토양 미생물 A. tumefaciens로부터 cytokinin 합성효소 (ipt) 유전자를 분리하여 형질전환 식물을 작성하였다. 도입된 ipt 유전자는 모든 조직에서 발현되었으며, 잎에서의 발현량이 서로 다른 3개의 형질전환 식물체를 선발하였다. 선발한 식물체는 도입유전자의 고정을 위하여 2회 자가수정을 거쳐 homozygous 식물체를 작성한 후 해석하였다. 형질전환 식물체는 노화가 지연되어 녹엽을 유지하였으며, 측아로부터 측지가 분얼하여 그 수가 증가하였을 뿐만아니라, 각 마디에서 복수의 본엽이 생성되었다. 식물체의 노화가 가장 많이 진행된 잎에서의 chlorophyll 함량은 형질전환 식물체에서 1.5~4배 정도로 wild-type에 비하여 월등히 높았다. 이러한 결과는 축적된 cytokinin이 식물의 노화를 지연시킬 뿐만 아니라, 분얼 및 잎수를 증가시켜 식물의 수량을 증가시켰음을 나타낸다.

Lesion mimic mutants commonly display spontaneous cell death in pre-senescent green leaves under normal conditions, without pathogen attack. Despite molecular and phenotypic characterization of several lesion mimic mutants, the mechanisms of the spontaneous formation of cell death lesions remain largely unknown. Here, we examined the rice lesion mimic mutant spotted leaf3 (spl3). In mutants grown under a light/dark cycle, spl3 mutants appeared similar to wild type at early developmental stages, but lesions gradually appeared in the mature leaves close to heading stage. By contrast, in mutants grown under continuous light, severe cell death lesions formed in developing leaves, even at the seedling stage. Histochemical analysis showed that hydrogen peroxide accumulated in the mutants, likely causing the cell death phenotype. By map-based cloning and complementation, we showed that a 1-bp deletion in the first exon of Oryza sativa Mitogen-Activated Protein Kinase Kinase Kinase1 (OsMAPKKK1)/OsEDR1/ OsACDR1 causes the spl3 mutant phenotype. We found that the spl3 mutants were insensitive to abscisic acid (ABA), showing normal root growth in ABA-containing media and delayed leaf yellowing during dark-induced and natural senescence. Expression of ABA signaling-associated genes was also less responsive to ABA treatment in the mutants. Furthermore, the spl3 mutants had lower transcript levels and activities of catalases, which scavenge hydrogen peroxide, probably due to impairment of ABA-responsive signaling. Finally we discuss a possible molecular mechanism of lesion formation in the mature leaves of spl3 mutants.

Loss of leaf green color results from chlorophyll (Chl) degradation in the chloroplasts, but little is known about how Chl catabolism is tightly regulated throughout development. Using the stay-green (sgr) mutant in rice which maintains leaf greenness during senescence, we identified SGR by map-based cloning. SGR is a function-unknown gene encoding senescence-induced chloroplast protein. Transgenic rice overexpressing SGR produced yellow leaves, indicating that SGR regulates Chl degradation at the transcriptional level. Leaf stay-greenness of the sgr mutant is mainly associated with a failure in the destabilization of light-harvesting complexes (LHCs) of thylakoid membranes, which is a prerequisite event for the degradation of Chl and LHCs during leaf senescence. SGR binds to light harvesting complex of photosystem II (LHCII), but its biochemical role is so far unknown. During senescence, Chl should be degraded rapidly and safely because Chl catabolic intermediates producing ROS under light are extremely toxic to the plant cells. For safe and rapid degradation of Chl and its catabolic intermediates, Chl catabolic enzymes (CCEs) must catch the Chl intermediates effectively. In recent years, although molecular functions of SGR and CCEs have been characterized in detail, their biochemical mechanism for Chl detoxification remain elusive. Here we show that all five CCEs also specifically interact with LHCII. In addition, SGR and CCEs interact directly or indirectly with each other at LHCII, and SGR is essential for recruiting CCEs in senescing chloroplasts. These data indicate a predominant role for the SGR-CCE-LHCII protein interaction in the breakdown of LHCII-located Chl, likely to allow metabolic channeling of phototoxic Chl breakdown intermediates upstream of nontoxic pFCC.

