Abstract
The $O_2^-$ level of the extract from young rice leaves, which was cold treated for 2 days and then placed at room temperature for a period of time significantly higher than that from tissues untreated. $O_2^-$ level in leaves was practically unchanged during cold treatment for 48 hours. But it started to increase to arrive at maximum in 8 hours, once the plants were placed under room temperature. The abnormal production of $O_2^-$ in mitochondria during postchilling process was interpreted as a biochemical consequence of accumulation of glycolysis product(s) in cytosol and/or NADH in mitochondrial matrix due to disruption of catabolic balance at low temperature. Mitochondria isolated from the chilling injured tissue was found to have lost considerably their respiratory activity. This fact may imply the involvement of intramitochondrial accumulation of $O_2^-$ in the inactivation of electron transport chain system. The observation that mitochondria in the presence of the $O_2^--producing$ enzymatic system (Xanthine/Xanthine oxidase) lost their respiratory activity supports this inference. It was also found in this work that Superoxide dismutase (SOD) is a substrate inducible enzyme, and that SOD is a possible protective agent in plant cell against chilling injury.
본연구의 근간이 되는 기본적 가정은, (1) 식물냉해기작에서 2차과정은 반응성이 강한 $O_2^-$의 체내 축적이다. (2) $O_2^-$는 식물체가 저온(低溫)처리를 받고 있는 도중이 아니라 상온(常溫)으로 환원된 뒤에 축적되기 시작한다. (3) $O_2^-$의 축적은 미토콘드리아 막의 상전이가 야기한 세포대사(細胞代謝)$(glycolysis{\rightarrow}TCA\;cycle{\rightarrow}respiratory\;electron\;transport)$의 균형파괴에 기인 한다. 이와 같은 가정을 뒷받침할 수 있는 중요한 연구 결과는 다음과 같다. 먼저 $O_2^-$의 상대적(相對的) 수준(水準)을 측정하는 방법을 확립하였다. 저온처리를 받은 벼 유묘는 처리하지 않은 유묘보다 그 조직 추출액중의 $O_2^-$수준이 높게 나타났다. 48시간의 저온처리중에는 $O_2^-$의 축적이 거의 일어나지 않았으나, 상온(常溫)으로 환원시킨 후 축적되기 시작하여 약 8시간후에 최고치에 도달하였다. Model system을 이용한 연구 결과, 호흡기질을 공급했을 때 미토콘드리아 membrane(SMP)에서 $O_2^-$의 생성이 증가하였다. 효소적으로 발생시킨 $O_2^-$가 존재하는 조건하에서 미토콘드리아막의 전자전달 활성이 저해를 받았다. $O_2^-$의 축적이 최고치에 도달한 후 급격히 감소되는 사실이 관찰되었으며, 이는 Superoxide dismutase(SOD)에 의한 $O_2^-$의 dismutation 결과로 해석되었다.