• 한국농림기상학회지
• /
• 제20권2호
• /
• pp.166-174
• /
• 2018

감자는 전 세계적으로 생산량이 쌀, 벼, 옥수수 다음으로 널리 재배되고 있는 식량 작물이며 생육 중에 수분스트레스를 받을 경우 수량에 크게 영향을 받는다. 기후변화에 의한 감자수량의 변화를 정확하게 예측하는 것은 식량안보를 위해 매우 중요하다. 기후변화 등에 의한 환경에 따른 작물생산량 예측을 위해 전세계적으로 많은 연구자들이 작물모형프로그램을 이용해서 다양한 작물에 대해 연구를 수행하고 있다. 미국에서 개발된 DSSAT 프로그램도 그 중 하나로 다양한 작물에 대한 여러 모델들을 하나의 프로그램으로 통합한 일종의 패키지이며 27종의 작물에 대해 연구할 수 있다. 이 연구에서는 RCP 8.5 기후조건에서 2050년대와 2090년대의 국내 5개 지역의 감자 생산량을 모의하였다. 국내에서 가장 흔하게 재배되고 있는 감자품종인 수미에 대한 품종모수가 DSSAT프로그램에 내재되어 있지 않기 때문에 2016-2017년 실제 생육조사를 통해 얻은 자료로 하부모듈인 GenClac 프로그램에서 수미품종의 품종모수를 추측하였으며, 총 5개 지역 39개의 지역적응시험 성적자료를 이용하여 추측된 품종모수를 검증하였다. 검증된 품종모수로 RCP 8.5기후 시나리오조건에서 수미품종의 생산량예측을 수행한 결과 2010년대와 비교하여 2050년대에는 5개 지역 총 생산량이 26% 증가한 반면 2090년대에는 17% 감소하였다. 그러므로 기후변화에 대비하여 안정적인 감자 생산을 위해서는 고온에서의 재배와 관수와 관련된 연구가 중요할 것으로 생각된다.

• Current Research on Agriculture and Life Sciences
• /
• 제15권
• /
• pp.93-100
• /
• 1997

4종(種)의 상치를 공시작물(供試作物)로 하여 수분(水分) 스트레스에 노출(露出)을 시켰을 때 총(總) 단백질(蛋白質)의 함량(含量)은 Flooding 처리시 그 감소율(減少率)이 더 크게 나타났으며 감소율(減少率)은 JCM이 가장 컸고, DCM이 가장 작았으며 품종간(品種間) 각 처리별(處理別) 차이(差異)가 크게나타났다. 총(總) 지질(脂質)의 함량(含量)은 감소율(減少率)이 CCM이 가장 컸고 JCM, DCM, DJM순(順)으로 감소(減少)하였다. 항산화효소(抗酸化酵素)인 Superoxide Dismutase(SOD)는 Catalase, Ascorbate Peroxidase의 활성도(活性度)는 전체적으로 감소(減少)하였으며 그 감소율(減少率)은 Catalase의 경우 처리별 JCM이 가장 크게 나타났고 DCM, DJM에서는 Flooding 처리시 효소의 활성도 변화가 더 크게 나타났다. Calatase의 활성도(活性度) 변화(變化)가 Ascorbate peroxidase의 활성도(活性度) 보다 감소율(減少率)이 더 크게 나타나 이는 Catalase가 Ascorbate peroxidase 보다 과산화수소(過酸化水素)와 더 직접적(直接的)으로 반응(反應)을 함을 나타낸다. Drought 처리기간별(處理期間別) 효소(酵素)의 활성도(活性度)는 생육시간(生育時間)이 길어질수록 감소(減少)하는 경향(傾向)이었으며 Catalase의 활성도(活性度)가 4일째 이후 가장 급격하게 감소(減少)하였다.

