• 제목/요약/키워드: Abiotic Stress

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생물 및 비생물적 요인이 쥐방울덩굴의 생육과 생식에 미치는 영향 (Biotic and Abiotic Effects on the Growth and Reproduction of Aristolochia contorta)

  • 박현준;박혜경;손가연;남보은;김재근
    • 한국습지학회지
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    • 제22권2호
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    • pp.113-120
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    • 2020
  • 본 연구에서는 국가적색목록 취약종(VU)인 꼬리명주나비와 그것의 유일한 먹이 식물인 쥐방울덩굴의 보전을 위하여, 수변 지역에 서식하는 쥐방울덩굴의 서식지 환경과 이들 중 생육과 생식에 영향을 미치는 주요 환경 요인을 파악하고자 하였다. 이를 위하여 네 개의 국내 쥐방울덩굴 서식지(가평, 평택, 청주, 여주)에서 2018년 7월과 10월에 방형구 조사를 수행하였으며, 주요 동반종, 초식 곤충의 출현 여부, 지지대의 유형, 토양의 이화학적 특성을 조사하였다. 조사결과 쥐방울덩굴 개체군의 서식지 환경과 생육 및 생식 양상은 지역에 따라 다르게 나타났다. 특히, 평택 개체군에서 가장 빠른 생육 속도와 개화 및 결실 시기를 나타냈으며, 청주와 여주 개체군에서는 인간의 교란으로 인한 지상부 손상이 원활한 생육을 방해한 것으로 드러났다. 본 연구에서 쥐방울덩굴의 생육 속도는 쥐방울덩굴의 초기 생육 시기부터 제공된 지지대의 유형에 영향을 받은 것으로 판단된다. 쥐방울덩굴의 개화 및 결실 시기에는 경쟁과 섭식 스트레스의 생물적 요인과 높은 토양 양이온 함량의 비생물적 요인이 복합적으로 작용한 것으로 여겨진다. 따라서 쥐방울덩굴 개체군의 빠른 생육과 적절한 시기의 개화와 결실을 위해서 안정적인 지지대의 제공과 경쟁과 섭식 스트레스의 완화를 위한 노력이 필요할 것으로 보인다.

염과 건조 스트레스 조건에서 톨 페스큐의 종자 발아율과 유전자 발현 변화분석 (Effects of Salt and Drought Stresses on Seed Germination and Gene Expression Pattern in Tall Fescue)

  • 이상훈;이기원;최기준;김기용;지희정;황태영;이동기
    • 한국초지조사료학회지
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    • 제34권2호
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    • pp.114-119
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    • 2014
  • 염 또는 건조 스트레스 처리에 의한 톨 페스큐 종자의 발아율 변화와 유식물체 수준에서의 유전자 발현을 조사하기 위하여 in vitro 조건에서 NaCl과 PEG를 처리하여 분석하였다. NaCl 처리시 톨 페스큐 품종별 발아율은 50 mM 농도에서 발아율이 서서히 감소하기 시작하였으며 350 mM의 농도에서는 모든 품종에서 발아가 되지 않는 경향을 보였다. NaCl 처리 농도에 따른 발아율 감소율은 Fawn 품종이 가장 큰 변화를 보였으며 Kentucky-31(E-) 품종이 가장 강한 내성을 보였다. 또한, PEG 처리시 톨 페스큐 품종별 발아율의 변화도 NaCl 처리시와 유사한 경향을 보였으며 고농도인 30% PEG 처리구에서는 모든 품종에서 발아가 되지 않는 경향을 보였으며 Kentucky-31(E-) 품종이 가장 강한 내성을 보였다. 톨 페스큐 유식물체 수준에서 염해와 건조 스트레스에 의한 유전자 발현양상을 조사하기 위하여 DEGs (differentially expressed genes) 탐색을 위한 ACP-based GeneFishing$^{TM}$ PCR 분석을 통해 NaCl 또는 PEG 처리에 따른 발현량의 차이를 보이는 총 4개의 DEG를 선발하여 클로닝하고 염기서열을 분석하였다. 무처리구에 비해 NaCl 처리시 4개의 DEG가 증가하였고 감소하는 DEG는 확인 되지 않았으나, PEG 처리에서는 3개의 DEG (DEG 1, 3, 및 4)가 증가하였고 1개의 DEG가 감소하는 경향을 나타내었다. 발굴된 DEG들을 blastx 검색에 의하여 rubisco large subunit (DEG1), microsomal glutathion S-transferase (GST) 3-like isoform 1 (DEG2) 유전자로 동정되었다.

