• 제목, 요약, 키워드: Thylakoid membrane

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왕벚나무 화외밀선의 당액 분비에 관한 미세구조적 연구 (Ultrasturctural Study on Nectar Secretion from Extrafloral Nectary of Prunus yedoensis Matsumura)

  • 정병갑
    • Journal of Plant Biology
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    • v.35 no.2
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    • pp.143-153
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    • 1992
  • 한국산 왕벚나무(Prunus yedoensis Matsumura) 화외밀선의 미세구조 및 당액 분비기작을 규명하기 위하여 광학현미경, 주사형 및 투과형 전자현미경을 이용하여 관찰하였다. 밀선은 secretory layer와 subsecretory layer로 구성되어 있었으며 엽병의 유관속은 subsecretory layer에 있는 유관속과 연결되어 있었다. Secretory cell에서는 cristae가 잘 발달되지 않은 다수의 mitochonidria가 관찰되었으나 소포체는 소수 나타났고 골지체가 전혀 관찰되지 않았다. 색소체는 thylakoid가 거의 발달되지 않았으며, 소수가 관찰되었고 $0.2-0.3\;\mu\textrm{m}$ 크기의 소포를 특징적으로 갖고 있었다. subsecretory cell에서는 원형질 연락사가 잘 발달해 있었고 다수의 Calcium oxalate 결정이 관찰되었는데 이는 당투과에 간접적으로 관여하는 것 같다. 당액 전구물질은 사부에서 subsecretory layer를 거쳐 secretory layer까지 이동하는 것을 원형질 연락사를 통한 symplastic transport에 의하여 일어나는 것으로 생각되며 secretory layer에서 당액으로 재합성되어 외부로 배출되는 것 같다. Secertory cell의 맨 바깥쪽 세포벽은 cuticle 에 의하여 덮여 있었으며 secretory cell에서 당액은 원형질막, 세포벽, cuticle을 차례로 통과하는 누출상 분비(eccrine secretion)에 의하여 분비되는 것으로 사료된다.

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시금치 엽록체의 광합성 전자전달 활성에 미치는 $Cd^{2+}$의 저해 효과

  • 정화숙
    • Journal of Plant Biology
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    • v.37 no.2
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    • pp.231-236
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    • 1994
  • 분리한 시금치 엽록체에 $Cd^{2+}$을 처리하였을 때 광계 I에 비해서 광계 II의 활성이 낮은 농도의 $Cd^{2+}$에 의해 억제되었다. 그러므로 $Cd^{2+}$에 의해 1차적으로 광계 II 활성이 저해되었다는 것을 알 수 있다. 광계 II의 전자공여체인 diphenylcarbazide를 첨가했을 때 대조구에 비해 활성이 크게 증가하였다. $Cd^{2+}$ 처리시 $Mn^{2+}과\;Ca^{2+}을$ 외부에서 첨가했을 때 광계 II 활성은 회복되었지만 회복되는 정도가 15%로 낮았다. $50\;\mu\textrm{M}\;Cd^{2+}$ 처리구에서 광계 II 활성은 크게 감소하였으나 Fv/Fm는 미소하게 감소하였으며 $100\;\mu\textrm{M}\;Cd^{2+}$ 처리구에서 Fv/Fm는 크게 감소하였다. 광계 I활성은 $Cd^{2+}$의 처리 농도가 증가함에 따라 감소하였으나 세척하였을 경우 0.2 mM의 $Cd^{2+}$ 처리구에서 대조구보다 활성이 증가하였으며 농도가 높아짐에 따라 활성의 회복 정도가 컸다.

