The chlorophyll-protein complexes were separated from thylakoid membranes of Spinach oleracea and Zoysia japonica by two gel Systems of LiDodSO4-PAGE and LiDodSo4/Urea- PAGE under nondenaturing conditions. Seven chlorophyll~protein complexes of CPI*, CPI, CPII*. CP47, CP43, CP29 and CPII were fractionated from both S,oleracea and Zjaponica by LiDodSO4-PAGE. CPI, CP47 and CP43 contained more chlorophyll a than chlorophyll b. The patterns of their absorption spectra at room temperature were similliar to that of chlorophyll a, judging by their UV-spedtroscopy. On the other hand, CPII* and CPII contained approximately equim-olar quantities of chlorophyll a and b. Additional five chlorophyll-protein complexes not separated in the LiDodSO4-PAGE system were electrophoretically isolated from both S, oleracea and Zjaponica by LiDodSO4/Urca-PAGE. The chlorophyll-protein complex just above LRCII $\alpha$in the gel appears CCII-RC separeted recently. 23 kDa and 20 kDa cho-protein complexes is probably LHCIa and LHCIb as judged from their molecular weight. Two novel chlorophyll~protein complexes designated "CPI7" and "CPI6" were fractionate by this gel system. Their molecular weights respectively. Although the stoichiometry of their components and their roles in thylakoid membranes are not apparant, It is thought that they are another kinds of LHCI.other kinds of LHCI.
The response of Spirulina (Arthrospira) platensis to high salt stress was investigated by incubating the cells in light of moderate intensity in the presence of 0.8 M NaCl. NaCl caused a decrease in photosystem II (PSII) mediated oxygen evolution activity and increase in photosystem I (PSI) activity and the amount of P700. Similarly maximal efficiency of PSII (Fv/Fm) and variable fluorescence (Fv/Fo) were also declined in salt-stressed cells. Western blot analysis reveal that the inhibition in PSII activity is due to a 40% loss of a thylakoid membrane protein, known as D1, which is located in PSII reaction center. NaCl treatment of cells also resulted in the alterations of other thylakoid membrane proteins: most prominently, a dramatic diminishment of the 47-kDa chlorophyll protein (CP) and 94-kDa protein, and accumulation of a 17-kDa protein band were observed in SDS-PAGE. The changes in 47-kDa and 94-kDa proteins lead to the decreased energy transfer from light harvesting antenna to PSII, which was accompanied by alterations in the chlorophyll fluorescence emission spectra of whole cells and isolated thylakoids. Therefore we conclude that salt stress has various effects on photosynthetic electron transport activities due to the marked alterations in the composition of thylakoid membrane proteins.
Ultrastructural and anatomical features of the leaf were studied in Panax ginseng C.A. Meyer(ginseng). The ginseng leaf poorly developed palisade tissue and the size of mesophyll cell was larger and the chloroplast density was lower than that of Glycine max (soyben). Ginseng chloroplast was filled with highly stacked grana and condensely-arrayed thylakoid, so the stroma space was hardly absorbed. However, ginseng mesophyll tissue and chloroplast array did not reduce light energy entering the mesophyll chloroplast, and the high LHCP/CP ratio of ginseng thylakoid resulted in the absorption of excess photon. It is reasonable to assume that 1O1-photogenearation by excess light energy partially resulted from the anatomical and ultrastructural characteristics of the ginseng leaf.
