Among abiotic stresses in plants, drought and chilling stresses reduce the supply of moisture to plant tissues, inhibit photosynthesis, and severely reduce plant growth and yield. Thus, the application of water stress-tolerant agents can be a useful strategy to maintain plant growth under abiotic stresses. This study assessed the effect of exogenous bio-based 2,3-butanediol (BDO) application on drought and chilling response in tomato and turfgrass, and expression levels of several plant signaling pathway-related gene transcripts. Bio-based 2,3-BDOs were formulated to levo-2,3-BDO 0.9% soluble concentrate (levo 0.9% SL) and meso-2,3-BDO 9% SL (meso 9% SL). Under drought and chilling stress conditions, the application of levo 0.9% SL in creeping bentgrass and meso 9% SL in tomato plants significantly reduced the deleterious effects of abiotic stresses. Interestingly, pretreatment with levo-2,3-BDO in creeping bentgrass and meso-2,3-BDO in tomato plants enhanced JA and SA signaling pathway-related gene transcript expression levels in different ways. In addition, all tomato plants treated with acibenzolar-S-methyl (as a positive control) withered completely under chilling stress, whereas 2,3-BDO-treated tomato plants exhibited excellent cold tolerance. According to our findings, bio-based 2,3-BDO isomers as sustainable water stress-tolerant agents, levo- and meso-2,3-BDOs, could enhance tolerance to drought and/or chilling stresses in various plants through somewhat different molecular activities without any side effects.
BACKGROUND: After transplanting, the recent abnormal low temperature caused physiological disorders of pepper seedlings. This study was conducted to evaluate the effects of UV-A LED, a physical elicitor, on the chilling tolerance of pepper seedlings. METHODS AND RESULTS: Seedlings were continuously irradiated with 370 and 385 nm UV-A LEDs with 30 W·m-2 for 6 d. After that, seedlings were exposed to 4℃ for 6 h and then recovered under the normal growing condition for 2 d. There were no significant differences in growth characteristics of UV-A treatments compared to the control. Fv/Fm values of two UV-A treatments were below 0.8. Electrolyte leakage in the control was increased by chilling stress, while 385 nm UV-A had the significantly lowest value. Total phenolic content and antioxidant capacity of two UV-A treatments significantly increased due to UV-A radiation. However, total phenolic content and antioxidant capacity of the control increased due to chilling stress and tended to decrease again during the recovery time. CONCLUSION: We confirmed that UV-A light was effective to induce the chilling tolerance of pepper seedling, and the supplemental radiation of 385 nm UV-A LED before transplanting could be used as a cultivation technique to produce high quality pepper seedlings.
Xu, Yang;Guo, Shi-rong;Li, He;Sun, Hong-zhu;Lu, Na;Shu, Sheng;Sun, Jin
원예과학기술지
/
제35권2호
/
pp.220-231
/
2017
Grafting using a pumpkin (Cucurbita sp.) rootstock is an effective way to improve cucumber (Cucumis sativus) resistance to a combination of chilling and salinity stresses. We evaluated the tolerance of 15 pumpkin cultivars to chilling, salinity, and combined stresses at the germination and seedling stages. Selected plant characteristics, including germination rate, germination potential, germination index, plant height, stem thickness, fresh weight, and dry weight, were analyzed. We used the unweighted pair group method with arithmetic mean for cluster analyses to determine the stress tolerance levels of the pumpkin cultivars. The 15 cultivars were divided into three clusters: tolerant, moderately tolerant, and susceptible to stress treatments. The stress tolerances of all cultivars were variable in the germination and seedling stages, and most cultivars were not tolerant to individual treatments of chilling or salinity stresses at both stages. These results suggest that identifying suitable cultivars for use as rootstock during cucumber grafting should involve the evaluation of stress tolerance during different growth stages. Additionally, cultivars tolerant to chilling stress may not be tolerant to salinity stress; therefore, the choice of pumpkin rootstock should depend on where the grafted plant will be grown. Cultivars tolerant to a combination of chilling and salinity stresses may be useful as rootstock for cucumber grafting. Our findings may serve as reference material for choosing appropriate pumpkin rootstocks for cucumber grafting.
