Ultra-violet (UV) light is one of abiotic stress factors and causes oxidative stress in plants, but a suitable level of UV radiation can be used to enhance the phytochemical content of plants. The accumulation of antioxidant phenolic compounds in UV-exposed plants may vary depending on the conditions of plant (species, cultivar, age, etc.) and UV (wavelength, energy, irradiation period, etc.). To date, however, little research has been conducted on how leaf thickness affects the pattern of phytochemical accumulation. In this study, we conducted an experiment to find out how the antioxidant phenolic content of kale (Brassica oleracea var. acephala) leaves with different thicknesses react to UV-A light. Kale seedlings were grown in a controlled growth chamber for four weeks under the following conditions: 20°C temperature, 60% relative humidity, 12-hour photoperiod, light source (fluorescent lamp), and photosynthetic photon flux density of 121±10 μmol m-2 s-1. The kale plants were then transferred to two chambers with different CO2 concentrations (382±3.2 and 1,027±11.7 μmol mol-1), and grown for 10 days. After then, each group of kale plants were subjected to UV-A LED (275+285 nm at peak wavelength) light of 25.4 W m-2 for 5 days. As a result, when kale plants with thickened leaves from treatment with high CO2 were exposed to UV-A, they had lower UV sensitivity than thinner leaves. The Fv/Fm (maximum quantum yield on photosystem II) in the leaves of kale exposed to UV-A in a low-concentration CO2 environment decreased abruptly and significantly immediately after UV treatment, but not in kale leaves exposed to UV-A in a high-concentration CO2 environment. The accumulation pattern of total phenolic content, antioxidant capacity and individual phenolic compounds varied according to leaf thickness. In conclusion, this experiment suggests that the UV intensity should vary based on the leaf thickness (age etc.) during UV treatment for phytochemical enhancement.

본 실험은 마이크로웨이브 처리가 상추 유묘의 생육 변화와 이차대사산물 함량의 변화를 알아보고자 수행되었다. 파종 후 3주째 상추 유묘에 2.45GHz 주파수와 200W의 마이크로 웨이브를 0, 4, 8 및 12초 동안 처리하고, 4주간 식물공장에서 재배한 후 생육 및 성분 분석을 수행하였다. 지하부와 지상부 의 생체중과 건물중, 엽면적, 엽장 및 엽수는 마이크로웨이브 처리시간이 증가할수록 감소하였다. 4초 처리구와 비교하여 12초 처리구에서 chlorophyll a, chlorophyll b 및 총 carotenoids 의 함량이 증가되었으며 총 페놀 함량은 감소하였다. 무처리 구와 비교하여 8초 처리구에서 총 플라보노이드 함량이 감소 하였다. 이러한 결과들은 산화적 스트레스에 의해 이차대사 산물 함량이 변화된 것으로 사료된다. 총 플라보노이드 함량 을 제외한 이차대사산물 함량은 각 처리구에서 무처리구와 비 교하여 유의한 차이가 없었지만, 각 처리구 사이의 유의한 차 이는 200W와 2.45GHz의 마이크로웨이브 처리가 4주 후 상 추의 이차대사산물 함량에 영향을 줄 수 있다는 것을 시사한다.

백은무(Kalanchoe pumila)는 돌나물과(Crassulaceae)에 속 한 다육식물의 일종이다. 이 종은 학술적으로는 알려진 바가 거의 없는 미지의 식물이나 군생하여 자라며 분홍색 꽃을 개화 하기 때문에 관상가치가 높다. 이에 따라 본 연구에서는 온도 처리에 따른 백은무의 생육과 개화특성에 대해서 조사하였다. 온도는 주간/야간의 온도를 20/15, 24/19, 28/23, 32/27℃ 의 네 가지 단계로 설계하였다. 결과에서 백은무는 20/15℃ 처리구에서 초폭, 줄기의 지름, 피복면적, 엽수, 엽장, 엽폭, 지상부와 지하부의 생체중과 건물중, 꽃대의 길이, 꽃수, 화 장, 화폭이 가장 높은 것으로 나타났다. 따라서 백은무는 상대 적으로 저온의 환경에서 더 많은 탄소동화작용을 수행하는 것 으로 보인다. 한편, 24/19℃ 처리구에서는 초장과 정규식생지 수를 나타내는 normalized difference vegetation index (NDVI)가 가장 높은 것으로 나타났으며, 28/23℃ 처리구에서 는 근장과 안토시아닌 반사 지수 2를 나타내는 anthocyanin reflectance index 2(ARI2)가 가장 높은 것으로 나타났다. 32/27℃ 처리구에서는 대부분의 매개변수가 가장 낮은 것으 로 나타났으며, 생육이 거의 정지된 것으로 판단된다. 특히 과 거 연구에서 스트레스 지수로 활용된 매개변수인 CIELAB L* 과 b*는 32/27℃ 처리구에서 가장 높게 나타났다. 상관관계 분석에서는 L*은 지상부와 지하부의 생체중 및 건물중과 음의 상관관계를 가지는 것으로 나타나 잎의 명도(lightness)가 높 을수록 식물의 생육에 부정적인 것으로 평가되었다. 추가적으 로 b*도 이와 유사한 결과를 나타내었다. 결과적으로 백은무 의 식물체 크기를 유의미하게 증대시키고 개화 품질을 촉진시 켜 관상가치를 극대화하기 위해서는 20/15℃ 수준에서 재배 할 것을 권고한다.

