본 연구는 딸기의 삽목 육묘 시 묘소질을 향상시키고 품질을 증진시키기 위한 지베렐린 효과를 검증하기 위해 수행되었다. 품종은 ‘설향’을 대상으로 하였고, 삽목 시 삽수의 기부를 30, 60분간 GA3 50, 100, 150mg·L-1에 침지 처리하고 증류수 침 지를 대조구로 두었다. 정식 시 묘소질 조사 결과 엽수와 SPAD 값은 지베렐린 침지시간이 길수록 증가하였고, 초장, 엽병장, 엽장, 엽폭, 엽면적은 침지시간과 농도 간의 상호작용에 따라 유의하게 값이 변하였다. 관부직경은 같은 농도라 할지라도 침지시간에 따른 차이가 나타났으며 30분, 100mg·L-1 처리를 제외하고 모두 직경이 8.0mm 이상으로 우량한 묘가 생성되 었으며, T/R률은 30분, 50mg·L-1 처리에서 유의하게 작아 식 물체 활력이 가장 우수했다. 양자수율은 농도가 150mg·L-1일 때 저조하였고, 지베렐린 처리 농도가 높을수록 양자수율이 감소하는 경향을 나타냈다. NPQ는 대조구 대비 30분, 150mg·L-1 처리에서 유의하게 작아 묘 스트레스 감소에 효과 가 있었다. 항산화물 함량은 30분, 50mg·L-1 처리와 60분, 150mg·L-1 처리에서 높게 나타났고, 정식 후 생육조사 결과 화아분화 정도에 미치는 지베렐린의 부정적 영향은 없었다. 따라서, ‘설향’ 딸기의 삽목 육묘 시 지베렐린 처리는 정식묘 양성에 효과가 있는 것을 확인할 수 있었으며, 이때 대조구 대 비 생육 증진 및 품질 향상을 위해서는 삽수 기부를 50mg·L-1 의 지베렐린에 30분 침지처리하는 것이 보다 적정한 것으로 판단되었다.
This study was conducted to determine the optimal dipping time and concentration of gibberellin for improving the growth and quality of domestic cultivar 'Seolhyang' strawberry when using runner plants. Strawberry runner plants were collected on November 10th and soaked in GA3 concentrations of 50, 100, and 150 mg·L-1 for 30 and 60 minutes, respectively. After 75 days of planting, the growth results showed that in the 30-minute, 50 mg·L-1 treatment, the crown diameter was thicker and the T/R ratio was lower, indicating better plant vitality. Runner length increased with lower gibberellin concentrations, particularly promoting vegetative growth. Photosynthetic efficiency was more influenced by gibberellin concentration than dipping time, and using concentrations above a certain threshold acted as a stress factor for runner plants, leading to decreased photosynthetic efficiency. For enhancing seedling growth, soaking with 50 mg·L-1 of gibberellin for 30 minutes was found to be optimal. This study verified the effects of gibberellin treatment on strawberry runner plants to improve plant growth and quality, providing useful basic data for using gibberellin.
