양액내 염류농도 증가에 의한 상추뿌리의 마이크로솜 ATPase 활성증가 = Increases in the Activities of Microsomal ATPases Prepared from the Roots of Lettuce Cultured in Salt-enhanced Nutrient Solutions

국문 초록 (Abstract)

염류장애에 의한 작물의 생육저해 원인을 밝혀내기 위하여 상추를 대조양액과 대조양액에 30 mM 및 50 mM KNO_3를 첨가하여 염류농도를 높인 양액 등 3가지 조건에서 재배하였으며, 이때 이들 양액의 EC는 각각 1.0, 4.5, 6.5 dS/m 이었다. 뿌리세포의 원형질막 및 액포막에 위치한 H^+-ATPase 활성은 각각에 특이적 저해제인 vanadate와 NO_3를 이용하여 측정하였다. 대조양액에서 재배한 상추 뿌리의 ATPase 활성은 356±1.5 nmol/min/mg protein이었으며, 30 mM과 50 mM KNO_3를 첨가한 양액에서는 활성이 대조활성에 비하여 각각 1.6배, 1.9배 증가하였다. 이것은 상추가 염류장애시 뿌리조직의 ATPase 활성증가를 통하여 적응함을 보여주는 것이며, 활성증가는 주로 액포막 H^+-ATPase 활성증가에 의해 이루어짐을 확인하였다. 마이크로솜 ATPase 활성에 미치는 여러 가지 중금속 이온들의 효과를 측정하였으며, 중금속 이온은 100 μM 농도에서 종류에 따라 활성을 10~25% 저해하였다. 특히, Cu^(2+)는 주로 액포막 H^+-ATPase 활성을 저해함을 확인하였다. 본 연구의 결과로부터 상추는 염류집적 환경에서 뿌리의 ATPase 활성, 특히 액포막에 위치한 H^+-ATPase 활성을 증가시켜 적응하며, Cu^(2+)는 주로 액포막 H^+-ATPase 활성을 저해하는 성분으로 뿌리의 ATPase 활성변화 연구에 유용하게 이용될 수 있음을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In order to investigate the mechanism of growth inhibition by salt stress, lettuces were grown hydroponically in three different nutrient solutions, normal and 30 mM or 50 mM KNO_3-added nutrient solutions, and the electrical conductivities of these solutions were 1.0, 4.5, and 6.5 dS/m, respectively. The activities of plasma and vacuolar H^+-ATPases in the root tissue of lettuce were measured by specific inhibitors, 100 μM vanadate and 50 mM No_3^-, respectively. Microsomal ATPase activity of lettuce grown in the normal nutrient solution was 356±1.5 nmol/min/mg protein. When lettuces were grown in 30 mM and 50 mM KNO_3-added nutrient solutions, total activities of microsomal ATPases were increased by 1.6 and 1.9 times, respectively, and the increases were mainly mediated by vacuolar H^+-ATPase. These results show that lettuces adapt themselves to salt-stressed condition by increasing the activities of H^+-ATPases. Effects of various heavy metal ions were investigated on the microsomal ATPases and various metal ions at 100 pM inhibited the activities by 10~25%. Cu^2+ showed the highest inhibitory effect on the vacuolar H^+-ATPase. These results suggest that lettuce increases the activities of root ATPases, specially that of vacuolar H^+-ATPase, in salt-stressed growth conditions and Cu^(2+) could be a useful tool to control the activity of vacuolar H^+-ATPase.