Biochemical Effect on Potato Tubers Irradiated by Gamma-Ray at Sprout-Inhibition Dose

방사선 조사에 의한 감자 발아 억제시 생화학적 효과

Potato tubers treated at $4^{\circ}C$ for 4 weeks were irradiated with a dose of 0.12 kGy from $^{60}Co$ source and stored at $20^{\circ}C,\;70{\sim}90%$ humidity for 5 weeks. Changes of ${\alpha}-amylase$, peroxidase, indole acetic acid oxidase, indole acetic acid synthesizing enzyme activities were determined. In addition, treatment of gibberellin or indole acetic acid to tubers irradiated were carried out to examine reversal of sprout-inhibition of tubers irradiated. Results are as follows; 1. Irradiation by ${\gamma}-ray$ at 0. 12 kGy dose inactivated easily the enzyme activities in vitro. $D_{37}$ values obtained were 0.94, 0.36 kGy for ${\alpha}-amylase$ and peroxidase, respectively 2. Complete inhibition of the toter sprouting was resulted by the irradiation of tubers with a dose of 0.12 kGy. 3. The indole acetic acid oxidase activity increased 2 times immediately after irradiation. Meanwhile, indole acetic acid synthesizing activity decreased about $50{\sim}75%$ for 5-week storage in irradiated potatoes, whereas the activity increased about 3.5 times along with sprouting in non-irradiated tubers. 4. In morphological aspects, deformed buds with necrosis in the meristmatic tissue were developed in irradiated tubers. Treatment of gibberellin or indole acetic acid at the concentration of 100 or 20 ppm to the irradiated tubers reversed the sprout-inhibition partially. Nevertheless, the deformed buds remained without change.

방사선 조사에 의한 발아 억제기작을 살펴보기 위하여 $4^{\circ}C$ 에서 저온 처리 한 감자에 0.12 kGy 감마선을 조사한 후 5주 동안 $20{\pm}2^{\circ}C$, 상대습도 $70{\sim}90%$에서 저장하였다. 이 기간 중 발아에 관여된다고 생각되는 ${\alpha}-amylase$, peroxidase, indole acetic acid (IAA) oxidase, IAA synthesizing enzyme의 활성 변화를 추적하였다. 시판 ${\alpha}-amylase$와 peroxidase의 방사선 감수성은 0.94와 0.36 kGy의 감마선 조사하여 $D_{37}$ 값을 얻었다. 감마선 조사를 행한 감자의 IAA oxidase 역가는 조사후 급격히 증가됐고 IAA 합성 효소의 역가는 조사직후 조금 증가하였으나 저장 기간에 따라 크게 감소하였다. 형태적인 변화에서 조사된 감자에서는 성장점의 고사와 변형된 눈이 관찰되었고 IAA 흑은 gibberellin 등의 처리에 의해 이들 자체로는 회복되지 않았고 그 주위로 새로운 눈의 성장이 관찰되었다. 결론으로 방사선 조사에 의해 야기된 감자의 호흡은 탄수화물이 ${\alpha}-amylase$등의 효소에 의한 분해로 이루어져 ATP를 공급하며 뒤이은 peroxidase 역가의 증가와 같은 효소의 합성은 방사선에 의한 손상을 치유하려는 과정에 속한다 할 수 있다. 또한 눈의 생장점에서의 고사 현상은 손상에 대한 방어 작용의 일종이라 해석되며 이로인한 발아 억제 현상을 페놀 대사와 관련지어 추측할 수 있었고 증가된 IAA oxidase와 IAA 합성계의 파괴에 의한 IAA의 고갈 역시 방사선 조사에 의한 발아 억제 현상의 원인이 됨을 알 수 있었다.