광양만 조간대 갯벌에 서식하는 저서미세조류와 해수 중 식물플랑크톤의 생체량과 군집조성의 계절변동 양상을 밝히기 위하여, 2002년 1월부터 11월까지 매월 high-performance liquid chromatograph(HPLC)를 이용한 광합성색소(photosynthetic pigments) 분석을 실시하였다. 광합성색소 분석결과 규조류(diatoms)의 주요 지표색소인 fucoxanthin, diadinoxanthin 그리고 diatoxanthin이 퇴적물과 상부 해수에서 연중 우점하여 나타났다. 이들을 제외한 다른 색소들은 상대적으로 낮은 농도를 보였다. 깊이 0.5 cm까지의 표층퇴적물에서 측정한 chlorophyll ${\alpha}$ 농도는 3.44${\sim}$169 mg $m^{-2}$의 범위로 연평균 농도는 상부, 중부 그리고 하부 갯벌 퇴적물에서 각각 $68.4{\pm}45.5,\;21.3{\pm}14.3,\;22.9{\pm}15.6mg\;m^{-2}$로 나타났다. 반면 퇴적물 상부 수주 전체 수심(2.6 m)에 대해 적산한 chlorophyll ${\alpha}$ 농도는 1.66(11월)${\sim}$11.7(7월) mg $m^{-2}$의 농도 범위로 평균 $6.96{\pm}3.04mg\;m^{-2}$를 나타내었다. 이로부터 갯벌 퇴적물 내에 존재하는 저서미세조류의 농도는 해수 중 존재하는 식물플랑크톤의 농도보다 3${\sim}$10배 정도 높은 것으로 추산되었다. 퇴적물과 상부 해수 중 미세조류의 농도에서 유사한 월별변화와 군집조성은 재부유된 저서미세조류가 광양만 해수 중 식물플랑크톤 생체량의 상당부분을 설명할 수 있음을 시사하였다. 따라서 이들 저서미세조류는 갯벌 생물뿐만 아니라 재부유에 의한 수송을 통하여 인근 연안 생태계의 생물군에 대한 중요한 영양원 역할을 할 수 있다는 점에서 이들의 거동에 대한 지속적인 관찰이 요구된다.
지구온난화와 같은 기후변화에 적응력이 높은 조림수종을 탐색하는 연구의 일환으로 $CO_2$농도 및 기온상승이 현사시나무의 광합성생리에 미치는 영향을 조사하였다. 그 결과 현사시나무는 $CO_2$농도 및 기온 상승에 의해서 줄기의 신장생장이 억제되고 광합성 능력이 저하되었다. 그리고 광합성능력과 관련된 색소(엽록소a, b, 카로티노이드)의 함량이 감소하였다. 특히 탄소고정계의 활성과 관련된 엽록소a의 감소가 현저하게 나타났다. 그리고 광-광합성곡선과 A-Ci곡선에서 광화학계의 활성을 나타내는 순양자수율이 7%, 전자전달속도가 14% 감소하고, 탄소고정계의 활성을 나타내는 탄소고정효율이 52%, 재인산화속도가 24% 감소하였다. 이러한 결과로 $CO_2$농도 및 기온 상승에 의한 현사시나무의 광합성능력 저하는 광화학계 및 탄소고정계의 활성저하에 기인하나, 탄소고정계의 활성저하가 더 크게 작용하였음을 알 수 있다.
담배의 생장과 광합성 색소 및 효소에 대한 카드뮴의 독성과 이에 대한 칼슘의 영향을 연구하였다. 카드뮴에 의한 생장과 엽록소 수준에서의 억제 현상은 칼슘에 의해 회복되었다. 특히, 엽록소의 함량은 카드뮴만 처리한 것 보다 카드뮴과 칼슘을 같이 처리하였을 때 현저하게 증가하였다. 또한 rubisco의 활성과 함량은 카드뮴을 처리한 것 보다 처리하지 않았을 때 현저하게 감소하였으며, 카드뮴의 이러한 효과는 칼슘에 의해 환원되었다. Rubisco activase의 활성과 함량도 rubisco와 같은 경향을 보였다. Rubisco에서 카드뮴과 칼슘에 의해 유도되는 이와 같은 변화는 rubisco activase에 의해 기인됨을 의미한다.
