The experiment was conducted to determine the effects of enhanced UV-B on growth and differential responses among cultivars in soybean. The soybean cultivars subjected to enhanced UV-B irradiation at daily dose of 11.32 kJ $m^{-2}(UV-B_{BE})$ revealed that the growth was significantly depressed. Plant height, leaf number, leaf area and dry weight were inhibited by UV-B irradiation showing differential responses among cultivars used. Danyeubkong seems to be less sensitive to the enhanced W-B irradiation, while Keunolkong more sensitive. Reduction of chlorophyll content was also found significantly greater to Keunolkong. Specific leaf weight an index of leaf thickness, and flavonoid content known as UV-absorbing compounds were significantly Increased in Danyeubkong by UV-B, but those In the other cultivars were not significantly affected. The results indicated that there are cultivar diferences in tile growth and phisiological responses to the enhanced UV-B irradiation and specific leaf weight and UV-absorbing compounds in the leaves were highly related to the sensitivity of soybean by UV-B irradiation.
UV-B에 의한 강낭콩 식물의 피해양상, 지질과산화, 지질조성 변화와 UV-B에 대한 식물의 방어기작 등을 조사하기 위하여 3주간 UV-B 조사 실험을 수행하였다. UV-B 처리에 의해 초장이 약 22% 정도 감소하는 것으로 나타났다. MDA 함량은 UV-B 처리에 의해 약 50% 정도 증가하는 것으로 나타났다. Glutathione 및 ascorbate acid 함량은 UV-B 조사에 의해 산화형이 증가하고 환원형이 감소하는 것으로 나타났다. UV-B 조사에 의한 지방산 구성 변화를 조사한 결과 당지질 및 인지질 모두 UV-B조사에 의해 포화지방산이 증가하는 것에 반해, 불포화지방산이 감소하는 것으로 나타났다. 강낭콩 잎에는 주로 3종류의 polyamine이 존재하는 것으로 나타났으며, 3종류 모두 UV-B 조사에 의해 증가하는 것으로 나타났다. 본 실험 결과로 볼 때, UV-B 조사는 활성산소를 생성하여 생체막 지질에 직접적인 영향을 미치는 것으로 나타났으며, ascorbate acid, glutathione, polyamine 등의 항산화물질들이 이에 대한 피해를 최소화하기 위하여 작용하는 것으로 나타났다.
UV-B 처리가 봉선화 식물에 미치는 영향과 식물의 생화학적 방어반응을 조사하고자 3주간 UV-B (11.34 kJ $m^{-2}$) 조사 실험을 수행하였다. UV-B 처리에 의해 봉선화의 엽면적 및 건물중이 약 40% 정도 감소하였으며, MDA 함량은 50% 정도 증가한 것으로 나타났다. Glutathione 및 ascorbate acid 함량은 UV-B에 의해 산화형이 증가하고 환원형이 감소하였다. 봉선화 잎에는 주로 3종류의 polyamine이 존재하였으며, 3종류 모두 UV-B에 의해 증가하는 것으로 나타났다. 항산화효소인 SOD, AP, GR 및 GP의 활성이 UV-B 처리에 의해 크게 증가하였다. 이상의 결과로 볼 때 UV-B 증가는 식물체내 산화스트레스를 일으키며, 이에 대해 식물의 생화학적 방어반응이 작용하는 것으로 사료된다.
Won yong Song;In, Jun-Gyo;Lim, Yong-Pyo;Park, Kwan-Sam
Journal of Plant Biotechnology
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제1권2호
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pp.117-121
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1999
Effects of jasmonic acid treatment, UV-B and white light treatment on the anthocyanin biosynthesis and cell growth were investigated using the cell suspension culture system of grape (Vitis vinifera L.). Cell growth was not affected by white light irradiation, while it was remarkably suppressed by UV-B irradiation from 8 to 32 h. Anthocyanin accumulation dramatically increased after 16 h from irradiation of UV-B. Simultaneous treatment of jasmonic acid and UV-B increased anthocyanin accumulation by 10-fold. The cell division was restored when anthocyanin was abundantly accumulated after 32 h from UV-B irradiation. Optimum concentration of jasmonic acid was found to be 5 uM for maximum accumulation of anthocyanin. Application of jasmonic acid to grape suspension cells rapidly induced the expression of CHS gene after 2 h from treatment and showed maximum level at 32 h. Simultaneous treatment of jasmonic acid and light also induced CHS gene expression after 2 h, but the maximum level of CHS transcript was observed at 16 h with white light and 8 h with UV-B exposure. The synergistical effects could be explained by the defense mechanism that UV irradiation is mediated in part by alterations in JA and its signaling pathway.
