옥수수(Zea Mays L.) 뿌리에서 NPA에 의해 억제되는 굴중성 반응의 순응적 회복에 관한 연구

Abstract

옥수수 뿌리에서 NPA에 의해 억제되는 굴중성 반응의 순응적 회복에 관항 실험하였다. 3×10^(-7) M의 NPA가 포함된 한천 조각을 뿌리의 신장대에 부착하여 굴중성 반응을 관찰한 결과, 2시간 이후에는 대조구보다 55% 억제되었으나 4-5시간 후에는 대조구와 비슷한 수준으로 회복되었다. NPA를 포함하는 한천 조각을 처리하여 굴중성 반응이 일어나는 동안 뿌리의 신장대에서 일어나는 ^(45)Ca^(2+)의 극성 이동을 관찰한 결과, 2시간 이후에는 대조구보다 이동량이 31% 억제되었으나 3시간 이후부터 대조구와 비슷한 수준으로 이동량이 회복되었다. 이 결과는 NPA에 의한 굴중성 반응의 억제 효과가 사라지는 결과와 일치한다. 굴중성 반응 동안 칼슘의 비대칭적인 분포가 일어나고 이것이 옥신의 이동과도 밀접한 관련이 있으므로 NPA에 의한 효과가 칼슘 수송과 옥신의 이동과 관련이 있음을 추측할 수 있다. Protein kinase 억제제인 staurosporine(STA)과 protein phosphatase 억제제인 okadic acid는 옥수수 뿌리의 굴중성 반응과 길이생장을 모두 억제하였다. STA(10^(-5) M)과 okadaic acid(10^(-6) M)를 각각 전처리한 경우에 3×10^(-7) M의 NPA에 의한 회복 효과가 나타나지 않았다. in vitro kinase assay를 한 결과 세포막 단백질에서 3×10^(-7) M의 NPA를 처리한 경우에 각 시간별로 55 kDa, 20 kDa 단백질의 인산화를 관찰할 수 있었다. 이러한 결과들은 NPA에 의한 회복 효과가 단백질의 인산화/탈인산화 과정과 밀접한 관련이 있음을 알 수 있다.;We have investigated the adaptive recovery of gravitropic response inhibited by NPA in maize roots. The inhibitory effect of gravicurvature prevented by NPA was recovered at a critical concentration of NPA after 4-5 h even in the continuous presence of the inhibitor. Gravicurvature was inhibited by about 55% after 2 h of NPA application at 3×10^(-7) M on both sides of the root elongation zone but the degrees of curvature were recovered to the control level after 5 h even though NPA was continuously applied until this time. Since calcium movement and gravity-induced redistribution of auxin are closely related to gravitropic curvature, we tested the effect of NPA on calcium movement. Asymmetric lateral movement of ^(45)Ca^(2+) across the elongation zone of gravistimulated maize roots were reduced by NPA during the first 2 h of transport period but this was also recovered to the control level after 5 h. This is in accordance with notion that the inhibitory effect of NPA on gravicurvature is decreasing with time even in the continuous presence of NPA. It is known that staurosporine(STA) is an inhibitor of phospholipid /calcium-dependent protein kinase and okadaic acid is an inhibitor of protein phosphatase. STA as well as okadaic acid prevented gravicurvature of maize roots. Gravicurvature of maize roots pretreated with 10^(-5) M STA or 10^(-6) M okadaic acid did not exhibit this time-dependent adaptation to the NPA effect. For in vitro kinase assay, membrane proteins from maize root tissue applied with agar containing 3×10^(-7) M NPA(approximate1y 55 kDa, 20 kDa) were phosphorylated in the presence of [γ-^(32)P] ATP. These results may suggest that protein phosphorylation and dephosphorylation processes are involved in the decreased responsiveness of the root tissue to NPA.