식물 생장을 촉진할 수 있는 구리 내성 세균의 분리 (Isolation of copper-resistant bacteria with plant growth promoting capability)

  • 김민주;송홍규
    • 미생물학회지
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    • 제53권4호
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    • pp.251-256
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    • 2017
  • 구리 스트레스를 받는 식물에 구리 내성을 부여하며 생장을 촉진할 수 있는 여러 구리 내성 근권세균을 분리하였다. 분리균주 Pseudomonas veronii MS1과 P. migulae MS2는 금속 킬레이트제인 siderophore를 각각 0.13과 0.26 mmol/ml 생성하였으며 또한 20 mg/L Cu 수용액에서 각각 64.6과 77.9%의 구리에 대한 생물흡착능을 나타내었다. 구리는 생물체에서 산화스트레스를 유발할 수 있는 유해한 자유 라디칼 형성을 유도할 수 있다. MS1과 MS2 균주의 1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl 라디칼 제거능과 항산화능은 24시간 배양 후 대조군에 비해 각각 82.6과 78.1% 증가하였다. 이들은 식물에서 스트레스 호르몬인 에틸렌의 수준을 낮추는 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid deaminase 활성을 각각 7.10과 $6.42{\mu}mol$ ${\alpha}$-ketobutyrate mg/h 나타내었으며 한편 비생물적 스트레스 하의 식물 생장을 도울 수 있는 indole-3-acetic acid와 salicylic acid도 생성하였다. 이 모둔 결과들은 이 구리-내성 근권세균들이 식물에 구리 내성을 부여하며 생장을 촉진할 수 있다는 것을 가리킨다.

현사시나무에서 Auxin/indole-3-acetic acid 1 (Aux/IAA1) 유전자 분리 및 발현 특성 구명 (Isolation and characterization of Auxin/indole-3-acetic acid 1 (Aux/IAA1) gene from poplar (Populus alba × P. glandulosa))

  • 배은경;최영임;이효신;최지원
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제46권3호
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    • pp.180-188
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    • 2019
  • 옥신은 식물의 생장과 발달 과정에서 중요한 조절자로서 기능한다. 옥신 신호전달 과정은 3개의 주요 옥신 반응 전사인자인 Auxin/indole-3-acetic acid (Aux/IAA), Gretchen Hagen 3 (GH3), 그리고 small auxin up RNA (SAUR) 유전자에 의해 조절된다. 특히, Aux/IAA는 옥신 신호에 반응하여 빠르게 축적되는 수명이 짧은 핵 단백질이다. 이 실험에서 우리는 현사시 나무(Populus alba ${\times}$ P. glandulosa)로 부터 PagAux/IAA1 유전자를 분리하고 발현 특성을 분석하였다. PagAux/IAA1 cDNA는 4개의 보존된 도메인과 2개의 nuclear localization sequence (NLS)을 포함한 200개의 아미노산을 암호화하고 있다. Southern blot 분석으로 현사시나무 genome에 PagAux/IAA1 유전자가 single copy로 존재하는 것을 확인하였다. PagAux/IAA1 유전자는 잎과 꽃에서 특이적으로 발현되었다. 그리고 PagAux/IAA1 유전자는 현탁배양세포의 생장 과정에서 초기 지수생장기에 발현되었다. PagAux/IAA1 유전자의 발현을 분석한 결과, 건조와 염 스트레스 및 식물호르몬인 ABA 처리에 의해 발현이 감소된 반면 저온 스트레스, 형성층의 세포 분열 과정 그리고 식물호르몬인 GA와 JA 처리에서 발현이 증가하였다. 따라서 PagAux/IAA1 유전자가 현사시나무에서 저온 스트레스 반응뿐 아니라 생장 과정에 관여할 것으로 판단된다.

