• 한국초지조사료학회지
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• 제43권1호
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• pp.56-61
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• 2023

The germination process is critical for plant growth and development and it is largely affected by environmental stress, especially salinity. Recently, hydrogen sulfide (H₂S) is well known to act as a signaling molecule in a defense mechanism against stress conditions but poorly understood regulating seed germination. In this study, the effects of NaHS (the H₂S donor) pretreatment on various biochemical (hydrogen peroxide (H₂O₂) content and amylase and protease activity) and physiological properties (germination rate) during seed germination of oilseed rape (Brassica napus L. cv. Mosa) were examined under salt stress. The seed germination and seedling growth of oilseed rape were inhibited by NaCl treatment but it was alleviated by NaHS pretreatment. The NaCl treatment increased H₂O₂ content leading to oxidative stress, but NaHS pre-treatments maintained much lower levels of H₂O₂ in germinating seeds under salt stress. Amylase activity, a starch degradation enzyme, significantly increased over 2-fold in control, NaHS pretreatment, and NaHS pretreatment under NaCl during seed germination compared to NaCl treatment. Protease activity was highly induced in NaHS-pretreated seeds compared to NaCl treatment, accompanied by a decrease in protein content. These results indicate that NaHS pretreatment could improve seed germination under salt stress conditions by decreasing H₂O₂ accumulation and activating the degradation of protein and starch to support seedling growth.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.213-213
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• 2022

Pre-harvest sprouting(PHS) refers to germinating seeds in the mother plant before harvesting under low dormancy and humid climate, deteriorating grain quality, and rice yield. Rice varieties with floury endosperm(RFE) have been developed to boost domestic rice consumption by invigorating the processed rice industry, reducing milling and environmental cost. However, the PHS tolerance of RFE is relatively low in the rice varieties with transparent endosperm(RTE) since they soak moisture rapidly due to soft endosperm. In this study, Baromi2(BR2), floury endosperm, and Jomyeong1(JM1), PHS tolerance donor, were crossed to improve PHS tolerance. Major agronomic traits and PHS tolerance test of ten F₇(BR2/JM1) lines were conducted in NICS, 2022. The evaluations of PHS were carried out according to the method of RDA(2012) with slight modifications. Briefly, three panicles were treated and incubated 25℃ in a growth chamber 35 days after the heading date. Ten PHS tolerance promising lines demonstrated floury endosperm. The heading date of BR2 and JM1 was 7/27 and 8/5, respectively. The heading date of promising lines was 7/23~8/10. The PHS rate of BR2 and JM1 exhibited 56.3% and 10.7%, respectively. However, the PHS rate often promising lines demonstrated 2.4%~52.4%, 3 lines significantly lower than BR2. Further studies such as ABA contents are necessary to elucidate the mechanism of PHS tolerance in BR2/JM1. These results may contribute to developing elite RFE lines with improved PHS tolerance.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제41권2호
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• pp.73-80
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• 2014

산화질소(nitric oxide: NO) 공여체인 $100{\mu}M$ sodium nitroprusside (SNP)를 배추 잎에 전처리한 후 이어서 $2{\mu}M$ paraquat (PQ)처리 시, PQ에 의해 유도된 산화적 손상에 대한 잎의 내성이 효과적으로 증진되었다. 24 시간 광 배양기간 동안 PQ 단독 처리구 잎에서는 생체량, 엽록소 및 단백질 함량이 현저하게 감소하였으나 PQ 노출 전에 3시간 SNP 전처리로 이들 잎 손상이 의미 있게 완화되었다. 게다가 PQ 처리에 기인된 malondialdehyde (MDA)와 $H_2O_2$ 함량 증가도 SNP 전처리에 의해 유의하게 억제되었다. 잎에서 이들 PQ 독성에 대한 SNP의 방어효과와 관련하여 ascorbate-glutathione 회로 구성 효소의 활성도 변화를 조사하였다. PQ 단독 처리구에서 APX, DHAR 및 GR 효소 활성도는 배양 6시간후에 급격히 감소되어 대조구 잎과 비교 시 각각 대조구의 19%, 50%, 39% 수준의 활성도 값을 보였다. 그러나, 이들 효소 활성도 값 감소는 SNP 전처리에 의해 현저하게 억제되어 6시간 배양 후에 PQ 단독처리구 보다 각각 5배, 2배, 1.5배 높은 값을 나타내었다. 또한, 그 이후 24시간 배양 때까지 PQ 단독 처리구보다 계속 높은 활성도를 보이면서 점차로 감소하였다. 이들 결과로부터, PQ에 노출된 배추 잎에서 SNP 전처리에 의한 ascorbate-glutathione 회로의 활성화가 $H_2O_2$의 축적을 억제하며 그로인해 PQ에 의해 유도된 산화스트레스로부터 잎을 방어하는 것으로 생각되었다. 동시에 이 들 결과는 산화질소가 배추 잎에서 PQ 스트레스에 대한 항산화 방어자로서의 역할을 하는 것을 의미한다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제32권4호
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• pp.293-300
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• 2005

