지구온난화와 같은 기후변화에 대한 백합나무의 생리적 적응반응을 구명하기 위해서, $CO_2$ 농도 및 기온 상승이 백합나무의 생리특성에 미치는 영향을 조사하였다. 그 결과 $CO_2$ 농도 및 기온 상승에 의하여 백합나무의 동화기관을 비롯한 모든 기관의 생장이 촉진되었다. 그러나 광합성능력과 관련된 광합성색소의 함량, 광화학계 및 탄소고정계의 활성 등은 일반 대기조건에서 생장한 개체와 유사한 값을 나타내, 광합성능력의 변화가 없었음이 시사되었다. $CO_2$ 농도 및 기온 상승에 의한 증산속도의 상승으로 광합성에 대한 수분이용효율이 저하하였다. 그러나 측근 생장이 촉진되어 뿌리에 대한 동화기관의 비율이 낮아지는 반응이 나타나 수분흡수능력이 높아졌음을 확인하였다. 또한 잎이 두꺼워지고 치밀해지는 형태적 변화가 나타나고, 수분 손실에 대한 잎의 저항능력이 증대되었음이 확인되었다. 이러한 결과로 $CO_2$ 농도 및 기온 상승에 의하여 백합나무의 수분 스트레스에 대한 저항능력이 증대됨을 알 수 있다.
Pretilachlor (PRE)는 전 세계적으로 사용되는 아세트아닐리드계 제초제이며 수생 광영양생물에 미치는 영향에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. 본 연구에서 해양 와편모조류 P. minimum를 대상으로 PRE의 생리적, 분자적 독성 영향을 평가하였다. 그 결과, PRE는 P. minimum의 성장률, 색소, 광합성 지표를 유의하게 감소시켰다. 또한, 광합성 관련 유전자 PmpsbA, PmpsaA 및 항산화 단백질 PmGST의 상대적 유전자 발현율과 세포 내 ROS 증가가 유의하였다. 이는 PRE가 P. minimum의 광합성 효율 저하 및 광계 손상을 야기하며, GST가 세포 내 산화 스트레스 및 PRE의 무독화에 관여함을 보여준다. 본 연구 결과는 PRE를 비롯한 아세트아닐라이드계 제초제가 해양 와편모조류의 세포 독성을 야기하며, 광합성 저해가 스트레스의 주요 원인임을 제시한다. 다른 아세트아닐라이드계 제초제가 비표적 광영양 생물에게 미치는 독성 영향은 아직 연구가 부족하므로, 향후 연구에서 다양한 생물종을 대상으로 추가 연구가 필요하다.
식물체에 해를 끼치지 않고 식물체와 공생하는 박테리아는 식물의 생장을 촉진 시키며 친환경적 식물 보호제 역할을 함으로서 높은 관심을 받아왔다. Methylobacterium spp.로 분리된 분홍색 색소를 형성하는 methylotrophic bacteria (PPFMS)는 식물의 잎 표면에 서식한다. 거의 모든 식물체의 잎에는 PPFMS를 가지고있으며, Methylobacterium의 특별한 특성을 가진 이들은 탄소와 에너지원으로 잎의 methanol를 이용한다. 비록 이들 박테리아들은 잘 알려 지지 않았지만. 그들은 식물 대사 작용에 영향을 주면서 함께 진화되어 왔다. 이 주장은 다음의 예로 보인 관찰로서 뒷받침 한다. (1) PPFMS는 씨 안에서 발견되고 (2) PPFMS는 자주 무균 세포 배양에서 발견되고 (3) 적은 수의 PPFMS를 지닌 종자는 낮은 발아율을 보였고, (4) 감소된 PPFMS를 가진 식물들은 낮은 줄기/뿌리 비율을 보이고, (5) 콩깍지 형성 시기에 콩잎에 PPFMS의 엽면처리는 종자 수와 생산량을 높이며, (6) 우산이끼를 배양하는데 있어서 PPFM에 의해 생성된 비타민 Rl2는 우산이끼의 생장을 위해 필요하고 (7) 벼에 있어서 Rhizoctonia solani에 인해 나타나는 엽초마름병의 발병률은 PPFMS를 처리한 벼에서 억제되거나 감소되었고, 그리고 (8) PPFM의 종은 기공과 엽록소의 농도, malic acid의 함량을 증가시켜 식물의 광합성 능을 증가시켰다. Methylobacterium spp.은 식물체의 잔사를 이용하거나 식물체에 유용한 대사산물을 생산함으로써 식물의 신진대사에 관여하는 것으로 알려진 공생자이다. 박테리아와 식물체간의 이로운 상호작용에 관해 알려진 많은 보고서들이 있다. 식물체의 수분장애 완화, 광합성호르몬 생산, 그리고 질소고정과 같은 식물의 생장을 촉진시키는 박테리아 종과 같은 선발은 성공적으로 분리 해낼 수 있었고, 작물생산에 있어서 이 같은 미생물의 처리는 생산력을 증가시킬 것이다.
