Physiological Responses of One-year-old Zelkova serrata Makino Seedlings to Ozone in Open-top Chamber

Open-top chamber 내(內)에서 오존에 폭로(暴露)시킨 1년생(年生) 느티나무(Zelkova serrata Makino) 묘목(苗木)의 생리적(生理的) 반응(反應)에 관(關)한 연구(硏究)

This study was conducted to evaluate resistance and physiological responses of Zelkova serrata Makino seedlings to ozone in open-top chamber. One-year-old seedlings of Zelkova serrata were planted in pots in April and grown in greenhouse until August. The plants were transferred into two out-door open-top chambers with a dimension of 2.0 m in diameter and 2.0 m in height. First chamber served as a control and was supplied with ambient air. Ozone was added to the second chamber for 5 hours per day(10.00 AM-15.00 PM) for 23 consecutive days at 0.1 ppm. Each chamber housed 70 pots. Every two, three or five days after initiation of exposure, ten pots were randomly removed from the chamber and determined for the contents of chlorophyll a, b, total chlorophyll and ${\beta}$-carotene in the leaves. Photosynthesis and dark respiration were estimated by measuring $CO_2$ absorption in a gas exchange chamber and oxygen absorption by oxygen monitoring system, respectively. Superoxide dismutase(SOD) activity in the leaves was assayed by a xanthine oxidase method. First visible injury of translucent(water-soaked looking) spots appeared on the leaves 14 days after the initial exposure, and ozone accelerated senescence of old leaves. Contents of chlorophyll a and b decreased by 17%, and 31%, respectively, in ozone treatment two days after exposure. The decrease in chlorophyll b was greater than that of chlorophyll a. Content of ${\beta}$-carotene in ozone treatment decreased by 25% two days after initiation of exposure, but the reduction was recovered with time. Photosynthesis decreased by 45%, and the respiration increased by 28% in the ozone treatment. SOD activity started to increase 4 days after beginning of exposure and increased by 285% 7 days after exposure, and decreased to the level below the control treatment with the advancement of the visible injury.

이 연구는 open-top chamber내에서 오존 가스에 폭로시킨 느티나무(Zelkova serrata Makino)의 저항성과 생리적 반응을 구명하기 위하여 수행되었다. 화분에 심어 4월에서 8월까지 온실에서 키운 1년생 느티나무 묘목을 야외에 설치한 두개의 open-top chamber(직경2m, 높이2m)에 70본씩 나누어 넣은 후, 한 chamber는 오존 가스 처리구로, 다른 chamber는 대조구로 실험에 이용하였다. 오존 가스 처리구에는 하루 5시간씩(10.00 AM-15.00 PM) 23일 간 0.1ppm 농도의 오존을 폭로하였으며, 대조구는 일반 대기에 노출시켰다. 오존 가스에 폭로 후 2일, 3일, 혹은 5일마다 각 chamber에서 10본씩의 묘목을 임의로 꺼내어 엽록소 a, b의 양, 총엽록소의 양, ${\beta}$-카로틴의 함량을 측정하였다. 광합성량은 가스교환 chamber 내에서 이산화탄소 흡수량으로 측정하였으며, 호흡량은 암흑에서 산소 흡수량으로 측정하였고, SOD(superoxide dismutase)는 xanthine oxidase방법으로 측정하였다. 오존 폭로 14일 후에 물에 젖은 듯한 반점의 가시적 피해가 나타나기 시작하였으며, 오존 가스는 성엽의 노화를 촉진시켰다. 오존에 폭로시킨 지 이틀 후에 엽록소 a, b의 양은 각각 17%, 31% 감소하였으며, 엽록소 b의 감소 속도가 엽록소 a의 감소 속도보다 빨랐다. ${\beta}$-카로틴은 오존에 폭로시킨 지 이틀 후에 25%가 감소하였으나, 시간이 지남에 따라 회복되는 것으로 나타났다. 광합성 능력은 오존 처리구에서 45% 감소하였고, 호흡량은 28% 증가하였다. SOD활성은 오존 폭로 4일 후부터 증가하여 7일 만에 대조구의 285%에 도달하였다가 이후 다시 감소하여 가시적 피해가 나타나는 시기부터 대조구보다 더 낮은 활성을 보였다. 느티나무 묘목은 오존에 의하여 비교적 민감하게 피해를 받으며, SOD 활성은 오존 폭로에 대하여 초기 방어기작으로 나타나는 생리적 지표라고 결론 짓는다.