• 한국환경과학회지
• /
• 제19권12호
• /
• pp.1323-1334
• /
• 2010

The effect of nitric oxide (NO) on antioxidant system and protective mechanism against oxidative stress under UV-B radiation was investigated in leaves of maize (Zea mays L.) seedlings during 3 days growth period. UV-B irradiation caused a decrease of leaf biomass including leaf length, width and weight during growth. Application of NO donor, sodium nitroprusside (SNP), significantly alleviated UV-B stress induced growth suppression. NO donor permitted the survival of more green leaf tissue preventing chlorophyll content reduction and of higher quantum yield for photosystem II than in non-treated controls under UV-B stress, suggesting that NO has protective effect on chloroplast membrane in maize leaves. Flavonoids and anthocyanin, UV-B absorbing compounds, were significantly accumulated in the maize leaves upon UV-B exposure. Moreover, the increase of these compounds was intensified in the NO treated seedlings. UV-B treatment resulted in lipid peroxidation and induced accumulation of hydrogen peroxide ($H_2O_2$) in maize leaves, while NO donor prevented UV-B induced increase in the contents of malondialdehyde (MDA) and $H_2O_2$. These results demonstrate that NO serves as antioxidant agent able to scavenge $H_2O_2$ to protect plant cells from oxidative damage. The activities of two antioxidant enzymes that scavenge reactive oxygen species, catalase (CAT) and ascorbate peroxidase (APX) in maize leaves in the presence of NO donor under UV-B stress were higher than those under UV-B stress alone. Application of 2-(4-carboxyphenyl)-4, 4, 5, 5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3- oxide (PTIO), a specific NO scavenger, to the maize leaves arrested NO donor mediated protective effect on leaf growth, photosynthetic pigment and free radical scavenging activity. However, PTIO had little effect on maize leaves under UV-B stress compared with that of UV-B stress alone. $N^{\omega}$-nitro-L-arginine (LNNA), an inhibitor of nitric oxide synthase (NOS), significantly increased $H_2O_2$ and MDA accumulation and decreased antioxidant enzyme activities in maize leaves under UV-B stress. This demonstrates that NOS inhibitor LNNA has opposite effects on oxidative resistance. From these results it is suggested that NO might act as a signal in activating active oxygen scavenging system that protects plants from oxidative stress induced by UV-B radiation and thus confer UV-B tolerance.

• 미생물학회지
• /
• 제40권2호
• /
• pp.94-99
• /
• 2004

산소의 존재 유ㆍ무 등과 같은 배양 환경의 변화에 따라 통성 혐기성 광합성 세균인 Rhodobacter sphaerodes B-230이 만들어내는 산소 유도체에 작용하는 효소의 특성을 조사한 결과 세포내 SOD는 호기적 배양에서는 초기 배양액의 pH가 7일 때, 혐기적 배양에서는pH 8일 때 활성이 높은 반면 세포외 방출 SOD는 두 배양조건에서 모두 약산성인 pH 6에서 활성이 높았다. Catalase는 두 조건 모두 중성 부근에서 최고의 활성을 보였으며, 산성 pH 부위에서는 급격히 활성이 낮아졌다. Mn-SOD의 활성 유도제인 methyl viologen을 첨가했을 때 두 조건 모두에서 성장의 저해를 보였으며, 배지에 철 이온을 첨가하여 배양 하였을 때 호기적 조건에서만 두 배 이상 활성이 증가되었다. 혐기적 조건에서는 전체적인 활성이 낮아 금속이온의 추가적인 첨가에도 더 이상 활성이 유도되지 않았다. Mn-SOD 활성 저해제인 $NaN_3$와 CuZn-SOD활성 저해제인 NaCN를 배양액에 첨가했을 때 NaCN은 두 가지 배양 조건에서 생성되는 SOD 모두를 저해하지 않았으며, $NaN_3$는 혐기적 배양조건에서만 0.3 mM 이상에서 급격한 SOD활성의 저해를 가져왔다. 따라서 Rhodobacter sphaeroides D-230도 혐기적 배양 조건에서 Mn-SOD가 생성되는 것을 확인할 수 있었으며,호기적 조건에서는 Fe-SOD가 생성되는 것을 확인할 수 있었다. Catalase의 활성도 두 가지 배양조건 모두에서 methy1 viologen에 의해 활성이 유도되었으며, NaCN와 $NaN_3$에 의해서 급격히 저해되었다.

