• Journal of Plant Biology
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• 제39권4호
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• pp.287-293
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• 1996

The effect of taxol and ethyl-N-phenylcarbamate (EPC) on the growth and gravitropism of maize roots and coleoptiles was studied. Taxol is known to promote the assembly of microtubules (MTs) and stabilizes MTs by preventing depolymerization. EPC, on the contrary, is an anti-microtubule drug that promotes disassembly of MTs. Taxol, at 1 $\mu$M, inhibited gravitropic response of maize roots to about 40%, but did not inhibit growth; at 10 $\mu$M, it inhibited the gravitropic response of coleoptile segments of maize by approximately 50%, but did not inhibit growth, while 0.5 mM EPC inhibited both the gravitropic response and growth of maize roots by approximately 50%. Taxol, which inhibited the gravitropic response of maize roots and coleoptile segments, had no effect on either the polar or the bilateral transport of auxin. These results indicated that MT polymerization could not occur normally with taxol or EPC, so that if there was any abnormal rearrangement of MT, the gravitropic response was inhibited, which resulted from the inhibition of neither growth nor auxin transport. This results suggested that gravitropic response was related to the MT arrangement, and that both straight growth and the differential growth in gravitropic response could be regulated by different mechanisms.

• 생명과학회지
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• 제19권8호
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• pp.1139-1144
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• 2009

옥수수 뿌리에 BL을 처리하면 양성굴중성 반응이 촉진되고, ethylene 생성도 증가한다는 것이 알려져 있다. BL에 의해 유도된 굴중성 반응과 ethylene 생성과의 관계를 조사하였다. ethylene 생성 억제제인 $10^{-4}$ M AVG를 처리하면 ethylene 생성은 90% 이상 억제되었으나, 굴중성 반응은 13% 정도 억제되었다. AVG를 BL과 함께 처리한 뿌리는 ethylene 생성은 약 60% 억제되었으나 굴중성 반응은 대조구 보다 증가하였다. 다른 ethylene 생성 억제제인 cobalt ion을 처리하면 ethylene 생성은 약 10% 정도 억제되었으나 굴중성 반응은 억제되지 않았다. BL과 cobalt ion을 함께 처리한 뿌리는 ethylene 생성이 억제되었으나 굴중성 반응은 증가되었다. 이러한 BL의 효과가 auxin transport와 관계가 있는지 알아보기 위하여 auxin transport inhibitor인 TIBA를 처리하였다. $10^{-5}$ M TIBA와 BL과 TIBA를 함께 처리한 경우(BL+TIBA), ethylene 생성은 각각 96%, 132% 증가하였으나 굴중성 반응은 모두 일어나지 않았다. 또한, BL, TIBA 그리고 IAA를 함께 처리한 뿌리 (BL+TIBA+IAA)는 음성굴중성 반응을 나타냈으나 뿌리 생장은 오히려 증가시켰으며, 이는 수평으로 있는 뿌리에서 IAA가 아랫면으로 transport 되지 못하고 윗면에 축적된 것을 의미한다. 이러한 결과는 BL이 뿌리 내에 존재하는 IAA의 차등분포에 영향을 주어 양성굴중성 반응을 촉진할 가능성을 제시한다.

• 한국자원식물학회지
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• 제31권6호
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• pp.597-603
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• 2018

Inhibitory effect of colchicine on growth and gravitropic responses in Arabidopsis root was explored to find whether there was an involvement of ethylene production. It has been known that cytoskeleton components are implicated in sedimentation of statoliths to respond to gravitropism and growth. The root growth was inhibited by 25% and 40% over control for 8 hr treatment of colchicine at a concentration of $10^{-5}M$ and $10^{-7}M$, respectively. The roots treated with colchicine at the concentration of $10^{-7}M$ showed the same pattern as control in 3 hr, however, gravitropic response was decreased in the next 5 hr. The colchicine treatment at the concentration of $10^{-5}M$ inhibited the gravitropic response resulting in $60^{\circ}$ of curvature. In order to better understand the role of colchicine, the production of ethylene was measured with and without the treatment of colchicine. Colchicine increased the ethylene production by 20% when compared to control via the activation of ACC oxidase and ACC synthase activity. These results suggest that the inhibition of the growth and gravitropic responses of Arabidopsis roots by the treatment of colchicine could be attributed to the rearrangement of microtubule, and increase of ethylene production.

• 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.

• 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.

• 생명과학회지
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• 제18권2호
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• pp.148-153
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• 2008

Arabidopsis의 피토크롬 2중 돌연변이형 (phrAB)은 야생형 (WT)과 비교하여 뿌리의 굴중성 반응이 지연되었다. 중력 자극을 받은 지 8시간 후에 돌연변이체의 굴중성 반응은 야생형의 48%를 나타내었다 지연된 반응은 중력 자극을 준 후 1.5 시간 뒤에 나타났다. 12시간 동안 야생형과 돌연변이형의 뿌리 절편에서 에틸렌 생성을 측정하였다. 돌연변이형의 에틸렌 생성은 12시간이 경과한 후에 야생형의 40% 정도로 감소되었다. 이러한 결과는 피토크롬이 에틸렌 생성과 연관되어 있음을 제시하고 있다. 일반적으로 에틸렌은 식물의 뿌리나 줄기를 억제한다. 본 연구에서는 에틸렌 전구체인 1-aminocycloprpane-1-carboxylic acid (ACC)를 처리하여 뿌리의 생장을 측정하였다. 야생형은 ACC 존재하에 뿌리 생장이 억제되었으나, 돌연변이형은 야생형만큼 억제를 나타내지 않았다. 이 결과를 확인하기 위하여 ACC 존재하에 굴중성 반응을 측정한 결과, 야생형은 ACC가 없는 경우와 비교하여 37.4%의 억제를 나타냈으나, 돌연변이형은 ACC가 없는 경우와 비교하여 6.6%만을 억제하였다. 이 결과는 피토크롬이 에틸렌 생성을 통하여 뿌리 굴중성 반응을 조절한다는 것을 제시한다.

