• 식물조직배양학회지
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• 제26권2호
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• pp.77-83
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• 1999

Agrobacterium tumefaciens $A_4$T에 의해 형질전환된 사리풀 (Hyoscyamus niger L.)의 모상근으로부터 tropane alkaloids (scopolamine, hyoscyamine)의 생산성 향상을 위한 최적배지, 배양기간 및 탄수화물의 영향을 조사하였다. Tropane alkaloids의 생산성이 우수한 모상근 (HNl8, HN57)의 최적 배지는 SH배지이며, 모상근의 생장, tropane alkaloids 함량 및 생산성에서 조사한 6가지 배지보다 높게 나타났다. Tropane alkaloids생산을 위한 최적 배양기간은 HNl8 clone이 6주, HN57 clone은 5주로 나타났으며, 배양기간에 따라 scopolamine의 함량은 계속적으로 증가하는데 반하여 hyoscyamine의 함량은 일정 수준을 유지하는 것으로 나타났다. 두 세포주는 sucrose농도가 7%까지 증가할수록 생장률이 증가하는 반면, tropane alkaloids 함량은 감소하였으며, tropane alkaloids생산성은 3% sucrose처리구에서 가장 높게 나타났다. HN18 clone의 경우 최적 sucrose(3%)및 dextrose (2%)에서 유사한 tropane alkaloids 생산성을 나타내었다. 하지만 HN57 clone은 sucrose 처리구에 비하여 dextrose 처리구에서 매우 낮은 tropane alkaloids생산성을 나타내었다.

• 식물조직배양학회지
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• 제25권1호
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• pp.21-25
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• 1998

미치광이풀(Socopolia parviflora Nakai) 모상근 배양에서 모상근 생장과 tropane alkaloid 생산에 대한 sucrose농도와 일부 흡착제의 효과를 조사하였다. 모상근 클론 SP 11은 5% sucrose 농도를 함유한 1/2 B5 배지에서 최적인 생장과 tropane alkaloid 생산을 보였다. 모상근에서 tropane alkaloids 생성양상은 모식물에서와 약간의 차이를 보였고 그 중 식물체에서 검출되지 않는 littorine의 생성이 모상근에서 두드러졌다. 조사된 흡착제(0.01% 1%) 중에서, charcoal 0.01%와 XAD-II l%에서 약간의 생장촉진효과를 보인 것을 제외하고는 그 외 농도나 흡착제(amberlita chitosan)에서는 억제효과 또는 유의적인 변화를 보이지 않았다. 반면에 hydroxyapatite는 미치광이풀 모상근의 생장과 tropane alkaloid 생산에 있어 촉진효과가 있음이 확인되었다.

• 한국약용작물학회지
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• 제11권5호
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• pp.358-363
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• 2003

미치광이풀의 모상근 뱌양에 의해 의학적으로 중요한 물질인 scopolamine과 hyoscyamine 생산을 증진시키기 위해 3종의 곰팡이와 1종의 효모 유래의 생물학적 elicitor를 supernatant와 homogenate의 형태로 처리하였다. Elicitor 중 Candida albicans는 supernatant와 homogenate 모두 scopolamine 생산성을 증가시켰다. Fusarium solani의 homogenate와 C. albicans의 supernatant 처리로 hyoscyamine 함량이 증가되었다. 그러나 나머지 fungus strain도 대조구에 비해 tropane alkaloids의 생산을 다소 증가시켰다. 본 연구에서는 C. albicans가 tropane alkaloids 생산에 적합한 elicitor임으로 구명되었다. 본 연구 결과는 미치광이풀 모상근 대량배양에 의한 tropane alklaoids 대량생산에 기여할 것이다.

