ITS2 염기서열 분석에 의한 감초 종(Glycyrrhiza spp.) 분류 및 유통 감초한약재의 원산지 판별 = Authentication of Traded Medicinal Herb, Glycyrrhiza spp.(Licorice), Based on nrDNA-ITS2 Sequence Analysis

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study was conducted to identify the origines of Licorice (Glycyrrhiza spp.) traded as medicines in herb market. For these purpose, morphological characteristics and sequence of nrDNA and cpDNA among Glycyrrhiza spp. plants as follows; G. uralensis and G. glabra L. are used as medicines,however, Korean domestic G. pallidiflora is not used as medicine. In morphology, leaf and root shape among the plant were different. Especially, leaf shapes of G. uralensis and G. glabra L. were egg and oval shape, however, that of G. pallidiflora were lanceolate shape with higher leaf length/width ratio than other plants. An also in colors of the roots, white were shown in Chinese and Korean products, otherwise, off-white in Uzbekistan. In molecular studies of cpDNA, G. uralensis and G. glabra were not distinguished by rpoB2 and rpoC1 and only one SNP was shown by psbA-trnH. However, in 450 bp sequences amplified by ITS2, specific SNP were shown in 98, 99, 100 and 137, 161, 164, 203, 296 regions produced in G. glabra and G. pallidiflora, respectively. And these were presumably used as molecular markers for discriminating Glycyrrhiza spp.. Also in phylogenetic analysis, it was identified that the genetic relations between G. uralensis and G. glabra, which were used as medicines, were closer than to G. pallidiflora. By applying the results to traded herb materials, Chinese and Korean medicinal herbs are accordance with G. uralensis where as Uzbekistan medicinal herb is G. glabra. In results, molecular analysis by using ITS2was useful to identify the origines of medicinal herb, Glycyrrhiza spp. traded in herb market.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 국내 유통 감초약재의 원산지 판별을 위해 수행되었다. 이를 위해 약재로 쓰이는 만주감초(Glycyrrhiza uralensis) 및 유럽감초(G. glabra)와 약재로 사용되지 않는 국내 자생종 개감초(G. pallidiflora) 식물의 형태적 차이 및 엽록체와 핵 DNA 구간의 염기서열의 차이를 구명하였다. 감초식물 3종의 형태적 특징을 비교한 결과, 잎과 뿌리에서 차이를 보였다. 특히 잎의 형태에 있어서 중국감초와 유럽감초는 난형 혹은 타원형인 반면, 개감초는 엽장/엽폭비가 큰 피침형이었다. 또한 건조된 뿌리로 시중되는 감초 한약재의 경우, 중국산과 한국산은 백색인 반면 우즈베키스탄산은 황백색이었다. 감초식물 3종을 대상으로 DNA 수준에서의 차이를 비교한 결과 rpoB2, rpoC1에서는 G. uralensis와 G. glabra가 구분되지 않았으며, psbA-trnH의 경우 단 한 구간의 SNP에서 차이를 보였다. 반면 ITS2에 의해 증폭된 450bp의 염기서열을 비교한 결과, G. glabra는 98, 99, 100번째 위치에서, G.
pallidiflora는 137, 161, 164, 203, 296위치에서 감초 종간 판별을 위한 특이적 SNP가 확인되었다. 또한, phylogenetic tree 분석을 통해, 약재로 쓰이는 G. uralensis과 G. glabra는 약재로 쓰이지 않는 G. pallidiflora에 비하여 유전적 거리가가까움을 확인하였다. 본 표준시료에서 얻은 결과를 유통 한약재 원산지 판별에 적용한 결과, 중국산과 한국산의 한약재는 G. uralensis와 염기서열이 일치하였고, 우즈베키스탄으로부터 수입된 한약재는 G. glabra와 염기서열이 일치됨을 확인하였다. 이에 감초의 생체 및 한약재의 원산지 판별을 위해 ITS2를 이용한 분자수준에서의 판별이 유용하다고 판단된다.

