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벼의 종자 발아와 생육 및 광합성에 대한 저선량 감마선과 생장조절물질의 상승작용 효과
백명화 ( Myung Hwa Baek ),정병엽 ( Byung Yeoup Chung ),김진홍 ( Jin Hong Kim ),위승곤 ( Seung Gon Wi ),김재성 ( Jae Sung Kim ),이인중 ( In Jung Lee ) 한국환경생물학회 2005 환경생물 : 환경생물학회지 Vol.23 No.1
벼의 유묘 생육과 광합성 효율에 대한 저선량 방사선과 생장조절물질 간의 상승작용 효과를 확인하기 위해 4년 된 종자로 기내실험과 온실실험을 수행하였다. 기내실험에서 관찰한 종자 발아의 경우 방사선을 조사한 IBA 0.001 ppm 처리구에서 가장 높은 값을 보였다. 또한, 파종 6일 후 측정한 유표 생육은 방사선 무 조사구보다 방사선을 조사한 GA₃와 IBA 처리구에서 대체로 높은 값을 보였으며, 그 중 IBA 0.001 ppm 처리에서 저선량 방사선과 생장조절물질간의 유의성 있는 상승작용 효과를 확인 할 수 있었다. 저선량 방사선을 조사 한 후 IBA 0.001ppm을 처리하여 관찰한 온실 실험에서도 유묘 생육에서의 상승작용 효과를 확인할 수 있었다 광합성 효율을 확인하기 위해 측정한 엽록소 형광은 생장조절물질에 의해서만 차이를 보여, IBA 처리에 의해 광계 2의 양자 수율을 나타내주는 Φ_(PSⅡ)와 광화학적 소멸을 나타내는 qP는 증가하였고 비광화학적 소멸을 나타내는 형광지표인 qN은 감소하였다. 이러한 결과를 통해 저선량 방사선을 조사한 후 생장조절물질을 처리하였을 때 벼의 종자 발아와 더불어 생육이 두 요인간의 상승작용 효과로 촉진됨을 확인할 수 있었다. To investigate the synergistic effects of low dose gamma irradiation and growth regulators on the growth and photosynthesis in rice (Oryza sativa L.), laboratory and greenhouse experiments were conducted using 4-year-old rice seeds. In the laboratory experiment, the germination rate was increased in 0.001 ppm IBA treatment, showing the synergistic effect of gamma irradiation and growth regulators. The seedling growth was increased by treatment of GA₃ and IBA, the irradiated groups having higher than the non-irradiated ones. Particularly, it was remarkable in 0.001 ppm IBA. In greenhouse experiment, seedling growth was increased in response to a combination of gamma irradiation and 0.001 ppm IBA. Effective quantum yield of PSⅡ (Φ_(PSⅡ)) and photochemical quenching (qP) were increased, while non-photochemical quenching (qN) was decreased by 0.001 ppm IBA. A synergistic effect of gamma irradiation and IBA was only found in seedling growth. The present results suggest that low dose gamma irradiation and growth regulator could synergistically stimulate seedling growth.
