• 분석과학
• /
• 제12권1호
• /
• pp.75-79
• /
• 1999

봄무우 유식물의 자엽과 하배축에서 저온처리동안 변화하는 polyamine(PA)의 농도를 분석하고, PA이 저온 스트레스와 관련이 있는지를 분석하였다. 자엽에서 저온 스트레스동안 putrescine(PUT)의 농도가 증가되었고, 전반적으로 PUT와 spermidine(SPD) 농도의 변화가 심하였다. 따라서 PUT와 SPD는 저온 스트레스의 조건하에서 합성되거나 또는 유리된 것이다. 그러나 spermine(SPM)의 농도에는 거의 변화가 없었다. 하배축의 대조구에는 SPD만이 존재하고, 저온 스트레스를 주면, 유리된 PA의 농다가 증가되었고, 지속된 저온 스트레스동안 PA의 농도가 급속히 감소되었다. 하배축은 일반적으로 저온처리에 매우 예민성을 나타내는 것으로보아, 자엽과 비교해서 세포내에 PA의 농도가 낮기 때문인 것으로 판단된다. 자엽에서 PUT과 SPD가 저온 스트레스의 저항력에 관여하고, 하배축에서는 PA이 저온 스트레스에 대한 저항력의 증대와 아무 관련이 없는 것으로 사료된다. 이상의 결과로 PUT와 SPD는 저온 스트레스에 대항하여 저항력을 증대시키는 것으로 판단된다.

• 원예과학기술지
• /
• 제33권1호
• /
• pp.114-123
• /
• 2015

식물은 다양한 생화학적 및 생리적 과정에 속한 유전자들의 발현 수준을 조절함으로써 저온 스트레스에 반응 및 적응을 할 수 있다. 이러한 스트레스 환경은 막 기능 손실, 세포벽의 변화, 대사 속도 변화 등과 같이 부정적인 영향을 초래한다. 따라서 본 연구는 배추(Brassica rapa ssp. pekinensis)에서의 시간 변화에 따른 저온 스트레스 반응 기작 관련 유전자 상호발현 네트워크를 구축하였다. 배추의 저온 스트레스 네트워크는 2,030개 node, 20,235개 edge, 및 34개 connected component로 구성되었으며, 구축된 네트워크는 배추에서 저온에 관여하는 유전자가 생육도 조절한다는 것을 보여 주었다. 구축한 네트워크를 이용하여 배추에서 저온 스트레스($4^{\circ}C$) 처리가 미치는 영향을 분석한 결과 WRKY 전사인자와 살리실산 신호에 의해 chitinase 부동 단백질이 활성화되고, 전신적 획득저항성을 작동하기 위해 기공 개폐 및 탄수화물 대사과정이 조절됨을 확인하였다. 또한 저온 처리 후 48시간 후에 저온 스트레스가 영양생장에서 생식 생장 및 분열 조직 단계의 변화를 초래하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 구축한 네트워크 모델은 배추에서 저온 저항성 관련 유전자들의 발현 패턴을 정확히 유추하는 데 이용될 수 있을 것이다.

• 생물환경조절학회지
• /
• 제16권4호
• /
• pp.303-308
• /
• 2007

저온 스트레스에 대한 호박의 생육과 식물체 내 삼투조절 물질의 반응을 분석한 결과, 삼투조절물질의 축적은 저온에 대한 내성 증가에 큰 영향을 미쳤다. 가용성 당은 저온에 강한 품종보다는 저온에 약한 품종에서 축적량이 많았다. 저온 처리 시 proline은 대조구에 비해 저온에 강한 품종과 약한 품종에서 모두 증가하는 경향을 보였다. 그러나 저온에 대한 내성에 따라 축적량에는 차이가 뚜렷하였는데, 저온 처리 후 20일째의 proline축적량은 대조구에 비해 저온에 약한 품종에서는 22배 증가하였고, 저온에 강한 품종에서 는 26.6배 증가하였다. 또한 저온에 약한 품종에서는 glycine betaine이 축적되지 않았지만, 강한 품종에서는 대조구에 비해 1.9배의 증가를 보였다. Glycine betaine을 엽면 처리하면 두 품종 모두 저온에 대한 내성이 증가하였는데, 이는 체내에 glycine betaine의 축적과 밀접한 관계가 있었다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
• /
• 제63권4호
• /
• pp.347-355
• /
• 2020

