• 제목/요약/키워드: Chilling tolerance

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수도 냉해에 관련된 생리적 특성 고찰 (Physiological Characteristics Related to Cold Injury in Rice)

  • 석순종;허일봉;임정남
    • 한국작물학회지
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    • 제36권5호
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    • pp.429-444
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    • 1991
  • 수도품종의 내냉성 관련인자로서, 생체막 구성물질로서 중요한 역활을하는 phospholipid의 지방산조성과 지방산 불포화비율, 생체의 가장 중요한 대사과정의 하나인 호흡에 관련된 특성인 mitochondria의 호흡활성, 광합성된 엽록소 형광강도 등 여러가지 생리적 인자들과 내냉성과의 관계를 검토하고 내냉성 품종선발과 냉해를 경감시킬 수 있는 방법을 모색하고자 관련자료를 종합정리하였다. 1. 지방산의 불포화비율은 저온처리를 함으로서 높아지는 경향을 보였으며, 내냉성정도와 비교하여 볼 때 내냉성이 강한 품종에서 불포화비율이 높고 약한 품종에서 낮아 내냉성 정도와 일치하는 경향이었다. 2. 경화처리에 의하여 인지질의 지방산조성중 palmitic acid는 감소하고 linolenic acid의 함량은 증가되었으며 지방산 불포화비율이 대조구에 비하여 19~24% 증가되어 내냉성을 증가시킨 것으로 생각되었다. 3. 수도 백화묘($25^{\circ}C$ 암상태 2주간 생육) 및 야외에서 생육시킨 유묘에서 분리한 mitochondria의 호흡활성 전이온도와 내냉성 정도와의 관계를 보면 내냉성이 강한 품종에서 전이온도가 낮았고, 약한 품종에서는 높은 경향이었다. 4. 생육시기별 mitochondria의 호흡활성 전이온도는 상풍벼 11.5~12.5$^{\circ}C$, 풍산벼 15.0~l6.$0^{\circ}C$, 샛별벼 17.0~l8.$0^{\circ}C$로서 큰 차이가 없었으나 내냉성 강, 중, 약 정도간에는 뚜렷한 차이를 보였다. 5. 엽록소 형광강도와 내냉성 정도와의 관계는 내냉성이 강한 품종에서 형광강도가 높고 약한 품종에서 낮은 경향을 보였으며 높은 산관관계를 보였다. 6. Mn을 엽면시용하므로서 호흡활성 전이온도를 0~2$^{\circ}C$ 낮추었으며 토양처리를 하였을 때 내냉성이 약한 품종에서 효과가 켰다 7 내냉성 정도와 인지질 지방산불포화도, 호흡활성 전이온도 및 엽록소 형광과의 관계에서 대체적으로 이들 세 인자와는 높은 상관을 보였으나 그중에는 독특한 반응을 보인 품종들도 있었으며, 호흡활성 전이온도는 지방용 불포화비율과는 부의 관계를, 엽록소형광과 지방산 불포화비율과는 정의 상관관계를 보였다.

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내저온성과 민감성 호박 품종의 저온 스트레스에 대한 항산화효소의 활성 차이 (Changes in the Activities of Antioxidant Enzymes during Chilling Stress in Chilling-Tolerant and Chilling-Sensitive Cultivars of Cucurbita spp.)

  • 강남준;권준국;조용섭;최영하
    • 생물환경조절학회지
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    • 제16권1호
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    • pp.54-61
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    • 2007
  • 저온에 대한 생육 반응이 다른 호박 두 품종 간 항산화효소의 활성 변화를 분석해 본 결과, 저온에 강한 '흑종'의 잎에는 Rm이 0.20인 Mn-SOD와 와 0.52인 Fe-SOD가 주된 밴드였고, 저온에 약한 '재래 13'호의 잎에는 an이 0.20인 Mn-SOD와 0.58인 Cu/Zn-SOD가 주된 밴드였다. 저온 처리 후 10일째에 '흑종'의 잎에는 Rm이 0.58인 Cu/Zn-SOD밴드가 발현되었고, '재래 13호'의 경우 밴드의 밀도가 증가하는 경향을 보였다. APX 밴드 발현 양상은 두 품종 모두 적온 처리에서는 차이가 없었지만, 저온 처리 후 10일경부터 저온에 강한 '흑종'의 잎에서 새로운 APX밴드가 발현되었다. POB밴드의 발현 양상은 품종간에 뚜렷한 차이가 있었는데, 적온 하에서 '흑종'의 잎에서는 4개의 주된 밴드가, '재래 13호'의 잎에서는 한 개의 주된 밴드가 발현되었다. 그러나 저온 처리시 '흑종'의 잎에서는 Rm이 0.36, 0.40 및 0.54인 밴드의 밀도가 급격하게 증가한 반면 '재래 13호'의 잎에서는 Rm이 0.36과 0.54인 밴드의 밀도가 증가하였다. 저온에 대한 내성과 관계없이 두 품종 모두 저온 처리 후 초기에는 SOD, APX 및 POD의 활성이 급격하게 증가하는 경향을 보였지만, 저온 처리 후 기간이 경과할수록 품종간 차이가 뚜렷하였다. '흑종'의 잎에서는 이러한 활성이 지속적으로 유지되었지만, '재래 13호'의 잎에서는 저온 처리 후 5일경부터 급격하게 감소하여 적온 처리구보다 낮은 활성을 보여 저온에 대한 품종간 내성차이를 잘 반영해 주었다.

