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정현 강
5 years ago
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2 Contents 식물호르몬이란? 식물호르몬의종류다양한분석방법과수의생리기작구명

3 Plant hormone 정의 식물호르몬 (Endogenous hormones) 합성유기물질 (Plant Growth Regulators) PGR 내생호르몬 + 생장조절물질

4 What is a hormone As plants grow their genotype is expressed in the phenotype which is modified by the environmental conditions that they experience. Somehow the rates of growth and differentiation of cells in different parts of the plant are coordinated in response to these inputs. There has to be communication between these levels: how does the plant receive and respond to environmental inputs or "signals"? What communication is there inside the plant to adjust growth and development to the environment?

5 Table. The distinction between plant and animal hormones. Plant Hormones 1. Small molecules only 2. Produced throughout the plant 3. Mainly local targets (nearby cells and tissues) 4. Effects vary depending on interaction with other hormones Animal Hormones 1. Peptides/proteins and/or small molecules 2. Produced in specialized "glands" 3. Distant targets ("action at a distance") 4. Specific effects 5. Regulation by central nervous system 5. "Decentralized" regulation

6 Auxin Plant hormone 작물 처리 품목목적액제명원명 채소 토마토와가지콩나물 착과촉진생장촉진 토마토톤도래미 4-CPA IAA 과수사과낙과방지안티폴 dichloprop triethanol amine 화훼 난류및국화국화, 카네이션 발근촉진발근촉진 루톤옥시베론 NAA IBA

7 Cytokinin Plant hormone 작물 처리 품목목적액제명원명 채소 콩나물참외 생장촉진착과증진 필텍 BA 그로스 BA(6-benzylaminopurine) thidiazuron 과수 사과포도참다래 비대촉진과립비대과실비대 포미나더커리그로스 BA(6-benzylaminopurine) thidiazuron thidiazuron 화훼난류화아유도 - BA

8 Gibberellins Plant hormone 작물 처리 품목목적액제명원명 채소 호박, 메론, 수박참외오이 착과증진착과촉진숙기억제 풀메트풀메트동부지베레린 forchlorfenouron forchlorfenouron gibberellic acid 과수 포도, 참다래참다래포도배 과립비대과실비대생장촉진숙기촉진 풀메트풀메트동부지베레린동부지베레린골드 forchlorfenouron forchlorfenouron gibberellic acid gibberellic A4+7 화훼국화생장촉진동부지베레린 gibberellic acid

9 Abscisic Acid Plant hormone 처리 작물 품목목적액제명원명 과수포도착색증진 - Absicsic acid

10 Ethylene Plant hormone 처리 작물 품목목적액제명원명 채소토마토착색촉진에세폰 ethephon 과수포도, 배착색촉진에세폰 ethephon 화훼국화기형화예방에세폰 ethephon

11 Flowerbud induction Plant hormone

12 Flowerbud induction Plant hormone Meristem cycling High GA and IAA Leaves Bud ABA High Cytokinin and ABA

13 Flowerbud induction Plant hormone Golden-Delicous King fruit Golden-Delicous lateral fruit Spencer Seedless pg/fruit 150 pg/fruit Days after full bloom Days after full bloom Fig. Changes in GA(left) 3, GA 4 (right) export of fruits of Golden Delicious and Spencer Seedless

14 Z/ZR conc. (ng g -1 ) Flowerbud induction Plant hormone CT TIBA Days after treatment Fig. Effects of TIBA spray on the endogenous concentration of Z/ZR in shoot tips of mature apple trees.

15 Auxin 1. 합성장소 끝눈의분열조직 발생과정에있는종자와잎 2. 이동통로 세포에서세포 줄기끝에서뿌리방향

16 Auxin 3. 주요작용 세포신장이촉진 줄기신장촉진, 잎엽면생장 정단우성 : 끝눈생장촉진, 곁눈생장억제 열매의부피생장 뿌리의부정근발생 고농도옥신 에틸렌생성, 생장저해 옥신종류 : IAA NAA 2,4-D IBA 2,4,5-T 2,3-DPA NOA NA CPA TCP 등

17 Auxin 4. 대사 1 빛에의한산화 ( 광산화 ) : 자외선에의해분해예 ] 높은곳의식물왜소 IAA 광산화 : 청색광 (445nm) 리보플라빈광흡수최대 IAA 농도 2 효소에의한산화 : 모노페놀 (monophenol) ; 산화제 IAA 농도 디페놀 (diphenol), 폴리페놀 (polyphenol); 산화제활동억제 IAA 농도 이들의조절에의해옥신의내생수준조절 3 다른분자와결합 불활성화합물형성

