The Induction of Secondary Toxic Substances and Antioxidative Enzymes by $SO_2$ Fumigation in Foliage Plants

관엽식물에서 $SO_2$ 처리에 의한 이차독성물질 생성 및 항산화효소의 유도

To study whether the secondary toxic substances such as ethylene and reactive oxygen species(ROS) are induced by air pollutants in foliage plants, $SO_2$ was fumigated to Pachira aquatica, Spathiphyllum patinii, and Hedera helix. $SO_2$ was controlled to $1\;{\mu}L/L$ and then fiumigated to plants for 2 days(8 hrs/day). It resulted in visible injury in P. aquatica and H. helix while no symptom appeared in S. patinii. Photosynthetic rate and water use efficiency were most remarkably reduced in P. aquatica compared to other two species whereas least in S. patinii. Two days after $SO_2$ fumigation, ethylene evolution was quantified to 23.56, 10.43 and 4.79 nL/g/h in P. aquatica, H. helix and S patinii, respectively. On the other hand, antioxidative enzymes were clearly activated by $SO_2$ treatment in all tested plant species implying ROS production. In conclusion, we could suggest that ethylene and ROS have been intimately related to the defense mechanism against $SO_2$ and their induction degree increased with plant susceptibility to $SO_2$. Furthermore, it was found that S. patinii was tolerant and P. aquatica sensitive to $SO_2$ on the basis of antioxidative enzyme activity and ethylene evolution.

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.