• 식물조직배양학회지
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• 제24권3호
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• pp.137-142
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• 1997

모상근의 성장을 위한 최적배지 및 tropane alkaloids함량을 위한 최적배지를 구명하기 위하여, 독말풀(Datura stramonium var. tatula Torr.)의 잎과 줄기에 Agrobacterium spp.spp.를 접종하였다. 접종된 균주 중 모상근의 유도에 효과적인 균주는 Agrobacterium tumefaciens $\textrm{A}_{4}$ T와 A rhizogenes ATCC 15834이었다. SH (Schenk and Hildebrandt, 1972) 액체배지에서 선발된 23개의 clone중 성장이 양호한 clone은 DTLA9 이었으며, tropane alkaloids의 함량이 양호한 clone은 DTLE6 이었다. 이들 두 종류의 세포주를 9종류의 서로 다른 액체배지에 각각 배양하여 성장 및 tropane alkaloids의 함량을 조사한 결과, 모상근의 성장은 두 세포주 모두 SH와 MS배지(SH > MS배지순)에서 다른 7개의 배지에서 보다 양호하였다. 한편, tropane alkaloids의 함량은 두 세포주 공히 GD와 B5 배지(GD > B5배지순)에서 다른 7개의 배지에서 보다 높게 나타났다. 따라서 SH배지에서 모상근을 성장시킨 후, GD배지에 옮겨 2단계 연속배양하면 tropane alkaloids의 함량을 높일 수 있을 것으로 확인되었다.

• 식물조직배양학회지
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• 제24권3호
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• pp.143-148
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• 1997

모상근의 성장 및 tropane alkaloids의 생성에 미치는 pH, 서당, 비타민의 영향을 구명하기 위하여, 독말풀(Datura stramonium var. tatula Torr.)의 잎에 Agrobacterium tumefaciens $A_4$T를 접종하여 모상근을 유도하였다. 유도된 모상근 중 성장률이 양호한 clone (DTLA9)을 선발하고, 이를 pH, 서당, 비타민을 각각 여러 농도로 처리한 SH(Schenk and Hildebrandt, 1972) 기본배지에 배양하였다. 모상근의 성장에 있어 최적 pH는 6.3이었으며, 최적 서당농도는 3.0%이었다. Tropane alkaloids의 함량에 있어 최적 PH는 6.5이었으며, 최적 서당농도는 2.8%이었다. 한편, 비타민이 제거된 SH기본배지에 ascorbic acid, D-pantothenate, nicotinic acid, pyridoxine, riboflavin. 그리고 thiamine을 각각 농도별로 첨가하여 배양한 경우에, 모상근의 성장에 있어 비타민의 최적 농도는 각각 0.1, 0.003, 0.07, 0.002, 0.025, 0.01 mM이었다. Tropane alkaloids의 함량은 0.1 mM의 ascorbic acid 단독처리구에서 대조구(vitamin-free구) 및 SH기본배지에서의 경우에 비하여 가장 높게 나타났다.

• KSBB Journal
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• 제17권6호
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• pp.525-530
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• 2002

멸종위기의 자생식물인 미치광이풀로부터 중요 의약품인 tropane alkaloid를 대량 생산하기 위한 연구의 일환으로 모상근의 최적 배양조건 및 XAD를 이용한 물질 생산 최적 조건을 확립하였다. 모상근은 표면 살균된 지하경을 1.0 mg/1 IBA가 첨가된 B5배지에 배양하여 유도하였으며, 다양한 배양조건에서 생장된 모상근의 hyoscyamine과 scopolamine 함량은 HPLC로 분석하였다. 모상근의 생장에 적합한 배지로는 SH배지로 구명되었고, tropane alkaloid 생산을 위한 최적 배지로는 l/2B5배지로 나타났다. 모상근 생장에 가장 좋은 생장조절제로는 NAA로 나타났으며, 물질생산에는 생장조절제가 첨가되지 않은 배지에서 좋았다. 모상근 생장에 적합한 탄소원으로는 3% sucrose였으며, 물질생산에는 5% scurose가 가장 좋았다. 모상근의 생장에 가장 양호한 접종농도는 0.5 g 였으며, 물질생산에는 1 g 처리구에서 좋았다. XAD 처리는 tropans alkaloid 생산성을 증가시켰으며, 배지내 물질방출을 유도하였으며, 총생산 물질의 50-80%를 회수하는 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 미치광이풀 모상근 배양을 통한 tropane alkaloid 생산을 위한 생물공정 발전에 기여할 것이다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제29권3호
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• pp.199-207
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• 2002

