The effects of simetryne on light induced electron transport and phosphorylation in isolated spinach (Spinacia oleracea L.) chloroplasts were investigated in comparison with sencor and DCMU. Simetryne, like sencor and DCMU, completely, inhibited PSII electron transport and phosphoryltion with 10-6 M treatment but did not inhibit PSI electron transport. Interference with the electron transport pathway was evidenced by the greater sensitivity of oxygen evolution and uptake than phosphorylation. The following order of decreasing inhibitory effectiveness was exihibited; DCMU>simetryne>sencor. The photoacoustic technique was also used to monitor the relative photosynthetic activity in the leaves treated with the herbicides (simetryne, sencor or DCMU) in vivo and in vitro. Photoacoustic measurements on intact leaves provide quantitative information on two related aspects of the photosynthetic process, namely, photochemical energy storage and oxygen evolution. The relative photoacoustic signal of leaves treated with the herbicides showed low level in 21 Hz, but high level in 380 Hz and on isolated chloroplasts (both 21 Hz and 380 Hz) in comparison with that of the untreated leaves. These results suggest that some of photochemical energy is converted into the heat owing to the inhibition of electorn transport pathway by the herbicides.
The effect of heat treatment in the light on the subsequent CO2 fixation was studied with isolated spinach chloroplasts to define the role of light during heat stress. The degree of inhibition in CO2 fixation after heat treatment at 35$^{\circ}C$ under full light intensity (600W/$m^2$) was same as that in the dark. However, heat treatment of isolated chloroplasts in the light manifested thylakoidal damage, which did not occur in the dark. Under weak light (10~30 W/$m^2$ ) where no thylakoidal damage occurred, the inhibition was substantially alleviated , showing protective effect of light . The inhibition caused by heat treatment in the dark or light is prevented by the addition of a few combined compounds to the medium prior to treatment. Fructose-1-6- bisphosphate(with aldolase)and ribose-5-phosphate, known to be effective combined with oxaloacetate in preventing inhibition after heat treatment in the dark were equally effective in the light even without oxaloacetate. Addition of sugar phosphate reduced the Mehler reaction, which may occur in fast rae under high light. However, the addition of bicarbnate and catalase that would remove Mehler reaction did not provide any protection, indicating that protective role of sugar phosphate is elsewhere. Furghermore, in whole plants rapid recovery from heat stress was observed in the light. The apparently lesser or equal inhibition in spite of additional thylakoidal damage under heat stres in the light and less requirement for the protection against heat treatment suggest that the inhibitory effect of heat stress is alleviated by light treatment.
iso-Butanol이 엽록체의 광합성 전자전달 활성에 미치는 영향을 연구하기 위하여 암조건하에서 시금치의 엽록체에 iso-butanol을 처리한 후 대조구와 비교하여 광계 II 활성과 광계 I 활성을 조사하였으며, 또한 iso-butanol이 틸라코이드 막단백질에 미치는 영향을 알아보기 위해 전기영동으로 틸라코이드 막단백질의 변화를 조사하였다. 광계 I 활성은 iso-butanol이 저농도(1-4%)일 때는 증가하였으나 고농도(5-9%) 에서는 감소되었다. 광계 II 활성은 iso-butanol의 농도가 0.6, 0.8, 1%에서는 각각 75%, 55% 및 25%로 활성이 감소하였다. Butanol 중에서 탄소수는 같으나 OH 기의 위치가 다른 1-butanol, sec-butanol, tert-butanol, iso-butanol이 광계 II의 전자전달계에 미치는 영향을 비교해 본 결과 OH 기를 중심으로 탄소의 배열이 직선상 일 때 저해효과가 크다는 것을 알 수 있었다. iso-butanol이 1차적으로 광계 II에 미치는 억제 부위는 0.8% iso-butanol 처리구에 DPC 첨가했을 때 DCIP 환원율이 93%로 증가하는 것으로 보아 광계 II의 산화 부위임을 알 수 있다. 0.8% iso-butanol 처리구에 외부에서 망간과 칼슘을 첨가하였을 때 광계 II 활성이 각각 83%와 79%로 보호된 것으로 보아 광계 II 활성 억제는 망간의 소실과 관계 있는 것으로 생각된다. 또한 1% iso-butanol 처리한 엽록체를 20배 희석하였을 때 활성이 78%로 회복되었다. iso-Butanol은 1% 이하의 저농도에서 광계 II 활성을 감소시킨데 비해 1% iso-butanol 처리구의 틸라코이드 막단백질의 SDS-PAGE에 의한 band pattern은 대조구와 유사하며 2% 처리구에서는 52 Kd 부근에서 미세한 band pattern의 차이가 있으며 5%의 iso-butanol 처리구의 틸라코이드 막단백질의 band는 전체적으로 많이 소실되었다. 이것으로 보아 iso-butanol은 가역적으로 광계 II의 산화부위에 관여하는 단백질에 영향을 주어 $Ca^{2+}와\;Mn^{2+}$ 이온의 친화력을 저하시켜 광계 II 활성을 억제시키고 또한 알코올의 R-group의 틸라코이드 막에 침투하여 막구조를 변형시키므로 광계 I 활성이 증가하며 고농도(5-9%)에서는 비가역적으로 막구조를 변경하여 광계 I 활성이 감소한 것으로 사료된다.
