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학위논문 상세정보

Enhanced production of tropane alkaloids by adventitious root cultures of Scopolia parviflora Nak 원문보기

  • 저자

    정희영

  • 학위수여기관

    경상대학교

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    Department of Forest Resources

  • 지도교수

  • 발행년도

    2004

  • 총페이지

    ii, 73장

  • 키워드

    Tropane Alkaloid 미치광이풀 모상근 Scopolamine;

  • 언어

    eng

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T10060249&outLink=K  

  • 초록

    멸종 희귀종으로 분류된 미치광이풀은 우리나라 자생수종으로 유일하게 tropane alkaloids를 생산할 수 있다. Tropane alkaloids는 중추신경 관련 의약품 성분으로 이용되며, 대표적인 물질로 Scopolamine과 Hyoscyamine이 있다. 이들 물질의 생산성을 높이기 위해 미치광이풀 모상근의 최적 기내 배양 조건 구명 및 Elicitation 기법과 이단계 배양(Two-stage culture)의 생물공학적 연구를 수행하였다. 미치광이풀 지하경으로부터 유도된 모상근은 다양한 배지, 당, 생장조절제 농도별로 생장과 물질 생산 연구를 수행하였다. 모상근 생장 및 tropane alkaloids 생산에는 B5 배지, 5% sucrose, 0.1 mg/l IBA가 모상근 배양에 있어 최적 배지, 탄소원 및 생장조절제로 구명되었다. 100-ml 플라스크에서 고농도의 염, 신호전달물질, 곰팡이 elicitor, 그리고 세균 elicitor의 4 종류의 elicitor를 처리하여 각각의 생산성을 조사하였다. KCl 800 mM, methyl jasmonate (MJ) 1.0 mM, Candida albicans 상등액 0.07 ml/ml, 그리고 Staphyllococcus aureus 0.13 ml/ml가 각 elicitation에 있어서 가장 효과적이었다. 최적 배지 선정을 위한 실험 결과를 바탕으로 SH 및 2B5 배지를 생장 배지(GM)로, White 및 NN 배지를 생산 배지(PM)로 하여 이단계 배양을 하였다. 모든 조합에서 이단계 배양의 효과가 나타났으며, 특히 2B5와 NN 배지를 조합한 처리구는 1B5를 사용한 대조구보다 생장 및 생산에 있어 효과적이었다. 대량 생산을 위한 첫 단계로 소규모의 배양기를 제작하여 배양기에서의 최적 배양조건을 조사하였으며, 그 결과 5g(F.W.)의 모상근 접종 농도와 0.4 vvm의 산소 공급 농도 및 15일의 배양일수로 배양하였을 때 소규모 배양기에서 효과적인 것으로 나타났다. 또한 생산성 증진을 위해 플라스크에서 구명된 여러 효과적인 결과를 보인 조건들을 배양기에도 적용하였다. Elicitation은 배양기에서 더욱 생산성을 증진시켰으며, 특히 Scopolamine의 함량 증가가 두드러졌다. 최대 Scopolamine 생산성을 보인 처리구는 S. aureus로 25.7mg/g (D.W.)의 대조구 보다 10배 가까운 증가를 보였다. 그러나 이단계 배양은 플라스크에서와는 달리 오히려 tropane alkaloids 생산을 억제시켰다. 최종적으로 각 처리 조건에서의 최적 조건들을 모두 하나의 생물반응기에 처리한 결과, Scopolamine 생산은 대조구에 비해 최적 배지 조건에 모든 elicitors를 첨가한 B5E 및 이단계 배양에 모든 elicitors를 첨가한 TSCE 처리구에서 각각 7.5배 및 6.0배 증가를 보였으나, 모상근 생장 및 Hyoscyamine 생산은 오히려 억제되었다. 또한 최대 생산을 보였던 S. aureus 단독 처리구에서의 증가량과 비교하여 B5E 및 TSCE 처리구에서 더 낮은 생산성 및 생장 결과를 보여 각 처리구의 조합으로 인한 길항작용이 존재하는 것으로 나타났다. 이상의 결과로 미치광이풀의 모상근이 배양조건 최적화, Elicitation, 이단계 배양, 그리고 생물반응기 배양을 통해 tropane alkaloids 생산성이 증진될 수 있음을 보여, 향후 생물공학적 방법에 의해 tropane alkaloids의 대량 생산에 기여할 것으로 사료된다.


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