Forage crop management is severely challenged by global warming-induced climate changes representing diverse a/biotic stresses. Thus, screening of valuable genetic resources would be applied to develop stress-tolerant forage crops. We isolated two NAC (NAM, ATAF1, ATAF2, CUC2) transcription factors (ANAC032 and ANAC083) transcriptionally activated by multi-abiotic stresses (salt, drought, and cold stresses) from Arabidopsis by microarray analysis. The NAC family is one of the most prominent transcription factor families in plants and functions in various biological processes. The enhanced expressions of two ANACs by multi-abiotic stresses were validated by quantitative RT-PCR analysis. We also confirmed that both ANACs were localized in the nucleus, suggesting that ANAC032 and ANAC083 act as transcription factors to regulate the expression of downstream target genes. Promoter activities of ANAC032 and ANAC083 through histochemical GUS staining again suggested that various abiotic stresses strongly drive both ANACs expressions. Our data suggest that ANAC032 and ANAC083 would be valuable genetic candidates for breeding multi-abiotic stress-tolerant forage crops via the genetic modification of a single gene.

Cold, salt and heat are the most critical factors that restrict full genetic potential, growth and development of crops globally. However, clarification of genes expression and regulation is a fundamental approach to understanding the adaptive response of plants under unfavorable environments. In this study, we applied an annealing control primer (ACP) based on the GeneFishing approach to identify differentially expressed genes (DEGs) in Italian ryegrass (cv. Kowinearly) leaves under cold, salt and heat stresses. Two-week-old seedlings were exposed to cold (4°C), salt (NaCl 200 mM) and heat (42°C) treatments for six hours. A total 8 differentially expressed genes were isolated from ryegrass leaves. These genes were sequenced then identified and validated using the National Center for Biotechnology Information (NCBI) database. We identified several promising genes encoding light harvesting chlorophyll a/b binding protein, alpha-glactosidase b, chromosome 3B, elongation factor 1-alpha, FLbaf106f03, Lolium multiflorum plastid, complete genome, translation initiation factor SUI1, and glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase. These genes were potentially involved in photosynthesis, plant development, protein synthesis and abiotic stress tolerance in plants. However, this study provides new insight regarding molecular information about several genes in response to multiple abiotic stresses. Additionally, these genes may be useful for enhancement of abiotic stress tolerance in fodder crops as well a crop improvement under unfavorable environmental conditions.

Glutathione S-transferase (GST) is a key gene involved in multiple stress tolerance in all living organisms, though it is still to be disclosed the gene function in teff grass [Eragrostis tef (Zucc.)Trotter].The objectives of this study were to clone and molecular characterization of GST gene in teff grass. We characterized GST1 from teff grass (EtGST1), it composed of a 645-bp open reading frame (ORF) that encoded 195 amino acid residue. Further, we transformed EtGST1 in E.coli BL21 (DE3) cells. This recombinant EtGST1 in E.coli BL21(DE3) induced at 37°C temperature. In addition, Growth of cells overexpressing EtGST1 rapidly increased in the presence of polyethylene glycol (5%), heat (46°C), NaCl (0.6%), and arsenic (1 mM) than that of cells harboring an empty vector. These results suggest that EtGST1 would be suitable candidate for improving tolerance in forages and/or grasses species against multiple abiotic stresses.

