식물 세포에서는 과산화수소의 생성량이 증가하면 MDHA 환원효소의 활성도도 상관관계를 보이며, 이는 엽록체 분획과 세포질 분획에서 모두 확인되었다. 활성 산소인 수퍼옥사이드는 식물의 엽록체에서 발생하는데, 이는 불가피한 과정으로 광계 I에서 자동산화 작용에 의해 생성된다. 또한, 저온 스트레스에 의한 상추의 스트레스 적응 메카니즘과 관련하여, 상추의 잎 내에서 특정 효소의 활성이 증가하는 것이 확인되었다. 특히, 저온 스트레스 시간이 증가함에 따라 MDHA 환원효소의 활성도가 엽록체분획과 세포질분획에서 급증하며, 저온을 회복하면 활성도도 회복하는 경향을 보였다.
<h2>MDHA 환원효소 활성도와 과산화수소 생성량과 상관관계</h2> <p>저온은 식물에 산화적스트레스로 작용하므로 과산화수소의 함량이 증가되므로, MDHA 환원효소의 활성과의 상관관계를 확인한 결과는 Fig. 5와 같다. 엽록체분획과 세포질분획 모두에서 과산화수소의 생성량이 증가하면 MDHA 환원효소의 활성도 각각 정의 상관 \( \left ( \mathrm { R } ^ { 2 } =0.9443,0.9647 \right ) \)을 나타내었다.</p> <p>식물은 세포 내에서 생성되는 활성산소인 수퍼옥사이드( • \( \mathrm { O } _ { 2 } ^ { - } \))는 엽록체 틸라코이드의 광계 I (photosystem I )에서 전자수용체의 자동산화작용으로 생성되는 피할 수 없는 작용이다. 수퍼옥사이드의 독성을 제거하기 위하여 일차적으로 수퍼옥사이드 전이효소(SOD)가 작용하여 과산화수소로 환원되고, 이 과산화수소는 일련의 효소적반응으로 물로 환원되는 과정을 가지는 시스템으로 진화되어 있다. 이때 생성된 과산화수소는 아스코브산이 전자공여체로 작용하고 아스코브산 과산화효소가 작용하여 물로 환원된다. 과산화수소를 무독화하는 일련의 효소적작용에 관여하는 효소는 아스코브산 과산화효소와 디하이드로아스코브산 환원효소 등이 관여한다. 이와 네트웍으로 연결된 MDHA 환원효소의 활성도가 증가되어 과산화수소를 무독화하지만 식물체 내 과산화수소의 생성량은 계속 증가되어 정의 상관을 가지는 것으로 생각된다. 이 결과는 수분부족스트레스를 처리한 상추의 잎 내에서도 동일한 결과를 얻었으며, 오존처리, 관수온도등에 대해서도 비슷한 결과를 보였다. 또한 시금치와 토마토 등 식물의 종류에 따라서 비슷한 경향을 나타내는 것으로 보고되어 있다. Okuda 등은 겨울밀의 잎에 저온처리를 하였을 때 과산화수소의 함량이 처리한 후 수분 내에 3배 이상 증가하였으며 15 내지 20분이 지나면 정상 수준으로 회복한다고 보고하였다. 그러나 상추식물에서 저온 처리 시간이 증가하면서 과산화수소의 함량이 점진적으로 증가하였으며, 오이식물에서도 과산화수소의 함량이 증가하는 경향을 나타내었다.</p> <h2>MDHA 환원효소의 Northern Blot</h2> <p>저온처리에 의한 상추의 잎 내에서 스트레스에 적응하는 메카니즘에 관련된 몇 가지 효소의 활성은 증가하는 경향을 보이며, 저온 스트레스를 처리한 경우 상추식물의 잎내 MDHA 환원효소의 mRNA수준 변화를 Northern Blot 분석으로 나타낸 결과는 Fig. 6과 같다. 저온스트레스 처리 시간이 증가할수록 MDHA 환원효소의 활성도는 엽록체분획과 세포질분획 모두에서 급격하게 증가하다가 저온을 회복시키면 활성도가 회복되는 결과를 보이고 있다. 저온에 노출된 시간이 증가할수록 MDHA 환원효소의 mRNA의 발현 수준도 증가하는 경향을 나타내고 있으며, 총 MDHA 환원효소의 활성도가 저온에 노출되는 시간이 증가할수록 증가하였다.</p> <p>이 결과는 저온과 같은 환경에 노출되었을 때 식물의 저온 적응성의 획득에 관여하는 효소적과정에서 아스코브산과 연관된 효소는 아스코브산 과산화효소와 디하이드로아스코브산 환원효소와 더불어 MDHA 환원효소의 활성도 효소적과정에 직접적으로 연관되어 있음을 확인할 수 있다. 따라서 상추 식물은 저온 스트레스에 노출되면 아스코브산의 재생과 관련된 MDHA 환원효소의 활성이 증가될 뿐만 아니라 mRNA의 수준이 증가되어 환경조건에 적응하는 반응을 가지는 것으로 생각할 수 있다. 상추식물에서 수분부족 스트레스와 같은 환경스트레스의 처리에서 MDHA 환원효소의 mRNA 수준이 증가하는 경향을 보였다. 저온처리에 의한 아스코브산 과산화효소와 디하이드로아스코브산 환원효소의 mRNA 의 수준이 효소의 활성도와 정의 상관으로 증가하는 경향을 보였으며, MDHA 환원효소의 mRNA 수준이 비슷한 경향으로 증가하므로 이 세 가지 효소가 일련의 작용을 한다는 것을 추정할 수 있다.</p>