본 연구는 고온과 고습 조건 하에서 양파 화구의 총 단백질 발현과 원형질막 H+ATPase 영향을 조사하고자 조생종 '신선황'과 중생종 '맵시황'를 이용하여 실험을 수행하였다. '신선황'과 '맵시황' 품종의 양파 회구 개화전, 반개화, 그리고 만개 단계에서 단백질의 양생에는 차이를 보이지 않았지만 결실 단계에서는 유도 및 비유도되는 단백질이 현저하게 나타났다. 양파 화구 개화 후 실시한 고온과 고습처리 18일째의 양파두 품종의 단벡질도 현저하게 감소하였고 특히 고온처리구에서 더 감소되는 경향을 보였다. 원형절막 H+ATPase 발현을 western-blot으로 살펴본 결과, '신선황' 과 '맵시황'의 경우 대조구에서 원형질막 H+ATPase 단백질 발현이 유지 되는 반면에, 고온처리구에서는 두품종 모두 원형질막 H+ATPase가 발현 되지 않았다. 고습처리구에서 중생종 '맵시황'약 원형질막 H+ATPase는 발현 되었는데 조생종 '신선황'에서 발현되지 않았다. 이는 양파 종자 성숙단계에서 고온 조건을 조우하면 고습처리 보다는 단백질 및 원형질막의 H+ATPase피해가 더 심각함을 보여 주는 결과이다.

단기간 침수처리에 의한 유채의 영양생장과 생식생장기의 생리적 반응, 지방산 조성과 수확량에 관하여 조사하였다. 영양생장 단계에서 10일과 생식생장 단계에서 4일 침수한 결과를 영양생장과 생식생 장기 모두 광합성, 기공전도도와 증산량은 침수처리 기간과 회복시기에 현저하게 감소하였다. 침수처리가 끝난 처리구에서 광합성과 기공전도도는 2~3일 내에 대조구와 비슷한 경향을 보였다. 침수처리된 작품의 지방산 조성은 대조구에 비해 통계적 유의성의 차이를 보이지 않았지만 수확량과 관련된 요인들에서 현저하게 감소함으로 생식생장 단계에서의 단기간 침수처리가 수확량 요인에 큰 영향을 줌으로서 종자 수확량에 영향을 미칠 것으로 사료된다.

열대작물인 자트로파의 염과 가뭄 스트레스에 따른 생리적 반응과 유전자 발현의 연구를 통해 바이오에너지 작물로서의 기초적 자료를 얻고자 본 실험을 수행하였다. 1. 100~cdot200~cdot300 mM NaCl의 염 스트레스와 5~cdot10~cdot20~cdot30 % PEG의 가뭄 스트레스를 처리하여 잎의 생장, 기공의 전도도, 엽록소 형광, 전해질 유출량을 조사하였다. 자트로파의 잎의 생장, 기공의 전도도, 엽록소 형광, 전해질 유출량을 통한 생육조사 결과 가뭄 스트레스 보다 염 스트레스에서 더 많은 피해를 입었다. 2. 수분 수송과 관련된 아쿠아포린 중에서 JcPIP2가 뿌리, 줄기, 떡잎 그리고 잎에서 모두 고르게 발현하고 있음을 확인하였다. 잎의 JcPIP2는 대조구와 가뭄 스트레스 처리구에서 모두 발현하는 반면, 200 300 mM NaCl 처리구에서는 잎에서 발현하지 않았다. 3. 염과 가뭄 스트레스에서 JcPIP2가 상반되는 반응을 보이는 것은 JcPIP2가 염 스트레스 관련 주요 내재 단백질과 같은 기능을 하는 것으로 판단된다. 4. 자트로파는 염 스트레스보다 가뭄 스트레스에 더 내성을 보이므로 간척지보다는 가뭄지역에서 재배하는 것이 더 유리할 것으로 보인다.