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UV-B-Induced Changes in Carbohydrate Content and Antioxidant Activity in Rice Seedling

  • Sung Jwa-Kyung;Lee Su-Yeon;Park So-Hyun;Jang Byoung-Choon;Lee Sang-Min;Lee Yong-Hwan;Choi Du-Hoi;Song Beom-Heon
    • 한국작물학회지
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    • v.50 no.2
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    • pp.84-90
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    • 2005
  • The effects of UV-B radiation on the seedling growth, carbohydrate metabolism and antioxidants activities of rice (Oryza sativa L.) were investigated under environmentally controlled chamber. Supplementary UV­B radiation reduced dry matter as well as leaf area, there­fore, relative growth rates (RGR) of seedlings were decreased by up to half compared to control. Photosynthetic products such as soluble sugars and starch were rapidly and significantly reduced by within 1 day of enhanced UV-B radiation due to the inhibition and degradation of photosynthetic processes and thylakoid membrane integrity. In our study, nonstructural carbohydrate levels were proved to be a main indicator on UV-B­induced stress. The behavior of SOD, CAT, APX and POD activities was monitored in the leaves of rice seedlings subjected to UV-B radiation. Under UV-B treatments, SOD activity was initially increased, whereas CAT and POD activities were slowly and slightly increased. However, APX activity showed no presumable results with an increase of UV-B dose. In leaves of rice seedlings, supplementary UV-B radiation caused an increase in free putrescine and spermidine, however spermine remained unaltered, although 24-hrs UV-B treatment slightly increased. This result presumes that an excess UV-B dose may induce ethylene biosynthesis (senescence) rather than polyamine biosynthesis (defense).

산화 스트레스에 의존한 식물 및 진핵세포 2-시스테인 퍼록시레독신의 기능 조절 (Oxidative Stress-dependent Structural and Functional Regulation of 2-cysteine Peroxiredoxins In Eukaryotes Including Plant Cells)

  • 장호희;김선영;이상열
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • v.33 no.1
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    • pp.1-9
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    • 2006
  • 도처에 분포하는 peroxiredoxins (Prxs)은 세포 내 방어신호전달 과정에서 다양한 기능을 하는 것으로 나타났다. Prxs는 크게 typical 2-Cys Prx, atypical 2-Cys Prx와 1-Cys Prx의 세 부류로 분류되는데, 이것들은 cysteine 잔기의 수와 촉매기전에 따라 구분된다. 세 종류의 단백질 중, N-말단에 peroxidatic cysteine 잔기를 포함하는 typical 2-Cys Prx는 $H_2O_2$ 분해과정 동안 과산화물-의존적인 sulfenic acid로의 산화와 thiol-의존적 환원과정이 순환되어 일어난다. Sulfenic acid는 고농도의 $H_2O_2$와 Trx, Trx reductase와 NADPH를 포함하는 촉매 요소의 존재하에 cysteine sulfenic acid로 과산화 될 수 있다 과산화된 2-Cys Prx는 ATP 의존성 효소인 sulfiredoxin의 작용에 의해 천천히 환원된다. 세포가 강력한 산화나 열 충격 스트레스에 노출되면, 2-Cys Prx는 LMW 단백질에서 HMW complex로 구조를 변화시켜 peroxidase에서 chaperone으로 기능의 전환을 일으킨다. 2-Cys Prx의 C-말단 부분 역시 이러한 구조적 전환에 중요한 역할을 한다. 따라서, C-말단이 잘려진 단백질은 과산화가 되지 않고 단백질의 구조와 기능이 조절될 수 없다. 이러한 반응들은 활성 자리인 peroxidatic cysteine 잔기에 의해 일차적으로 유도되며, 그것은 세포에서 '$H_2O_2$ sensor' 로서 작용하다. 2-Cys Prx의 가역적인 구조와 기능 변화는 세포가 외부자극에 적응하는 수단으로 작용하며, 아마도 세포내 방어신호체계를 활성화 시키는 것으로 생각된다. 특히, chloroplast에 존재하는 식물 2-Cys Prx는 촉매반응 동안 주된 구조적인 변화를 나타내는 역동적인 단백질 구조를 가지고 있어서, 산화-환원 의존적으로 super-complex를 형성하고 가역적으로 thylakoid membrane에 부착한다.

