The Study on Absorption of $Cd^{2+}$ and $Pb^{2+}$ by Persicaria thunbergii and Rumex crispus, and Their Phytochelatin

고마리와 소리쟁이에 의한 $Cd^{2+}$와 $Pb^{2+}$의 흡수 및 phytochelatin에 관한 연구

When Persicaria thunbergii and Rumex crispus were treated with Cd($NO_3$)$_2$ and Pb($NO_3$)$_2$ of 5 or 10 mM for 5 days, the amount of bioaccumulation of $Pb^{2+}$ in the leaf of P. thunbergii was 2.87-8.08$\mu\textrm{g}$/g and that of $Cd^{2+}$ was 0.82-2.79$\mu\textrm{g}$/g. In the case of P. thunbergii, the concentration of $Pb^{2+}$ in the leaf was higher than that of $Cd^{2+}$. On the other hand, in R. crispus, the concentration of $Cd^{2+}$ and $Pb^{2+}$ were similar as follows ; 1.49$\mu\textrm{g}$/g in $Cd^{2+}$ 5mM, 2.90$\mu\textrm{g}$/g in Cd2+ 10mM, 1.83$\mu\textrm{g}$/g in $Pb^{2+}$ 5mM and 2.73$\mu\textrm{g}$/g in $Pb^{2+}$ 10mM. The remaining rate of heavy metals and the variation of pH in the cultured soil decreased as compared with control (100 % and pH 6.48) after 5 days as follows; to 77.l% and pH 6.39 in $Cd^{2+}$ 5mM, 90.2% and pH 5.79 in $Cd^{2+}$ 10 mM, 81.1% and pH 6.00 in $Pb^{2+}$ 5mM, and 85.7% and pH 5.80 in $Pb^{2+}$ 10 mM. The result of size exclusion chromatography, several phytochelatins were seperated from the extract of the leaf of both plants treated with heavy metals. The molecular mass of these phytochelatins were estimated as follows; in the case of P. thunbergii, about 4,300-8,600 da by $Cd^{2+}$ and about 3,200-9,700 da by $Pb^{2+}$, and in R. crispus, about 4,300 da by $Cd^{2+}$ and about 3,200-7,500 da by $Pb^{2+}$. In addition, $A_{254}$ of these phytochelatins were higher than $A_{280}$. [Phytochelatin, Persicaria thunbergii, Rumex crispus]

고마리와 소리쟁이에 Cd$^{2+}$와 Pb$^{2+}$를 각각 5 및 10mM로 5일간 처리한 결과, 고마리에서는 중금속 5mM처리구의 경우 Pb$^{2+}$가 Cd$^{2+}$보다 약 3.5배, 10mM의 경우 약 2.9배로 Pb$^{2+}$의 농축량이 높게 검출된 반면, 소리쟁이는 Cd$^{2+}$ 5mM에서 약 1.49$\mu\textrm{g}$/g, 10mM에서 약 2.90$\mu\textrm{g}$/g그리고 Pb$^{2+}$ 5mM에서 약 1.83$\mu\textrm{g}$/g, 10mM에서 약 2.73$\mu\textrm{g}$/g로 검출되어 처리농도별 Cd$^{2+}$와 Pb$^{2+}$의 농축량은 비슷하였다. 고마리와 소리쟁의 배양액(pH 6.5)에 Cd$^{2+}$와 Pb$^{2+}$를 5및 10mM로 혼합하여 처리한 후 각 실험구 토양의 중금속 잔류율과 pH는 대조구에 비해 고마리를 배양하며 Cd$^{2+}$5mM을 처리한 경우 약 77.1%와 pH 6.39, 10mM을 처리한 경우 약 90.2%와 PH 5.97 그리고 Pb$^{2+}$ 5mM을 처리한 경우 약 81.1%와 pH 6.00, 10mM을 처리한 경우 약 85.7%와 pH 5.80, 소리쟁이를 배양하며 Cd$^{2+}$ 5mM을 처리한 경우 약 83.9%와 pH 6.32, 10mM을 처리한 경우 약 93.7%와 pH 6.02 그리고 Pb$^{2+}$ 5mM을 처리한 경우 약 88.6%와 pH 6.27, 10mM을 처리한 경우 약 90.0%와 pH 6.02정도였다. Phytochelatin은 고마리와 소리쟁이에서 모두 Cd$^{2+}$와 Pb$^{2+}$ 무처리구에 비해 5와 10mM처리구에서 유도되었음을 확인하였다. 또한, 각 식물재료 내에서 중금속에 의해 유도된 Phytochelatin의 분자량은 고마리의 경우 Cd$^{2+}$에 의해서는 약 4,300-8,600 da, Pb$^{2+}$에 의해서는 약 3,200-9,700 da, 소리쟁이 의 경우 Cd$^{2+}$에서는 약 4,300 da, Pb$^{2+}$에 의해서는 약 3,200-7,500 da 정도였다.