저선량 $\gamma선 조사가 참박의 초기생육과 생리활성에 미치는 효과를 알아보기 위하여 참박 종자에 $\gamma선을 0-2O Gy 수준으로 조사하여 생육을 관찰하였다. 저선량 $\gamma선에 의한 참박의 초기생육은 대조구에 비해 4-16Gy에서 다소 증가하였고, 생육 조사시 측정한 자엽의 경우 catalase와 Peroxidase 활성이 대조구에 비해 8 Gy 조사구에서 가장 높았으며 본엽은 peroxidase활성이 4 Gy 조사구에서 확연히 증가하였다. 저선량 $\gamma선을 조사한 박 식물체의 광 스트레스에 대한 반응효과는 광계II의 광화학적 효율이 대조구와 8 Gy의 경우 50% 정도 감소되었으나 4 Gy에서는 40% 정도의 감소를 보였다. 반면 Fo는 광저해가 진행됨에 따라 약간의 증가를 보였으나 대조구나 저선량 조사구사이의 차이는 거의 없는 것으로 나타났다. 광계II의 광양자 수율, $\varphi_{PSII}$과 광계II 반응중심의 흥분 포획능, 1/Fo-l/Fm 또한 광저해가 진행되는 동안 감소하여 $\varphi_{PSII}$는 대조구와 8 Gy의 경우 20% 정도 감소를 보인 반면 4 Gy 조사구는 15%의 감소를 보였고, 1/Fo-lF/m은 대조구와 8 Gy는 55%, 4 Gy는 45%의 감소를 나타냈다. 비광화학적 소멸인 NPQ는 대조구와 저선량 조사구 모두 70% 정도 감소되는 경향을 보였다. 이러한 결과를 볼 때 종자의 종피를 투과한 저선량의 $\gamma선이 참박의 생육을 촉진시키고 4 Gy에서 광 스트레스에 대한 저해가 감소되었다.
$25^{\circ}C,\;100\;{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$의 광량 조건에서 25일 동안 키운 고추의 제 1엽에서 광억제를 유도하였다. $25^{\circ}C에서\;0~3000\;{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$의 광량으로 0~70분 동안 처리하여 얻은 photon exposure [mol photons.m-2, 광량과 빛 조사 시간의 곱, Bell과 Rose (1981)]에 대한 산소 발생의 광양자 수율과 QA 환원의 광화학 효율(형광 파라미터 Fv/Fm)을 조사하여 광계II 기능의 변화를 조사하였다. Photon exposure가 증가함에 따라 산소 발생의 광양자 수율은 곡선적으로, Fv/Fm은 일치 직선형으로 감소하였는데, 각각은 $5.5\;mol\;photons{\cdot}m^{-2},\;10\;mol\;photons{\cdot}m^{-2}$에서 광계II의 활성이 50% 감소하였다. 저온($15^{\circ}C$)과 고온($45^{\circ}C$)에서 광합선능을 조사하였을 때 저온에서는 광양자수율과 Fv/Fm 비율의 변화가 거의 없었으나 고온에서는 이들의 감소가 뚜렷하게 일어났다. 그러나 빛과 온도를 함께 처리하였을 경우, 저온과 고온조건 모두에서 현저한 광억제가 일어났다. 이로 미루어 보아 저온과 고온에서 나타나는 광억제의 촉진 현상은 서로 다른 메카니즘을 통해 일어나는 것으로 사료된다.
Kim, Jin-Hong;Chung, Byung-Yeoup;Baek, Myung-Hwa;Wi, Seung-Gon;Yang, Dae-Hwa;Lee, Myung-Chul;Kim, Jae-Sung
Journal of Applied Biological Chemistry
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제48권1호
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pp.1-6
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2005
Analysis of chlorophyll (Chl) fluorescence implicated treatment of 40 mM NaCl decreased maximal photochemical efficiency of photosystem II (PSII) (Fv/Fm), actual quantum yield of PSII (${\Phi}_{PSII}$), and photochemical quenching (qP) in rice, but increased non-photochemical quenching (NPQ). Decreases in Fv/Fm, ${\Phi}_{PSII}$, and qP were significantly alleviated by $30\;{\mu}M$ jasmonic acid (JA), while NPQ increase was enhanced. Transcription levels of antioxidant isoenzyme genes were differentially modulated by NaCl treatment. Expression of cCuZn-SOD2 gene increased, while those of cAPXb, CATb, and CATc genes decreased. JA prevented salt-induced decrease of pCuZn-SOD gene expression, but caused greater decrease in mRNA levels of cAPXa and Chl_tAPX genes. Investigation of vacuolar $Na^+/H^+$ exchanger (NHX2) and 1-pyrroline-5-carboxylate synthetase (P5CS) gene expressions revealed transcription level of NHX2 gene was increased by JA, regardless of NaCl presence, while that of P5CS gene slightly increased only in co-presence of JA and NaCl. Unlike JA, ${\gamma}$-radiation rarely affected expressions of antioxidant isoenzyme, NHX2, and P5CS genes, except for increase in mRNA level of Chl_tAPX and decrease in that of pCuZn-SOD. These results demonstrate enhanced salt-tolerance in JA-treated rice seedlings may be partly due to high transcription levels of pCuZn-SOD, NHX2, and P5CS genes under salt stress.
