UV-B가 강낭콩(Phaseolus vulgaris L.)의 지방산 구성, 지질과산화 및 polyamine 함량에 미치는 영향 Effect of UV-B on fatty Acid Composition, Lipid Peroxidation and Polyamine in Kidney Bean(Phaseolus vulgaris L.)원문보기
UV-B에 의한 강낭콩 식물의 피해양상, 지질과산화, 지질조성 변화와 UV-B에 대한 식물의 방어기작 등을 조사하기 위하여 3주간 UV-B 조사 실험을 수행하였다. UV-B 처리에 의해 초장이 약 22% 정도 감소하는 것으로 나타났다. MDA 함량은 UV-B 처리에 의해 약 50% 정도 증가하는 것으로 나타났다. Glutathione 및 ascorbate acid 함량은 UV-B 조사에 의해 산화형이 증가하고 환원형이 감소하는 것으로 나타났다. UV-B 조사에 의한 지방산 구성 변화를 조사한 결과 당지질 및 인지질 모두 UV-B조사에 의해 포화지방산이 증가하는 것에 반해, 불포화지방산이 감소하는 것으로 나타났다. 강낭콩 잎에는 주로 3종류의 polyamine이 존재하는 것으로 나타났으며, 3종류 모두 UV-B 조사에 의해 증가하는 것으로 나타났다. 본 실험 결과로 볼 때, UV-B 조사는 활성산소를 생성하여 생체막 지질에 직접적인 영향을 미치는 것으로 나타났으며, ascorbate acid, glutathione, polyamine 등의 항산화물질들이 이에 대한 피해를 최소화하기 위하여 작용하는 것으로 나타났다.
UV-B에 의한 강낭콩 식물의 피해양상, 지질과산화, 지질조성 변화와 UV-B에 대한 식물의 방어기작 등을 조사하기 위하여 3주간 UV-B 조사 실험을 수행하였다. UV-B 처리에 의해 초장이 약 22% 정도 감소하는 것으로 나타났다. MDA 함량은 UV-B 처리에 의해 약 50% 정도 증가하는 것으로 나타났다. Glutathione 및 ascorbate acid 함량은 UV-B 조사에 의해 산화형이 증가하고 환원형이 감소하는 것으로 나타났다. UV-B 조사에 의한 지방산 구성 변화를 조사한 결과 당지질 및 인지질 모두 UV-B조사에 의해 포화지방산이 증가하는 것에 반해, 불포화지방산이 감소하는 것으로 나타났다. 강낭콩 잎에는 주로 3종류의 polyamine이 존재하는 것으로 나타났으며, 3종류 모두 UV-B 조사에 의해 증가하는 것으로 나타났다. 본 실험 결과로 볼 때, UV-B 조사는 활성산소를 생성하여 생체막 지질에 직접적인 영향을 미치는 것으로 나타났으며, ascorbate acid, glutathione, polyamine 등의 항산화물질들이 이에 대한 피해를 최소화하기 위하여 작용하는 것으로 나타났다.
To investigate the effects of UV-B on fatty acid composition, lipid peroxidation and biochemical defense responses of plant, kidney bean (Phaseolus vulgaris L.) was subjected to enhanced UV-B irradiation [daily dose : 0.02.(No UV-B) and 11.36 (enhanced UV-B) $kJ\;m^{-2};UV-B_{BE}$] for 3 ...
To investigate the effects of UV-B on fatty acid composition, lipid peroxidation and biochemical defense responses of plant, kidney bean (Phaseolus vulgaris L.) was subjected to enhanced UV-B irradiation [daily dose : 0.02.(No UV-B) and 11.36 (enhanced UV-B) $kJ\;m^{-2};UV-B_{BE}$] for 3 weeks. UV-B drastically inhibited both height and dry weight of kidney bean. The content of malondialdehyde significantly increased by about 50% after 3 weeks of UV-B irradiation. The ratio of unsaturated to saturated fatty acids of kidney bean was increased by UV-B irradiation. Three major polyamines of kidney bean leaves : putrescine, spermidine and spermine, were observed. All of the polyamine contents were increased with UV-B irradiation. These results suggested that enhanced UV-B radiation caused oxidative stress on lipids and biochemical protection responses might be activated to prevent from damaging effects of oxidative stress generated by UV-B irradiation.