낙동강 하구에 위치한 대마등은 모래톱으로 형성되어 있으며, 잘 발달된 조간대 갯벌을 갖고 있다. 본 연구에서는 2011년 1월부터 12월까지 대마등 갯벌에서 저서미세조류의 서식환경, 광합성 색소와 광합성률을 알아보았다. 퇴적물 공극수의 무기질소는 주로 암모늄염이고, 상부 수의 무기질소는 주로 질산염+아질산염으로 나타났다. Chlorophyll a 및 Fucoxanthin 농도는 퇴적물 표층이, 전체 퇴적층 평균값보다 현저히 높았다. 전체 조사기간 중 저서미세조류의 최대양자수율의 평균값은 0.52±0.03이었으며, 최고값은 2월(0.61±0.08)에 관측되었다. 최대전자전달률은 봄부터 초가을(4월에서 10월까지)까지는 높고 겨울에서 초봄(1월에서 3월 및 11월, 12월)까지는 낮은 계절적인 경향을 보였고, 최고값은 7월, 최저값은 1월에 나타났다. 시간별 저서미세조류의 최대 양자수율의 평균값은 0.48±0.03이었으며, 최고값(0.61±0.08)은 정오에 관측되었다. 최대전자전달률은 정오에 최고 값과 16시에 최저값을 보였다. 이로써 저서미세조류의 생산성은 조사시간 및 퇴적물 깊이에 따라 현저한 차이가 나타나므로 Diving-PAM을 사용하여 저서미세조류의 생산성을 정량화하기 위해서는 물때를 기준으로 조사가 이루어져야 하며, 동시에 퇴적물 층별 색소분석도 수행되어야 할 것으로 판단된다.
본 연구는 중 고등학생의 창의력 및 과학적 사고력 향상을 위해 학습자 활동 중심으로 개발된 가설-연역적 실험 모듈이 과학고 학생들에게 효과적인지 알아보기 위해 수행되었다. 삼투압과 식물의 색소 분리와 관련된 5차시의 가설-연역적 실험 모듈의 효과를 알아보기 위하여 서울의 S 과학고 남 여 4개 반을 각각 46명씩 2개 학급으로 구성된 실험 집단 및 통제 집단으로 나누어서 수업을 하였다. 실험 집단은 삼투 현상 및 광합성 색소 분리와 관련된 가설-연역적 방식으로 구성된 생물 실험 모듈을 통해 학생 중심의 실험 수업을 하였고, 통제 집단은 개발된 실험 모듈과 같은 내용을 가지고 전통적인 방식의 실험 결과 확인 실험 수업을 수행하였다. 두 모듈을 적용하여 학생들의 창의력 및 과학적 사고력, 과학 탐구 능력 그리고 성취도의 향상 효과를 조사하였다. 연구 결과, 개발된 실험 모듈을 적용한 실험 수업은 기존의 전통적 실험 수업보다 학생들의 창의력, 과학적 사고력, 과학 탐구 능력에 유의미한 효과를 보였다. 이상과 같은 연구 결과는 삼투 현상과 광합성 색소 분리를 주제로 한 두 개의 생물 실험 모듈을 적용한 가설-연역적 방식의 수업이 전통적인 교과서 실험 방식인 확인식 실험 수업보다 학생들의 창의력 및 과학적 사고력을 높이는 데 효과가 있음을 의미한다.
오존에 노출된 갈참나무 4가계의 오존 내성 차이와 생리적 지표들의 오존 민감성은 광합성 특성, 광색소 함량, MDA 함량 및 항산화효소 활성과 같은 생리적 지표들을 표준화하여 결정하였다. 오존 처리 후, 갈참나무의 잎내 탄소고정효율 감소는 4가계 모두에서 관찰되었으며, 그들의 감소율은 대조구의 -24.1%에서 -56.9% 범위를 보였다. 광색소 함량은 가계 간 및 처리 간 차이가 뚜렷하였으며, 총 엽록소 함량의 감소는 SU4 가계에서 가장 높았고 (-40.6%), US2 가계에서 가장 낮았다(-18.8%). APX 활성은 가계 간 및 처리 간 차이를 뚜렷하게 보였으며, US2 가계를 제외한 3가계에서 대조구보다 높게 나타났다. 생리적 지표들을 기준으로 한, 갈참나무 4가계의 오존 내성은 US1 > SU4 > US2 > SU1의 순으로 나타났다. 결론적으로 광합성 특성, 광색소 함량과 APX 활성은 갈참나무의 오존 스트레스 내성을 평가하는데 적절한 지표로 판단된다.