참고문헌 (Reference)

1 방경환, "해부형태적 특징과 SCAR Marker를 이용한 백출의 기원식물 판별" 한국약용작물학회 12 (12): 53-59, 2004

2 남상영, "적심시기가 감초의 생육 및 품질에 미치는 영향" 한국자원식물학회 24 (24): 189-194, 2011

3 최고야, "미각센서를 이용한 중국산 감초와 우즈베키스탄산 광과감초의 감별" 대한본초학회 26 (26): 35-39, 2011

4 김영동, "돼지풀 및 단풍잎돼지풀의 ITS 염기서열 변이" 한국식물분류학회 35 (35): 273-285, 2005

5 박지해, "감초(Glycyrrhiza uralensis Fisch.)로부터 분리된 flavonoid의 인체 암세포에 대한 세포독성" 한국응용생명화학회 54 (54): 67-70, 2011

6 조병욱, "감초 재배기술 확립 시험"

7 남상영, "감초 생육 및 품질에 미치는 재배 토성의 영향" 한국국제농업개발학회 23 (23): 531-536, 2011

8 최호영, "當歸類 한약재 감별을 위한 ITS 부위의 염기서열 및 AFLP 분석" 대한본초학회 19 (19): 91-100, 2004

9 이영종, "甘草의 形態 鑑別에 관한 硏究" 대한본초학회 19 (19): 47-52, 2004

10 Kim, T.J, "Wild flowers and resources plants in Korea 2" Seoul national university press 468-469, 2008

11 Chen, S.L, "Validation of the ITS2 region as a novel DNA barcode for identifying medicinal plant species" 5 : e8613-, 2010

12 차선경, "RAPD marker를 이용한 고려인삼(Panax ginseng C.A.Meyer)의 유전적 변이 분석" 한국자원식물학회 16 (16): 68-74, 2003

13 Tamura, K, "MEGA5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods" 2011

14 Fenwick, GR, "Liquorice glycyrrhiza glabra L. composition uses and analysis" 38 : 119-143, 1990

15 Korea Food and Drug Administration, "Korean Pharmacopia 9th Edition" 903-904, 2007

16 이정훈, "ITS 염기서열에 의한 한국산 쑥속(Artemisia L.)의 계통분류학적 연구" 한국자원식물학회 23 (23): 293-302, 2010

17 Korea Food and Drug Administration, "Food & drug statistical yearbook 13th" 318-, 2011

18 Mun, J.Y, "Distinction and Phylogenetic Analysis of Citri Unshiu Semen, Schizonepetae Spike and Prunella Spike on the Basis of DNA Sequences" Kyunghee University 2011

19 Seung-Ok Yang, "Differentiation of Roots of Glycyrrhiza Species by 1H Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy and Multivariate Statistical Analysis" 대한화학회 31 (31): 825-828, 2010

20 Choi, Y.E, "Development of species specific AFLP-derived SCAR marker for authentication of Panax japonicus C" 31 : 135-138, 2008

21 Williams, J.G.K, "DNA polymorphism amplified by arbitrary primers are useful as genetic markers. Nucleic" 18 : 6531-6535, 1990

22 Kondo, K, "Constituent Properties of Licorices Derived from Glycyrrhiza uralensis, G. glabra, or G. inflate Identified by Genetic Information" 30 : 1271-1277, 2007

23 Felsenstein, J, "Confidence limits on phylogenies: An approach using the bootstrap" 39 : 783-791, 1985

24 Ha, W.Y, "Authentication of Panax ginseng and Panax quinquefolius using amplified fragment length polymorphism (AFLP) and directed amplification of minisatellite region DNA (DAMD)" 27 : 1871-1875, 2002

25 Wang, J, "Application of sequence characterized amplified region (SCAR) analysis to authenticate Panax species and their adulterants" 67 : 781-783, 2001

26 Shin, G. H., "A study on the Problems and improvement measures of the distribution structure of medicinal herbs" Daegu Hanny University 2006

27 Doyle, J.J, "A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue" 191 : 11-15, 1987

28 CBOL plant Working Group, "A DNA barcode for land plants" 106 : 12794-12797, 2009