초록 ▼

본 연구에서는 외적, 내적 물리화학적인 환경요인 특히 금속이온, 고광량과 여러 광 조건 및 온도조건이 광합성 기구 및 기작에 미치는 영향을 조사하고자 하였다. 틸라코이드 막 구조와 기능의 변화는 막 지질과 단백질 분석, 미세구조 관찰, 광화학활성 및 형광유도과정의 변이를 통하여 분석하였다. 특히 형광 유도 과정의 분석에 있어서의 문제점들의 해결을 위하여 새로운 분석 방법을 개발하려 하였다. 저온에서 암조건보다 광조건에서 CO? 고정률과 (Fv)m/Fm가 감소가 뚜렷하였다. 광조건에서 저온에 의한 이와같은 광합성 활성의 저하는

본 연구에서는 외적, 내적 물리화학적인 환경요인 특히 금속이온, 고광량과 여러 광 조건 및 온도조건이 광합성 기구 및 기작에 미치는 영향을 조사하고자 하였다. 틸라코이드 막 구조와 기능의 변화는 막 지질과 단백질 분석, 미세구조 관찰, 광화학활성 및 형광유도과정의 변이를 통하여 분석하였다. 특히 형광 유도 과정의 분석에 있어서의 문제점들의 해결을 위하여 새로운 분석 방법을 개발하려 하였다. 저온에서 암조건보다 광조건에서 CO? 고정률과 (Fv)m/Fm가 감소가 뚜렷하였다. 광조건에서 저온에 의한 이와같은 광합성 활성의 저하는 광저해에 의한 광계 II의 광화학 활성의 감소 때문이며 그 주요요인중 하나로 광하에서 산소발생기구가 손상되는 것으로 보였다. 형광증가곡선의 미분분석에서 구한 Fr등 분석치들은 저온에 노출된 식물의 광합성기구의 손상을 조기에 알아낼 수 있는 지표로 널리 활용될 수 있를 것으로 보인다. 형광소멸 요인들의 분석 결과 광계 II의 산화환원 상태를 나타내는 지표인 qQ는 CO?교환률 감소와 일치하여 감소함을 보여주었다. 수은의 억제영향은 광의 존재여부에 크게 의존하였다. 광하에서 수은의 작용부위는 광계II의 산소발생기구 부위와 광계II의 전자받게 쪽으로 Q? 결합부위이후의 전자전달계이며, 암소에서의 작용 부위는 산소발생기구가 아닌 것으로 사료된다. 광과 관련된 수은의 저해는 일반적으로 알려진 고광도하의 광저해 기작과는 다른 산소발생기구의 억제로 보여 계속 연구중이다. qE형성에 대한 수은의 억제효과는 광의 존재 유무에 관계 없이 크게 나타났으며, 이는 일차적으로 틸라코이드 막을 가로지르는 ΔpH의 억제를 수반한다고 사료된다. 저온 처리에 따라 배양한 자엽과 본엽 모두에서 대조구에 비해 엽록소 대비 가용성 단백질 함량과 지질함량이 증가하였다. 특히 암하에서 저온에 둔 오이자엽이 광하의 자엽보다 총지질 함량에서 높게 나타났다. 총지질을 구성하고 있는 지방산의 조성 변화를 조사한 결과, 저온의 영향이 지방산의 불포화도를 증가시킨다는 것을 알 수 있었고, 특히 linolenic acid(C18:3)의 증가가 현저하였다. 그리고 저온하에서 오이자엽의 엽록체 미세구조의 변화로 시간이 경과함에 따라 엽록체 내막과 grana lamellae의 점진적인 팽창과 함께 포막의 붕괴와 파열이 관찰되었다.

Abstract ▼

The effects of physico-chemical environmental factors including temperature, high light and metal ions on the structure and function of photosynthetic apparatus, especially thylakoidal membrane were studied by electron microscopy, measurement of photochemical and photosynthetic activity, and fluores

