본초현장연구를 통해 본 한약자원생산에 관한...

韓藥情報硏究會誌(Korean Herb. Med. Inf.) 2017;5(1):41-47. pISSN 2288-5161 / eISSN 2288-5293

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Abstract

The use of medicinal plants as a fundamental component of the health care system is one of the oldest and most assorted of the therapeutic systems in the world today. In the last decades, several plants have been confirmed to have chemopreventive and chemotherapeutic phytochemicals for various communicable and non-communicable diseases. More importantly, it is estimated that over 60% of the currently used drugs are from natural sources. Unfortunately, in the last few decades climate change has led to extreme environmental conditions that have negatively impacted the growth and biomass of most medicinal plants. Furthermore, these extreme environmental conditions have not only led to a reduction in some wild medicinal plant species population but also to complete extinction of some of the vital medicinal plant species. To mitigate this problem, basic in vitro propagation geared towards obtaining numerous, quality progeny and subsequent biomass increment of these medicinal plants was conducted during the Laboratory and herbology study at UST-KIOM campus. Different explants - cal-lus, axillary buds, and somatic embryos were used during the in vitro propagation process. The in vitro propagated plants with increased biomass were then acclimatized to enhance physiological modification. This study therefore provides basic information on the in vitro propagation techniques and biomass increment for plants which are under threat of extinction and can be used as a basis upon which future researches can be conducted to enhance development of stable production and supply of highly competitive traditional medicine resources.

본초현장연구를 통해 본 한약자원생산에 관한 소고

강누리1, 박영주1, 리차드1, 최지은1, 강영민1,2*

1. 과학기술연합대학원대학교(UST) 한의생명과학2. 한국한의학연구원 K-herb연구단

The Insight of Production Methodology in Herbal Medicine Resources through Lecture of Herbal Laboratory Practices

Kang Nuri1, Park Youngju1, Komakech Richard1, Choi Jieun1, Kang Youngmin1,2*

1. Univ. of Science & Technology, Campus of Korea Institute of Oriental Medicine, Korean Medicine Life Science2. K-herb Research Center, Korea Institute of Oriental Medicine, Daejeon, Republic of Korea

* Correspondence: 강영민(Kang Youngmin, Ph.D., UST Associate Professor. Tel: +82-42-868-9684 E-mail: [email protected])· Received 2017-02-28, revised 2017-03-14, accepted 2017-03-14, online-published 2017-03-15.

Keywords: biomass, biotechnology, explant, herbal medicine, herbology, in vitro propagation, Korean traditional herbal medicine

강누리 외. 본초현장연구를 통해 본 한약자원생산에 관한 소고

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서론

본초학(本草學)은 인체의 질병을 치료하기 위한 처방을 구성하는 약재, 즉 한약자원을 활용하는 데 필요한 기초지식을 다룬다.1) 한의과대학의 본초학 이론 강의는 한약재의 기원과 형태, 약성(藥性), 포제방법, 사용 시 주의사항에 대해 배우고 본초학 실습 강의에서는 한약재의 감별과 다양한 포제 및 법제, 제형 제작에 대한 실습으로 이루어져있다.2) 교과목 구성은 경희대학교 한의과대학의 경우 두 학기에 걸쳐 본초학1, 2 각 4학점, 본초학 실습1, 2 각 0.5학점으로 총 9학점으로 이루어져 있고3), 다른 주요 교과목과 비교하여 볼 때(병리학 총 8학점, 경혈학 총 6학점) 본초학은 한의과대학 수업에서 큰 비중을 차지하고 있다.한약(韓藥)은 전통적으로 질병 치료에 쓰이는 약재로 인식되어 왔으며, 교육과 연구도 한의학적 활용