기상이변으로 인한 식물 스트레스를 평가하기 위해 토양과 식물에 적용할 수 있는 여러 센서가 개발되었다. 따라서 본 연구의 목적은 식물의 온도 스트레스를 평가하기 위해 다양한 센서를 사용하여 기후 및 토양 상태와 식물 반응을 모니터링하는 것이다. 식물 반응을 평가하기 위한 식물 센서로 식물 줄기의 전기전도도, sap flow rate를 모니터링하였다. 식물 줄기의 전기전도도는 물과 이온 수송을 포함한 식물의 생리적 활성을 반영한다. 완전히 자란 Brassica oleracea var. italica를 온도 20/15 ℃ (낮/밤), 16시간 광주기로 하여 대조구로 설정하였으며 저온 15/10 ℃ 및 고온 35/30 ℃에 노출시키면서 토양 및 식물 상태를 모니터링하였다. 식물 줄기의 전기전도도, sap flow rate는 낮에는 증가하고 밤에는 감소하였다. 저온 스트레스 하에서 Brassica oleracea var. italica 줄기의 전기전도도는 대조구보다 낮았고, 고온 스트레스 하에서는 대조구보다 높아 물과 이온 수송이 온도에 의해 영향을 받았음을 나타낸다. 그러나 엽록소 a와 b 함량은 저온 스트레스를 받은 잎에서 증가했고 고온 스트레스를 받은 잎에서는 대조구와 차이가 없었다. 잎의 프롤린 함량은 저온 스트레스에서는 대조구와 차이가 없는 반면, 고온 스트레스에서는 증가했다. 프롤린 합성은 환경 스트레스 하에서 식물의 방어 메커니즘으로 작용한다. 따라서 Brassica oleracea var. Italica는 저온보다 고온 스트레스에 더 민감한 것으로 판단된다.

• 식물조직배양학회지
• /
• 제21권1호
• /
• pp.35-39
• /
• 1994

내냉성의 지표로 이용되는 적고의 발현정도가 상이한 벼품종 및 유성계통과 그들이 상호교잡된 F$_1$씨 청배양에서 최초 형성된 캘러스(primary callus)를 저온 스트레스 (stress) 처리하여 내냉성 세포의 기내선발 가능성을 검토하였다. 캘러스 형성율이나 저온 스트레스를 통한 식물체 분화율은 자포니카형이나 자포니카형/통일형 조합이 통일형이나 통일형간 조합보다 높았으며 저온 스트레스 처리일수의 증가에 따라 백색체 분화율이 증가하는 경향을 보였다. 약배양 효율에 있어서 상호교잡에 따른 세질효과는 나타나지 많았다. 고정도가 높은 품종이나 교잡 F$_1$의 약배양 후대 계통에서 캘러스의 저온 stress처리일수에 따른 적고 발현정도의 변이가 인정되지 많았다. 적고발현 정도가 상이한 품종간 교잡 F$_1$에서 유래된 연배양 후대 계통의 적고 발현은 양친 범위 내에 대부분이 분포하였으나 적고 발현이 낮은 방향의 초월분리계통도 나타났다. 최초 형성된 캘러스의 저온 stress 처리($0^{\circ}C$ 10일)에서 분화된 약배양 계통, 무처리에서 분화된 약배양 계통과 F$_2$ 집단간에는 적고 배양의 빈도 분포에서 차이가 인정되지 않았다. 따라서 벼 약배양에서 최초 형성된 캘러스 수준에서 저온 스트레스를 통해 내냉성 세포를 직접적인 기내선발방법은 효과적이지 못함이 밝혀졌다.

• 한국작물학회지
• /
• 제66권1호
• /
• pp.8-17
• /
• 2021

자포니카 벼의 저온 스트레스 내성 증진을 위하여, RIL 계통을 이용하여 저온 스트레스 내성 QTL을 탐색하였다. 이를 통하여 (1) 5, 9번 염색체에서 저온발아에 관련한 '기호벼' 유래 QTL, qLTG5와 qLTG9를 확인하였으며, 7, 9번 염색체에서 저온 발아속도에 관련한 '밀양23호' 및 '기호벼' 유래 QTL, qOGCV7, qOGCV9를 확인하였다. (2) Duncan 검정결과, 그룹VII [qLTG5+qLTG9 (qOGCV9)], 그룹VIII [qLTG5+qOGCV7+qLTG9 (qOGCV9)]의 계통들이 저온 스트레스에 내성이 있는 것으로 확인 되었다. (3) 최근 발표된 RIL 집단 담수내성 계통과 비교한 결과, 저온 스트레스에도 내성이 있으면서 담수발아에도 내성이 있는 것으로 확인된 총 2개의 유망 유전자원을 선발하였다. 본 연구의 결과를 통해 저온 및 혐기 관련 QTL의 집적은 벼의 저온에서의 발아 및 초기 입모율을 높여 저온스트레스 내성 개선에 도움이 되는 것으로 판단 되었으며, 선발된 유망 계통은 향후 직파재배 품종 육성에 유용한 유전자원으로 활용되어 직파재배의 안정성 증대에 기여할 것으로 기대된다.