솔잎혹파리 (Thecodiplosis japonensis Uchida et Inouye) 침해(侵害)에 따른 생장(生長) 감소(減少)와 색소변이(色素變異)를 조사비교(調査比較)하기 위해 지난해에 솔잎혹파리 피해(被害)가 심(甚)한 지역(地域)-경기도(京畿道) 수원시(水原市) 파장동(巴場洞)-에서 감수성(感受性) 수종(樹種)인 소나무(Pinus densi flora S. et Z.)와 저항성(低抗性) 수종(樹種)인 리기다소나무(Pinus rigida Mill)를 대상으로 솔잎혹파리 침입전(侵入前), 후(後)의 침엽생장(針葉生長), 광합성능력(光合成能力) 및 호흡율(呼吸率), 엽록소(葉綠素) 그리고 carotenoid 및 anthocyanin 색소함량(色素含量)의 변화(變化)를 1983년年 6월(月)부터 10월(月)까지 월별(月別)로 조사(調査)하였으며, 또한 3, 4월(月)에는 토양(土壤)속에서 월동중(越冬中)인 유충(幼虫)과 9월(月)에 솔잎속에서 생장(生長)하는 유충(幼虫)의 carotenoid와 anthocyanin 색소(色素) 함량(含量)을 조사(調査)한 결과(結果)는 다음과 같다. 1) 침엽생장(針葉生)에 있어서 솔잎혹파리에 침해(侵害)를 받은 피해엽(被害葉)이 건전엽(健全葉)에 비(比)하여 소나무에 있어서는 48.1%. 리기다소나무에 있어서는 37.4%정도의 생장(生長) 감소(減少)를 보였다. 2) 광합성(光合成) 능력(能力)에 있어서는 두 수종(樹種) 모두 건전엽(健全葉)이 피해엽(被害葉)보다 높았으며, 소나무에서는 8월(月)에 최대치(最大値)를 보였으나 리기다소나무에서는 10월(月)에 최대치(最大値)를 보였다. 한편, 호흡율(呼吸率) 있어서는 리기다소나무가 소나무보다 높았으며, 두 수종(樹種) 모두 피해엽(被害葉)이 건전엽(健全葉)보다 높았다. 3) 엽록소(葉綠素) 함량(合量)에 있어서는 리기다소나무가 소나무보다 높았으며, 두 수종(樹種) 모두 피해엽(被害葉)이 건전엽(健全葉)보다 높았다. 4) 일반적(一般的)으로, 솔잎혹파리에 저항성(低抗性)인 리기다소나무가 감수성(感受性)인 소나무보다 carotenoid 함량(合量)이 많았다. 또한 토양중(土壤中) 유충(幼虫)에서는 carotenoid 함량(合量)이 0.094.mg/g, 충영(虫癭)속 유충(幼虫)에서는 0.092 mg/g을 보여 서로 비슷하였으며, 이는 침엽(針葉)에서 나타난 함량(含量)보다 적었다. 5) Anthocyanin 함량(含量)에 있어서는 두 수종(樹種) 모두 피해엽(被害葉)이 건전엽(健全葉)보다 높았으며, 특히 소나무의 충영엽(虫癭葉)에서 높게 나타난 것은 솔잎혹파리침해(侵害)의 자극(刺戟)으로 인한 함량(含量)의 증가(增加)이며 따라서 가을에 충영부위(虫癭部位)가 적갈색(赤褐色)으로 변(變)한다고 생각된다.
본 연구의 목적은 우리나라 특산식물이면서 희귀식물인 산개나리의 유전자원 보존 및 복원을 위한 생육 환경 특성을 구명하기 위한 것으로, 서로 다른 광 조건을 가진 환경에 식재된 산개나리의 생장과 생리적 특성을 조사 분석하였다. 산개나리 시험구내 광량은 전광의 20%, 60%로 구성되었다. 산개나리의 생리적 특성으로 당년지 길이, 잎 크기 및 무게, 광색소 함량 및 잎 내 질소 함량, 광합성 특성을 분석하였다. 광량이 다른 두 시험구에서 측정한 산개나리의 잎 무게는 전광의 60% 광량을 가진 시험구의 잎이 20% 시험구 잎보다 무거웠으며, 잎 무게와 크기의 비율은 전광의 60% 시험구가 20% 시험구보다 1.47배 컸다. 산개나리 잎의 엽록소 a와 b 함량과 카로테노이드 함량 모두 전광의 60% 광량을 가진 시험구에서 높게 나타났으며, 총 엽록소 함량과 카로테노이드 함량의 비는 전광의 20% 시험구가 60% 시험구보다 높았다. 산개나리의 두 시험구에서 측정한 광합성 속도는 전광의 60% 광량을 가진 시험구가 20% 시험구보다 2.5배 이상 높았으며, 기공전도도와 증산 속도도 광합성 속도와 마찬가지로 전광의 60% 시험구가 20% 시험구보다 각각 2.65배와 1.79배 높았다. 그러나 수분이용효율은 전광의 20% 광량을 가진 시험구가 60% 시험구보다 높았다. 산개나리 잎의 질소 함량에 대한 총 엽록소 함량의 비는 20% 시험구가 60% 시험구보다 1.83배 높았으나, 총 엽록소 함량에 대한 순 광합성 량의 비는 60% 시험구가 20% 시험구보다 2.58배 높은 값을 나타냈다. 결론적으로 산개나리의 생장과 생리적 특성에 영향을 주는 가장 큰 요인은 광량이며, 광량이 높은 조건에서 산개나리의 생장과 생리적 특성은 개선될 수 있다고 판단된다.
김해 대저 근교의 양지바른 수계 혐기층에서 수소 생성능을 가진 광합성 세균을 분리하였다. 그 중 수소 생성능이 가장 우수한 균주 230을 선택하여, 여러가지 형태적, 생리적 특성과 배양상의 특정을 조사한 결과, 균주 230은 그람 음성이고, 막대형으로 운동성이 있었으며, benzoate와 propionate는 진자공여체로 이용하지 못하고, 황화합 물은 전혀 이용하지 못하였으며. biotin, thiamine, nicotinic acid를 growth factor로 요구하고, 박테리오 클로필 a와 group II 카로티노이드계색소를 가지고 있었으으로 Rhodopuudomonas sphaeroides로 동정되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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