저선량 γ선 조사가 고추의 광합성과 광 스트레스 경감에 미치는 효과
이혜연,백명화,박순철,박연일,김재성,Lee, Hae-Youn,Baek, Myung-Hwa,Park, Soon-Chul,Park, Youn-Il,Kim, Jae-Sung 한국환경농학회 2002 한국환경농학회지 Vol.21 No.2
고추 종자에 저선량 $\gamma$선을 조사시킨 고추 식물체의 생육과 광합성 능 및 광 스트레스 반응에 미치는 영향을 조사하였다. 저선량 4 Gy가 조사된 고추 식물체에서 광합성에 의한 산소발생이 대조구에 비해 1.5배정도 높은 것으로 나타났다. 고추 잎에 900 ${\mu}mol/m^2/s$의 빛의 세기로 광저해를 4시간 유도하였을 때 최대 광합성능 (Pmax)이 대조구의 경우 20%정도 감소되는 반면 4 Gy 조사구는 3% 정도의 감소를 보였다. Fv/Fm는 광저해가 진행됨에 따라 감소되는 경향을 보이며 대조구의 경우 4시간 처리시 Fv/Fm 값이 50% 정도 감소되는 것을 볼 수 있었다. 반면 4 Gy 조사구는 Fv/Fm값이 대략 37%정도 감소되어 대조구에 비해 광 스트레스에 대해 덜 민감한 것으로 나타났다. Fo는 광저해가 진행됨에 따라 거의 변화가 없었으며 대조구나 4 Gy조사구 사이의 차이도 거의 없는 것으로 나타났다. 광계II의 광양자 수율인 $\Phi_{PSII}$과 광계II 반응중심에 의한 여기 포획률을 나타내주는 1/Fo-1/Fm 또한 광저해가 진행됨에 따라 감소되었으며 4시간을 처리했을 경우 각각 대조구는 47%, 4 Gy 조사구는 30%의 감소를 볼 수 있었다. 비광화학적 소멸인 NPQ는 광저해가 진행됨에 따라 감소되는 경향을 보였으나 대조구와 4 Gy 조사구간에 차이는 없는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 볼 때 종자의 종피를 투과한 저선량의 $\gamma$선이 식물의 광합성을 증대시키고 동시에 광 스트레스에 대한 저해를 감소시키는 것으로 보인다. The effect of low dose $\gamma$ radiation on photosynthesis and the reduction of photoinhibition in red pepper plant was investigated. The seedling height leaf width and leaf length of pepper were stimulated in plants grown from seeds irradiated with the low dose of 4 Gy. The $O_2$ evolution in the 4 Gy irradiation group was 1.5 times greater than in the control. To investigate the effect of low dose $\gamma$ radiation on response to high light stress, photoinhibition was induced in leaves of pepper by illumination of high light (900 $\mu mol/m^2/s$). Pmax was decreased with increasing illumination time by 20% in the control, while hardly decreased in the 4 Gy irradiation group. The photochemical yield of PSII, estimated as Fv/Fm, was decreased with increasing illumination time by 50% after 4 hours while Fo did not change. However, Fv/Fm in the 4 Gy irradiation group was decreased by 37% of inhibition, indicating that the photoinhibition was decreased by the low dose $\gamma$ radiation. Changes in the effective quantum yield of PSII, $\Phi_{PSII}$, and 1/Fo-1/Fm, a measure of the rate constant of excitation trapping by the PSII reaction center, showed similar pattern to Fv/Fm. And NPQ was decreased after photoinhibitory treatment showing no difference between the control and the 4 Gy irradiation group. These results showed the positive effect of low dose $\gamma$ radiation on the seedling growth and the reduction of photoinhibition.
양대화,김진홍,위승곤,백명화,임상용,이인석,이규성,이명철,임용표,정병엽,김재성,Yang Dae Hwa,Kim Jin-Hong,Wi Seung Gon,Baek Myung-Hwa,Lim Sang Yong,Lee In Sok,Lee Kyu-Seong,Lee Myung Chul,Lim Yong-Pyo,Chung Byung Yeoup,Kim Jae-Sung 한국생명과학회 2005 생명과학회지 Vol.15 No.1
Using two japonica rice cultivars (Ilpumbyeo and Sanghaehyanghyella), which are distinguishable by the brown planthopper (BHP) resistance maker (R208), a relationship between the BPH resistance gene (Os-Bil) and salt-tolerance was investigated. To do this, changes in the expression level of Os-Bil by the salt stress were quantified by the real-time PCR in the two cultivars, and compared with those in other two indica rice cultivars (Pokkali and IR29). In Ilpumbyeo, the expression level of Os-Bil decreased by the treatments of 50 and 200 mM NaCl in a concentration-dependent manner, and in Sanghaehyanghyella it rather increased slightly at 50 mM but decreased drastically at 200 mM. Comparably, IR29, a salt-sensitive cultivar, showed a reduction of the Os-Bil gene expression after the treatment of 100 mM NaCl, but Pokkali, a salt-tolerance cultivar, rather increased about two times in the level of Os-Bil transcripts. These results suggest that the BPH resistance gene may involve in the difference in the salt-tolerance at least between the two indica rice cultivars. 벼멸구(Nilapawata lugens Stal.)에 대한 저항성 마커 (R208)에서 확실한 차이를 보인 두 자포니카 품종(일품벼과 상해향혈나)을 대상으로 벼멸구 저항성 유전자(Os-Bil)와 내염성과의 관련성을 조사하였다. 이를 위해 두 품종에서 염처리에 의한 Os-Bil 발현량의 변화를 real-time PCR을 이용해 정량화 하였으며, 인디카 두 품종(Pokkali와 IR29)의 결과와 비교하였다. 일품벼는 50, 200 mM NaCl 처리에서 Os-Bil 유전자의 발현량이 농도 의존적으로 감소하였으며, 상해향혈나는 50mM에서만 약간 증가하고 200mM에서는 크게 감소하였다. 비교해서, 내염성인 Pokkali는 Os-Bil의 발현량이 100 mM의 NaCl 처리에 의해 약 2배 증가하였으나 감수성인 IR29는 같은 농도에서 발현량이 감소하였다. 이러한 결과들은 벼멸구 저항성 유전자(Os-Bil)가 적어도 인디카 품종들의 내염성 차이에 관여함을 의미하는 것으로 보인다.