규산은 작물의 필수원소에는 포함되어있지 않으나, 화본과 작물을 중심으로 내도복성과 병충해 저항성의 향상 , 군락구조 개선에 의한 광합성 능력의 향상 등에서 폭넓게 그 유용성이 알려져 왔으며, 최근에는 원예작물에서도 규산질 비료의 시용이 수량이나 병충해저항성을 향상시키는 효과가 입증되고 있어 친환경농업 관점에서도 주목을 밭고 있다. 본 실험은 배추 육묘 중 규산질 비료의 시용이 묘소질과 저온, 고온, 건조 등 환경내성에 미치는 영향을 검토하기 위하여 수행하였다. 규산염 처리농도를 8, 16, 32, 64 및 128mM로 설계 하여 주 2회 관주 처리 하고, 처리 3주 후에 생육조사 및 스트레스 내성에 대해 평가하였다. 생육조사 결과, 8, 16 및 32m의 농도에서는 대부분의 생육지표가 대조구에 비해 약간 증가하는 경향을 보였으나 8mM처리만 제외하고 통계적 유의차는 나타나지 않았다. 고농도인 128mM의 규산 처리구에서는 모든 생육 지표가 감소하였다. 총 뿌리 면적, 뿌리 길이 및 근단 수는 8, 16 및 32mM의 농도에서 증가했지만 64 및 128mM의 처리구 에서는 감소하였다. 규산 처리 농도가 증가함에 따라 증산 속도는 감소한 반면 기공확산 저항은 증가하는 경향을 보였다. 상대적 이온 누출율도 대조구에 비해 규산염 처리구에서 감소되었으나, 처리 농도간 유의차는 나타나지 않았다. 규산처리에 의해 고온과 저온 장해 지표도 감소되었으며, 농도간에는16과 32mM이 가장 효과적이었다. 규산처리에 따라 건조내성도 증가하여 대조구는 단수 후 3일째부터 위조되기 시작하여 5일째는 전 개체가 위조하였으나, 규산처리구는 4일(8, 64, 128 mM) 또는 5일(16과 32mM) 부터 위조가 시작되어 6일 (8mM)이나 7일(16, 32 ,64및 128 mM)이 지나서야 모든 공시 개체가 위조되었다.

본 연구는 환경스트레스 저항성이 증진된 페튜니아를 개발하기 위하여 NDPK2유전자 도입 형질전환 계통 NDPK2-7-1와 SOD2 유전자 도입 형질전환 계통 SOD2- 2-1-1-35간의 교잡에 의해 획득된 후대들의 비생물적 스트레스 저항성을 조사하기 위해 수행되었다. 비 생물적 스트레스 유발원인 메틸바이올로젠(methyl viologen, MV) 100 μM과 200 μM 처리에서 교잡후대들은 그들의 교배 모본 SOD2 유전자나 NDPK2 유전자가 단독으로 도 입된 형질전환 계통이나 비형질전환체 보다 메틸바이 올로젠에 의한 피해를 적게 받았다. 이는 SOD2 유전 자나 NDPK2 유전자가 단독으로 도입된 형질전환 계 통간 교잡에 의해 획득된 후대들이 그들의 교배모본 (SOD2 유전자나 NDPK2 유전자가 단독으로 도입된 형질전환 계통)이나 비형질전환체 보다 산화적 스트레 스에 대한 저항성이 증진되었음을 증명해 준다고 할 수 있다. 이들 교잡후대들은 초장 등 11종류의 양적형질의 특성이 비형질전환체에 비해 약간 길거나 짧긴 하였지 만 비형질전환체와 거의 유사하였으며, 꽃 색갈이나 모양 또한 그들의 교배모본 (SOD2 유전자나 NDPK2 유전 자가 단독으로 도입된 형질전환 계통)이나 비형질전환 체와 차이가 없었다.

In the present study, we have used an annealing-control-primer (ACP)-based differentially display RT-PCR method to identify salt-stress-induced differentially expressed genes (DEGs) in barley leaves. Using 120 ACPs, a total of 11 up-regulated genes were identified and sequenced. Temporal expression patterns of some up-regulated DEGs in response to salt stress were further analyzed by Northern blot analysis. The possible roles of these identified genes are discussed within the context of their putative role in response to salt stress. Thus, the identification of some novel genes-such as SnRK1-type protein kinase; 17 kDa, class I, small heat shock protein; and RNase S-like protein precursor genes-may offer a new avenue for better understanding the salt stress response in plants, knowledge which might be helpful for developing future strategies.

국내 일부 시설재배지는 장기간 과도한 양분 투입 등에 의한 염류 집적 현상이 문제가 되어왔으며, 최근 이상기온에 따른 온도장해에 의한 피해도 발생하고 있다. 이러한 현상에 대해 친환경적으로 대처하기 위하여 고염류와 온도 스트레스에 대해 작물에 내성을 증강시키는 미생물을 선발하였다. 국내 토양에서 분리한 1,944균주중 고염류 또는 온도 스트레스 조건에서 세균의 생장과 식물생장촉진 관련 특성(IAA 생성, ACC deaminase 활성, 인산가용화능)을 고려하여 20균주를 1차 선발(전체 균주의 1.03%)하였다. 1차 선발한 20균주 중 토마토 식물검정을 통해 고염류 또는 온도스트레스에 대한 내성을 유도하는 7세균(1차 선발균주의 35%, 전체 균주의 0.36%)을 단계적으로 선발할 수 있었다. 선발된 세균은 16S rRNA 유전자의 염기서열 분석을 통해 모두 Bacillus 속에 속하는 것으로 확인되었다. 이러한 결과로 선발된 7균주는 토마토의 고염류 또는 온도 스트레스에 대한 효과적인 미생물 제제로 활용이 가능한 것을 확인할 수 있었다.