저온에서 벼의 발아율 및 발아속도 관련 양적형질 유전자좌(QTL) 분석 (QTL Analysis of Germination Rate and Germination Coefficient of Velocity under Low Temperature in Rice)

  • 김진희;모영준;하수경;정지웅;정종민
    • 한국작물학회지
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    • 제66권1호
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    • pp.8-17
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    • 2021
  • 자포니카 벼의 저온 스트레스 내성 증진을 위하여, RIL 계통을 이용하여 저온 스트레스 내성 QTL을 탐색하였다. 이를 통하여 (1) 5, 9번 염색체에서 저온발아에 관련한 '기호벼' 유래 QTL, qLTG5와 qLTG9를 확인하였으며, 7, 9번 염색체에서 저온 발아속도에 관련한 '밀양23호' 및 '기호벼' 유래 QTL, qOGCV7, qOGCV9를 확인하였다. (2) Duncan 검정결과, 그룹VII [qLTG5+qLTG9 (qOGCV9)], 그룹VIII [qLTG5+qOGCV7+qLTG9 (qOGCV9)]의 계통들이 저온 스트레스에 내성이 있는 것으로 확인 되었다. (3) 최근 발표된 RIL 집단 담수내성 계통과 비교한 결과, 저온 스트레스에도 내성이 있으면서 담수발아에도 내성이 있는 것으로 확인된 총 2개의 유망 유전자원을 선발하였다. 본 연구의 결과를 통해 저온 및 혐기 관련 QTL의 집적은 벼의 저온에서의 발아 및 초기 입모율을 높여 저온스트레스 내성 개선에 도움이 되는 것으로 판단 되었으며, 선발된 유망 계통은 향후 직파재배 품종 육성에 유용한 유전자원으로 활용되어 직파재배의 안정성 증대에 기여할 것으로 기대된다.

애기장대의 AP2/ERF 전사인자인 AtERF73/HRE1의 프로모터에 있어서 저산소 반응 cis-조절 요소의 분석 (AtERF73/HRE1, an Arabidopsis AP2/ERF Transcription Factor Gene, Contains Hypoxia-responsive Cis-acting Elements in Its Promote)

  • 석혜연;쩐 티 후옹;이선영;문용환
    • 생명과학회지
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    • 제33권1호
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    • pp.34-42
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    • 2023
  • 환경 스트레스 신호 인지부터 스트레스 반응 유전자의 발현에 이르는 신호전달 네트워크에 있어서, 스트레스 반응 프로모터의 cis-조절 요소와 거기에 결합하는 다양한 전사인자는 환경 스트레스에 대한 식물의 적응을 조절한다. 애기장대 AP2/ERF 전사인자 패밀리 중 그룹 VII ERF는 RAP2.12, RAP2.2, RAP2.3, AtERF73/HRE1, AtERF71/HRE2 유전자를 포함하며, 저산소 스트레스 반응에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 HRE1 프로모터의 저산소 반응 부위를 동정하였다. 이를 위해 1,000 bp, 800 bp, 600 bp, 400 bp, 200 bp, 100 bp, 그리고 50 bp HRE1 프로모터 부위를 포함하는 벡터를 제작하여 프로모 터 활성을 분석한 결과, -200에서 -100 프로모터 부위가 HRE1의 저산소 반응에서 중요함을 확인하였다. HRE1의 -200에서 -100 프로모터 부위에는 저산소 반응 cis-조절 요소로 알려진 ERF-결합 부위와 DOF-결합 부위가 존재하는데, 이는 HRE1의 발현이 ERF 전사인자와 DOF 전사인자에 의해 조절될 수 있음을 시사한다. 전체적으로, 본 연구를 통해 HRE1 의 저산소 스트레스 반응에는 -200에서 -100 프로모터 부위에 존재하는 cis-조절 요소가 중요한 역할을 한다는 것을 확인하였다.

Reduction of Stress Caused by Drought and Salt in Rice (Oryza sativa L.) Crops through Applications of Selected Plant Extracts and the Physiological Response Mechanisms of Rice

