DNA Barcode 염기서열 분석법에 의한 주요 유통 한약재(감초, 방풍)의 분류 및 판별 :Authentication of traded Medicinal Herb (Glycyrrhiza spp. and Bang-Poong), based on DNA Barcode sequence Analysis

임종민

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자료유형: 학위논문

저자정보: 임종민 (동국대학교, 동국대학교 대학원)

지도교수: 조준형

발행연도: 2014

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이용수17

이 논문의 연구 히스토리 (3)

2014

DNA Barcode 염기서열 분석법에 의한 주요 유통 한약재(감초, 방풍)의 분류 및 판별

임종민 바이오환경과학과 2014.01 학위논문

2013

DNA 염기서열 분석에 의한 방풍 (Saposhnikovia divaricata (Turcz) Schischkin)한약재와 근연식물의 분류 및 종 판별

임종민 , 김명수 , 변지희 /Ji-Hui Byeon 외 5명 한국국제농업개발학회지 2013.01 학술저널

2012

ITS2 염기서열 분석에 의한 감초 종(Glycyrrhiza spp.) 분류 및 유통 감초한약재의 원산지 판별

임종민 , 안영섭 , 박춘근 외 2명 한국국제농업개발학회지 2012.01 학술저널

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본 연구는 국내 유통되는 한약재중 그 사용양이 많은 감초약재와 약재명의 혼란을 야기할 수 있는 방풍약재의 원산지 판별을 위해 수행 되었다. 이를 위해 식물자원의 외부형태학적 차이 및 엽록체와 핵 DNA 구간의 염기서열의 차이를 구명하였다.
감초식물 3종의 형태적 특징을 비교한 결과, 잎과 뿌리에서 차이를 보였다. 특히 잎의 형태에 있어서 중국감초와 유럽감초는 난형 혹은 타원형인 반면, 개감초는 엽장/엽폭비가 큰 피침형 이었다. 또한 건조된 뿌리로 시중되는 감초 한약재의 경우, 중국산과 한국산은 백색인 반면 우즈베키스탄산은 황백색이었다.
이와 같은 문제점을 해결하고자 DNA 수준에서의 차이를 비교한 결과 감초의 경우 rpoB2, rpoC1에서는 G. uralensis와 G. glabra가 구분되지 않았으며, psbA-trnH의 경우 단 한 구간의 SNP에서 차이를 보였다. 반면 ITS2에 의해 증폭된 450bp의 염기서열을 비교한 결과, G. glabra는 98, 99, 100번째 위치에서, G. pallidiflora는 137, 161, 164, 203, 296위치에서 감초 종간 판별을 위한 특이적 SNP가 확인되었다. 방풍의 경우에는 phylogenetic tree 분석을 통해, 약재로 쓰이는 G. uralensis과 G. glabra는 약재로 쓰이지 않는 G. pallidiflora에 비하여 유전적 거리가 가까움을 확인하였다. 본 연구의 표준시료에서 얻은 결과를 유통 한약재 원산지 판별에 적용한 결과, 중국산과 한국산의 한약재는 G. uralensis와 염기서열이 일치하였고, 우즈베키스탄으로부터 수입된 한약재는 G. glabra와 염기서열이 일치됨을 확인하였다. 이에 감초의 생체 및 한약재의 원산지 판별을 위해 ITS2를 이용한 분자수준에서의 판별이 유용하다고 판단된다.
한편, 방풍류의 판별을 위해 방풍류 3종의 형태적 특징을 비교한 결과, 잎 모양과 거치의 형태에서 가장 큰 차이를 보인 반면, 건조약재의 경우 육안으로 구별하기에 어려움이 있었다. DNA 수준에서의 차이를 비교하기 위해 DNA 바코드 후보 유전자들을 이용한 방풍류 3종의 식물자원에 대한 염기서열 분석을 수행한 후 판별 마커 개발 가능성이 있는 ITS2와 matK, psbA-trnH 세 primer를 선발하였다. 이를 국내 유통 한약재에 적용한 결과 방풍은 S. divaricata와, 식방풍은 P. japonicum과, 해방풍은 G. littoralis와 동일한 것으로 확인되었다. 중국산 방풍은 S. divaricata와 동일종으로 바르게 표기되어 유통되나, 국산 방풍은 P. japonicum과 동일종으로 식방풍(갯기름나물)의 뿌리를 건조시켜 방풍으로 혼용 유통됨을 확인하였다. ITS2 구간의 염기서열 분석 결과, 식방풍의 경우 두 그룹으로 나눠져 동일 종 내에 유전적 변이가 있음이 확인되었다. 따라서 본 연구결과 방풍류 3종 판별을 위해 nrDNA-ITS2와 cpDNA-matK, psbA-trnH의 사용이 유용할 것이며, 차후 방풍류 한약재의 판별을 위한 마커 개발 연구의 기초 자료로서 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

