• 미생물학회지
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• 제53권4호
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• pp.257-264
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• 2017

Pseudomonas veronii MS1과 P. migulae MS2는 여러 가지의 구리-내성 및 식물 생장 촉진 방법을 갖고 있으며 또한 스트레스 에틸렌의 전구체인 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC)의 ACC deaminase에 의한 가수분해를 통해 식물에서 비생물적 스트레스를 완화시킬 수 있다. 구리 농도 700 mg/kg 토양에서의 4주간 소규모 토마토 재배 실험에서 MS1과 MS2 접종은 비접종 대조군에 비해 토마토 식물의 지상부와 뿌리 길이 및 습윤중량과 건조중량을 모두 유의성 있게 증가시켰다. 접종 토마토 식물은 비생물적 스트레스로부터 식물을 보호할 수 있는 proline및 산화 스트레스 지표인 malondialdehyde도 비접종 대조군보다 적게 함유하였다. 에틸렌 생합성에 관여하는 ACC synthase 유전자, ACS4와 ACS6 그리고 ACC oxidase 유전자, ACO1와 ACO4는 구리 스트레스를 받는 토마토에서 강하게 발현된 반면 MS1과 MS2 접종 토마토에서는 유의성 있게 감소했다. 또한 금속 결합 단백질인 metallothionein 암호화 유전자인 MT2도 위의 유전자들과 유사한 발현 양상을 보였다. 이 모든 결과들은 이 근권세균들이 구리 스트레스 하의 토마토 식물에 구리 내성을 부여하여 낮은 수준의 구리 스트레스와 생장 촉진을 허용하는 것을 가리킨다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제38권1호
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• pp.54-61
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• 2011

에틸렌 생합성 효소인 ACC oxidase 유전자인 CAO cDNA가 antisense 방향으로 도입된 형질전환 담배 식물체는 endogenous한 NtACO의 발현 및 에틸렌 생합성이 모두 억제되었다. 또한 폴리아민 생합성 효소인 SAMDC의 유전자 발현 및 효소 활성이 증가하였고 spermidine 함량이 증가하였다. 이러한 결과는 에틸렌 생합성의 감소로 인하여 세포 내 폴리아민 함량의 변화가 유도되는 경쟁적 관계로 spermidine이 증가하였고 이것은 SAMDC의 발현 및 활성 증가를 유도하였다고 여겨진다. 또한 이들 형질전환 식물체는 담배 역병균에 대한 저항 효과 뿐만 아니라 PR 단백질의 유전자들의 발현양이 증가하였는데 이는 에틸렌 감소에 유도되는 폴리아민 중에서도 spermidine의 증가가 PR 단백질의 유전자들의 발현을 촉진시키고 그 결과 병원균 감염에 대한 저항성을 유도하는 기작이 작동한 것으로 여겨진다. Spermidine을 합성하는데 중요하게 작용하는 SAMDC의 활성을 억제하는 MGBG를 처리한 경우에는 PR1a 발현이 억제된 경우에서 이 기작의 가능성을 확인하였다. 결론적으로 병원균 감염에 대한 과정에서 spermidine의 생합성이 증가하게 되면 PR 단백질 등 스트레스 저항성 관련 단백질들이 유도되어 스트레스 저항성을 높일 수 있을 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제24권12호
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• pp.1364-1370
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• 2014

Ascorbic acid (AA)는 식물 발달과 생장에 필수적인 다기능성 대사산물이다. 본 연구에서는 항산화제인 AA가 옥수수 일차 뿌리에서 굴중성 반응에 미치는 효과를 조사하였다. $10^{-3}$ M AA를 신장대에 처리하면 뿌리 굴중성 반응은 영향을 받지 않고 뿌리 생장은 약간 억제되었다. 그러나 $10^{-5}$ M과 $10^{-3}$ M AA를 뿌리 끝에 처리하였을 때, 뿌리 굴중성 반응은 촉진된 반면, 뿌리 생장은 억제되었다. 수평으로 놓인 뿌리의 윗면과 아랫면에서 IAA함량의 차이는 차등 생장을 유발한다. 뿌리는 IAA에 대하여 매우 민감하여 아랫면에 증가된 IAA는 뿌리 생장을 억제한다. 그러므로 본 연구에서 AA가 존재할 때 IAA의 효과를 조사하였다. AA는 IAA와 함께 처리하면 굴중성 반응을 더욱 억제시켰다. 뿌리 생장과 굴중성 반응의 조절에 관여하는 AA의 작용을 알아보기 위하여, AA를 처리한 후 에틸렌 생성을 측정하였다. AA는 ACC가 에틸렌으로 전환되는 단계를 조절하는 ACC oxidase gene을 활성화시켜 에틸렌 생성을 촉진하였다. 이 결과는 AA가 에틸렌 작용의 조절을 통하여 옥수수 뿌리에서 굴중성 반응에 영향을 준다는 것을 제시한다.