18 Auxin 5. 배양조직에서역할 1 역할 : 캘러스형성 부정근형성 체세포배형성유도 ( 배양초기 ) : 2,4-D 세포분화촉진 기관형성 ( 신초, 뿌리발생 ) 세포신장과조직의비대 액아형성의억제 2 사용되는종류 : NAA, IBA, 2,4-D ( 합성옥신 ) 등 ( IAA: 천연옥신 ) 생리적활성, 조직으로이동차이, 대사작용 Ex) 2,4-D 는 IAA의 8~12배활성, NAA 는 IAA의 2배활성 3 사용농도 : 0.1~1mg/L ( 일반적농도 ) 장시간고농도사용시형태형성억제

19 Cytokinin 1. 합성장소및분포 합성 : 뿌리끝생성, 줄기형성층 물관부를통해분열조직, 종자, 잎, 열매로이동 분포 : 배, 발육중인배유, 정단분열조직, 뿌리혹, 세포분열이활발한모든곳 2. 이동통로 뿌리에서물관을통해줄기와잎 조직내이동이옥신과 GA 에비해매우느림 3. 주요작용 휴면타파 : 키네틴 + 적색광 (660nm) = 상승효과 세포분열 : 옥신과비례하여세포분열 ( 어린잎 과일 뿌리 종자의세포분열촉진 ) 체세포분열단계로세포주기전이를유도 형태형성 : 뿌리와싹형성 옥신과시토키닌의상호작용 ( 균형 ) 시토키닌 부정아 색소체의발달 잎의노화지연 곁눈의생장유도 ( 정아우세성감소 ) 분화촉진

20 Cytokinin 4. 배양조직에서역할 1 역할 많은식물의조직배양에이용 세포분화의촉진 부정아분화 액아발생촉진 배형성캘러스유도 뿌리형성억제하거나지연 ( 농도가높을경우 : 0.5~10mg/L) 옥신효과억제 2 사용되는종류 천연 : DHZ 2iP Zeatin( 제아틴 ) 이들의 riboside 화합물 (BAP) 합성 : BA TDZ( 티디아주론 ;thidiazuron) kinetin( 키네틴 ) BAP PBA 등 3 사용농도 : 일반적 1~2mg/L ( 경우에따라 : 5~10mg/L)

21 Gibberellins (GA) Gibberella fujikuroi 1. 합성장소 줄기, 수정된씨방, 종자의배, 뿌리, 어린잎 2. 이동통로 물관부와체관부 ( 상하 ) 일정한방향은없음 3. 주요작용 무상식물의줄기에대한신장효과 ( 생장촉진 ) 새로합성된새포벽물질의배열조정 신장생장 휴면타파 ( 저온, 광 ) 개화촉진 ( 환경영향 : 저온, 장일 지베렐린합성 ) ; 유성기단축 종자발아 뿌리신장억제 착과및과실의성장촉진 단위결실유도 약 110여종밝혀짐

22 Gibberellins (GA) 4. 대사 세포분열초기 : 세포내 GA 합성 GA 배지첨가시조직내농도과잉 기관형성억제 열에약함 : 고온고압멸균기사용시 90% 이상파괴 지베렐린합성억제제 : paclobutrazol tetcyclasis ancymidol ( 광범위하게사용 ) 자구의형성, 체세포배의성숙, 발근촉진, 신초의도장억제 5. 배양조직에서역할 1 역할 : 부정싹형성의억제 뿌리신장억제 배형성과배발달억제 : 체세포배형성억제작용 세포분화옥신함께처리시촉진 번식체의성장촉진 휴면타파 : 목본식물경우토양에이식전휴면타파처리필요 2 사용되는종류 : GA 3 GA 1 GA 4 GA 7 등 ( 약 90여종 ) 3 사용농도 : 0.1~1mg/L

23 Abscisic acid (ABA) 1. 합성장소및분포 엽록채 ( 성숙한잎 ), 스트레스받은식물 2. 이동통로 물관부와체관부을통해쉽게이동 3. 주요작용 휴면의유발과유지 (ABA, GA ) 탈리촉진 식물보호기능을가진스트레스호르몬 냉해, 한해, 염해등스트레스받으며 ABA 함량증가 수분손실때기공폐쇄 줄기와뿌리의생장억제 노화와낙엽촉진

24 Abscisic acid (ABA) 1. 합성장소및분포 엽록채 ( 성숙한잎 ), 스트레스받은식물 2. 이동통로 물관부와체관부을통해쉽게이동 3. 주요작용 휴면의유발과유지 (ABA, GA ) 탈리촉진 식물보호기능을가진스트레스호르몬 냉해, 한해, 염해등스트레스받으며 ABA 함량증가 수분손실때기공폐쇄 줄기와뿌리의생장억제 노화와낙엽촉진

