본 연구는 알루미늄 스트레스가 녹두에 미치는 영향을 보기 위해 뿌리의 생장, 알루미늄 함량, 뿌리 표면의 pH 변화, 원형질막의 $H^+-ATPase$ 활성과 단백질 양의 변화를 조사하여 분석하였다. 1. 처리된 알루미늄의 농도는 10, 25, 50, $100{mu}M$이었으며, 알루미늄에 의한 뿌리생장의 억제는 $25{mu}M$ 이상의 농도 처리구에서 12시간부터 현저히 나타났고, 50과 $100{mu}M$ 처리구에서는 뿌리의 생장이 거의 중단되었다. 2. 0.2% Hematoxlin으로 염색 시 알루미늄이 처리된 근단부에서 주로 염색되었으며, $50{mu}M$ 농도로 처리된 뿌리의 경우 12시간째보다는 24시간째에 근단부 전체가 염색되어 그 피해가 심각함을 보여 주었다. 또 근단 부위가 대조구와 비교하여 어두운 갈색을 나타내고, 표면이 가로 쪽으로 갈라졌다. 3. 처리 농도별 근단부(1 cm)와 근단부를 제외한 부위의 뿌리로 나누어 24시간 처리를 한 후 알루미늄 함량을 측정한 결과, $10{mu}M$ 처리구에서는 차이가 없었다. 그러나 알루미늄 처리 농도가 높을수록 즉, $25{mu}M$ 이상 알루미늄 처리구에서는 근단부에서 2.5배 이상 높았다. 4. pH 지시약과 agarose plate technique를 이용하여 뿌리표면의 $H^+-flux$의 차이를 본 결과 녹두의 근단부 표면의 알카리화가 대조구에서는 12시간 정도부터 노란색(pH 4.5)에서 보라색(pH 6.0 이상)으로 변하는 것을 관찰하였으나 알루미늄 처리구에서는 색깔의 변화를 볼 수 없었다. 5. 24시간 동안 $50{mu}M$ 알루미늄을 처리한 뿌리 원형질막 $H^+-ATPase$ 활성은 대조구에 비해 56%가 억제 되었다. $H^+-ATPase$ 단백질의 발현을 조사한 Western blotting 결과는 효소 활성의 감소와 유사하게 알루미늄이 처리된 뿌리에서 현저하게 줄어들었음을 확인할 수 있었다.
It has been well established that aluminum (Al) inhibits root tip growth rapidly in acid soil. We report the correlation between Al induced growth inhibition and impaired $H^+-flux$ in mung bean (Vigna radiate L. cv. Kumsung). The root growth inhibition was dependent on Al concentration (0, 10, 25, 50, $100{mu}M$) and exposure time (12 and 24 h). Using Hematoxylin staining, it was observed that the root damage was occurred preferentially in regions with high Al accumulation. Using the pH indicator, it was shown that the surface pH of root tip was strongly alkalized in the control whereas changed only slightly in the $50{mu}M$ Al-treated root. The $H^+-ATPase$ activity of plasma membrane vesicles was inhibited by 56% in the Al-treated roots compared to control root. Decrease in the amount of the plasma membrane $H^+-ATPase$ (100 kDa) translation in the plant roots under Al stress was demonstrated by Western blot analysis. These results indicate that the dynamics of $H^+-flux$ across the root tip play an important role in root growth under Al stress.
