Induction of antioxygenic enzymes as defense systems in plant cells against low temperature stress : (II) $Mn^{+2}-induced$ SOD activation and enhancement of cold tolerance in rice seedlings

식물의 냉해에 대한 생체방어기구로서 항산소성 효소의 유도 : (II) $Mn^{+2}$이온에 의한 세포내 SOD의 활성화와 벼 유묘의 내냉성 향상

The uptake of $Mn^{+2}$, a metal cofactor Mn-SOD, by rice seedings resulted in not only a substantial increase in SOD activity in leaf tissues of the plants, but also a significant enhancement of their cold tolerance : the relative extent of the cold tolerance appeared to accord with relative level of the SOD activity. In contrast, $Fe^{+3},\;Cu^{+2}$ and $Zn^{+2}$, which are the cofactors of Fe-SOD and Cu/Zn-SOD, were found to be ineffective for increasing the SOD activity as well as for improving the chilling-resistant capacity of the plants. The results suggest that Mn-SOD, which is most likely induced by its substrate(superoxide) and activated by the presence of $Mn^{+2}$a at high level, is the enzyme acting as an active component of the defense system against low temperature stress in rice plants. In addition, the application of abscisic acid which has been know to protect to some extent certain plants from chilling injury brought about an increase in SOD activity in rice tissues, providing another affirmative information for the crucial role of SOD under the circumstance of cold stress in plants.

벼 유묘에 의 한 $Mn^{+2}$(Mn-SOD의 cofactor)의 흡수는 유묘조직중 SOD 활성을 증가시킴과 아울러 유묘의 냉해저항성을 현저히 향상시키는 결과를 보였으며, SOD 활성 증가정도와 냉해 저 항성 향상정도간에는 정의 상관관계가 있었다. 이에 반하여, Fe-SOD와 Cu/Zn-SOD의 cofactor들인 $Fe^{+3},\;Cu^{+2},$ 및 $Zn^{+2}$의 흡수는 조직내 SOD활성이나 식물의 냉해저항성에 어떤 유의성 있는 영향도 미치지 않았다. 이러한 결과들이 시사하는 바는 아마도 superoxide에 의해 유도되고 $Mn^{+2}$의 존재에 의해 활성화된 Mn-SOD가 (최소한 벼의 경우에는) 저온 스트레스에 대항하는 생체방어 시스템의 중요한 子성분일 것이라는 점이다. 어느정도의 냉해억제효과가 있다고 인정된 Abscisic acid의 처리도 벼 유묘조직의 SOD 활성을 증가시켰다. 이 관찰결과도 식물의 냉해 유발상황 하에서 세포내 SOD가 담당하는 중요한 생체방어 역할을 부각시키는 또 하나의 정보를 제공한 것이다.