• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제5권3호
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• pp.163-173
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• 2018

본 연구에서 사용된 바이오폴리머는 미생물로부터 추출한 ${\beta}$-glucan 및 xanthan gum 이 주성분인 친환경 신소재이며, 토양에 처리하면 강도 증진을 통한 제방의 침식 및 유실 감소뿐만 아니라 토양 내 수분보유력을 증가시키는 것으로 보고되어 있다. 그러나 바이오폴리머가 제방에 적용되었을 때 주변 식생에 미치는 영향에 대한 연구는 미흡한 상황이다. 본 연구는 가뭄 조건에서 토양 내 바이오폴리머 혼합 유무에 따라 Camelina sativa L. (Camelina)의 생육에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 각각 0, 0.25, 0.5, 1%의 바이오폴리머가 혼합된 토양에서 발아로부터 25일간 가뭄 처리 후 표현형을 관찰한 결과, 혼합된 바이오폴리머 농도가 높을수록 가뭄 피해가 감소하였다. 특히 25일 동안의 가뭄 처리된 0.5% 바이오폴리머 혼합구에서 신장, 엽장, 엽폭이 대조구 보다 각각 약 30, 70, 170% 증가하였다. 이후 재급수를 통한 바이오폴리머 혼합구의 회복률 또한 약 80% 높게 나타났다. 식물의 근권 발달을 보기 위해 20일 동안 가뭄을 처리하였으며, 대조구에 비해 바이오폴리머 혼합구에서 측근 형성 및 발달이 약 40% 감소한 것을 확인하였다. Camelina에 가뭄 처리하여 기공전도도, 전해질 유출도, 상대적 수분함량 등 생리적 반응을 조사한 결과, 바이오폴리머의 혼합이 가뭄으로 인한 피해를 각각 약 50, 70, 50% 감소시켰다. 바이오폴리머가 가뭄 조건 하에서 식물의 생장에 미치는 영향을 분자수준에서 알아보기 위해 Reverse Transcription- Polymerase Chain Reaction (RT-PCR)을 통한 유전자 발현양상을 분석하였다. 수분수송 관련 유전자 (aquaporin)인 PIP1;4, 2;1, 2;6 및 TIP1;2, 2;1 발현이 바이오폴리머 혼합구 및 가뭄 처리된 Camelina 잎에서 더 높게 나타났다. 이러한 결과를 종합하였을 때, 바이오폴리머는 가뭄 조건에서 토양 내 수분보유력을 유지시킴으로써 Camelina의 양 수분의 흡수 및 생육에 긍정적인 영향을 주는 것으로 보인다.

• 한국작물학회지
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• 제65권2호
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• pp.113-123
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• 2020

본 논문은 과산화수소 엽면 처리를 통해 수수에서 한발 스트레스 완화 효과가 있는지 알아보기 위하여 과산화수소 처리에 따른 생육 및 생리적 특성 변화와 단백질 변화를 분석하였다. 1. 포장 실험에서 한발 스트레스는 수수 생장을 감소시켰으나, 과산화수소 처리구에서는 과산화수소 무처리구보다 생육이 우수하였다. 또한 한발 조건에서 과산화수소 처리는 무처리에 비해 수량 관련 형질들의저하를 막는 효과를 보였다. 2. 엽 녹색도(SPAD) 및 엽록소 형광(Fv/Fm), 광합성 형질 조사에서 과산화수소 처리가 과산화수소 무처리보다 높았고, 포장 실험에서 엽내 과산화수소 함량은 적습+H₂O₂ 처리가 적습+H₂O 처리보다 과산화수소 함량이 227.8 µmol·g^-1 높았고, 한발 조건에서 엽내 과산화수소 함량은 한발+H₂O₂ 처리가 한발+H₂O 처리보다 16.7 µmol·g^-1으로 낮았다. 3. 한발 조건에서 과산화수소 처리는 여러 단백질의 발현을 변화시켰으며, 특히 광합성 관련 단백질인 ATP synthase deltal chain, cytochrome b6-f complex iron-sulfur subunit, ATP synthase subunit gamma, putative uncharacterized protein Sb02g002690, Sb07g027500와 Superoxide 라디칼을 제거해주는 superoxide dismutase가 증가한 것을 확인하였다. 그리고 단백질 보호와 복원에 관련된 heat shock protein의 발현 증가도 확인되었다. 종합적으로 과산화수소 엽면 처리가 한발 하에서 광합성 관련 단백질의 발현을 증가와 기공 개도를 높여 광합성 능력을 향상시켰다. 특히 엽내에 축적될 수 있는 활성산소종을 제거하는 항산화 능력이 높아져 한발 스트레스 대한 내성을 높여 수수의 생육과 수량성 저하가 억제되는 것을 확인할 수 있었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제23권12호
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• pp.1737-1746
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• 2013