Chilling Tolerance of Photosynthesis in Plants is Dependent on the Capacity to Enhance the Levels of the Xanthophyll Cycle Pigments in Response to Cold Stress

  • 김현주;강인순;이신범;이춘환;조성호;문병용
    • Journal of Photoscience
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    • 제12권1호
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    • pp.33-39
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    • 2005
  • Plants possess the ability to dissipate the excitation energy for the protection of photosynthetic apparatus from absorbed excess light. Heat dissipation is regulated by xanthophyll cycle in thylakoid membranes of chloroplasts. We investigated the mechanistic aspects of xanthophyll cycle-dependent photoprotection against low-temperature photoinhibition in plants. Using barley and rice as chilling-resistant species and sensitive ones, respectively, chilling-induced chlorophyll fluorescence quenching, composition of xanthophyll cycle pigments and mRNA expression of the zeaxanthin epoxidase were examined. Chilled barley plants exhibited little changes in chlorophyll fluorescence quenching either of photochemical or non-photochemical nature and in the photosynthetic electron transport, indicating low reduction state of PS II primary electron acceptor. In contrast to the barley, chilled rice showed a marked decline in those parameters mentioned above, indicating the increased reduction state of PS II primary electron acceptor. In addition, barley plants were shown to have a higher capacity to elevate the pool size of xanthophyll cycle pigments in response to cold stress compared to rice plants. Such species-dependent regulation of xanthophyll cycle activity was correlated with the gene expression level of cold-induced zeaxanthin epoxidase. Chilled rice plants depressed the gene expression of zeaxanthin epoxidase, whereas barley increased its expression in response to cold stress. We suggest that chilling-induced alterations in the pool size of xanthophyll cycle pigments related to its capacity would play an important role in regulating plant's sensitivity to chilling stress.

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미토콘드리아 호흡활성 전이온도의 측정에 의한 벼품종별 상대적 내냉성판정 (Transition Temperature of Mitochondrial Respiratory Activity as an Index for Chilling Susceptivity of Varieties of Rice Plant)

  • 정진;김희정
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제30권4호
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    • pp.357-363
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    • 1987
  • 생육기간동안 냉수처리하는 포장시험(작물시험장 시험사업)을 통해 재배학적방법으로 상대적 내냉성정도가 판정되어 있는 벼 41품종을 재배하여 그 유수로부터 분리한 미토콘드리아의 호흡활성전이 온도를 측정하였다. 강내냉성으로 분류된 품종들은 $11.5{\sim}13.5^{\circ}C$의 상대적으로 낮은 활성전이온도를 보였으며 내냉성이 약한 품종들일수록 그 온도가 높아졌다. 작물시험장의 내냉성 판정등급(강, 중강, 중, 중약 및 약)에 따라 그룹별로 해당품종들의 호흡활성 전이온도를 배열하면 그 순서는 그룹별로 내냉성이 약해지는 순서와 일치하였다. 이 결과는 유수미토콘드리아의 호흡활성 전이온도가 전반적 내냉성(overall cold-tolerance) 판정의 객관적 지표가 된다는 사실을 강하게 시사하고 있다. 호흡활성 전이온도의 간편한 측정을 위한 방법론을 분석생화학적 측면에서 검토하였다. 본연구에서 주로 이용한 polarographic method 이외에도 막에 결합된 cytochrome C oxidase가 호흡활성 및 그 전이온도를 결정한다는 발견에 입각하여 이 효소의 온도에 따른 활성변화를 spectrophotometric method로 측정하므로서 미토콘드리아 호흡계 전체의 활성전이온도를 측정할 수 있음도 확인하였다.