To investigate the effects of UV-B on fatty acid composition, lipid peroxidation and biochemical defense responses of plant, kidney bean (Phaseolus vulgaris L.) was subjected to enhanced UV-B irradiation [daily dose : 0.02.(No UV-B) and 11.36 (enhanced UV-B) $kJ\;m^{-2};UV-B_{BE}$] for 3 weeks. UV-B drastically inhibited both height and dry weight of kidney bean. The content of malondialdehyde significantly increased by about 50% after 3 weeks of UV-B irradiation. The ratio of unsaturated to saturated fatty acids of kidney bean was increased by UV-B irradiation. Three major polyamines of kidney bean leaves : putrescine, spermidine and spermine, were observed. All of the polyamine contents were increased with UV-B irradiation. These results suggested that enhanced UV-B radiation caused oxidative stress on lipids and biochemical protection responses might be activated to prevent from damaging effects of oxidative stress generated by UV-B irradiation.
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문제 정의
본 연구는 강낭콩 식물을 이용하여 UV-B가 활성산소 생성에 의한 산화스트레스를 일으키는지 조사하기 위하여 활성산소의 일차적인 표적일 가능성이 있는 생체막 지질의 과산화 정도와 지질 조성의 변화를 조사함과 동시에 이를 막기 위한 식물의 방어기작을 조사하기 위하여 수행하였다.
제안 방법
3주간의 UV-B 처리 후 각 처리별 6개체를 수확하여 초장, 건물중 및 엽면적을 조사하였다.
MDA 함량은 Heath와 Packer의 방법에 따라 1 g의 제 3 본엽을 채취하여 6 ml의 증류수를 넣어 마쇄한 후, 20% trichloroacetic acid와 0.5% thiobarbituric acid로 반응시 킨 후, 532 nm와 600 nm에서의 흡광도를 조사하여 그 함량을 측정하였다[이.
UV-B에 의한 강낭콩 식물의 피해양상, 지질과산화, 지질조성 변화와 UV-B에 대한 식물의 방어기작 등을 조사하기 위하여 3주간 UV-B 조사 실험을 수행하였다. UV-B 처리에 의해 초장이 약 22% 정도 감소하는 것으로 나타났다.
약 10 cm25] 제 3본엽을 채취하여 10 ml의 methaphos- phoric acid 용액으로 추출하여 Bolin과 Book의 방법에 의해 환원형인 ascorbic acid (AsA) 와 산화형인 dehydroascorbic acid (DHA) 의 함량을 측정하였다 [3]. Glutathione 함량은 Law 등의 방법에 따라 환원형 glutathione (GSH) 및 산화형 glutathione (GS9G)의 함량을 측정하였다[13].
UV-B 조사장치는 각 처리구 당 8개의 자외선램프(Toshiba sunlamp, FL 20 SE, Japan)로 구성되어 있다. 자외선램프는 UV-B (280-320 nm) 영역뿐만 아니라 UV-C (200-280 nm) 영역의 광도 포함하고 있기 때문에무처리구에는 0.13 mm 두께의 Mylar D 필름(DuPont Co., Wilmington, DE, USA)을 램프에 감아 313 nm 이하의 자외선을 제거하였으며, UV-B 처리구에는 0.13 mm 두께의 cel- iulose diacetate 필름 (Cadillac Plastics Co., Baltimore, MD, USA)을 램프에 감아 290 nm 이하의 자외선을 제거하였다. 필름은 1주에 1회 교환하였으며 파종 7일후부터 1일 6시간 (10시 ~16시) 씩 3주간 UV-B 조사 실험을 수행하였다.
, Baltimore, MD, USA)을 램프에 감아 290 nm 이하의 자외선을 제거하였다. 필름은 1주에 1회 교환하였으며 파종 7일후부터 1일 6시간 (10시 ~16시) 씩 3주간 UV-B 조사 실험을 수행하였다. 자외선램프와 식물체와의 간격은 식물 생장에 맞추어 40 cm를 유지시켰다.
대상 데이터
강낭콩(Phaseolus vulgaris L.) 종자를 1일간 25℃의 광 상태에서 발아시킨 후, 1 kg의 배양상토(N : P2O5 : K2O = 0.21 : 0.41 : 0.38)를 담은 플라스틱 포트에 1개체씩 파종하여 인공기상실에서 생육시켰다. 인공기상실 내의 온도는 낮 (7시 ~18시)이 28℃, 밤(18시 ~7시)이 20℃였으며, 습도는 주야간 공히 70±5%를 유지하였다.
이론/모형
[3]. Glutathione 함량은 Law 등의 방법에 따라 환원형 glutathione (GSH) 및 산화형 glutathione (GS9G)의 함량을 측정하였다[13].
Polyamine 함량은 1 g의 제 3본엽을 채취하여 10 ml의 0.5M HCIQ를 넣어 추출한 후, Flores와 Galston의 방법에 따라 HPLC(Shimadzu LC-6A)를 이용하여 분석하였다[17].