IbMYB1, a transcription factor (TF) for R2R3-type MYB TFs, is a key regulator of anthocyanin biosynthesis during storage of sweet potatoes. Anthocyanins provide important antioxidants of nutritional value to humans, and also protect plants from oxidative stress. This study aimed to increase transgenic potatoes' (Solanum tuberosum cv. LongShu No.3) tolerance to environmental stress and enhance their nutritional value. Transgenic potato plants expressing IbMYB1 genes under the control of an oxidative stress-inducible peroxidase (SWPA2) promoter (referred to as SM plants) were successfully generated through Agrobacterium-mediated transformation. Two representative transgenic SM5 and SM12 lines were evaluated for enhanced tolerance to salinity, UV-B rays, and drought conditions. Following treatment of 100 mM NaCl, seedlings of SM5 and SM12 lines showed less root damage and more shoot growth than control lines expressing only an empty vector. Transgenic potato plants in pots treated with 400 mM NaCl showed high amounts of secondary metabolites, including phenols, anthocyanins, and flavonoids, compared with control plants. After treatment of 400 mM NaCl, transgenic potato plants also showed high DDPH radical scavenging activity and high PS II photochemical efficiency compared with the control line. Furthermore, following treatment of NaCl, UV-B, and drought stress, the expression levels of IbMYB1 and several structural genes in the flavonoid biosynthesis such as CHS, DFR, and ANS in transgenic plants were found to be correlated with plant phenotype. The results suggest that enhanced IbMYB1 expression affects secondary metabolism, which leads to improved tolerance ability in transgenic potatoes.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제40권3호
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• pp.156-162
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• 2013

한발에 대한 식물체의 내성은 수분이 부족한 환경에서도 안정적으로 작물의 생산성을 유지하기 위해 필요한 유용한 특성 중 하나이다. 우리는 애기장대의 $H^+$-pyrophosphatase (AVP1)를 발현하도록 형질전환된 배추가 내건성과 관련되어 있는 몇몇 생리적 척도에 있어 향상됨을 검증하였다. 관수중단 처리로 조성된 토양수분 결핍 조건에서 AVP1 발현 식물체는 비형질전환체와 비교하여 비록 외형적 위조의 정도로는 그 차이를 구별할 수 없었지만 형질전환체가 재식된 토양의 수분포텐셜이 비형질전환체 재식 토양에 비해 더 빠르게 낮아졌다. 이는 형질전환체 잎의 상대적 수분함량이 비형질전환체에 비해 더 높은 것과 연관되어 있는 것으로 사료된다. 또한 건조스트레스 환경에서 비형질전환체에 비해 형질전환체는 광계II 양자수율이 높은 반면 전해질누출과 활성산소족의 하나인 $H_2O_2$와 3,3'-diaminobenzidine의 반응산물이 적었다.

• 한국작물학회지
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• 제56권3호
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• pp.183-191
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• 2011

열대작물인 자트로파의 염과 가뭄 스트레스에 따른 생리적 반응과 유전자 발현의 연구를 통해 바이오에너지 작물로서의 기초적 자료를 얻고자 본 실험을 수행하였다. 1. $100{\cdot}200{\cdot}300$ mM NaCl의 염 스트레스와 $5{\cdot}10{\cdot}20{\cdot}30$% PEG의 가뭄 스트레스를 처리하여 잎의 생장, 기공의 전도도, 엽록소 형광, 전해질 유출량을 조사하였다. 자트로파의 잎의 생장, 기공의 전도도, 엽록소 형광, 전해질 유출량을 통한 생육조사 결과 가뭄 스트레스 보다 염 스트레스에서 더 많은 피해를 입었다. 2. 수분 수송과 관련된 아쿠아포린 중에서 JcPIP2가 뿌리, 줄기, 떡잎 그리고 잎에서 모두 고르게 발현하고 있음을 확인하였다. 잎의 JcPIP2는 대조구와 가뭄 스트레스 처리구에서 모두 발현하는 반면, 200 300 mM NaCl 처리구에서는 잎에서 발현하지 않았다. 3. 염과 가뭄 스트레스에서 JcPIP2가 상반되는 반응을 보이는 것은 JcPIP2가 염 스트레스 관련 주요 내재 단백질과 같은 기능을 하는 것으로 판단된다. 4. 자트로파는 염 스트레스보다 가뭄 스트레스에 더 내성을 보이므로 간척지보다는 가뭄지역에서 재배하는 것이 더 유리할 것으로 보인다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제33권2호
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• pp.133-137
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• 2006