In order to examine the cross-tolerance of two chilling-tolerant cultivars (Donganbyeo and Heukhyangbyeo) and two chilling-susceptible cultivars (Hyangmibyeo and Taekbaekbyeo) to salt, paraquat, and drought, changes of physiological response and antioxidant enzymes were investigated. The seedlings were grown in a growth chamber until the 4-leaf stage. The seedlings were exposed to chilling at $5^{\circ}C$ for 3 days. For drought treatment, the seedlings were subjected to drought by withholding water from plants for 5 days. For paraquat study, plants were sprayed with $300{\mu}M$ paraquat. For the salt stress, the seedlings were transferred to the Hoagland's nutrient solution containing 0.6% (w/v) NaCl for 4 days. Chilling-tolerant cultivars showed cross-tolerant to other stresses, salt, paraquat, and drought in physiological parameters, such as leaf injury, chlorophyll a fluorescence, and lipid peroxidation. The baseline levels of antioxidative enzyme activities, catalase (CAT) and peroxidase (POX) activities in chilling-tolerant cultivars were higher than in the chilling-susceptible cultivars. However, there were no differences in ascorbate peroxidase (APX) and glutathione reductase (GR) activities between chilling-tolerant and -susceptible cultivars in untreated control. CAT activity in chilling-tolerant cultivars was higher than that in chilling-susceptible cultivars during chilling, salt, and drought treatments, but not during paraquat treatment. However, other antioxidative enzymes, APX, POX, and GR activities showed no significant differences between chilling-tolerant and -susceptible cultivars during chilling, salt, paraquat, and drought treatments. Thus, it was assumed that CAT contribute to cross-tolerance mechanism of chilling, salt, and drought in rice plants.
Plants possess the ability to dissipate the excitation energy for the protection of photosynthetic apparatus from absorbed excess light. Heat dissipation is regulated by xanthophyll cycle in thylakoid membranes of chloroplasts. We investigated the mechanistic aspects of xanthophyll cycle-dependent photoprotection against low-temperature photoinhibition in plants. Using barley and rice as chilling-resistant species and sensitive ones, respectively, chilling-induced chlorophyll fluorescence quenching, composition of xanthophyll cycle pigments and mRNA expression of the zeaxanthin epoxidase were examined. Chilled barley plants exhibited little changes in chlorophyll fluorescence quenching either of photochemical or non-photochemical nature and in the photosynthetic electron transport, indicating low reduction state of PS II primary electron acceptor. In contrast to the barley, chilled rice showed a marked decline in those parameters mentioned above, indicating the increased reduction state of PS II primary electron acceptor. In addition, barley plants were shown to have a higher capacity to elevate the pool size of xanthophyll cycle pigments in response to cold stress compared to rice plants. Such species-dependent regulation of xanthophyll cycle activity was correlated with the gene expression level of cold-induced zeaxanthin epoxidase. Chilled rice plants depressed the gene expression of zeaxanthin epoxidase, whereas barley increased its expression in response to cold stress. We suggest that chilling-induced alterations in the pool size of xanthophyll cycle pigments related to its capacity would play an important role in regulating plant's sensitivity to chilling stress.
To investigate the chilling sensitivity related injuries in the photosynthetic apparatus of cucumber leaves, the light-chilling induced alterations of chlorophyll fluorescence transients in cucumber leaves were compared with those in pea leaves. As an early effect of light-chilling, an increase in Fp/Fm$^*$ was observed in both pea and cucumber leaves, which was saturated by about 6 h chilling. However, the saturated value of Fp/Fm was almost 1.0 in cucumber, in contrast to about 0.8 in pea. During the recovery period after 24 h chilling, the light-chilling induced changes in pea seemed to be reversed, but those in cucumber leaves were thought to be irreversible, because Fo was increased significantly. Light-chilling caused significant decreases in qQ and qE in cucumber leaves, but qR was increased until 6 h, and decreased thereafter. In both pea and cucumber leaves, Fm was increased by 2 h dark treatment. The Fm from the predarkened pea leaf discs was higher than the value from the preilluminated ones during the whole period of light-chilling (500 $\mu$mol m$^{-2}$s$^{-1}$ PAR). However, the predarkened cucumber leaf discs showed a reduction in Fm and an increase in Fo during the 2 h chilling in the light. These results indicate that the causes of chilling sensitivities in photosynthetic apparatus of cucumber leaves are possibly related with the damage in PSI reaction center and the ability of acidification of lumen by PSII.