25 Abscisic acid (ABA) 4. 배양조직에서역할 1 역할 : 조직배양에서거의이용하지않음 캘러스성장의억제 ( 종에따라촉진 ) 부정싹형성촉진 ( 꽃눈촉진 ) 배형성촉진 ( 체세포배형성 ) ABA 합성억제 ( 플로리돈 ;Fluridone) : 카로틴및엽록소생합성과정봉쇄 ( 엽색흰색 ) 식물조직휴면상태돌입방지 2 사용되는종류 : ABA 3 사용농도 : 100ug~0.2mg/L

26 Etylene 1. 합성장소및분포 스트레스받은식물 노화한식물 ( 시든잎, 시든꽃 ) 성숙한식물체의모든부분분포 ( 정단분열조직, 성숙한과일, 노화과정에있는잎 ) 2. 이동통로 확산 : 간단한기체형의탄화수소 (H2C=CH2 구조 ) 3. 주요작용 휴면타파 ( 곡류, 과실의종자 ) 과일성숙촉진 ( 오렌지, 바나나 ) 개화촉진 ( 파인애플 ) 잎과꽃의노화 잎과과일의탈리촉진 뿌리형성 식물보호기능을가진스트레스호르몬

27 Etylene 4. 배양조직에서역할 1 역할 용기내에틸렌축적이많을경우조직에해를줌 ( 기형 ) 조직배양에거의사용하지않음 옥신처리시 ACC( 에틸렌전구물질 ) 합성효소생산 에틸렌생산 캘러스형성에미치는영향 : 종에따라촉진 ( 은행나무 ) or억제 ( 고구마 ) 형태형성, 배형성 : 촉진 ( 백합자구, 담배부정근, 소나무부정아 ) 억제 ( 감자약배양, AVG : 에틸렌합성억제 ACC( 에틸렌전구물질 ) 합성봉쇄 에틸렌작용억제제 : STS, AgNO 3

28 휴면 (Dormancy)

30 휴면 Chapter 3 휴면의정의 작물의어느기관또는전부가생명활동을최소한으로유지함으로써내적 및외적인불리한조건에서살아남을수있는그작물특유의생명유지현상 눈의휴면단계 (Lang, 1987) 외재휴면 ( 상관휴면 ) 내재휴면 ( 자발휴면 ) 환경휴면 ( 타발휴면 )

31 휴면 Chapter 3 휴면유기요인 일장장일조건에서생장촉진, 단일조건에서생장억제휴면돌입 - 사과, 배, 복숭아는비교적둔감하나미국계포도는매우민감. 온도일장조건과더불어가장중요한요인 - 일장의변화와함께밤의저온은단일의효과를촉진 - 포도의경우최저기온 20 이하가되는 9월하순에신초생장정지및휴면돌입.

32 휴면 Chapter 3 휴면유기요인 내재휴면유기과정

33 휴면 Chapter 3 휴면의개시및완료 개시신초생장정지시점 ( 여름 ) 에시작, 기부에서선단부로진행 - 긴가지의경우생장과휴면이동시에진행. - 일장, 온도, 수체내양수분에따라개시시점유동적.

34 휴면 Chapter 3 휴면의개시및완료 과종별발아소요일수 사과 ( 國光 ) 배 ( 二十世紀 ) 복숭아 ( 橘早生 ) 포도 ( 나이아가라 ) 10월 13일 ( 고사 ) 11월 24일 월 24일 월 29일 월 29일 월 14일 대부분의과수는 12 월하순에서 2 월중순까지휴면완료 - 동계기온, 수령, 품종, 눈의위치에따라유동적.

35 휴면 Chapter 3 휴면의개시및완료 저온경과시수체내성분변화수체내전분의농도가증가, 수분함량감소 - 전분은포도당으로변환, 발아에필요한탄소와에너지공급. ABA 함량증가, Auxin 의함량증가 - GA, Cytokinin 등은발아전에함량증가눈의호흡량감소 - 휴면완료후산소흡수량급속히증가

36 휴면타파와온도 Chapter 3 저온요구 유효온도낙엽과수의유효온도는 0~7. - 복숭아 : 엽아 6, 정아 8, 14 에서는휴면타파불가. - 사과 : 가장유효한온도 7.2, 저온효과의상한온도 저온경과후 15~18 교호경과시키면휴면타파효과강화됨.

37 휴면타파와온도 Chapter 3 저온요구 눈에따른차이눈자체에따른차이는없음 - 꽃눈은잎눈보다, 정아는측아보다저온요구도낮음. - 가지의위치, 세력, 착생부위에따라차이.