배추 유식물 제 1엽의 생장에 미치는 sodium nitroprusside(SNP: NO 공여체)의 생리적 효과를 NO에 의한 세포 분열조절의 가능성 수준에서 조사하였다. 배추 유식물에 서로 다른 농도의 SNP (0, 200, 500 및 $1000\;{\mu}M$)를 8일간 처리하고 배양한 결과 $200\;{\mu}M$ SNP 농도에서 최대 잎 생장을 보이면서 처리농도 의존 방식으로 잎의 생장에 영향을 끼쳤다. 잎의 생장반응과 일치하여, 잎의 엽록소 및 수용성 단백질 함량은 $200\;{\mu}M$농도에서 최대로 증가하여 각각 대조구의 142%와 134%수준을 보였으나, 오히려 $1000\;{\mu}M$처리농도에서는 엽록소의 경우 미미한 감소와 그리고 단백질 함량에서는 13%의 감소가 일어났다. 게다가, 잎 조직의 DNA와 RNA 함량 역시 $200\;{\mu}M$ 처리시 최대로 증가하여 각각 대조구의 142% 및 139% 수준을 보였으나, 반면에 $1000\;{\mu}M$ 농도에서는 각각 대조구의 80% 및 84% 수준까지 감소되었다. 세포벽 합성과 관련된 효소 활성도 변화에서 phenylalanine ammonia-lyase와 guaiacol peroxidase 활성도는 $200\;{\mu}M$ SNP 처리시 대조구에 비해 각각 최대 212%와 134% 증가 하였으나, $1000\;{\mu}M$ 농도에서는 두 효소 활성도 모두 유의한 변화를 보이지 않았다. 결론적으로, 이들 결과는 효과적인 농도에서의 SNP 처리에 의한 배추 제 1엽의 생장 촉진 현상은 세포분열 유도에 대한 NO의 능력에 기인될 수 있음을 제시하는 것이다.

• Molecules and Cells
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• 제25권3호
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• pp.407-416
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• 2008

Thirteen near-isogenic lines (NILs) of japonica rice were developed via a backcross method using the recurrent parent Chucheong, which is of good eating quality but is susceptible to Magnaporthe grisea, and three blast resistant japonica donors, Seolak, Daeseong and Bongkwang. The agro-morphological traits of these NILs, such as heading date, culm length, and panicle length, were similar to those of Chucheong. In a genome-wide scan using 158 SSR markers, chromosome segments of Chucheong were identified in most polymorphic regions of the 13 NIL plants, and only a few chromosome segments were found to have been substituted by donor alleles. The genetic similarities of the 13 NILs to the recurrent parent Chucheong averaged 0.961, with a range of 0.932-0.984. Analysis of 13 major blast resistance (R) genes in these lines using specific DNA markers showed that each NIL appeared to contain some combination of the four R genes, Pib, Pii, Pik-m and Pita-2, with the first three genes being present in each line. Screening of nine M. grisea isolates revealed that one NIL M7 was resistant to all nine isolates; the remaining NILs were each resistant to between three and seven isolates, except for NIL M106, which was resistant to only two isolates. In a blast nursery experiment, all the NILs proved to be more resistant than Chucheong. These newly developed NILs have potential as commercial rice varieties because of their increased resistance to M. grisea combined with the desirable agronomic traits of Chucheong. They also provide material for studying the genetic basis of blast resistance.

