• Journal of Plant Biotechnology
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• 제31권2호
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• pp.109-113
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• 2004

산화스트레스에 내성을 지닌 형질전환 감자 식물체를 개발하기 위하여 산화스트레스에 의해 발현이 강하게 유도되는 SWPA2 프로모터에 CuZnSOD와 APX 유전자가 엽록체에서 동시에 발현되도록 연결한 형질전환 벡터 (pSSA-K)를 제작한 후 Agrobacterium 매개로 형질전환 하였다. 기관 발생 경로에 의해 kanamycin 저항성 식물체를 재분화 시킨후 Southern 분석으로 외래 유전자가 안정적으로 감자 게놈내로 삽입되었음을 확인하였다. 형질전환 감자 식물체의 잎 조직에 10$\mu$M methyl viologen을 처리하여 산화스트레스 내성 검정을 조사한 결과 형질전환체는 MV에 대해 강한 내성을 지님을 확인하였다. 내성을 보인 개체 중에서 환경스트레스에 대한 내성 조사를 위하여 품종별로 2 개체씩 선발하였다. 선발된 식물체는 건조, 고온 등의 여러 가지 환경스트레스 내성검정에 이용될 것이며 향후 복합재해 내성 감자 품종이 개발될 수 있을 것으로 기대한다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제6권5호
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• pp.287-291
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• 1985

The addition of poly(styrenesulfonate) (PSS) to $Ru(bpy)_3^{2+}$ solutions shifted the emission peak by 3 nm to red, and increased emission intensity by 1.8 times. By contrast, poly(vinylsulfonate) (PVS) had little effect on the fluorescence spectrum. The effects of PSS on the spectral properties of $Ru(bpy)_3^{2+}$, were attributed to the presence of a hydrophobic phenyl group in PSS, which interact with $Ru(bpy)_3^{2+}$ by, at least in part, hydrophobic effect. The binding constant of $Ru(bpy)_3^{2+}$ to PSS in 0.1 M NaCl was $6{\times}10^4\;M^{-1}$, and this value was about $10^3$ times higher than those of methyl viologen ($MV^{2+}$) and $Cu^{2+}$. The Stern-Volmer constants of emission quenching of $Ru(bpy)_3^{2+}$ by $MV^{2+}$ and $Cu^{2+}$ in 0.1 M NaCl solutions were 426 and 40 $M^{-1}$, which correspond to second order rate constants($k_q$) of $1.1{\times}10^9\;and\; 1.0{\times}10^8\;M^{-1}s^{-1}$, respectively. The presence of PSS enhanced $K_{SV's}\;by\;{\sim}50$ times, whereas PVS increased the values only 1-4 times. The large enhancing effect of PSS, despite of lower charge density than PVS, was explained in terms of longer life-time of photoexcited $Ru(bpy)_3^{2+}$ bound to PSS and strong association of $Ru(bpy)_3^{2+}$ to PSS due to a specific interaction involving hydrophobic effect. The variation of $K_{SV's}$ on the concentrations of PVS and PSS were also investigated for $Ru(bpy)_3^{2+}-MV^{2+}\;and \;Ru(bpy)_3^{2+}-Cu^{2+}$ photoredox systems.

• Molecules and Cells
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• 제25권3호
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• pp.368-375
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• 2008