본 연구는 육묘기 동안 딸기 ‘매향’(Fragaria × ananassa Duch. cv. Maehyang)의 생육 및 런너 생산과 묘소질에 있어 지베렐린(GA3)의 처리방법과 농도에 대한 효과를 평가하기 위해 수행되었다. 딸기 모주는 2018년 3월 20일에 상업적 생육배지로 충진된 포트(64×27×18cm)에 정식하였다. 정식 후 4주째에 GA3의 농도를 0, 50, 100, 200mg·L-1로 식물체당 45mL씩 각각 엽면살포와 배지관주로 처리하였다. 정식 후 배양액의 EC는 1.5dS·m-1로 공급하였고 뿌리 활착 후 1일 2회 포트 당 350mL(1회당 15분)를 공급했다. 처리 후 7주째에 딸기의 모주의 생육 특성을 측정하였고, 처리 후 10주째에 딸기 자묘의 생육특성을 측정하였다. 모주의 런너 길이와 직경은 200mg·L-1의 엽면살포에서 다른 처리구에 비해 각각 가장 길고 두꺼웠다. 모주의 SPAD값은 200mg·L-1의 엽면살포 처리구에서 유의적으로 가장 낮았다. 그러나 엽장, 엽폭, 크라운 직경은 GA3의 처리방법과 농도에 대한 모든 처리구 간의 유의적인 차이를 보이지 않았다. GA3의 농도가 증가할수록 딸기의 크라운이 기형적으로 길어지는 생리장해가 나타났다. 200mg·L-1의 엽면살포 처리에서 유의적으로 많은 생리장해가 나타났으며 배지관주에서는 엽면살포에 비해 적게 나타났다. 런너와 자묘의 수는 처리방법에 무관하게 GA3의 농도가 높아질수록 증가하였다. 자묘의 생육 특성에서, 첫번째 자묘의 엽장과 엽폭, 두 번째 자묘의 초장, 크라운 직경, 엽면적과 SPAD 값, 세 번째 자묘의 초장이 100mg·L-1 의 배지관주에서 유의성 있게 가장 우수하였다. 결과적으로, 딸기 모주의 생육과 런너 생산 및 자묘의 생육은 GA3 100mg·L-1의 배지관주 처리에서 가장 효과적인 것으로 나타났다.
본 실험은 지베렐린이 ‘신고’배 숙기와 비대에 미치는 영향을 조사하기 위하여 실시되었다. 과실중 조사에서 모든 Gibberellic acid A4+7 처리구는 대조구인 지베렐린 도포제와 비등한 약효가 나타났으며, 무처리구에 비해서는 증가를 나타내었다. 횡경은 GA4+7을 만개후 35일째에 도포한 것이, 종경은 만개후 40일째 도포한 것이 가장 효과적인 것으로 나타났으며, 과형지수는 모든 처리구에서 비슷한 수치로 나타났다. ‘신고’배 발달 초기에는 GA4+7 2.4% 처리구가 GA3+GA4+7 2.7% 처리구나 무처리구보다 현저하게 큰 차이로 비대가 되는 것을 볼 수가 있으나, 성숙기에 들어서면 GA4+7 2.4% 처리구와 GA3+GA4+7 2.7% 처리구의 크기와 가시적인 착색도가 거의 비슷해지는 것을 볼 수 있었다. GA3+GA4+7의 성숙촉진 효과를 검토하기 위하여 에테폰 액제와 비교하여 실험한 결과, GA3+GA4+7를 만개후 35일째에 어린 과실에 도포한 것이 에테폰과 비슷한 정도로 착색이 되었으며, 무처리구와 비교했을 때에는 모든 GA3+GA4+7 처리구와 에테폰 처리 모두 착색이 6일정도 빨라 착색속도에 현저한 차이를 보여주었다. 모든 GA3+GA4+7 처리구는 무처리구에 비하여 당도는 증가하고 산도는 감소하였으며, 과실의 경도는 무처리구보다 낮은 것으로 나타났으나 유의한 차이는 없었다. 상기의 결과로 GA3+GA4+7 처리구 모두가 에테폰이나 무처리구보다 과실의 비대에 있어 효과가 큰 것으로 나타났다. 특히 GA3+GA4+7를 만개후 35일째에 처리한 것이 횡경 및 종경, 과형지수 모두 가장 높게 나타났으며 착색 또한 깔끔하게 되어 상품성이 높게 평가되었다.
배의 과경부에 지베렐린을 처리하면 과실비대에 효과는 있으나 저장성이 떨어지는 단점이 있다. 본 시험은 지베렐린 처리가 저장성을 향상시키기 위하여 폴리아민의 처리부위와 처리농도에 따른 과실의 특성변화를 조사하였다. 시험품종은 '황금배', '영산배', '추황배'로 하여 제베렐린을 만개 30일 후에 처리하고 폴리아민을 수확 7일 전에 과총 엽과 수관에 100, 200, 500ppm으로 엽면살포 하였다. 지베렐린 처리에 의하여 과중은 모든 품종에서 10% 정도 커졌고 경도는 0.3~0.4kg/Φ5mm만큼 낮아졌으나 당도와 식미는 차이가 없었다. 과경부의 형태적 특성은 지베렐린 처리가 무처리에 비하여 수(髓, pith) 부분에서 내피세포까지의 거리와 내피에서 표피세포까지의 거리가평균 42.0%신장되어 양 수분의 이동이 활발해지고 그에 따른 공급량이 많아져 과실의 무게가 비대해 진 것으로 추정할 수 있었다. 저장 30일 후 과실의 특성을 보면 '황금배'는 과총엽 살포의 스퍼미딘 200ppm이, 수관살포는 스퍼미딘 500ppm에서 과육의 경도가 높게 유지되어 식미가 양호하였다. '영산배'와 '추황배'도 비슷한 경향으로 주당 살포량이 적은 과총엽 200ppm살포처리가 저장성 증진에 효과적이었다.