광합성 전자전달저해제의 탐색을 위한 biorational biorational screening 방법으로 광합성 박테리아의 일종인 cyanobacteria의 표준형과 $D_1$단백질의 구성 아미노산이 변환된 변이주 Di-1, G-264, Di-22, TRY-5를 사용하여 기존 약제의 혼합효과와 몇가지 합성화합물의 Hill반응 저해활성을 측정 조사하였고, 또한 시금치로 부터 분리한 chloroplast와 cyanobacteria로 부터 분리한 thylakoid membrane에 대한 기존 제초제의 반응성을 조사하였다. 1. 광합성억제형 제초제에 대한 반응성 비교에서 cyanobacteria로 부터 분리한 thylakoid membrane이 시금치로 부터 분리한 chloroplast보다 약제에 대하여 민감한 반응을 나타내어 광합성 전자전달저해제의 탐색을 위한 재료로 보다 적합하였다. 2. Diuron에 대하여 wild type보다 Di-22와 D-5 변이주는 각각 약 2,000배와 800배의 저항성을 나타내었고 atrazine에 대하여는 G-264 변이주만이 약 1,000배의 저항성을 나타내었으며, 기타 네 약제에 대하여는 뚜렷한 저항성을 나타내는 변이주가 없었다. 3. D1 단백절의 264번 위치의 serine이 다른 아미노산으로 치환된 Di-1과 D-22 및 G-264 변이주에 대한 diuron과 atrazine의 혼합처리 효과를 검토한 결과 상호 경합적으로 작용하였으며 그 정도는 G-264 변이주에 대해서 가장 뚜렷하게 나타났다. 그러나 diurone과 atrazine의 혼합처리에 의한 thermoluminescence band의 변화는 인정할 수 없었다. 4. 변이주 Di-1과 D-22는 dinoseb에 대해서 저항성을 나타내지 않았으나. dinoseb과 diuron의 혼합처리시 diuron에 대한 저항성이 크게 약화되었다.
인삼의 엽소현상과 광계 II(photosystem II)의 광수확 엽록소-단백질 복합체(LHCP II)의 광에너지 분배 기작과의 관계를 구명코저 LHCP II의 인산화에 따른 형광 quenching과 광량별 인산화 정도, 그리고 단백질 조성을 조사하였다. 인삼은 DCMU의 존재 하에서 photosystem II의 형광발생량이 양지식물인 콩에 비해 많았으며, 인간화에 따른 형광 quenching율도 현저히 높았다. 또한, 강광(25k1ux 이상)에서 인삼은 인산화에 따른 형광 quenching율이 콩에 비해서 2배정도 높다는 사실을 확인하였다. 엽록소-단백질 복합체(CP-complex)의 조성비율 및 LHCP II를 구성하고 있는 단백질의 앙과 수적인 면에서 비교식물과 큰 차이를 나타내었는데, 24~29kD 범위에서 인삼은 25, 26, 27kD의 major 밴드와 24, 25.3, 28.3kD의 minor밴드로 구성되어 있었으며 광량에 의존적으로 인산화가 증가하는 인삼의 LHCP II 단백질은 24kD 이었다.
To analyze the effects of surfactants on the biosynthesis of galactolipid and the composition of fatty acids, the chloroplast envelope and thylakoid membrane were cultivated in medium treated with anionic surfactants, such as linear alkylbenzene sulfonate (0.002%, LAS), a-olefin sulfonate (O.01%, AOS), and sodium lauryl ether sulfate (0.08%, SLES), respectively. During the cultivation, the chloroplast envelope and thylakoid membrane were isolated from the cells collected at the early and middle phase of the culture and the contents of their fatty acid composition were compared with the control. When treated with surfactants, the contents of total lipid MDGD methylesters, and DGDG methylesters decreased significantly when compared with the control. It was also confirmed that more unsaturated fatty acids were involved in the biosynthesis of galactolipid. The fatty acids utilized in the biosynthesis of MGDG were in the chloroplast envelope and in the control, and linoleic acid in LAS, linolenic acid and oleic acid in AOS, and linolenic acid and oleic acid in SLES. The fatty acids in the biosynthesis of DGDG were linolenic acid and oleic acid in the control linolenic acid and stearic acid in LAS, oleic acid and linolenic acid in AOS, oleic acid and linolenic acid in SLES. In the thylakoid membrane, the major fatty acids in the biosynthesis of MGDG were linolenic acid and oleic acid in the control, oleic acid and linolenic acid in LAS, linolenic acid and linoleic acid in AOS, linolenic acid and palmitoleic acid in SLES. The fatty acids in the biosynthesis of DGDG were linolenic acid and oleic acid in the control, oleic acid and linolenic acid in LAS, linolenic acid and linoleic acid in AOS, palmitoleic acid and oleic acid in SLES.
