파이토알렉신 phytoalexin

파이토알렉신 phytoalexin

1. 정의

파이토 알렉신(phytoalexin)은 식물이 세균이나 곰팡이가 공격할 때 붐비하 항생제이다. 

2. 기전

파이토알렉신은 움직이지 못하는 식물이 자신을 보호하기 위한 자기방어체계이다. 식물이 잎이나 줄기에 상처를 받을 때, 또는 세균이나 감원균이 식물로 침투할 경우 외부 세균이 들어온 부분의 세포 성장을 멈추게 하거나 사멸하게 하여 더 이상 다른 곳으로 번식과 이동을 하지 못하도록 막는다.

감염원이 식물의 한 부분으로 들어오면 감염된 조직에서는 파이토알렉신을 암호화하고있는 유전자의 전사가 시작된다. 예를들어 곰팡이가 침투하며 거기서분비되는 효소는 올리고당을 방충한다. 바이러스 자체를 공격하기도하고, 식물세포를 사멸시켜 외부 감염원이 번지지 못하도록 막는 역할을 한다.

카테인, 코케인, 독성 스트리키닌과 같은 알칼로이드 계열, 도토리 등에 있는 탄닌류, 다양한 테르펜 등이다. 테르펜류에는 침엽수 송진과 솜에 있는 곤충을 쫓아버리는 물질들과 새이지와 나륵풀에서 생산되는 정유들이 있다.

테르펜은 휘발성이 강해서 공기중에 쉽게 확산된다. 곤충이 식물에 상처를 주면 식물은 테르펜을 분비하여 초식곤충을 잡아 먹는 육식 곤충이나 다른 새 등을 불러 모은다.

 

파이토알렉신은 항균성물질이며, 가끔 항산화물질이다. 최근들어 천연적인 항균식품저장물질로서 활용처를 찾기 위해 연구중이다. 식물 안에 들어온 침입세포를 사멸시키기 위해 과산화물 및 과산화수소와 같은 활성산소를 분출한다.

 

한국과하기술정보연구원 전문연구위원인 변종영은 <식물의 저항성에서 Chalcone synthase 효소의 기능>이란 글에서 파이토알렉신의 기능을 소개한다. 아래의 글은 위의 글을 직간접적으로 요약 정리한 글이다.

식물은 자연 상태에서 다양한 외부의 존재로부터 공격을 받는다. 바이러스, 세균, 진균, 선충을 비롯하여 강열한 빛, 적절치 못한 온도, 상처, 가뭄 등을 들 수있다. 외부의 공격으부터 지키기 위하여 식물은 항균, 살충, 항산화 물질을 활성화 시키고 분비한다. 이 때 이들을 대항하기 위하여 분비하는 물질을 총괄적으로 파이토알렉신(phytoalexin)이라 부른다.

 

• 카로티노이드
• 플라보노이드

피토알렉신(phytoalexin) : 피토알렉신은 식물병원균의 식물침입(혹은 생물적 및 비생물적 유도제)에 의하여 식물에서 생성된 살균 및 살충성 대사물질을 지칭한다.

병원균이 공격해 들어올 때 식물은 우리가 항산화성분으로 알고 있는 플라보노이드와 이소플라보노이드를 축적한다. 플라보노이드형 phytoalexin은 두과작물, 화곡류 작물, 수수, 벼, 사탕무 등에서 보고되었다. 

일부 이소플라보노이드는 황화루핀(lupin)에서 시들음병에 감염된 후 gemistein, wighteone, luteon과 같은 물질이 증가되었다. Isoflavones 화합물인 daidzein, genistein은 콩에서 균핵병에 감염된 후 크게 증가 되었다. Stilbenes는 땅콩과 포도에서 phytoalexin으로 알려졌다.

Epicatechin(flavonoid)은 아보카도 과일에서 phytoanticioin으로 중요한 역할을 하며, 항균작용을 나타내는 isoflavone인 desmodianone A, B, C는 Desmodium canum에서 추출되었다. 안토시아닌(anthocianins)은
플라보노이드 화합물로서 예를 들면 많은 과실, 채소, 꽃, 화곡류 작물에서 적색, 자주색, 청색을 띠게 한다. 식물에서 안토시아닌 색소는 수분, 종자 산파를 위한 유인제로 역할을 하고, 자외선의 피해를 보호하며, 식물에서 phytoanticipin으로 항바이러스 및 항균 작용을 제공한다.