This study was conducted to investigate the varietal differences in leaf senescence during ripening stage and its relation to grain yield of rice. During grain filling period leaf senescence was evaluated by SPAD readings (an indirect indicator of chlorophyll content) for 74 varieties including local, improved domestic, and introduced varieties in the field condition. Leaf senescence was varied greatly among 74 varieties. Jodongji and Dadajo known as local rice varieties had significantly lower SPAD value than the other varieties and became senescent rapidly. However, SPAD value of the flag leaf and 2nd leaf of SNU-SG1 were much higher than the other varieties and leaves of SNU-SG1 also showed a tendency of delayed senescence compared to the other varieties. There were significantly positive correlation between cumulated SPAD value of upper leaf(flag leaf and 2nd leaf) during 35 days after heading and grain yield divided by sunshine hour during 40 days of grain filling and compensated for temperature effect, and cumulated SPAD value of the 4th leaf showed negative correlation with the yield. That is, the delayed senescence of the upper leaves and the rapid senescence of lower leaves were positively associated with grain yield increase.

This study was conducted to investigate the varietal differences in leaf senescence and the relationship between leaf senescence and photosynthesis during ripening stage of rice. During grain filling period, leaf senescence was evaluated by SPAD readings (an indirect indicator of chlorophyll content) for 3 rice varieties (SNU-SG1, Hwaseongbyeo, Nampungbyeo). SPAD value of flag leaf and 2nd leaf of SNU-SG1 were much higher than the other varieties and the leaves of SNU-SG1 also showed a tendency of delayed senescence as compared to the other varieties. Photosynthesis at light saturation (Pmax) of flag, 2nd and 3rd leaf in SNU-SG1 during grain filling period were much higher than Hwaseongbyeo and Nampungbyeo. The Pmax of the flag leaf in SNU-SG1 was especially higher over 20% than the other varieties. It was due to its higher mesophyll conductance and stomatal conductance as compared to the other varieties. Pmax, stomatal conductance and mesophyll conductance had positive correlation with SPAD value and nitrogen concentration of leaves. In conclusion, the stay green characteristics of SNU-SG1 would contribute to increasing the grain yield through the improved photosynthesis during grain filling.

담배 생육단계별 RNA, protease 활성도와 단백질 패턴의 변화를 파악하여 노화가 진행되는 과정에서 생리 ㆍ생화학적인 변화의 기초자료를 얻고자 본 실험을 수행하였으며 결과는 다음과 같다. 가용성 단백질 함량은 출엽 후 15일까지 증가하여 출엽 후 35일까지 일정하게 유지하였다. 총 RNA 함량은 출엽 후 15일에 가장 높았으며 출엽후 30일까지 급격한 감소를 보였다. Protease 활성 변화는 중성 protease (pH 7.8)가 활성이 높았으며 노화말기인 출엽 후 50일부터 갑자기 증가하였다. 전기영동 패턴은 큰 변화가 없었으나 61.0kd의 polypeptide은 출엽 후 35일부터 생성되어 노화말기까지 증가하였다.

노화억제제인 사이토카이닌의 엽면살포가 벼의 등숙기간중 잎의 노화, 수량 및 미질관련 주요 형질에 미치는 영향을 검토하고자 합성 사이토카이닌인 BA와 DPU 10ppm을 동진벼의 출수기, 출수후 10일, 21일에 1회 처리 또는 출수후 2회 및 3회 처리하여 얻어진 결과는 다음과 같다. 1. BA와 DPU를 출수기, 출수후 10일 및 21일에 1회 처리한 경우는 잎의 노화억제효과가 낮거나 없었으며, 출수후 10일간격으로 2회 또는 3회 연속처리의 경우는 잎의 노화억제 효과가 현저하였다. 잎의 노화억제 효과는 DPU보다 BA가 켰다. 2. BA와 DPU 모두 처리시기 및 처리횟수에 관계없이 등숙율, 천립중 및 수량의 향상 효과는 없었다. 3. BA처리에 의하여 청치와 복백미의 비율이 증가하는 경향이었으나 사미와 심백미의 비율은 차이가 없었다. 4. 백미의 아밀로스함량은 BA와 DPU처리에 의하여 변하지 않았으나 단백질함량은 BA처리에 의하여 유의하게 감소되었다. 5. 백미중의 지방함량은 1회처리에 의하여는 무처리와 차이가 없었으나 출수후 10일 간격으로 2회 및 3회 처리한 경우는 무처리에 비하여 30∼78%높아졌다. 한편 BA와 DPU처리에 의하여 불포화지방산 조성비가 다소 높아지는 경향이었다.

