• Journal of Plant Biology
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• 제35권3호
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• pp.247-252
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• 1992

iso-Butanol이 엽록체의 광합성 전자전달 활성에 미치는 영향을 연구하기 위하여 암조건하에서 시금치의 엽록체에 iso-butanol을 처리한 후 대조구와 비교하여 광계 II 활성과 광계 I 활성을 조사하였으며, 또한 iso-butanol이 틸라코이드 막단백질에 미치는 영향을 알아보기 위해 전기영동으로 틸라코이드 막단백질의 변화를 조사하였다. 광계 I 활성은 iso-butanol이 저농도(1-4%)일 때는 증가하였으나 고농도(5-9%) 에서는 감소되었다. 광계 II 활성은 iso-butanol의 농도가 0.6, 0.8, 1%에서는 각각 75%, 55% 및 25%로 활성이 감소하였다. Butanol 중에서 탄소수는 같으나 OH 기의 위치가 다른 1-butanol, sec-butanol, tert-butanol, iso-butanol이 광계 II의 전자전달계에 미치는 영향을 비교해 본 결과 OH 기를 중심으로 탄소의 배열이 직선상 일 때 저해효과가 크다는 것을 알 수 있었다. iso-butanol이 1차적으로 광계 II에 미치는 억제 부위는 0.8% iso-butanol 처리구에 DPC 첨가했을 때 DCIP 환원율이 93%로 증가하는 것으로 보아 광계 II의 산화 부위임을 알 수 있다. 0.8% iso-butanol 처리구에 외부에서 망간과 칼슘을 첨가하였을 때 광계 II 활성이 각각 83%와 79%로 보호된 것으로 보아 광계 II 활성 억제는 망간의 소실과 관계 있는 것으로 생각된다. 또한 1% iso-butanol 처리한 엽록체를 20배 희석하였을 때 활성이 78%로 회복되었다. iso-Butanol은 1% 이하의 저농도에서 광계 II 활성을 감소시킨데 비해 1% iso-butanol 처리구의 틸라코이드 막단백질의 SDS-PAGE에 의한 band pattern은 대조구와 유사하며 2% 처리구에서는 52 Kd 부근에서 미세한 band pattern의 차이가 있으며 5%의 iso-butanol 처리구의 틸라코이드 막단백질의 band는 전체적으로 많이 소실되었다. 이것으로 보아 iso-butanol은 가역적으로 광계 II의 산화부위에 관여하는 단백질에 영향을 주어 $Ca^{2+}와\;Mn^{2+}$ 이온의 친화력을 저하시켜 광계 II 활성을 억제시키고 또한 알코올의 R-group의 틸라코이드 막에 침투하여 막구조를 변형시키므로 광계 I 활성이 증가하며 고농도(5-9%)에서는 비가역적으로 막구조를 변경하여 광계 I 활성이 감소한 것으로 사료된다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제32권2호
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• pp.97-103
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• 2005

Superoxide dismutase와 ascorbate peroxidase가 동시에 과대발현된 담배(CA)를 가지고 여러 제초제들에 대한 항산화 반응을 조사하였다. 온실조건 실험에서, CA 담배는 PSI 저해제로 알려진 paraquat처리에 대해서 내성이 인정되었고 그 정도는 40% 내외였다. PS II 저해제 (bromoxynil, diuron, bromacil), 엽록소 생합성 저해제 (oxyfluorfen), 카로티노이드 생합성 저해제 (fluridone)와 EPSP synthase 저해제 (glyphosate) 처리에서는 CA와 wild type간의 반응차이가 관찰되지 않았다. Paraquat와 diuron을 이용한 약광 조건의 실험에서도 온실조건의 실험결과와 유사한 정도로 paraquat처리에 대해서만 내성을 나타내었다. 온실조건에서의 엽위별 반응의 경우, 6 - 9 엽기 식물체에 paraquat를 처리하였을 때, 약제처리 당시 위로부터 3 - 4번째 전개되고 있었던 잎이 상대적으로 내성 정도가 높게 나타났다. 한편 paraquat 처리 시에 여러 농도의 ascorbic acid를 혼합할 경우, CA와 wild type 모두에서 비슷한 정도로 paraquat 활성을 경감시켰다. 결론적으로, CuZnSOD/APX의 과대발현은 photosystem I 에서 발생되는 산화스트레스에 대해서만 주로 작용하며, 다른 제초제들에 의해 발생되는 산화적 스트레스에 대해서는 소거 능력이 부족한 것으로 판단되었다.