한국산(韓國産) 바위솔속(屬) 엽육조직(葉肉組織)의 미세구조(微細構造) (Foliar ultrastructure of Korean Orostachys species)

  • 김인선;박재홍;서봉보;송승달
    • Applied Microscopy
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    • v.25 no.4
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    • pp.52-61
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    • 1995
  • CAM대사를 수행하는 것으로 추정되는 한국산 바위솔속식물 3종(난장이바위솔, 바위솔, 둥근바위솔)의 엽육조직이 전자현미경적으로 연구되었다. 다육질성의 이들 엽육조직은 주로 세포의 크기가 큰 수분저장 세포들로 구성되어 있고 세포간극이 잘 발달되어 있다. 세포내 또는 세포간극에는 점액성 분비물질들이 분포하였다. 수분저장 세포에는 하나 또는 여러 개의 큰 액포가 있고 이들이 세포체적의 대부분을 차지하여 세포질은 세포벽 주위에서 매우 적게 분산되어 나타났다. 세포질내에는 다수의 엽록체, 미소체, 미토콘드리아, 소포체, 골지체 등의 전형적인 세포소기관외에 엽록체주변에서 관찰되는 세포질의 특이한 분포양상을 비롯하여 세포벽과 분리되어 나타나는 파상(undulation or invagination)의 세포막과 이중막으로 둘러싸인 원형질막 기원소포(plasmalemmasome)및 수초상구조(myelin-like structure), 액포상구조(vacuole-like structure) 또는 낭상구조(bladder-like structure) 등이 발견되었다. 특히 파상의 세포막 및 액포막의 신장으로 형성된 액포상 또는 낭상구조와 엽록체주변 세포질의 특이한 분포양상 등은 주목할 만한 것으로 이들의 특성 및 구조는 CAM대사와 연계되어 자세히 연구되어야 할 것이다. 이와 같은 엽육조직의 구성 및 미세구조적 특성으로 보아 본 바위솔속 식물들은 CAM대사를 수행하는 식물군으로 사료된다.

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Stevia rebaudiana Bertoni의 Steviol 생합성 효소 ent-Kaurenoic Acid 13-Hydroxylase의 특성 (Characterization of ent-Kaurenoic Acid 13-Hydroxylase in Steviol Biosynthesis of Stevia rebaudiana Bertoni)

  • ;김근기
    • Applied Biological Chemistry
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    • v.40 no.6
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    • pp.501-507
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    • 1997
  • 파라과이 원산의 국화과 식물 Stevia rebaudiana Bertoni는 steviol (ent-13-hydroxy kaur-16-en-19-oic acid)을 기본 골격으로 하는 stevia 감미료를 건물 중량의 5-10%를 생합성하여 축적을 한다. 감미성분은 Gibberellin 생합성의 전구체로 알려진 ent-kaurenoic acid (ent-kaur-16-en-19-oic acid; ent-KA)의 7번과 13번의 어느 탄소에 hydroxylation을 시키느냐에 따라 gibberellin 대사와 steviol 대사로 나뉘어진다. ent-KA 13-hydroxylase를 stevia 엽록체의 stroma에 존재하는 것을 확인했다. Stroma 분획 단백질 $100\;{\mu}g$으로 효소 반응의 cofactor 요구성을 조사해 본 결과, 반응 혼합액에 NADPH를 첨가하지 않았을 때는 85%의 효소활성의 감소를 보였고, NADPH 대신 NADH를 첨가해도 34%의 감소를 보였다. anaerobic 조건에서는 2.1%의 활성을 뛰었다. 이 결과로 ent-KA 13-hydroxylase는 NADPH와 $O_2$ 요구성임을 밝혔다. FAD, FMN, riboflavin을 첨가함으로써 FAD는 1.5배, riboflavin은 1.7배의 효소활성 증가 효과가 나타났다. 효소의 기질 특이성을 조사한 결과, t-cinnamic acid, 4-hydroxyphenyl acetic acid, choline과 resorcinol에는 전혀 활성이 검출되지 않았으며, $[^(14)C]-methyl-KA$를 ent-KA 대신에 기질로 사용했을 때는 16.7% 의 활성이 검출되어 ent-KA 13-hydroxylase는 기질특이성이 높은것으로 확인되었다.