출수후 등숙기간 동안에 엽신의 노화속도와 동화산물의 전류특성과의 관계를 구명하며 등숙향상 및 단기등숙 품종육성을 위한 선발지표를 제공코자 엽신의 노화정도가 다른 올보리외 29품종 및 계통을 공시하여 엽신 노화율, 등숙율 및 상호 상관관계를 조사하였던 바 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 엽신의 노화속도 및 입충전속도(등숙율)는 계통에 따라 큰 차이가 있었다 2. 등숙초ㆍ중기(출수후 10-20일) 및 등숙중ㆍ후기(출수후 20-30일)의 엽신 노화율과 해당 각 시기의 등숙율과는 높은 정의 상관관계가 있었다. 3. 등숙초ㆍ중기의 엽신 노화율과 등숙전기간(출수후 10-35일)의 등숙율과는 부의 상관이 등숙중ㆍ후기의 엽신 노화율과는 고도의 정의 상관관계가 있었다. 4. 입중과 등숙중ㆍ후기 및 등숙전기간의 등숙율과는 고도의 정의 상관관계가 있었으나 등숙초ㆍ중기의 등숙율 및 등숙일수와는 상관이 없었다. 5. 노화지수의 감소 양상은 계통에 따라 4가지 유형으로 분류할 수 있었는데 종실수량 및 등숙율면에서 가장 이상적인 유형은 IV형이었다 6. 본 시험결과 단기등숙형 대맥 품종으로 가장 이상적인 형은 등숙초ㆍ중기에는 노화지수가 높으면서도 노화속도가 느리나 등숙중ㆍ후기에는 노화속도가 빠른 품종임이 구명되었다.

본 시험은 대맥 등숙기간중 급속한 온도상승과 고온건조 및 과습 등 불량환경으로 맥체가 급격히 노화되어 충분히 등숙되지 않은 상태에서 성숙이 이루어지기 때문에 우리나라의 대맥은 품질이 불량할 뿐만 아니라 수량성도 외국에 비해 떨어지고 있는 실정이다. 따라서 등숙기의 엽신노화와 동화산물의 전류특성과의 관계를 구명하여 등숙향상을 위한 품종 육성 선발의 기초 자료로 이용코자 실시하였던바, 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 등숙일수 경과에 따른 엽신의 생엽수 및 노화속도는 품종에 따라 큰 차이가 있었다. 2. 입출전 및 동화물질의 전류속도는 엽신의 노화가 빠른 품종군이 늦은 품종군에 비해 빠른 것으로 나타났다. 3. 엽위 및 기관별로 14 C 물질의 전류 양상을 본 결과, 등숙초기에는 노화가 빠른 품종군은 산위엽(지엽, 2엽)과 하위엽 ( 3, 4, 5엽)에 흡수된 14 C의 량이 이삭으로 전류되는 비율이 비슷하였으나 등숙이 진전되면서 상위엽에 흡수된 14 C은 전류가 급격히 이루어지나 하위엽은 반대의 경향이고, 노화가 늦은 품종군은 등숙초기에는 하위엽의 전류속도가 월등히 높고 하위엽은 낮으나 등숙이 진전되면서 반대의 양상으로 나타났다. 4. 경엽에 흡수된 14 C이 종실로 정류되는 양상과 입충전속도가 엽신의 노화속도 조만 품종군별로 일치하는 경향이었다. 5. 광합성 속도는 등숙중기까지는 엽신노화가 빠른 품종이 높았으나 중기후는 낮았다. 6. 종실수량은 엽신의 노화속도가 빠른 품종군이 다소 높은 경향이었다.