38 휴면타파와온도 Chapter 3 저온요구 유전적차이과종과품종에따른차이 - 저온요구도낮음 : 포도, 감, 참다래, 대추, 밤, 호두 - 저온요구도높음 : 양앵두, 자두 ( 유럽종 ), 개암저온요구성의유전양식 - 조기발아성품종이우성일가능성 ( 사과, Oppenheimer, 1962) 대목의영향 - 상록성품종을대목으로사용시접수의저온요구도감소.

39 휴면타파와온도 Chapter 3 고 온 일변화에따른고온의영향겨울철고온은휴면을지연시킴. - 겨우내 2~3 처리보다단하루의고온 (27 ) 가휴면타파를더욱지연일변화 - 주간의고온이야간의저온효과를상쇄시킴. - 일변화처리시휴면완료가늦어짐.

40 휴면타파와온도 Chapter 3 고 온 고온처리 단기간의고온처리효과 ( 포도 ) 11월 12월 1월 처리시간 (50 ) 48시간 12시간 6시간 - 하우스시설에서 30 이상의온도상승가능. (Campbell Early, Yu and Ko, 1972)

41 휴면타파와장해 Chapter 3 저위도지역 지역에따른품종재식저온요구도미충족시 - 발아율저하, 발아불균일, 신초의로제트화 - 적지범위의제한요인, 시설재배시피복시점및가온개시시기의결정요인

42 휴면타파와장해 Chapter 3 휴면의인위적타파 화학약제

43 휴면타파와장해 Chapter 3 휴면의인위적타파 화학약제 DNOC (dinitro-opcresol), Thiourea, 초산칼리, 요소석회질소 (CaCN 2 ), Hydrogen cyanamide (H 2 CN 2 ) - 포도에서가장효과적 (20% 현탁액살포 ) 마늘즙 (allyl sulfide) - 처리량, 처리시기가늦을수록좋으나약해의위험도증가 ( 꽃눈 )

44 휴면타파와장해 Chapter 3 휴면의인위적타파 식물호르몬 Auxin - 효과가없거나휴면연장효과 GA - 복숭아에만휴면타파효과 ( 부분적인저온대체효과 ) Cytokinin - 포도 : BA (1,000ppm), Thiourea (2%), 복숭아 : SD8339 (100~200ppm) Ethylene - 포도 : 10~100ppm ABA - 휴면을깊게하고휴면아형성

45 휴면타파와장해 Chapter 3 휴면의인위적타파 수상살수기화열이용 - 저위도지역의저온요구도충족 - 늦서리피해방지및개화지연

46 발아와생장 Chapter 3 발아와생장 휴면이후생장모델링생장온도시수 (growth degree hours, GDH) 이상의적산온도. Ex) Delicious(290 GDH). - 30~40% 축적시외적표징이나타남. - 기온과눈의온도가일치하지않음 ( 보정필요 ).

47 A B

49 60 도 90 도 120 도

50 Conclusions Plant hormone PGR은원예산업전반에폭넓게사용되고있으나, 처리후생장반응을조사는수준이었으며, 현재분석에대한관심이고조되고있음식물호르몬은아주미량이므로전처리과정이아주중요하고지속적인분석을위해서는전문연구원의꾸준한업무가동반되어야함현재원예원에는 GC-MS, LC-MS가비취되어있으므로이에대한분석방법을이용하는것이바람직함또한국제적으로는최근 immuno-localization 기술을이용한접근이이루어지고있으므로이에대한기술습득이필요함앞으로, 식물생리분야는식물활성물질분석넘어서분자생물학을접목하여기작구명이절실함

지는 유용한 약용식물이다. 가시오갈피는 다른 오갈피에 비하여 줄기 전체에 가시가 가늘게 털이 난 것처럼 많이 분포되어 있는 특 징이 있다. 이러한 가시오갈피는 다양한 한약재가 많이 거래되는 경동시장에서도 찾기가 힘들 정도로 그 생산량이 적다. 현재 일부 농가에서 소규모

지는 유용한 약용식물이다. 가시오갈피는 다른 오갈피에 비하여 줄기 전체에 가시가 가늘게 털이 난 것처럼 많이 분포되어 있는 특 징이 있다. 이러한 가시오갈피는 다양한 한약재가 많이 거래되는 경동시장에서도 찾기가 힘들 정도로 그 생산량이 적다. 현재 일부 농가에서 소규모 (51) Int. Cl. 6 A01H 4/00 (21) 출원번호 특1997-026073 (22) 출원일자 1997년06월20일 (71) 출원인 유창연 (19) 대한민국특허청(KR) (12) 공개특허공보(A) 강원도춘천시강원대학교농생대식물응용과학부 (72) 발명자 유창연 강원도춘천시강원대학교농생대식물응용과학부 김재광 강원도춘천시강원대학교농생대자원식물개발학과 (74)