ABA는 식물에서 비 생물학적 스트레스 내성에 관여하는 중 요한 식물 호르몬이다. 애기장대의 group A bZIP 전사인자는 ABA 신호전달 과정에 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. 그러나 벼에서는 group A bZIP 전사인자의 기능이 잘 알려져 있지 않다. 따라서 우리는 벼에서 group A bZIP 전사인자인 OsABF3 (Oryza sativa ABA responsive element binding factor 3)를 연 구하였다. 이를 위해 벼의 다양한 조직과 다양한 스트레스(가 뭄, 염분, 저온, ABA, 산화 스트레스)에 따른 OsABF3 발현 패턴을 분석하였다. 또한 maize의 원형질체에서 GFP fusion 벡터를 사용한 세포 내 위치 분석을 통해 OsABF3가 핵단백질이라는 것을 확인하였다. Yeast one-hybrid 실험을 통해 OsABF3의 Cterminal 부분이 ABREs에 결합한다는 것과 N-terminal 부분 이 하위 유전자의 transactivation 하는데 필요하다는 것을 알수 있었다. 그리고 T-DNA가 삽입된 OsABF3의 homozygous 돌연변이체가 야생형과 과발현체에 비해 발아와 발아 후 단계 에서 고농도의 ABA에 대한 민감도가 더 감소한 것을 알 수 있었다. 결과적으로 종합해 볼 때 OsABF3는 ABA의 의존적인 경로를 통해 비 생물학적 스트레스에 반응하는 유전자의 발현을 조절하는 기능을 하는 전사 조절자이다. 또한 OsABF3의 transactivation을 측정하는 실험에 있어서 억제 domain이 존 재한다는 결과를 얻었다.

Background : Panax ginseng C. A. Meyer is a slow-growing perennial herb that is cultivated in shading condition. Climate change occur around the world that make a lot of problem such as damage of high temperature, drought, salinity and disease. The problems lower the ginseng productivity that cause income reduction of farmers. To achieve stable ginseng production, development of elite varieities resistant to abiotic and biotic stresses is consistently required. It is very time consuming process in order to develop new ginseng varieties because ginseng flowers after 3 years of growth. So, early selection system of elite line must be established. This study was conducted to develope efficient ginseng breeding techniques for early identification of heat or salinity resistance. Methods and Results : Ginseng petioles was soaked in mixed salts solution consisting of KNO3, KH2PO4, MgSO4․H2O in order to test resistant or susceptible salinity. The degree of resistance was quantified according to damage size. Also, ginseng lines transplanted in pot were treated 46℃ for 1 hour and then chlorophyll fluorescence reaction were measured in order to test resistant or susceptible high-temperature. The measured values such as Fm/Fo, Fv/Fm, Rfd were differentiated between resistant and susceptible line. Conclusion : Several lines showed that they are resistance to high temperature or salinity. The selected lines will be utilized for parents to develop new varieties.

UDP-glucose 4-epimerase (UGE; EC 5.1.3.2) is an enzyme that plays an essential role in the interconverts UDP-D-glucose (UDP-Glc) and UDP-Dgalactose (UDP-Gal). Five members of the Chinese cabbage (Brassica rapa) UDP-glucose 4-epimerase gene family, designated BrUGE1 to BrUGE5, have been cloned and characterized. Quantitative PCR shows that the BrUGE1and BrUGE4 mRNA are most abundant among other BrUGE genes, accounting for more than 55% of total BrUGE transcripts in most of the tissues examined. All genes showed organ specific expression pattern, two of which (BrUGE1 and 4) actively responded after Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum infection, while four genes (BrUGE-1, -3, -4 and -5)were shown to respond considerably against salt, drought and abscisic acid (ABA) treatments. To better understand the function of the UGE gene, we constructed a recombinant pART vector carrying the BrUGE1 gene under the control of the CaMV 35S promoter and nos terminator and transformed using Agrobacterium tumefaciens. We then investigated BrUGE1 overexpressing rice lines at the physiological and molecular levels under biotic and abiotic stress conditions. Bioassay of T3 progeny lines of the transgenic plants in Yoshida solution containing 120 mM Nacl for 2 weeks, confirmed that the BrUGE1 enhances salt tolerance to transgenic rice plants. Also T3 progeny lines of the transgenic plants, when exposed to infection caused by Xanthomonas oryzae pv oryzae, showed tolerance to bacterial blight. These results showed that BrUGE1 can be used as potential genetic resource for engineering Brassica with multiple stress resistance.