• Journal of Plant Biology
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• 제25권3호
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• pp.135-151
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• 1982

This investigation was carried out to clarify the changes of pigments and soluble protein, and photosystem II activity in the leaves of barley (${SO}_2$-sensitive) and corn (${SO}_2$-resistant) seedlings induced by the ${SO}_2$ fumigation (10, 50ppm). The pH changes of the leaf extract, the content of sulfite and sulfate, the activities of catalase, peroxidase, and polyphenoloxidase were compared in the leaves of barley and corn seedlings induced by ${SO}_2$ fumigation. The results are summarized as follows: An appreciable effect of pH change of leaf extract by ${SO}_2$ fumigation was observed in barley leaves (pH 6.10 to 5.18), but only a small change occurred in corn leaves (pH 5.66 to 5.50). The same pattern of pH changes was recorded when the solution of 0.2N HCl was added to leaf extract, providing lower buffering capacity of the barley leaves than corn leaves. After 2 hours of exposure to 10 ppm ${SO}_2$, the contents of ${SO}^{2-}_3$ and ${SO}^{2-}_4$ were increased in barley leaves, while only ${SO}^{2-}_4$ increased in corn leaves. After fumigation with 10ppm ${SO}_2$ for 2 hours, barley leaves showed significant decreases in activities of catalase, to 17% peroxidase, to 58%, and polyphenoloxidase, to 88%. Corn leaves showed increases in activities of peroxidase, to 136%, and polyphenoloxidase, to 128%. Absorption spectra of pigments obtained from ${SO}_2$-fumigated leaves were gradually decreased with the fumigation time increases, but the decrease was more significant in barley leaves. Fumigation with 50ppm ${SO}_2$ for 2 hours induced the greatest decomposition in carotenoid, followed by chlorophyll a and then chlorophyll b in barley leaves. The ratio of chlorophyll a/b was decreased from 4.1 to 3.6 in barley leaves, but in corn leaves it was maintained almost a constant level(4.9-4.8). The rate of decomposition of chlorophyll and carotenoid in corn leaves was very slow than those in the barley leaves. Fumigation with 50 ppm ${SO}_2$ for 2 hous, decreased the protein content of barley leaves to 59%, and that of corn leaves to 89%, and the extent of decrease in protein content was greater than that of pigments in barley and corn leaves. The rate of DCIP9dichlorophenol indophenol) photoreduction in ${SO}_2$-fumigated leaves was decreased to 18 and 67% in barley and corn leaves, respectively. However, DCIP photoreduction was considerably recovered about 32 and 92% with the addition of DPC(diphenylcarbazide) as an exogenous electron donor in barley and corn leaves, respectively.

• Weed & Turfgrass Science
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• 제3권3호
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• pp.165-173
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• 2014

국내에 등록된 제초제의 효율적 사용을 위해서 제초제저항성관리위원회에서 제시한 제초제 작용기작별 분류를 기초로 23그룹으로 분류하였다. 세부그룹으로는 acetyl CoA carboxylase 억제제, acetolactate synthase 억제제, photosystem과 억제제, protoporphyrinogen oxidase 억제제, carotenoid biosynthesis 억제제, enolpyruvyl shikimate-3-phosphate synthase 억제제, glutamine synthetase 억제제, dihydropteroate synthetase 억제제, 세포분열 저해제(mitosis inhibitors), cellulose 생합성억제제, oxidative phosphorylation uncouplers, 지방산 및 지질생합성 억제제, synthetic auxins, auxin transport 억제제, potential nucleic acid Inhibitors 혹은 non-descript mode of action으로 나누었다. 이와 같은 그룹화 기준을 토대로 국내 등록되어 사용중인 논 제초제 성분들을 그룹화 하였다. 따라서, 이러한 약제 작용기작 관련 정보를 농약사용자에게 제공함으로써 특정약제의 연용과 중복사용을 방지하여 국내에서 제초제 저항성잡초 발생 문제를 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제48권6호
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• pp.705-711
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• 2015