Approximately 120 UDP-glycosyltransferases (UGTs), which are classified into 14 distinct groups (A to N), have been annotated in the Arabidopsis genome. UGTs catalyze the transfer of sugars to various acceptor molecules including flavonoids. Previously, UGT71C1 was shown to glycosylate the 3-OH of hydroxycinnamates and flavonoids in vitro. Such secondary metabolites are known to play important roles in plant growth and development. To help define the role of UGT71C1 in planta, we investigated its expression patterns, and isolated and characterized a loss-of-function mutation in the UGT71C1 gene (named ugt71c1-1). Our analyses by quantitative real-time reverse transcriptase polymerase chain reaction (qRT-PCR), microarray data mining, and histochemical detection of GUS activity driven by the UGT71C1 promoter region, revealed the tissue-specific expression patterns of UGT71C1 with highest expression in roots. Interestingly, upon treatment with methyl viologen (MV, paraquat), ugt71c1-1 plants displayed enhanced resistance to oxidative stress, and ROS scavenging activity was higher than normal. Metabolite profiling revealed that the levels of two major glycosides of quercetin and kaempferol were reduced in ugt71c1-1 plants. In addition, when exposed to MV-induced oxidative stress, eight representative ROS response genes were expressed at lower levels in ugt71c1-1 plants, indicating that ugt71c1-1 probably has higher non-enzymatic antioxidant activity. Taken together, our results indicate that ugt71c1-1 has increased resistance to oxidative stress, suggesting that UGT71C1 plays a role in some glycosylation pathways affecting secondary metabolites such as flavonoids in response to oxidative stress.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제42권1호
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• pp.19-24
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• 2015

식물은 여러 환경스트레스에 적응하기 위해 스트레스 내성 유전자의 발현 혹은 proline, trehalose, glycine betaine (GB) 등과 같이 삼투압을 조절하는 compatible solute를 생성하면서 진화해 왔다. GB는 고염, 저온 등 환경스트레스 조건에서 식물의 엽록체에서 축적되는 물질 중 하나이다. 토양 박테리아 Arthrobacter globiformis에서 분리한 choline oxidase (codA) 유전자는 choline을 GB로 전환하는 기능을 한다. 본 연구에서는 산화스트레스 유도성 SWPA2 프로모터의 발현조절 하에 codA 유전자를 엽록체에 과발현시킨 형질전환 고구마 식물체(SC식물체)를 제작하여 다양한 환경스트레스 조건에서의 특성을 분석하였다. SC 식물체는 methyl viologen (MV)에 의한 산화스트레스와 건조 처리 조건에서 내성 증가를 보였다. $5{\mu}M$ MV 처리시 형질전환 식물체는 GB의 함량이 증가하였고 낮은 수준의 이온 전도도를 보였다. 건조 스트레스 조건에서 형질전환 식물체는 codA 유전자의 발현이 증가하였으며, 대조구 보다 높은 상대수분함량을 유지하였다. 따라서 본 연구결과의 SC식물체는 고염, 건조토양 등 조건 불리지역에 재배하면 바이오매스를 증가시킬 수 있을 것으로 예상된다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제6권3호
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• pp.145-148
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• 1985

The effect of anionic polyelectrolytes, poly(styrenesulfonate) (PSS) and poly(vinylsulfonate) (PVS), on the charge transfer complexing between indole derivatives and methyl viologen($MV^{++}$) cation was investigated. The results were compared with effect of NaCl and an anionic surfactant, sodium dodecylsulfate (SDS). Both PSS and PVS enhanced the complex formation of neutral species (indole and indole acetate at low pH), zwitter ionic tryptophan, and positively charged tryptamine and tryptophan at low pH with $MV^{++}$. This result was attributed to the contribution of hydrophobic interaction, in addition to electrostatic interaction. The enhancing effect of PSS was much higher than that of PVS reflecting the higher hydrophobicity of PSS. The interaction between indole acetate anion and $MV^{++}$ was greatly reduced by addition of PVS and PSS. The higher charge density of PVS was appeared as greater reducing effect indicating the importance of electrostatic force in this case. In all cases, the effect of polyelectrolytes showed maxima, and further addition of PVS and PSS decreased the effect. This behavior was explained in terms of distribution of indole derivatives and $MV^{++}$ in domain of polyanions. The complex formation constants and molar absorptivities of complexes were determined, and the values were compared with those in water and SDS solutions.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제7권2호
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• pp.120-124
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• 1986