• 원예과학기술지
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• 제33권3호
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• pp.356-363
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• 2015

This study examined the effects of different day/night temperature regimes or silver ion on growth and flowering of passion fruit 'Tai-nung No.1'. Low temperature treatment ($20/15^{\circ}C$) caused passion fruit cultivar 'Tai-nung No.1' to fail to flower. Flowering induction occurred within a temperature range of $20-30^{\circ}C$, with no significant difference in the days to first flower bud and the total number of flower buds between plants grown at $30/25^{\circ}C$ and $25/20^{\circ}C$. However, plants grown at $30/25^{\circ}C$ exhibited their first flower buds set on the higher nodes and had higher abortion rates of flower buds than those at $25/20^{\circ}C$. Plants grown at $30/25^{\circ}C$ had the most rapid growth and the shortest plastochron. We also evaluated the effect of the ethylene response inhibitors silver nitrate ($AgNO_3$) and silver thiosulfate (STS) on growth and flowering of potted passion fruit 'Tai-nung No.1', when they were exposed to low temperature conditions ($20/15^{\circ}C$) following chemical treatments ($AgNO_3$ or STS, at 0.5 or 1.0 mM). $AgNO_3$ and STS treatments induced flower formation and initial flower bud formation within approximately two weeks at $20/15^{\circ}C$ whereas non-treated control plants exhibited no flower formation. ACC content and activity of ACC oxidase in the leaves of passion fruit 'Tai-nung No.1'exposed to low temperature conditions ($20/15^{\circ}C$) were significantly inhibited by the ethylene inhibitor treatments. These results indicate that ethylene, which is produced under low temperature conditions, plays an important role in inhibiting flower formation in passion fruit.

• Molecules and Cells
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• 제41권10호
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• pp.923-932
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• 2018

Ethylene regulates numerous aspects of plant growth and development. Multiple external and internal factors coordinate ethylene production in plant tissues. Transcriptional and post-translational regulations of ACC synthases (ACSs), which are key enzymes mediating a rate-limiting step in ethylene biosynthesis have been well characterized. However, the regulation and physiological roles of ACC oxidases (ACOs) that catalyze the final step of ethylene biosynthesis are largely unknown in Arabidopsis. Here, we show that Arabidopsis ACO1 exhibits a tissue-specific expression pattern that is regulated by multiple signals, and plays roles in the lateral root development in Arabidopsis. Histochemical analysis of the ACO1 promoter indicated that ACO1 expression was largely modulated by light and plant hormones in a tissue-specific manner. We demonstrated that point mutations in two E-box motifs on the ACO1 promoter reduce the light-regulated expression patterns of ACO1. The aco1-1 mutant showed reduced ethylene production in root tips compared to wild-type. In addition, aco1-1 displayed altered lateral root formation. Our results suggest that Arabidopsis ACO1 integrates various signals into the ethylene biosynthesis that is required for ACO1's intrinsic roles in root physiology.

• Journal of Plant Biology
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• 제39권4호
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• pp.295-300
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• 1996

The physiological effects of oligogalacturonic acid (OGA:D. P. 6-7), a product of acid hydrolysis of polygalacturonic acid (PGA), on ethylene biosynthesis in mung bean (Vigna radiata W.) hypocotyl segments was studied. Among PGA, OGA and monogalacturomic acid (MGA), only OGA stimulated ethylene production in mung bean hypocotyl segments, and the most effective concentraton of OGA was 50$\mu\textrm{g}$/mL. Time course data indicated that this stimulatiion effect of OGA appeared after 90 min incubation period and continued until 24 h. When indol-3-acetic acid (IAA) and 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) were treated with OGA to investigate the mechanism of OGA on ethylene production, they did not show synergistic effects on ethylene production. The stimulation of ethylene production by OGA was due to the increase of in vivo ACC synthase activity, but OGA treatment had no effect of in vivo ACC oxidase activity. The effect of aminoethoxy vinyl glycine (AVG) and Co2+, the inhibitor of ethylene synthesis, was siminished a little by the OGA, but the treatment of Ca2+, known to increase ACC, with OGA did not increase the ethylene production, this effect seems to be specific for Ca2+ because other divalent cation, Mg2+, did not show the inhibition of OGA-indyuced ethylene production. It is possible that the OGA adopts a different signal transduction pathway to the ethylene bioxynthesis.