This study was conducted to develop gibberellin treatment technique to enhance flower initiation in Aquilegia japonica Nakai & H. Hara. Seedlings were planted in 12㎝-diameter pots on October 2016 and grown in green house. Ambient temperature in the green house was set at minimum 15℃ during day and night to suppress flower initiation at cold temperature condition. Two different types of gibberellin, GA3 and GA4+7, at 4 different concentration levels 100, 200, 400 and 600 ㎎/L, were tested in this study. Gibberellin was sprayed first at planting and secondly at 1-week after planting. Ten to fifteen ㎖ of gibberellin was sprayed for each pot. Plant height and petiole length were elongated by both gibberellin types, flowering was more enhanced by GA3 (91.7∼100%) compared to of GA4+7. However, abnormal flower was less observed in GA3 treatment (0∼16.7%) than GA4+7. Number of flower stalks per plant ranged from 1.9 to 2.5. Number of flowers per plant ranged from 6.8 to 10.3. Differences in flowering characteristics between treatments were statistically significant. Optimal gibberellin treatment to enhance flower initiation in A. japonica Nakai & H. Hara substituting cold treatment was GA3 at the concentration between 400 ㎎/L to 600 ㎎/L.
Background : Cytochrome P450 enzymes belong to the superfamily of monooxygenases that are found in all living organisms with diversity in their reaction chemistry. These P450 enzymes are being used extensively by plants in their defense mechanism. Tetracyclic triterpenes reported as major ginsenoside constituents in Panax ginseng, formed by multiple hydroxylation of cytochrome P450. CYP P450 enzymes is effective in metabolising both natural and xenobiotic compounds. In this study, two ginseng CYP genes (PgCYP76C and PgCYP736A) were functionally characterized by overexpression in heterologous plant system.
Methods and Results : In Arabidopsis thaliana and Panax ginseng, planta transformation was generated by floral and cotyledon dipping method using Agrobacterium tumefaciens (C58C1) individually. Spatial and temporal patterns of gene expression were analyzed by qRT-PCR against abiotic and biotic stresses. Herbicide (chlorotoluron) tolerance was performed at seedling stage by in vitro assay to check ectopic expressions. PgCYP736A expression were more abundant in leaves compared to roots and stem of 2-years-old ginseng, where as PgCYP76C gene was found to be highly expressive in rhizome, roots and leaves. Differential expressions were observed in response to abiotic stresses of two ginseng CYP genes, both expressed higher in response to NaCl and SA (salysilic acid) in ginseng. Transgenic Arabidopsis plants overexpressing PgCYP76C gene showed small, rounded leaves and reduced height. This phenotype was found to be caused by down regulation of gibberellin biosynthesis-related genes. Another function revealed tolerance towards herbicides that belongs to phenyl urea.
Conclusion : This study indicates the functional roles of CYP genes in plant growth and stress responses. Studied genes also can be used as a tool to make plants herbicide tolerant. Further investigation might focus on it’s function over terpene biosynthesis and defence mechansim against (a)biotic stress.