In order to investigate effective solar energy conversion system, the light-induced electron transfer reactions have been examined across single-lamellar liposomes incorporated organic photosensitizers such as anthracene and naphthalene derivatives. We have observed photosensitized reduction of methyl viologen (1,1'-dimethyl-4,4'-$bipyridinium^{2+}$) dissolved in the exterior aqueous phase of the pigmented phospholipid liposomes when EDTA, as electron donor, is dissolved in the enclosed aqueous phase of the liposomes. The anthroyl stearic acid incorporated in the hydrophobic bilayer of liposomes leads to much less quantum yield for the photosensitized reduction of $MV^{2+}$ than the anthracene carboxylate incorporated in the outer hydrophilic layer. However, ${\beta}$-carotene with anthroyl stearic acid incorporated into the bilayer enhances the quantum yield significantly (${\Phi}{\simeq}0.2-0.3$), preventing the reverse reaction of electron transfer ($MV^+_\ {\rightarrow}MV^{2+}$) so that it might be useful for solar energy conversion into chemical energy. A naphthalene derivative, octadecyl naphthylamine sulfonic acid incorporated into the outer layer of liposomes results in less efficiency of $MV^{2+}$ reduction than anthroyl stearic acid. These results have been also tested with respect to lipid components of liposomes.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제36권1호
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• pp.75-80
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• 2009

산화스트레스에 내성을 지닌 형질전철 고구마 식물체를 개발하기 위해서 산화스트레스에 의해 발현이 강하게 유도되는 SWPA2 프로모터 또는 CaMV 35S 프로모터에 2-Cys peroxiredoxin (Prx) 유전자가 발현되도록 연결한 형질전철 벡터 (pSP-K, pEP-K)를 제작한 후, 각각 Agrobacterium 매개로 형질전환 하였다. 카나마이신 저항성 배발생 캘러스로부터 체세포배발생 과정을 거쳐 100mg/L kanainycin이 포함된 MS 배지에서 소식물체로 발달하였다. Southern 분석으로 외래 유전자가 안정적으로 고구마 게놈 내로 삽입되었음을 확인하였다. 형질전환 고구마 잎 조직을 대상으로 $20{\mu}M$ methyl viologen에 대한 내성 검정을 조사하여 형질전환 고구마 식물체가 비형질전환 식물체 또는 벡터 대조구 식물체 보다 40% 정도 높은 신화스트레스에 대한 내성을 보여주었다. 선발된 형질전환 식물계는 저온, 건조 등의 여러 기지 환경스트레스 내성검정에 이용될 것이며 향후 복합재해 내성 고구마 계통육성에 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권6호
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• pp.868-873
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• 2019

본 연구에서는 유기물인 메틸 바이올로겐(methyl viologen, MV)과 템폴(4-hydroxy-TEMPO, TEMPOL)을 활물질로 사용하고 NaCl의 중성 전해질 기반 수계 유기 레독스 흐름전지 성능이 멤브레인에 따라 어떻게 영향을 받는지 분석하였다. 메틸 바이올로겐(MV)과 템폴(TEMPOL)은 중성 전해질인 염화나트륨(NaCl) 전해질에 대해 높은 셀전압(1.37 V)을 얻을 수 있다. 성능 비교를 위해 사용한 멤브레인은 두 가지이다. 첫째로, 상용 양이온 교환막 중 하나인 Nafion 117를 사용하였을 때 성능은 첫번째 사이클에서 충전만 일어났을 뿐 그 후 높은 저항 때문에 완전지가 작동하지 않았다. 하지만 두번째로 사용한 Fumasep 음이온 교환막(FAA-3-50)은 Nafion 117 멤브레인을 사용했을 때와는 다르게 비교적 안정적인 충방전 사이클링을 보였다. 전류 밀도 $40mA{\cdot}cm^{-2}$, 컷-오프 전압 0.55~1.7 V에서 전류 효율(charge efficiency)은 97%, 전압 효율(voltage efficiency)은 78%로 높게 나타났다. 방전 용량(discharge capacity)은 10사이클에서 $1.44Ah{\cdot}L^{-1}$로 이론 용량($2.68Ah{\cdot}L^{-1}$)의 54%를 나타내었다. 방전 용량의 용량 손실율(capacity loss rate)은 $0.0015Ah{\cdot}L^{-1}/cycle$ 로 나타났다. 순환주사전류 실험을 통해 Nafion 117 멤브레인과 Fumasep 음이온 교환막 사이의 이러한 성능차이는 활물질의 크로스 오버(cross over) 현상으로 인한 방전 용량 손실이 아닌 멤브레인과 활물질의 화학적 반응으로 인한 저항 증가가 원인임을 파악할 수 있었다.