The effects of physico-chemical environmental factors including temperature, high light and metal ions on the structure and function of photosynthetic apparatus, especially thylakoidal membrane were studied by electron microscopy, measurement of photochemical and photosynthetic activity, and fluorescence induction. Thylakoidal proteins and lipids were also analyzed. Emphasis was given to develop a new and convenient method to evaluate their effects on photosynthesis using fluorescence induction as parameters avoiding previous erroneous interpretation. Chilling stress in the light was more inhibitory on photosynthesis, when measured by CO? fixation and (Fv)m/Fm value, than that in the dark. Under chilling stress in the light, the decrease in photosynthesis mainly came from the reduction in the photochemical activity of PSII due to the damage to the oxygen evolving complex. Fr value, obtained by the derivative analysis of fluorescence rise curve, seemed to be usable as an early and effective indicator for estimation damage occurred by chilling stress. In addition, qQ, a parameter to show te reduced state of PSII, was decreased proportionally to the decrease of CO? exchange, potentially being another indicator. In excised cotyledons and leaves, both chlorophyll a and b were decreased after chilling stress in the light as well as in the dark. In contrast, soluble protein and lipid content were increased, especially in the dark. The composition of fatty acids were changed to have higher ratio of unsaturated ones. Notably, an increase in the content of linolenic acids (C18:3) was observed. Examination of chloroplastic ultrastructure revealed the gradual expansion of grana lamellae and inner membrane, resulting in the destruction of envelope. Thylakoidal damage was also observed after heat stress, especially at low pH (pH 6). However, photosynthetic inhibition by heat stress did not occur through stromal acidification. The inhibitory effect of Hg?? was highly dependent on the presenece of light in light. Hg?? seemed to affect the oxygen evolning complexes and electron transport chain site after Q?. In the dark, however, the oxygen evolving complexes were not affected. In addition, Hg?? blocked the formation of qE, probably by decreasing the ΔpH across the thylakoidal membrane.

목차 Contents

• 1. 서 론...10
• 2. 연구방법...18
• 3. 결과 및 고찰...24
• 4. 결 론...31
• 5. 참고문헌...34
• 제1 세부목차...39
• 1. 서 론...40
• 2. 연구방법...50
• 3. 결 과...58
• 4. 고 찰...141
• 5. 결 론...157
• 6. 참고문헌...162
• 제2 세부목차...177
• 제 1 장. 서 론...179
• 제 2 장. 연구방법...181
• 제 1 절. 시료...181
• 제 2 절. 엽록체의 분리, 전자전달계 활성, 단백질 및 색소분석...181
• 제 3 절. Steady-state 형광 스펙트럼의 분석...181
• 제 4 절. 형광유도과정의 측정 및 data acquisition...182
• 제 5 절. 데이타 분석...183
• 제 3 장. 결과 및 고찰...184
• 제 1 절. 형광분석법의 확립...184
• 1. 다중선형법에 의한 steady-state 스펙트럼분석...184
• 가. 통계학적 접근...185
• 나. 크로마토그래피에 적용...185
• 다. 엽록소 합성과정의 색소분석...186
• 라. 색소분석과 해양 단세포 조류의 천이...187
• 2. 형광유도과정의 분석...188
• 가. Fo 상태의 설정...188
• 나. Fmax의 측정...189
• 다. Fluorescence rise curve의 분석...190
• 라. PSII heterogeneity의 분석...191
• 제 2 절. 저온 및 광의 영향...196
• 1. 저온처리한 오이의 자엽에서 광합성 활성의 광의존적 저해(부록3)...196
• 2. 오이 제일엽의 광합성 활성에 미치는 광과 저온의 영향(부록4)...196
• 3. 생물리화학적 특성을 이용한 내냉성 세포의 기내선발(부록5)...197
• 제 3 절. 수은이온 및 광의 영향...198
• 1. 보리 잎에서 추출한 엽록체의 형광유도과정에 미치는 수온의 영향(부록6)...198
• 2. 수온처리에 의한 보리잎 엽록소 형광의 광의존적 변화(부록7)...198
• 3. 구멍갈파래(Ulva pertusa Kjellman)엽체의 엽로소 a 형광유도과정의 특성과 수은의 영향(부록8)...199
• 4. 구멍갈파래의 광합성 능력과 중금속 독성의 계절변화(부록9)...200
• 제 4 장. 결론...201
• 제 5 장. 참고문헌...202
• 제 6 장. 부록...203
• 부록 1. An algorithm for weighted bilinear regression...204
• 부록 2. Trilinear analysis of fluorescence spectra of chromatographic elements...228
• 부록 3. 저온처리한 오이의 자엽에서 광합성 활성의 광의존적 저해...246
• 부록 4. 오이 제일엽의 광합성 활성에 미치는 광과 저온 영향...254
• 부록 5. 생물리화학적 특성을 이용ㅇ한 내냉성 세포의 기내선발...277
• 부록 6. Mercury-indiced alterations of chlorophyll a fluorescence kinetics in isolated barley (Hordeum vulgare L. CV. ALBORI) chloroplasts...296
• 부록 7. 수온처리에 의한 보리잎 엽록소 형광의 광의존적 변화...313
• 부록 8. 구멍갈파래(Ulva pertusa Kjellman)엽체이 엽록소 a 형광유도 광정의 특성과 수은의 영향...344
• 부록 9. 구멍갈파래의 광합성 능력과 중금속 독성의 계절변화...368
• 제3 세부목차...392
• 1. 서 론...393
• 2. 연구방법...398
• 3. 결 과...403
• 4. 고 찰...423
• 5. 결 론...451
• 6. 참고문헌...452