Jang, Duk-Soo;Song, Mira;Kim, Sun-hee;Kim, Jin-Baek;Kim, Sang Hoon;Ha, Bo-Keun;Kang, Si-Yong;Kim, Wook;Kim, Dong Sub
방사선산업학회지
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제5권3호
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pp.259-266
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2011
When plants undergo stress, Reactive oxygen species (ROS) which remove bad elements such as mildew and virus is activated in plant body. However, if ROS is excessively increased, plant will be harmed itself by destruction of cell and signal system and phenomenon of lipid peroxidation. In order to identify content of lipid peroxidation and activity of some enzymes scavenging ROS, phenotypical and physiological analysis was performed with two mutant lines, Till-II-877 and Till-II-894, comparing with cv. Dongan (WT). In phenotype analysis, two mutant lines give to well-conditioned growth better than WT in since 5 days after salt treatment. In enzyme activities, there was a modest difference in the content of catalase (CAT) and peroxidase (POD) between Till-II-877 and Till-II-894, two mutant lines showed high levels in CAT contents than WT. However, they express low levels in POD contents. In MDA analysis, the content of Till-II-877 was higher than that of WT, but Till-II-894 was lower. This result indicates that two mutants have different mechanism against salt stress.
This study aimed to investigate the effects of soil amendment (heat-expanded clay and active carbon) and planting of Dendranthema zawadskii var. latilobum on the remediation of salt-affected soil and the plant growth under high calcium chloride (CaCl2) concentration. The experimental group comprised treatments including Non treatment (Cont.), heat-expanded clay (H), active carbon (AC), planting (P), heat-expanded clay+planting (H+P), active carbon+planting (AC+P). A 200 mL solution of CaCl2 at a concentration of 10 g·L-1 was applied as irrigation once every 2 weeks. Compared to the Cont., the incorporation of the 'heat-expanded clay' amendment decreased electrical conductivity of the soil leachate and cation exchange capacity, whereas the growth of Dendranthema zawadskii var. latilobum was relatively increased. These results suggest that the combination of 'heat-expanded clay' amendment and planting will mitigate negative effect of de-icing salts and improve plant growth in salt-contaminated roadside soils.
해안에 주로 분포하는 Atriplex gmelini(가는갯능쟁이)의 염 내성이 항산화 효소의 활성증가에 의한 것인가를 조사하기 위해 다양한 농도의 염 처리에 의한 광계 Ⅱ 양자효율 및 항산화 효소의 활성 변화를 조사하였다. A. gmelini는 100 mM NaCl처리구에서 가장 높은 지상부 건물함량(대조구의 116%) 및 최적의 생장을 보였으며, 300 mM NaCl처리에 의해서도 체내 수분함량과 건물량의 감소를 보이지 않아 염에 대한 높은 내성을 보였다. 단기간(2, 4일)의 염 처리시 외부 염 농도 구배에 따른 Fv/Fm값(양자효율)의 증가, Fo/Fm값(스트레스지표)의 감소 및 SOD, APX, GR과 같은 항산화 효소의 활성 증가를 나타내어 광화학적 스트레스 혹은 항산화 방어시스템의 손상을 보이지 않았다. 그러나 400 mM NaCl을 처리한 식물의 경우, 비록 대조구(0 mM NaCl)에 비해 높은 항산화 효소 활성값(SOD 171%, APX 114%, GR 134%)을 보였지만 생장감소(잎, 줄기 각각 30%, 16%) 및 고농도 염에 의한 활성의 감소양상을 나타내었다. 흥미롭게도, H₂O₂제거에 중요한 역할을 하는 또 다른 효소인 CAT의 활성이 염에 의한 빠른 감소(200, 300, 400 mM NaCl 처리구의 경우 각각 대조구의 38%, 22%, 15%)를 보여, A. gmelini는 염에 의해 생성된 활성산소 제거와 염분 내성에 ascorbate-glutathione cycle의 APX, GR이 중요한 역할을 수행하는 것으로 생각된다. 그러나, 염 처리 6일 후, Fv/Fm값의 감소, Fo/Fm값의 증가 및 항산화 효소의 활성감소를 보여 광화학적 저해 및 항산화 방어시스템의 손상을 나타내었다. A. gmelini는 단기간의 염 처리(염 처리 2, 4일)시, 염에 의해 유도된 ROS증가에 대해 항산화 시스템의 활성 강화를 통해 균형을 이루지만, 6일 이상의 지속적인 염에 의해서는 항산화 효소의 활성감소와 광화학적 손상으로 인한 ROS증가로 산화적 스트레스가 유발되는 것으로 여겨진다.
