GC/MS 기반 대사체학 기법을 이용한 인삼 종자의 활력 연구

Abstract

인삼 (Panax ginseng)은 정상 작물과는 달리 채종할 당시 배의 발달이 미숙하며, 적정한 발아 조건을 갖추었어도 일정기간의 저온감응을 받아야 발아가 가능한 3중 휴면성 특성을 가지고 있다. 때문에 종자를 널리 보급하는 데는 상당한 노력과 시간이 필요하다. 종자의 수명이 다하면 종자가 발아 능력을 잃게 되므로, 종자의 활력은 연구하는 것은 종자의 수명을 예측하는데 도움이 될 것이라 사료된다. 본 연구에서는 인삼 종자가 활력을 잃었을 때 특정 발아인자에 대응하여 생기는 종자 속 대사체의 발현 변화를 metabolomics 기반 연구를 통해 알아보고자 하였다. 이를 위하여 종자를 가혹 조건이 처리되지 않은 정상 종자와 인위적인 조건으로 노화시킨 가혹 종자로 실험군을 나누었다. 정상 종자와 노화된 종자의 활력을 검증한 뒤 두 그룹에 대표적인 발아인자인 gibberellic acid (GA3)을 농도별로 처리하였다. GC-MS를 이용하여 두 그룹간의 대사체의 차이를 분석하였고 기존에 설립된 internal library를 이용하여 다양한 내인성대사체들을 putative하게 동정하였다. 이들의 유의성을 확인하기 위하여 t-test 및 fold change analysis를 실행하였으며 다변량 통계분석을 통해 경향성을 확인하였다. 통계 분석을 통해 선별된 대사체들을 표준품을 사용하여 2차적으로 동정하였다. 정상 종자에서는 GA3의 농도가 증가할수록 몇 가지 당류 및 당알코올과 아미노산류 등이 유의성 있게 감소하였다. 반면에, 활력이 강한 정상 종자 그룹에서 증가된 대사체도 있었다. 이와 같은 변화는 노화된 종자에서는 나타나지 않았다. 선별된 대사체들은 활력이 있는 종자와 없는 종자를 구분하여 종자의 활력을 예측하는 하나의 지표의 예로써 제시될 수 있는 가능성이 있다. 본 실험을 통하여 밝혀진 활력의 유무에 따른 인삼 종자의 특정 대사체의 변화는 앞으로의 인삼 종자 연구에 발판이 될 것으로 기대된다.