[서평] 『과학의 영혼』

정병갑 고신대학교 개혁주의학술원 2010 갱신과 부흥 Vol.6 No.1

인삼 ( Panax ginseng ) 근단의 색소본 분화에 관한 미세구조적 연구 ( Ultrastructural Study on Differentiation of Plastid in Panax ginseng Root Tip )

정병갑,김우갑 고려인삼학회 1992 Journal of Ginseng Research Vol.16 No.1

Immunocytochemical Investigation on the Intracisternal Accumulations of Storage Protein in Pea Cotyledon Cells

정병갑,박홍덕,Jeong, Byung-Kap,Park, Hong-Duok Korean Society of Electron Microscopy 2001 Applied microscopy Vol.31 No.2

완두 자엽세포에 대한 저장단백질 과립의 발달은 단백질 저장 액포의 가장자리에 축적된 단백질의 fragmentation에 의해서 이루어지는 것으로 알려져 왔다. 그러나 최근 이 외에도 terminal dilation, transformation, denovo development등의 독립적인 과정이 각각 다른 시기에 관찰되므로서 단백과립의 발달은 이러한 여러 과정이 모두 나타나는 복합과정임이 알려졌다. 이러한 과정과는 별도로 종자발달의 이른시기에 소포체 내강에 축적되는 저장단백질과 여기서 발달하는 단백과립에 대하여 규명하고자 발달중인 종자의 자엽으로부터 단일 세포를 얻어서 면역세포 화학적 반응을 실시하였다. 그 결과 종자발달의 이른 시기에는 legumin이, 중간시기 이후 에는 vicilin이 축적되므로서 단백질이 축적된 소포체가 단백과립으로 발달하는 것으로 나타났다 소포체 내강에 존재하는 단백질인 $\alpha-Tip$은 비교적 늦은시기에, toneplast membrane protein인 PPase는 이른시기에 각각 면역 세포화학적 반응이 관찰되었다. In 1980s, the fragmentation or subdivision of protein deposits at the periphery of protein storage vacuole was suggested as the only route of PB development in pea cotyledon cells. Since then, other independant processes such as terminal dilation , transformation and de novo development have been discussed as alternative routes for PB development, and today, these multiple mechanisms of PB development are accepted as a result of active investigations. For analysis of the protein accumulations in the ER cisternae during seed development, immunocytochemical gold labellings were applyed on the single cells separated by enzymatic digestion from cotyledon tissue. Anti-legumin labellings at the early stage, and anti-vicilin labellings at the intermediate stage were observed on the protein-filled ER. The $\alpha-Tip$, which is the ER retention protein, was labelled somewhat at late stage, and PPase, a sort of tonoplast membrane protein, was labelled at early stage.

인삼(人蔘)(Panax ginseng C.A Meyer) 근모세포(根毛細胞)의 미세구조(微細構造) 및 (세포화학적)細胞化學的 연구(硏究)

정병갑,김우갑,Jeong, B.K.,Kim, W.K. 한국현미경학회 1985 Applied microscopy Vol.15 No.2

Ultrastructural and cytochemical studies of the root hair cell and the trichoblast were undertaken with light and electron microscopes to clarify the type of root hair, fine structure and the activities of acid phosphatase and ATPase. The root hair was differentiated from the middle portion of the cell, and perpendicularly to the long axis of the cell. Consequently, the type of root hair comes under the panicoid type. In the trichoblast, nucleus and cytoplasm are located in the vicinity of cortex. On the contrary, after the root hair is formed, they migrate to the apical region of the root hair, and the basal region of the root hair is filled with numerous vacuoles. Cell walls of actively growing root hairs are subdivided into two layers on the basis of the arrangement of cellulose microfibrils. New cell wall of the root hair is presumptively formed from Golgi complex-derived vesicles. Activity of acid phosphatase appeared on tonoplast, plasma membrane, and nuclear envelope, whereas ATPase activity appeared on the plasma membrane, heterochromatin, and mitochondrial cristae.

