Raj, Sankaran-Krishna;Dixon, Michael-A;Praveen K. Saxena
Korean Journal of Plant Tissue Culture
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v.27
no.4
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pp.325-337
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2000
All living organisms depend on soil and water for their sustained growth and development. In recent years, sustenance of life in these growth matrices has been adversely affected by the cumulative increase in environmental pollutants resulting from increasing population, growing economies and resource-use. This review provides a glimpse into the problem of global environmental pollution, the traditional technologies available for remediation and the scope of emerging‘plant-based remediation’technologies. Phytoremediation, the use of plants to effectively remove or stabilize contaminants from the growth substrate, is a low cost and ecologically friendly alternative to the common‘dig and dump’technologies. The field of phytoremediation has been driven by the intrinsic need for identification of ideal candidate plant species. To date, there are only a very few identified plants which satisfy all of the prerequisites for use in phytoremediation. The review focuses on one such plant species, the common horticultural plant scented geranium (Pelargonium sp.), with demonstrated potential to remediate metal / salt contaminated soils / aqueous systems. The characterization of tolerance and metal / salt accumulation potential of Pelargonium sp. and its efficacy in remediating complex contaminated sites are described. The unique ability of scented geraniums to tolerate excessive amounts of multi-metals, hydrocarbon and salt mixtures, and at the same time to accumulate significant amounts of metal and salt ions in the biomass, renders this plant species as one of the ideal candidates for remediation.
In this study, the relationships between sensitivity to oxyfluorfen, absorption of the herbicide, protoporphyrin IX(Proto IX) accumulation and activities of antioxidative enzymes were examined to identify the tolerance mechanism against oxyfluorfen in various rice cultivars having different level of tolerance to this herbicide. Absorption of oxyfluorfen in tolerant rice cultivars was slower than in susceptible cultivars. Proto IX accumulation in various rice cultivars treated with oxyfluorfen was higher in susceptible cultivars than in tolerant ones. In susceptible cultivars especially, Proto IX accumlated rapidly during the herbicide treatment in the dark. Large amounts of Proto IX accumulation were considered to cause membrane lipid peroxidation in the light. However, among the tested rice cultivars, there was little relationship between their tolerance to oxyfluorfen and the activities of antioxidative enzymes. Therefore, it is assumed that differential susceptibility of rice cultivars to oxyfluorfen was due to difference in their capability to absorb the herbicide and to subsequently accumulate Proto IX.
The Journal of the Convergence on Culture Technology
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v.5
no.4
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pp.373-378
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2019
In the marine area, the salt concentration in the soil increases, and the inland heavy metal pollution increases the damage of plants. In the inland industrial development area, researches on the genetic resources of plants together with the heavy metal accumulation of Co, Ni, Zn, and so on are required. Both of these problems have caused scientists to work hard to find plants that are likely to cause stress in plant roots. In this study, seeds of Arabis stelleri var. japonica collected near the shore were used for germination. The growth and development and tolerance of both Arabis and Arabidopsis seeds were investigated under laboratory culture conditions. As a result, Arabis showed resistance about 3 times in 250 mM nickle and cobalt, and more than 4 times in 1 mM zinc when compared to Arabidopsis. The tolerance of Arabis to Na salts increased by 20% or more at 50 mM concentration and Arabis was resistant to heavy metals and salt concentration. The accumulation of Na ions in the body was measured as a preparation for studying the intracellular mechanism. As a result, it showed a further decrease in resistance to ground water roots. It is considered that the activity of the exporting gene is important rather than the mechanism of accumulation.
This study was conducted to find out the cadmium (Cd) accumulation and tolerance of Iris pseudacorus and Acorus calamus as aquatic plants native to Korea for Cd removal in water. In the range of Cd concentration from $10{\mu}M$ to $130{\mu}M$, the Cd lethal dose 50 ($LD_{50}$) was $78.5{\mu}M$ in I. pseudacorus and $47.6{\mu}M$ in A. calamus. In I. pseudacorus, superoxide dismutase and peroxidase as antioxidants were relatively effective against oxidative stress caused by Cd, while catalase, superoxide dismutase, and polyphenolics were effective in A. calamus. The polyphenolics known as typical antioxidants were not detected in I. pseudacorus. In both species, the Cd accumulation in plants increased with the higher Cd concentration and the longer processing period. Also, the absorbed Cd was accumulated mainly in the roots. The amount of Cd accumulated in the shoot part was maximally $548.1mg{\cdot}kg^{-1}$ (82.1% to Cd accumulated in the root part) in I. pseudacorus and $121.4mg{\cdot}kg^{-1}$ (13.7%) in A. calamus, which implied that both species all were enough evaluated as Cd hyper-accumulators based on 0.01% or more Cd accumulation in the shoot. Especially I. pseudacorus showed outstanding ability to move well Cd into the shoots from the roots and high tolerance to Cd stress.