Management of soil water and fertilization is known to primarily affect physiological properties and yield in plant. The effect of soil water potential and nitrogen application on characteristics of photosynthesis and chlorophyll fluorescence in Schisandra chinensis Baillon was investigated on a sandy loam soil. Net photosyntheis rate and transpiration rate increased as a photon flux density and was highest at -50kPa of soil water potential. Light compensation point ($1.5{\mu}molm^{-1}s^{-1}$) and dark respiration ($0.13{\mu}molCO_2m^{-1}s^{-1}$) was lowest at -50 kPa but maximum photosynthesis rate ($13.10{\mu}molCO_2m^{-1}s^{-1}$) and net apparent quantum yield ($0.083{\mu}molCO_2m^{-1}s^{-1}$) was highest at -50 kPa. As results of chlorophyll fluorescence by OJIP analysis, maximum quantum yield (Fv/Fm) of photosystem II (PSII) and PIabs was higher in treatments of -50 kPa and -60 kPa respectively, which reflects the relative reduction state of PSII. But the relative activities per reaction center such as ABS/RC and DIo/RC were low with decreasing soil water potential. Net photosyntheis rate and transpiration rate were highest at treatment of soil testing 1.0 times ($92kgha^{-1}$). Application of nitrogen resulted in high Fv/Fm, $PI_{abs}$ and low ABS/RC, DIo/RC. This result implies that -50 kPa of soil water potential and nitrogen fertilizer may improve the efficiency of photosynthesis through controlling a photosystem in Schisandra chinensis Baillon.

• 생명과학회지
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• 제32권3호
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• pp.249-255
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• 2022

대사는 생존과 번식에 필수적이다. 2020년에 업그레이드된 COG (cluster of orthologous proteins) 데이터베이스에는 "pathways" 항목이 있다. 본 연구에서는 COG pathways를 이용하여 1,309개의 원핵생물의 대사 경로를 분석하였다. 63개의 대사경로와 관련된 822개의 COG가 있었고, 각 분류단위의 대사관련 COG의 평균은 200.50개(phylum Mollicutes)에서 527.07개(phylum Cyanobacteria)의 사이였다. MPCR을 대사경로구성율(하나의 게놈에 존재하는 COG 수 / 각 대사 경로를 구성하는 COG의 총 수)로 정의하였다. MPCR이 100%인 대사경로의 수는 원핵생물에 따라 0에서 26의 범위였다. 다수의 원핵생물에서 100% MPCR인 대사경로는 세포벽 합성과 관련된 murein biosynthesis (922종), glycine cleavage (918종), ribosome 30S subunits (903종) 등이었다. MPCR이 0%인 대사경로(종의 수)는 photosystem I (1,263종), A/V (archaea/vacuolar)-type ATP synthase (1,028종) 및 Na⁺-translocation NADH dehydrogenase (976종) 등이었다. 원핵생물에 따라 3~49개의 대사경로를 전혀 수행할 수 없었다. MPCR의 보존성이 높은 대사경로의 순서는 ribosome 30S subunit (1,309종의 96.1%), murein biosynthesis (86.8%), arginine biosynthesis (80.4%), serine biosynthesis (80.3%) 및 aminoacyl-tRNA synthetases (82.2%) 등이었다. 단백질과 세포벽 합성이 원핵생물에서 중요한 대사경로인 것을 알 수 있었다. 본 연구의 결과와 원핵생물 사이의 대사경로와 관련된 COG는 항생제 및 인공세포의 개발 등에 활용될 수 있을 것이다.

• 환경생물
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• 제39권4호
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• pp.452-462
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• 2021

Pretilachlor (PRE)는 전 세계적으로 사용되는 아세트아닐리드계 제초제이며 수생 광영양생물에 미치는 영향에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. 본 연구에서 해양 와편모조류 P. minimum를 대상으로 PRE의 생리적, 분자적 독성 영향을 평가하였다. 그 결과, PRE는 P. minimum의 성장률, 색소, 광합성 지표를 유의하게 감소시켰다. 또한, 광합성 관련 유전자 PmpsbA, PmpsaA 및 항산화 단백질 PmGST의 상대적 유전자 발현율과 세포 내 ROS 증가가 유의하였다. 이는 PRE가 P. minimum의 광합성 효율 저하 및 광계 손상을 야기하며, GST가 세포 내 산화 스트레스 및 PRE의 무독화에 관여함을 보여준다. 본 연구 결과는 PRE를 비롯한 아세트아닐라이드계 제초제가 해양 와편모조류의 세포 독성을 야기하며, 광합성 저해가 스트레스의 주요 원인임을 제시한다. 다른 아세트아닐라이드계 제초제가 비표적 광영양 생물에게 미치는 독성 영향은 아직 연구가 부족하므로, 향후 연구에서 다양한 생물종을 대상으로 추가 연구가 필요하다.

• Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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• 제22권E2호
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• pp.89-98
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• 2006

Two tobacco cultivars (Nicotiana tabacum L.), Bel-B and Bel-W3, tolerant and sensitive to ozone, respectively, were grown in a greenhouse supplied with charcoal filtered air and exposed to 200 ppb ozone for 4 hr. Effects on chlorophyll fluorescence, net photosynthesis, and stomatal conductance are described. Quantum yield was calculated from chlorophyll fluorescence and the initial slope of the assimilation-light curve measured by the gas exchange method. Only the sensitive cultivar, Bel-W3, developed visual injury symptoms on up to 50% of the $5^{th}$ leaf. The maximum net photosynthetic rate of ozone-treated plants was reduced 40% compared to control plants immediately after ozone fumigation in the tolerant cultivar; however, photosynthesis recovered by 24 hr post fumigation and remained at the same level as control plants. On the other hand, ozone exposure reduced maximum net photosynthesis up to 50%, with no recovery, in the sensitive cultivar apparently causing permanent damage to the photosystem. Reductions in apparent quantum efficiency, calculated from the assimilation-light curve, differed between cultivars. Bel-B showed an immediate depression of 14% compared to controls, whereas, Bel-W3 showed a 27% decline. Electron transport rate (ETR), at saturating light intensity, decreased 58% and 80% immediately after ozone treatment in Bel-B and Bel-W3, respectively. Quantum yield decreased 28% and 36% in Bel-B and Bel-W3, respectively. It can be concluded that ozone caused a greater relative decrease in linear electron transport than maximum net photosynthesis, suggesting greater damage to PSII than the carbon reduction cycle.

• 한국초지조사료학회지
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• 제20권2호
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• pp.97-102
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• 2000

To increase thennotolerance of forage crops, transgenic rice plants as a model for transformation of monocots were generated. A cDNA encoding the chloroplast-localized small heat shock protein (small HSP) of rice, Oshsp21, was introduced into rice plants via Agrobacterium-mediated gene transfer system. Calli induced from scutella were co-cultivated with a A. tumefaciens strain EHAlOl canying a plasmid, pIGhsp21. A large number of transgenic plants were regenerated on a medium containing hygromycin. Integration of Oshsp2l gene was confirmed by PCR and Southern blot analyses with genomic DNA. Northern blot and immunoblot analyses revealed that the Oshsp21 gene was constitutively expressed and accumulated as mature protein in transgenic plants. Effects of constitutive expression of the OshspZl on thermotolerance were first probed with the chlorophyll fluorescence. Results indicate that inactivation of electron transport reactions in photosystem I1 (PSII), were mitigated by constitutive expression of the Oshsp21. These results suggest that the chloroplast small HSP plays an important role in protecting photosynthetic machinery during heat stress. (Key words : Thermotolerance, Rice, Transgenic, cDNA)

• 한국환경과학회지
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• 제13권4호
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• pp.359-365
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• 2004

The change of chlorophyll fluorescence parameters, O-J-I-P transients and psbA gene expression were investigated in the leaves of Crinum asiaticum var. japonicum on the natural condition in winter, in order to elucidate physiological responses of photosystem II (PS II) activity to winter stresses. The photochemical efficiencies of PS II, Fv/Fm, were significantly low in winter, contrary to its high value in summer. The values of I -qN and I-qP were lower in midday than at dawn or night both in summer and winter, although their decrease in midday was less in winter than in summer. In the O-J-I-P transients, the fluorescence intensity of J, I, P-step decreased remarkably depending on temperature drop in winter. And the D I reaction center protein of PS II decreased in late winter more than in early winter, concomitantly with relatively high content of description products of psbA gene in midday. These results indicate that low temperature in winter causes irreversible damage to PS II and subsequently leads to cell death.