한국산 야생 칡의 캘러스와 모상근에서의 이소플라본 및 생물전환에 의한 디하이드로다이드제인 분석 :Isoflavones and biotransformed dihydrodaidzein production with in vitro cultured callus and hairy root of Korean wild arrowroot Pueraria lobata

이은지

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이은지 (대구대학교, 대구대학교 대학원)

지도교수: 박태호

발행연도: 2015

저작권: 대구대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2015

한국산 야생 칡의 캘러스와 모상근에서의 이소플라본 및 생물전환에 의한 디하이드로다이드제인 분석

이은지 원예학과 2015.01 학위논문

2013

한국산 야생칡 캘러스에서의 이소플라본 및 생물전환에 의한 디하이드로다이드제인 분석

이은지 , 박태호 , 권정은 외 4명 Journal of Plant Biotechnology 2013.01 학술저널

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국내 자생하는 야생 칡(Pueraria lobata)은 한국, 일본, 중국을 포함하는 극동아시아 지역에 넓게 분포하여 자생하고 있고 푸에라린, 다이드진, 다이드제인 등 다양한 이소플라본을 함유하고 있는 주요한 콩과작물이다. 이들 이소플라본은 장내에서 특정 세균과 반응으로 생물전환이 일어나 디하이드로다이드제인, 테트라하이드로다이드제인을 거쳐 약리작용이 타 이소플라본 보다 월등한 이퀄로 물질대사가 이루어지는 것으로 알려져 있으나 건강한 성인의 50% 미만이 이퀄을 생산할 수 있는 것으로 알려져 있다.
본 연구에서는 국내 야생 칡으로부터 유도된 캘러스와 모상근을 이용하여 배양배지, 배양조건 및 배양기간에 따른 캘러스와 모상근의 증식과 이소플라본의 합성 정도를 구명하고 배양된 캘러스 추출물을 생물전환 능력이 있는 것으로 밝혀진 Pediococcus pentosaceus 균주와의 반응을 통하여 이퀄 전구체인 디하이드로다이드제인의 생합성을 구명하고자 수행되었다. 캘러스의 증식은 광조건에서 1.0 mg/L TDZ과 1.0 mg/L NAA가 첨가된 배지에서 12일 배양했을 때 가장 좋았고, 모상근의 증식은 DJ7 계통에서 4주 동안 배양했을 때 가장 좋았다. 캘러스에서의 푸에라린 함량은 암조건에서 2.0 mg/L Kinetin과 1.0 mg/L NAA가 첨가된 배지에서 16일 배양했을 때 가장 높게 나타났으나, 다이드진과 다이드제인 함량은 처리에 따른 유의한 차이가 나타나지 않았다. 모상근에서의 푸에라린, 다이드진, 다이드제인 함량은 계통 DJ7과 DY1 간에도 유의한 차이를 보였고, 배양 기간에 따라서도 유의한 차이를 나타냈다. 계통 DY1에서 푸에라린, 다이드진, 다이드제인 함량은 1, 2주 배양 후에 서서히 감소하였다. 캘러스와 모상근 추출물을 P. pentosaceus 균주와 반응하여 발효했을 때 생물전환에 의해 이퀄의 전구체인 디하이드로다이드제인이 성공적으로 생합성 되는 것이 확인되었다.
본 연구의 결과는 국내 야생 칡을 대상으로 유도된 캘러스와 모상근을 배양할 때 배지에 첨가되는 식물생장조절제의 종류, 배양조건 및 배양기간에 따른 캘러스와 모상근의 증식 정도와 생체 내에서 합성되는 이퀄의 전구물질인 이소플라본의 생성량, 이소플라본을 생물전환에 의한 물질대사를 통하여 디하이드로다이드제인의 생합성에 차이가 있음을 보여주었다. 이러한 연구 결과는 국내 야생 칡을 대상으로 캘러스와 모상근의 대량증식을 통한 이퀄의 전구물질인 이소플라본의 대량생산에 기여할 수 있으며, 기내에서 생물전환을 통하여 이퀄을 생산하기 위한 기반이 될 것이다.

Pueraria lobata is a medicinally important leguminous plant widely distributed in the countries of East Asia and produces various isoflavones including puerarin, daidzin and daidzein which are metabolized to equol via dihydrodaidzein and tetrahydrodaidzein by the bacterial fermentation of natural isoflavone sources in human intestines. Although equol has stronger estrogenic activity than other isoflavone derivatives, it is well known that approximately 30-50 % of healthy human is able to produce equol. In this study, we described growth of callus and hairy root of Korean wild arrowroot and isoflavone production in the callus and hairy root according to the culture condition, culture medium and/or culture period as well as dihydrodaidzein biosynthesis in callus and hairy root extracts fermented with Pediococcus pentosaceus. Callus proliferation was the best at callus cultured for 12 days in MS-based medium containing 1.0 mg/L TDZ and 1.0 mg/L NAA under light condition. Hairy root proliferation was the best in DJ7 cultured for 4 weeks. Puerarin in callus was significantly more produced at callus cultured for 16 days in the medium containing 2.0 mg/L Kinetin and 1.0 mg/L NAA under dark condition, but daidzin and daidzein in callus were not significantly different. Puerarin and daidzin+daidzein contents in hairy root of DJ7 and DY1 and those depending on culture period were significantly different. Puerarin and daidzin+daidzein decreased gradually after one or two weeks in DY1. In addition to these, callus and hairy root extracts were successfully fermented with P. pentosaceus and production of dihydrodaidzein, which is one of the equol precursors formed by biotransformation, was confirmed. The results obtained in this study showed optimal conditions of growth of callus and hairy roots and isoflavone accumulation in the callus and hairy roots in vitro. These results are expected to contribute to the mass production of callus and hairy root and isoflavones as equol precursors from the Korean wild arrowroot and form the foundation for the production of equol by biotransformation in vitro.

#야생칡 #이소플라본 #디하이드로다이드제인 #캘러스 #모상근

I. Introduction 1
II. Materials and Methods 3
1. Plant materials 3
2. Callus culture 7
3. Hairy root culture 8
4. Isoflavone extraction and analysis 9
5. Fermentation of the callus and hairy root extracts with Pediococcus pentosaceus 10
6. Statistical analysis 11
III. Results and Discussion 12
1. Characteristics of the collected arrowroots 12
2. Growth of callus 15
3. Growth of hairy root 19
4. Isoflavone accumulation at the cultured callus 22
5. Isoflavone accumulation at the cultured hairy roots 25
6. Biotransformation of isoflavones in callus extract 29
7. Biotransformation of isoflavones in hairy root extracts 32
References 35
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