• 한국식물학회:학술대회논문집
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• 한국식물학회 1999년도 제13회 식물생명공학심포지움 New Approaches to Understand Gene Function in Plants and Application to Plant Biotechnology
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• pp.79-84
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• 1999

Oxidative stress is one of the major environmental stresses to plants. Reactive oxygen species (ROS) generated during metabolic processes damage cellular functions and consequently lead to cell death. Fortunately plants have in vivo defense system by which the ROS is scavenged by enzymes such as superoxide dismutase (SOD) and ascorbate peroxidase (APX). In attempts to understand the protection mechanism of plant against oxidative stress, we developed transgenic tobacco (Nicotiana tabacum cv. Xanthi) plansts thet expressed both SOD and APX in chloroplast using Agrobacterum-mediated transformation and evaluated their protection capabilities against methyl viologen (MV, paraquat) -mediated oxidative damage. Three double transformants (CAI, CA2, and CA3) expressed the chimeric CuZnSOD and chimeric APX in chloroplast, and one transformant (AM) expressed the chimeric APX and chimeric MnSOD in chloroplast. In addition, we obtained three lines of transformants (C/Al, C/A2, and A/C) that expressed the APX and SOD than control plants, and more resistant to oxidative stress caused by MV. TRansformants (C/A and A/C) overexpressing MnSOD, CuZnSOD and APX at the same time showed the highest resistance to MV-mediated oxidative stress among the transformants.

• 화훼연구
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• 제19권4호
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• pp.269-273
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• 2011

본 연구는 환경스트레스 저항성이 증진된 페튜니아를 개발하기 위하여 NDPK2유전자 도입 형질전환 계통 NDPK2-7-1와 SOD2 유전자 도입 형질전환 계통 SOD2-2-1-1-35간의 교잡에 의해 획득된 후대들의 비생물적 스트레스 저항성을 조사하기 위해 수행되었다. 비생물적 스트레스 유발원인 메틸바이올로젠(methyl viologen, MV) $100{\mu}M$과 $200{\mu}M$ 처리에서 교잡후대들은 그들의 교배모본 SOD2 유전자나 NDPK2 유전자가 단독으로 도입된 형질전환 계통이나 비형질전환체 보다 메틸바이올로젠에 의한 피해를 적게 받았다. 이는 SOD2 유전자나 NDPK2 유전자가 단독으로 도입된 형질전환 계통간 교잡에 의해 획득된 후대들이 그들의 교배모본 (SOD2 유전자나 NDPK2 유전자가 단독으로 도입된 형질전환 계통)이나 비형질전환체 보다 산화적 스트레스에 대한 저항성이 증진되었음을 증명해 준다고 할 수 있다. 이들 교잡후대들은 초장 등 11종류의 양적형질의 특성이 비형질전환체에 비해 약간 길거나 짧긴 하였지만 비형질전환체와 거의 유사하였으며, 꽃 색갈이나 모양 또한 그들의 교배모본 (SOD2 유전자나 NDPK2 유전자가 단독으로 도입된 형질전환 계통)이나 비형질전환체와 차이가 없었다.