Effects of HgCl$_2$-treatment on electron transport, chlorophyll a fluorescence and its quenching were studied using isolated barley (Hordeum vulgare L. cv. Albori) chloroplasts. Depending on the concentration of HgCI$_2$, photosynthetic oxygen-evolving activities of photosystem II (PS II) were greatly inhibited, whereas those of photosystem I (PS I) were slightly decreased. The inhibitory effects of HgCl$_2$ on the oxygen-evolving activity was partially restored by the addition of hydroxyamine, suggesting the primary inhibition site by HgCl$_2$2-treatment is close to the oxidizing site of PS tl associated with water-splitting complex. Addition of 50 $\mu$M HgCI$_2$ decreased both photochemical and nonphotochemical quenching of chlorophyll fluorescence. Especially, energy dependent quenching (qE) was completely disappeared by HgCl$_2$-treatment as observed by NH$_4$CI treatment. In the presence of HgCI$_2$, F'o level during illumination was also increased. These results suggest that pH gradient across thylakoid membrane can not be formed in the presence of 0 $\mu$M HgCl$_2$. In addition, antenna pigment composition might be altered by HgCl$_2$-treatment.
The electron transport activities of choloroplasts isolated from hte detached rise (Oryza sativa L. cv. Chucheong) leave stored under low temperature(4$^{\circ}C$) with light illumination were investigated to understand the role of light in the low temperature inhibition of photosynthesis in the chilling-sensitive plants. Chlorophyll content of the detached leaves upon incubation at 28$^{\circ}C$ and 4$^{\circ}C$ in the dark was also measured. The rice seedlings were grown with Hoagland medium in the growth chamber of 28$^{\circ}C$ temperature and 400 ft.c fluorescent light with the photoperiod of 16 h. Although chlorophyll content of the detached leaves stored in the dark declined by 61.7% after 28$^{\circ}C$ treatement, there occurred only 5.2% decrease of chlorophyll with 4$^{\circ}C$ treatment. Low temperature treatment(4$^{\circ}C$) for 6 days brought about decreases in total photosystem(PS II+PS I) activities by 35.2% and 73.6% in te presence and absence of light, respectively, while after 28$^{\circ}C$ treatment of the detached leaves for 6 days in the dark there was only 27.6% decrease in PS II+PS I activity. PS II activities were also decreased by 35.6% and 72.2% in the light and dark, respectively. PS I activities were decreased slightly, however, by 7.6% and 16.2% in the light and dark, respectively. Investigations into DPClongrightarrowDCPIP and NH2OHlongrightarrowDCPIP activities revealed that low temperature inhibition of PS II activities was not due to the inactivation of the water oxidation capacity at low temperature. It was concluded that light protects the electron transport activities of isolated rice chloroplasts from the inhibitory effect of low temperature in the detached leaves.
8일간 생장한 보리 유식물에 72시간 동안 dimethipin을 처리하면서 엽록소 함량의 변화와 광합성적 전자전달 활성을 측정하였다. 10/sup -3/M dimethipin을 72시간 처리한 경우 엽록소 함량이 33% 감소하였다. 이에 비해 7일간 암소에서 생장시킨 후 dimethipin을 처리한 보리 유식물은 녹화 48시간에 10/sup -4/M에서 대조구에 비해 43% 엽록소 함량이 감소하였으며, 엽록소 a/b 비율이 증가하였다. 24시간의 dimethipin처리는 PSⅡ+PSⅠ활성에 거의 영향을 미치지 않았다. 10/sup -4/M dimethipin처리는 48시간 배양시 10% 그리고 72시간에는 25%의 PSⅡ+PSⅠ 활성을 억제하였다. Water splitting system을 제외한 PSⅡ+PSⅠ 활성은 10/sup -4/M dimethipin을 48시간 처리할 경우 16% 그리고 72시간에는 27% 억제되었다. 10/sup -4/M dimethipin을 24시간 처리할 경우 PSⅡ활성은 8%, 48시간에서는 13% 그리고 72시간에서는 18% 억제되었다. 10/sup -4/M dimethipin을 24시간 처리할 경우 PSⅠ활성은 4%, 48시간에서는 8% 그리고 72시간에서는 10% 억제되었다. 7일간 암소에서 자란 황백화된 보리 유식물을 녹화시간 6, 12, 24와 48시간에 dimethipin을 처리할 경우 PSⅡ+PSⅠ 활성은 5, 10, 10 그리고 11% 억제되었다. 반면에 water splitting system을 제외한 PSⅡ+PSⅠ 활성은 모든 처리시간에서 그 효과가 없었다. 또한 PSⅡ와 PSⅠ의 활성도 대조구와 큰 차이가 없었다. 이와 같이 dimethipin에 의해 야기된 광합성적 전자전달활성의 억제는 엽록체 합성과정에서의 영향보다는 엽록체의 기능에 영향을 주는 것으로 사료되며, 이러한 엽록체 기능의 감소는 dimethipin에 의해 야기되는 30∼40%의 엽록소 함량감소에 의한 것으로 사료된다.
1994년 5월 대한해협 서수로 표층에서 초미세식물플랑크톤을 분리, 배양하였다. 0.2${\sim}$2.0 ${\mu}m$ 범위에서 여과분리 및 희석법으로 단일종으로 분리하여 f/2 배양액으로 배양하였다. 개체의 외형은 구형이었고 지름은 2 ${\mu}m$ 내외였으며, 배양된 개체군은 황록색을 보여주었다. 표면은 매끈하였고 세포벽으로 싸여진 세포에서 핵, 엽록체, 미토콘드리아, 골기체, 액포 등이 확인되었다. 분리된 종은 엽록소 a와 b를 갖는 색소 구성과 세포막, 틸라코이드막구성, 피레노이드 등을 포함하는 미세구조 특성으로 볼 때 녹조류에 속하는 클로렐라의 일종으로 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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