Fine Structural Study of Pollen Wall Development at Late Stage of Microsporogenesis in Panax ginseng

정병갑,Jeong, Byung-Kap Korean Society of Electron Microscopy 2005 Applied microscopy Vol.35 No.4

인삼의 소포자 발달에 따라 화분벽의 형성과정을 밝히고자 소포자 4분자 시기부터 화분이 성숙되기까지의 전 과정을 투과 및 주사 전자현미경으로 관찰하였다. 화분벽의 발달은 감수분열이 끝나고 소포자 4분자가 callose에 둘러싸여 있을 때 시작된다. 화분벽 발달 초기에는 원형질막이 두터워지고 구불구불해지며 원형질막 바깥쪽에 섬유성 구조물이 나타나기 시작하고 이 섬유성 구조물은 점점 뚜렷하게 나타나고 premexine으로 발달한다. 원형질막의 함입으로 형성된 돌출부와 premexine이 연결되어 단간이 발달하고 성숙화분에서는 endexine에 일시적으로 흰색의 선이 관찰되었다. 표벽발달이 완료되면 hypertrophic Golgi에서 형성되는골지소낭에 의하여 내벽이 발달하고 발아구 부위에서는 내벽이 비후되어 나타났다. 성숙한 인삼화분은 3구형 화분으로서 약 $20{\mu}m$ 크기이며 표벽무늬는 세망상형을 나타내었다. The ontogeny of pollen wall in Panax ginseng was studied with transmission and scanning electron microscopy from early tetrad stage until pollen maturity. Initial indication of exine development is undulation of plasma membrane for the preparation of bacular mound. The first recognizable structure of the pollen wall is the cellulosic primexine which is formed outside of the plasma membrane while microspore tetrads are still surrounded by callose wall. As development proceeds, foot-layer and baculum differentiation, callose dissolution and exine formation were progressed. During this process, sporopollenin is deposited into the exine, and then endexine development was followed. The intine, innermost pollen wall layer, is developing form hypertrophic Golgi vesicles. The thickness of exine is very even on all along the pollen wall, but intine thickness of apertural region is thicker than that of nonapertural region. Mature pollen of ginseng is $20{\mu}m$ in size, tricolpate and shows fine reticulate sculpturing.

Terminal Dilation and Transformation of the Protein-filled ER to Form Protein Bodies in Pea (Pisum sativum L. var, exzellenz) Cotyledons

정병갑,Jeong, Byung-Kap Korean Society of Electron Microscopy 1999 Applied microscopy Vol.29 No.4

완두 종자에 축적되는 저장물질은 주로 전분과 단백질로서 이러한 저장물질 때문에 고정이나 전자현미경 관찰시료를 제작하기가 쉽지 않다. 따라서 자엽을 얇게 절편을 만들고 효소를 사용하여 단일세포로 분리한 다음 고정하여 관찰하였다. 완두의 저장단백질이 축적되는 단백질 저장 액포는 종자발달의 이른 시기에 기존의 액포를 둘러싸고 발달하게 되므로서 액포는 수축되고 단백질 저장 액포는 점점 발달하여 그 가장자리에 단백질 덩어리가 축적되게 된다. 이와는 별도로 종자발달의 이른 시기에 조면소포체의 내강에 전자밀도가 높은 단백질이 축적되기 시작하여 늦은 시기에 이 소포체의 끝이 부풀어서 구형의 단백과립으로 발달하였다. 완두종자의 저장단백질은 주로 vicilin과 legumin으로서 단백과립에 대한 면역세포화학적 방법으로 확인한 결과 vicilin은 세포질에 발달된 작은 단백과립과 단백질 저장액포의 가장자리에 축적된 단백질 덩어리에 모두 반응하였으나 legumin은 세포질의 단백과립에만 반응하였다. 또한 소포체에 존재하는 단백질인 Bip은 단백질 저장액포에 축적된 단백질 덩어리의 안쪽 가장자리에만 반응하였다. 이는 단백질이 활발하게 축적되고있는 시기에 특징적으로 작용하는 Bip의 기능과 관련되는 것으로 사료된다. Accumulations of the storage proteins in protein storage vacuole and the differentiation of protein bodies from protein-filled ER in developing pea cotyledons have been investigated using conventional and immunoelectron microscopy. To improve the fixation quality, single cells separated enzymatically from sliced cotyledons were used. At early stages of seed development osmiophilic protein accumulates in rER lumen were observed quite often. This protein-filled ER cisternae were differentiated into cytoplasmic protein bodies at late stage by the process called terminal dilations which have been considered a principal route of the formation of cytoplasmic protein bodies somewhat later in seed maturation. Immunocytochemical labellings of the vicilin and legumin show that presence of vicilin on both of the cytoplasmic PB and PD, but limited presence of legumin only on the cytoplasmic PB at intermediate stage of seed development. Immunogold labellings of Bip, ER retention protein, were observed on the inner periphery of protein deposits in protein storage vacuole. This result was regarded that Bip can recognize and retrieve misfolded protein during active accumulation of storage protein to the PD in PSV.

