Promotion of Aldehyde Oxidase Activities by Ethanol in Maize (Zea mays) Roots

We observed that exogenously applied ethanol changed the activities of aldehyde oxidases (AO) in the primary roots of maize (Zea mays). The stimulatory effect of ethanol on the aldehyde oxidase activities was concentration dependent; the AO activities were slightly weaker with 0.2 - 0.4% ethanol and stronger with 0.8 - 1.0% ethanol than the level of control. The promotion of AO activities was not explained by the increased transcription of two AO genes in maize. In contrast, ethanol strongly increased the amount of AO proteins, indicating that ethanol enhanced AO activities by promoting the translation. Among three alcohols including ethanol, methanol and isopropanol, only ethanol promoted AO activities. These results suggested that enhancement of AO activities was specific to ethanol, whose level could be naturally increased when the plant roots drove fermentation to overcome low oxygen stresses.

옥수수 (Zea mays) 뿌리에서 에탄올에 의한 알데히드 산화효소의 활성 증가

옥수수의 원뿌리(primary root)를 재료로 외부에서 처리한 에탄올이 알데히드 산화효소의 활성을 변화시키는 현상을 관찰하였다. 에탄올의 촉진 효과는 처리된 에탄올의 농도에 따라 다르게 나타나 알데히드 산화효소는 0.2-0.4% 에탄올 처리 구간에서 대조구에 비하여 낮은 활성을 나타내었으며 0.8-1.0% 에탄올 처리 구간에서는 대조구에 비하여 높은 활성을 나타내었다. 에탄올에 의하여 알데히드 산화효소의 활성이 증가하는 조건에서도 두 개의 알데히드 산화효소 유전자 AO1과 AO2 의 전사 수준에는 변화가 없었다. 그러나 에탄올 처리는 알데히드 산화효소의 단백질 함량을 현저히 증가시켰으며, 이는 에탄올이 알데히드 산화효소 활성을 증가시키는 조절작용이 번역(translation) 단계에서 이루어진다는 사실을 보여주었다. 에탄올, 메탄올 그리고 이소프로판올을 처리한 실험 결과 에탄올에 의해서만 알데히드 산화효소의 활성 증가가 유도되었다. 에탄올은 식물체의 뿌리가 저산소 조건에서 에너지 확보를 위하여 발효를 진행하는 경우 자연적으로 식물체내 농도가 증가하는 물질이다. 따라서 에탄올 처리시에 알데히드 산화효소의 활성이 증가하는 현상은 알코올에 대한 일반적인 반응이 아니라 식물체의 뿌리가 생리적으로 경험할 수 있는 에탄올에 대하여 특이적으로 나타내는 반응이라는 결론을 얻었다.