• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.33-33
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• 2017

Water stress obstructs rice growth mainly by oxidative damage in biological cells to cause a reduction of leaf photosynthesis and evapotranspiration processes. In this study, exogenous application of vanillic acid (VA) and p-hydroxybenzoic acid (PHBA) to improve drought tolerance of two Oryza sativa cultivars, Q2 and Q8 was tested. The drought evaluation based on leaf phenotypes to show that both Q2 and Q8 resulted in remarkable water-stress tolerance induced by leaf spraying pretreatment of mixed solution of $50{\mu}M\;VA+50{\mu}M\;PHBA$. The mixtures of $25{\mu}M\;VA+25{\mu}M\;PHBA$ and $50{\mu}M\;VA+50{\mu}M\;PHBA$ treated on Q2 and Q8 in water deficit condition also indicated that total phenols, total flavonoids, and DPPH radical scavenging activity were significantly greater their controls. In general, the accumulation of individual phenolic acids was increased in exogenous phenolic treatments, as compared with controls. Particularly, Q2 obtained a considerable amount of endogenous PHBA after application of $50{\mu}M\;VA$, $25{\mu}M\;VA+25{\mu}M\;PHBA$, and $50{\mu}M\;VA+50{\mu}M\;PHBA$ (0.18 mg/g DW, 0.71 mg/g DW, and 1.41 mg/g DW, respectively); and a negligible content of VA (0.003 mg/g DW) appeared uniquely in the treatment of $50{\mu}M\;VA$. Similarly, Q8 also absorbed a significant quantity of PHBA in $50{\mu}M\;PHBA$, $25{\mu}M\;VA+25{\mu}M\;PHBA$, and $50{\mu}M\;VA+50{\mu}M\;PHBA$ treatments (0.15 mg/g DW, 0.15 mg/g DW, and 0.22 mg/g DW, respectively). In addition, the spraying $50{\mu}M\;PHBA$ and $25{\mu}M\;VA+25{\mu}M\;PHBA$ on Q8 leaves induced similar amount of VA (0.04 mg/g DW). Meanwhile, there were no trace of VA and PHBA found in controls. The levels of drought tolerance of Q2 and Q8 were improved, paralleled with the increased amounts of endogenous phenolics revealed that VA and PHBA played an important role to enhance drought tolerance in rice.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제42권1호
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• pp.19-24
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• 2015

식물은 여러 환경스트레스에 적응하기 위해 스트레스 내성 유전자의 발현 혹은 proline, trehalose, glycine betaine (GB) 등과 같이 삼투압을 조절하는 compatible solute를 생성하면서 진화해 왔다. GB는 고염, 저온 등 환경스트레스 조건에서 식물의 엽록체에서 축적되는 물질 중 하나이다. 토양 박테리아 Arthrobacter globiformis에서 분리한 choline oxidase (codA) 유전자는 choline을 GB로 전환하는 기능을 한다. 본 연구에서는 산화스트레스 유도성 SWPA2 프로모터의 발현조절 하에 codA 유전자를 엽록체에 과발현시킨 형질전환 고구마 식물체(SC식물체)를 제작하여 다양한 환경스트레스 조건에서의 특성을 분석하였다. SC 식물체는 methyl viologen (MV)에 의한 산화스트레스와 건조 처리 조건에서 내성 증가를 보였다. $5{\mu}M$ MV 처리시 형질전환 식물체는 GB의 함량이 증가하였고 낮은 수준의 이온 전도도를 보였다. 건조 스트레스 조건에서 형질전환 식물체는 codA 유전자의 발현이 증가하였으며, 대조구 보다 높은 상대수분함량을 유지하였다. 따라서 본 연구결과의 SC식물체는 고염, 건조토양 등 조건 불리지역에 재배하면 바이오매스를 증가시킬 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제31권3호
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• pp.277-284
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• 2011

