Difference in Physiological Responses to Environmental Stress in Protox Inhibitor Herbicide-Resistant Transgenic Rice and Non-transgenic Rice

The objective of this research was to confirm the difference in physiological responses to environmental stresses such as chilling, high temperature, NaCl, and chemical stress (paraquat) in Protox inhibitor resistant-transgenic rice (MX, PX, and AP37) and its non-transgenic counterpart (WT). Transgenic and non-transgenic rice plants were exposed to a chilling temperature of $5^{\circ}C$ for 1 day or a high temperature of $45^{\circ}C$ for 4 days and allowed to recover at $25^{\circ}C$ for 6 days after the chilling treatment or 8 days after the high temperature treatment. Leaf injury, shoot fresh weight, porphyrin biosynthesis substances, and chlorophyll content were investigated in transgenic and non-transgenic rice at 6 days after 0.5% and 1% NaCl treatments or at 5 days after 0~300 ${\mu}M$ paraquat treatments. No significant difference in leaf injury and shoot fresh weight were observed between transgenic and non-transgenic rice during chilling and recovery. Plant height and shoot fresh weight were also similar between transgenic and non-transgenic rice during the high temperature and recovery period (0~5 days). However, plant height and shoot fresh weight in transgenic rice line MX and PX were lower than in non-transgenic rice at 6 days for recovery. Leaf injury, chlorophyll, and Mg-Proto IX ME contents had no significant difference between transgenic rice and non-transgenic rice after NaCl treatment, but Proto IX content for AP37 and shoot fresh weight for PX and AP37 in 0.5% NaCl treatment were significantly reduced compared with non-transgenic rice. There was no difference in leaf injury and shoot fresh weight when comparing transgenic rice and non-transgenic rice after paraquat treatment. Although transgenic rice and non-transgenic rice showed a little difference at a particular measurement period in certain environmental stresses, there was generally no difference in physiological responses between transgenic rice and non-transgenic rice.

Protox 저해형 제초제 저항성 형질전환벼와 비형질전환벼의 환경스트레스에 대한 생리적 반응 차이

본 연구는 Protox 저해형 제초제 저항성인 형질전환벼 라인(MX, PX, AP37)과 비형질전환벼(WT)에서 저온, 고온, NaCl 및 chemical(paraquat) 스트레스에 대한 생리적 반응차이를 파악하기 위해 수행되었다. 형질전환벼와 비형질전환벼는 저온실험의 경우 $5^{\circ}C$에 1일 그리고 회복을 위해 $25^{\circ}C$에 6일 두었고, 고온 실험은 $45^{\circ}C$에 4일 그리고 회복을 위해 $25^{\circ}C$에 8일 두었다. 또한 0.5%와 1% NaCl 처리 후 6일간 그리고 ${0{\sim}300\mu}M$ paraquat 처리 후 5일간 형질전환벼와 비형질전환벼의 잎의 피해율, 지상부 생체중 및 생리적 반응(porphyrin 생합성 중간물질, 엽록소 함량)을 조사하였다. 형질전환벼 라인과 WT간에 잎 피해율 및 생제중은 저온처리와 저온처리 후 회복기간에는 유의적인 차이가 없었다. 한편 고온과 고온처리 후 회복 5일까지는 형질전환 라인과 WT간에 초장과 생체중에서 유의적인 차이가 없었으나 회복 6일째에 MX와 PX는 WT에 비해 초장 및 생체중의 감소가 컸다. NaCl 처리 후 잎의 피해율, 엽록소 함량 및 Mg-Proto IX ME 함량은 형질전환벼와 비형질전환벼간에 유의적인 차이가 없었으나 AP37의 Proto IX 함량과 PX와 AP37의 지상부 생체중은 0.5% NaCl 처리에서 WT에 비해 유의적으로 감소하였다. 그러나 paraquat 처리 후 잎의 피해율과 지상부 생체중의 변화는 형질전환벼와 비형질전환벼간에 유의적인 차이를 보이지 않았다. 비록 일부 환경스트레스의 일부 조사기간에서 형질전환벼와 비형질전환벼간에 다른 반응차이를 보였지만 일반적으로 형질전환벼와 비형질전환벼간에 환경스트레스에 유사한 반응차이를 보였다.