방사광 가속기를 이용한 식물의 중금속 흡수기작 탐색

정병갑,백수진 고신대학교 자연과학연구소 2000 고신대학교 자연과학연구소 논문집 Vol.10 No.-

phytoremediation은 토양 및 수질의 중금속을 제거하기 위한 가장 효과적인 생물학적 제거방안이므로 이를 위한 식물의 탐색은 물론 syncotron radiation을 사용하여 식물체 내의 중금속을 탐색하고자 본 연구를 실시하였다. 부산시내 및 경남일원의 가로변, 고속도로변, 공업단지 주변, 버스종점, 야산중턱 등에서 꼭, 민들레, 애기 괭이밥, 쇠비름 등을 채집하여 포항 가속기 연구소의 white beam 방사광을 사용하여 검색하였다 대부분의 식물에서 티타늄, 망간, 철, 구리, 아연, 납 등이 검출되었으며, 버스종점부근의 민들레에서 비소가, 공단주변의 민들레에서 수은이 검출되었고 특히 대부분의 지역에서 납이 검출되므로서 토양 오염이 많이 진행 되었음을 알 수 있었다. 특히 synchrotron radiaion을 이용하여 살아있는 식물체내의 중금속을 탐색하는 방법은 기존의 분석 방법보다 훨씬 정확할 뿐 아니라 전처리가 필요하지 않기 때문에 중금속 분석에 있어서 널리 사용될 수 있는 매우 효율적인 방법이 될 것이다. Phytorernediation has been considered as the most effective biological methods to remove heavy metal ions in the contaminated soils and water. Comparative contents of heavy metal ions in Artemisia princeps, Taraxacum platycarpum, Oxalis acetosella and Portulaca oleracea were qualitatively investigated by synchrotron radiation in Pohang Accelerator Laboratory. Plants were collected at the industrial road side, high way side, industrial complex, hillside and road side nearby bus station. All of the investigated plants contain Mn, Fe, Cu, Zn and Pb. Especially, As is detected in the leaf of Tamaraxcum platycarpum collected near bus stations, and Hg is detected in the leaf of Tamaraxcum platycarpum collected near industrial roads. This result shows that Tamaraxcum platycarpum might be applied for phytorernediation, i.e. biological method to remove heavy metal ions from polluted soil.