가뭄 스트레스 조건에서 마이코라이자의 접종이 질소의 흡수와 동화에 미치는 영향을 구명하기 위해 마이코라이자를 접종한 처리구와 접종하지 않은 처리구에서 수분처리 7일간 총 $^{15}N$, 흡수된 $NO_3^-$로부터 아미노산과 단백질로 합성된 15N 함량을 각각 분석하였다. 정상 관수구에서는 전 조사항목에서 마이코라이자 접종에 대한 유의적인 효과가 나타나지 않았다. 총 $^{15}N$ 함량은 가뭄 스트레스에 의해 마이코라이자 접종구 및 비접종구에서 각각 13.8%, 28.5% 감소하였다. $^{15}N-NO_3^-$ 함량은 비접종구에서 유의적으로 증가하였다. 아미노산으로 합성된 $^{15}N$ 함량은 마이코라이자 비접종구에 비해 접종구의 잎과 뿌리에서 각각 1.26 및 1.33배 증가하였다. 가뭄 스트레스 조건의 잎에서 단백질로 합성된 $^{15}N$ 함량은 접종구보다 비접종구에서 더 높은 비율로 감소하였다. 이러한 결과는 가뭄 스트레스하에서 감소되는 질소흡수, 아미노산 및 단백질 합성을 마이코라이자 접종에 의해 효율적으로 경감시킬 수 있음을 잘 보여준다.

• 한국작물학회지
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• 제63권2호
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• pp.140-148
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• 2018

본 논문은 수수에 엽면처리된 과산화수소의 한발 스트레스 완화 효과가 있는지 알아보기 생리적 연구를 실시하였다. 수분 스트레스가 가장 심한 -0.15 MPa와 -0.20 MPa에서 과산화수소 처리에 의한 발아율 증가가 20%로 발아율의 차이가 가장 크게 조사되었다. 이는 과산화수소가 발아 과정에서 자극을 주어 대사 활성을 유도하여 수분스트레스가 심한 조건에서 일어나는 대사 저하가 완화되었기 때문으로 보인다. 1. 수분 스트레스 하에서 10 mM 과산화수소 처리는 무처리 보다 20% 높은 발아율을 보였고, 유아 유근의 신장을 촉진하였다. 2. 온실 pot 실험 결과 한발 하에서 과산화수소 처리는 형태적 형질(초장, 줄기 직경, 엽장, 엽수)과 생리적 형질(SPAD, 엽록소형광, 기공전도도) 모두 증가시켰다. 토양수분 구배장치를 이용한 실험 결과 역시 과산화수소 엽면처리가 광합성 능력(SPAD, 기공전도도)과 뿌리 발근(지하부 건물중, 뿌리길이)이 우수하여 생육, 건물 생산량이 무처리 보다 높았다. 결과적으로 과산화수소의 처리는 수수의 발아율 향상과 기공 폐쇄를 억제하여 광합성능력을 향상시켰다. 이를 통해 한발 스트레스 대한 내성을 높여 수수의 생육을 유지 및 회복시켜 주었다.

• Environmental Engineering Research
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• 제22권1호
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• pp.1-11
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• 2017

One of the most threatening consequences of eutrophic freshwater reservoirs is algal blooming which typically occur after the long a mega drought or/and irregular rainfall under influence of climate change. The long-term experiences of chemical treatment are known as a most practical effort to reduce health concerns from human exposure of harmful cyanobacteria as well as to preserve ultimate freshwater resources. Even though these conventional chemical treatment methods do not completely solve the algal residue problem in water treatment plant or directly in the water bodies, they still have big advantages as fast and efficient removal process of cyanobacteria due to cheaper, easier to manage. This review summarizes their chemical treatment scenarios of the representative coagulants, pre-oxidants and algaecides composed to chemical compounds which immediately may help to manage severe cyanobacteria blooms in the summer seasons.

• 한국작물학회지
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• 제45권2호
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• pp.112-117
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• 2000

This study was conducted to evaluate the drought tolerance of Japonica and Indica rice cultivars during germinating and seedling stages by using the polyethylene glycol (PEG) solution. Each 5 cultivars of Japonica and Indica were cultured from 14 days after seeding(DAS) to 21 DAS using the PEG solution in a moderate water potential (-0.63 MPa). The lengths of radicle and plumule during the germinating stage were inhibitied by the PEG treatment to about 50% and 85%, respectively. The application of PEG to the seedling of two rice types caused to inhibit the plant height and leaf age about 23 % and 10%, respectively. Shoot and root dry weights by PEG treatment were inhibited more severely in Japonica than those in Indica. The difference on delaying of leaf area expansion between both rice types was not found with treatment of PEG, while the leaf color was increased in both Japonica and Indica by 19.9% and 9.2%, respectively. The average photosynthetic ability was inhibited more in Japonica to 36.0% than did Indica to 27.9%. The stomatal conductance was severely affected by PEG treatment, and the degree was varied in both rice types, ranged with 80-85% in Japonica and 29.3-81.6% in Indica. These results indicate there is little relationship between seed germination and seedling growth under the stress of low water potential.