• 생명과학회지
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• 제31권2호
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• pp.109-114
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• 2021

Oryzalin은 미세소관의 배열을 방해하는 dinitroaniline계 제초제이다. 미세소관과 미세섬유는 식물 세포 생장에 관여하는 세포벽을 구성하는 골격 성분이다. 또한 미세소관은 평형석의 침전에도 관여하는데, 이는 뿌리 끝에 있는 columella 세포에서 중력 인지를 조절한다. 본 연구는 애기장대 뿌리에서 에틸렌 생성을 통하여 oryzalin이 뿌리 생장과 굴중성 반응에 미치는 영향을 조사하였다. 10-4 M oryzalin을 뿌리에 처리하면 뿌리 생장과 굴중성 반응이 완전히 억제되었다. 뿌리 생장과 굴중성 반응을 조절하는 oryzalin의 작용을 알아보기 위해 애기장대 뿌리 절편에서 ethylene 생합성을 측정하였다. Oryzalin을 처리하면 ACC oxidase와 ACC synthase을 활성을 촉진하여 에틸렌 생성이 촉진되고, 증가된 ethylene은 미세소관의 배열을 변화시켜 뿌리 생장과 굴중성 반응을 억제한다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제49권4호
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• pp.148-153
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• 2006

While the underlying molecular mechanism remains to be elucidated, recent studies suggest that polar auxin transport is a key controlling factor in triggering differential growth responses to gravity. Identification of regulatory components in auxin-mediated differential cell expansion would improve our understanding of the gravitropic response. In this study, we identify a mutant designated aux1-like(later changed to aux1), an allele of the aux1 mutant that exhibits a severely disrupted root gravitropic response, but no defects in developmental processes. In Arabidopsis, AUX1 encodes an auxin influx carrier. Since in-depth characterization of the gravitropic response caused by mutations in this gene has been performed previously, we focused on identifying the downstream genes that were differentially expressed compared to wild-type plants. Consistent with the mutant phenotype, the transcription of the auxin-responsive genes IAA17 and GH3 were altered in aux1 plants treated with IAA, 2, 4-D and NAA. In addition, we identified two expansin genes EXP10 and EXPL3 that exhibited different expression in wild-type and mutant plants.

• 생명과학회지
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• 제22권1호
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• pp.87-91
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• 2012

암을 유발하는 phorbol ester로 알려진 Phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA)는 동물세포에서 신호전달 효소의 하나인 protein kinase C (PKC)를 활성화시킨다. 본 연구에서는 옥수수 일차뿌리에서 PMA가 에틸렌 생성을 통하여 굴중성 반응을 조절하는 효과를 연구하였다. PMA는 8시간 동안 $10^{-6}$ M과 $10^{-4}$ M에서 농도 의존적으로 뿌리 생장과 굴중성 반응을 촉진시켰다. 이러한 촉진 효과는 PKC의 억제제인 staurosporine (STA)에 의해 상쇄되었다. 이 결과는 굴중성 반응이 신호전달 체계에 관여하는 protein kinase C를 통하여 조절될 가능성을 제시하고 있다. 식물호르몬인 에틸렌도 뿌리 생장과 굴중성 반응에 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. 에틸렌 생성은 $10^{-6}$ M과 $10^{-4}$ M PMA에 의하여 각각 26%와 37% 증가하였다. PMA는 또한 ACC synthase (ACS) 활성을 촉진시켰다. 또한 이 증가 효과는 STA에 의하여 상쇄되었다. 이 결과는 옥수수 뿌리에서 굴중성 반응은 에틸렌 생성을 거쳐 protein kinase를 통하여 조절될 가능성을 제시하고 있다.

• 생명과학회지
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• 제28권1호
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• pp.9-16
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• 2018

피토크롬은 빛을 인지하여 식물의 생장과 발달에 영향을 미치고, 식물호르몬인 에틸렌은 식물의 줄기 뿌리의 생장을 조절한다. 본 연구는 phyA, phyB and phyAB와 같은 애기장대의 피토크롬 돌연변이체를 이용하여 다양한 빛 조건(암소, white light, red light, far red light)에서 하배축의 생장과 굴중성 반응을 측정하였다. 모든 빛 조건에서 돌연변이체 phyAB는 다른 돌연변이체와 wild type (WT)보다 생장과 굴중성 반응이 가장 촉진되었다. Red light (R)에서 phyB가 phyA보다 굴중성 반응이 촉진되었으나 far red light (FR)에서는 phyB가 phyA보다 굴중성 반응이 억제되었다. 하배축의 생장도 굴중성 반응과 같은 양상으로 조절되었다. 피토크롬의 작용을 설명하기 위하여 에틸렌 생성과 in vitro ACS, ACO 활성을 측정하였다. White light에서 돌연변이체보다 WT에서 에틸렌 생성이 촉진되었다. 그러나 R에서 키운 phyA와 FR에서 키운 phyB에서 에틸렌 생성이 촉진되어 WT와 비슷한 생성량을 보였다. ACS 활성도 에틸렌 생성량의 양상과 일치하였다. 이 결과는 R에서는 phyB의 Pr 형태가, 그리고 FR에서는 phyA의 Pfr 형태가 에틸렌 생성을 조절하여 하배축의 생장과 굴중성 반응을 조절한다는 가능성을 제시한다.