  • Hyun Hwa Park;Young Seon Lee;Yong In Kuk
    • 한국작물학회:학술대회논문집
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    • 한국작물학회 2022년도 추계학술대회
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    • pp.57-57
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    • 2022
  • In many areas of the world, salt damage and drought have had a negative impact on human survival due to a decrease in agricultural productivity. For instance, about 50% of agricultural land will be affected by salt damage by 2050. Biostimulants such as plant extracts can not only increase the nutrient utilization efficiency of plants, but also promote plant growth and increase resistance to abiotic or biotic stress. Therefore, the objective of this study was to determine how selected plant extracts might reduce levels of stress caused by drought and salt and to better understand the physiological response mechanisms of rice plants. In this study, we used Soybean leaves, Soybean stems and Allium tuberosum, Allium cepa, Hizikia fusiforme, and Gracilaria verrucosa extracts were used. These extracts had been used in previous studies and were found to be effective. The materials were dried in a dry oven at 50℃ for 5 days and ground using a blender. Each 50 g of materials was put in 1 L of distilled water, stirred for 24 hours, filtered using 4 layers of mirocloth, and then concentrated using a concentrator. Rice (cv. Hopumbyeo) seeds were immersed and germinated, and then sown in seedbeds filled with commercial soil. In drought experiments, three rice seedlings at 1 week after seeding was transplanted into 100 ml cups filled with commercial soils and grown until the 4-leaf stage. For this experiment, the soil weight in a cup was equalized, and water was allowed to become 100% saturated and then drained for 24 hours. Thereafter, plant extracts at 3% concentrations were applied to the soils. For NaCl treatments, rice plants at 17 days after seeding were treated with either 100 mM NaCl or plant extracts at 1%+ 100 mM NaCl combinations in the growth chamber. Leaf injury, relative water content, photosynthetic efficiency, and chlorophyll contents were measured at 3, 5, and 6 days after treatments. Shoot fresh weight of rice under drought conditions increased 28-37% in response to treatments of Soybean leaf, Soybean stem, Allium tuberosum, Allium cepa, Hizikia fusiforme, and Gracilaria verrucosa extracts at 3% when compared with control plants. Shoot fresh weight of rice subjected to 100 mM NaCl treatments also increased by 6-24% in response to Soybean leaf, Soybean stem, Allium tuberosum, Allium cepa, Hizikia fusiforme, and Gracilaria verrucosa extracts at 3% when compared with control plants. Compared to the control, rice plants treated with these six extracts and subjected to drought conditions had significantly higher relative water content, Fv/Fm, total chlorophyll and total carotenoids than control plants. With the exception of relative water contents, rice plants treated with the six extracts and subjected to salt stress (100 mM NaCl treatments) had significantly higher Fv/Fm, total chlorophyll and total carotenoids than control plants. However, the type of extract used did not produce significant difference in these parameters. Thus, all the plant extracts used in this study could mitigate drought and NaCl stresses and could also contribute substantially to sustainable crop production.

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Real-time PCR을 이용한 스트레스에 따른 벼의 Receptor like kinase (RLK) 유전자의 발현 변화 분석 (Analysis of receptor like kinase (RLK) gene to stress in rice (Oryza sativa L.) using real-time PCR)

  • 강민희;김일욱;한상훈;윤충효;윤병수
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제35권4호
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    • pp.281-290
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    • 2008
  • 식물의 Receptor like kinase (RLK) 단백질들은, 그 기능이 잘 알려져 있지 않지만, signal sequence, single transmembrane region, cytoplasmic kinase 도메인으로 구성되어 있다 RLK gene (RLGs)는 호르몬 반응 경로, 세포 분열, 식물의 성장과 발달, 자가 불수분 그리고 공생과 병원균 인식과 연관되어 있다고 보고되었다. 본 연구에서는 벼의 RLGs 중 RLG1, RLC5, RLG6, RLG#6, RLG8, RLG10, RLG17, RLG18, RLG20의 스트레스에 따른 발현 변화를 real-time PCR을 사용하여 분석하여 분자적 특징을 확인하였다. Threshold cycle ($C_T$) 수치의 변화를 통해 발현 변화를 비교하여 결과적으로, NaCl에 대해서는 모두 감소하는 경향을 확인하였으며, Salicylic acid와 상처에 대해서는 각 RLGs에 따라 발현 변화가 다르게 나타났다. 이에 비교하여 저온에서는 모든 RLGs발현이 증가하였다. 따라서 본 연구에서는 냉해에 의한 벼의 생산성 감소를 벼의 RLK에서 확인된 분자적 특징을 이용함으로써 신 기능성 품종의 개발을 통해 극복 할 수 있을 것이라는 가능성을 보여주었다.