In order to characterize the chloroplasts of Korean ginseng as a semi-shade plant and radish as a sun plant, effects of growth light intensity on photosynthetic electron transport (PS) activity in chloroplasts and superoxide (O2.-) production in thylakoid membrane by irradiation were investigated. High-light chloroplasts of both plants showed higher PS activities than those grown under ow growth light intensity. High PS II and low PS I activities in ginseng chloroplasts (ratio of PS II/PS I : 1.1) were observed, but radish chloroplasts showed low PS II and high PS I activities (ratio of PS II/PS I : 0.3). PS II activity of both plants was little affected by temperature in range of 15-35$^{\circ}C$. Activities of whole -chain (PS II+I) in ginseng and PS I in radish were increased at high temperature (4$0^{\circ}C$). Preincubation of chloroplasts at 4$0^{\circ}C$ during 30 min, as a mild heat stress, caused rapid decrease in PS II and PS II+I activities of both plants. However PS I activity was not decreased in ginseng and rather increased in radish. O2.- production (NBT reduction) in Mehler reaction in the thylakoid membrane was inhibited by DCMU in both plants. DMBIB inhibited O2.- production in ginseng, but radish was insensitive to DMBIB. Electron flow system in ginseng thylakoid membrane was more susceptible to damage of photooxidation than that of radish.
인삼엽소병(leaf-burning disease) 원인과 light-harvesting chlorophyll-protein(LHCP) complex의 solar energy 분배능력과의 상호 연관성을 조사하기 위한 기초 연구로써 인삼 thylakoid의 chlorophyll-protein(CP) complex의 조성 및 특징을 조사하였다. 인삼의 CP-complex는 non-denaturing SDS-PAGE 방법에 의해 4개 bands로 분리되었으며 각 band는 Bassi와 Dunahay의 결과에 따라 CPI(PSI의 reaction center와 LHCP I antennae), CP I(PSI reaction center), LHCP II(LHCP II)의 oligoform), 그리고 LHCP II(PS II antennae; CP29, CP26)로 확인되었다. 인삼의 LHCP II 는 양지식물인 spinach, soybean과 비교해 볼 때 오히려 인삼의 band intensity가 더 높았으며, CP I band는 인삼에서만 분리되었다. 인삼 CP-complex band의 absorption 및 fluorescence spectra, chlorophyll a.b ratio 에서도 비교식물과 차이를 나타내었다. Thylakoid membrane의 polypeptide 함량은 인삼에서 비교식물에 비해 현저히 낮은 polypeptide 함량은을 나타내었다. SDS-PAGE에 의한 polypeptide pattern은 band의 수나 band intensity에서 비교식물과 차이를 나타내었으며, 특히 29-35 kD, 55 kD과 60 kD 근치에서 현저한 band intensity 차이를 확인하였다. Specific $^1O_2$에 의해 chl. a가 60%, chl.b는 90%, 그리고 carotenoid는 70%가 파괴되는 것으로 확인되었다.
생물검정과 RAPD 분석을 통해서 paraquat 저항성 생태형 망초를 선발하고, 저항성 발현 기구에 있어 Paraquat의 흡수와 이행, 그리고 결합친화력 차이가 관여하고 있는지를 조사하였다. 생물검정에 의하여 선발한 paraquat 저항성 생태형 망초는 RAPD 분석 결과 감수성 생태형 망초와의 유전적 관계에 있어서는 서로 먼 유연관계에 있음이 확인되었다. 엽록소 함량을 50% 감소시키는 paraquat의 농도로 나타낸 저항성지수는 저항성 생태형이 감수성 생태형에 비하여 약 7.8배 높았다. 저항성 및 감수성 생태형 간 epicuticular wax의 함량은 비슷한 수준이었고, cuticle의 함량은 저항성 생태형이 감수성 생태형에 비하여 약 1.5배 정도 높게 나타났지만, 이러한 차이는 cuticle을 통한 paraquat의 흡수량과 이행에 영향을 끼치지는 않았다. 세포벽에 대한 결합친화력은 저항성 생태형이 감수성 생태형에 비하여 7.4배 높게 나타났으며, 엽록체포막에 대해서는 감수성 생태형이 저항성 생태형에 비하여 약 1.5배 높은 결합친화력을 보였다. paraquat의 주요 작용점인 thylakoid 막에 대한 결합친화력에서는 저항성 생태형이 감수성 생태형에 비하여 약 16.9배 정도의 차이를 나타내어 그 차이가 매우 크게 나타났다. 이상의 결과로부터 paraquat에 대한 망초의 저항성 기작은 paraquat의 세포막 및 thylakoid 막 결합에 의한 작용점으로부터 격리가 어느 정도 관여하고 있는 것으로 생각된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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