미나리(Oenanthe stolonifera DC.)의 Cd, Zn 제거능과 내성에 관한 연구

Abstract

수질 정화능이 뛰어난 정수 식물로서 국내에서 자생하고 식용으로 널리 재배되는 미나리를 이용하여 수질 및 토양내의 중금속 오염정도를 biomonitoring할 수 있는지에 중점을 두어 중금속 제거능 및 내성기작의 일부인 metal-binding protein(MBP)에 대해 조사하였다. 중금속 제거능은 5일동안 단일 처리(Cd, Zn)와 혼합 처리(Cd+Zn)하여 제거율을 비교하였으며, 제거 경향도 조사하였다. Cd의 경우는 단일 처리시(82.9%)가 혼합 처리시(76.8%)보다 제거율이 높게 나왔고, Zn도 90.4%, 75%로 단일 처리시 높게 나타났다. 이것은 혼합 처리가 단일 처리시보다 더 독성효과가 상승되는 synergism 현상에 기인하여 제거율이 떨어지는 것으로 사료된다. 중금속의 종류에 따라 초기 제거율이 다른데 Cd은 처리 1일째에서 60% 이상이었고, Zn은 처리 4일째에 75-90%의 제거율을 보였다. 중금속 내성을 보이는 동안 처리조 배양액의 pH 변화, 미나리내의 부위별 중금속 축적량의 차이와 특히, 축적량이 높은 뿌리의 MBP를 조사하였다. 실험기간 동안 중금속 처리구는 대조구와 비교해서 배양액을 산성화했는데, 이는 중금속 노출시 뿌리에서 피충 세포로부터 유기산을 분비하여 독성으로부터 보호하고 적응하는 내성작용의 일부인 것으로 생각된다. 미나리 부위별 조사에서는 식용으로 하고 있는 지상부보다는 뿌리에 10-300배 이상 중금속을 축적하였으며, Cd을 선택적으로 축적하는 것으로 나타났다. 중금속 독성에 대한 근본적인 내성을 나타낼 수 있게 한 MBP 유도를 column chromatography를 통해 70부근과 80부근의 분획에서 확인 하였고, Zn-enzyme pool은 40-50 분획에서 존재함을 알 수 있었다. 본 연구는 미나리의 중금속 제거능이 미나리의 내성에 의한 결과임을 밝혔고, 수질의 중금속 오염 biomarker로서 MBP를 이용 할 수 있으리라는 가능성을 제시하고 있다.;The studies on the potentiality of biomonitoring heavy metal pollution in water were performed to investigate the heavy metal removal ability and metal-binding protein(MBP) as detoxification process using Oenanthe stolonifera DC. When O.stolonifera was exposed to cadmium, zinc, and cadmium+zinc for 5 days, heavy metal removal rate was measured. The mixture exposure (Cd:70.5%, Zn:79.3%) rather than individuals (Cd:82.9%, Zn:90.4% )was showed synergism rising toxic effect. Initial removal rate is different as type of heavy metal and in case of exposing to cadmium was over 60% on 1 day, on the contrary, zinc was 40-65 % on 4 day. For the research on the tolerance to heavy metals was measured pH in the treatment medium, investigated bioconcentration in the roots and shoots of plant and assayed metal-binding protein(MBP) by means of ion exchange column chromatography. Throughout the experimental period, pH value of treatment medium in comparison with control had acidifying tendency, since cortex in the roots secrets organic acid to adjust and prevent from toxicity of metals. The roots of O.stolonifera selectivly bioconcentrated cadmium. There were ascertained that the existence of MBP in the 70-80 fraction and the being of Zn-enzyme pool with the column chromatography. This study demonstrated a possibility that the heavy metal removal ability of O.stolonifera resulted from detoxification process and MBP could be utilize as a biomarker of heavy metal pollution.