• 한국작물학회지
• /
• 제64권4호
• /
• pp.422-431
• /
• 2019

본 연구는 옥수수 유수형성기(본 잎 6개)에 10일 동안 수분부족처리를 하였을 때 F₁ 옥수수 교잡종 식물체의 생리적 반응과 프로테옴 변화를 분석한 것이다. 실험에 사용한 품종은 일미찰과 광평옥이었다. 1. 정상구에 비해 수분이 결핍된 옥수수 교잡종에서는 평균 3개의 잎이 감소했고, 잎 면적은 각각 32~34 % 감소했으며, 경장은 일미찰에서는 약 14%, 광평옥에서는 약 27% 줄었다. 웅수 길이는 일미찰과 광평옥에서 각각 74, 82%가 감소하였다. 2. V4~6 엽기 때 10일간의 수분 결핍 처리는 옥수수의 모든 부분에서 건물중을 감소시켰으며 특히, 줄기의 건물중이 잎과 뿌리보다 훨씬 감소하였다. 일미찰과 광평옥에서 잎과 줄기의 건물중은 각각 약 83%, 73% 감소했으며, 수술 건물중은 각각 약 35, 86% 감소했다. 3. V4~6 엽기 때 10일간의 수분 결핍 처리는 옥수수의 모든 부분에서 건물중을 감소시켰으며 특히, 줄기의 건물중이 잎과 뿌리보다 훨씬 감소하였다. 일미찰과 광평옥에서 잎과 줄기의 건물중은 각각 약 83%, 73% 감소했으며, 수술 건물중은 각각 약 35, 86% 감소했다. 4. 이차원전기영동방법으로 정상구와 한발 스트레스를 받은 교잡종에서 다른 단백질 발현양상을 나타내는 21 개의 단백질 spot을 확인하였다. MALDI-TOF MS (matrix assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry) 및 단백질 데이터베이스 분석을 통해 21개의 단백질 spot 중 탄수화물 대사에 관련된 단백질이 8개, 스트레스 관련 단백질이 6개, 지방산 이화작용 및 광합성에 관련된 단백질이 각각 2개, 에너지 대사 및 수송에 관련된 단백질이 각각 1개가 분석되었다. 5. 이들 단백질 중 Triosephosphate isomerase, fructose-bisphosphate aldolase, uncharacterized protein을 제외하고 한발 스트레스 처리시 일미찰과 광평옥 모두에서 단백질 발현양이 증가하였으며, lactoylglutathione lyase, delta 3,5-delta 2,4-dienoyl-CoA isomerase은 광평옥에서만 과발현되었다.

• 한국농림기상학회지
• /
• 제21권3호
• /
• pp.187-195
• /
• 2019

기후변화에 따른 환경 스트레스 대응 기술과 영농의사결정 플랫폼 개발을 위해서는 환경 조건에 따른 작물의 반응을 이해하기 위한 시스템 개발이 매우 중요하다. 본 연구는 한국형 SPAR 시스템이 다양한 환경 조건에서 작물 생육 반응을 어떻게 정량화하고, 향후 작물 생육 모형 개발에 어떻게 연계될 수 있는지에 대해 방향을 제시하고자 수행되었다. 한국형 SPAR 시스템은 온도, $CO_2$ 농도 등의 기상요소와 양 수분 관리 등 재배요소를 동시에 정밀 조절할 수 있을 뿐 만 아니라 군락수준에서 광합성 및 호흡 등 작물의 생육 반응을 실시간으로 정량화하기에 최적화되어 있다. 본 시스템을 통해 수집된 군락 광합성 정보는 실제 작물의 환경조건에 따른 생육량 변동을 매우 유의하게 반영하여 향후 작물 생육 모형에 실질적으로 적용 가능한 환경-유전 요인간 특이적 반응 함수 개발에 크게 활용될 것으로 기대된다.

• 한국약용작물학회지
• /
• 제28권6호
• /
• pp.412-420
• /
• 2020

Background: Measurement of chlorophyll fluorescence (CF) is useful for detection the ability of plants to tolerate environmental stresses such as drought, and excessive sunlight. Cnidium officinale Makino is highly sensitive to water stress and excessive sunlight. In this study, we evaluated the effect of soil water and shade treatment on the photosynthesis and leaf temperature change of C. officinale. Methods and Results: C. officinale was cultivated under uniform irrigation for 1 week drought stress (no watering) for 6 days. A significant decrease in CF was observed on the 5th day of withholding water (approximately 6% of soil water content) regardless of shading. Notably, the Rfd_lss parameter (CF decrease rates) with and without shade treatment was reduced by 73.1% and 56.5% respectively, at 6 days compared with those at the initial stage (0 day). The patterns of the degree of CF parameters corresponded to those of the soil water content and difference between leaf temperature (Ts) and air temperature (Ta). Meanwhile, CF parameters recovered to the 3 - 4 days levels after re-watering, while the soil water potential was completely restored. The suitable soil water content for C. officinale optimal growth was between -5 kPa and -10 kPa in this experiment. Conclusions: Lack of soil water in the cultivation of C. officinale, even with shading, decreased latent heat cooling through transpiration. As a result, heat dissipation declined, and the plant was subjected to drought stress. Soil water content plays a major role in photosynthesis and leaf temperature in C. officinale.

• 한국약용작물학회지
• /
• 제22권1호
• /
• pp.38-45
• /
• 2014

This study was performed to investigate the physiological responses of Oplopanax elatus by water condition. Drought stress was induced by withholding water for 26 days. The results show that $P_{N\;max}$, SPAD, gs, E and Ci were significantly decreased with decreasing of soil moisture contents. However, AQY and WUE were decreased slightly only at 26 day. This implies that photosynthetic rate is reduced due to an inability to regulate water and $CO_2$ exchange through the stomatal. According to JIP analysis, ${\Phi}_{PO}$, ${\Psi}_O$, ${\Phi}_{EO}$ and $PI_{ABS}$ were dramatically decreased at 21 day and 26 day, which reflects the relative reduction state of the photosystem II. On the other hand, the relative activities per reaction center such as ABS/RC, TRo/RC were significantly increased at 26 day. Particularly, Dio/RC and DIo/CS increased substantially under drought stress, indicating that excessive energy was consumed by heat dissipation. These results of chlorophyll a fluorescence show that the sensitivity changes photosystem II activity. Thus, according to the results, O. elatus was exhibited a strong reduction of photosynthetic activity to approximately 10% soil moisture contents, and JIP parameters could be useful indicator to monitor the physiological states of O. elatus under drought stress.

