옥수수(Zea mays L.)뿌리생장과 굴중성 반응에 대한 IAA와 brassinosteroids의 상호작용

Abstract

Brassinolide(BL)s are steroidal lactones that have a number of physiological effects on growth and development of plants, particularly on the auxin-induced elongation. Despite of much studies about BL actions, little is known about BL effects on root system especially gravitropic response. We have investigated the effect of BL on gravitropism of intact maize roots. BL 10^(-7)M inhibited about 10% but cotreatment of IAA and BL resulted in synergistically stimulated root growth approximately 43%. BL treatment for 2h enhanced gravitropic response but IAA had no effect. Treatment together with IAA and BL showed a dramatically increased gravitropic curvature. Instead of IAA, auxin analogs such as 2,4-D. α-NAA and IBA treated with BL showed same effect, too. To see whether this phenomenon was specific to auxin, BL was treated with various phytohormones such as GA, ABA and cytokinin respectively. As a result, it did not show that significant difference between BL and BL plus phytohormone. PCIB, an auxin action antagonist and TIBA reduced the enhanced effect of IAA plus BL on gravitropic response. Since gravity-induced redistributions of auxin and Ca^(2+) are closely related to development of gravitropic curvature, we tested BL effects on radioactive IAA and Ca^(2+) movement. Consequently, BL caused more rapid downward movement of IAA and Ca^(2+) in root tip. The cpm ratio(upper/lower half tip segment)maintained relatively constant in BL treated tissue but in control decreased drastically for 3h. Our data suggest that in gravistimulated maize root, stimulative interaction of BL is specific to auxin and which is closely related to enhanced asymmetric movements of auxin and Ca^(2+).x;옥수수(Zea mays L.)뿌리에서 Brassinolide(BL)에의한 신장생장촉진과 굴중성반응에서 옥신과의 상호작용을 조사하였다. BL은 뿌리의 길이생장과 굴중성반응을 촉진시켰다. 특히 IAA와 함께 처리했을때 길이신장촉진효과는 43% 상승되어 나타났으나 IAA단독으로는 뿌리생장을 억제하였고 굴중성에서 어떠한 효과도 보이지 않았다 2,4-D, α-NAA, IBA와 같은 옥신유사체들을 BL과 함께 처리하면 BL만으로 증가된 굴중성반응을 더욱 촉진시켰으나 GA, ABA, cytokinin은 BL을 첨가해도 굴중성반응이 더이상 증가되지 않았다. 옥신작용억제제인 PCIB를 IAA+BL처리구에 넣어주니 촉진되었던 굴중성반응이 대조구수준이하로 억제되었고, 옥신수송억제제인 TIBA는 BL, IAA, IAA+BL등 모든 처리구의 반응을 완벽하게 저해하였다. BL을 처리한 후 굴중성반응이 일어나는 동안 뿌리끝(root tip)에서 일어나는 ^3H-IAA와 ^(45)Ca^(2+)의 극성이동을 관찰한 결과 반응초기부터 BL은 ^(3)H-IAA와 ^(45)Ca^(2+)의 측면수송을 큰 폭으로 촉진하였고 특히 중력에 의해 유도되는 ^(3)H-IAA와 ^(45)Ca^(2+)의 비대칭적인 분포를 변화시켜 45분이전에 이미 평형상태를 유지하였다. 따라서 옥수수 뿌리의 신장생장과 굴중성반응을 상승적으로 촉진시킨 이러한 결과는 BL과 옥신만의 특이적인 상호작용에 의한 것이고 비록 전체 반응경로가 동일하지는 않더라도 BL이 옥신의 반응경로중 어떤 단계에 작용할 가능성을 제시한다. 또한 BL은 중력에 의한 ^(3)H-IAA와 ^(45)Ca^(2+)의 극성이동을 촉진시키고 길이생장과 굴중성반응의 신호전달과정에서 신호증폭에 관여하는등 보다 복잡한 반응과정을 통해 이러한 상승효과를 가능케한 것으로 추측된다.