UV-B 강도 변화가 식물의 생장에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 오이를 이용하여 3주간 3단계의 UV-B[일일 평균 UV-$B^{BE}$; 무처리(0.03), 저UV-B(6.40), 고UV-B(11.32) kJ $m^{-2}$]조사 실험을 수행하였다. 3주간의 UV-B 조사에 의해 건물중 및 엽면적은 고UV-B 처리와 저UV-B 처리에서 각각 60%와 40% 정도의 감소를 보였으나, 엽중비는 증가하였다. UV-B에 의해 고UV-B 처리에서 약 45%, 저UV-B 처리에서 약 37%의 광합성속도의 감소를 나타내었으나 증산속도의 변환느 나타나지 않았다. 총 엽록소 함량은 UV-B 강도의 증가에 따라 감소하였으며, UV-흡수물질인 flavonoid의 함량은 고UV-B 처리에서 약 19% 저UV-B처리에서 약 14%의 증가를 보였다. 이상의 결과로 볼 때 UV-B조사는 오이 식물에 극심한 생육 저해를 나타내었으며, 그 피해는 UV-B 강도에 따라 증가하였다. 따라서 현재 지구에 도달하는 태양UV-B에 의해서도 오이식물은 영향을 받고 있는 것으로 사료되며, 장래 예상되는 오존층 감소에 의해서도 생육장해를 나타낼 것으로 사료된다.
무기물에서 유기물을 생산하는 곳으로서 뿐만 아니라 인류의 마지막 식량공급처로서의 해양에 대한 기초생산의 중요성이 날로 높아져 국제인도양조사때나 Kuroshio해역조사때 생산력이 측정되었고 북서태평양(Sorokin and Koblentz-Miskke; 1958, Ichimura and Saijo; 1959, Saijo and Ichimura; 1960, Aruga and Monsi; 1962, 천촌;1963), 인도네시아 주변해역(Doty et al;1963)등에서도 기초생산이 측정된 바 있다. 일본의 주요 9개만에서는 월별측정(송평 등;1964)이 되었다. 우리 나라 연안에서는 최와 정(1966)이 $C^{14}$를 이용하여 광합성량을 측청하였고 Kang(1967) 은 수영만에서 계절별로 산소소모에 의한 광합성량을 측정했다.다.
본 연구는 우리나라의 희귀식물인 박달목서의 현지내·외 보존 및 복원을 위한 생육 환경 조성 시 적정 광 조건을 구명하기 위해 수행되었다. 이를 위해 차광 처리구를 설치하여 전광 기준 100%, 55%, 20%, 10% 상대 광량 조건에서 4월부터 11월까지 생육 관리한 박달목서 유묘의 생장 특성, 잎 형태, 광합성 특성 및 광합성 색소 함량을 조사하였다. 그 결과, 수고와 근원경의 상대 생장률은 광량에 따른 차이가 없었으나, 잎, 줄기 및 뿌리의 건중량 및 잎 수는 55% 상대 광량 조건에서 가장 높았다. 잎의 형태는 광량이 높아질수록 엽면적이 작아지고 두께가 두꺼워지는 경향을 보였다. 광포화점에서의 광합성 속도와 기공전도도를 비롯하여 순양자수율, 암호흡, 잎의 엽록소 a, b와 카로테노이드 함량 역시 55% 상대 광량에서 가장 높았다. 전광 조건에서 박달목서 유묘의 잎은 작고 두꺼워지는 형태적 적응이 나타났으나, 엽록소 함량은 가장 낮아 광합성 속도가 55% 상대 광량보다 떨어졌다. 10%, 20% 상대 광량에서는 광량이 적을수록 엽록소 a, b, 카로테노이드 함량이 감소하였고, 광합성 속도와 암호흡 속도가 낮아졌다. 결론적으로, 박달목서 유묘는 광량에 따라 형태적인 적응 반응을 보였으나, 그늘에서 광합성 효율을 높이는 생리적인 반응은 뚜렷하지 않았다. 또한 생육에 가장 적절한 광조건은 전광의 55% 수준으로, 이 조건에서 광합성이 가장 활발하고 최종 산물인 건중량 생산이 최대로 나타났다. 따라서 박달목서는 현지외 보존을 위한 생육 환경 조성 시 광량이 전광의 55% 정도가 될 수 있도록 조절 관리하는 것이 필요할 것으로 판단된다.