• 한국산림과학회지
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• 제106권3호
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• pp.288-299
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• 2017

이 연구는 건조스트레스가 수리취의 생리적 반응에 미치는 영향을 알아보고자 수행하였으며, 건조스트레스는 25일 간의 단수처리를 통해 유도하였다. 건조스트레스가 진행됨에 따라 새벽 녘 수분포텐셜(${\Psi}_{pd}$)과 정오의 수분포텐셜(${\Psi}_{mid}$)이 모두 감소하였으며, 수분불포화도(WSD)는 약 7배 증가하였다. 특히 일중 수분포텐셜차(${\Psi}_{pd}-{\Psi}_{mid}$)는 처리 후 10일까지 0.22~0.18 MPa 범위로 큰 차이를 나타냈으나 이후에는 차이가 크게 줄어드는 경향을 보였다. 수리취는 건조스트레스 처리 후 15일부터 기공전도도와 기공증산속도의 감소가 두드러졌고, 처리 20일 이후에는 최대광합성 속도와 순양자수율 역시 큰 폭으로 감소한 반면 수분이용효율은 반대의 경향을 보였다. 이것은 기공을 통한 $CO_2$와 수분의 조절이 원활하지 못해 광합성량의 감소가 일어난 것을 의미한다. JIP 분석을 통해 단수처리 15일 이후에 기능지수($PI_{ABS}$) 및 에너지전달 효율의 감소가 두드러진 것으로 나타났으며, 광계 2의 활성이 감소한 것을 보여준다. 엽의 원형질 분리시 삼투포텐셜 ${\Psi}_o{^{tlp}}$은 -0.4 MPa, 최대포수시의 삼투포텐셜 ${\Psi}_o{^{sat}}$은 -0.35 MPa의 삼투적 적응 반응을 나타냈으며, 최대탄성계수($E_{max}$)의 탄성적 적응은 9.4 MPa로 나타나 수리취는 건조스트레스에 따라 삼투적 적응과 탄성적 적응이 모두 나타나는 것을 알 수 있었다. Vo/DW, Vt/DW와 같은 수분특성인자는 건조스트레스에 따라 증가되는 것으로 나타났다. 결과적으로 수리취는 새벽녘 엽수분포텐셜이 -0.93 MPa 이하로 저하되면 광합성 활성의 감소가 크게 나타나고, 건조스트레스에 따라 삼투적 적응과 탄성적 적응이 나타나 이것이 이 식물의 중요한 적응방법임을 알 수 있었다.

• 생명과학회지
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• 제14권3호
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• pp.396-399
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• 2004

본 실험은 고체배지를 이용한 새로운 실험방법을 이용하여 건조 및 염 스트레스에 대한 식물체의 형태학적인 특성을 뿌리신장률, 근단구조, 물질생산 등의 측면에서 조사하였다. PEG 및 NaCl 처리조건에서 처리 농도가 증가할수록 벼 식물체의 뿌리신장이 현저하게 저하되었으며, PEC 및 NaCl 처리에 따른 벼 식물체의 뿌리는 methyl-lignin 축적에 의한 리그닌화가 진행되었으며, 수분결핍을 극복하려는 기작으로 표피세포를 변형시킨 근모의 발생이 관찰되었다. 또한 PEG 및 NaCl 처리에 의한 벼 식물체의 지상부와 지하부의 건물 생산량의 현저한 감소는 지상부보다 지하부에서 뚜렷하였으며, 그 결과 PEG 및 NaCl 처 처리농도를 증가시킴에 따라 TR율의 증가를 보였다. 상기의 결과로부터 건조 및 염 처리를 한 고체배지를 이용함으로써 벼의 경우 스트레스 처리 전 약 2주간 유묘를 생육시키는 양액재배에 비해 발아기의 각종 스트레스에 대한 식물체 반응의 관찰과 내성 특성 검정에 유용할 것으로 사료된다.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.140-140
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• 2017

