Inhibitory Effects of ABA and $Ca^{2+}$ on Dark Respiration in Protoplasts Isolated from the Basal Intercalary Meristematic Tissues of Oat Leaves

귀리잎의 기저부 절간분열조직에서 분이한 원형질체의 암호흡 활성에 미치는 ABA와 $Ca^{2+}$의 억제효과

The present study was made of the effects of abscisic acid(ABA) and calcium ions on dark respiration in protoplasts isolated from the basal intercalary meristematic tissues of oat (Avena sativa L.) seedlings. The influences of calcium channel blockers diitiazem(DTZ), verapamil(VPM), and $LaCl_2$ and the calmodulin antagonist trifluoperazine(TFP) on protoplast respiration activities were also investigated in order to evaluate the possible involvement of calcium channels and calmodulin during the dark respiration. The ABA only caused an 21% inhibition of protoplast respiration at $10^{-6}\;M$, but the extent of inhibition was very low by calcium treatments in the absence of ABA. In the presence of $10^{-6}\;M$ ABA, however, this inhibition of respiration increased by the increment of calcium ions concentrations. Treatments of DTZ and VPM were all found to restore the calcium-dependent inhibition of protoplast respiration by ABA and it was the same in thc $LaCl_2$ treatment except at $10^{-4}\;M$. At concentration from $10^{-6}\;M\;to\;10^{-4}\;M$, TFP also restored an inhibition of respiration. These results support the possibility that ABA increases plasmalemma permeability to calcium ions which might then bind to calmodulin to regulate oat protoplast dark respiration.ration.

본 연구는 귀리잎 기저부 절간 분열조직의 원형질체 암호흡에 미치는 ABA와 칼슘의 효과를 조사하였다. 동시에 암호흡동안 세포막내 칼슘통로 및 칼모듈린의 관련 가능성을 조사하기 위해 세포막의 칼슘통로 차단제인 diltiazem(DTZ), verapamil(VPM), 및 $LaCl_2$ 그리고 칼슘-칼모듈린 결합 저해제인 trifluoperazine(TFP)이 원형질체 호흡활성에 미치는 영향을 분석하였다. Abscisic acid 단독 처리시 $10^{-6}\;M$ 농도에서 21%의 호흡억제를 보였으며, ABA가 처리되지 않은 상태에서는 칼슘에 의한 호흡감소 현상이 거의 나타나지 않았다. 그러나 $10^{-6}\;M$ ABA 존재시 칼슘농도의 증가에 따라 현저한 호흡감소가 일어났다. 정도차이는 있었지만 DTZ나 VPM처리로 ABA와 칼슘에 의해 억제되었던 호흡활성이 회복되었으며 $LaCl_2$ 처리시에도 $10^{-4}\;M$ 농도를 제외하고는 유사한 결과를 보였고 TFP는 $10^{-6}\;M$에서 $10^{-4}\;M$ 농도범위에서 처리농도가 증가될수록 ABA에 의한 호흡억제를 회복시켰다. 이상의 결과로부터 ABA는 칼슘에 대한 agonist로서 세포막의 투과성을 증대시켜 칼슘 유입을 촉진시키고 그로인해 유입된 칼슘이 칼모듈린과 결합하여 귀리 원형질체 암호흡을 조절하는 것으로 생각되었다.