저온 민감성 애기장대(Arabidopsis thaliana)돌연변이체에서의 저온 자극으로 인한 에틸렌 생합성 변화에 관한 연구

Abstract

저온 민감성 식물 종에서 저온 스트레스와 에틸렌 생성과의 관계를 규명하기 위해 Arabidopsis 저온 민감성 돌연변이체인 chs4-2 돌연변이체에서 저온 자극후 상온 회복 시 일어나는 에틸렌 생합성의 변화를 연구하였다. 에텔렌 생성량은 2주된 잎을 10℃에서 24시간 동안 저온 처리 한 후 25℃에서 배양하며 측정하였다. 저온 유도 에틸렌 생성량은 chs4-2 돌연변이체에서 야생형보다 더 큰 증가를 보였다. 반면, 대조구의 경우 에틸렌 생성의 차이를 나타내지 않았다. 에틸렌 생성량은 상온 회복 4시간째에서 최고치를 나타낸 후 감소한다. 저온 처리 한 chs4-2 돌연변이체는 ACC synthase의 활성과 조직내 ACC함량이 급격히 증가되었다. 이렇게 증가된 ACC는 저온으로 인해 증가된 ACC oxidase에 의해 원활히 에틸렌으로 전환된다. 저온 처리 한 야생형은 Ace synthase와 ACC oxidase의 활성이 모두 증가하나, chs4-2 돌연변이체에 비해 낮은 ACC synthase 활성 증가로 인해 최종적인 에틸렌 생성은 chs4-2 돌연변이체보다 낮게 나타난다. 이러한 결과는 저온 자극을 받은 Arabidopsis 앞에서 ACC synthase와 ACC oxidase 두 효소의 활성 증가로 인해 에틸렌 생성량이 증가한다는 것을 보여준다. 야생형과 chs4-2 저온 민감성 돌연변이체간의 저온 민감성의 차이로 인한 에틸렌 생성의 차이는 ACC synthase 활성 변화에 의한 것으로 추측된다. 저온 처리한 chs4-2 돌연변이체는 야생형보다 많은 이온 누출을 보였다. 이것은 chs4-2 돌연변이체가 야생형보다 더 저온 민감함을 보여준다.;In order to investigate the relationship between chilling stress and ethylene biosynthesis in chilling-sensitive plants, the changes of ethylene production in chilling-sensitive mutants of Arabidopsis thaliana were studied. Ethylene production in 2 week-old leaves was monitored at 25℃ after chilling at 10℃ for 24hr. Chs4-2 mutant produced greater amounts of chilling-induced ethylene production than wild type, while there is no significant difference of ethylene production between nonchilled mutant and wild type. The ethylene production reached maximum in 4hr incubation following chilling treatment and then declined. In chilled chs4-2 mutant, ACC synthase activity and endogenous ACC content increased. In chilled wild type, ACC synthase and ACC oxidase activities were increased, but the amount of ethylene production was lower than chilled chs4-2 mutant, owing to small increase of ACC synthase activity than chilled chs4-2 mutant. These showed the high levels of ethylene production in chilled Arabidopsis leaves resulted in the increase of ACC synthase and ACC oxidase activities. And the change of ACC synthase activity is thought be in charge of difference of ethylene production between wild type and chilling-sensitive mutant. In chilled chs4-2 mutant leaves, ion leakage was higher than chilled wild type leaves. This result may indicated that chs4-2 mutant was more chilling-sensitive than wild type.