Effect of water temperature on protein requirement of Heteropneustes fossilis (Bloch) fry as determined by nutrient deposition, hemato-biochemical parameters and stress resistance response

  • Fatma, Shabihul;Ahmed, Imtiaz
    • Fisheries and Aquatic Sciences
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    • 제23권1호
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    • pp.1.1-1.14
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    • 2020
  • Background: Dietary protein requirements are dependent on a variety of factors and water temperature is one of the most important abiotic factors affecting protein requirement of fish. This study was, therefore, conducted to investigate effects of water temperature on dietary protein requirement of fry Heteropneustes fossilis which has high demand in most of the Asian markets. Methods: Quadruplicate groups of 30 fish per treatment (2.97 ± 0.65 cm; 5.11 ± 0.34 g) were fed seven isoenergetic diets (17.9 kJ g-1 gross energy; 14.99 kJ g-1 digestible energy) containing dietary protein levels ranging from 28 to 52% at two water temperatures (18 and 26 ℃). Experimental diets were fed to apparent satiation as semi-moist cakes thrice daily at 17:00, 12:00, and 17:30 h for 12 weeks. For precise information, various growth parameters, protein deposition, hematological parameters, metabolic enzymes, and stress response were analyzed, and effects of water temperature on dietary protein requirement was recommended on the basis of response from above parameters. Results: Groups held at 26 ℃ attained best growth, feed conversion, and protein deposition at 44% dietary protein indicating that temperature affected dietary protein requirement for optimum growth of H. fossilis fry and protein requirement seems to be satisfied with 44% dietary protein. Interestingly, interactive effects of both dietary protein levels and temperature were not found (P > 0.05). Fish reared at 18 ℃ had comparatively higher values for aspartate and alanine transferases than those reared at 26 ℃ water temperature which exhibited normal physiological value for these enzymes indicating that body metabolism was normal at this temperature. Hematological parameters also followed same pattern. Furthermore, fish reared at 26 ℃ water temperature exhibited more resistant to thermal stress (P < 0.05). The 95% maximum plateau of protein deposition data using second-degree polynomial regression analyses exhibited dietary protein requirement of fry H. fossilis between 40.8 and 41.8% of diet at 26 ℃ water temperature. The recommended range of dietary protein level and protein/digestible energy ratio for fry H. fossilis is 40.8-41.8% and 27.21-27.88 mg protein kJ-1 digestible energy, respectively. Conclusions: Information developed is of high significance for optimizing growth potential by making better utilization of nutrient at 26 ℃ and, to develop effective management strategies for mass culture of this highly preferred fish species.

식물에서 표적 유전자의 동시 과발현, 조직/발달 특이적 발현 및 스트레스 유도성 발현을 위한 binary 벡터의 제작과 분석 (Construction and Analysis of Binary Vectors for Co-Overexpression, Tissue- or Development-Specific Expression and Stress-Inducible Expression in Plant)

  • 이영미;박희연;우동혁;석혜연;이선영;문용환
    • 생명과학회지
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    • 제20권9호
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    • pp.1314-1323
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    • 2010
  • 유전자를 이소성으로 발현하고 억제하는 것은 유전자의 기능 연구에 있어서 매우 유용하다. 본 연구에서는 표적 유전자의 동시 과발현, 조직/발달 단계 특이적 발현 및 스트레스 유도성 발현을 위해 pPZP를 골격으로 다양한 binary 벡터를 제작하고 그 유용성을 검증하였다. 변형된 CaMV 35S 프로모터를 이용하여, 다른 두 개의 유전자를 동시 과발현시키는 binary 벡터를 제작하였고, 이 벡터가 동시에 그리고 같은 장소에서 다른 두 개의 표적 유전자를 과발현 하는데 효과적임을 확인하였다. At2S3, KNAT1 및 LFY 프로모터를 포함하는 조직 또는 발달 단계 특이적 발현 binary 벡터들을 제작하고 분석한 결과, 이 벡터들은 각각 배/유식물 시기, 새싹 끝의 분열조직 및 잎 원기 특이적 발현에 유용하였다. RD29A와 AtNCED3 프로모터를 포함하는 스트레스 유도성 발현 binary 벡터들은 고염, ABA, MV 또는 저온과 같은 비생물성 스트레스에 의한 유전자의 이소성 발현에 유용하였다. 본 연구에서 제작된 binary 벡터들은 표적 유전자의 이소성 발현을 통해 유전자의 생물학적 기능연구, 분자생물학적작용 기작 연구에 유용하게 사용될 것으로 사료된다.