• Journal of Plant Biology
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• 제25권3호
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• pp.135-151
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• 1982

This investigation was carried out to clarify the changes of pigments and soluble protein, and photosystem II activity in the leaves of barley (${SO}_2$-sensitive) and corn (${SO}_2$-resistant) seedlings induced by the ${SO}_2$ fumigation (10, 50ppm). The pH changes of the leaf extract, the content of sulfite and sulfate, the activities of catalase, peroxidase, and polyphenoloxidase were compared in the leaves of barley and corn seedlings induced by ${SO}_2$ fumigation. The results are summarized as follows: An appreciable effect of pH change of leaf extract by ${SO}_2$ fumigation was observed in barley leaves (pH 6.10 to 5.18), but only a small change occurred in corn leaves (pH 5.66 to 5.50). The same pattern of pH changes was recorded when the solution of 0.2N HCl was added to leaf extract, providing lower buffering capacity of the barley leaves than corn leaves. After 2 hours of exposure to 10 ppm ${SO}_2$, the contents of ${SO}^{2-}_3$ and ${SO}^{2-}_4$ were increased in barley leaves, while only ${SO}^{2-}_4$ increased in corn leaves. After fumigation with 10ppm ${SO}_2$ for 2 hours, barley leaves showed significant decreases in activities of catalase, to 17% peroxidase, to 58%, and polyphenoloxidase, to 88%. Corn leaves showed increases in activities of peroxidase, to 136%, and polyphenoloxidase, to 128%. Absorption spectra of pigments obtained from ${SO}_2$-fumigated leaves were gradually decreased with the fumigation time increases, but the decrease was more significant in barley leaves. Fumigation with 50ppm ${SO}_2$ for 2 hours induced the greatest decomposition in carotenoid, followed by chlorophyll a and then chlorophyll b in barley leaves. The ratio of chlorophyll a/b was decreased from 4.1 to 3.6 in barley leaves, but in corn leaves it was maintained almost a constant level(4.9-4.8). The rate of decomposition of chlorophyll and carotenoid in corn leaves was very slow than those in the barley leaves. Fumigation with 50 ppm ${SO}_2$ for 2 hous, decreased the protein content of barley leaves to 59%, and that of corn leaves to 89%, and the extent of decrease in protein content was greater than that of pigments in barley and corn leaves. The rate of DCIP9dichlorophenol indophenol) photoreduction in ${SO}_2$-fumigated leaves was decreased to 18 and 67% in barley and corn leaves, respectively. However, DCIP photoreduction was considerably recovered about 32 and 92% with the addition of DPC(diphenylcarbazide) as an exogenous electron donor in barley and corn leaves, respectively.

• 식물조직배양학회지
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• 제25권4호
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• pp.251-256
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• 1998

녹색꽃양배추의 약배식에 있어서 배발생에 미치는 제요인의 영향을 구명하고자 7개의 시판종으로 2년에 걸쳐 일련의 실험을 실시한 결과는 다음과 같다. 1. 소포자 배발생에 미치는 수정B5배지의 sucrose농도는 10%보다 14%가 우수하였다. 2.. NAA와 2,4-D처리는 질산은 첨가에 영향을 받아서 모든 품종에서 농도가 낮을(0.1mg/L) 경우 AgNO$_3$의 첨가에서 배발생율을 낮추었다. 3. BAP는 품종에 따라 배발생효율을 크게 낮추거나 높이는 등 품종간 차이가 확인되었다. 4. NAA와 2,4-D 농도가 높거나 sucrose 농도가 10%보다 14%였을때 배발생률을 높였다. 5. 꽃잎길이가 약길이의 0.6~l배 정도의 화뢰에서 채취된 약에서는 배발생을 볼 수 있었으며, 이때 소포자 발달단계는 1핵기초에서 2핵기초였고, 가장 좋았던 것은 1핵기후기부터 화분유사분열기로서 화뢰성장단계는 꽃잎길이가 약길이의 약 0.8배 때였다. 6. 약의 치상시기는 3월초가 2월초에 비하여 좋았으나 품종간 차이가 켰으며, 배발생에 효과적인 35$^{\circ}C$의 고온처리 요구기간도 품종간 차가 있고, 동일품종이라도 연차변이가 있어 채취 모본의 생리 및 배양조건에 따라 미치는 영향이 다름을 확인 할 수 있었다.