의 측면에서 주로 이루어져 왔다. 그러나 이제는 본초학의 장기적인 발전을 위해서는 한약자원으로서의 인식이 필요하다. 한약자원이란 한약이 질병의 치료에 쓰이는 약재로서의 가치를 넘어서 광물, 식량자원과 같이 한 국가의 경제자원으로서 가치를 가지는 것을 의미한다.1,2) 나고야 의정서에 따르면 유전자원(遺傳資源)의 이용으로 발생한 이익을 상호 합의된 계약조건을 따라 공유해야 한다.4) 생물자원의 의존도가 높은 우리나라로서는 한약자원의 보존, 관리와 활용이 국익의 차원에서 중요하다. 한의학의 장기적인 발전 측면에서도 한약자원의 중요성은 재고되어야 할 시점이다. 한약자원의 개발은 기원을 명확히 하고 표본을 보존하는 데서 시작된다. 한국한의학연구원에서는 기원이 알려진 한약자원의 표본제작과 표준화를 위한 연구가 이루어지고 있다.5) 한의학에서 본초의 형태는 약성(藥性)과 관련이 있다고 보기 때문에6) 표본제작은 한약자원 보존뿐 아니라 교육과 학문의 측면에서도 중요하다.또한, 한약자원의 증대를 위해서는 정확한 기원 약재의 안정적 공급이 중요하다. 최근에 백하수오

기원과 관련하여 한 기업의 문제가 사회적 파장으로까지 번지기도 했다.7) 국내 한약재 유통관리와 기원관리의 취약함이 드러난 사건이었다. 백하수오(은조롱)는 이엽우피소와 생김새는 비슷하지만 기원과 효능이 전혀 다른 식물로 구분되어야 한다. 그러나 한약자원에 대한 명확한 인식의 부재로 뒤늦게 문제가 드러났다. 또한, 한약재 가격의 상승도 한약자원 활용 앞에 놓인 문제로 대두되고 있다. 중국산 한약재의 가격은 지속적으로 상승하여 한약자원의 안정적 공급에 대한 시장의 요구가 늘고 있는 실정이다.8) 한약자원의 공급을 수입에 의존하게 되거나, 경제적인 측면에서 저해요소가 있다면 한약자원의 증대는 요원한 일이 될 것이다. 과거에는 국산 한약재 공급을 농가의 생산에 맡겨왔다면 이제는 R&D사업을 통해 적극적으로 지원해야 할 때이다. 지속가능한 한약자원의 공급은 곧 안정적인 생산을 통해 가능하다. 이를 위해서는, 우선 기내배양을 통해 우수한 발아 환경 및 번식 방법을 찾는 연구가 이루어져야 한다.9) 나아가 외부 환경에서 순화할 때 최적의 조건을 찾아 한약의 묘종을 대량생산하여 농가에 공급하기 위한 추가 연구도 이루어져야 한다.10)

이제 본초학은 한의학 기초과목으로서 임상에서의 한약재 활용뿐 아니라, 기원의 보존과 안정적인 공급에도 관심을 기울여야 할 때이다. 학문의 발전을 위해서는 사람뿐 아니라 자원도 바탕이 되어야 한다. 본초학의 발전을 위해서는 본초학을 구성하는 한약자원을 확보하는 것이 중요하다. 중의학은 중국 헌법 제21조에 ‘국가가 전통의약을 육성 발전시켜야 한다’고 명시하여 국가적인 지원을 이어왔으며, 2016년 12월 25일에는 중의약법을 공포하여 중의약사업에 대한 국가적 지원을 통해 공공의료사업에서의 중의약 지원을 확대하기로 하였다.3,4) 유럽국가에서도 한약을 비롯한 대체의학에 대한 관심은 이미 커져있다. 이제는 한국도 한의학의 장기적 발전을 목표로 한의학을 바라보고 연구할 필요성이 있다. 이에 한약자원의 증대를 목표로 구성된 UST 강의내용을 바탕으로 상세한 내용과 취지를 본 연구를 통하여 서술하였다.


