본 연구는 Aspergillus Niger를 이용한 고체 발효(SSF) 과정에서 녹두 내 페놀 화합물의 변화 양상과 축적 메커니즘을 규명하고자 수행되었습니다. 발효 중 녹두의 총 페놀 및 플라보노이드 함량, 항산화 능력을 측정하고, UHPLC-FTMS를 활용하여 각 발효 단계별 페놀 화합물을 분석했습니다.
발효는 녹두의 총 페놀 및 플라보노이드 함량과 항산화 능력을 유의미하게 증가시켰습니다(P < 0.05). 총 61종의 페놀 차등 대사물질이 확인되었으며, 이 중 발현이 상향 조절된 상위 22종의 페놀은 발효 시간에 비례하여 유의하게 증가했습니다.
32종의 페놀 발현은 항산화 능력과 유의미한 양의 상관관계를 보였습니다. 페놀 화합물의 구성 및 축적은 주로 플라보노이드, 플라보놀, 이소플라본, 페닐프로파노이드 및 기타 식물 2차 대사물질의 생합성 경로에 의해 영향을 받는 것으로 나타났습니다.
결론적으로, Aspergillus Niger를 활용한 고체 발효는 녹두의 페놀 함량과 항산화 능력을 향상시키는 효과적인 전략임을 확인했습니다. 이는 녹두의 기능성 식품 개발에 중요한 기초 자료를 제공할 수 있습니다.
염-알칼리 스트레스는 작물 수확량을 심각하게 제한하며 식물의 정상적인 성장과 발달을 저해한다. 세계 주요 작물인 옥수수의 염-알칼리 스트레스 반응 기전은 아직 불분명하다. 본 연구는 내성 품종(22KN3894)과 민감 품종(H23146)을 비교하여 옥수수의 스트레스 반응 메커니즘을 규명하고자 하였다.
연구팀은 생장 매개변수 관찰과 생리·생화학 지표 분석을 통해 22KN3894가 H23146보다 적은 활성산소종(ROS) 축적과 많은 총 플라보노이드 함량을 보였으며, 뿌리 손상 및 이온 독성 정도가 상대적으로 낮음을 확인했다. 전장 전사체 및 광범위 표적 대사체 분석을 활용하여 두 품종의 반응 기전을 심층 분석하였다.
분석 결과, 22KN3894는 당류와 플라보노이드 같은 대사물질을 더 많이 축적했다. 특히 플라보노이드 대사물질 함량과 관련 유전자에서 두 품종 간 유의미한 차이가 나타났다. RNA-Seq 데이터를 기반으로 한 가중 유전자 공발현 네트워크 분석 결과, ZmWRKY82 유전자가 플라보노이드 생합성 경로 조절을 통해 염-알칼리 스트레스에 반응할 가능성이 제시되었다. ZmWRKY82는 ZmCHI6 프로모터의 W-box에 직접 결합하여 ZmCHI6 발현을 촉진하는 것으로 확인되었다.
이러한 결과는 ZmWRKY82가 ZmCHI6 전사와 플라보노이드 합성을 촉진함으로써 항산화 능력을 향상시키고 염-알칼리 스트레스에 저항할 수 있음을 보여준다. 본 연구는 옥수수의 염-알칼리 스트레스 내성 개선을 위한 새로운 통찰을 제공하며, 식물 스트레스 적응에 있어 플라보노이드의 중요성을 입증하고 향후 기전 연구 및 육종 개선의 토대를 마련한다.
