Biochemical Changes in Brassica Seedlings Due to Cold Treatment

Brassica속 작물 유묘에서 저온처리에 따른 생화학적 변화

In order to determine the mechanism of cold tolerance in crops, changes in biochemical factors related with the biological reduction of molecular oxygen upon cold shock treatment were analyzed at an early stage of Brassica germination. As the cold shocked seedlings were recovered under the normal growth condition for 24 hours, the peroxidase activities in cold sensitive rape(B. napus) and cold tolerant 'Sandongchae'(B. campestris) were considerably increased by 33% and 87% in root fraction and, 84% and 206% in hypocotyl, respectively. The content of superoxide($H_2O_2$) in hypocotyl fraction was dramatically accumulated until 8 hours after recovery and then gradually decreased. The extent of superoxide accumulation was severer in B. napus than B. campestris. At 24 hours after cold shock, $H_2O_2$ content was decreased to the nearly control level in B. campestris but still remained by 38%, in E. napus. Even though $H_2O_2$ content in hypocotyl fraction was decreased only 2% in B. napus during cold shock, while in B. campestris it was severely decreased about 15%. On the other hand, the cold shock at 3 days after Uniconazole treatment was more effective in increase of peroxidase activity than each separate treatment.

유채(B. napus)와 산동채(B. campestris)를 공시하여 발아초기단계에서의 저온처리가 분자산소의 생물학적 환원과 관련이 있는 여러가지 생화학적 인자에 미치는 영향을 분석하여 작물 내한성 기작을 생화학적으로 구명하고자 한 바, 저온장해는 산동채에 비해 유채가 더욱 심하였고 저온처리후 24시간 회복시 유채와 산동채의 peroxidase 활성도는 뿌리부위에서 각각 33%와 87% 배축부위에서 84%와 206% 정도 크게 증가하였으며 특히 내한성이 강한 산동채가 유채보다, 배축부위가 뿌리보다 약 2.5배 이상 더 높은 효소활성 증가율을 보였다. 또한 superoxide($O_2^-$)는 회복직후 부터 급격히 축적되기 시작하여 회복 8시간째에 최고치에 도달하였으며 그 축적정도는 산동채에 비해 내한성이 약한 유채에서 더욱 심하였고, 24시간 회복시에도 산동채는 거의 무처리 수준까지 회복되었으나 유채는 약 38%의 $O_2^-$가 여전히 축적되어 있었다. 저온처리 직후 $H_2O_2$의 감소 정도 역시 산동채가 15% 정도인데 반해 유채는 2%에 불과하였고, 회복시간이 경과함에 따라 산동채는 거의 정상수준까지 회복되었으나 저온장해가 심하였던 유채는 불안정한 회복양상을 보였다. 아울러 유채의 배축 및 뿌리부위에서의 peroxidase 활성증가에는 Uniconazole 처리후 저온 병행처리가 단독처리보다 훨씬 펴 효과적이었으나 새로운 동위효소의 출현은 볼 수 없었다.