원예작물의 염류장애 원인과 대책을 위한 생리, 생화학적 연구 1. 토마토 뿌리조직 마이크로솜 이온펌프(ATPase) 활성 = Physiological and Biochemical Studies of Horticultural Crops for the Prevention of Salt Stress 1. Characterization of the lon Pumps from the Microsomes of Tomato Roots
식물세포 뿌리조직의 생체막에 존재하는 여러가지 ion transporter의 활성은 세포질내의 이온농도의 변화를 조절함으로써 세포의 생리활성을 좌우함이 이미 밝혀져있어, 이러한 ion transporter의 활성 조절에 관한 생화학적 특성을 밝히는 것은 식물뿌리의 생리작용을 이해하는데 매우 중요하다. 본 연구의 목적은 식물 뿌리세포의 세포활성을 좌우하는 ion transporter의 활성조절과 생화학적 특성을 이해하여 뿌리의 생리활성 조절기작을 밝히는 데 있다. 식물세포 ion transporter의 특성을 조사하기 위하여 토마토의 뿌리조직으로부터 마이크로솜이 얻어졌으며, 마이크로솜에 존재하는 이온펌프들을 포함한 ATPase의 활성을 enzyme-coupled assay 방법으로 측정하였다.
토마토의 뿌리에서 분리한 마이크로솜의 ATPase의 총활성중 원형질막과 액포막에 위치한 H+-ATPase의 활성은 각각의 선택적 저해제인 vanadate와 nitrate를 이용하여 평가되어졌으며, 이들의 활성이 전체 ATPase 활성의 ∼30%, ∼38%으로 각각 나타났다. 이들 두가지 저해제 효과는 additive하게 나타났으며, 전체활성의 약 50∼70%를 저해함을 확인하였다. 토마토의 마이크로솜 ATPase 활성은 pH의 영향을 받으며, 최적 pH는 7.4 전후로 관측되었다. 토마토 뿌리조직에서 얻어진 마이크로솜 ATPase의 총활성은 K+과 Na+에 의하여 영향을 받는데, 10mM 이상의 K+에 의해서 약 30%의 활성증가를 보였으며, K+에 의한 활성촉진 효과는 Na+에 의해서 완전히 저해됨을 보였다. 마이크로솜 ATPase의 총활성은 또한 Ca²+에 의해서 저해되었으며, Ca²+ 농도 100μM 까지는 완만한 저해가 관측되었으나, 그 이상의 농도에서는 급격한 저해가 나타났다. 토마토에서 K+과 Ca²+에 의하여 영향받는 마이크로솜 H+-ATPase의 특성을 조사한 결과, 원형질막의 H+-ATPase 활성은 K+과 Ca²+ 에 무관하였으며, 액포막의 H+-ATPase의 활성은 K+농도가 증가할 수록 활성은 증가하며 Ca²+의 농도가 증가할수록 활성이 감소하는 결과를 얻어, 액포막의 H+-ATPase의 활성이 세포질내의 이온농도를 변화에 민감함을 알 수 있었다.
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