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본론

1. 한약자원 수집 및 표본 제작

식물석엽표본은 형태를 통해 한약재를 감별하는 데 필요한 근거자료로 다음과 같은 방법으로 제작된다. 우선 채집한 식물의 이물질을 최대한 제거·세정하고, 흡습지(White Driers-Blotting: Herbarium Supply Co, USA)를 이용하여 식물의 수분을 제거한다. 그리고 식물의 상태가 변하기 전에 흡습지 사이에 넣어 습기를 제거하고 표본 압착기(Herbarium Plant Press & press straps, Herbarium Supply Co, USA)를 이용하여 압착한다. 2일에 한 번씩 새 흡습지로 교환하여 앞에 과정을 3회 반복하고, 건조기(Plant sampling oven DS-89, Dasol Scientific Co. LTD, Korea)를 이용하여 40±2℃에서 12시간 이상 건조시킨다. 그리고 대면지(White-Caliper. 012, New York Botanical Garden Type, Herbarium Supply Co, USA)에 마운팅 테이프(White Gummed Cloth Tape, Herbarium Supply Co, USA)와 표본 제작용 인두(TCX-10000, EXSO Corp, LTD, Korea)를 이용하여 식물을 고정시킨다. 종이 확정되면 한국한의학연구원 한약표준표본관의 양식에 따른 라벨의 표본정보(학명, 식물명, 약재명, 생약명, 채집지, 채집자, 동정자, 채집일, 일련번호)를 입력하여 부착한다. 마지막으로 살충 작업을 거치고 수장고 모빌랙에 수장한다(Fig. 1).

Figure 1. Production process of the specimen of plant pressing.A: The specimen of plant pressing (Panax ginseng C.A. Meyer)

약재표본의 경우, 한약재 기원식물을 채집하여 세척하고 건조시키는 과정은 식물석엽표본과 동일하게 진행된다. 그리고 공정서 기준에 따른 작두(Daihan Scientific Co, Korea)를 이용하여 절단한다. 서로 다른 한약재 간에도 외형이 유사한 경우가 많기 때문에 절단면의 차이를 통해 한약재를 감별할 수 있는 경우가 많다. 그러므로 작두로 절단하는 공정 과정은 매우 중요하다. 최종적으로, 한국한의학연구원의 확인이 이루어지면 최종 확증 표본을 선정하고 약재정보를 입력하고 실리카겔(Daihan Scientific Co, Korea)와 함께 냉장고(FRS-1300RNR, Turbo air, Daewoo. Co. Korea)에 보관한다.마지막으로 액침표본은 한약재의 기원식물을 변형 없이 입체적 형태로 보관할 수 있는 표본으로,

제작방법은 다음과 같다. 우선 다른 표본제작과 마찬가지로 채집 후 흐르는 물에 세정하는 작업이


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이루어진다. 그리고 식물체에 물주머니를 매달고 착색용액인 「4% 황산구리(CuSO4)+96% dH2O」에 침지하여 전체적으로 착색한다. 착색된 식물체를 흐르는 물에 12시간 동안 세정하고 고정액 「6% 아황산(sulfurous acid, H2SO3) + 94% dH2O」을 이용하여 고정시킨다. 표본 용기를 실리콘으로 밀폐하고 표본정보를 입력 후 상온에 보관한다.5)

2. 무균 기내배양 (In vitro propagation)

기원이 검증된 시료를 이용하여 기내에서 무균 식물체를 유도하는 실험이 본 강의를 통해 이루어졌으며, 그 과정은 다음과 같다. 우선, 100%(v/v) 에탄올에 시료를 20초간 침치한 후 멸균수로 세척한다. 그리고 다시 70%(v/v) 에탄올에 1분간 침치한 후 멸균수로 3회 세척하고 2% NaOCl(sodium hypo-chlorite) 용액에 5분씩 2회 표면살균 한다. 멸균수로 5회 이상 충분히 세척한 후 여과지(filter paper) 위에서 물기를 제거한 시료(종자, 종근, 조직, 눈 등)를 MS(Murashige & Skoog, 1962) 기본 고체 배지에 치상하여 배양한다(Fig. 2).11,12)

Figure 2. Process of in vitro propagation of Pinellia ternata.A: preparation of in vitro propagation, B: in vitro plants of Pinellia ternata growing on MS medium, C: culture room

이와 같은 과정을 통해 살균된 시료를 배양하는 데 최적의 조건을 찾는 연구가 가능하다. 그리고 배지, 온도, 습도 등의 조건이 적합한 환경에서 동일한 조건으로 식물체를 반복하여 계대 배양하면 무병주 상태의 기내 배양체를 대량으로 얻을 수 있다.