• 한국육종학회지
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• 제40권2호
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• pp.164-167
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• 2008

절화장미 '해도지' 품종은 전라남도농업기술원에서 육성한 적색 스탠다드 신품종으로 절화수명이 우수한 'Vital'을 모본으로, 화색이 선명한 적색 'Cardinal'를 부본으로 하여 2003년에 인공교배 하였다. 화형과 화색이 예쁘고 꽃잎수가 적합한 2계통을 2004년 1차 선발 하였다. 2005년부터 2007년까지 특성 및 생산력검정을 실시하여 적색이며 묘 양성이 쉽고 줄기가 곧으며 비교적 흰가루병에 강한 특성을 가지고 있으며 수량성도 우수한 '해도지' 품종을 육성하였다. 육성된 품종은 스탠다드 중형계 품종으로 꽃크기가 9.2 cm, 절화장이 62 cm, 절화수명이 9.5일로 줄기가 곧고 흰가루병에 강하고 절화수명이 우수하며 절화수량은 3년 동안의 검정결과 167본/$m^2$/년으로 대비품종 '티아모' (164본/$m^2$/년)에 비해 2% 증가하였다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제46권3호
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• pp.137-142
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• 2019

유전자교정작물은 공여 DNA의 사용 여부와 돌연변이의 크기에 따라 SDN-1, SDN-2, SDN-3 작물로 분류한다. 특히 SDN-1과 SDN-2 작물들은 이들을 창출하기 위하여 사용한 운반체 DNA 단편 또는 guide RNA가 잔존 하지 않는 100% transgene-free 작물의 개발이 가능하다. 따라서 이들은 기존의 전통교배육종기술을 이용하거나 자연 상태에서도 창출이 가능한 작물들이다. 그러므로 기존의 GMO 법령에 따라 이들 유전자교정작물을 판별하거나 표시제에 근거한 관리 감독을 수행하기가 어렵다. 이러한 과학적 사실에 근거하여 호주는 SDN-1 작물은 GMO 규제에서 제외하도록 하였다. 또한, 아르헨티나, 브라질, 일본 등은 외래유전자가 최종산물에 잔존 하지 않는 유전자교정작물은 GMO 규제에서 제외하도록 하여 SDN-1은 물론 SDN-2 작물도 GMO에 포함되지 않을 수도 있도록 하였다. 이러한 추세에 따라 우리나라도 외래유전자가 잔존 하지 않는 유전자교정작물은 GMO 규제에서 제외하도록 하여 유전자교정기술을 이용한 다양한 작물 육종 계통 육성이 널리 이용되어 우수 품종 육성에 기여되길 기대한다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제33권1호
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• pp.1-9
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• 2006

도처에 분포하는 peroxiredoxins (Prxs)은 세포 내 방어신호전달 과정에서 다양한 기능을 하는 것으로 나타났다. Prxs는 크게 typical 2-Cys Prx, atypical 2-Cys Prx와 1-Cys Prx의 세 부류로 분류되는데, 이것들은 cysteine 잔기의 수와 촉매기전에 따라 구분된다. 세 종류의 단백질 중, N-말단에 peroxidatic cysteine 잔기를 포함하는 typical 2-Cys Prx는 $H_2O_2$ 분해과정 동안 과산화물-의존적인 sulfenic acid로의 산화와 thiol-의존적 환원과정이 순환되어 일어난다. Sulfenic acid는 고농도의 $H_2O_2$와 Trx, Trx reductase와 NADPH를 포함하는 촉매 요소의 존재하에 cysteine sulfenic acid로 과산화 될 수 있다 과산화된 2-Cys Prx는 ATP 의존성 효소인 sulfiredoxin의 작용에 의해 천천히 환원된다. 세포가 강력한 산화나 열 충격 스트레스에 노출되면, 2-Cys Prx는 LMW 단백질에서 HMW complex로 구조를 변화시켜 peroxidase에서 chaperone으로 기능의 전환을 일으킨다. 2-Cys Prx의 C-말단 부분 역시 이러한 구조적 전환에 중요한 역할을 한다. 따라서, C-말단이 잘려진 단백질은 과산화가 되지 않고 단백질의 구조와 기능이 조절될 수 없다. 이러한 반응들은 활성 자리인 peroxidatic cysteine 잔기에 의해 일차적으로 유도되며, 그것은 세포에서 '$H_2O_2$ sensor' 로서 작용하다. 2-Cys Prx의 가역적인 구조와 기능 변화는 세포가 외부자극에 적응하는 수단으로 작용하며, 아마도 세포내 방어신호체계를 활성화 시키는 것으로 생각된다. 특히, chloroplast에 존재하는 식물 2-Cys Prx는 촉매반응 동안 주된 구조적인 변화를 나타내는 역동적인 단백질 구조를 가지고 있어서, 산화-환원 의존적으로 super-complex를 형성하고 가역적으로 thylakoid membrane에 부착한다.