토마토(Lycopersicon esculentum Mill.)잎에서 노화 과정 동안의 에틸렌 생합성 변화에 관한 연구

Abstract

토마토 (Lycopersicon esculentum Mill.) 일차엽에서 노화 과정 동안 에틸렌 생합성 과정의 변화를 이 과정에 관여하는 효소인 ACC synthase와 ACC oxidase의 활성도 변화로 알아 보았다. 노화 과정 동안 생성된 에틸렌 양은 식물체에서 잎을 떼어낸지 1일째와 5일째에서 높은 수치를 보였다. 에틸렌 생성에 관여하는 효소인 ACC synthase의 활성도의 변화는 0일째에서 가장 높은 수치를 보이다가 그 활성도가 시간이 지나면서 감소 하였고, 5일째에서 다시 증가하는 양상을 보였다. ACC oxidase의 활성도는 식물체에서 잎을 떼어낸지 1일째에서 가장 높은 수치를 보이고, 시간이 지날수록 감소하는 양상을 보였다. 활성도가 가장 높게 측정된 0일째 처리구의 ACC synthase 활성은 식물체에서 잎을 떼어낼 때 받은 wound stress에 의해 유도된 것으로 추측되고, 5일째에 증가한 활성도가 잎의 노화와 관련이 있는 것이라고 예상된다. 반면 ACC oxidase의 활성은 2일째 부터 계속 감소하였는데, 이것은 ACC oxidase가 막의 안정성에 크게 영향을 받는 효소이므로 노화에 따른 막 붕괴에 의해 ACC oxidase의 활성이 저하되어 생긴 결과라 하겠다. 이상의 결과로, 잎에서 노화가 진행되는 동안에 생기는 2개의 에틸렌 peak중에서, 초기 단계 (1일째)에서 나타나는 에틸렌 생성은 주로 ACC oxidase에 의하여 조절되고, 후기 단계 (5일째)에서 생기는 에틸렌 생성은 주로 ACC synthase에 의하여 조절되는 것으로 추측된다. ; As a developmental process, senescence is characterized by the facts that cells undergo distinct metabolic and structural changes such as decrease in chlorophyll contents, destruction of many kinds of proteins and RNAs, and increase in senescence related genes which occur prior to cell death. In this study, the changes of ethylene production during senescence of detached tomato leaf were investigated. The ethylene production rate reached to maxima in 1 day & 5 day after initiation of incubation for senescence treatment, and then subsequently declined. ACC content was lower in 0 and 1 day and higher in 5 and 6 days than other days after start of senescence treatment. Also found is that ACC synthase showed higher activities in 0 and 5 days after the start of incubation while ACC oxidase did in 1 day after the start of incubation. Based on these results, the rise of ethylene production rate is thought to be associated with increasing activity of ACC synthase, the rate-limiting enzyme of ethylene biosynthesis pathway and with increasing activity of ACC oxidase in 5 and 1 day after initiation of senescence treatment, respectively. The increase in ACC synthase activity found immediately after leaves are detached seems to be due to wound stress. This study can be strengthened by further works such as Northern analyses of ACC synthase and ACC oxidase. These work will be helpful to characterize the mechanism for regulation of ethylene production in relation to tomato leaf senescence.