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PCR과 Southern hybridization을 이용한 구지뽕나무와 무궁화의 클론감별 (Clone Identification of Cudraria Tricuspidata and Hibiscus Syriacus by Using PCR and Southern Hybridization)

  • 류장발;박상규
    • Applied Biological Chemistry
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    • v.41 no.1
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    • pp.42-46
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    • 1998
  • 본 연구는 polymerase chain reaction (PCR)와 Southern hybridization을 이용하여 서로 붙어있는 나무가 한 나무인지 두 나무인지 규명하였다. 공시된 수종은 구지뽕나무와 무궁화이다. 구지뽕나무는 경상북도 성주군 금수면 봉두리 안새출 금수식당 앞에 있는 나무로 두 사람이 서로 안고 있는 형상인데, 한 나무의 두 가지인지 가까이 자란 두 나무가 붙었는지를 구별하기 어려운 나무였다. 다섯 종류의 PCR primer $(17{\sim}24-mers)$ 중 355 primer의 경우 한가지의 잎 DNA에서만 PCR 산물이 검출되어 이것을 방사선표지한 후 genomic Southern hybridization을 행하였던 바 이 probe와 결합하는 DNA 단편이 동일한 위치에서 검출되었으나 정도는 다르게 나타났다. 아울러 OPERON 10-mer kits A에 있는 20종류의 primer를 이용하여 PCR을 행한 결과 OPA01 primer (CAGGCCCTTC)에 의한 PCR 생성물은 동일한 위치의 band 뿐만 아니라 추가로 4개가 한가지의 잎 DNA에서 더 나타났다. 따라서 구지뽕나무는 두 나무가 연결되어 한 나무를 이루는 것으로 짐작된다. 또한 무궁화는 경상남도 합천군 청덕면 두곡리 청덕초등학교 내에 있는데 수령 50년 이상으로 멀리서 보면 한 나무의 형상을 하고 있으나, 가까이 다가가서 줄기의 아래부분을 보면 세 줄기가 붙어있는 형상을 하고 있다. 따라서 이 무궁화 역시 한 나무의 세 가지인지 세나무가 가까이 자라 붙었는지 PCR과 Southern hybridization 방법을 이용하여 규명하려 하였다. Southern hybridization 결과에 의하면 구지뽕나무의 분석에 사용한 probe와 결합하는 DNA 단편은 검출되지 많았으며, 35S primer에 의한 PCR 생성물은 동일하였으나 OPA04와 OPA13 primer의 경우 약간의 상이성을 보였다. 이러한 결과에 따라 무궁화는 한 나무의 세 가지인 듯하나 추가적인 연구가 필요하다고 판단된다.

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엽록체 지질 소기관의 기능과 지질대사에서의 역할 (Plastoglobule in chloroplast and its role in prenylquinone metabolism)