UV-B 조사는 Kim 등에 의해 고안된 자외선 조사 장치를 사용하였다[11]. UV-B 조사장치는 각 처리구 당 8개의 자외선램프(Toshiba sunlamp, FL 20 SE, Japan)로 구성되어 있다.
자외선램프와 식물체와의 간격은 식물 생장에 맞추어 40 cm를 유지시켰다. UV-B의 강도는 분광방사계(GSR-7000, OptResearch Co., Tokyo, Japan)로 측정하여, Caldwell에 의해 제시된 UV-B의 생물학적 영향량(UV-Bbe, biologically effective UV-B)으로 환산하여 나타내었다[4].
진탕한 후, 40℃에서 감압 농축하였다. 농축된 시료를 Metcalfe 등의 방법에 따라 메틸화시킨 후 GC (Shimadzu GC-9A)를 이용하여 분석하였다[15].
성능/효과
1). 3종류의 polyamine 모두 UV-B 조사에 의해 증가하는 것으로 나타났으며, 특히 가장 많이 존재하는 Spd의 경우 약 34%의 함량 증가를 나타내었다. Polyamine의 항산화작용은 외부에서 투입한 polyamine 에 의해 ozone 및 chilling에 의한 피해가 경감된다는 보고에서 잘 나타나 있으몌8], polyamine의 피해 경감효과는 구조의 안정화, 지질과산화의 억제와 깊은 관련이 있는 것으로 보고되어 있다[18].
유사한 경향을 나타내었다. 3주간의 UV-B 처리에 의해 환원형 인 GSH 함량이 감소하고 산화형 인 GSSG 함량이 증가하는 것으로 나타나, GSSG/GSH의 비율이 높아지는 것으로 나타났다.
MDA 함량은 UV-B 처리에 의해 약 50% 정도 증가하는 것으로 나타났다. Glutathione 및 ascorbate acid 함량은 UV-B 조사에 의해 산화형 이 증가하고 환원형이 감소하는 것으로 나타났다. UV-B 조사에 의한 지방산 구성 변화를 조사한 결과당 지질 및 인지질 모두 UV-B 조사에 의해 포화지방산이 증가하는 것에 반해, 불포화지방산이 감소하는 것으로 나타났다.
UV-B 처리에 의해 초장이 약 22% 정도 감소하는 것으로 나타났다. MDA 함량은 UV-B 처리에 의해 약 50% 정도 증가하는 것으로 나타났다. Glutathione 및 ascorbate acid 함량은 UV-B 조사에 의해 산화형 이 증가하고 환원형이 감소하는 것으로 나타났다.
Glutathione 및 ascorbate acid 함량은 UV-B 조사에 의해 산화형 이 증가하고 환원형이 감소하는 것으로 나타났다. UV-B 조사에 의한 지방산 구성 변화를 조사한 결과당 지질 및 인지질 모두 UV-B 조사에 의해 포화지방산이 증가하는 것에 반해, 불포화지방산이 감소하는 것으로 나타났다. 강낭콩 잎에는 주로 3종류의 polyamine이 존재하는 것으로 나타났으며, 3종류 모두 UV-B 조사에 의해 증가하는 것으로 나타났다.
경향을 나타내었다. UV-B 조사에 의해 포화지방산 (16:0, 18:0)이 증가하고 불포화지방산(16:1, 18:3 등)이 감소하는 것으로 나타나, 포화지방산에 대한 불포화지방산의 비율이 감소하는 것으로 나타났다(Table 5). UV-B 조사에 의한 지방산 구성의 변화는 밀을 이용한 An 등[1]의 실험에서 포화지방산에 대한 불포화지방산이 감소한 결과와 유사한 경향을 나타내었다.
UV-B 조사에 의한 지방산 구성 변화를 조사한 결과당 지질 및 인지질 모두 UV-B 조사에 의해 포화지방산이 증가하는 것에 반해, 불포화지방산이 감소하는 것으로 나타났다. 강낭콩 잎에는 주로 3종류의 polyamine이 존재하는 것으로 나타났으며, 3종류 모두 UV-B 조사에 의해 증가하는 것으로 나타났다.
본 실험에서 강낭콩 잎의 지방산 구성에 미치는 UW-B의 영향을 Table 4, 5에 나타내었다. 당지질의 경우 UV-B 처리에 의해 포화지방산(16:0, 18:0)이 증가하는 것에 반해, 불포화지방산(16:1과 18:3 등)이 감소하는 것으로 나타나, 포화지방산에 대한 불포화지방산의 비율이 감소하는 것으로 나타났다(Table 4).