Aster spathulifolius Maxim. is belongs to the Asteraceae family which is distributed only in Korea and Japan. It is recognize as a traditionally medicinal plants and economically valuable in ornamental field. However, among the Asteraceae family, the Aster genus, which is lacks in genomic resources and information of molecular function. Therefore, we used high throughput RNA-sequencing transcriptome data of the A. spathulifolius to know molecular level function. DeNovo assembly produced 98,660 unigene with N50 value 1126 bp. Unigenes was performed to analyses the functional annotation against NCBI database like plant database of nucleotide (Nt) and non-redundant protein (Nr), Pfam, Uniprot, KEGG and Transcriptional factor (TF). In addition, Distribution of SSR markers also analyzed for future perfectives. Further, Comparing with other two Asteraceae family species like, Karelinia caspica and Chrysanthemum morifolium to the A. spathulifolius shows the number of gene that regulated in internal and external stress respectively salt-tolerant and heat and drought stress to understand the molecular basis related to the different environments stress.
Suaeda australis, Phragmites australis, Suaeda maritima, Suaeda glauca Bunge, and Limonium tetragonum in the Seocheon salt marsh on the west coast of the Korean Penincula were sampled in order to identify the endophytes inhabiting the roots. A total of 128 endophytic fungal isolates belonging to 31 different genera were identified using the fungal internal transcribed spacer (ITS) regions and the 5.8S ribosomal RNA gene. Fusarium, Paraconiothyrium and Alternaria were the most commonly isolated genera in the plant root samples. Various diversity indicators were used to assess the diversity of the isolated fungi. Pure cultures containing each of the 128 endophytic fungi, respectively, were tested for the plant growth-promoting abilities of the fungus on Waito-C rice germinals. The culture filtrate of the isolate Lt-1-3-3 significantly increased the growth of shoots compared to the shoots treated with the control. Lt-1-3-3 culture filtrate was analyzed and showed the presence of gibberellins (GA1 2.487 ng/ml, GA3 2.592 ng/ml, GA9 3.998, and GA24 6.191 ng/ml). The culture filtrate from the Lt-1-3-3 fungal isolate produced greater amounts of GA9 and GA24 than the wild-type Gibberella fujikuroi, a fungus known to produce large amounts of gibberellins. By the molecular analysis, fungal isolate Lt-1-3-3 was identified as Gibberella intermedia, with 100% similarity.
본 연구는 도심 내에서 공원 및 가로수 주변에 식재된 대표적인 세 가지 상록 관목류인 사철나무(Euonymus japonica), 영산홍(Rhododendron indicum), 회양목(Buxus koreana) 등을 중심으로 겨울철 염화칼슘($CaCl_2$) 처리에 따른 생육 및 생리적 반응을 살펴봄으로써, 내염성 정도와 제설제 피해지역에 대한 내성수종을 선별하기 위한 자료로 제시하고자 한다. 염화칼슘을 각각 0%(대조구), 0.5%, 1.0%, 3.0%, 5.0% 처리한 실험구에 2014년 11월에 정식한 후 이듬해 이른 봄인 2015년 3월에 수고, 엽장, 엽폭, 엽형지수, 엽수, 생체중, 건조중, 건물률, R/T율, 엽록소함량, 엽록소형광반응, 광합성률, 기공전도도, 증산율 등의 생육 및 생리적 특성을 조사하였다. 사철나무는 3.0% 이하, 영산홍과 회양목은 1.0% 이하의 처리구에서 생존이 가능하였으며, 사철나무가 영산홍과 회양목에 비해 생육적 감소율이 비교적 낮았다. 염화칼슘 처리농도가 높을수록 대조구에 비해 생리적 반응들이 감소되는 것은 동일하나, 영산홍과 회양목은 감소세가 비교적 뚜렷한 반면, 사철나무가 완만한 감소세를 보이고 있다. 특히, 처리농도가 높아짐에 따라 영산홍은 증산율을, 회양목은 광합성율과 기공전도도를 억제시키는 경향을 보였다. 이러한 결과를 통해 사철나무가 영산홍과 회양목에 비해 염해에 좀 덜 민감한 수종임을 알 수 있어 제설제 피해지역에 상록 관목류로 적용이 가능할 것으로 본다.