• 한국환경농학회지
• /
• 제20권1호
• /
• pp.44-49
• /
• 2001

식물의 대기오염 피해에 이차독성물질이 관여하는지를 조사하기 위하여 관엽식물 파키라(Pachira aquatica), 스파티필룸 (Spathiphyllum patinii) 및 헤데라(Hedera helix)에 $1\;{\mu}L/L$의 $SO_2$를 2일간 처리한 결과, 광합성 및 수분이용효율과 같은 생리활성 변화에 있어 파키라가 저감율이 가장 높았으며, 스파티필룸이 가장 낮게 나타났다. 가시피해 역시 파키라, 헤데라의 순으로 발현되었으며 스파티필룸에서는 가시피해가 나타나지 않아 $SO_2$에 대한 감수성이 파키라가 내성종, 스파티필룸이 민감종으로 대별되었다. 한편, 에틸렌과 활성산소 모두 $SO_2$ 처리에 의해 파키라에서 높게 유도되었으며 그 다음으로 헤데라, 스파티필룸의 순으로 나타나 $SO_2$에 대한 식물반응의 종간차이에 이차독성물질이 관여함을 알 수 있었다. 이같은 대기오염물질에 의한 식물체내 이차독성물질 생성은 대기오염에 대한 지표로서 이용될 수 있으며 이를 제어함으로서 피해의 진전을 저감시킬 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국잡초학회지
• /
• 제15권3호
• /
• pp.224-231
• /
• 1995

Paraquat에 대한 잡초종(雜草種)의 다양한 반응(反應)은 여러 가지 요인에 의한다. Paraquat에 대하여 내성종(耐性種)과 감수성종(感受性種)은 가시적(可視的)인 피해율(被害率)의 차이(差異)를 비롯하여 체내(體內) 물질(物質) 변화(變化)의 차이(差異)는 물론 체내(體內) 효소(酵素) 활성(活性)의 차이(差異) 등을 나타났다. 내성종(耐性種)은 paraquat에 의한 photosystem II의 활성(活性) 저하(低下) 정도가 감수성종(感受性種)보다 작았으며, 지질(脂質)의 과산화(過酸化) 정도(程度) 역시 내성종(耐性種)에서 낮았다. 체내(體內) 물질(物質) 중 엽록소(葉綠素)는 paraquat에 의해 줄어들었으나 환원당(還元糖)의 경우는 paraquat의 농도(濃度)가 높아질수록 증가하였다. 항산화제(抗酸化劑)인 glutathione의 경우 처리농도(處理濃度)가 증가함에 따라 함량(含量)이 증가하는 경향이었으나 내성종(耐性種)과 감수성종(感受性種)의 구분은 뚜렷하지 않았다. 항산화효소(抗酸化酵素)인 glutathione reductase의 활성(活性)은 내성종(耐性種)에서 높게 나타났으며, superoxide dismutase의 경우는 paraquat의 처리농도(處理濃度)가 증가함에 따라 그 활성(活性)이 증가하였다. 체내대사(體內代謝)의 주요 효소(酵素)들인 catalase, NADPH-cytochrome c reductase, malate dehydrogenase의 활성(活性)은 catalase의 경우 저농도(低濃度)의 paraquat에 의해서는 활성(活性) 저하(低下) 정도(程度)가 낮은 반면 나머지 두 효소(酵素)는 저농도(低濃度)에서부터 급격한 활성저하(活性低下)가 나타났다.

