PMA가 뿌리 생장과 굴중성 반응을 촉진하는 생합성 조절에 미치는 영향을 알아보기 위하여 PMA와 STA를 사용하여 에틸렌 생합성을 측정하였고, PMA가 에틸렌 생성을 촉진하는 것이 확인되었고, STA를 처리하면 에틸렌 생성이 억제됨을 발견하였다. PMA로 처리한 뿌리에서 2~4시간 사이에 에틸렌 생성이 25%~37% 증가하였고, PMA와 STA를 함께 처리한 뿌리에서는 에틸렌 생성이 억제되었다. ACS는 에털렌 생성과 같은 패턴으로 PMA에 의해 증가하였으 ACO 활성은 PMA에 의한 에틸렌 생성과는 관계가 없었다.
<p>한편, 에틸렌 생성과 굴중성 반응은 직접적인 연관이 있는 것으로 알려졌다. 에틸렌 생성이 증가되면 옥수수 뿌리 생장이 억제되고[9], 뿌리에 에틸렌 생성 억제제를 전처리하여 굴중성 반응의 형태가 변화됨을 확인하여 굴중성 반응을 일으키기 위해 조직 내에 적정 수준의 에틸롄이 펄요하다는 가능성이 제시되었다[12].</p> <h2>PMA가 에틸렌 생합성 조절에 미치는 영향</h2> <p>PMA가 뿌리 생장과 굴중성 반응을 촉진하는 결과를 설명하기 위하여 PMA를 처러하여 에털렌 생합성을 측정하였다. PMA를 처리한 뿌리에서는 2시간부터 에틸렌 생성이 증가되었고, 4시간 이후에는 현저하게 증가되었다. 4시간 배양 후, 대조구와 비교하여 에틸렌 생성은 \( 10 ^ { -6 } \mathrm { M } \mathrm { PMA } \) 와 \( 10 ^ { 4 } \mathrm { M } \mathrm { PMA } \) 처리 시 각각 \( 25 \% \) 와 \( 37 \% \) 촉진되었다(Fig. 3).</p> <p>PMA가 에틸렌 생성에 미치는 엥향을 확인하기 위하여 STA를 처리하여 에틸렌 상성을 측정하였다. PMA에 의해 촉진된 에털렌 생성은 STA에 억제되었다(Fig. 3). 4시간 후 \( 10 ^ { -6 } \) \( \mathrm { M } \) PMA는 뿌리 절편에서 에틸렌 생성을 촉진시켰지만, \( 10 ^ { -6 } \) \( \mathrm { M } \) PMA과 \( 10 ^ { -5 } \mathrm { M } \) STA \( ( \mathrm { P } 6 + \mathrm { S5 } ) \) 과 \( 10 ^ { -4 } \mathrm { M } \) PMA 과 \( 10 ^ { -5 } \mathrm { M } \) STA \( ( \mathrm { P } 4 + \mathrm { S5 } ) \) 를 함께 처리한 뿌리에서는 에털렌 생성이 오히려 억제되었다(Fig. 3).</p> <h2>ACS와 ACO 활성에 미치는 PMA의 효과</h2> <p>식물체에서 ethylene은 methionine으로부터 S-adenosyl-L-methionine (AdoMet)으로 전환되고, 다시 1-aminocyclopropane-1-carboxyl acid (ACC)를 거쳐 생합성 된다[1]. AdoMet으로부터 ACC가 합성되는 단계는 pyridoxal 효소인 ACC synthase(ACS)에 의해 조절되고[8], ACC synthase는 ethylene의 생성을 조절하는 주요 효소로서 세포질에 존재하며 pyridoxal phosphate-mediated 효소 작용의 억제제로 알려진 AVG (L- \( \alpha \)(2-aminoethoxyvinyl)-glycine)에 의해 강하게 억제 된다[25]. 한편, ACC가 ethylene으로 전환되는 단계는 ACC oxidase(ACO)에 의해 조절 된다[26]. 따라서 PMA가 에털렌 생합성 경로의 어느 단계에서 작용하는지 알아보기 위해 in vitro에서 ACS와 ACO의 활성을 조사하혔다(Fig. 4). 그 결과, ACS 활성은 에털렌 생성과 같은 패턴으로 PMA에 의해 증가하였으나, ACO활성과 PMA에 의한 에틸렌 생성과는 관계가 없었다(data not shown). 즉, ACS 활성은 \( 10 ^ { 6 } \mathrm { M } \mathrm { PMA } \) 처리하면 \( 27 \% \), \( 10 ^ { -4 } \mathrm { M } \) PMA를 처리하면 \( 48 \% \) 정도 촉진되었다. 이러한 PMA에 의한 ACS 할성은 STA 처리에 의하여 억제되었다(Fig. 4). 이리한 결과는 옥수수 뿌리의 생장과 굴중성 반응은 PKC에 의해 조절되며, 이러한 조절과정은 에털렌 생성을 조절하여 중계된다는 사실을 제시한다.</p> <p>기존의 연구에서 옥수수에 PMA를 처리하여 뿌리 조직에 존재하는 단백질의 발현 변화를 알아본 결과 \( \mathrm { PKC } \) 와 유사한 활성을 가지는 효소가 발견되었다[2]. 본 연구 결과, \( \mathrm { PKC } \) 를 활성화시키는 PMA에 의하여 굴중성 반응과 에딜렌 생합성이 촉진됨이 확인되었고, 이와 반대로 STA에 의해 PMA의 효과가 상쇄됨을 확인하여 굴중성 반응과 에털렌 생합성이 \( \mathrm { PKC } \) 에 작용하여 일어날 것이라고 예상하였다. 이러한 반응이 \( \mathrm { PKC } \) 에 중계되는 것인지 확인하기 위하여 옥수수 뿌리 조직에 PMA나 STA를 처리 한 후 단백질의 변화에 대한 연구를 할 예정이다.</p>