In order to examine the mechanistic basis for differential sensitivities to chilling and subsequent recovery between two rice (Oryza sativa L.) cutivars, a chilling-tolerant japonica type (Ilpumbyeo) and a chilling-susceptible indica type (Taebaekbyeo), changes of physiological responses and antioxidant enzymes were investigated. Both cultivars at 3 leaf stage were exposed at a low temperature of $5^{\circ}C$ for 3 days and subsequently recovered in a growth chamber at a $25^{\circ}C$ for 5 days with 250 mmol $m^{-2}$$s^{-1}$. Physiological parameters such as leaf fresh weight, relative water content, cellular leakage, lipid peroxidation, and chlorophyll a fluorescence showed that the chilling tolerant cultivar had a high tolerance during chilling. However, the chilling-susceptible cultivar revealed severe chilling damages. The chilling-tolerant cultivar was also faster in recovery than the chilling-susceptible cultivar in all parameters examined. We analyzed the activity and isozyme profiles of four antioxidant enzymes which are: superoxide dismutase (SOD), caltalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX), and glutation reductase (GR). We observed that chilling-tolerance was due to a result of the induced or higher antioxidant enzyme system, CAT and APX in leaves and SOD, CAT, APX, and GR in roots. Especially, we observed the most significant differences between the chilling-tolerant cultivar and -susceptible cultivar in CAT and APX activity. Also in isozyme profiles, CAT and APX band intensity in the chilling-tolerant cultivar was distinctively higher than in the chilling-susceptible cultivars during chilling and recovery. Thus, the cold stability of CAT and APX are expected to contribute to a tolerance mechanism of chilling in rice plants. In addition, the antioxidative enzymes activity in roots may be more important than in that of leaves to protect chilling damage on rice plants.
The present study was undertaken to investigate the effect of low temperature and salicylic acid(SA) on the chilling tolerance of acclimated and nonacclimated cucumber(Cucurmis sativus L.) seedlings. The acclimation phenomenon was characterized in chilling-sensitive cucumber seedlings and found to have a significant effect on the survival and shoot dry weights. The injuries experienced by the acclimated seedlings in the third leaf stage were on average smaller by half than those experienced by the nonacclimated seedlings. Chilling also caused a large increase in the free proline levels, regardless of the acclimation status. Exogenous treatment with SA(0.5mM) resulted in improved growth and survival of the nonacclimated chilled seedlings, indicating that SA induced chilling tolerance and SA and acclimation had common effects. The application of cycloheximide in the presence of SA restored the acclimation-induced chilling tolerance. The elevated proline level observed in the cold-treated and SA-treated plants was more pronounced in the light than in the dark at a chilled temperature, indicating that endogenous proline may play a role in chilling tolerance by stabilizing the water status in response to chilling. From these results it is suggested that SA provided protection against low-temperature stress by increasing the proline accumulation, and pre-treatment with SA may induce antioxidant enzymes leading to increased chilling tolerance.
저온은 식물 생장을 저해하는 주된 요인이며 병원균에 대한 감수성을 증가시킨다. 그러므로 식물체에서 스트레스 내성을 증대시키는 것은 불리한 환경 조건에서 살아남기 위한 중요한 전략이다. 본 실험의 목적은 고추 묘에서 저온 내성과 식물병 발생에 대한 외생 살리실산(SA)과 일산화질소(NO) 처리의 효과를 밝히는 것이다. 정식 후 23일 동안 고추 묘(Capsicum annuum L. '기대만발')는 온도 $20/25^{\circ}C$(낮/밤), 광주기 15시간, 광도 $145{\pm}5{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$의 정상적인 생육환경에서 자랐다. 1주일에 2번 계면활성제 0.1%를 포함한 SA와 NO 3mL을 고추 묘에 각각 분사해주었다. 처리 후 고추 묘는 암 상태에서 6시간 동안 $4^{\circ}C$ 저온에 노출시킨 후 정상적인 생육환경에서 2일 동안 회복시켜주었다. 저온 스트레스에 대한 식물 내성을 평가하기 위해 저온 처리 후 생육특성, 엽록소 형광 값, 세포막 투과성을 측정하였다. 총 페놀릭 농도와 항산화도는 실험하는 동안 측정하였다. 또한, 고추의 점무늬병과 풋마름병 발생 정도도 조사하였다. 저온 처리 전 후를 비교하여 대조구 고추묘에서는 저온에 의해 상대적으로 많은 수분을 손실하여 건물율이 높지만 SA와 NO 처리 된 고추 묘는 비슷한 건물율을 유지하였다. 저온 처리 후 대조구에 비해 SA와 NO 처리구의 전해질 유출 값은 더 낮았다. 저온 처리 동안 SA와 NO 처리구의 엽록소 형광값은 약 0.8 수준으로 유지하였지만 대조구는 빠르게 감소하였다. 화학적 처리 동안 SA 처리구의 총 페놀릭 농도와 항산화도는 NO 처리구보다 높았다. 또한 저온 처리 후 대조구와 NO 처리구의 총 페놀릭 농도는 증가하였다. 고추에서 풋마름병에 대한 저항성은 SA가 보다 효과적이었다. 본 실험의 결과는 SA와 NO의 외생처리는 고추 묘의 저온 내성을 증대시켰고 병 발생 정도를 감소시키는 데 효과적이었음을 보여준다.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.