• Journal of Plant Biotechnology
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• 제34권1호
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• pp.61-68
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• 2007

본 연구는 벼 배 배양 캘러스에 방사선 조사와 AZCA 처리를 통해 AZCA저항성 세포주를 선발 육성하고 proline 함량이 증가된 선발 계통을 중심으로 염분 스트레스에 저항성을 갖는 벼 계통을 육성하고 그 기작을 밝히고자 하였다. 먼저, 1) AZCA 저항성 후대로부터 NaCl 저항성 식물체를 선발하고, 2) 선발된 저항성 계통의 생리적 생화학적 특성을 분석하였으며, 3) 분자적 특성을 RT-PCR을 통해 조사하고 유전적 변이를 탐색하였다. AZCA저항성 $M_{3}$ 3,000 계통으로부터 얻어진 약 20,000 종자에 염분 적정 선발 농도로 밝혀진 1.5%의 염분을 처리하여 내염성 (ST) 벼 116 개체를 선발하고, $M_{4}$ 후대 세대를 양성하였다. $ST\;M_{4}$ 세대에서 2차 내염성 계통 선발을 위해서 $M_{4}$ 세대계통을 1.2% NACl 에서 대조구와 생육 조사한 결과, 대조구 식물은 생육이 약하고 성장이 지연되는 것을 볼 수 있었다. 내염성 계통(ST-13, ST-16)으로부터 유도된 캘러스에 NaCl 처리한 결과, 대조구, ST-13, ST-16의 생존율은 9%, 16%, 20%로 나타났다. 또한, 필수 아미노산 함량을 잎, 종자 및 캘러스로 나누어 분석한 결과 ST-13와 ST-16는 대조구와 비교하여, 1) 잎에서는 약 1.24, 1.3배, 2) 종자에서는 1.49, 2.43배, 3) 캘러스에서는 1.32, 1.60배 증가하는 것이 확인되었다. 내염성 계통과 대조구에서 이온함량을 비교한 결과 잎과 뿌리에서 $K^{+},\;Na^{+}$ 및 $Na^{+}/K^{+}$ 비율을 보면 대조구보다 $Na^{+}/K^{+}$ 비율이 낮아진 것이 확인되었다. 내염성과 연관된 유전자 P5CS, NHXI를 이용하여 RT-PCR 실험을 수행한 결과, 돌연변이 계통에서 이들 유전자의 발현이 증가됨을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 선발된 계통은 내염성 육종 및 기초 연구를 위한 재료로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.

• The Korean Journal of Ecology
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• 제23권5호
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• pp.397-406
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• 2000

건조지대 및 염의 영향을 받는 지역에 널리 분포하는 명아주과 식물의 생리생태학적 적응 특성을 규명하기 위하여 교란지, 염습지, 사구, 간척지 등 다양한 환경에 적응하여 살아가고 있는 10종 명아주과 식물의 무기 및 유기용질의 양상을 조사하였다. 조사된 명아주과 식물은 토양의 칼슘 함량과는 무관하게 체내에 매우 소량의 수용성 칼슘을 함유하였으며, 아주 높은 수용성 K/Ca 비를 보였다. Na/sup ＋/, K/sup ＋/와 같은 양이온 및 Cl/ sup －/, SO₄/sup 2－/와 같은 음이온을 많이 축적하는 경향을 보였으며, 염 환경에서는 K/ sup ＋/보다 Na/sup ＋/ 이온을 선호하는 경향을 보였다. 이들 식물의 체내 총 질소함량은 높았지만, 아미노산성 질소는 총 질소함량의 5% 이하로 매우 낮은 값을 보였다. 세포질성 삼투인자로 널리 알려진 proline을 거의 함유하지 않았지만, 가용성 질소의 함량이 높은 것으로 보아 proline 이외의 다른 질소화합물이 체내 삼투 조절에 관여할 것으로 여겨진다. 야외에서의 이러한 생리적 특징이 통제된 환경에서도 동일한 양상을 보이는지를 조사하기 위하여, 사구 및 염습지의 대표적인 명아주과 식물(퉁퉁마디, 칠면초, 호모초, 가는갯능쟁이, 나문재) 5종을 선택하여 염환경 하에서 생육시켰다 (200 mM Nacl). 조사된 명아주과 식물은 매우 낮은 체내 수용성 Ca/sup 2＋/ 함량, 알칼리 양이온의 축적 등 야외식 물과 유사한 생리양상을 보였다. 종합하면, 명아주과 식물은 알칼리 양이온 및 Cl/sup －/, NO₃/sup －/ 및 SO₄/sup 2－/와 같은 무기 음이온을 상당량 축적하고, 체내로 유입되는 Ca/sup 2＋/을 Ca-oxalate로 침전시켜 세포질 내 수용성 칼슘함량을 매우 낮은 수준으로 유지하며, 아미노산이외의 다른 가용성 질소화합물을 보편적으로 함유하는 미네랄 대사의 특성을 보여준다. 이에 부가하여 토양 환경의 변화에 따라 체내의 무기이온 및 유기용질의 양상을 적절히 조절하는 독특한 생리적 특성이 이들 명아주과 식물을 건조 및 고염과 같은 불리한 환경을 극복하여 적응케 하는 토대가 되는 것으로 여겨진다.