Sweetpotato (Ipomoea batatas L.) is a globally important food crop susceptible to root-knot nematode (Meloidogyne incognita) infection, which causes significant crop losses. Previous transcriptome and proteome analyses have identified several genes that show differential expression patterns in susceptible and resistant cultivars in response to root-knot nematode (RKN) infection. Among the genes responsive to this process, sporamin (SPO) genes were identified as the most abundant in the transcriptome analysis, and additional changes in the expression of SPO genes that showed specific responses to RKN infection were identified during nematode infection. In this study, we used SPO genes used in previous studies to identify expression patterns under various abiotic stress conditions. The expression of four SPO genes in sweetpotato leaves was investigated under conditions of drought, high salt, and stress-related chemicals treatment. The expression of G13675/TU22356, G34367/TU56356, and G34382/TU56395 increased similarly under dehydration and chemicals treatment conditions. On the other hand, G34367/TU56358 was constantly expressed during the stress treated conditions. This study is expected to be used as basic data on how the gene for the major protein SPO of sweetpotato responds to various abiotic stress conditions as well as nematode infection.

기후변화로 인해 국내에서의 기온, 강수량, 호우일수가 증가 할 것으로 예측됨에 따라, 토양 답압과 높은 불투수면적 비율이 나타나는 도심지를 중심으로 정원과 공공녹지에 활용되는 식물 소재에 있어 내침수성이 중요한 특성으로 부각될 가능성이 높 다. 그러나 내침수성 식물소재에 대한 대다수의 문헌은 재배경 험이나 각 종의 서식지 환경에 기반하고 있는 경우가 많아 실험 적 검증이 필요하다. 따라서 본 연구는 토양수분함량이 높은 서식지에서 기원한 골등골나물(Eupatorium lindleyanum DC.), 새등골나물(E. fortunei Turcz.), 좀개미취(Aster maackii Regel) 3개 종과 중간인 서식지에서 기원한 까실쑥부쟁이 (A. ageratoides Turcz.) 1개 종의 침수조건에 대한 생육반응 비교로 서식지 환경이 내침수성 평가의 유효한 지표인지 알아보 고자 하였다. 실험대상 종을 6주간 무처리(대조구), 5일 침수처리, 7일 침수처리한 결과, 골등골나물과 새등골나물은 대조구와 처리구간 생육반응에서 유의한 차이가 관찰되지 않아 높은 수준 의 내침수성을 지니는 것으로 나타났다. 좀개미취는 생장반응이 처리구에서 대조구 대비 유의하게 감소하여 내침수성은 제한적 인 것으로 보였으나, 5일 침수처리구에서 광계 II의 최대양자효 율(Fv/Fm)이, 두 처리구 모두에서 지상부 대비 지하부의 비율 (R/S율)이 대조구와 유의한 차이를 보이지 않아 침수조건의 해 소 후 회복 가능성을 지니는 것으로 나타났다. 까실쑥부쟁이는 처리 4 주차에 모든 처리구에서 100%의 고사율을 보여 내침수 성을 갖추지 못한 것으로 판단되었다. 결론적으로, 서식지 환경 은 내침수성과 관련이 있다 할 수 있었으나, 내침수성의 정확한 평가를 위해서는 토양수분함량 외 다양한 환경요소들을 함께 고려해야할 필요성이 있을 것으로 보인다.

Sweetpotato (Ipomoea batatas L.) is a globally important food crop that is susceptible to infestation with the root-knot nematode, Meloidogyne incognita, which causes substantial crop losses. Previous transcriptomic and proteomic analyses identified several genes that displayed differential expression patterns in susceptible and resistant cultivars in response to root-knot nematode (RKN) infection. As a result of previous study, RKN infection was confirmed in the RKN-susceptible sweetpotato cultivar Yulmi. Transcriptome analysis confirmed that among the genes that respond in this process, there are many genes related to ethylene biosynthesis. Therefore, in this study, we focused on the ACC oxidase (ACO) gene, the final enzyme of ethylene biosynthesis, and analyzed the expression patterns under various abiotic stress conditions. Using transcriptome data from our previous study, various expression changes in the four ACO genes used in this study were confirmed during RKN infection. The expression of G25011|TU41034 decreased during RKN infection compared to the untreated control, while the expression of G31097|TU51009, G28360|TU46486, and G15447|TU25395 genes increased in the early stages of RKN infection. Expressions of four ACO genes in leaves of sweetpoato were investigated under abiotic stress conditions such as wounding, high salinity, dehydration, and low temperature stress treatment. Expression of the G25011|TU41034 was significantly increased under abiotic stress conditions except low temperature. G31097|TU51009 was hardly expressed under abiotic stress conditions. Although the expression pattern of G28360|TU46486 and G15447|TU25395 was slightly different depending on the type of abiotic stress, an overall increase in expression was observed. It is expected that this study will be used as basic data on how ethylene biosynthesis responds not only to nematode infection but also to various abiotic stress conditions and will be helpful in functional studies of various crops.

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.