옥수수(Zea mays) 원뿌리에서 에틸렌 전구체인 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC), indole-3-acetic acid (IAA) 그리고 methyl jasmonate (MeJA)가 통기조직의 발달에 미치는 영향을 조사하였다. 식물호르몬 처리는 원뿌리의 종단 구성에 영향을 미치므로 control과 호르몬 처리된 뿌리의 비교 가능한 위치를 정할 필요가 있었다. 이를 위하여 원뿌리의 정단을 PR0, 기부를 PR100이라 정의하고 이 두 지점 사이를 길이에 비례하여 PR25, PR50, PR75로 구분하였다. 대조군 뿌리의 PR25와 PR50 부분에서는 통기조직이 관찰되지 않았으며 PR75 부분에서는 드물게 통기조직이 나타나기도 하였다. PR75 부위의 통기조직 면적은 ACC 또는 IAA가 존재할 때 증가하였다. 반면, MeJA는 옥수수 원뿌리가 침수되지 않았을 때와 침수되었을 때 서로 다른 차등 효과를 나타내었다. 뿌리가 침수되지 않았을 때 MeJA는 통기조직의 발달을 억제하였다. 반면, 뿌리를 침수 시키면 통기조직의 면적이 증가하는데 그 면적은 MeJA에 의하여 더욱 증가되었다. 한편, 곁뿌리 원기는 그 주변 피층세포의 통기조직 발달에 수반되는 세포사멸을 억제하는 것으로 알려져 있었다. 곁뿌리 원기에 의해 억제되는 통기조직의 발달은 위에 기술한 바와 같이 통기조직의 발달을 촉진하는 세 가지 호르몬들에 의해서도 회복되지 않았다. 이는 발달하는 곁뿌리 원기가 억제하는 통기조직 발달 조절의 세부 단계는 식물호르몬들이 작용한 이후 단계일 가능성을 보여주는 것이다.
본 연구는 옥수수 습해 저항성 계통과 감수성 계통의 지상부와 지하부 제형질과 뿌리의 형태적 특성을 알아보고자 수행되었다. 6개의 국내 자식 계통을 유묘기(V3)에 10일간 담수처리 한 후 엽노화 정도로 내습성을 평가 한 결과 KS85은 황화엽수 3.33개, 노화정도 5.54로 가장 피해가 커 습해 감수성을 보였으며, KS141은 황화엽수 1.33개, 노화정도 3으로 가장 피해가 적어 습해 저항성을 보였다. KS85와 KS141을 담수 처리 후 20일에 조사한 결과 KS85와 K141의 지상부 건물중은 무처리구 대비 각각 86.1%, 77.0%가 감소되었고, 지하부 건물중은 KS85와 K141이 무처리구 대비 각각 77.6%, 65.0% 감소하여 습해 저항성인 KS141이 감수성인 KS85에 비해 건물중 감소량이 적었다. 두 계통의 지하부 nodal root의 SEM 촬영 결과 피층의 두께가 KS141이 KS85보다 더 현저히 두꺼웠으며 담수 처리 후 KS85는 KS141에 비해 피층의 뒤틀림이 심하여 피층의 두께가 내습성과 관련이 있는 것으로 사료되어진다.
옥수수 뿌리에 BL을 처리하면 양성굴중성 반응이 촉진되고, ethylene 생성도 증가한다는 것이 알려져 있다. BL에 의해 유도된 굴중성 반응과 ethylene 생성과의 관계를 조사하였다. ethylene 생성 억제제인 $10^{-4}$ M AVG를 처리하면 ethylene 생성은 90% 이상 억제되었으나, 굴중성 반응은 13% 정도 억제되었다. AVG를 BL과 함께 처리한 뿌리는 ethylene 생성은 약 60% 억제되었으나 굴중성 반응은 대조구 보다 증가하였다. 다른 ethylene 생성 억제제인 cobalt ion을 처리하면 ethylene 생성은 약 10% 정도 억제되었으나 굴중성 반응은 억제되지 않았다. BL과 cobalt ion을 함께 처리한 뿌리는 ethylene 생성이 억제되었으나 굴중성 반응은 증가되었다. 이러한 BL의 효과가 auxin transport와 관계가 있는지 알아보기 위하여 auxin transport inhibitor인 TIBA를 처리하였다. $10^{-5}$ M TIBA와 BL과 TIBA를 함께 처리한 경우(BL+TIBA), ethylene 생성은 각각 96%, 132% 증가하였으나 굴중성 반응은 모두 일어나지 않았다. 또한, BL, TIBA 그리고 IAA를 함께 처리한 뿌리 (BL+TIBA+IAA)는 음성굴중성 반응을 나타냈으나 뿌리 생장은 오히려 증가시켰으며, 이는 수평으로 있는 뿌리에서 IAA가 아랫면으로 transport 되지 못하고 윗면에 축적된 것을 의미한다. 이러한 결과는 BL이 뿌리 내에 존재하는 IAA의 차등분포에 영향을 주어 양성굴중성 반응을 촉진할 가능성을 제시한다.