본 연구는 간이 수경재배법을 이용하여 보리의 알루미늄 스트레스 내성과 민감성 품종을 간편하고 빠르게 screen하는 방법을 소개하고, 선별된 품종간의 뿌리의 생장, 뿌리 조직의 염색, 알루미늄 함량, 원형질막의 H+ -ATPase의 발현 변화를 조사하여 분석하였다. l. 보리 65가지 품종을 간이 수경재배법을 이용하여 20uM 알루미늄을 24시간 처리 후 뿌리생장의 차이로 내성 세 품종(자예2, 자예6, 모치무기)과 민감성 세 품종(흰쌀, 올쌀, 품2)을 선별하였다. 2. 알루미늄에 내성 품종은 알루미늄 처리 농도(0, 5, 10, 20uM )에 따라 뿌리 생장 감소폭이 적었으나, 민감성 세 품종은 상대적으로 낮은 5uM 농도에서부터 80%의 생장이 억제되었다. 3. 내성인 자예2와 민감성인 품2의 알루미늄 처리 후, 농도별(0, 5, 10, 20uM ), 시간별(3, 6, 12, 24시간)로 0.2% hematoxylin으로 염색 시 주로 apex에 3시간 이후부터 염색되었으며, 민감성 품2가 내성인 자예2에 비해 농도와 시간에 따라 그 피해 정도가 매우 심각하였다. 4. 20uM 로 24 시간 처리된 뿌리 apex(10 mm)의 알루미늄 함량을 측정한 결과, 내성인 자예2는 주당 47.1 nmol의 함량을 보여 주었으나, 민감성인 품2는 주당 64.9 nmol의 높은 함량을 보여 주었다. 5. 24시간 동안 20uM 알루미늄을 처리한 뿌리 원형질막 H+ -ATPase 발현을 western blotting을 통해 분석한 결과, 내성인 자예2는 차이가 없었으나, 민감성 품2는 현저히 억제되었다. 이로 보아 원형질막 H+ -ATPase가 알루미늄의 내성 기작에 관여하는 것으로 보인다. 6. 본 연구를 통해 간이 수경재배와 hematoxylin을 이용한 염색으로 간단하고 빠르게 보리의 알루미늄 내성과 민감성 품종의 screening을 할 수 있었고, 보리뿐 아니라 쌀, 밀 등의 다른 종자에도 적용할 수 있을 것이다.

이 실험의 목적은 유채 F1 종자 생산시 종자친과 화분친의 재식비 및 수확시기별 종자의 지방산 함량에 영향을 미치는지 알아보고자 실험을 수행하였다. 안정적인 종자 생산을 위해, 두 가지의 실험을 노지에서 수행하였다. 실험 1은 F1 종자 생산을 위한 종자친과 화분친의 재식 비별(4:2, 10:2, 10:1)로 정식하였고 유채 개화 후 40, 45, 50, 55, 60에 지방산 함량을 조사하였다. 실험 2는 F2 종자의 개화 후 등숙시기별로 종자를 수확하여 지방산을 분석하였다. 실험의 결과, 종자친과 화분친 재식비에 따른 등숙시기별 유채 종자의 지방산 조성 및 함량은 차이를 보여 주었으나 지방산의 오염 정도 척도인 erucic acid는 재식비에 따라 영향을 미치지 않았다. 종자친과 화분친의 비에서 얻어진 F1 과 F2 종자 비에서 palmitic acid, stearic acid과 linoleic acid은 등숙 시기에 따라 감소하였다. 그러나 oleic acid는 두 실험 모두에서 개화 후 55일까지 상대적으로 증가하였지만, 개화후 60일째 영향을 미치지 않았다. 지방산 생합성 관련 유전자인 SAD, FAD1 및 FAD2의 발현양상도 등숙 시기별 지방산 조성 및 함량과 일치하였다. 이런 결과는 종자친과 화분친의 비에 따른 재식비과 F2 종자의 비에 따른 지방산 조성이 큰 문제가 되지 않음을 보여주므로 F1 종자의 안정적인 생산을 위해 종자친의 파종비는 늘리고 화분친비를 줄이면 유채 종자 생산량이 높아질 것으로 사료가 된다.