UV-B radiation gives harmful effects on plants, such as production of several types of DNA lesions, and growth inhibition. On the other hand, plants have some protective mechanisms, including filtering effect due to accumulation of phenolic compounds in epidermal cells and reactivation of DNA lesions, which are enhanced by UV-B irradiation. We have investigated the mechanism of UV-B effects on plants using cucumber seedlings as plant materials. Cucumber plants were cultivated in an artificially lit growth chamber. Supplemental UV-B irradiation, of which intensity was almost equal to the level of natural sunlight, retarded the growth of first leaves. The growth retardation must result trom the inhibition of cell division and/or cell growth. Microscopical observation of leaf epidermis suggested that the growth retardation might be mainly caused by cell growth inhibition. The retardation was, however, restored within 2 or 3 days after the termination of UV-B irradiation. It is known that UV-B irradiation lowers the activity of photo system II (PS II). In the present experimental conditions, however, UV-B irradiation has little effect on PS II activity as estimated by chlorophyll fluorescence. The stomatal conductance, a major factor determining photosynthetic rate, of first leaves increased during the growth. The increase of stomatal conductance was suppressed by UV-B irradiation and restored by termination of the irradiation. It has not been clear, however, what mechanisms are involved in the suppression of increase of stomatal conductance.
Kang, Chang Keun;Yang, Jung Eun;Park, Hae Woong;Choi, Yong Jun
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제30권12호
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pp.1937-1943
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2020
Although classical metabolic engineering strategies have succeeded in developing microbial strains capable of producing desired bioproducts, metabolic imbalance resulting from extensive genetic manipulation often leads to decreased productivity. Thus, abiotic strategies for improving microbial production performance can be an alternative to overcome drawbacks arising from intensive metabolic engineering. Herein, we report a promising abiotic method for enhancing lycopene production by UV-C irradiation using a radiation-resistant ΔcrtLm/crtB+dxs+ Deinococcus radiodurans R1 strain. First, the onset of UV irradiation was determined through analysis of the expression of 11 genes mainly involved in the carotenoid biosynthetic pathway in the ΔcrtLm/crtB+dxs+ D. radiodurans R1 strain. Second, the effects of different UV wavelengths (UV-A, UV-B, and UV-C) on lycopene production were investigated. UV-C irradiation induced the highest production, resulting in a 69.9% increase in lycopene content [64.2 ± 3.2 mg/g dry cell weight (DCW)]. Extended UV-C irradiation further enhanced lycopene content up to 73.9 ± 2.3 mg/g DCW, a 95.5% increase compared to production without UV-C irradiation (37.8 ± 0.7 mg/g DCW).
목적: 본 연구에서는 안구 내에 존재하는 효소들의 변성을 차단할 수 있는 안경렌즈의 UV-B 차단율을 밝히고자 하였다. 방법: RNase A와 catalase, superoxide dismutase(SOD)를 1, 3, 6, 24, 96시간 동안 312 nm의 UV-B에 노출시킨 후 아크릴아미드 겔 전기영동법으로 손상 정도를 확인하였다. 또한, 50%, 80%, 95%, 99%의 UV-B 차단율을 가진 안경렌즈의 효소 손상 억제 효과를 알아보았다. 결과: RNase A는 1시간 동안 UV-B의 노출에서 손상이 유발되었으며 1시간 이상 6시간 이하의 노출에 의한 효소의 손상을 막기 위해서는 95%, 24시간 이상 96시간 이하의 노출에는 99% UV-B 차단 렌즈가 효소의 손상을 완벽하게 억제하였다. Catalase는 UV-B에 대한 1시간 이하의 노출에는 영향을 받지 않아 아무런 변성이 발생하지 않았고, 3시간 이상 6시간 이하의 단시간 노출에서는 50% 이상의 UV-B 차단 렌즈, 24시간 이상 96시간 이하의 장시간 노출에는 95% 이상 UV-B 차단 렌즈로 효소의 변성을 완벽하게 억제할 수 있었다. SOD는 6시간 이하의 노출에는 손상되지 않았고, 24시간 정도의 노출에서도 50% 차단 렌즈로 효소 손상을 억제할 수 있었다. 그러나 96시간 UV-B에 노출될 경우는 95% 이상의 차단율을 가진 안경렌즈에 의해 SOD의 손상이 완벽하게 억제되었다. 결론: 본 연구에서는 UV-B 노출에 의한 효소의 변성을 억제하기에 적절한 안경렌즈 차단율은 각 효소마다 상이하였으며 일정 수준 이상의 UV-B 차단율을 가진 경우에만 효과가 있음을 밝혔다.