The GA application on grapevines induces parthenocarpy, fruit set without fertilization, and the inhibition of pollen tube growth. But the molecular mechanism underlying this inhibition is not understood. Similar defective pollen tube growth within the transmitting tract has been reported in the mutant of GABA transaminase (GABA-T), referred to as pollen-pistil-interaction2 (pop2) in Arabidopsis. In spite of the similarity of pollen tube growth inhibition observed in GA-applied grapevines with that of pop2, only the effects of GABA on stress responses in grapevines have been reported. In present study, transcriptional changes of Vitis GABA metabolic genes, together with changes in GABA levels with or without GA application were analyzed to define how GA application restrained the pollen tube growth in grapevines. A GA solution (Dongbu, Seoul, Korea) at 100 ppm was onto inflorescence clusters 14 days before full bloom (DBF) and clusters were harvested at 0, 1, 2, 4, 7, 9, 12, 14, 16, and 19 days after GA application. Harvested inflorescence samples were immediately frozen in LN2 and extracted RNA and amino acid. The GABA contents were analyzed using high-performance liquid chromatography (Agilent 1100 HPLC, Agilent Technologies, Inc., Santa Clara, USA) equipped with a C18 column (4.6 mm×150 mm, 3.5 μm/VDS optilab, Berlin, Germany), according to the manufacturer’s instructions. Without GA application, the simultaneous high expressions of VvGAD1, VvGAD4 and VvGABA-T2 during 10 to 5 days before full bloom (DBF) showing the activation of GABA metabolism. But the contents of GABA were low before 2 DBF, and it peaked only at near full bloom when expression levels of VvGABA-T2 remained low. After GA application, the contents of GABA were constant during 10 to 5 DBF, although transcription levels of both VvGAD1 and VvGABA-T2 rapidly declined less than 30% of the levels observed without GA application. However, the GABA levels increased more than 2-fold only at near full bloom, compared to those without GA application, and at that time, expression levels of VvGAD1 up-regulated more than 3-fold and those of VvGABA-T2 kept low. But other amino acid contents did not show significant changes. In case of VvSSAHDs, their transcriptional changes with or without GA application were not correlated with GABA levels. These results indicates that GABA levels before pollination is tightly regulated, but GA application alters the GABA-shunt to accumulate excess GABA more than needed for proper pollen tube growth at full bloom. Gibberellin application alters the GABA-shunt to accumulate excess GABA resulting in inhibition pollen tube growth in grapevines.
눈잣나무는 우리나라에서 산림청 지정 멸종위기종으로 구분 되어 있다. 눈잣나무는 설악산 대청봉 지역(해발고 1550–1700 m) 에만 제한적으로 분포하고, 대부분의 구과가 조류와 설치류의 피해를 받기 때문에 종자를 확보하기 어렵다. 본 연구는 눈잣나 무의 현지외보존림 조성을 위하여 습사, 예냉 및 GA3 처리가 눈 잣나무 종자발아에 미치는 영향을 알아보기 위해 수행되었다. 눈잣나무 종자에 대해 습사 및 예냉처리를 각각 1, 2, 3, 4, 5개월 처리하고 GA3는 0, 100, 500, 1,000, 2,000, 3,000 ㎎/L 농도로 처리한 뒤 페트리디쉬에 치상하였으며 25℃의 광조건에서 실험 하였다. 종자 발아율, 평균발아일수, 발아속도를 조사한 결과, 습사와 예냉처리는 모두 종자 발아를 향상시키는데 효과적으로 나타났다. 그러나 두 저온처리의 방법에 따른 차이는 나타나지 않았다. 각각의 처리에서 처리기간이 길어짐에 따라 종자 발아 가 향상되었으나, 3개월 이상의 처리에서는 종자 발아의 향상이 통계적으로 유의하게 나타나지 않았다. GA3 처리에서도 눈잣나 무의 종자 발아가 효과적으로 향상되었는데, 100 ㎎/L 처리 조 건에서 발아율이 79.0%로 나타났다. 그러나 GA3 고농도 처리 조건(2000 ㎎/L 이상)에서는 오히려 종자 발아가 감소하였다. 결론적으로 3개월 이상의 습사처리와 GA3 100 ㎎/L 처리가 눈 잣나무의 종자의 발아향상에 적절한 방법으로 나타났다.