Evaluation of physiological performance of trehalose-producing transgenic rice line was conducted to investigate drought tolerance at early growth stage. Under artificially induced drought condition of 8% polyethylene glycol 6000, this transgenic rice line had leaf photosynthetic rate of 11.08 uml CO$_2$ $m^{-2}s^{-1}$, leaf transpiration rate of 8.38 mmol $H_2O$ $m^{-2}s^{-1}$ and leaf water potential of -1.12 MPa after 96 hours of treatment. Nakdongbyeo, the parent of this tyansgenic rice line, had photosynthetic rate of 15.42 $\mu$mol CO$_2$ $m^{-2}s^{-1}$, leaf transpiration rate of 8,04 mmol $H_2O$ $m^{-2}s^{-1}$ and leaf water potential of -0.88 MPa. The other variety used in this experiment for comparison, IR 72, showed higher values than both tyansgenic rice line and variety Nakdonbyeo on all three parameters; leaf photosynthetic rate of 20.61 $\mu$mol CO$_2$ $m^{-2}s^{-1}$, leaf transpiration rate of 12.88 mmol $H_2O$ $m^{-2}s^{-1}$, and leaf water potential of -0.82 MPa. So this transgenic rice line did not show superior performance in leaf transpiration rate, leaf photosynthetic rate and leaf water potential compared to variety Nakdongbyeo. This result along with visual observation on leaf rolling and drying during the experimental period indicated poor physiological performance of this transgenic rice line. Further studies on metabolic status of stress-induced trehalose, along with study on physiological response of this transgenic rice line during drought stress would shed more light on overall physiological performance of this transgenic rice line.

• Applied Biological Chemistry
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• 제35권6호
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• pp.485-489
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• 1992

식물은 자극이 큰 환경적 stress에 반응 외견상의 변모 뿐 아니라 내적으로 생리적 생화학적인 변화가 있게 되며, 특히 체내의 단백질 합성계는 그러한 stress에 더욱 급격하게 반응한다. 여러가지 stress하에서 유묘기 벼의 단백질 수준이 어떻게 변화되는 가를 일차적으로 조사하기 위하여 NaCl, 한발 및 온도를 각각 달리 처리하여 이에 따른 폴리펩티드의 변이 양상을 전기영동에 의하여 비교하여 보았다. 환경 변화에 내성이 다소 강한 벼의 경우에도 stress 처리에 따라 다수의 폴리펩티드가 변화되었으며, 새로운 폴리펩티드의 생성도 관찰 되었다. 또한 기존의 1차 대사과정을 위한 단백질의 감소도 각각의 처리에 따라서 달리 표현되는 것이 확인되었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제18권2호
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• pp.132-136
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• 2009

균근을 이용한 Ardisia pusilla의 내건성 증진효과를 알아보기 위하여 내생균근 Glomus spp.을 접종하여 생육상에서 30일 동안 재배한 후 수분스트레스처리를 실시하였다. 수분스트레스처리는 5일간 무관수 상태로 두었다가 관수하는 방법으로 60일 동안 반복 처리하였다. 식물생육은 균근처리시 대조구에 비해 증가하였으며, 관수시 스분스트레스의 회복력도 빨랐다. 식물체내 양분함량은 지하부의 Fe, Mn, 및 Cu의 함량의 경우 균근 접종 식물이 대조구에 비해 현저하 높았으나 이에 반하여 프롤린 함량은 대조구에서 균근 접종식불에 비해 높게 나타났다.

• Plant Biotechnology Reports
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• 제3권3호
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• pp.183-190
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• 2009

Rho-related GTPase of plants (ROP) plays an important role in plant growth and development as a signaling protein. Plant RopGEFs are recently identified ROP activator proteins in Arabidopsis. In this study, we cloned 14 RopGEFs in Arabidopsis and characterized their expression patterns in response to abiotic stresses. Fourteen RopGEF genes were categorized into three groups based on their amino acid homologies and molecular sizes. Most RopGEFs were expressed predominantly in flower but some RopGEFs displayed a tissue-specific expression pattern. RopGEF1, 4, 5, and 11 were expressed in all tissues including root and leaves whereas RopGEF7, 8, 9, and 13 were expressed only in flowers. The transcript levels of 14 RopGEFs were changed significantly depending upon abiotic stresses such as cold, heat, drought and salts. RopGEF5 transcription was up-regulated by salt and drought treatment but down-regulated by heat. RopGEF14 transcript level was also increased by salt but decreased by heat stress. The transcript levels of RopGEF1, 7, 9, and 12 were enhanced in response to heat stress but showed no changes in response to cold stresses. Drought stress activated Group 3 RopGEFs such as RopGEF5 and 7. Taken together, 14 RopGEFs are responding to the abiotic stresses individually or as a group.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.157-157
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• 2018