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식물의 냉해에 대한 생체방어기구로서 항산소성 효소의 유도 : (II) $Mn^{+2}$이온에 의한 세포내 SOD의 활성화와 벼 유묘의 내냉성 향상 (Induction of antioxygenic enzymes as defense systems in plant cells against low temperature stress : (II) $Mn^{+2}-induced$ SOD activation and enhancement of cold tolerance in rice seedlings)

  • 한창균;김종평;정진
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제34권2호
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    • pp.168-173
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    • 1991
  • 벼 유묘에 의 한 $Mn^{+2}$(Mn-SOD의 cofactor)의 흡수는 유묘조직중 SOD 활성을 증가시킴과 아울러 유묘의 냉해저항성을 현저히 향상시키는 결과를 보였으며, SOD 활성 증가정도와 냉해 저 항성 향상정도간에는 정의 상관관계가 있었다. 이에 반하여, Fe-SOD와 Cu/Zn-SOD의 cofactor들인 $Fe^{+3},\;Cu^{+2},$$Zn^{+2}$의 흡수는 조직내 SOD활성이나 식물의 냉해저항성에 어떤 유의성 있는 영향도 미치지 않았다. 이러한 결과들이 시사하는 바는 아마도 superoxide에 의해 유도되고 $Mn^{+2}$의 존재에 의해 활성화된 Mn-SOD가 (최소한 벼의 경우에는) 저온 스트레스에 대항하는 생체방어 시스템의 중요한 子성분일 것이라는 점이다. 어느정도의 냉해억제효과가 있다고 인정된 Abscisic acid의 처리도 벼 유묘조직의 SOD 활성을 증가시켰다. 이 관찰결과도 식물의 냉해 유발상황 하에서 세포내 SOD가 담당하는 중요한 생체방어 역할을 부각시키는 또 하나의 정보를 제공한 것이다.

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수도의 유초기 냉해에 관한 연구 1. 유묘기 엽령별 냉해발현 및 회복양태 (Studies on the Chilling Injury of Rice seedlings. 1. Characterization of Chilling Injury & Recovery Different Leaf Stages)