The tight regulators of fruit set initiation, gibberellin (GA) and auxin, have been applied for decades to induce parthenocarpy, fruit set without fertilization. The integration of GA and auxin signaling mediated by either GA or auxin application during parthenocarpy has been actively reported in tomato, and recently we reported that GA application at pre-bloom also activating auxin signaling and down-regulated negative regulators of fruit set initiation in grapevines. However, the activation of auxin signaling upon GA application without up-regulation of auxin biosynthesis is still unclear. In this study, expression patterns of three auxin efflux transporter genes, VvPIN1a, VvPIN2 and VvPIN4, were monitored during inflorescence development in ‘Tamnara’ grapevines with or without GA application. Without GA application, transcription levels of VvPIN1a and VvPIN4 gradually increased from 14 days before full bloom (DBF) to 2 and 5 days after full bloom (DAF), respectively, except down-regulation of VvPIN1a during 5 DBF to full bloom. However, VvPIN2 expression declined steadily after peaking at 10 DBF. With GA application, VvPIN1a did not show significantly different expression patterns when compared to no GA application, with the exception of 4-fold up-regulation at full bloom, but transcription of VvPIN4 was reduced between 5 and 2 DBF. In addition, VvPIN2 was down-regulated between 12 and 10 DBF by more than 50% compared to levels in the absence of GA application. These reductions of both VvPIN2 and VvPIN4 with GA application prior to pollination suggest that GA application might regulate auxin distribution, instead of auxin biosynthesis, to activating auxin signaling during parthenocarpic fruit initiation.
The timing of flowering, which is of crucial importance for plant growth and survival, is controlled by intricate pathways. To identify heading date-QTL, we constructed high resolution map on chromosome 3 using heterogeneous inbred family-near isogenic lines (H-NILs) derived from F7 RILs generated by the cross of early-heading japonica rice ‘H143’ and middle-late-heading indica-japonica hybrid cultivar ‘Milyang23’. QTL and subsequent sequence analysis using H-NILs revealed that the gene underlining QTL EH3, which is detected in the region of Hd16, is EL1 encoding casein kinase I (CKI). Two types of single amino acid substitutions in Ser/Thr kinase domain of EL1 were found in various cultivars, among which H-NIL(eh3) caused loss of function in EL1 demonstrated by altered heading date and GA response. Moreover, the phosphorylation of EL1 appears to involve in EL1 activity to regulate heading date. Transcriptional analysis clearly indicated that H-NIL(EH3) suppresses heading under LD conditions by down-regulating Ehd1, there by Hd3a and RFT1 expressions were not induced, suggesting that EL1 is photoperiod-sensitive and functions as a LD-specific suppressor of heading. Further characterization suggested that EL1 is likely to involve in anther development and seed settings by regulating GAMYB expression. Our study demonstrated that the genetic basis of natural variation occurred in ‘H143’ was revealed by QTL analysis using H-NILs, and EH3/EL1 function is crucial for heading and development in rice. The genetic natural variation of H-NIL(eh3) may have contributed to adaptation of rice cultivation to the higher regions by regulating the expression of rice flowering activator genes and GA signaling.
When GA4 was applied to heading stage, it was examined to understand the change of plant hormones and starch during grain filling and ripening. Exogenous gibberellin caused a dramatic decrease in endogenous ABA content. Endogenous GA4 content in both superior and inferior part was more promoted in GA4-treated rice grain than in the control. GA1 content of an inferior part was not detected in the control and GA4-treated rice otherwise GA4 was detected in all grain parts. Ripened grain rate in GA4-treated rice grain was lower than that of the control plant. Amylopectin from GA4-treated grain contained more very short chains with degree of polymerization (DP) between 4 and 8 than amylopectin from the control plant. It suggests strongly that fine structure of rice endosperm may be changed by exogenously applied GA4 in rice plants.
Seed of Codonopsis lanceolata exhibits low germination due to impermeable seed coat. Prolonged seed dormancy can be overcome by the application of gibberellins, as it promotes growth of the embryo and weakens the structures surrounding of embryo. The effects of photoperiod, sugar and gibberellin concentration were investigated at constant temperature for 12 days and 22 days in vitro and invivo conditions respectively. The rate of germination of seeds of Codonopsis lanceolata in wet filter paper in both complete dark and light treatments was significantly lower than that of seed treated with GA3. It clearly indicates that there is significant coat imposed dormancy in the seed of Codonopsis lanceolata. The rate of germination in vivo condition was lower than that of the in vitro condition supplemented with GA3 Thus, the physical dormancy due to impermeable seed coat and low level of endogenous gibberellins in the seed was the cause of poor germination rate in Codonopsis lanceolata.