The nontoxic B subunit of cholera toxin (CTB) can significantly increase the ability of proteins to induce immunological tolerance after oral administration, when it was conjugated to various proteins. Recombinant CTB offers great potential for treatment of autoimmune disease. Here we firstly investigated the feasibility of silkworm baculovirus expression vector system for the cost-effective production of CTB under the control of a strong polyhedrin promoter. Higher expression was achieved via introducing the partial non-coding and coding sequences (ATAAAT and ATGCCGAAT) of polyhedrin to the 5' end of the native CTB gene, with the maximal accumulation being approximately 54.4 mg/L of hemolymph. The silkworm bioreactor produced this protein vaccine as the glycoslated pentameric form, which retained the GM1-ganglioside binding affinity and the native antigenicity of CTB. Further studies revealed that mixing with silkworm-derived CTB increases the tolerogenic potential of insulin. In the nonconjugated form, an insulin : CTB ratio of 100 : 1 was optimal for the prominent reduction in pancreatic islet inflammation. The data presented here demonstrate that the silkworm bioreactor is an ideal production and delivery system for an oral protein vaccine designed to develop immunological tolerance against autoimmune diabetes and CTB functions as an effective mucosal adjuvant for oral tolerance induction.
Excessive soil water at vegetative growth stages during the rainy season induces yield losses in soybeans. Our objectives were to obtain basic information about the cultivar differences and to understand the stress-tolerance process for due to excessive soil water. Previous experiments revealed soybean genotypic differences in tolerance to excessive soil water. A field experiment was conducted at the Research Farm of Korea University near Seoul on 21 May 1998. Soybean[Glycine max (L.) Merrill] cultivars, 'Hannamkong' (sensitive) and 'Taekwan-gkong'(tolerant) were planted in vinyl-lined plots(1.2 x 4.2 x 0.3 m deep) and control plots. Drip irrigation began at VI growth stage to submerge the soil surface. Three weeks of excessive soil water treatment reduced all growth parameters measured to soybean plants. Excessive soil water stress resulted in decreases of N, P, K, Ca, Mg and Cu, and increases of Fe and Mn contents in soybean leaves. The stress index of tolerant cultivars under excessive soil water showed no large difference in soybean growth characteristics measured at three growth stages. However, K, Ca, Mg, Fe and Mn contents in soybean leaves appeared to differ between sensitive and tolerant cultivars. From the above results, stress and tolerance indices are proposed for a method to test cultivar differences in plant responses within a species under adverse growth environments.
Objectives: The prevalence of obesity continues rise and obesity and metabolic syndrome is a major problem in global health care. Animal models are used in the drug discovery of novel treatment for obesity. One of common models of obesity is a high fat diet induced obesity in a C5BL/6 mouse, and the development of obesity and glucose tolerance in mouse model is different according to period of diet. Therefore, this study was performed to observe the development of obesity and glucose tolerance during a high fat diet (HFD). Methods: Male C57BL/6 mice, 5 weeks of age, were fed on a standard chow diet as a normal diet (18 kcal% fat) or a HFD (60 kcal% fat) for up to 16 weeks. The various factors related with obesity and insulin resistance were measured at 8, 12, and 16 weeks. Results: The weights of body and epididymal fat were gradually increased for 8~16 weeks, however the change of hyperglycaemia and glucose tolerance have shown different with that of body weight. Blood glucose, oral glucose tolerance and insulin tolerance were increased more clearly at week 12 and 16 than week 8. Lipid accumulation of liver and body temperature were also significantly increased at week 16, compared with normal group. Conclusions: The developments of obesity and related factors were different by a HFD period in a C57BL/6 obese mice. This result suggests that the development of obesity with glucose tolerance and liver lipid may induce clearly by a HFD for 16 weeks.