• 생명과학회지
• /
• 제18권12호
• /
• pp.1705-1711
• /
• 2008

상추식물에서 저온 처리를 하였을 때 저온 적응성 획득 메카니즘과 관련된 APX와 DHAR의 활성도와 mRNA 발현 수준 등과의 관련성을 조사한 결과는 다음과 같다. 잎 조직내 과산화수소의 함량은 일정하게 증가하다가 $20^{\circ}C$에서 저온처리를 회복시키면 그 함량이 정상상태로 회복하는 경향을 보였으나 단백질의 함량은 반대의 경향을 나타내었다. 엽록소의 함량은 저온스트레스를 처리할 경우 엽록소 a와 b 및 총 엽록소의 함량이 점차 감소하는 경향을 보였으며 저온스트레스 회복 시 다시 증가하는 경향을 보였으나 카로티노이드 함량의 변화는 거의 일어나지 않고 일정한 수준을 유지하는 것으로 나타났다. 총 엽록소에 대한 엽록소a의 비율은 저온처리 12시간까지는 증가하다가 24시간 이후 급격하게 감소하게 되고 저온스트레스를 회복시켰을 때 정상 수준으로 회복되는 경향을 나타내었다. APX와 DHAR의 활성도는 저온 처리가 진행됨에 따라 상추의 잎 조직 내에서 급격하게 증가하는 경향을 보이고 있으나 적온으로 회복시키면 정상 수준으로 유지되었다. 저온처리 시간이 경과함에 따라 APX와 DHAR의 mRNA의 발현 수준이 크게 증가하는 경향을 보였다가 원래 수준으로 회복되었다. APX의 활성도와 과산화수소의 함량과의 상관관계는 상추의 잎 조직 내 과산화수소의 함량이 증가하면 APX의 활성도가 증가하는 경향 ($R^2$=0.8715)을 보였으며, DHAR의 활성도와 과산화수소의 함량도 동일한 경향으로 증가($R^2$=0.8643)하였다. 그러나 과산화수소의 생성량이 증가함에 따라 엽록소의 함량과 단백질의 함량은 저온 스트레스처리로 과산화수소의 생성량이 증가하면 엽록소의 함량($R^2$=0.5021)과 수용성단백질의 함량과는 감소하는 경향($R^2$=0.8915)을 보였다.

• 미생물학회지
• /
• 제38권1호
• /
• pp.45-49
• /
• 2002

Bradyrhizobium japonicum 은 콩과 식물의 뿌리에 감염하여 뿌리흑을 형성 질소를 고정하는 독특한 능력을 갖는 토양 세균이며 미생물 비료제로 사용되고 있다. 본 연구에서는 저온에서 전처리한 B . japonicum 균주를 여러 가지 환경스트레스 조건에 노출하였을 때 생균수의 변화를 확인하였다. 저온 전처리는 16시간 동안 $4^{\circ}C$의 조건을 유지했다. 다양한 스트레스(알콜, 과산화수소, 고온, 건조)에 노출하였을 때, 저온 전처리한 것이 그렇지 않는 것보다 10~1,000배 정도 높은 생균수를 유지하였다. 이러한 내성중진 현상에 전처리 동안 새로운 단백질 합성이 수반되는 것을 단백질 합성 저해제 인 chloramphenicol을 전처리 과정에 포함하여 확인하였다. 저온 스트레스 내성에 관여하는 유전자를 B. japonicum genome 으로부터 중폭하였고 염기서열 분석을 실시하였다. 실험에서 확인된 B . japonicum의 CSP (Cold shock protein) 단백질의 부분적 아미노산 서열은 이미 확인된 다른 균주의 Csp 단백질과 유사함을 확인하였다.

