lonizing Radiation Hormesis in Crops

저선량 전리방사선에 의한 작물의 활성증진

The most remarkable aspect in the hormesis law is that dose of harmful agents can produce effect that are diametrically opposite to the effect found with high doses of the same agent. Minute quantities of a harmful agent bring about very small change in the organism and control mechanisms appear to subjugate normal processes to place the organism in a state of albert and repair. The stimulated organism in more responsive to changes in environmental factors than it did before being alerted. Routine functions, including repair and defense, have priority for available energy and matetial. The alerted organism utilizes nutrients more efficiently, grows faster, shows improved defense, and lives longer. Accelerated germination, sprouting, growth, development, blooming and ripening, and increased crop yield and resistance to disease are found in plants. Another concept supported by the data in that low doses of ionizing radiation provide increased resistance to subsequent high doses of radiation. The hormesis varies with subject plant, variety, state of seed, environmental and cultural conditions, physiologic function measured, dose rate and total exposure. The results of hormesis are less consistently found, probably due to the great number of uncontrolled variables in the experiments. The general dosage for radiation homlesis in about 100 (10 to 1,000) times ambient or 100 (10 to 1,000) times less than a definitely harmful dose, but these must be modified to the occasion. Although little is known about most mechanisms of homzesis reaction, overcompensation of repair mechanism is offered as one mechanism.

Hormesis법칙의 주핵심은 유해작용을 가진 물질이 유해량 이하에서는 다량의 동일 작용물질이 보여주는 장해영향과는 정반대의 영향을 보여주는 것이다. 미량의 유해물질 투여는 생체에 미세 변화를 일으키고, 조절기능은 생체를 통상상태에서 예민상태와 회복태세로 바꾼다. 자극 받은 생체는 이전과는 다르게 환경 변화에 민감하게 반응하며, 통상기능은 지연되고 회복과 방어와 같은 기능에 에너지와 자원을 우선 이용하게 한다. 예민상태하의 생체는 영양분을 효과적으로 이용하고 성장을 빠르게 하며 방어 반응을 향상시키고 성숙도 빠르게하여 보다 효율적으로 번식시키며 질병이 감소되고 오래 살게된다. 저선량 전리 방사선 조사효과는 hormesis 일반 개념과 일치하였는데 방사선 종류에 상관없이 저선량으로 조사된 생물은 자극효과를 보여주었다. 식물에서는 발아, 출아, 생장, 발육, 개화, 결실촉진과 수량증대와 질병저항력 증가 및 저선량 조사 이후의 고선량 방사선에 대한 저항력 증가 등이 나타났다. 방사선 hormesis 작용은 대상식물, 종자상태, 환경 및 재배조건, 측정하는 생리적 기능, 선량율과 선량에 따라 다르고, 조절되지 않은 많은 변수 때문에 일관된 재현성이 적으나, 일반적 용선량은 환경방사선량의 약 100배($10{\sim}1,000$), 또는 확실한 유해작용이 있는 선량의 100($10{\sim}1,000$)분의 1정도로 생각되나 실험조건에 따라 변경될 것이다. 방사선 hormesis의 생화학적 작용기작은 아직 미확인 상태이나 회복기능의 과잉보상이 주요 작용기작의 하나로 제시되고 있다.