Biochemical Changes in Brassica Seedlings Due to Cold Acclimation Treatment

Brassica속 작물 유묘에서 장기 저온 순화처리에 따른 생화학적 변화

This study was aimed for determining the biochemical mechanism of cold tolerance in crops and for searching the biochemical genetic marker related with cold tolerance by the analysis of isozyme pattern. We investigated various biochemical changes induced by the long-term cold acclimation in cold sensitive rape (B. napus) and in cold tolerant 'Sandongchae'(B. campestris) seedlings. The cold shock after long-term cold acclimation to B. napus and B. campestris greatly increased the activities of peroxidase 157% and 50% in root fraction and, 201% and 205% in hypocotyl, respectively. Simultaneously, the activity of superoxide dismutase was largely increased in hypocotyl fraction, too. Protein contents of hypocotyl fractions in B. napus and B. campestris were also increased by 11.4% and 57.8%, respectively. The band of pl 6.4 among peroxidase isozymes newly biosynthesized during long-term cold acclimation was emerged in the hypocotyl fraction of cold tolerant B. campestris as well as in the root of both species. From above and previous results, we presented a model of interconversions of molecular oxygen species due to the cold injury and biochemically inferred the mechanism of cold tolerance in crops.

내한성이 약한 유채(B. napus)와 내한성이 강한 산동채(B. campestris)를 공시하여 발아초기단계에서의 장기저온순화처리가 peroxidase와 superoxide dismutase 활성도 및 동위효소 pattern에 미치는 영향을 분석하여 작물 내한성 기작을 생화학적으로 구명함과 아울러 내한성 관련 genetic marker를 탐색하고자 본 연구를 수행하였다. 장기저온순화시킨 유묘를 저온처리후 24시간 회복시켰을 경우, peroxidase 활성도는 유채와 산동채의 뿌리부위에서 각각 157%와 50%, 배축부위에서는 201%와 250% 정도 크게 증가하였고, superoxide dismutase 역시 배축 및 뿌리부위에서 크게 활성화가 일어남을 관찰할 수 있었다. 또한 배축부위에서의 단백질 함량도 유채는 약 11.4%, 산동채는 57.4% 증가하였다. 장기저온순화처리로 새로 생합성된 peroxidase 동위 효소들중 특히 5번 band(pl 6.4)는 유채와 산동채의 뿌리부위에서 모두 출현될 뿐만 아니라 내한성이 강한 산동채의 배축부위에서도 강하게 출현되어 내한성 관련 genetic marker로써의 이용 가능성을 높여 주었다. 이상의 결과와 전보의 결과들을 종합적으로 고찰하여 저온 shock에 따른 분자산소의 생화학적 상호전환 모델을 제시하여 작물 내한성 기작을 생화학적으로 추론하였다.