Nutritious and functional foods from crop have received great attention in recent years. Colored-grain wheat contains high phenolic compound and a large number of flavonoid. The anthocyanin and polyphenolic synthesis and accumulation is generally stimulated in response to biotic or abiotic stresses. Here, we analyzed genome wide transcripts in seedling of colored-grain wheat response to ABA and PEG treatment. About 900 and 1500 transcripts (p-value < 0.05) from ABA and PEG treatment were aligned to IWGSC1+popseq DB which is composed of over 110,000 transcripts including 100,934 coding genes. NR protein sequences of Poaceae from NCBI and protein sequence of transcription factors originated from 83 species in plant transcription factor database v3.0 were used for annotation of putative transcripts. Gene ontology analysis were conducted and KEGG mapping was performed to show expression pattern of biosynthesis genes related in flavonoid, isoflavonoid, flavons and anthocyanin biopathway. DroughtDB (http://pgsb.helmholtz-muenchen.de/droughtdb/) was used for detection of DEGs to explain that physiological and molecular drought avoidance by drought tolerance mechanisms. Drought response pathway, such as ABA signaling, water and ion channels, detoxification signaling, enzymes of osmolyte biosynthesis, phospholipid metabolism, signal transduction, and transcription factors related DEGs were selected to explain response mechanism under water deficit condition. Anthocyanin, phenol compound, and DPPH radical scavenging activity were measured and antioxidant activity enzyme assays were conducted to show biochemical adaptation under water deficit condition. Several MYB and bHLH transcription factors were up-regulated in both ABA and PEG treated condition, which means highly expressed MYB and bHLH transcription factors enhanced the expression of genes related in the biosynthesis pathways of flavonoids, such as anthocyanin and dihydroflavonols in colored wheat seedlings. Subsequently, the accumulation of total anthocyanin and phenol contents were observed in colored wheat seedlings, and antioxidant capacity was promoted by upregulation of genes involved in maintaining redox state and activation of antioxidant scavengers, such as CAT, APX, POD, and SOD in colored wheat seedlings under water deficit condition. This work may provide valuable and basic information for further investigation of the molecular responses of colored-grain wheat to water deficit stress and for further gene-based studies.

• 한국초지조사료학회지
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• 제34권2호
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• pp.114-119
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• 2014

염 또는 건조 스트레스 처리에 의한 톨 페스큐 종자의 발아율 변화와 유식물체 수준에서의 유전자 발현을 조사하기 위하여 in vitro 조건에서 NaCl과 PEG를 처리하여 분석하였다. NaCl 처리시 톨 페스큐 품종별 발아율은 50 mM 농도에서 발아율이 서서히 감소하기 시작하였으며 350 mM의 농도에서는 모든 품종에서 발아가 되지 않는 경향을 보였다. NaCl 처리 농도에 따른 발아율 감소율은 Fawn 품종이 가장 큰 변화를 보였으며 Kentucky-31(E-) 품종이 가장 강한 내성을 보였다. 또한, PEG 처리시 톨 페스큐 품종별 발아율의 변화도 NaCl 처리시와 유사한 경향을 보였으며 고농도인 30% PEG 처리구에서는 모든 품종에서 발아가 되지 않는 경향을 보였으며 Kentucky-31(E-) 품종이 가장 강한 내성을 보였다. 톨 페스큐 유식물체 수준에서 염해와 건조 스트레스에 의한 유전자 발현양상을 조사하기 위하여 DEGs (differentially expressed genes) 탐색을 위한 ACP-based GeneFishing$^{TM}$ PCR 분석을 통해 NaCl 또는 PEG 처리에 따른 발현량의 차이를 보이는 총 4개의 DEG를 선발하여 클로닝하고 염기서열을 분석하였다. 무처리구에 비해 NaCl 처리시 4개의 DEG가 증가하였고 감소하는 DEG는 확인 되지 않았으나, PEG 처리에서는 3개의 DEG (DEG 1, 3, 및 4)가 증가하였고 1개의 DEG가 감소하는 경향을 나타내었다. 발굴된 DEG들을 blastx 검색에 의하여 rubisco large subunit (DEG1), microsomal glutathion S-transferase (GST) 3-like isoform 1 (DEG2) 유전자로 동정되었다.