무처리구는 0.02 kJ m'2, UV-B 처리구는 11.36 kJ 로 나타났으며, UV-B 처리구에서의 UV-Bbe 강도를 Bj6m과 Murphy의 모델에 의해 계산하면, 서울 상공 오존층의 약 35% 감소 시에 지상에 도달하는 UV-B 량에 상응한 것으로 나타났다(2).
있다[18]. 본 실험 결과 강낭콩 잎에는 주로 3종류 putrescine (Put), spermidine (Spd), spermine (Spm)의 polyamine0] 존재하는 것으로 나타났다 (Fig. 1). 3종류의 polyamine 모두 UV-B 조사에 의해 증가하는 것으로 나타났으며, 특히 가장 많이 존재하는 Spd의 경우 약 34%의 함량 증가를 나타내었다.
UV-B 조사에 의한 지방산 구성의 변화는 밀을 이용한 An 등[1]의 실험에서 포화지방산에 대한 불포화지방산이 감소한 결과와 유사한 경향을 나타내었다. 본 실험 결과로 볼 때, UV-B 조사는 생체막 지질에 직접적인 영향을 미치는 것으로 나타났으며, UV-B 조사에 의한 지질과산화 지표물질인 MDA 함량의 증가와 불포화 지방산의 감소와는 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다.
본 실험 결과로 볼 때, UV-B 조사는 활성산소를 생성하여 생체막 지질에 직접적인 영향을 미치는 것으로 나타났으며, ascorbate acid, glutathione, polyamine 등의 항산화 물질들이 이에 대한 피해를 최소화하기 위하여 작용하는 것으로 나타났다.
일부 식물에서 항산화 물질의 함량 차이는 환경스트레스에 대한 감수성 차이와 깊은 관련이 있는 것으로 보고되어 있다[11]. 본 실험에서 UV-B 처리에 의해 환원형인 AsA의 함량이 감소하고 산화형인 DHA 함량이 증가하는 것으로 나타났으며, 산화스트레스에 의한 피해 정도를 나타내는 DHA/AsA의비율이 UV-B 처리에 의해 약 45% 정도 증가된 것으로 나타났다(Table 3). 이와 같은 DHA/AsA 비율의 증가는 UV-B에 의해 활성산소가 생성되어 산화스트레스가 일어남을 시사하며, 이를 무독화하기 위해 AsA가 산화된 것으로 사료된다.
본 실험에서 UV-B는 강낭콩 식물의 생장억제 및 극심한 황백화 현상(chlorosis)을 일으키는 것으로 나타났다. 3주간의 UV-B 처리 후 각 처리별 6개체를 선발하여 초장, 엽면적 및 건물중을 조사한 결과를 Table 2에 나타내었다.
특히 생체막의 구성성분인 지질은 산화스트레스에 민감하게 반응하는 부분으로 알려져 있다[12]. 본 실험에서 지질과산화 산물인 MDA 함량이 UV-B 처리에 의해 약 50% 정도 증가하는 것으로 나타났다(Table 3). 이 결과는 생체막의 지질이 UV-B의 잠재적인 표적임을 시사하며, UV-B 조사 증가가 강낭콩 잎에 산화스트레스를 일으켜 그로 인해 막지질의 과산화가 일어난 것으로 사료된다.
본 실험에서 지질과산화 산물인 MDA 함량이 UV-B 처리에 의해 약 50% 정도 증가하는 것으로 나타났다(Table 3). 이 결과는 생체막의 지질이 UV-B의 잠재적인 표적임을 시사하며, UV-B 조사 증가가 강낭콩 잎에 산화스트레스를 일으켜 그로 인해 막지질의 과산화가 일어난 것으로 사료된다.
이상의 결과를 종합해 볼 때, UV-B 조사는 강낭콩의 생육 억제, 지질과산화 및 지방산 구성 변화를 일으키는 것으로 나타났으며, ascorbate acid와 glutathione, polyamine 등의 항산화 물질들이 피해를 최소화하기 위한 방어기작으로작용하는 것으로 나타났다.
3주간의 UV-B 처리 후 각 처리별 6개체를 선발하여 초장, 엽면적 및 건물중을 조사한 결과를 Table 2에 나타내었다. 초장의 경우 UV-B 처리에 의해 약 22% 정도 감소하는 것으로 나타났으며, 엽면적 및 건물중도 약 30% 정도 감소하는 것으로 나타났다. UV-B에 의한 강낭콩 식물의 생장 감소는 벼를 이용한 3주간의 UV-B (13.
참고문헌 (18)
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