  • 김현욱;김은하;이경렬;정수진;노경희;김종범
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • v.40 no.3
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    • pp.125-134
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    • 2013
  • 최근 연구에서 엽록체의 미지의 소기관으로 알려졌던 플라스토글로뷸이 지질 대사에서 중요한 역할을 함이 제시되고 있다. 애기장대 플라스토글로뷸의 프로테옴 단백질 분석은 플라스토글로뷸이 단순히 지질 저장 기관으로써의 기능 뿐아니라 지질 합성 대사에 능동적으로 관여하는 소기관임을 제시하고 있다. 애기장대 플라스토글로뷸에서 34개의 단백질이 발견되었다. 이들을 세 그룹으로 나누어 보면 구조단백질인 플라스토글로불린과 엽록체 대사에 관여하는 효소, 그리고 기능이 미확인된 단백질로 구분 된다. 이들 단백질 유전자의 돌연변이체와 리피도믹스 분석으로 이들 단백질의 기능 규명 연구가 필요하다. 토코페롤 합성의 마지막 단계에 관여하는 VTE1과 VTE4는 엽록체에서 각기 다른 위치에 존재하여 VTE1은 플라스토글로뷸에 존재하나 VTE4는 엽록체 내막에 존재한다. 이 같은 사실은 프레닐퀴논 대사물질이 엽록체 내에서 이동할 가능성을 시사한다. 플라스토글로뷸이 엽록체의 기능을 유지하는데 있어 필수적인지에 대한 유전학 연구가 앞으로 진행되어야 한다. 다양한 스트레스와 발달단계에 따른 플라스토글로뷸의 프로테옴 분석은 지질대사에서 중요한 기능을 하는 신규 단백질을 발견하는데 도움을 줄 것이다. 지금까지 결과로는 플라스토글로뷸은 프레릴퀴논 대사에 있어서 교차로 역할을 함을 제안하고 있다.

Synechocystis sp. PCC 6803의 에너지 대사 결함 돌연변이 균주에서의 Poly(3-hydroxybutyrate) 축적량 증진 (Enhanced PHB Accumulation in Photosystem- and Respiration-defective Mutants of a Cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803)

  • 김수연;최강국;박연일;박영목;양영기;이영하
    • 미생물학회지
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    • v.41 no.1
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    • pp.67-73
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    • 2005
  • 본 연구에서는 남세균인 Synechocystis sp. PCC 6803 (Syn6803)을 대상으로 transposable element Tn5를 이용하여 획득된 1,200여 돌연변이주로부터 모균주에 비하여 PHB 축적량이 크게 증진된 균주를 선별하고, Tn5 삽입에 의해 결함을 나타낸 유전자를 확인함으로써 Syn6803에서의 PHB 생합성에 영향을 주는 세포내 생리학적 요인을 조사하고자 하였다. 모균주인 야생형 균주의 경우 질소원이 제한된 $BG11_0$ 배지에서의 PHB 생합성량이 건체량의 $4\%$ (w/w) 수준인데 반하여, $10-34\%$의 생합성량을 보이는 25개의 돌연변이 균주를 얻을 수 있었다. Inverse PCR을 이용하여, 선별된 돌연변이 균주내 돌연변이가 일어난 유전자를 조사한 결과, 아직까지 그 기능이 규명되지 않은 유전자가 대부분이었으나, NADH-ubiquinone oxidoreductase, O-succinylbenzoic-CoA ligase 또는 photosystem II PsbT protein과 같이 광합성과 호흡에 관여하는 유전자에 돌연변이가 일어난 4 균주와 histidine kinase가 결여된 1균주가 확인되었다. 이들 균주를 대상으로pulse-amplitude modulated fluorometer를 이용하여 세포내 $NAD(P)H/NAD(P)^+$비를 측정한 결과, 에너지 대사 흐름의 차단에 의해 세포내의 $NAD(P)HNAD(P)^+$비가 모균주에 비하여 현저하게 높은 것으로 나타났다. 이는 잉여의 전자로 포화된 세포, 즉 NAD(P)H에 의해 환원적 상태를 유지하고 있는 세포의 경우 PHB 축적 이 증진될 수 있음을 시사한다. 이러한 사실은 인위적으로 광합성과 호흡 관련 유전자가 제거되어 $NAD(P)H/NAD(P)^+$비가 높아진 것으로 알려진 다수의 Syn6803 돌연변이 균주들을 대상으로 PHB 생합성량을 조사한 결과로부터 재확인되었다.