  • 권용웅;김주헌;안수봉
    • 한국작물학회지
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    • 제24권1호
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    • pp.11-24
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    • 1979
  • 수도 유초의 초분별 냉해발견의 특성을 구명하고자 품종 진흥, 철원 001, 통일, 유신을 재료로 주간 $26^{\circ}C$ 13시간 (광도 20,000 lux) / 야간 $18^{\circ}C$11시간의 인공기상실에서 생장한 유초를 초령 1, 2, 3, 4, 5 엽기에 각각 처리기간을 2, 4, 6, 8 일간으로 달리하여 주간 11$^{\circ}C$ 13시간 (광도 20,000lux) / 야간 6$^{\circ}C$11시간의 저온처리를 한 후 주간 26$^{\circ}C$/ 야간 18$^{\circ}C$ 조명실로 옮겨 파종일로부터 30일간 생장시킨 결과는 다음과 같다 1. 저온처리 후 냉해에 의한 유초의 고사 현상은 처리후 3일간에 종료되었으며 초령별 유초생존율은 Japonica 품종 진흥은 모두 100%, 철원 001는 2엽기와 3엽기에 각각 8일간 저온 처리구에서만 95% 정도이었고 그 밖에는 100%이었으며, $Indica{\times}Japonica$교배품종들은 품종, 초령, 기간별로 내냉성이 달랐는데 제 1, 2, 3, 4, 5 엽기 별로 95% 이상의 생존율을 보이는 저온처리 최장기간은 통일의 경우 4, 6, 1, 4, 8 일이었고 유신은 6, 6, 1, 4, 2일이었다. 2. 저온처리 종료후 과온에 3일간 냉해를 발견시켰을 때 진흥과 철원 001는 1~5 엽기 모두에서 8일간 처리를 하여도 냉해로 인해 엽신이 고사하지 않고 6~8일간 처리할 경우 극미한 백반이 다소 형성될 뿐이었으나 통일과 유신은 엽신의 황적변고사현상이 심하였는데 처리기간이 길수록, 노엽일수록 심하였고 완전전개한 신엽이 처리후 엽면적의 10% 이하 고사하는 범위의 내냉한계는 4일 미만의 저온이었다. 3. 저온처리기간중에는 모든 품종이 각엽기 모두 초장의 신장이 거의 정체 되었으며 처리종료 후에는 신장을 재개하였으나 각엽기 모두 저온기간이 길수록 신장속도가 감소되었으며, 진흥은 1, 4, 5 엽기, 철원 1 호는 1, 4 엽기, 유신은 1 엽기에 2일간 처리할 경우에만 무처리구와 같은 정도로 회복되었고, 그밖에는 저온기간중 생장이 정체된 차이를 보상하지 못하였다. 4. 파종후 30일간 생장한 묘의 건물중은 저온처리후 엽신이 정상이었고 표생존율도 95% 이상이었던 처리구의 묘에서도 감소가 있었으며 건물중이 무처리구묘의 90% 이하가 되지 않는 저온처리한계기간 (최대가역장해기간)은 제 1, 2, 3, 4, 5 엽기별로 진흥 2, 3, 4, 4, 4 일간, 철원 001 4, 1, 1, 2, 1 일간, 통일 2, 0.5, 0.5, 1, 2 일간, 유신 4, 1, 0.5, 1, 1 일간이었다. 5. 냉해에 의한 엽신변색고사와 초장신장억제는 실용상 중요한 묘고사율 및 묘건물중과의 관계가 뚜렷하지 않았고 품종 및 묘령별 내냉성의 차이를 분화시키지 못하였으나 묘고사율은 뭄종간 내냉성의 차이를 충분히 분화시켰으며 묘건물중은 외견상 냉해치상이 없을 경우에도 감소되고 품종간 차이를 보였으므로 유묘내냉성검정은 고사율과 건물중증가억제율 두 요인을 함께 고려하여야 할 것이다. 6. 저온처리 및 내냉발견 후에 95% 이상의 생존율을 보이는 최장처리기간과 생존묘의 묘대말기 건물중이 무처리구의 90% 이하가 되지 안흔ㄴ 최장처리기간은 품종별 묘령별로 각각 달랐음로 이둘 두 요인의 값을 곱하여 내냉성종합평점으로 표시하면 진흥은 1, 2 엽기, 철원 001는 2, 3 엽기 통일과 유신은 3엽기에 약하였고 최저기온 $0^{\circ}C$, 최고기온 $15^{\circ}C$, 평균기온 $8^{\circ}C$의 온도조건하에서 육묘할 경우 비가역적 생장조해를 받을 위험이 없는 최장저온기간으 대체로 보아 진흥 3일, 철원01 2일, 통일과 유신 각각 1일이었다. 7. 주간 $11^{\circ}C$/야간 $6^{\circ}C$의 저온조건하에서 유묘기내냉서의 품종간 차이를 가장 잘 분화시키는 방법은 묘령 2~3 엽기에 6일간 저온처리한 후 10일간 상온에서 발견시키고 고사율과 건물생장억제율을 조사하는 것으로 생각된다.

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벼의 내냉성과 잎조직인지질의 지방산 조성과의 상관관계 (Relationship between Fatty Acid Composition of Phospholipid from Leaves and Cold Tolerance of Rice Plants)

  • 정진;김영기;박상규
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제26권1호
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    • pp.58-64
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    • 1983
  • $28^{\circ}C$에서 자란 $3{\sim}4$엽기 벼잎조직의 인지질지방산분석을 통해 벼품종별 상대적내냉성정도와 인지질지방산조성간에 성립되는 밀접한 상관관계를 확인하였다. 즉 내냉성이 강한 품종일수록 불포화도 및 불포화지방산의 구성비가 노은 인지질을 함유하고 있다. 인지질의 불포화상태를 나타내는 모든 지표들이 각품종의 냉해저항성과 잘 일치된다는 사실은, 곧 식물세포가 저온에서 생체막과 관련된 생리적활성을 유지하는데 있어서 필수조건으로 알려진 '생체막의 유동성'은 인지질지방산조성에 의해 절대적으로 지배받는다는 것을 분명히 나타낸다. 한편 벼의 인지질은 최소한 유묘기의 잎에서는 모든 품종에서 공히 phosphatidyl serine과 phosphatidyl choline을 주성분으로 phosphatidyl inositol을 부성분으로, 그밖에 3종의 미량성분을 포함하고 있으며, 인지질의 종류 및 조성은 내냉성과 무관한 것으로 판단된다.

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