본 연구에서는 동진벼의 뿌리 길이를 조사하여 염 민감성 작물로서의 특징을 분석하였다. 염에 대한 처리와 건조한 환경에서 생육 시킨 후, 뿌리의 구조적 변화를 살펴보았다. 결과적으로 이러한 처리가 뿌리 생육의 저해를 일으키며, 이는 주로 이온의 영향에 의한 세포벽의 약화 때문으로 판명되었다.
<h1>결과 및 고찰</h1> <h2>건조 및 염 처리에 따른 뿌리신장</h2> <p>건조 및 염 처리한 고체배지에서 치상 후 5 일간 생육시킨 동진벼의 뿌리 길이를 조사하였다. PEG 처리농도에 따른 뿌리길이는 대조구 (\(0 \%\) PEG)에 비해 \( 1 \% \)PEG 처리구는 \( 92 \% \), \( 2 \% \) PEG 처리구는 \( 67 \%, 4 \% \) PEG 처리구는 \( 14 \% \) 로 \( \)PEG 농도를 높임에 따라 신장의 억제가 관찰되었으며. 특히 \( 2 \% \) 와 \( 4 \% \) PEG 처리구에서는 현저하게 뿌리신장이 억제되었다. 한편, NaCl 처리에 따른 뿌리길이는 대조구 \( 0 \mathrm{mM} \) \( \mathrm{NaCl} \)에 비해 \( 10 \mathrm{mM} \)NaCl 처리구에서는 \( 96 \%, 50 \mathrm{mM} \) \( \mathrm{NaCl} \) 처리구는 \( 38 \%, 100 \mathrm{mM} \)\( \mathrm{NaCl} \) 처리구는 \( 15 \% \)로 \( \mathrm{NaCl} \)처리농도를 증가시킴에 따라 대조구에 비해 뿌리 신장이 억제되었으며, 특히 \( 50 \mathrm{mM} \)과 \( 100 \mathrm{mM} \)\( \mathrm{NaCl} \)처리에서 현저한 신장억제률 보였다. 이것은 염 및 건조 스트레스에 의한 식물체 반응은 1차적으로 뿌리에서 나타나며, 이 때 생성되는 root signal에 의해 뿌리생장 뿐만 아니라 지상부의 생육변화에도 영향을 미친다. 또한, 이러한 root signal은 ABA 생청을 유도하여 잎의 기공의 개폐 뿐만 아니라 잎의 생성유도 및 신장 등을 조절하게 된다. 한편, 내염성 작물로 알려진 보리의 경우는 \( 50 \mathrm{mM}, 100 \mathrm{mM}, 150 \mathrm{mM} \mathrm{NaCl} \)를 Hoagland 용액에 넣고 파종 후 10 일간 생육시킨 보리 유묘에 직접 관주하여 그 뿌리 신장을 확인한 결과, \( 100 \mathrm{mM} \mathrm{NaCl} \) 농도까지는 크게 변화를 보이지 않았으며 뿌리 수 또한 큰 영향을 받지 않았다. 본 실험의 결과는 염에 강한 보리에 비해 벼식물체는 \( 50 \mathrm{mM} \mathrm{NaCl} \)이라는 상대적으로 낮은 농도에서도 생육저해가 일어나는 염 민감성 작물로 벼의 생육저해는 일차적으로 지하부의 감소와 같은 형태적인 변화에 기인되는 것으로 사료된다.</p> <h2>건조 및 염 처리에 따른 근단 구조의 변화</h2> <p>건조 및 염 처리를 한 고체배지에서 치상 후 5 일간 생육시킨 벼 식물체의 근단을 채취하여 처리에 따른 구조적인 변화를 광학현미경으로 관찰하였다. \( 4 \% \) PEG 처리한 벼식물체의 근단 표피세포 및 외피충 세포에서 화살표로 나타낸 것과 같이 methyl-lignin의 축적이 관찰되었으며 또한 수분결핍을 극복하기 위한 기작으로 표피세포를 변형시킨 근모의 발생이 관찰되었다. 한편, \( 100 \mathrm{mM} \mathrm{NaCl} \)을 처리한 벼 식물체의 근단 표피세포에서도 근모의 발생이 관찰 되었으나, PEG 처리구와는 달리 근단 외피층 세포에서만 methyl-lignin의 축적이 확인되었으며 고농도의 \( \mathrm{NaCl} \)에 의한 세포의 수축도 관찰되었다. 염 스트레스를 받은 식물체의 뿌리에서는 세포벽의 구성물질인 셀롤로오스 함량이 감소하며 \( \mathrm{NaCl} \) 농도가 높아질수록 그 감소의 폭은 증가하는데 이것은 세포에 축적된 \( \mathrm{Na}^{+} \)과 \( \mathrm{Cl}^{-} \)이 셀롤로오스 함량을 감소시켜 세포막과 세포벽을 약화시키거나 변형시켰기 때문으로 생각된다. 본 실험에서 PEG 처리구에 비해 \( \mathrm{NaCl} \) 처리구의 뿌리생육의 저해는 \( \mathrm{Na}^{+} \)과 \( \mathrm{Cl} \)와 같은 이온에 의한 표피세포의 세포벽 약화에 기인하는 것으로 사료된다. 이러한 현상에 대해 Nible과 Rogers도 식물체는 흡수된 \( \mathrm{Na}^{+} \)과 \( \mathrm{Cl} \)을 액포에 저장시켜 세포내의 수분포텐셜을 낮추지만,과도한 염류 축적에 의해 이온독성 및 무기양분 부족으로 생육장해를 일으킨다고 보고하였다.</p>