This study was conducted to identify the origines of Licorice (Glycyrrhiza spp.) and Bang-Poong traded as medicines in herb market. For these purpose, morphological characteristics and sequence of nrDNA and cpDNA among Glycyrrhiza spp. plants as follows; G. uralensis and G. glabra L. are used as medicines, however, Korean domestic G. pallidiflora is not used as medicine.
In morphology, leaf and root shape among the plant were different. Especially, leaf shapes of G. uralensis and G. glabra L. were egg and oval shape, however, that of G. pallidiflora were lanceolate shape with higher leaf length/width ratio than other plants. An also in colors of the roots, white were shown in Chinese and Korean products, otherwise, off-white in Uzbekistan. In molecular studies of cpDNA, G. uralensis and G. glabra were not distinguished by rpoB2 and rpoC1 and only one SNP was shown by psbA-trnH. However, in 450 bp sequences amplified by ITS2, specific SNP were shown in 98, 99, 100 and 137, 161, 164, 203, 296 regions produced in G. glabra and G. pallidiflora, respectively. And these were presumably used as molecular markers for discriminating Glycyrrhiza spp. Also in phylogenetic analysis, it was identified that the genetic relations between G. uralensis and G. glabra, which were used as medicines, were closer than to G. pallidiflora. By applying the results to traded herb materials, Chinese and Korean medicinal herbs are accordance with G. uralensis where as Uzbekistan medicinal herb is G. glabra. In results, molecular analysis by using ITS2 was useful to identify the origines of medicinal herb, Glycyrrhiza spp. traded in herb market.
In morphology study of Bang-Poong plants, leaf and serrate shapes were significantly different among the species, however it was difficult to distinguish with dried root materials. With three Bang-Poong plant resources, DNA sequence analysis was conducted to identify the genetic diversities in DNA levels and then three primers of candidate genes (ITS2, matK, and psbA-trnH) were selected to use as molecular markers. Applying these primers to domestic distributed medicinal herbs, Bang-Poong (Sapochnikoviae Radix), Sik-Bang-Poong (Peucedani japonici Radix) and Hae-Bang-Poong (Glehniae Radix) were identical with S. divaricata, P. japonicum and G. littoralis, respectively. Chinese Bang-Poong were distributed as the identical species with S. divaricata, however, Korean products were traded with dried root of P. japonicum. Furthermore, intra-species genetic variation was identified in P. japonicum since this plant divided into two groups by sequence analysis of nrDNA-ITS2 region. Thus, nrDNA-ITS2, cpDNA-matK, and psbA-trnH would be useful to identify the origins of Bang-Poong medicinal herbs. This results can be used as preliminary data for researches of molecular marker development to discriminate Bang-Poong and related plant species.

#감초 #방풍 #유통한약재 #판별

Ⅰ. 서론 = 1
Ⅱ. 연구사 = 4
1. 감초의 문헌적 고찰 = 4
2. 방풍의 문헌적 고찰 = 6
3. 기원 및 유연관계 판별에 이용하는 유전자 = 8
Ⅲ. 재료 및 방법 = 10
1. 공시재료 = 10
가. 감초 = 10
나. 방풍, 식방풍, 해방풍 = 13
2. 외부형태학적 특징비교 = 16
가. 식물체 = 16
나. 건조약재 = 16
3. 분자유전학적 특징비교 = 17
가. 시료 genomic DNA 추출 및 정량 = 17
나. 바코드 후보 유전자 선발 및 PCR 증폭 = 18
다. 염기서열 및 종간 유연 관계분석 = 21
Ⅳ. 결과 및 고찰 = 22
1. 외부형태학적 특징비교 = 22
가. 감초의 외부형태학적 특징비교 = 22
(1) 감초 식물자원의 외부형태학적 특징비교 = 22
(2) 감초 한약재의 외부형태학적 특징비교 = 23
나. 방풍의 외부형태학적 특징비교 = 26
(1) 방풍 식물자원의 외부형태학적 특징비교 = 26
(2) 방풍 한약재의 외부형태학적 특징비교 = 27
2. 분자유전학적 특징비교 = 30
가. 염기서열 분석에 의한 식물자원의 계통분류 = 30
(1) 감초자원의 계통분류 = 30
(2) 방풍자원의 계통분류 = 33
나. 염기서열 분석에 의한 유통 한약재의 판별 = 36
(1) 염기서열 분석에 의한 한약재 감초종 판별 = 36
(2) 염기서열 분석에 의한 한약재 방풍류 판별 = 45
Ⅴ. 결론 = 59
참고문헌 = 61
Abstract = 70

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