서식 환경에 따른 양식 김의 종류 및 광합성 색소 조성과 농도에 대하여 2011년 1월부터 3월까지 김 양식이 이루어지고 있는 남서해역에서 조사를 하였다. 수온의 범위는 $3.0{\sim}11.3^{\circ}C$이었고, 염분의 범위는 32.7~34.7으로 연안과 가까운 정점 1과 6에서 낮게 나타났다. 해수 중 DIN의 농도 범위는 $1.73{\sim}12.84{\mu}M$, DIP의 농도 범위는 $0.07{\sim}0.67{\mu}M$이었고, 규산염의 농도 범위는 $4.93{\sim}18.29{\mu}M$이었다. 해수 중 Chl a 농도 범위는 $0.41{\sim}9.14{\mu}g\;L^{-1}$로서 1월의 정점 1에서 가장 높았다. 해수 중 조류색소 조성은 규조류 (diatoms)의 marker 색소인 fucoxanthin이 $0.06{\sim}3.41{\mu}g\;L^{-1}$로 우점하였고, 정점 1에서 $3.41{\mu}g\;L^{-1}$로 1월에 가장 높았다. 용존 무기질소 농도는 모든 정점에서 낮은 염분을 보이는 1월에 높았으나, 정점 1은 용존 무기질소 농도는 낮았다. 김 엽체 색소 중 Chl a, PE 및 PC의 농도는 각각 $1,173{\sim}8,124{\mu}g\;DW\;g^{-1}$, $3,281{\sim}10,076{\mu}g\;DW\;g^{-1}$, $388{\sim}1,346{\mu}g\;DW\;g^{-1}$로서 조사 정점 2, 3에서 높은 농도를 보였다. 김 엽체의 색소농도는 지주식인 모무늬돌김과 방사무늬김이 혼재되어 양식되는 정점 1과 6보다 부류식인 방사무늬김만 생산되는 정점에서 높았고, 방사무늬김만 생산되는 정점에서는 정점 2와 3에서 높았다. 따라서, 김 엽체의 색소 농도는 양식 방법과 해양 환경적 요인에 의하여 달라질 수 있음을 알 수 있었다.
산수국 삽목묘의 알맞은 육묘과정의 차광정도를 구명하고자 본 실험을 실시하였다. 흑색 차광망을 사용하여 0%(무차광), 55%(1겹), 74%(2겹), 95%(3겹)로 광도를 달리하여 재배하였다. 신초장, 절간장의 생장은 55% 차광구에서 기장 높게 나타났다. 신초폭, 엽장, 엽폭, 엽수, 줄기직경, 잎과 줄기의 생체중 및 건물중 모두 55% 차광구에서 높아 신초의 생육에 가장 적절한 차광수준으로 판단되었다.55% 차광구에서 엽세포 간극의 $CO_2$ 농도는 가장 낮게 나타난 반면 광합성률은 가장 높게 나타나 광합성 효율이 가장 높은 것으로 판단되었다. 엽록소는 무차광에 비해 모든 차광구에서 높게 나타났고, 카로티노이드는 74% 차광구에서 가장 높고 무차광구에서 가장 낮았다. 잎 상부는 기공이 관찰되지 않았고 잎 하부에서는 모든 처리구에서 관찰되었으나, 특히 55% 차광에서 기공의 밀도와 발달이 양호하였다. 반면에 95% 차광에서 자란 잎은 기공밀도가 낮고 기공의 발달도 저조하였다. 결과적으로 산수국 삽목묘의 육묘 괴정에서 55% 차광이 신초생장에 가장 효율적이었다.
This study researched and compared the sedimentation environment and photosynthetic pigments at Gomso (GS) -bay, Yoja (YJ) -bay and KangJin (KJ) -bay in May, 2012. It was shown that KJ-bay consist of C (clay) and M (mud), and GS-bay consists of Zs (silty sand) and Sz (sandy silt). Averagely, IL of YJ-bay was 4.98%, KJ-bay 6.10%, and GS-bay 1.45%. As for COD concentration, there were no places that exceeded Japanese sediment contamination standard 20 mg/g-dry. As for AVS concentration, in case of KJ-bay, two places exceeded Japanese sediment contamination standard 0.2 mg/g-dry. If we look into the average C/N ratio of bays, YJ-bay showed 8.50, KJ-bay 6.60, and GS-bay 5.52, thus all of them showed the characteristic of oceanic origin. As for the plankton make-up classified by photosynthetic pigments, diatom was dominant, and both ratios of pigment and C/chlorophyll. a showed the relatively lower distribution at GS-bay than at KJ-bay and YJ-bay. It is judged that this is related to the characteristic of flow-in, and it implies that predation process and decomposition by organic matters actively occurs at YJ-bay and KJ-bay.
Cyanobacteria의 광합성 보조색소인 phycocyanin의 PC operon(cpc gene)을 PCR로 증폭하고, 제한효소로 처리하여 RFLP pattern을 비교하였다. Intergenic spacer sequence를 포함한 cpc gene은 실험에 사용한 cyanobacteria 균주 모두에게 증폭되었으며, 산물의 size는 약 700 bp였다. PCR산물을 5종의 제한효소로 처리한 결과 AluI, MspI, HaeIII는 같은 속내으ㅐ 균주간에 동일한 pattern을 나타내어 속 구분이 가능하였으며 CfoI은 Anabeana와 Synechocystis속의 균주간에 구별되는 양상을 나타내어 속내 균주 구별에 유용하였다. Restriction enzyme profile에 의한 phenogram에서 Anabeana, Chlorogloea, Synechyhocystis는 각각 하나의 cluster를 형성하여 cyanobacteria의 분류에 PC-IGS의 RFLP pattern이 유용함을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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