○ 광 보호 : 플라보노이드와 같은 페놀화합물은 자외선 광을 강하게 흡수 하면 식물에서 자외선에 의한 DNA 손상 피해를 막아준다. 안토시아 닌은 식물에서 광도에 반응하여 태양을 차폐함에 따라 잎과 줄기에 플라보노이드를 축적한다. CHS유전자 발현은 광수용체 매개기구를 통하여 광에 의하여 조절된다. 플라보노이드의 광조절 생산은 일부분 CHS 전사유도에 기인된다. 고광도와 자외선(UV-A) 처리는 유전자변형 애기장대 식물에  chalcone synthase유전자 발현을 조절하는 것으로 알려졌다. 애기장대 식물을 고광도에 24시간 처리하였을 때 CHS 효소 활성은 50배 증가되었다. 홍당무 상배축을 24시간 동안 자외선 처리 하였을 때 CHS유전자 발현은 증가되었으며, 안토시아닌 축적을 유도하 였다. 플라보노이드 화합물은 잎의 표피세포에서 축적되었고 이들 세포에서 CHS유전자 발현은 광 자극에 의하여 유도되었다.

○ 옥신 신호전달 : 식물에서 CHS 효소활성 증가는 플라보노이드 축적을 증가시켜 옥신의 극성이동을 저해한다. 옥신의 극성이동을 저해하면 토마토의 시들음병 저항성은 증가된다. 뿌리혹박테리아에 감염된 뿌리에서 뿌리혹(nodule)에 CHS유전자 발현이 유도되면 플라보노이드 축적이 증가되어 옥신 이동을 막아 옥신을 한 곳에 축적되게 함으로써 뿌리혹의 생장과 발육이 증가된다.

 ○ 자스몬산 신호전달 : 자스몬산(jasmonic acid)은 해충 및 식물병 저항성에서 신호전달 역할을 하는 호르몬이다. 자스몬산은 콩과 파슬리 세포배양과 가문비나무에서 CHS효소를 활성화시킨다. 휘발성인 자스몬산은 상처조직에서 방출되어 식물에서 CHS효소를 활성화하도록 유도하여 phytoalexin을 생산하여 저항성이 증가된다.

 

파이토 알렉신 목록

4-Aminobutanoic acid	Amino acids
L-Glutamic acid	Amino acids
DL-Glutamine	Amino acids
L-Tryptophan	Amino acids
Glycine	Amino acids
Phenylalanine	Amino acids
DL-Asparagine monohydrate	Amino acids
Maackiain	Flavonoids
Coumestrol	Flavonoids
Daidzein	Flavonoids
Daidzin	Flavonoids
Naringenin chalcone	Flavonoids
Medicarpin	Flavonoids
Ononin	Flavonoids
Genistin	Flavonoids
Liquiritigenin	Flavonoids
Trifolirhizin	Flavonoids
Malonylgenistin	Flavonoids
Luteolinidin chloride	Flavonoids
Luteone	Flavonoids
Wighteone	Flavonoids
Lonicerin	Flavonoids
Pratol	Flavonoids
Liquiritin	Flavonoids
Poncirin	Flavonoids
Orientin	Flavonoids
Luteolin-7-glucuronide	Flavonoids
Luteolin	Flavonoids
Diosmetin	Flavonoids
Apigenin	Flavonoids
Luteolin-7-diglucuronide	Flavonoids
Sakuranetin	Flavonoids
Cynaroside	Flavonoids
Isosakuranetin	Flavonoids
Genistein	Flavonoids
Piceatannol	Stilbene
Pterostilbene	Stilbene
epsilon-Viniferin	Stilbene
Dihydroresveratrol	Stilbene
Polydatin	Stilbene
Resveratrol	Stilbene
Matrine	Alkaloids
N-Coumaroyl serotonin	Alkaloids
p-Coumaroyltyramine	Alkaloids
Camalexin	Alkaloids
Acarbose	Carbohydrate
Scopoletin	Coumarins
4-Hydroxycinnamic acid	Coumarins
Tryptamine	Indoles
3-Indoleacetonitrile	Indoles
Serotonin	Indoles
Indole	Indoles
Moschamine	Indoles
Oxindole	Indoles
Neoglucobrassicin	Indoles

 

 

플라보노이드(flavonoids)

 

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