• Plant Biotechnology Reports
• /
• 제4권3호
• /
• pp.213-222
• /
• 2010

Within their natural habitat, crops are often subjected to drought and heat stress, which suppress crop growth and decrease crop production. Causing overaccumulation of glycinebetaine (GB) has been used to enhance the crop yield under stress. Here, we investigated the response of wheat (Triticum aestivum L.) photosynthesis to drought, heat stress and their combination with a transgenic wheat line (T6) overaccumulating GB and its wild-type (WT) Shi4185. Drought stress (DS) was imposed by controlling irrigation until the relative water content (RWC) of the flag leaves decreased to between 78 and 82%. Heat stress (HS) was applied by exposing wheat plants to $40^{\circ}C$ for 4 h. A combination of drought and heat stress was applied by subjecting the drought-stressed plants to a heat stress as above. The results indicated that all stresses decreased photosynthesis, but the combination of drought and heat stress exacerbated the negative effects on photosynthesis more than exposure to drought or heat stress alone. Drought stress decreased the transpiration rate (Tr), stomatal conductance (Gs) and intercellular $CO_2$ concentration (Ci), while heat stress increased all of these; the deprivation of water was greater under drought stress than heat stress, but heat stress decreased the antioxidant enzyme activity to a greater extent. Overaccumulated GB could alleviate the decrease of photosynthesis caused by all stresses tested. These suggest that GB induces an increase of osmotic adjustments for drought tolerance, while its improvement of the antioxidative defense system including antioxidative enzymes and antioxidants may be more important for heat tolerance.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제25권2호
• /
• pp.162-173
• /
• 2015

The cellular fatty acid composition is important for metabolic plasticity in Rhodobacter sphaeroides. We explored the effects of changing the cellular ratio of unsaturated fatty acids (UFAs) to saturated fatty acids (SFAs) in R. sphaeroides by overexpressing several key fatty acid biosynthetic enzymes through the use of expression plasmid pRK415. Bacteria containing the plasmid pRKfabI₁ with the fabI₁ gene that encodes enoyl-acyl carrier protein (ACP) reductase showed a reduction in the cellular UFA to SFA ratio from 4 (80% UFA) to 2 (65% UFA) and had decreased membrane fluidity and reduced cell growth. Additionally, the ratio of UFA to SFA of the chromatophore vesicles from pRKfabI₁-containing cells was similarly lowered, and the cell had decreased levels of light-harvesting complexes, but no change in intracytoplasmic membrane (ICM) content or photosynthetic (PS) gene expression. Both inhibition of enoyl-ACP reductase with diazaborine and addition of exogenous UFA restored membrane fluidity, cell growth, and the UFA to SFA ratio to wild-type levels in this strain. R. sphaeroides containing the pRKfabB plasmid with the fabB gene that encodes the enzyme β-ketoacyl-ACP synthase I exhibited an increased UFA to SFA ratio from 4 (80% UFA) to 9 (90% UFA), but showed no change in membrane fluidity or growth rate relative to control cells. Thus, membrane fluidity in R. sphaeroides remains fairly unchanged when membrane UFA levels are between 80% and 90%, whereas membrane fluidity, cell growth, and cellular composition are affected when UFA levels are below 80%.

• 생명과학회지
• /
• 제17권5호
• /
• pp.646-651
• /
• 2007

담배 유식물의 생장, 엽록소 및 광합성 효소에 대한 카드뮴과 질산염의 영향에 대해 연구하였다. 카드뮴에 의한 억제된 생장은 질산염에 의해 회복되지 않았다. 엽록소 a와 b의 함량은 카드뮴에 의해 감소하였으며, 카드뮴과 질산염 혼합처리구는 카드뮴 처리구보다 엽록소 함량이 감소하였다. 카드윰 처리구에서의 rubisco의 활성과 함량은 대조구에서의 함량보다 현저히 작았다. 이는 rubisco의 활성이 함량과 연관되어 있으며, rubisco의 활성화와 합성이 카드뮴에 의해 저해된다는 것을 의미한다. 카드뮴에 의해 감소된 rubisco의 활성과 함량은 질산염에 의해 더욱 더 감소되었다. 이와 비슷한 변화가 rubisco activase의 활성과 함량에서도 관찰되었다. 이 결과들은 카드뮴과 질산염에 의해 유도되는 rubisco의 변화가 rubisco activase와 서로 연관되어 있음을 의미하며, 질산염은 직접적으로 rubisco의 활성화와 합성에 관여 할 뿐만 아니라 rubisco activase를 통해서도 rubisco의 수준에 관여하는 것으로 해석된다.