Gibberellic acid did not affect ethylene production, whereas gibberellin biosynthesis inhibitors triggered ethylene production in dormant tubers. Gibberellic acid did not induce sprouting of dormant tubers, however, treatment of gibberellin biosynthesis retardants enhanced sprouting rates. Sprouting rate in ancymidol-treated tubers was highest among gibberellin biosynthesis retardants. Sprouting rate of tubers treated with ancymidol increased to 91.4~% . Batatasin-III content in GA3 treated tuber was increased in the highest concentration (30~mug~;I-1) . Tubers treated with mepiquat chloride, Batatasin-I was increased steadily, but contents of Batatasin-III and V showed dramatic decrease at the 1,000~mug~;I-1) concentration. This infers that gibberellin biosynthesis retardants play key roles in promoting breaking dormancy on dormant tubers of Chinese yam.
파종부터 유묘출현까지 2년이 소요되는 둥굴레의 종자번식에서 육묘기간을 단축하기 위하여는 우선적으로 적절한 상배축 휴면타파 방법이 설정되어야 할 것이다. 본 시험은 둥굴레의 상배축 휴면타파 방법 을 설정 하고자 GA3 1.0 mM을 2일 간격으로 2회 또는 4회 (4일 : 8일) 관주하거나, 4, 6, 8, 12주간 3℃의 저온처리를 가한 후 유묘 출현과 생장에 관련된 형질을 조사하였던 바 그 결과를 요약하면 다음과 같다. GA3 처리시 자엽(子葉) 파열수(破裂數)는 처리 직후에는 4일 보다 8일 처리에서 높았으나 시간이 경과할수록 처리효과가 소멸된 반면, 상배축 신장이 이루어지지 않아 출현 유묘가 전혀 없었다. 따라서 GA3을 이용한 둥굴레의 상배축 휴면타파는 실험실에서 소규모로 행할 경우는 가능하다고 할지라도 상토를 이용한 다량육묘에서는 적용이 불가능한 것으로 나타났다. 이러한 원인은 GA3 용액의 관주처리시 자엽초는 파열되나 상배축이 여러 겸의 자엽초로 싸여져 있기 때문에 GA3 용액에 노출되지 않은 결과로 해석된다. 한편 자엽초 파열과 상배축 신장이 원활히 이루어지는 저온처리는 다량육묘에 이용이 가능하다고 할 수 있다. 그러나 입묘 정도는 저온처리 기간에 의하여 영향을 받는 것으로 나타났는데 적어도 6주의 저온처리가 가하여져야 할 것으로 분석되었다.
단일식물인 수수의 파이토크롬 B 돌연변이종(phyB-1)과 순계 야생종을 이용하여 phyB-1 변이종의 표현형에 미치는 지베렐린의 역할을 구명하고, 단일조건이 단일식물의 지베렐린 생합성 또는 대사를 어떻게 조절하는지를 조사한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 지베렐린의 생합성 양은 하루 동안 일정한 수준을 유지하는 것이 아니라 주기를 가지고 변화하는 경향을 나타내어 식물호르몬 지베렐린은 리듬을 가지고 생합성되는 것으로 나타났다. 2. 단일식물인 수수의 야생종은 단일조건에서 보다 많은 양의 GA20 과 GA1 을 함유하고 있어 단일조건은 이들 지베렐린의 생합성을 촉진하는 것으로 나타났다. 3. 지베렐린의 함량은 같은 일장조건하에서도 시료채취 시기에 따라 큰 차이를 보여 파이토크롬B 변이종과 야생종간의 일관성있는 고유한 차이는 나타나지 않아 이들이 보이는 표현형의 차이는 지베렐린의 절대량의 차이보다는 지베렐린에 대한 반응의 차이에 의한 것으로 나타났다.