| 초록 |
□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 산양삼의 경쟁력 강화를 위한 산지 적응성 품종 및 마커 개발 ◼ 전체 내용 < 세부 목표별 연구개발 내용 > 1.DNA추출 및 유전자 마커 분석을 통한 산양삼 품종개발 가능성 검토 - 15개 인삼 품종 (196개체)과 국내 산양삼 재배 농가를 대상으로 산양삼 자원 (644개체)수집 - 14개 인삼 품종과 산양삼 30개체에 대해서 NGS 분석이 이루어졌으며, 이를 바탕으로 엽록체 유전체 조립과 분자마커 개발이 이루어짐 - NGS 분석 결과를 바탕으로 유전체, 엽록체, 미토콘드리아 DNA 염기서열 확보 후 인삼 및 산양삼 유전적 변이를 식별할 수 있는 분자표지 개발 - 수집자원에 대해 DNA 추출이 이루어졌으며, 개발한 21개의 SSR 마커, 90개의 핵기반 InDel 마커, 7개의 엽록체 기반 InDel 마커, 12개의 미토콘드리아 InDel 마커에 대해 DNA 적용 - 인삼 14 품종 중 금진, 선향에 특이적인 마커와 선향에 특이적인 마커, 고원에 특이적인 마커 총 3 마커에 대해 특허 출원 및 등록 완료 - 대량의 유전자형 분석을 위해 종자산업진흥센터에서 56개 KASP 마커, 서울대학교에서 192개 SNP Chip 수집, 특허 등록 품종 구분 마커 9개 수집 - 개발 24개 SSR마커를 이용한 36개 수집자원에 대한 유전적 거리 분석 - 수집 20개 KASP마커를 이용한 42개 수집자원에 대한 유전적 거리 분석 - 수집 56개 KASP마커를 이용한 243개 수집자원에 대한 유전적 거리 분석 - 수집 192개 SNP Chip을 이용한 467개 수집자원에 대한 유전적 거리 분석 - 신경망학습을 통해 품종과 산양삼과의 유사성 확인 2.우수 형질을 가진 산양삼의 특화를 위한 대량증식 방안 검토 - 전국에 분포하고 있는 산양삼의 유전다양성을 조사 결과 일부 지역에서 기존 발표된 인삼 품종과 다른 유전자형이 발견. 향후 각 지역에 특화된 산양삼 품종개발이 가능할 것으로 생각됨 - 수집한 56개 KASP 마커와 192개 SNP Chip을 이용한 288개 수집자원에 대한 유전적 거리 분석 및 지역 특이 마커 분석 - 인삼 품종 및 산양삼의 유전자형과 지역, 토양 환경, 위치 정보 및 고도와의 연관성 분석 - 신경망 분석을 이용한 192개 마커와 위도, 경도, 고도와의 관계 분석 - 인삼 품종 및 산양삼 자원 엽록체 유전체 조립 후 유전적 거리 분석과 17개의 다형성 구간 확인 3. 노화에 따른 인지기억능 저하 조건에서 산양삼의 약리효능과 약리기전 연구 - 노화 GPx-1 결핍 생쥐에서 산양삼 및 산양삼에서 분리한 ginsenoside Re의 인지기억능 항진 효과와 약리기전 연구 - 대표적인 노화모델인 klotho 유전자 변형 생쥐에서 산양삼에서 분리한 ginsenoside Re의 인지기억능 항진 효과와 약리기전 연구 4. 세로토닌 증후군 모델에서 산양삼의 약리효능과 약리기전 연구 - 세로토닌 증후군 모델에서 산양삼에서 분리한 protopanaxatriol ginsenosides와 protopanaxadiol ginsenosides의 약리효능 비교연구 - 세로토닌 5-HT2A 수용체 작용약인 2,5-dimethoxy-4-iodo-amphetamine(DOI)으로 유도된 세로토닌 증후군 모델에서 산양삼에서 분리정제한 GRe의 약리효능 및 작용기전 - 세로토닌 5-HT1A 수용체 작용약인 8-OH-DPAT로 유도된 세로토닌 증후군 모델에서 산양삼에서 분리정제한 GRe의 약리효능 및 작용기전 5. 흥분성 신경독성 조건에서 산양삼의 약리효능과 약리기전 연구 - Trimethyltin (TMT)에 의한 흥분성 경련과 인지기억능 저하 조건에서 산양삼의 약리효능과 약리기전 연구 - 카인산 (kainic acid, KA)에 의한 흥분성 신경독성에서 산양삼에서 분리정제한 GRe의 약리효능과 약리기전 연구 - Bay K8644에 의한 흥분성 신경독성에 대한 산양삼과 산양삼에서 분리정제한 GRe의 약리효능과 약리기전 연구 6. 