• 한국유기농업학회지
• /
• 제10권4호
• /
• pp.47-60
• /
• 2002

생균제는 항생제와 반대의 어원적 의미를 갖는 것으로 장내 미생물 균형을 기선함으로써 숙주 동물에게 유익한 작용을 유도할 수 있는 살아있는 미생물 첨가제로서 항생제를 대체할 수 있는 물질 중 하나로서 인식되어 왔다. Lactobacillus와 같은 젖산균은 유산을 생성하여 장의 산도를 pH를 저하시켜 잡균의 오염을 방지하며, 각종 비타민, 아미나산, 항균물질 등을 생산하여 가축 장내 미생물균총의 안정, 사료효율 증가, 내병성 증대 등의 효과가 있다. 또한, saccharomyces와 같은 효모균은 각종 소화효소를 생산하여 영양소 분해를 촉진하며 알코올과 글루타민산과 같은 사료의 기호성을 증진시키는 물질을 분비한다. 단위가축에 있어 생균제의 급여효과는 돼지에 있어 증체량과 사료효율을 증가시키고 설사발생빈도를 낮춘다. 또한, 가금에 있어서는 산란계의 산란율을 개선하고, 장내 유익한 미생물의 수를 증가시키며, 육계의 증체량을 증가시키며, 혈중 콜레스테롤 수치를 낮춘다. 그러나 다른 연구에서는 생균제의 급여가 가축의 성적에 별다른 영향을 미치지 못하였다고 보고하여 이를 규명할 수 있는 연구의 진행이 이루어져야 할 것으로 보인다. 또한, 생균제의 효율적인 이용, 균주의 선발과 광합성미생물과 같은 친환경적인 생균제의 개발등도 해결되어야 할 과제일 것이다.

• The Plant Pathology Journal
• /
• 제35권4호
• /
• pp.330-340
• /
• 2019

The present study was undertaken to evaluate the integrated effect of zinc (Zn) with other nutrients in managing early blight (EB) disease in tomato. A pot experiment was carried out with basal application of the recommended level of macronutrients [nitrogen, phosphorus and potassium (NPK)] and micronutrients [magnesium (Mg) and boron (B)] in bilateral combination with Zn (2.5 and 5.0 mg/kg) in a completely randomized deigned in replicates. Results revealed that interactive effect of Zn with Mg or B was often futile and in some cases synergistic. Zn with NPK yield synergistic outcome, therefore EB disease was managed significantly (disease incidence: 25% and percent severity index: 13%), which resulted in an efficient signaling network that reciprocally controls nutrient acquisition and uses with improved growth and development in a tomato plant. Thus, crosstalk and convergence of mechanisms in metabolic pathways resulted in induction of resistance in tomato plant against a pathogen which significantly improved photosynthetic pigment, total phenolics, total protein content and defense-related enzymes [superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), peroxidase (POX), polyphenol oxidase (PPO) and phenylalanine ammonia-lyase (PAL)]. The tremendous increase in total phenolics and PAL activity suggesting their additive effect on salicylic acid which may help the plant to systemically induce resistance against pathogen attack. It was concluded that interactive effect of Zn (5.0 mg/kg) with NPK significantly managed EB disease and showed positive effect on growth, physiological and biochemical attributes therefor use of Zn + NPK is simple and credible efforts to combat Alternaria stress in tomato plants.

• 한국초지조사료학회지
• /
• 제42권4호
• /
• pp.222-228
• /
• 2022

This study was conducted to investigate the effect of waterlogging stress on the physiological response and growth characteristics of the five Italian ryegrass varieties. For all varieties, the germination rate of seed decreased by 10-15% as the waterlogging period increased, but the waterlogging stress treatment after the early seedling stage increased the growth of shoot and root length. Photosynthetic activity (Fv/Fm) according to waterlogging stress treatment decreased in all vareity, and Florida 80 showed the least decrease with 1.5%. Waterlogging stress treatment was found to reduce the accumulation of reactive oxygen species (malondialdehyde, MDA) and the activities of antioxidant enzymes. These results suggest that other mechanisms may be involved in the defense mechanism of Italian ryegrass against waterlogging stress, such as promoting root growth to escape from waterlogging stress, in addition to the antioxidant enzyme system.