Kim, Jae-Yoon;Kim, Kyoung-Hwa;Kwag, Eun-Hye;Seol, Yang Jo;Lee, Yong Moo;Ku, Young;Rhyu, In-Chul
Journal of Periodontal and Implant Science
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제48권2호
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pp.70-83
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2018
Purpose: The aim of this study was to evaluate the capacity of single and combined applications of the bark of the stems and roots of Magnolia officinalis Rehd. et Wils. (Magnoliae Cortex) and Zea mays L. (maize) to modulate inflammation in RAW 264.7 cells stimulated with Porphyromonas gingivalis. Methods: RAW 264.7 cells were stimulated with P. gingivalis, and Magnoliae Cortex and/or maize was added. Cytotoxicity and the capacity to modulate inflammation were determined with a methylthiazol tetrazolium (MTT) assay, nitrite production, enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), and western blotting. Results: Treatment with Magnoliae Cortex and/or maize inhibited nuclear transcription factor ${\kappa}B$ ($NF-{\kappa}B$) pathway activation and nuclear p44/42 mitogen-activated protein kinase (MAPK) and inducible nitric oxide synthase (iNOS) protein expression in P. gingivalis-stimulated RAW 264.7 cells. Moreover, the treatments suppressed cytokines (prostaglandin $E_2$ [$PGE_2$], interleukin $[IL]-1{\beta}$, and IL-6) and nitrite production. Conclusions: Both Magnoliae Cortex and maize exerted an anti-inflammatory effect on P. gingivalis-stimulated RAW 264.7 cells, and this effect was more pronounced when the extracts were combined. These findings show that these extracts may be beneficial for slowing the progression of periodontal disease.
Due to the strong influence of nitrogen(N) on plant productivity, a vast amount of N fertilizers is used to maximize crop yield. Over-use of N fertilizers leads to severe pollution of the environment, especially the aquatic ecosystem, as well as reducing farmer's income. Growing of N-efficient cultivars is an important prerequisite for integrated nutrient management strategies in both low- and high-input agriculture. Taking maize as a sample crop, this paper reviews the response of plants to low N stress, the physiological processes which may control N-use efficiency in low-N input conditions, and the genetic and molecular biological aspects of N-use efficiency. Since the harvest index(HI) of modern cultivars is quite high, further improvement of these cultivars to adapt to low N soils should aim to increase their capacity to accumulate N at low N levels. To achieve this goal, establishment and maintenance of a large root system during the growth period may be essential. To reduce the cost of N and carbon for root growth, a strong response of lateral root growth to nitrate-rich patches may be desired. Furthermore, a large proportion of N accumulated in roots at early growth stages should be remobilized for grain growth in the late filling stage to increase N-utilization efficiency. Some QTLs and genes related to maize yield as well as root traits have been identified. However, their significance in improving maize NUE at low N inputs in the field need to be elucidated.
Bipyridylium계 제초제 paraquat 잔류물의 토양중 행적을 구명하기 위하여 [$^{14}C$]paraquat의 신생 및 6주간의 숙성잔류물을 함유한 2종의 토양을 가지고 특수하게 제작한 pot에서 옥수수를 4주간 재배하였다. 숙성기간과 옥수수 재배기간 동안 $^{14}CO_{2}$로 무기화된 양은 총처리 방사능의 각각 $0.13{\sim}0.18%$와 $0.02{\sim}0.17%$이었다. 옥수수 재배기간중 뿌리와 줄기에 흡수 이행된 $^{14}C$은 두 토양 모두에서 각각 0.1%와 0.01% 미만이었으나 토양중에 남아 있는 $^{14}C$은 두 토양 모두에서 총처리 방사능의 97% 이상이었다. 4주간 옥수수를 재배한 후 토양중 paraquat의 물에 의한 추출율은 1.2% 이하로 매우 낮았고 [$^{14}C$]paraquat 추출불가 토양잔류물의 대부분은 humin에 혼입되어 있었다. 토양을 숙성하는 동안 토양 B의 pH가 증가하였고 옥수수 재배후에는 모든 처리구에서 토양의 pH가 증가하였다. 옥수수뿌리의 각 subcellular particle중에서 residue 분획(incompletely homogenized tissue)에 가장 많은 $^{14}C$이 분포해 있었다. 토양의 dehydrogenase 활성은 숙성에 관계없이 옥수수 재배후에 증가하였다.