• 생명과학회지
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• 제25권11호
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• pp.1223-1229
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• 2015

Oryzalin은 미세소관을 분열시키는 dinitroaniline계의 제초제이다. 미세소관과 미세섬유는 평형석 침강과 세포벽을 구성하는 세포골격들이다. 평형석은 뿌리 끝에 있는 columella 세포에서 중력 인지 조절을 한다. 본 연구는 oryzalin이 옥수수 일차 뿌리에서 ethylene 생성을 통하여 굴중성 반응에 미치는 영향을 연구하였다. 뿌리 끝 부분에 10^-4 M oryzalin의 처리는 뿌리 성장과 굴중성 반응을 저해하였으나, 신장대에 처리하게 되면 저해현상은 관찰되지 않았다. 10^-4 M oryzalin을 뿌리 끝에 15시간 처리하면 뿌리 끝의 생장이 억제되고 둥근 형태로 부풀었다. 에틸렌의 전구물질인 ACC를 뿌리 끝에 처리하여도 굴중성 반응이 억제되었다. Oryzalin의 작용과 에틸렌 생성에 대한 관련성을 연구하기 위하여 oryzalin 처리 후 에틸렌 생성을 측정하였다. Oryzalin 처리에 의해 ACC oxidase와 ACC synthase의 활성이 증가되어 에틸렌 생성이 촉진되었다. Oryzalin은 ACO와 ACS의 유전자의 발현도 증가 시켰다. Indole-3-acetic acid (IAA)는 굴중성 반응 동안 관찰되는 비 대칭적 신장에 중요한 역할을 한다. 이러한 연구 결과는 oryzalin이 뿌리 끝에서 IAA transport를 억제하여 뿌리 신장대의 윗면과 아랫면의 IAA 양의 차이를 감소시키고, 또한 에틸렌 생성을 촉진하며 미세소관의 배열을 방해하여 뿌리 글중성과 생장을 억제할 가능성을 제시하고 있다.

• 한국동물학회:학술대회논문집
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• 한국동물학회 1997년도 한국생물과학협회 학술발표대회
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• pp.223.1-223
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• 1997

No Abstract, See Full Text

• 한국생물물리학회:학술대회논문집
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• 한국생물물리학회 2003년도 정기총회 및 학술발표회
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• pp.70-70
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• 2003

Active sites and substrate bindings of 1-aminoxyclopropane-1-carboxylate oxidase (MD-ACO1) catalyzing the oxidative conversion of ACC to ethylene have been determined based on site-directed mutagenesis and comparative modeling methods. Molecular modeling based on the crystal structure of Isopenicillin N synthase (IPNS) provided MD-ACO1 structure. MD-ACO1 protein folds into a compact jelly roll shape, consisting of 9 ${\alpha}$-helices, 10 ${\beta}$-strands and several long loops. The MD-ACO1/ACC/Fe(II)/Ascorbate complex conformation was determined from automated docking program, AUTODOCK. The MD-ACO1/Fell complex model was consistent with well known binding motif information (HIS177-ASP179-HIS234). The cosubstrate, ascorbate is placed between iron binding pocket and Arg244 of MD-ACO1 enzyme, supporting the critical role of Arg244 for generating reaction product. These findings are strongly supported by previous biochemical data as well as site-directed mutagenesis data. The structure of enzyme/substrate suggests the structural mechanism for the biochemical role as well as substrate specificity of MD-ACO1 enzyme.

• 미생물학회지
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• 제52권2호
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• pp.148-156
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• 2016

ACC deaminase 활성이 높은 균주인 Enterobacter ludwigii SJR3를 이용하여 건조와 염분 스트레스 환경에서 토마토 식물의 생장촉진 효과와 스트레스-관련 유전자의 발현을 조사하였다. 4주 키운 토마토 식물에 SJR3 균주 접종 후 건조 스트레스와 염분 스트레스를 처리하면서 1주일 후 식물의 생장을 비교하였다. 건조 스트레스 환경에서는 균주 접종군이 비접종군에 비해 뿌리와 줄기 길이 및 습윤과 건조중량이 각각 37.8, 37.2, 96.8과 146.6% 증가하였고 염분 스트레스 환경에서는 각각 19.2, 25.4, 19.5와 105.8% 증가하였다. 또한 스트레스에 반응하여 토마토 잎에 축적되는 proline의 함량은 크게 늘어나지만 건조와 염분 스트레스 처리 시 비접종 대조군 보다 균주 접종군에서 62.1%와 54.1% 감소되었다. 스트레스 환경에서 자라난 토마토 식물에서 스트레스-관련 유전자들인 ACC oxidase의 유전자 ACO1과 ACO4, ethylene response factor의 유전자 ERF1과 ERF4 등의 상대적인 발현량을 조사하였다. 비 스트레스 대조군과 비교해서 건조와 염분 스트레스 환경의 토마토 식물에서 모든 스트레스-관련 유전자들의 발현이 크게 증가하였으나 SJR3 균주를 접종한 식물의 유전자들은 대부분이 비 스트레스-처리 대조군과 유사한 정도의 유전자 발현량을 나타내었다. 따라서 E. ludwigii SJR3는 식물에서 건조와 염분 스트레스의 완화에 중요한 역할을 하여 작물의 생장을 촉진하고 생산성을 높일 수 있을 것으로 여겨진다.