• 한국작물학회지
• /
• 제66권1호
• /
• pp.37-71
• /
• 2021

본 연구에서는 유채 두 계통에 0℃ 이하의 저온 스트레스를 처리하고 이에 따른 proline 함량 및 생존율 변화를 확인하고 이에 따른 저온에서의 유전자 발현 변화를 비교 분석하기 위해 수행되었으며, 결과는 다음과 같다. 1. 0℃ 이하의 저온 스트레스 처리 전 저온 순화 후 유채 'J8634-B-30' 계통에서 proline 함량이 2.02 mM/g FW로 증가하여 처리 전보다 8.7배 증가하였으며, 'EMS26' 계통에서는 0℃ 이하의 저온 스트레스 처리로 인한 proline 함량 변화를 보이지 않았다. 2. 저온 순화 전후 유채 두 계통의 전사체를 분석한 결과, 'J8634-B-30' 계통의 DEG는 발현이 유도된 DEG가 2,784개로, 발현이 억제된 DEG 2,299개보다 많았으며, 'EMS 26' 계통에서는 발현이 유도된 DEG가 2,199개로 발현이 억제된 DEG 3,632개로 적었다. 3. 저온 스트레스 처리에 의한 유채 두 계통의 상위 100개 DEG를 분석한 결과, 'J8634-B-30' 계통에서는 flowering-promoting factor (BnaA10g21640D) 유전자가 강하게 발현되었으며, 특히 proline 생합성 관련 유전자의 발현이 강하게 유도되었다. 'EMS26' 계통의 DEG에서는 식물체 생장과 관련된 유전자가 발현이 억제되었다. 4. 'J8634-B-30' 계통에서는 proline 생합성 관련 P5CSA(BnaA04g22810D, BnaC04g46630D) 유전자의 발현이 유도되었으며, proline 이화작용 관련 PDH (BnaAnng 37880D, BnaC04g31100D) 유전자 발현이 억제되어, 저온 처리에 의한 proline 함량 이 증가한 것으로 판단된다. 5. 저온 반응 관련 생리반응 경로 유전자 중 ABA 호르몬 수용체 PYL5 (BnaAnng40650D), PYL9 (BnaA07g38130D, BnaC06g17940D)는 'J8634-B-30' 계통에서만 발현이 유도되었다. 또한, ICE-CBF-COR 신호 회로 중 원형질막 안정화에 관여하는 COR413 유전자(BnaA08g15470D, BnaC03g61740D)에서도 'J8634-B-30' 계통에서만 발현이 유도되었다. 6. 이러한 저온 스트레스 반응과 관련된 유전자 발현 차이는 초기 저온 처리 후 두 유채 계통의 스트레스 반응에 관여했을 것으로 판단되며, 특이적인 발현 양상을 보인 유전자에 대해 향후 추가적인 기능을 분석하여 내동성 유채 품종 개발에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 생명과학회지
• /
• 제31권2호
• /
• pp.115-125
• /
• 2021

칼슘-의존성 단백질 카이네이즈(CDPK)는 식물의 Ca2+ 매개 신호 전달에 필수적인 역할을 한다. CDPK는 염분, 저온, 가뭄 등과 같은 비생물적 스트레스에 대한 식물의 반응을 조절하는 데 관여하는 것으로 알려져 있다. 벼의 CDPK는 31개의 유전자로 구성된 거대 다유전자군으로 되어 있지만, 단지 일부 벼의 CDPK 기능만이 확인되었다. 따라서, 벼에서 OsCPK11의 기능을 알아보기 위해, 이 연구는 염분, 저온 및 가뭄과 같은 비생물적 스트레스 조건에서 벼의 야생형과 ND0001 oscpk11 돌연변이체의 OsCPK11 발현 분석에 초점을 맞추었다. 염분, 저온, 가뭄 스트레스 처치를 위해 유식물을 각각 200 mM NaCl, 4℃, 20% PEG 6,000에 노출시켰다. 야생형과 ND0001 돌연변이체에서 OsCPK11의 발현을 확인하기 위해 RT-PCR과 quantitative real-time PCR을 수행하였다. RT-PCR 결과에 의하면, 야생형과 이형접합성 돌연변이체에서는 OsCPK11 전사체가 검출되었지만, 동형접합성 돌연변이체에서는 검출되지 않았다. Quantitative real-time PCR 결과에 의하면 야생형에서 염분, 저온, 가뭄 스트레스에 의해 OsCPK11의 상대적인 발현이 증가하였으며, 각각 24시간, 6시간, 24시간 후 최대 수준에 도달하였다. ND0001 동형접합성 돌연변이체의 OsCPK11의 상대적 발현은 야생형에 비해 현저히 감소하였다. 이러한 결과는 oscpk11 동형접합성 돌연변이체에서는 OsCPK11발현을 완전히 저해하며, OsCPK11유전자 발현 조절이 염분, 저온 및 가뭄 스트레스 신호 전달 과정에 관여할 수 있음을 의미한다.