BL은 식물생장 조절물질 중 하나로 매우높은 활성을 가지고 있다. 차별적으로 생장이 일어난 결과인 굴중성 굴곡을 조절하는 것은 auxin의 기울기이다. BL은 옥수수 뿌리에서 ethylene 생성을 촉진제 역할을 하는 것으로 알려져 있다. eth-ylene 생성 과정에서의 BL과 AA의 상호작용 가능성에 대해 알아보기 위해 BRs가 굴중성 반응에 미치는 효과를 조사하고 에틸렌 생합성 억제제를 처리하여 옥수수 일차 뿌리에서의 굴중성 반응을 관찰하였다.
<h1>서 론</h1> <p>Brassinolide (BL)는 1979년 유채(Brassica napus L.) 꽃가루에서 처음으로 존재가 확인되었고, 7-membered lactone ring을 함유하고 있는 고도로 활성이 높은 식물생장 조절물질이다. 50 가지 이상의 Brassinosteroids (BRs) 유사체가 잘 알려져 있으며 그 중에서 Brassinolide [2,22(R)23(R)-tetrahydroxy-24(S)-methyl-B-homo-7-oxa-5a-cholestane-6-one]가 가장 널리 분포하고 생리적 활성이 큰 것으로 밦혀졌다. BRs는 고등식물 뿐만 아니라 녹조류, 양치류와 같은 하등 식물에 이르기까지 광범위하게 발견되고 거의 모든 조직이나 기관들, 예를 들면 화분, 중자, 과육, 꽃눈, 줄기, 잎, 초(sheath)에서 다양한 수준으로 존재하며 다양한 생리적 반응에 관여한다고 알려져 있다.</p> <p>뿌리에서 굴중성 인지 메카니즘을 제공하는 것은 특수화된 세포인 statocyte 내에 있는 amyloplast이며, 이것은 근관의 collumella에 존재한다. 식물체가 중력을 받으면 amylo-plast는 statocyte의 새로운 바닥으로 침전되어 식물이 자극을 인지하는 것으로 알려져 있다. 굴중성 반응은 뿌리 끝에서 \( 6 \mathrm{~mm} \) 정도 떨어진 신장대에서 일어나며, 굴중성 굴곡은 뿌리나 줄기의 반대면에서 차등생장이 일어난 결과이며, 그것은 Cholodny-Went 가설에서 기본적으로 제안된 auxin 기울기에 의해 조절된다고 알려졌다. Auxin은 줄기에서는 생장을 촉진하는 반면 뿌리의 생장은 억제하는 것으로 알려져 있고, 결과적으로 중력 자극이 되는 식물체의 아랫 면에 auxin 농도의 중가는 줄기는 위로, 뿌리는 아래로 휘게 한다. 또한 이러한 auxin의 생리적인 작용은 ethylene을 통하여 일어난다고 알려져 있다.</p> <p>Ethylene은 methionine으로부터 S-adenosyl-L-methionine(AdoMet)과 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC)를 거쳐 합성된다. AdoMet으로부터 ACC 형성은 pyridoxal 효소인 ACC synthase에 의해 조절되는데, 이 효소는 세포질에 존재하며 pyridoxal phosphate-mediated 효소 작용의 억제제로 알려진 AVG에 의헤 강하게 억제된다. 한편, ACC는 ACC oxidase에 의하여 ethylene으로 전환되는데, ACC oxi-dase는 \( \mathrm{Co}^{2+} \)에 의해 억제된다.</p> <p>Auxin은 ACC 합성 과정에 작용하여 ethylene 생합성을 촉진하며, auxin이 뿌리 생장을 억제하는 것은 auxin에 의해 유도된 ethylene 생합성의 결과로 알려져 있다. 또한 ethylene도 뿌리의 굴중성 반응에 중요한 역할을 하는데, ethylene 생성 억제제를 전처리하면 굴중성 반응의 형태가 변화된다. 이러한 결과들은 뿌리에서 굴중성 반응을 일으키기 위하여 조직 내에 적정 수준의 ethylene이 필요하며, 이를 auxin이 조절할 가능성을 제시하고 있으며 옥수수 뿌리의 신장은 ethylene 생성 변화에 의해 조절 될 수 있다는 것을 제시하였다.</p> <p>본 연구실에서 수행한 이전의 결과에 따르면 BL은 옥수수 뿌리에서 ethylene 생성을 촉진하였고, BL과 IAA가 eth-ylene 생성에 상호작용할 수 있다는 것을 제시하였다. 또한 Chang 등은 BL과 ethylene의 상호작용에 대하여 연구하여 BL이 ACC synthase에 작용한다는 것을 밝혔다. 또한 ara-bidopsis에서 BL과 IAA는 굴중성 반응을 조절한다고 발표되었다.</p> <p>따라서 본 연구에서는 옥수수 식물의 일차 뿌리를 실험 재료로 사용하여 굴중성 반응에 미치는 BRs의 효과를 auxin transport와 에틸렌 생성과의 상호 관계를 중심으로 조사하였다. 이 결과를 확인하기 위하여 에틸렌 생합성 억제제인 \( \mathrm{CO}^{2+} \)와 AVG를 처리하여 뿌리 굴중성 반응을 측정하였다.</p>