Salinity stress limits plant cultivation in many areas worldwide; however, persimmon (Diospyros spp.) has high tolerance to salt. Five accessions of Diospyros [three of Diospyros lotus (accession numbers 824, 846, and 847); one of Diospyros kaki var. sylvestris (869); and one of Diospyros virginiana (844)] were chosen for analysis of salinity stress. We compared the effects of salt stress on plant growth, relative water content (RWC), malondialdehyde (MDA), electrolyte leakage (EL), hydrogen peroxide content ($H_2O_2$), and antioxidative enzyme activities (superoxide dismutase, SOD; catalase, CAT; peroxidase, POD; and ascorbate peroxidase, APX) in leaves of healthy potted seedlings from each of the five accessions after salt treatment for 25 days. Salt stress affected the growth of plants in all five accessions, with all three D. lotus accessions showing the most severe effect. Salt stress increased membrane lipid peroxidation in all accessions, but a stronger increase was observed in the three D. lotus accessions. Moreover, accumulation of $H_2O_2$ was faster in salt-sensitive D. lotus compared to salt-tolerant D. virginiana 844. The activities of all antioxidant enzymes increased in D. virginiana 844 and in D. kaki var. sylvestris 869; the activities of SOD, CAT, and APX were at similar levels in D. virginiana 844 and D. kaki var. sylvestris 869, but POD activity was stimulated to a greater extent in D. virginiana 844. The activities of all antioxidant enzymes (except POD) decreased in D. lotus 824 and increased (except for SOD) in D.lotus 846. The activities of SOD and APX decreased in D. lotus 847, whereas POD and CAT activities both increased. Relative water content decreased significantly in D. lotus. No significant changes in lipid peroxidation or relevant antioxidant parameters were detected in any of the accessions in controls treated with 0.0% NaCl. D. virginiana 844 had higher antioxidant capacity in response to salinity compared to other persimmon rootstocks. These results indicate that changes of these key physiological variables are related to salinity resistance in different accessions of persimmon.
Pot에 재배(栽培)한 수도(水稻) 진주벼와 이리 348호(號)에 수분 결핍과 염장애를 유도한 다음 몇가지 유기대사산물(有機代謝産物)과 무기(無機)이온의 함량(含量)을 측정(測定)하고 관계되는 몇가지 효소활성(酵素活性)을 측정(測定)하여 비교검토(比較檢討)하였다. 비내염성(非耐鹽性)으로 알려진 이리 348호(號)가 부적환경조건(不適環境條件)에서 수분손실(水分損失)이 심하고 proline의 함량(含量)도 많았다. 2품종(品種) 모두 부적환경조건(不適環境條件)에서 조단백질, 총유리아미노산, proline, polypheonol화합물(化合物)이 증가(增加)됐으나 환원량(環元糧)은 수분장애구(水分障碍區)에서만 축적(蓄積)되었다. 조단백질에 대한 유기용질(有機溶質)의 비(比)는 진주벼의 부적환경구(不適環境區)에서만 증가한 반면 이리 348호(號)에서는 변화가 없었다. 부적환경구(不適環境區)에서 황성(活性)이 증가(增加)한 효소(酵素)로는 protease, ${\alpha}-amylase$, phosphorylase가 있으며, 특히 조단백질에 대한 총유리아미노산의 비(比)의 증가(增加)는 protease에 의한 단백질의 가수분해(加水分解)에 기인했다. $Na^+$과 $Cl^-$의 함량은 이리 348호(號)에서 진주벼에서 보다 높았다. $Na^+/Ca^{2+}$과 양이온의 일가(一價)/이가(二價)의 값들은 진주벼에서 항상 낮았고, $K^+/Na^+$은 진주벼에서 높았다. 그러므로 이러한 값이 염해(鹽害)와 한발(旱魃)에 대한 저항성과 어떠한 상관(相關)이 있는지 더욱 연구(硏究)할 필요가 있다고 본다.
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.
감자 12품종의 내염성 비교를 위하여 NaCl 0, 75, 150, 225 mM을 처리한 MS배지에서 줄기 단일절편을 기내 배양하여 신초길이와 무게, 근길이 및 proline 함량 변화를 조사하였다. NaCl 처리에 따른 신초와 근생장의 품종 간 비교에 적정한 NaCl 처리농도는 75 mM이었다. NaCl 150 mM과 225 mM 처리에서는 신초의 로제트화 및 엽의 백화현상이 심하여 품종 간 비교가 어려웠다. 신초의 길이와 무게는 '대지', '수미', '자영', '하령'이 양호하였으며, '고운', '대서', '홍영' 등은 불량하였다. 근길이는 '서홍', '수미', '하령' 등이 양호하였던 반면, '고운', '대서', '대지', '조원', '추백' 등은 극히 미미하였다. Proline 함량은 모든 품종에서 NaCl 처리농도가 높을수록 증가하였으며 그 증가량은 신초와 근생장이 양호했던 품종들이 불량했던 품종보다 더 낮은 경향이었다. 이상의 결과로 볼 때 '수미'와 '하령'이 NaCl 처리배지에서 신초와 근생장 모두 양호하여 내염성이 강한 품종으로 판단되었으며, 이들 품종들을 활용한 추가 포장시험을 통하여 국내 간척지 등 염류화 토양에서도 감자재배가 가능할 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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