The effect of salicylic acid(SA) on antioxidant system and protective mechanisms against UV-B induced oxidative stress was investigated in cucumber(Cucumis sativus L.) leaves. UV-B radiation and SA were applied separately or in combination to first leaves of cucumber seedlings, and dry matter accumulation, lipid peroxidation and activities of antioxidant enzymes were measured in both dose and time-dependant manner. UV-B exposure showed reduced levels of fresh weight and dry matter production, whereas SA treatment significantly increased them. SA noticeably recovered the UV-B induced inhibition of biomass production. UV-B stress also affected lipid peroxidation and antioxidant enzyme defense system. Malondialdehyde(MDA), a product of lipid peroxidation, was greatly increased under UV-B stress, showing a significant enhancement of a secondary metabolites, which may have antioxidative properties in cucumber leaves exposed to UV-B radiation. Combined application of UV-B and SA caused a moderate increase in lipid peroxidation. These results suggest that SA may mediate protection against oxidative stress. UV-B exposure significantly increased SOD, APX, and GR activity compared with untreated control plants. Those plants treated with 1.0 mM SA showed a similar pattern of changes in activities of antioxidant enzymes. SA-mediated induction of antioxidant enzyme activity may involve a protective accumulation of $H_2O_2$ against UV-B stress. Moreover, their activities were stimulated with a greater increase by UV-B+SA treatment. The UV-B+SA plants always presented higher values than UV-B and SA plants, considering the adverse effects of UV-B on the antioxidant cell system. ABA and JA, second messengers in signaling in response to stresses, showed similar mode of action in UV-B stress, supporting that they may be important in acquired stress tolerance. Based on these results, it can be suggested that SA may participates in the induction of protective mechanisms involved in tolerance to UV-B induced oxidative stress.
Byeong Hee Kang;Woon Ji Kim;Sreepama Chowdhury;Chang Yeok Moon;Sehee Kang;Bo-Keun Ha
Proceedings of the Korean Society of Crop Science Conference
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2022.10a
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pp.261-261
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2022
Cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp] is one of the most important grain legumes that enhance soil fertility and is well-adapted to various abiotic stress. Also, it is cultivated worldwide as a tropical annual crop, and the semi-arid regions are known as the main cowpea-produced regions. However, accumulation of soil salinity induced by low rainfall in these regions is reducing crop yields and quality. In general, plants exposed to soil salinity cause an accumulation of high ion chloride, which leads to the degradation of root and leaf proteins. In this study, we identified candidate genes associated with salinity tolerance through an analysis of differentially expressed genes (DEGs) in four cowpea germplasms with contrasting salinity tolerance. A total of 553,776,035 short reads were obtained using the Illumina Novaseq 6000 platform for RNA-Seq, which were subsequently aligned to the reference genome of cowpea Vunguiculata v1.2. A total of9,806 DEGs were identified between NaCl treatment and control of four cowpea germplasms. Among these DEGs, functions related to salt stress such as calcium transporter and cytochrome-450 family were associated with salt stress. In GO analysis and KEGG analysis, these DEGs were enriched in terms such as the "phosphorylation", ''extracellular region", and "ion binding". These RNA-seq results will improve the understanding of the salt tolerance of cowpea and can be used as useful basic data for molecular breeding technology in the future.
An accumulation levels of osmolytes in chilling-tolerant and chilling-sensitive cultivar of Cucurbits against chilling stress were determined during chilling stress. Total soluble sugar contents in tolerant cultivar did not changes fur 10 days after chilling stress, but then slightly increased 20 days after chilling stress. In sensitive cultivar, it was increased rapidly in the beginning of chilling stress, and increased 3.4 times as much 20 days after chilling stress as compared with unstressed plants. Proline contents in tolerant cultivar was rapidly increased by the beginning of chilling stress, and then increased 26.6 times 20 days after chilling stress as compared with unstressed plants. In sensitive cultivar, it was increased 22.0 times 20 days after chilling stress as compared with unstressed plants. A levels of glycine betaine (GB) in tolerant cultivar increased 1.9 times as much during the 20 days of chilling stress. However, concentration of GB in sensitive cultivar did not change during the chilling stress. When plants were treated exogenous GB as a foliar spray, chilling tolerance was significantly enhanced in both cultivars. The foliar application of exogenous GB was induced chilling tolerance by accumulation of GB in the plant organs. However, it does not accumulate endogenous proline.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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