人蔘(Panax ginseng) 小胞子 發生에 따른 絨緞組織의 微細構造 변화

鄭炳甲 高神大學校 1990 論文集 Vol.18 No.2

The ultrastructural changes of tapetum of Panax ginseng are studied with light, scanning electron and transmission electron microscopy, and divided into 5 stages on the basis of microsporogenesis stages. Early in anther development, each microsporangium are composed of epidermis and endothecium to the outmost, and a flattened middle cell uniseriate tapetum surrounding the sporogenous mass. the tapetum of ginseng is typically secretory type ; maintains a parietal position throughout microsporagenesis until it loses its integrity as a tissue. The tapetal cells containing two or three muclei formd by endomitosis, and the fusion of nuclei between two cells and the polymorphonucleus is observed at the stage of callose synthesis. In tapetal cell, at the meiosis stage, pro-orbicular bodies are formed by depositions of electron dense materials to the lipid droplets. These bodies are extruded between plasma membrane and cell wall, it is suggested that during extrusion the por-orbicular body fues with the tapetal cell membrane. Afterwards, sporopollenin accumulates on the pro-orbicular bodies, forming orbicular body. Sporopollenin is deposited only after pro-orbicular body has been released from the cytoplasm, and has been observed, while the body is still within the cell. During this period in tapetal cytoplasm, the number of rER, free ribosome and Golgi complex have increased. The later stages of sporopollenin deposition are associated with electron-transparent layers of uniform thickenss and these may play a key role as the core or the center of sporopollenin depositions. After sporopollenin deposition all the cell organelles are degenerated rapidly, but orbicular bodies persist even after the tapetal protoplasts degenerate after anthesis.

전자현미경 관찰을 위한 종자고정법 개발

정병갑 고신대학교 자연과학연구소 1997 고신대학교 자연과학연구소 논문집 Vol.7 No.-

Because of the storage material such as starch, lipid and protein, seeds show very low stabilization and preservation of cytoplasmic contents during fixation for transmission electron microscopy. This research was carried out to improve pertinent procedure for chemical fixation of seeds. Cotyledones were sliced and incubated in macerating enzyme mixtures to digest pectine substances for obtaining individual cells. Individual cells show clear demarcations of membranaceous organelles and good preservations of storage protein comparing conventionally fixed tissues which have poor preservation and irregular shape of protein storage vacuoles. These results can be applied to ultrastructural investigation of seeds with transmission electron microscopy without using expensive equipments for fixation.

인삼의 화분벽 발달에 관한 미세구조적 연구

정병갑 한국현미경학회 2005 Applied microscopy Vol.35 No.4

The ontogeny of pollen wall in Panax ginsengwas studied with transmission and scanning electronmicroscopy from early tetrad stage until pollen maturity. Initial indication of exine development is undulationof plasma membrane for the preparation of bacular mound. The first recognizable structure of the pollen wall issurrounded by callose wall. As development proceeds, foot-layer and baculum differentiation, callosedissolution and exine formation were progressed. During this process, sporopollenin is deposited into theexine, and then endexine development was followed. The intine, innermost pollen wall layer, is developingthickness of apertural region is thicker than that of nonapertural region. Mature pollen of ginseng is 20m insize, tricolpate and shows fine reticulate sculpturing. 인삼의 소포자 발달에 따라 화분벽의 형성과정을 밝히고자 소포자 4분자 시기부터 화분이 성숙되기까지의 전과정을 투과 및 주사 전자현미경으로 관찰하였다. 화분벽의 발달은 감수분열이 끝나고 소포자 4분자가 callose에둘러싸여 있을 때 시작된다. 화분벽 발달 초기에는 원형질막이 두터워지고 구불구불해지며 원형질막 바깥쪽에섬유성 구조물이 나타나기 시작하고 이 섬유성 구조물은점점 뚜렷하게 나타나고 premexine으로 발달한다. 원형질막의 함입으로 형성된 돌출부와 premexine이 연결되어단간이 발달하고 성숙화분에서는 endexine에 일시적으로흰색의 선이 관찰되었다. 표벽발달이 완료되면 hypertro-phic Golgi에서 형성되는골지소낭에 의하여 내벽이 발달하고 발아구 부위에서는 내벽이 비후되어 나타났다. 성숙한 인삼화분은 3구형 화분으로서 약 20m 크기이며 표벽무늬는 세망상형을 나타내었다.