정신신경독성 조건에서 산양삼의 약리효능과 약리기전 연구 - 메트암페타민 (Methamphetamine, MA)으로 유도된 도파민성 신경독성 모델에서 산양삼 및 산양삼에서 분리정제한 GRe의 약리효능과 약리기전 연구 - Ketamine으로 유도된 조현병 유사 모델에서 산양삼에서 분리정제한 GRe의 약리효능과 약리기전 연구 - 급성 알코올 중독 (만취) 조건에서 산양삼에서 분리정제한 GRe의 약리효능과 약리기전 연구 7.화성암, 변성암, 퇴적암 등 모암에 따른 생존율, 생장 및 품질특성 연구 - 16개 인삼 품종 확보 및 시중에서 가장 많이 유통되고 있는 자경종, 연풍, 금풍을 각각 3지역 (영주, 금산, 음성)에서 종자 확보. 총 22종류의 인삼종자를 연구에 사용 - 오랜 기간 동안 산양삼을 재배 해온 임가에서 산양삼 90개체 연근별 채취 - 산양삼 종자 개갑의 어려움을 해소하기 위하여 과육(딸)을 개갑하지 않고 과육이 있는 상태로 직접 파종하는 방법과 종자 개갑 후 파종을 하는 방법에 대한 활착이나 생장을 비교 - 모암 및 해발고도에 따른 품종별 생장 특성 연구를 위해 평창, 함양, 단양지역에 개갑장 설치 및 개갑 실시 - 과육상태로 직파한 것과 개갑 후 파종한 것을 비교한 결과 활착율이 오히려 과육상태로 직파가 더 높게 나타나 추가 시험지 실시 8.품종별 해발고도 차이에 따른 생존율, 생장 및 품질특성 연구 - 산양삼 재배지역 별 토양특성 및 생육환경에 따라 생장특성 분석을 위하여 산림입지환경조사, 토양 단면조사 및 토양의 물리 화학적 특성 분석을 실시하여 산양삼 재배적지 구명에 활용 - 토양 단면조사를 위해 가로 1m 및 깊이 1m 크기로 모재층 깊이까지 산림 토양단면을 굴취한 후 낙엽층 두께, 유효 토심, 토심, 토색, 풍화 정도, 토성, 토양 구조, 건습도, 석력 함량, 견밀도 등 10항목을 조사 - 국내 5 곳 토양의 물리 화학적 특성 (입도 분석 (점토, 모래, 미사, 토성), 산도, 유기물, 전질소, 유효인산, CEC, 치환성 양이온 (K+, Na+, Ca2+, Mg2+), EC 등 14 항목)을 비교 및 분석 - 모암, 해발고도에 따른 산지적응성 시험지 관리 및 모니터링 - 해발고도 및 모암을 고려하지 않은 품종에 대한 생존율 조사, 파종된 종자의 생존율을 모암별로 조사, 산양삼 재배 농가에서 가장 많이 사용하고 있는 금풍, 연풍, 재래종 3개 품종에 대하여 모암별 생존율 분석 진행 - 전체적으로 가장 낮은 고도에서부터 시험지의 고도가 높아질수록 파종종자의 생존율이 점차 증가하는 추세를 보이다가 550m에서 가장 높은 생존율을 나타낸 이후에는 고도가 높아질수록 생존율이 감소하는 경향을 보임 - 기후와 온도에 있어 550m에서 산양삼 생육이 가장 좋은 것으로 생각되나 다년간 생장하는 산양삼의 특성상 장기적인 관찰이 필요할 것으로 판단됨 - 모암을 고려하지 않은 8개 전체 시험지에서 파종한 16개의 종자 품종에 대하여 주근의 길이, 주근의 직경, 지하부의 무게 조사 - 모암을 고려하여, 주근의 길이, 주근의 직경, 지하부의 무게 조사 - 고도를 고려하여, 주근의 길이, 주근의 직경, 지하부의 무게 조사 - 300m에서 산양삼의 무게가 가장 큰 이유는 해발고도 300m에 위치한 봉화 시험지에서 자경종 종자의 평균 무게가 2.12g으로 전체 평균보다 약 4배 가량 높게 측정된 것으로 보이며, 이에 대한 추가적인 관찰이 필요 - 고도에 따른 산양삼 생육현황은 300m에서 자경종 종자의 무게가 크게 나타난 것을 제외하면 무게, 직경의 길이 및 두께와 상관관계가 없는 것으로 보이며 일관된 경향을 보이지 않음 - 각 시험지 마다 토양 특성을 파악하기 위해 층위별(A층, B층)로 토양단면조사와 이화학적 특성 분석을 실시하였고 그 결과 여러가지 토양인자에 대한 특성을 확인 - 산양삼이 생장하는 영역은 물리적으로 A층에 주로 분포하며 산림토양의 특징은 식물이 생장하는데 필요한 양분을 공급하는 유기물이 직접적인 영향을 미치는 층위도 A층이므로 A층의 토양인자만을 분석에 활용하였으며, 토양인자와 산양삼의 생존율 및 생육현황을 상관분석과 회귀분석을 통해 분석함 □ 연구개발성과 ○ 인삼 및 산양삼 분자 마커 및 효능 관련 논문 및 학술 |
