Paraquat 유도 산화스트레스하의 배추 잎에서 Ascorbate-Glutathione 회로 효소의 활성도에 대한 산화질소 (Nitric oxide)의 효과

Effects of nitric oxide on ascorbate-glutathione cycle enzymes activities in chinese cabbage leaves under paraquat-induced oxidative stress

산화질소(nitric oxide: NO) 공여체인 100 μM sodium nitroprusside (SNP)를 배추 잎에 전처리한 후 이어서 2 μM paraquat (PQ)처리 시, PQ에 의해 유도된 산화적 손상에 대한 잎의 내성이 효과적으로 증진되었다. 24 시간 광 배양기간 동안PQ 단독 처리구 잎에서는 생체량, 엽록소 및 단백질 함량이 현저하게 감소하였으나 PQ 노출 전에 3시간 SNP 전처리로 이들 잎 손상이 의미 있게 완화되었다. 게다가 PQ처리에 기인된 malondialdehyde (MDA)와 H2O2 함량 증가도 SNP 전처리에 의해 유의하게 억제되었다. 잎에서 이들 PQ 독성에 대한 SNP의 방어효과와 관련하여 ascorbate-glutathione 회로 구성 효소의 활성도 변화를 조사하였다. PQ 단독 처리구에서 APX, DHAR 및 GR 효소 활성도는 배양 6시간 후에 급격히 감소되어 대조구 잎과 비교 시 각각 대조구의 19%, 50%, 39% 수준의 활성도 값을 보였다. 그러나, 이들 효소 활성도 값 감소는 SNP 전처리에 의해 현저하게 억제되어 6시간 배양 후에 PQ 단독처리구 보다 각각 5배, 2배, 1.5배 높은 값을 나타내었다. 또한, 그 이후 24시간 배양 때까지 PQ 단독 처리구보다 계속 높은 활성도를 보이면서 점차로 감소하였다. 이들 결과로부터, PQ에 노출된 배추 잎에서 SNP 전처리에 의한 ascorbate-glutathione회로의 활성화가 H2O2의 축적을 억제하며 그로인해 PQ에 의해 유도된 산화스트레스로부터 잎을 방어하는 것으로 생각되었다. 동시에 이 들 결과는 산화질소가 배추 잎에서 PQ 스트레스에 대한 항산화 방어자로서의 역할을 하는 것을 의미한다.

Pretreatment of chinese cabbage leaves with 100 μM sodium nitroprusside (SNP), a nitric oxide (NO) donor,effectively improved their tolerance to subsequent 2 μMparaquat (PQ)-induced oxidative damage. The fresh weight,and chlorophyll and protein contents in primary leavestreated with PQ alone were noticeably reduced over 24 hlight incubation. However, these leaf injury symptoms weresignificantly alleviated with 100 μM SNP pretreatment for 3h prior to PQ exposure. In additions, the increase of thecontents of malondialdehyde (MDA) and H2O2 due to PQexposure were significantly inhibited by SNP pretreatment. Together with the protective effects of SNP against PQtoxicity in leaves, the changes of ascorbate-glutathione cycleenzymes activities were examined. In the PQ alone treatment,the activities of APX, DHAR, and GR after 6 h incubationwere rapidly reduced and showed 19%, 50% and 39%respectively, compared with those of the control. However,the decreases in these enzyme activities were significantlyinhibited by SNP pretreatment. As a result, their activitieswere higher than those of PQ alone treatment by 5 times, 2times, and 1.5 times, respectively, at 6 h incubation. Thereafter,these enzymes decrease their activities gradually showinghigh levels than those of PQ alone. Based on the aboveresults, it can be assumed that the activation of ascorbateglutathionecycle by SNP pretreatment in chinese cabbageleaves exposed to PQ can prevent H2O2 accumulation, therebyleading to protection against PQ-induced oxidative stress. Also, these results indicate that NO acts as an protectantagainst PQ stress in the leaves of chinese cabbage.