토마토(Lycopersicon esculentum Mill.)잎에서 저온 자극으로 인한 막의 이온 누출량 변화에 폴리아민과 ABA가 미치는 영향

Abstract

저온 자극으로 인해 야기되는 막의 손상에 ABA와 폴리아민의 역할을 알아보기 위해서, 토마토 (Lycopersicon esculentum Mill.)에서 야생형과 ABA-결핍형 돌연변이체 (flacca)의 일차엽을 가지고 저온 자극시 외부적으로 ABA와 폴리아민을 처리하므로써 막의 누출량의 변화를 측정하였다. 온도 변화에 따른 폴리아민 양을 측정한 결과, 24시간 동안 4℃에 노출된 잎은 폴리아민 중 특히 putrescine의 양이 현저하게 증가하지만 상온으로 옮겨 주면 다시 원상태의 수준으로 감소하였고, 이 때 야생형과 flacca 돌연변이체의 잎은 상온에서 유지된 것보다 막의 누출량이 약 2배 정도 증가하였다. 저온 자극시 외부적으로 폴리아민을 가해 주면 야생형과 flacca 돌연변이체 모두에서 저온 처리구의 누출 증가량보다 약 60% 정도 감소하였는데, 저온으로 인해 유도되는 putrescine은 저온 스트레스에 의한 세포막의 손상을 감소시켜 저온 적응력과 연관될 것으로 예상된다. 폴리아민 생합성 억제제를 처리하므로써 막의 누출량이 더욱 증가한다는 실험 결과는 이를 뒷받침해준다. 한편, 저온 자극시 ABA를 가해주면 야생형에서는 저온 처리구의 누출 증가량보다 약 96%, flacca돌연변이체에서는 약 83%의 감소를 보였다.또한 DFMO를 이용하여 내부적인 폴리아민을 억제시켜도 외부적인 ABA와 폴리아민의 처리에 의해서 막의 손상을 회복시키는 효과에 장애를 받지 않았다. 이를 통해 저온으로 인한 막의 손상을 ABA와 폴리아민이 감소시키므로써 두 물질이 식물체 내에서 저온 순응에 관여하는 조절자로서의 역할을 하고 두 물질이 상호 보완적으로 작용하지 않고 생화학적 과정에서 서로 다른 경로를 통해 작용한다고 추측된다. ; In order to investigate the role of abscises acid (ABA) and polyamines in cold-induced membrane leakage, the effects of ABA and polyamines on ion leakage from membrane upon exposure to low temperature were explored in primary leaves of wild-type and ABA-deficient tomato (Lycopersicon esculetum Mill.) Mutant, flacca. Polyamines were accumulated markedly in leaves when exposed to 4℃ for 24h. Especially, putrescence increased to a greater extent than others. But polyamines decreased to the level in leaves before cold treatment when leaves were incubated at 25℃ for 3h after cold treatment. At this time, the results of electrolyte leakage test indicated that chilling damage in the physical state of membranes in response to low temperature was found and this damage was reduced about 60% by exogenous putrescence in both wild-type and flacca mutant. These data suggest that putrescence may decrease cold-induced ion leakage from cellular membrane. It was based that ion leakage impaired by cold stress was more increased by exogenous application of polyamine synthetic inhibitor, DFMO. Besides, exogenous ABA reduced cold-induced ion leakage about 96% in wild type and about 83% in flacca mutant. In the presence of DFMO, exogenous ABA or putrescence affected the recovery of membrane damage posed by cold stress. The results suggest the involvement of ABA and polyamines through independent pathways in the biochemical processes of response to cold treatment.