음의 고전압의 인가에 따라 반응하는 동적 플라즈마를 부하로 갖는 PSII(plasma source ion implantation) 펄스 시스템을 분석하기 위한 회로 모델을 개발하였다. 플라즈마 내에 삽입된 평판 전극 앞에서의 플라즈마 쉬스의 움직임은 동적 차일드-랑뮤어 쉬스 모델을 따르는 것으로 가정하였다. 표적 전극에 흐르는 전류는 전극에 인가되는 전압과 서로 영향을 주며 변하므로 동적 플라즈마 부하를 전압 의존 전류 원으로 표현하여 자기모순이 없는 회로 모델을 구현하였다. 회로 해석은 Pspice 프로그램을 이용하여 수행하였으며, 다양한 플라즈마 조건과 펄스인가 조건에서의 실험 결과와 비교하여 회로 모델의 타당성을 검증하였다.
The plasma source ion implantation(PSII) technique which is a method using high negative voltage pulse in plasma system has the potential to change the surface properties of polymer. PSII technique increase the surface free energy by introducing polar functional groups on the surface so that it improves reactivity, hydrophilicity, adhension, biocompatability, etc. However, the mobility of polymer chains enables the modified surface layers to adapt their composition to interfacial force. This hydrophobic recovery interrupts the stability of modified surfaces to keep for the long time. In this study, poly(methyl methacrylate)(PMMA), poly(2-hydroxyethyl methacrylate)(PHEMA), and polu(2-hydroxypropyl methacylate)(PHPMA) for contact lens application, were modified to improve the wettability with PSII technique and were investigated the surface stabilities. Polymer film was prepared with solution casting(3 wt.% solution) and was annealed at 11$0^{\circ}C$ under vacuum oven to remove solvent completely and to eliminate physical ageing. The thickness of the film measured by scanning electron microscopy (SEM) and surface profilometer was about 10${\mu}{\textrm}{m}$. Polymers were treated with different kinds of gases, pulse frequency, pulse with, pulse voltage, and treatment time. Even though PMMA, PHEMA, and PHPMA have similar repeat unit structure, the optimal treatment conditions and the tendency to hydrophobic recovery were different. PHPMA, more hydrophilic polymer than PMMA and PHEMA showd better wettability and stability after mild treatment. Surface tensions were obtained by water and diiodomethane contact angle measurements to monitor the relation between hydrophobic recovery and polymer structure. Different ion species in plasma change the polar component and dispersion component of polymer surface. For better wettability surface, the increase of polar component was a dominant factor. We also characterized modified polymer surfaces using x-ray photoelectron spectroscopy(XPS), secondary ion mass spectrometry(SIMS), Fourier Transform infrared spectroscopy(FT-IR), and SEM.
The structural changes in the electron donor side of the PSII reaction center have been monitored since heat treatment ($45^{\circ}C$ for 5 min) of thylakoids is known to decrease the oxygen evolving activity. In heat-treated spinach chloroplast thylakoids, the inhibitory effect of 3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea (DCMU) on the electron transport activity of the PSII reaction center from diphenyl carbazide to dichlorophenolindophenol became reduced approximately 3.8 times and [$^{14}C$]-labeled DCMU binding on the D1 polypeptide decreased to 25~30% that of intact thylakoid membranes, implying that the conformational changes of the DCMU binding pocket, residing on the D1 polypeptide, occur by heat treatment. The accessibility of trypsin to the $NH_2$-terminus of the cytochrome b-559 ${\alpha}$-subunit, assayed with Western blot using an antibody generated against the synthetic peptide (Arg-68 to Arg-80) of the COOH-terminal domain, was also increased, indicating that heat-treatment caused changes in the structural environments near the stromal side of the cytochrome b-559 ${\alpha}$-subunit, allowing trypsin more easily to cleave the $NH_2$-terminal domain. Therefore, the structural changes in the electron donor side of the PSII reaction center complexes could be one of the reasons why the oxygen evolving activity of the heat-treated thylakoid membranes decreased.