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3. 한약자원 기외 순화 및 환경 적응(in vivo acclimatization and environmental adaptation)

식물체가 외부에서 적응하고 성장하는 데는 식물생리학적 요소가 작용하기 때문에 무기염류 및 토양 재질 상태에 따른 최적의 조건을 규명하는 연구가 필요하다. 본 수업에서는 연구의 한 과정인 기외 순화를 실습의 형식으로 진행하였으며 그 과정은 다음과 같다. 우선, 반하 괴경을 조직배양을 통해 기내에서 증식시켜 수확하고 기외 순화과정을 거쳐 순화실험에 사용할 괴경을 얻는다. 그리고 펄라이트(Kyungdong ONE Co., Korea)와 상토(Punong, Korea)를 7:3(v/v)으로 혼합한 배양토에 반하 괴경을 이식하여 불투명 플라스틱 화분에 식재한다. 22℃, 광도 5,000Lux 및 광주기 16/8h(light/dark)로 설정된 생육상에서 순화한다(Fig. 3).10)

Figure 3. Practical application from the rootstock.A: the tubers of Pinellia ternata, B: in vitro seedling of P. ternata, C: environmental adaptation of P. ternata in the soils after 4, 8 weeks

반하의 괴경의 모양 및 크기에 따른 생육을 비교하기 위해 파종 전 괴경을 제외한 줄기, 뿌리 및 잎을 제거한 후 생체중의 크기를 측정하였다. 실험 전 괴경의 모양(단일괴경, 다개체 소괴경)에 따라 일차적으로 분류하였고, 직경에 따라 3cm 이상이면 Type Ⅰ, 2cm이상 3cm 미만이면 Type Ⅱ, 1cm 이상 2cm 미만이면 Type Ⅲ, 1cm 미만이면 Type Ⅳ로 분류하여 실험을 진행하였다(Fig. 4). 실험은 총 8주 동안 진행되었고 4주차, 8주차에 지상부 생성율을 확인하였다(Fig. 5).

Figure 4. Shape and size of the used tubers in this study.A: type Ⅰ(≥3.0cm), B: type Ⅱ(2.0cm≤x<3.0cm), C: type Ⅲ(1.0cm≤x<2.0cm), D: type Ⅳ(≤1.0cm)


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Figure 5. Effect of shoot growth on different shape and size of tubers for 4 and 8 weeks.

결론

생물유전자원을 이용해 발생하는 이익에 대해 생물자원을 보유한 국가와 개발 국가가 공유하기 위한 지침이 담긴 국제협약 및 체결에 관한 내용을 나고야 의정서라고 한다. 나고야 의정서가 발효된 시점에서 생물유전자원을 이용하는 국가는 그 자원을 제공하는 국가에 사전 통보와 승인을 받아야 하며, 유전자원의 이용으로 발생한 금전적, 비금전적 이익에 대해 상호 합의된 계약조건에 따라 공유해야 한다는 내용을 담고 있다.한약자원에 대한 수요가 증대되면서 자원고갈에 대한 우려가 커짐에 따라 안정적으로 한약을 공급할


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수 있는 연구를 비롯하여 국내 한의학 연구 및 산업의 발전을 위해 세계전통의약 시장을 선점하기 위한 움직임이 필요하다. 모든 생물이 자원이 될 수 있는 경쟁력 높은 한약자원의 안정적 생산 공급 및 방법론 연구를 위해 한약자원의 생산 기술 및 증대 활용방안을 본 논문에서 UST 한의생명과학전공 본초현장연구 강의내용을 바탕으로 상세한 내용과 실습결과를 정리하여 기술하였다. 본 논문을 통해 경제 가치가 높은 한약자원의 확보와 생산의 중요성을 인식하고, 추후 한약자원 생산관련 연구에 대하여 기초 자료로써, 활용가능성이 높을 것으로 사료된다.

감사의 글

본 연구는 UST 한의생명과학전공 본초현장연구(2016) 실습 강의의 주된 연구결과를 바탕으로 진행하였으며, 한국한의학연구원 K-herb과제의 일환인 ‘기원검증 체계 구축을 통한 한약자원 국내생산 기반기술 개발’ 과제(K16403·K17403)의 지원에 의해 수행하였습니다.

참고문헌

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본초현장연구를 통해 본 한약자원생산에 관한...

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