Arabidopsis thaliana에 있어서 가뭄 스트레스의 효율적인 탐지 = Efficient detection of drought stress in Arabidopsis thaliana

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

To find effective ways to detect drought stress before plants undergo damage due to water deficiency, 3-week-old Arabidopsis thaliana(Col-0) seedlings had been exposed to drought stress for 10 days. And biomass, spectral reflectance, chlorophyll fluorescence and pigment measured. Through the transpiration measurement, we were able to detect droughts on the third day and osmotic pressure was more than 0.4osmol.kg­¹ from the 4th day of drought. The PRI was also detectable on the 4th day, carotenoid and chlorophyll a from the 5th day, the detection was possible with the difference from the control group. In the case of proline, RWC and 553nm wavelength of leaves, the difference was observed from the 6th day. The reflectance value at 960nm wavelength detected drought from the 7th day. Through the measurement of chlorophyll fluorescence, stress was detected on the 8th day. When water can not be supplied in times of drought, the results of exposure to drought after exogenous citric acid in Col-0. The resistance of the 100mM treatment group was most improved and the recovery was also rapid. These results suggest that transpiration, osmolality, PRI be more faster in detecting drought stress than chlorophyll fluorescence which is commonly used in many stress indicators and spectral reflectance value is easy to measure in the field and to use because it is less time consuming. It is shown that exogenous citric acid with appropriate concentration can improve drought tolerance.

국문 초록 (Abstract)

식물이 가뭄 스트레스로 인한 피해를 겪기 전 물을 공급하기 위하여 효율적인 탐지 방법을 알아보기 위해, 3주 된 Arabidopsis thaliana(Col-0) 유묘를 가뭄 스트레스에 10일간 노출시켜 조사해 본 결과, 증산량 측정을 통해 3일 차에 가뭄 탐지를 할 수 있었으며, 삼투압의 경우 가뭄 4일 차에서부터 0.4osmol.kg­¹ 이상의 값을 보였고, PRI 값 또한 4일 차에 탐지가 가능했으며, 엽록소a와 카로티노이드의 경우 5일 차부터 대조군과의 차이가 드러났다. 잎의 RWC와 프롤린 함량, 그리고 553nm 파장에서의 반사율의 값을 통해 6일 차부터 가뭄 탐지가 가능했으며, 960nm 파장에서의 반사율의 값을 통해서는 7일 차부터 탐지가 가능했고, 엽록소 형광의 경우 8일 차가 돼서야 값이 감소하면서 가뭄 스트레스를 감지할 수 있었다. Col-0에 citric acid 처리한 후 가뭄 스트레스를 준 결과 100mM 처리군의 내성이 가장 증진되었으며 회복 또한 빨랐다. 본 실험 결과는 많은 스트레스 지표 중에서 일반적으로 잘 이용되는 엽록소 형광보다 증산량, 삼투압 및 PRI 측정을 통해 초기에 가뭄 스트레스 탐지가 가능함을 나타내며, 반사율 값은 야외에서 측정이 쉽고 소모되는 시간이 적어 가뭄 탐지에 효율적임을 제시하여주므로 이를 응용할 수 있는 프로그램 개발에 이용될 수 있을 것이며, 적절한 농도의 citric acid의 처리를 통해 가뭄 내성을 향상할 수 있음을 보여준다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ 서론 1
• Ⅱ 재료 및 방법 7
• - 식물재료와 스트레스 처리, 증산량 측정 7
• - Chlorophyll fluorescence 측정, proline 추출과 정량 8
• - Spectral reflectance와 Photochemical Reflectance Index(PRI),
• 뿌리 길이와 건량 측정, 토양의 pH 측정 9
• - Osmolality 측정, 잎의 Relative Water Content (RWC) 측정 10
• - 엽록소와 카로티노이드 농도 측정, Statistical analysis 11
• Ⅲ 결과 12
• - Col-0의 외형적 및 생리적 변화 12
• - 가뭄 스트레스에 따른 엽록소 형광 변화, 삼투압 변화 16
• - 가뭄 스트레스에 따른 프롤린 축적 변화 19
• - 가뭄 스트레스에 따른 색소 변화 21
• - 가뭄 스트레스에 따른 반사율과 PRI 변화 24
• - 가뭄 스트레스 회복 27
• - Citric acid 처리 후 Col-0의 내성 증진과 회복 30
• Ⅳ 고찰 및 결론 40
• 참고 문헌 44
• Abstract & Keywords 57