고선량 감마선을 조사한 벼에서 SOD isoenzyme들의 유전자 발현 및 효소활성
채효석,김진홍,정병엽,김재성,위승곤,백명화,조재영,Chae Hyo-Seok,Kim Jin-Hong,Chung Byung-Yeoup,Kim Jae-Sung,Wi Seung-Gon,Baek Myung-Hwa,Cho Jae-Young 한국생명과학회 2006 생명과학회지 Vol.16 No.2
일품벼(Oryza sativa L. cv. Ilpoombye)에 고선량 감마선을 조사한 후 벼 잎의 생리적 손상과 항산화 효소인 superoxide dismutase (SOD)의 isoenzyme 수준에서의 유전자 발현 및 효소활성 변화와의 연관성을 조사하였다. 500 Gy의 감마선 조사는 24 h 이내에 벼 잎의 단백질, 엽록소, 그리고 카로테노이드의 함량을 유의적으로 감소시켰으며 특히 엽록소는 대조구에 비해 26% 이상 감소하였다. 반면에 SOD isoenzyme들의 유전자 발현은 감마선 조사 후 6 h부터 24 h까지는 전반적으로 대조구보다. 높게 유지되었으나 48 h부터 현저히 감소되어 72h에는 모든 isoenzyme들의 유전자 발현 이 대조구보다. 낮았다. 그러나 isoenzyme들의 효소활성은 조사구에서 일부 CuZn-SOD isoenzyme들의 경우 48 h까지 대조구보다. 약간 높았지만 72h에는 모두 현저히 감소하였다. 따라서 본 연구에 사용된 500 Gy의 고선량 감마선은 단백질, 엽록소, 그리고 카로테노이드 함량의 감소를 초래하며, 조사 후 초기단계에는 이러한 생리적 손상과 무관하게 일시 적으로 SOD isoenzyme들의 유전자 발현을 증가시키지만 72 h 이후에는 유전자 발현과 효소활성을 동시에 감소시키면서 산화스트레스에 의한 생리적 손상을 유도하는 것으로 생각된다. We investigated relations between physiological damages and gene expression and enzyme activities of superoxide dismutase(SOD) isoenzymes in leaves of rice (Oriza sativa L. cv. Ilpoombyeo) plants irradiated with a high-dose gamma-ray. Gamma-irradiation with 500 Gy caused significant decreases in the contents of protein, chlorophyll and carotenoid in the rice leaves by 24 h, especially reducing the chlorophyll contents up to 26% relative to the control. In contrast, gene expressions of SOD isoenzymes were kept higher in the irradiated leaves until 24 h after the irradiation than in the control and they started to noticeably decrease at 48 h, finally being lower in the irradiated leaves at 72 h than in the control. In the case of enzyme activities of SOD isoenzymes, some CuZn-SOD isoenzymes showed slightly increased activities until 48 h after the irradiation but at 72 h, all isoenzyme activities markedly decreased in the irradiated leaves below the control levels. In conclusion, 500 Gy gamma-irradiation used in the current study caused decreases in the contents of protein, chlorophyll and carotenoid as symptoms for physiological damages. Although such physiological damages were not directly related to the gene expressions and enzyme activities of SOD isoenzymes until 24 h after the irradiation, the damages at 72 h were reasonably attributable to their reduction.