오크라속 유전자원, 종마다 플라보노이드 함량 차이 나

농촌진흥청, 오크라 재배종과 야생근연종 플라보노이드 비교
오크라속 기능성 품종 개발과 바이오소재 발굴, 유전자원 종 동정 보완 지표 등으로 활용 전망

농촌진흥청(청장 이승돈)은 오크라속(Abelmoschus) 유전자원 재배종과 야생근연종 6종의 플라보노이드를 비교한 결과, 종마다 다양한 플라보노이드가 들어있음을 확인했다.

농촌진흥청 농업유전자원센터는 전 세계 열대‧아열대 지역에서 널리 재배되는 오크라(A. esculentus), 아프리카 재배종인 서아프리카 오크라(A. caillei) 두 재배종과 닥풀(A. manihot), 사향오크라(A. moschatus), A. tetraphyllus, A. tuberculatus 네 종의 야생근연종을 보유하고 있다.

연구진은 재배종과 야생근연종 6종에서 카테킨, 루틴, 이소퀘르시트린 등 8종의 플라보노이드* 함량을 정밀 분석했다. 그 결과, 종별로 함량 차이가 있었고, 종에 따라 일부 성분이 검출되지 않기도 했다.

플라보노이드: 식물이 생장하고 환경에 적응하는 과정에서 만들어지는 이차대사산물

외형이 비슷한 두 재배종 간에도 성분이 달랐다. 오크라에서는 ‘퀘르세틴 3-O-젠티오바이오사이드’가 주요 플라보노이드로 확인됐다. 반면, 서아프리카 오크라에서는 이 성분이 검출되지 않고 ‘퀘르세틴 3-O-삼부비오사이드’가 주성분으로 나타났다.

야생근연종도 종마다 차이가 나타났다. A. tetraphyllus는 이소퀘르시트린의 평균 함량이 오크라보다 3배 이상 높았으며, 사향오크라는 에피카테킨 함량이 다른 종들보다 높은 경향을 보였다. 반면, 닥풀에서는 에피카테킨, A. tuberculatus에서는 퀘르세틴 3-O-젠티오바이오사이드와 삼부비오사이드가 검출되지 않아 종마다 다른 성분 양상을 보였다.

플라보노이드는 성분에 따라 다양한 생리활성이 보고된 만큼, 이번 연구 결과는 기능성 품종 개발과 바이오소재 발굴을 위한 기초 자료로 활용될 전망이다.

또한, 종별 플라보노이드 성분 차이는 외형만으로는 구분하기 어려운 오크라속 유전자원의 종 동정을 보완할 지표로 사용할 수 있어 유전자원 보존, 관리에도 도움이 될 것으로 기대한다.

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘Frontiers in Plant Science(IF 5.9)’에 게재돼 학술적으로 인정받았다.

농촌진흥청 농업유전자원센터 최학순 센터장은 “이번 연구 결과는 농업유전자원 종 다양성 확보와 보존의 중요성을 보여주고 있다.”라며, “앞으로도 보존 중인 유전자원 특성을 지속적으로 평가해 농업 현장과 산업체 활용 기반을 넓혀가겠다.”라고 말했다.

한편, 농촌진흥청은 기후변화와 기능성 품종 개발 수요 증가에 따라 다양한 플라보노이드를 함유한 아열대 작물인 오크라속 유전자원의 활용 가치를 연구 중이다.

오크라속 유전자원 분양을 희망하는 기관이나 연구자는 농촌진흥청 농업유전자원센터 누리집 ‘씨앗은행(genebank.rda.go.kr)’을 통해 ①분양신청서 ②자원목록 ③분양계약서를 제출하면 된다.

붙임. 오크라속 유전자원의 플라보노이드 성분 분석 결과

붙임

오크라속 유전자원의 플라보노이드 성분 분석 결과

연구 배경

❍ 기후변화와 기능성 품종 개발 수요 증가로, 다양한 플라보노이드를 함유한 아열대작물인 오크라속(Abelmoschus) 유전자원의 활용 가치가 주목받고 있다.

❍ 오크라속은 종 간 형태가 유사하고 분류학적 이력이 복잡해 종 구분에 있어 형태 정보를 보완할 성분 지표를 확보할 필요성이 있다.

연구 결과

❍ 형태적, 농업적 특성은 재배종과 야생근연종 구분에는 유용하나, 형태가 유사한 재배종과 일부 근연종을 세부적으로 구분하는 데에는 한계가 있다.