The tropane alkaloids hyoscyamine (its racemic form being atropine) and scopolamine are used medicinally as anticholinergic agents that act on the parasympathetic nerve system. Because they differ in their actions on the central nervous system, currently there is a 10-fold higher commercial demand for scopolamine, in the N-butylbromide form, than there is for hyoscyamine and atropine combined. Several solanaceous species have been used as the commercial sources of these alkaloids, but the scopolamine contents in these plants often are much lower than those of hyoscyamine. For this reason there has been long-standing interest in increasing the scopolamine contents of cultivated medicinal plants. Naturally occurring and artificial interspecific hybrids of Duboisia have high scopolamine contents and are cultivated as a commercial source of scopolamine in Australia and other countries. Anther culture combined with conventional interspecific hybridization also has been used to breed high scopolamine-containing plants in the genera Datura and Hyoscyamus, but without much success. The use of recombinant DNA technology for the manipulation of metabolic processes in cells promises to provide important contributions to basic science, agriculture, and medicine. In this review, I introduce on the enzymes and genes involved in tropane alkaloid biosynthesis and current progress in metabolic engineering approaches for tropane alkaloid, especially scopolamine, production.

• 약학회지
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• 제43권6호
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• pp.729-735
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• 1999

Scopolia rhizome is mistaken as an atractylodes rhizome because of their similarities in shape. That is why atractylodes rhizome imported from China sometimes contain scopolia rhizome, which is very toxic. 8 persons were intoxicated atractylodes after taking imported atractylodes rhizome which is tainted. In kampo medicine prepared with such imported atractylodes rhizome, the level of tropane alkaloids ranged from 1.12∼4.34 mg/dose. In this study, we tried to investigate the tissue distribution of scopolia rhizome in rats. The extracts of scopolia was administered orally to rats (a single dose of 10mg/kg, 20mg/kg and 7 days repeated dose of 10mg/kg). Their blood was collected at 0.5, 1, 2, 4, 6 hrs, and liver, kidney, lung and spleen were collected after 6 hrs. The tissue homogenate was applied to solid phase extraction column for the determination of tropane alkaloids. After the oral administration of 20mg/kg scopolia extracts, l-hyoscyamine was detected in rat blood to 2 hrs after dosing. The concentration of tropane alkaloids was the highest in liver followed by lung, kidney and spleen. However, lung, kidney and spleen were similar in amount.

• Journal of Plant Biology
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• 제36권3호
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• pp.225-231
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• 1993

Transformed hairy roots of Scopolia parviflora, producing tropane alkaloids and native to Korea, were obtained following infection of rhizome segments with Agrobacterium rhizogenes A4. Each root tip induced from inoculum sites excised and cultured in MS agar or liquid medium. About seventy of hairy root clones were established. Among them, several fast growing hairy root clones were examined for alkaliod content. Two dimensional TLC analysis showed that the tropane alkaloid pattern of hairy root was more complicated than that in the rhizome of mother plant. On the other hand, some hairy root clones did not produce scopolamine and hyoscyamine. In HPLC analysis, some hairy root clones yield higher levels of scopolamine and hyoscyamine than those of mother plant rhizome which used for infection. Scopolamine and hyoscyamine were identified by comparison of their retention times and of their spectra data with those of authentic compounds.

• 한국약용작물학회지
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• 제12권2호
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• pp.123-128
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• 2004

Hyoscyamine and scopolamine are two most common tropane alkaloids found in the Solanaceae. The pEB expression vector carrying Nspmt gene was transformed to Agrobacterium rhizogenes. The growth of transgenic hairy roots were approximately to 80% of the wild type root. Transgenic hairy roots are less developed on only their branch roots than those of the wild type root. The extracts from Nspmt transgenic hairy root lines, 3 and 5 contained between 3.52 and 4.23 mg/g dry weight as hyoscyamine and did between 5.23 to 6.40 mg/g dry weight as scopolamine. These results showed that the overexpression of the pmt gene enhanced tropane alkaloids production of S. parviflora transformed roots and this improvement affected both hyoscyamine and scopolamine production.