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염생식물 섬갯장대(Arabis stelleri var. japonica)의 중금속 및 고염 농도 스트레스 상태에서 내성 연구
Studies on the tolerance of Halophyte Arabis stelleri under heavy metals and Salt stress condition 원문보기

Journal of the convergence on culture technology : JCCT = 문화기술의 융합, v.5 no.4, 2019년, pp.373 - 378  

김동균 (신라대학교 생명과학과)

초록
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해양지역에서는 토양의 염 농도가 증가하고 내륙지역은 중금속 오염으로 식물의 피해가 따라서 증가한다. 내륙의 산업 발달 지역에서는 Co, Ni, Zn, 등 중금속이 축적되어 제거하거나, 내성을 갖은 식물의 유전자원 연구가 절실히 요구되고 있다. 앞의 두 가지 문제점은 공히 식물 뿌리에 스트레스를 야기하기에 가능성 있는 식물을 찾기에 과학자들이 많은 노력을 해오고 있다. 본 연구에서는 내염식물로 알려진 것으로 해안가 근처에서 채집 되어진 섬갯장대(Arabis stelleri var. japonica)의 종자를 발아하여 사용하였다. 동일한 과이면서 모든 유전자가 밝혀졌고, 표본식물인 애기장대 종자를 실험재료로 사용하여 실험실 배양 조건 하에서 성장발육과 내성을 비교 연구하였다. 그 결과 250 uM Nickle과 cobalt에서 3배 정도 내성을 나타내었고,1mM 아연에서는 4배 이상의 내성을 섬갯장대에서 나타내었다. Na염에 대한 내성은 50mM 농도에서 20%이상 발육이 증가하여서 중금속과 염농도에 내성을 보였다. 세포내 기작을 연구하기 위한 준비로서 Na 이온의 체내 축적을 측정하였다. 그 결과 내성을 갖은 섬갯장대 경엽부에서 더욱 감소하는 결과를 보였다. 이는 측적하는 기작보다는 배출하는 유전자의 활성이 중요하다고 사료된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In the marine area, the salt concentration in the soil increases, and the inland heavy metal pollution increases the damage of plants. In the inland industrial development area, researches on the genetic resources of plants together with the heavy metal accumulation of Co, Ni, Zn, and so on are requ...

주제어

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에 실험재료로 여수광양지역의 해안지역에서 서식하는 종을 채집하여 기내배양상태를 확인하였다. 사용된 식물은 일년생 초본이면서 십자화과내에서 염생식물로 알려진 섬갯장대를 사용하여 중금속 내성과 환경 정화용 식물로 활용 가능한지를 확인하고, 고염내성을 생리학적 기질을 파악하고 적용하려는 실험이 선행 된 후에 오염지역에 활용가능성을 조사할 목적으로 실시한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
토양오염의 문제를 해결해야 하는 이유는? 토양오염에 따른 문제는 농업 생산성과 생산물의오염에 영향을 주고 결국에 생명체의 건강에 직접적인 영향을 주기 때문에 중요한 문제이다. 오염토양을 복원하는 방법에는 여러 방법이 이용되고 있는데 그 중에서 비 생물학적 방법으로 오염된 토양을 제거하는 방법은 비용과 효율성에서 오염 초기에 사용되었지만 상대적으로 국지적인 방법이었다.
생물학적 방법으로 오염을 줄이는 방법은? 여러 복합적인 문제가 생길 경우에 비생물학적 방법은 유용하지 못하다. 생물학적 방법으로는 유익한 산업 미생물로 오염 물질을 분해 혹은 변환 시키는 방법 그리고 식물을 사용하여 오염원을 흡수하거나 분해하는 방법을 이용해왔었다 [3].
식물 자원이 현대사회에서 활용되어지고 있는 것들은? 우리 산천에 많은 식물 자원도 이를 위해서 여러 방면에 활용하기 위해서 노력하고 있다. 특히 현대사회에서 산업화와 도시화로 인한 오염된 환경을 정화하기위해서 식물을 이용하여 오염물질들을 토양에서 제거하는 방법이며, 오염된 환경을 복구하기 위한 방법으로 식물정화공정은 오래 동안 활용되어 왔다[1,2]. 하지만 전 세계적으로 오염 물질을 제거하기 위해서 선별된 식물은 많지 않아 많은 연구자들이 탐구하고 있으며 발견된 식물에서는 유전자원을 활용하기 위해서 많은 투자를 하고 있다.
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참고문헌 (12)

  1. Etim, E.E. Phytoremediation and Its Mechanisms: Int. J. Env. Bio. 2(3):120-136, 2012. 

  2. Zhu, J. K. Plant salt tolerance. TRENDS in Plant Science Vol. 6, No. 2, 2001. 

  3. Baker, AJ. Accumulators and excluders-strategies in the response of plants to heavy metals. J. Plant Nutrit. 3:643-654, 1981. 

  4. Kim, D., Gustin, J. L., Lahner, B., Persns, M. W., Baek, D., Yun, D. J. and D. E. Salt. The plant CDF family member TgMTP1 from the Ni/Zn hyperaccumulator Thlaspi goesingense acts to enhance efflux of Zn at the plasma membrane when expressed in Saccharomyces cerevisiae. Plant J. 39, 237-251. 2004. 

  5. Jung Y, Park J, Choi Y, Yang JG, Kim D, Kim BG, Roh K, Lee DH, Auh CK, Lee S Expression analysis of proline metabolism-related genes from halophyte Arabis stelleri under osmotic stress conditions. J. Integr. Plant Biol. 52(10), 891-903. 2010 

  6. Weigel, D., Glazebrook, J. Arabidopsis A Laboratory Manual. Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press. 2002. 

  7. Kim, D. Studies on nickel uptake in transgenic Arabidopsis thaliana introduced with TgMTP1 gene encoding metal tolerance protein. J. Plant Biotechnol 42:409-413, 2015. 

  8. Kim, D, Overexpression of the Metal Transport Protein1 gene (MTP1) in Arabidopsis Increased tolerance by expression site, The Journal of the Convergence on Culture Technology, Vol. 5(3), pp. 327-332, 2019 

  9. Kobae, Y., Uemura, T., Sato, M.H., Ohnishi, M., Mimura, T., Nakagawa, T., Maeshima, T.M. Zinc transporter of Arabidopsis thaliana AtMTP1 is localized to vacuolar membranes and implicated in zinc homeostasis. Plant Cell Phys. 45:1749-1758, 2004. 

  10. Wang, Z.l. Li, P.H., Fredricksen,M., Gong,Z. Kim,C.S., Bohnert,H.J., Zhu, J.K., Bressan,R. A., Hasegawa,P.M. and H. Zhang. Expressed sequence tags from Thellungiella halophila, a new model to study plant salt-tolerance. Plant Science 23:609-616, 2004. 

  11. Volkov, V., B. Wang, P.J. Dominy, W. Fricke and A. Amtmann. Thellungiella halophila, a salt-toleran t relative of Arabidopsis thaliana, possesses effective mechanisms to discriminate between potassium and sodium. Plant, Cell and environment 27:1-14, 2003. 

  12. Britto DT, Kronzucker HJ. Sodium efflux in plant roots: what do we really know? J Plant Physiol. 15;186-187:1-12. Aug 2015. 

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