금소리쟁이(Rumex maritimus)의 카드뮴, 아연 제거능과 내성에 관한 연구

Abstract

우리나라 해안가에서 자생하는 금소리쟁이를 이용하여 임해공단 주변의 중금속 오염을 제거할 수 있는지에 중점을 두어 중금속 제거능 및 내성기작으로서 축적과 metal-binding protein(MBP)에 대해 조사하였다. 중금속 제거능은 5일 동안 카드뮴과 아연을 처리하여 비교하였으며 제거 경향도 조사하였다. 카드뮴과 아연에 대해 모두 80~90% 이상의 제거율을 보였고 노출 1일째에 약 80%의 제거율을 보여 초기 제거능이 매우 크게 나타났다. 그 후 제거율이 서서히 증가하였고, 아연은 노출 5일째에 다시 제거율이 상승하였다. 금소리쟁이의 부위별 중금속 축적량의 차이와 특히, 축적량이 높은 뿌리의 MBP를 조사하였다. 금소리쟁이의 부위별 조사에서는 지상부보다는 지하부에 약 3.6~8.0배 이상 중금속을 축적하는 것으로 나타나 뿌리에 더 선택적으로 축적함을 알 수 있었다. 그리고 중금속 독성에 대한 근본적인 내성을 나타낼 수 있게 한 MBP는 시스테인을 많이 함유하고 있어 254㎚에서의 흡광도가 높게 나타나고 그것에 비해 방향족 아미노산은 매우 적게 함유되어 있어 280㎚에서의 흡광도는 낮게 나타나 두 흡광도 사이에 큰 차이를 나타낸다. MBP 유도를 anion exchange chromatography를 통해 10~20분획에서 확인하였고 배양액의 노출 농도가 높아질수록 MBP가 유도된 분획의 중금속 함량이 증가하였다. 이러한 결과는 MBP가 중금속의 생물농축정도를 나타내는 biomarker의 역할을 할 수 있다는 것을 보여준다. 본 연구는 금소리쟁이의 중금속 제거능이 내성에 의한 결과임을 밝혔고, 수질의 중금속 오염 biomarker로서 MBP를 이용할 수 있으리라는 가능성을 제시하고 있다.;The studies on the potentiality of biomonitoring heavy metal pollution in coastal region of industrial complex in Korea were performed to investigate the heavy metal removal ability, accumulation and induction of metal-binding protein(MBP) as detoxification process using Rumex maritimus. After R. maritimus was exposed to cadmium and zinc for 5 days, removal rate of heavy metal medium showed over 80~90% for cadmium and zinc. After initial removal rate was markedly raised about 80% on day 1, it increased gradually but showed upward tendency on day 5 for zinc. Bioconcentration in organs and MBP in root of R. maritimus was investigated for the research of the tolerance of heavy metals. The bioconcentration of cadmium and zinc in organs showed 3.6~8.0 times in root higher than in shoot, so it was found that heavy metal accumulated selectively in root. MBP increased absorbance in 254nm and decreased in 280nm, because it was composed of high cystein content and low aromatic acids, so absorbance had large difference between 254nm and 280nm. The existence of MBP in the 10~20 fraction was ascertained with anion exchange chromatography and it was identified that concentration of heavy metal increased according as an exposure concentration of medium increased in QAE Sephadex A-25 elution profile. These results suggested that MBP could play a role in biomarker determining the bioconcentration of plant. This study demonstrated a possibility that removal ability of heavy metal of R. maritimus resulted from detoxification process and MBP could be utilized as a biomarker of heavy metal pollution.