[논문]광스트레스에 의한 미세조류의 색소 함량 변화

민병술; 진언선; 이미영

[국내논문] 광스트레스에 의한 미세조류의 색소 함량 변화
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민병술 (순천향대학교 생명과학부) , 진언선 (한경대학교 대학원 식물생명공학과) , 이미영 (순천향대학교 생명과학부)

본 연구에서는 미세조류에 광스트레스를 가해서 특정 색소의 증가를 유도하였다. 광스트레스를 미세조류인 N.oculata에 각 각 가했을 때, 안세라크산틴 6.6 배 제아크산틴 8.6 배, 증가함을 HPLC로 분석하였다. 이러한 광스트레스에 노출되면 크산토필 회로에서 비올라산틴이 안세라크산틴과 제아크산틴으로 역위되어 광보호를 하기 때문이다.

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문제 정의

그러나 빛의 세기가 강해지거나 광합성에 의해 사용되는 것보다 높은 광도를 받게 되면 산성화 반응이 일어나 비올라산틴 de-epoxidase의 활성이 높아져 비올라산틴은 감소하고 제아크산틴 및 안세라트산틴 함량이 높아지게 된 다 [4]. 본 연구에서는 광합성 미세조류 N.oculata를 이용하여 광스트레스를 가했을 때 색소의 변화에 대해 다양하게 살펴보았다.
ocuMta에 광스트레스 실험한 결과 안세라크산틴과 제아크산틴이 크게 증가하였고 비올라산틴과 네오산틴 감소하였다. 즉, 광스트레스에 의해 크산토필 회로가 역반응을 한 것을 본 연구에서 증명하였다.

제안 방법

Low light (40 umol phtons 廿咨')에서 배양한 N.oculata를 무균대에서 200 ml 세포 배양용 병에 2개씩 옮긴 후 하나의 배양용 병은 대조군으로 low light에서 배양하고 하나의 배양용 병은 실험군으로 서 high light를 가하여 준다. Low lighte 40 umol phtons m~2s 1 (2,000 lux)의 빛의 세기로 일반 배양기에서 배양하고 high light 은 2,000 umol phtons m s 1 (100,000 lux)의 빛의 세기로 할로겐 램프를 이용하여 12시간 동안 광스트레스를 가해준다.

대상 데이터

HPLC 분석시 사용된 컬럼은 Waters Spherisorb 5 侧 ODS2 4.6 X 250 mm Analytical Column 이었다. Mobile phase는 gradient를 사용하였으며 총 분석시간은 30분이었다.
Mobile phase는 gradient를 사용하였으며 총 분석시간은 30분이었다. 용매 A는 Acetonitrile, Water, Triethylamine (9:1:0.01) 용매 B는 Ethylacetate를 사용하였다. 처음 시작은 A가 100 %이며 1분 동안 A 88 %, B 12 %하여 용매조건을 변경한 후 14분 동안 A를 88 %, 日를 12 % 비율로 유지하였다.

성능/효과

대표적인 예로 카로테노이드인데 가장 큰 특징은 광억제시 나타나는 과잉 에너지를 없애주는 광 보호 기능이라 할 수 있고 세포막 및 세포벽의 산화를 예방하는 효과적인 항산화제임이 많은 연구를 통해 밝혀졌다.[2, 3] 크산토필 회로(비올라산틴, 안세 라크산틴, 제아크산틴)는 빛의 세기에 의해 조절되는데 빛의 세기가 비교적 낮을 때 혹은 광합성이 포화되지 않는 정도의 광도에서는 주로 비올라산틴 형태로 존재하게 된다. 그러나 빛의 세기가 강해지거나 광합성에 의해 사용되는 것보다 높은 광도를 받게 되면 산성화 반응이 일어나 비올라산틴 de-epoxidase의 활성이 높아져 비올라산틴은 감소하고 제아크산틴 및 안세라트산틴 함량이 높아지게 된 다 [4].
Low light에서 배양한 N.oculata를 대조군으로 하여 high light와 색소함량을 비교하였을 때 (Fig. 1.) 안세라크산틴 6.6배, 제아크산틴 8.6배, 증가하였고 네오산틴 22 %, 비올라산틴 77 % 감소하였다 (Fig. 2, Table 1).
크산토필 회로에서 3가지 색소의 상대적 함량을 대조군과 high light을 비교하였을 때 비올라산틴은 4.1배 정도 감소하였고 안세라크산틴은 6.9배, 제아크산틴은 9배 정도 증가하였다 (Table 2).
다양한 스트레스 중 광스트레스에 의해 특정 색소가 증가한다는 것은 많은 연구가 되어있었다. 특히 크산토필 회로에서 비올라산틴이 안세라크산틴으로 제아크산틴으로 역위되어 2개의 색소가 크게 증가하는 것으로 알려져 있는데 본 연구에서도 이를 기반으로 N.ocuMta에 광스트레스 실험한 결과 안세라크산틴과 제아크산틴이 크게 증가하였고 비올라산틴과 네오산틴 감소하였다. 즉, 광스트레스에 의해 크산토필 회로가 역반응을 한 것을 본 연구에서 증명하였다.

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