UV-B증가가 지질과산화에 미치는 영향과 UV-B조사에 대한 carotenoid 및 polyamine의 지질과산화 방어반응을 조사하기 위해 자연광 이용의 인공기상실내에서 12일간 벼 (Oryza sativa L., cv. Koshihikari) 유식물에 2단계의 UV-B조사 실험을 수행했다. UV-B처리에 의한 건물량의 감소는 조사시간의 경과와 함께 증가하였다. 지질과산화산물인 malondialdehyde (MDA)의 함량은 6일간의 UV-B처리에 의해 약 30 %의 증가를 보였다. Carotenoid의 함량은 UV-B처리에 의해 약 10% 감소하는 경향을 보였으나 통계학적 유의성은 없었다. 한편, 벼에는 크게 3종류의 polyamines (putrescine, spermidine, spermine)이 존재하였으며, 이들 모두 UV-B처리에 의해 상당히 증가되었다. 이상의 결과로 볼 때, UV-B조사에 의해 생성된 활성산소가 생체막지질의 산화에 관여하는 것으로 사료되며, polyamine의 증가는 UV-B조사에 의한 세포막 파괴를 막기 위한 생화학적 방어반응으로 사료된다.
본 연구는 소나무(Pinus densifora S. et Z.) 유묘의 발아전 단계, 자엽 단게 및 1차엽 발생후 단계 등 각각의 생육단계에서의 UV-B 증가 환경에 노출될 때의 생장반응을 탐구하고자 16주 동안 3수준의 UV-B(ambient UV-BBE, ambient + 3.2, ambient + 5.2 KJm-2s-1) 조사량이 설치된 야외 포장에서 실시되었다. UV-B 조사에 의하여 소나무 유묘의 수고생장, 근원경생장 및 건물생산량은 감쇠되었으며 T/R율은 증가하였다. 유묘에 대한 UV-B 처리시작 단계 차이에 따른 생장차이도 관찰되었는데, ambient +3.2 처리구내에서 보면 발아전 단계부터 UV-B 처리를 받은 유묘의 수고생장 및 근원경생장이 상대적으로 높았다. 주 수준의 UV-B 증가 처리구에서 모두 자엽단계부터 처리를 잗은 유묘의 건물생산량이 각 처리구내에서 가장 낮앗다. 한편 UV-B 증가에 의해 소나무 유묘 침엽의 엽롭소 함량은 감소하였으며 엽록소 a/b율은 증가하였다.
The effects of various intensity of W-B on barley seeding were investigated by PS I and II activities and chlorophyll fluorescence. The Inhibitory effect of UV-B radiation on electron transport activity was Increased as the intensity of UV-B Irradiation was increased. Especially, PS I is more sensitive to UV-B radiation than PS I is. By the addition of uncle electron donor, DPC, to the chloroplasts of the barley seedlings treated with UV-B, the photoreduction of DCPIP was recovered by only 1 IBI on electron transport activity. However, the activity of PS II was Inhibited by 45% by the treatment with UV-B, but recovered it only 11% by the addition of DPC. These suggest that other sites besides the oxidation site of PS II may be affected more by UV-B Irradiation. As the intensify of UV-B was Increased, Fo was Increased while Fv was decreased, and thus Fv/Fm was decreased. This means that photochemical efficiency was reduced. With this parameters, it might be that UV-B radiation affected adversely to around PS II.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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