몰리브덴 보조인자 형성을 방해하는 텅스텐산 나트륨이 옥수수 뿌리에서 알데히드 산화효소의 활성과 생장에 미치는 영향을 조사하였다. 다른 식물에서 보고된 바와 같이 옥수수 뿌리에서도 텅스텐산 나트륨은 그 농도가 증가됨에 따라 알데히드 산화효소의 활성을 억제하였는데, 억제 활성은 식물체에 직접 처리한 경우에만 나타나고 추출된 효소에 처리하였을 때에는 효과가 없었다. 텅스텐산은 알데히드 산화효소의 활성화를 억제하는 물질임에도 불구하고, Western분석에 의하면 알데히드 산화효소 단백질의 함량을 감소시키는 것으로 나타나 반응산물이 효소함량을 증가시키는 양성 되먹임 조절관계를 나타내었다. 텅스텐산 나트륨은 효소활성을 억제하는 농도에서 옥수수 원뿌리의 생장과 곁뿌리발생을 억제하였지만 굴중성 반응에는 영향이 없었다. 전자의 두 반응은 옥신 절대함량에 의존하고 후자는 상대량에 의존하므로 텅스텐산 나트륨에 의한 옥신 함량 변화로 관찰된 결과들의 설명이 가능할 것으로 사료되었다. 그러나 뿌리의free IAA의 함량 변화는 검출되지 않았다. 옥신 함량 조절에는 강력한 항상성 기작이 관여하므로 IAA conjugate분해와 nitrilase에 의한 생합성 증가 등 결과 설명에 적용 가능한 내용들을 논의하였다.
본 실험은 옥수수(B73)에서 습해에 대한 생육 특성 변화와 습해 관련 유전자 발현 양상을 조사하여 내습성 옥수수 마커 개발을 위한 기초자료로 활용하고자 수행되었다. 1. 침수 처리구에서 초장(21.3%), 근장(50.6%), 잎 및 뿌리의 무게(21.6%), 잎의 SPAD 값(55.7%) 및 엽록소 함량(35.3%)은 감소하였고, 뿌리의 ROS의 함량은 2시간까지 46.5% 증가하다가 6시간 후에는 차이가 발생하지 않았다. 2. 뿌리 두께가 대조구에 비해 습해 처리구에서 2.5배이상 증가하였고, 뿌리 피층에 다수의 통기조직이 형성되었다. 3. 통기조직 형성(EXP1)과 에틸렌 생합성에 관련된 유전자(EREBP105) 등 습해 관련 유전자 7개가 습해 처리구에서 2.5배 이상 발현이 증가되는 것을 Microarray 분석을 통해 선별하고 RT-PCR을 통해 확인하였다.
To address the diversity of cyclodextrin-producing P. graminis strains isolated from wheat roots and rhizospheres of maize and sorghum sown in Australia, Brazil, and France, restriction fragment length polymorphism analysis of part of genes encoding RNA polymerase (rpoB-RFLP) and DNA gyrase subunit B (gyrB-RFLP) was used to produce genetic fingerprints. A phylogenetic tree based on rpoB gene sequences was also constructed. The isolates originated from Brazil could be separated from those from Australia and France, when data from the rpoB-based phylogenetic tree or gyrB-RFLP were considered. These analyses also allowed the separation of all P. graminis strains studied here into four clusters; one group formed by the strains GJK201 and $RSA19^T$, second group formed by the strains MC22.02 and MC04.21, third group formed by the strains TOD61, TOD 221, TOD302, and TOD111, and forth group formed by all strains isolated from plants sown in Cerrado soil, Brazil. As this last group was formed by strains isolated from sorghum and maize sown in the same soil (Cerrado) in Brazil, our results suggest that the diversity of these P. graminis strains is more affected by the soil type than the plant from where they have been isolated.
전위유전자 표지를 이용한 2배체 야생근연종 감자의 유용 유전자 cloning 체계를 개발하기 위하여 옥수수의 진위유전자 Ac를 조작하여 전위효소는 생산하나 이동은 불가능하도록 제작된 immobilized Ac (iAc)와 자체 이동은 불가능하나 iAc의 작용에 의해 이동이 가능한 Ds를 Agrobacterium tumefaciens를 이용한 형질전환에 의해 2배체 근연종 감자 (Solanum tuberosum Group Phureja) 계통 1.22에 도입하였다. iAc및 Ds 삽입 binary vector들을 보유하는Agrobacterium 계통들로 형질전환 처리된 1.22 기내배양신초의 잎과 줄기 절편의 경우 50mg/L 의 kanamycin이 첨가된 배지에서도 캘러스를 형성하였으며, 잎 절편으로부터 재분화신초가 획득되었다. 형질전환 처리되지 않은 1.22 신초는 100mg/L의 kanamycin이 첨가된 배지에서 전혀 발근이 되지 않았으나, 형질전환 처리에 의해 획득된 재분화 신초는 동일 배지에서 발근이 되었다. iAc와 Ds의 염기배열에 대해 특이적인 oligonucleotide primer들을 이용하여 형질전환 처리 획득 식물들로부터 추출된 DNA에 대한 PCR분석을 실시한 결과, 사용된 primer들의 iAc 와 Ds의 염기배열에 있어서의 위치에 의해 예상되는 크기의 DNA들이 형성되어 iAc 와 Ds의 1.22 genome내 도입이 확인되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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