<오크라속 유전자원의 꼬투리 형태>

❍ 농업유전자원센터가 보존 중인 오크라속 6종의 꼬투리를 대상으로 액체크로마토그래피-탠덤질량분석법(UPLC–MS/MS)으로 플라보노이드 성분을 비교, 분석했다.

분석 자원: 오크라(A. esculentus) 98자원, 서아프리카 오크라(A. caillei) 2자원, 닥풀(A. manihot) 5자원, 사향오크라(A. moschatus) 3자원, A. tetraphyllus 4자원, A. tuberculatus 4자원
분석 성분: 카테킨, 에피카테킨, 퀘르세틴 3-O-삼부비오사이드, 퀘르세틴 3-O-젠티오바이오사이드, 루틴, 하이페로사이드, 이소퀘르시트린, 퀘르세틴 3-O-말로닐글루코사이드 8종

❍ 오크라속 6종을 비교한 결과, 종에 따라 검출되는 플라보노이드 성분의 조합과 함량 분포에서 차이가 나타났다.

루틴, 이소퀘르시트린, 퀘르세틴 3-O-말로닐글루코사이드, 하이페로사이드는 오크라속 6종에서 모두 검출됐다.
(재배종) 오크라는 퀘르세틴 3-O-젠티오바이오사이드 우세, 서아프리카 오크라는 퀘르세틴 3-O-삼부비오사이드가 우세해 비슷한 형태에도 서로 다른 플라보노이드 조성이 확인됐다.
(야생근연종) 닥풀에서는 카테킨과 에피카테킨이 검출되지 않았고 A. tuberculatus는 퀘르세틴 3-O-삼부비오사이드와 퀘르세틴 3-O-젠티오바이오사이드가 검출되지 않는 등, 종에 따라 성분 검출 양상이 달랐다. 또한 사향오크라에서는 에피카테킨 함량이 상대적으로 높은 경향을 보였고, A. tetraphyllus은 이소퀘르시트린 평균 함량이 일반 오크라보다 3배 이상 높게 나타나는 등 종별로 특징적인 성분 차이가 확인됐다.

<오크라속 6종 유전자원 꼬투리 플라보노이드 함량>

종(n)

카테킨

에피카테킨

퀘르세틴 3-O-삼부비오사이드

퀘르세틴 3-O-젠티오바이오사이드

루틴

하이페로사이드

이소퀘르시트린

퀘르세틴 3-O-말로닐글루코사이드

오크라(n=98)

0.51 ± 1.06

21.69 ± 9.68

3.62 ± 1.76

21.00 ± 7.25

0.07 ± 0.34

0.03 ± 0.24

10.49 ± 3.20

5.37 ± 2.49

서아프리카 오크라(n=2)

미검출

14.89 ± 5.07

22.63 ± 4.47

미검출

1.53 ± 2.17

0.11 ± 0.15

10.47 ± 2.12

2.53 ± 0.07

닥풀(n=5)

미검출

1.56 ± 2.24

0.45 ± 0.51

2.76 ± 1.33

0.96 ± 0.57

2.71 ± 1.31

1.33 ± 0.62

사향 오크라(n=3)

미검출

35.38 ± 16.26

10.04 ± 3.20

미검출

7.21 ± 4.43

0.71 ± 0.58

11.85 ± 3.91

0.04 ± 0.06

A. tetraphyllus(n=4)

0.35 ± 0.71

21.00 ± 5.70

10.79 ± 4.48

27.43 ± 4.56

6.32 ± 0.58

0.62 ± 0.10

34.14 ± 4.80

3.84 ± 0.81

A. tuberculatus(n=4)

미검출

9.78 ± 6.59

미검출

6.96 ± 3.66

0.68 ± 0.63

3.02 ± 2.23

5.36 ± 2.46

평균 ± 표준편차, 단위: ppm, n: 분석 자원 수

성과 및 활용계획

❍ 오크라속 유전자원의 플라보노이드를 비교해 종 간 성분 차이를 구체화하고, 형태 정보를 보완할 수 있는 성분 지표를 제시했다.

❍ 종별 플라보노이드 조성 정보는 기능성 품종 육성과 식물 소재 발굴을 위한 기초자료로 활용할 계획이다.

게재 논문 표지

오크라속 유전자원, 종마다 플라보노이드 함량 차이 나

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