당근 Phytoalexin 6-Methoxymellein 생합성에 미치는 Polychlorinated Biphenyls 및 Phenol의 영향

• Published in: Hanguk hwangyeong nonghak hoeji Vol. 35; no. 3; pp. 216 - 222
• Main Authors: 임도형, Do Hyung Lim, 임다솜, Da Som Lim, 금영수, Young Soo Keum
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 한국환경농학회 30.09.2016
• Subjects: 6-methoxymellein; Biosynthesis; Elicitor; Phenol; Phytoalexin; Polychlorinated biphenyl; 농학; 6-methoxymellein; Phenol; Biosynthesis; Elicitor; Phytoalexin; Polychlorinated biphenyl
• ISSN: 1225-3537; 2233-4173
• DOI: 10.5338/KJEA.2016.35.3.23

Polychlorinated biphenyl은 잔류성 환경 오염물질로서, 다양한 생리 독성 때문에 인축에 대한 세부적 연구가 수행된바 있다. 한편 포유동물을 대상으로 진행된 연구에서 hydroxy PCBs, PCB quinones, 및 methylsulfonyl PCBs 등의 대사물이 발견되었으며, 이들은 모화합물과는 상이한 독성을 나타낸다고 보고되었다. 그러나 이와 같은 동물에 대한 연구와 비교하여, 식물 및 토양 미생물에 대한 영향, 독성 등에 대한 연구는 매우 제한적이다. 일반적으로 식물의 경우, 농약 등과 같은 외래 물질 또는 자외선, 병원균 등의 외래 스트레스원의 작용을 받게되면, 특이 생물활성을 지닌 파이토알렉신 등의 이차 대사산물을 생합성하는 것이 알려져 있다. 본 연구에서는 수 종의 PCB 및 hydroxy PCB, phenol 류 등을 화학적으로 합성하고, 이들의 처리에 따른 당근 중, 파이토알렉신인 6-메톡시멜레인 생합성에 미치는 영향을 검토하였다. 증류수를 처리한 대조구의 경우, 파이토알렉신의 농도는 처리 후 2일에 최대치까지 증가하였으며, 이후 지속적으로 감소하였다. 한편 2-hydroxy/4-hydroxybiphenyl의 경우, 처리 후 3일까지 증대한 반면, 비교적 지용성이 높은 PCB-126 및 3,5-dichloro-2-hydroxybiphenyl 처리구에서는 처리 1일 후, 최대치를 나타내어 화합물의 구조 또는 지용성 등에 따라 다른 유도효과를 나타내었다. 이상의 결과에 따라, 환경 오염물질의 성상에 따라, 토양 중, 재배 농작물의 생리 활성 2차 대사물질의 생합성이 다양하게 변화됨을 알 수 있었다. BACKGROUND: Polychlorinated biphenyls (PCBs) are one of the most common environmental contaminants. Because of their recalcitrant properties and long-term toxicity, numerous studies have been performed. The toxicological concerns are focused on endocrinological effects of animal. Several different metabolites have been reported, including hydroxy PCBs, PCB quinones, and methylsulfonyl PCBs from animal tissues. However, details in plants have never been studied. It is well-known that plants can produce phytoalexin in response to chemical, physical, or pathological stress. METHODS AND RESULTS: In this study, the several PCBs and hydroxy derivatives were prepared by chemical syntheses. Their effects on secondary metabolite biosynthesis were determined in carrot roots. The levels of 6-methoxymellein were determined in several different treatments, using gas chromatography-mass spectrometry. In general, the concentration of 6-methoxymellein reached a maximum at 2 days and gradually decreased to trace level at 5 days in control experiments. However, the effects of PCBs or hydroxy derivatives were highly dependent on compounds. For example, the maximum concentrations of 6-methoxymellein were observed at 3 days for 2-hydroxy/4-hydroxybiphenyl, while 3,3`,4,4`,5-pentachlorobiphenyl and 3,5-dichloro-2-hydroxybiphenyl showed a rapid accumulation within 1 day, followed by rapid dissipation to undetectable levels. CONCLUSION: Biphenyl derivatives were effective elicitor of 6-methoxymellein accumulation. In general, hydroxybiphenyls (phenols) more efficiently induced phytoalexin biosynthesis than those without hydroxy groups. It can be concluded that PCBs or their possible metabolites could change the plant secondary metabolism.