• 한국작물학회지
• /
• 제42권2호
• /
• pp.146-152
• /
• 1997

Development of shoot and root, leaf water potential and photosynthetic rate affected by water stress in early growing stage of tobacco were surveyed to interpret stress response in terms of plant physiological and agricultural aspects. The growth of shoot and root was highly suppressed by water stress and the difference in dry weight by rewatering was smaller in root than in shoot. The total root length was highly decreased by water stress and the lengths of root for water stress and non-stress were 74m and 84m, respectively, after rewatering. The root growth treated by water stress was increased between 2nd and 3rd day after treatment indicating that temporary water stress at early growing stage might have increased of root zone activity for early growth stage. The leaf water potentials were decreased to -7.63MPa, -9.47MPa, -11.89MPa, -13MPa at the 2nd, 3rd, 4th and 5th day by water stress. The relative water contents were 75%, 62% and 57% at the 3rd, 4th and 5th day after treatment. Photosynthesis was reduced largely by water stress. The photosynthetic rate after treatment at 2nd day and 3rd day was dropped to 18.15$\mu$mol. $CO_2$/$m^2$ㆍsec$^{-1}$ and 9.35$\mu$mol. $CO_2$/$m^2$ㆍsec$^{-1}$. It was never recovered to the normal, even after rewatering. Stomatal conductance had been reduced since 2nd day after treatment and increased after rewatering.

• 한국약용작물학회지
• /
• 제26권2호
• /
• pp.181-187
• /
• 2018

Background: This study aimed to investigate out the influence of drought stress on the physiological responses of Dendropanax morbifera seedlings. Methods and Results: Drought stress was induced by discontinuing water supply for 30 days. Under drought stress, photosynthetic activity was significantly reduced with decreasing soil water content (SWC), as revealed by the parameters such as Fv/Fm, maximum photosynthetic rate ($P_{N\;max}$), stomatal conductance ($g_s$), stomatal transpiration rate (E), and intercellular $CO_2$ concentration (Ci). However, water use efficiency (WUE) was increased by 2.5 times because of the decrease in $g_s$ to reduce transpiration. Particularly, E and $g_s$ were remarkably decreased when water was withheld for 21 days at 6.2% of SWC. Dendropanax morbifera leaves showed osmotic adjustment of -0.30 MPa at full turgor and -0.13 MPa at zero turgor. In contrast, the maximum bulk modulus of elasticity ($E_{max}$) did not change significantly. Thus, Dendropanax morbifera seedlings could tolerate drought stress via osmotic adjustment. Conclusions: Drought avoidance mechanisms of D. morbifera involve reduction in water loss from plants, through the control of stomatal transpiration, and reduction in cellular osmotic potential. Notably photosynthetic activity was remarkably reduced, to approximately 6% of the SWC.

• Journal of Plant Biotechnology
• /
• 제40권3호
• /
• pp.156-162
• /
• 2013

한발에 대한 식물체의 내성은 수분이 부족한 환경에서도 안정적으로 작물의 생산성을 유지하기 위해 필요한 유용한 특성 중 하나이다. 우리는 애기장대의 $H^+$-pyrophosphatase (AVP1)를 발현하도록 형질전환된 배추가 내건성과 관련되어 있는 몇몇 생리적 척도에 있어 향상됨을 검증하였다. 관수중단 처리로 조성된 토양수분 결핍 조건에서 AVP1 발현 식물체는 비형질전환체와 비교하여 비록 외형적 위조의 정도로는 그 차이를 구별할 수 없었지만 형질전환체가 재식된 토양의 수분포텐셜이 비형질전환체 재식 토양에 비해 더 빠르게 낮아졌다. 이는 형질전환체 잎의 상대적 수분함량이 비형질전환체에 비해 더 높은 것과 연관되어 있는 것으로 사료된다. 또한 건조스트레스 환경에서 비형질전환체에 비해 형질전환체는 광계II 양자수율이 높은 반면 전해질누출과 활성산소족의 하나인 $H_2O_2$와 3,3'-diaminobenzidine의 반응산물이 적었다.

• 한국농림기상학회:학술대회논문집
• /
• 한국농림기상학회 2019년도 하계 학술발표초록집
• /
• pp.221-222
• /
• 2019