Abstract
The effect of $Cd^{2+}$ on stomatal apertures of epidermal strips and intact leaves in Commelina communis L. was investigated. Cadmium stimulated stomatal opening. The stomata, treated with 100 $\mu$M $Cd^{2+}$ opened to a degree of about 8.38 fm, but the stomata, treated with no cadmium opened to 3.74 ${\mu}{\textrm}{m}$. In order to show that there was no mechanical or osmotic impediment preventing the stomata in the epidermal strips, salicylic acid (SA) and abscisic acid (ABA) were used. The treatment of 100 $\mu$M SA and 1 $\mu$M ABA inhibited 14% and 28% of stomatal opening, respectively. Other heavy metals such as $Al^{3+} and Ag^{2+}$ were also used to investigate the effect of the stomatal apertures. The treatment of $Al^{3+} and Ag^{2+}$ also stimulated 19% and 41% of stomatal opening. To understand how cadmium open stomata, the effect of cadmium on the K+ influx into the epidermal strips was investigated. $Cd^{2+}$, SA, ABA inhibited 98%, 28%, 34% of K+ uptake respectively. 3-weeks old Commelina was transferred to and grown in Hoagland solution (0,5 mM $Cd^{2+}$, 10 mM $Cd^{2+}$) for 4 days and stomatal conductance were measured. The treatment of 5 mM $Cd^{2+}$ and 10 mM $Cd^{2+}$ showed about 51% and 70% inhibition of stomatal conductance, respectively Therefore, it could be concluded that stomata in epidermal strips and intact leaves behaved differently and cadmium- stimulated stomatal opening was due to the result of cadmium uptake into the epidermal strips instead of K+. [cadmium, stomata, stomatal conductance]
$Cd^{2+}$이 닭의장풀의 분리표피와 온전한 잎의 기공개폐에 미치는 영향을 조사하였다. $Cd^{2+}$을 분리표피에 처리하였을 때 기공열림이 촉진되었다. 100$\mu$M$Cd^{2+}$처리시 기공은 8.38$\mu\textrm{m}$까지 열렸으나, 대조구는 3.74$\mu\textrm{m}$였다. 대조구의 기공 크기는 일반적으로 작게 열렸다. 따라서, 분리표피가 생리적으로 건강한지를 조사하기 위해, 살리실릭산(SA)과 앱시스산(ABA)을 분리표피에 처리하여 기공크기를 측정하였다. 100$\mu$M SA와 1$\mu$M ABA는 기공열림을 각각 14%와 28% 억제하였다. 비슷한 효과가 다른 중금속인 $Al^{3+}과 Ag^{2+}$에서도 발견되는지 이들에 대한 기공개폐 효과를 살펴보았다. $Al^{3+}과 Ag^{2+}$도 기공열림을 각각 19%, 41%촉진하였다. 카드뮴에 의한 기공열림 기작을 이해하기 위해 K+흡수에 대한 카드뮴의 효과를 조사하였다. $Cd^{2+}$, SA 그리고 ABA는 분리표피에서 K+흡수를 각각 98%, 28%, 34% 억제하였다. $Cd^{2+}$이 온전한 잎에 미치는 기공개폐의 영향을 조사하기 위해 3주간 성장한 닭의장풀을 Hoagland용액(0.5mM $Cd^{2+}$, 10mM $Cd^{2+}$)에서 수경 배양한 후 온전한 잎의 기공전도도를 측정하였다. 그 결과, 기공전도도는 대조구에 비해 5mM $Cd^{2+}$과 10mM Cd$^{2+}$에서 각각 51%, 70%감소되었다. 따라서, $Cd^{2+}$은 닭의장풀의 분리표피와 온전한 잎의 기공개폐에 상반된 반응을 보이며, 분리한 표피에서 $Cd^{2+}$에 의한 기공열림은 $Cd^{2+}이 K^+$ 흡수를 방해하고, 자신이 공변세포로 들어가 팽압을 유도한 결과로 사료된다.