지금까지 양구슬냉이의 유전정보는 거의 연구되지 않았으므로 우리는 양구슬냉이의 잎으로부터 cDNA library를 제작하고 발현유전자의 종류와 기능별 분류를 조사하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. cDNA library에서 1334개 의 클론들을 얻었고 삽입된 단편들의 염기서열의 평균길이는 736bp였다. 우리는 1269개의 high-quality expressed sequence tags (ESTs) 서열을 얻었다. 이러한 EST의 클러스터 분석결과 고유 염기서열(unigene)을 가진 유전자의 수는 851개를 나타냈다. 2. Unigene 476개는 GeneBank에 기능이 알려진 유전자들과 고도의 상동성을 나타내었다. 다른 375개의 unigene들은 기능이 알려지지 않은 것들이었다. 나머지 63개는 NCBI데이터베이스에 어떤 유전자와도 상동성을 보이지 않았고 이러한 유전자들은 아마도 양구슬냉이의 잎에서 발현되는 새로운 유전자일 것으로 보인다. 3. 데이터베이스에서 상동성을 나타낸 EST들을 기능별 주석에 따라서 17개의 카테고리로 분류하였다. 대표적으로 가장 분포도가 높은 카테고리는 결합 기능 또는 보조인자 요구의 단백질(27%), 대사(11%), 세포 소기관 위치(11%), 세포수송과 수송기관 그리고 수송 경로(7%), 에너지(6%), 대사와 단백질 기능의 조절(6%) 등이 있다. 이러한 우리의 연구 결과는 양구슬냉이의 유용한 유전적 자원과 전반적인 mRNA 발현 정보를 제공해 줌으로써 대체 에너지 작물로 떠오르는 양구슬냉이의 다양한 분자적 연구에 기여할 것으로 사료된다.

본 연구는 알루미늄 스트레스가 녹두에 미치는 영향을 보기 위해 뿌리의 생장, 알루미늄 함량, 뿌리 표면의 pH 변화, 원형질막의 H+-ATPase 활성과 단백질 양의 변화를 조사하여 분석하였다. 1. 처리된 알루미늄의 농도는 10, 25, 50, 100uM 이었으며, 알루미늄에 의한 뿌리생장의 억제는 25uM 이상의 농도 처리구에서 12시간부터 현저히 나타났고, 50과 100uM 처리구에서는 뿌리의 생장이 거의 중단되었다. 2. 0.2% Hematoxlin으로 염색 시 알루미늄이 처리된 근단부에서 주로 염색되었으며, 50uM 농도로 처리된 뿌리의 경우 12시간째보다는 24시간째에 근단부 전체가 염색되어 그 피해가 심각함을 보여 주었다. 또 근단 부위가 대조구와 비교하여 어두운 갈색을 나타내고, 표면이 가로 쪽으로 갈라졌다. 3. 처리 농도별 근단부(1 cm)와 근단부를 제외한 부위의 뿌리로 나누어 24시간 처리를 한 후 알루미늄 함량을 측정한 결과, 10uM 처리구에서는 차이가 없었다. 그러나 알루미늄 처리 농도가 높을수록 즉, 25uM 이상 알루미늄 처리구에서는 근단부에서 2.5배 이상 높았다. 4. pH 지시약과 agarose plate technique를 이용하여 뿌리표면의 H+-flux 의 차이를 본 결과 녹두의 근단부 표면의 알카리화가 대조구에서는 12시간 정도부터 노란색(pH 4.5)에서 보라색(pH 6.0 이상)으로 변하는 것을 관찰하였으나 알루미늄 처리구에서는 색깔의 변화를 볼 수 없었다. 5. 24시간 동안 50uM 알루미늄을 처리한 뿌리 원형질막 H+-ATPase 활성은 대조구에 비해 56%가 억제 되었다. H+-ATPase 단백질의 발현을 조사한 Western blotting 결과는 효소 활성의 감소와 유사하게 알루미늄이 처리된 뿌리에서 현저하게 줄어들었음을 확인할 수 있었다.