Mercury-induced changes in Chl a fluorescence induction kinetics of scratched barley leaf segments were dependent on the presence of light. By the treatment of 50$\mu$M HgCl2 under light condition, Fm and Fp were decreased. However, they were not significantly reduced under dark condition even after 2 h of mercury treatment. Under dark condition the decrease in variable fluorescence (Fv) after P transient was blocked within 20 min of the treatment. The analysis of fast fluorescence rise curve suggests that the inhibitory site of mercury under both light and dark conditions is not at QB binding site and the inhibition does not involve the increase in inactive PSII centers. Under light condition the decrease in Fp was partially recovered by addition of 50 $\mu$M NH2OH. These results suggest that a major inhibitory site of mercury under dark condition is at the reducing side of PSII and the site under light condition is at the oxidizing side of PSII possibly in addition to the one under dark condition. Under both light and dark conditions, energy-dependent quenching(qE) was alomost completely repressed within 20 min of mercury treatment and noticible change in Fo was not observed. The qE repression is probably due to the blockage of transthylakoid ΔpH formation.
The most suitable condition for plasma source ion implantation(PSII) was found based on the study of the characteristics of PSIIed tool and machined surfaces. The depth analysis according to the chemical bonding state of elements and surface component elements through the XPS and SIMS, was conducted to find the improved property of the PSIIed surface. Due to the diffusion of PSII, the nitrogen was found up to a depth of about 150nm according to the supplied voltage and ion implanted time. The deep diffusion by nitrogen caused the surface modification, but the formation of oxide component was found due to the residual gas contamination on the surface. Statistical method of ANOVA was conducted to find the effects of spindle speed and feed rate in interaction for machined surface roughness with PSIIed tools. The surface modification was found largely occurred by the nitrogen implanted surface with 2 hours for 27kV, 35kV and 43kV.
고추 종자에 저선량 $\gamma$선을 조사시킨 고추 식물체의 생육과 광합성 능 및 광 스트레스 반응에 미치는 영향을 조사하였다. 저선량 4 Gy가 조사된 고추 식물체에서 광합성에 의한 산소발생이 대조구에 비해 1.5배정도 높은 것으로 나타났다. 고추 잎에 900 ${\mu}mol/m^2/s$의 빛의 세기로 광저해를 4시간 유도하였을 때 최대 광합성능 (Pmax)이 대조구의 경우 20%정도 감소되는 반면 4 Gy 조사구는 3% 정도의 감소를 보였다. Fv/Fm는 광저해가 진행됨에 따라 감소되는 경향을 보이며 대조구의 경우 4시간 처리시 Fv/Fm 값이 50% 정도 감소되는 것을 볼 수 있었다. 반면 4 Gy 조사구는 Fv/Fm값이 대략 37%정도 감소되어 대조구에 비해 광 스트레스에 대해 덜 민감한 것으로 나타났다. Fo는 광저해가 진행됨에 따라 거의 변화가 없었으며 대조구나 4 Gy조사구 사이의 차이도 거의 없는 것으로 나타났다. 광계II의 광양자 수율인 $\Phi_{PSII}$과 광계II 반응중심에 의한 여기 포획률을 나타내주는 1/Fo-1/Fm 또한 광저해가 진행됨에 따라 감소되었으며 4시간을 처리했을 경우 각각 대조구는 47%, 4 Gy 조사구는 30%의 감소를 볼 수 있었다. 비광화학적 소멸인 NPQ는 광저해가 진행됨에 따라 감소되는 경향을 보였으나 대조구와 4 Gy 조사구간에 차이는 없는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 볼 때 종자의 종피를 투과한 저선량의 $\gamma$선이 식물의 광합성을 증대시키고 동시에 광 스트레스에 대한 저해를 감소시키는 것으로 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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