국내 환경에 적합한 케나프 육종을 위해선 비용, 정확도, 속도가 최적으로 설계된 정량적인 고속탐색법(high-throughput)에 기반한 표현형 분석법이 필요하다. 최근 UAV 기반의 원격탐사 기법의 발달로 노지에서 재배되는 작물의 생육인자들에 대한 대량 데이터를 저비용으로 신속하게 얻을 수 있으며 정확하게 분석하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 국내에서 요구되는 케나프의 섬유와 가축 사료로서 육종을 위해 해당 목적과 부합한 케나프 높이를 주요 표현형 인자로 선정하여 UAV-RGB에 SfM 알고리즘 기반의 사진 측량 기술을 적용함으로 높이를 예측하고자 하였다. 기존 방법으로 예측한 작물 높이는 바람에 의한 작물의 흔들림으로 오차가 발생할 수 있으며 키가 2 m 이상 크게 자라 실측도 어려운 문제가 있다. 이러한 문제점을 해결하고자 바람에 흔들리지 않는 일정 높이를 가지는 고정 구조물을 설치하여 기준점을 이용한 모델식으로 기하 보정을 통해 높이 예측성능을 개선하였다. 그 결과 R2는 0.80으로 나타났으며, 보정 전(R2 = 0.80, slope = 0.87, offset = -2.51) 보다 높은 신뢰성(R2 = 0.80, slope = 0.94, offset = -1.62)을 확보하였다. 품종별로 생육단계에 따라 측정한 높이 지도를 통해 얻어진 케나프 키 정보는 품종 별로 유의미한 차이를 보임으로서 해당 방법으로 예측한 케나프 높이가 섬유와 가축 사료 목적의 육종 선발에 활용될 수 있을 것으로 판단하였다.
The results on the useful functional compounds of kenaf (Hibiscus cannabinus L.) leaves cultivated in reclaimed lands and the biological activity effects of extracts were as follows. On 98 days after sowing (DAS) Tainung-2 showed the highest total chlorophyll content (1.68 mg/g), and on 141 DAS Dowling showed higher chlorophyll content (1.50 mg/g) than the other two did. In all cultivars the total chlorophyll content was higher on 141 DAS than on 98 DAS. Total polyphenol and total flavonoid contents were the highest in Tainung-2 (30.50 mg/g and 57.03 mg/g, respectively), and total polyphenol and total flavonoid contents (30.50 mg/g and 57.03 mg/g, respectively) were the highest in 30% ethanol extraction. Ascorbic acid contents were higher on 141 DAS than on 98 DAS in three cultivars. SOD activities of kenaf leaf extract were generally over 90%. DPPH radical scavenging activity of Tainung-2 was higher than others.
Kang, Chan Ho;Lee, In Sok;Yoo, Young Jin;Seo, Sang Young;Choi, Kyu Hwan;Lee, Ki Kwon;Na, Young Eun
한국작물학회:학술대회논문집
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한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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pp.369-369
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2017
To improve the reclaimed land soil, we put organic materials (Chopped kenaf, decomposed rice hull, rice straw, pellet type manure compost) into reclaimed land for 3,000 kg per 10a. As a result, EC of reclaimed soil was lowered by 58% ($1.2dS/m{\rightarrow}0.5$), content of soil organic material was risen from 6.7 g/kg to 16.0 (1.4 fold ${\uparrow}$), porosity of soil was elevated from 1.57 % to 1.31 (16.6% ${\downarrow}$), soil hardness was reduced from 20.2 mm to 17.9 (11.4% ${\downarrow}$) and plow layer soil was deepen from 19.8 cm to 26.8 (35% ${\uparrow}$). In the wake of physiochemical improvement of reclaimed soil, the growth phase of crops became better contrast to non-treatment. For example the plant height of Kenaf (Hibiscus cannabinus L.) cultivated in reclaimed land containing organic materials was lengthen by 18.8%. Especially, the improvment effect of pellet type manure compost and rice straw was more preferable. When the kenaf was cultivated in reclaimed land containing organic materials, the yield was become higher. The average yield of organic materials treatment was 9,218 kg/10a, and it was 2.1 times higher than non-treatment (4,368kg/10a). And the effective treatments to increase yields were pellet type manure compost (10,848 kg/10a, 148% ${\uparrow}$), rice straw (120% ${\uparrow}$) and chopped kenaf (95% ${\uparrow}$). To intensify the effect of physicochemical enhancement of reclaimed land soil and improving yields, we put into various physical types of organic materials (pellet type, liquid type, powdered type). The most effective organic materials type for enhancement of physicochemical properties (EC of reclaimed soil was lowered, content of soil organic material was risen, porosity of soil was elevated, soil hardness was reduced, plow layer soil was deepen) was pellet. And source to maintain better growth phase and get more yield were liquid and pellet types. When we used pellet type organic material, the plant height of kenaf was lengthen by 41% in comparison with non-treatment and yield was more than 122% more. And also liquid type could get more yield (by 127%) and growth phase (by 38%)
In order to investigate the possibility for use to control environmental pollution, Kenaf(Hibiscus cannabinus L.) was used to obtain information of their growth and $CO_2$ response under different temperatures and $CO_2$ concentration. The highest percentage of germination and aboveground dry mass of Kenaf were found at 30$^{\circ}C$ and 35$^{\circ}C$ by 89.0% and 3.2g, respectively under different temperatures. The amount of $CO_2$ absorption and aboveground dry mass production of Kenaf were higher than those of maize during the whole growing period and the last sampling of aboveground dry mass of Kenaf and maize were 252.9g and 200.8g, respectively. The highest plant height was found at 400ppm by 131.0cm and the next was in the order of 600ppm by 1293cm, and 800ppm by 108.8cm. Leaf area was higher in the order of 400ppm > 600ppm > 800ppm, whereas leaf dry mass was in the order of 800ppm > 600ppm > 400ppm under different $CO_2$ concentration, showing that leaf became thicker as $CO_2$ concentration was increased. Days from seeding to flowering became shorter by 13 days in 35/25$^{\circ}C$ compared with 25/15$^{\circ}C$ between two temperature regimes and they also became shorter as $CO_2$ concentration was increased. Aboveground dry mass was higher in 35/25$^{\circ}C$ than that of 25/15$^{\circ}C$ between two temperature regimes. while it was increased in the order of 800ppm > 600ppm > 400ppm as CO2 concentration was increased. Temporal changes of leaf dry mass during growth period showed no difference between $CO_2$ concentration in 25/15$^{\circ}C$ , but the highest of it was found at 800ppm in 35/25$^{\circ}C$. The highest temporaI increase of root dry mass was found at 800ppm in 25/15$^{\circ}C$, but 35/25$^{\circ}C$ showed no difference between different $CO_2$ concentration.
하계사료작물로 케나프를 재배할 시에 유기 및 화학비료의 질소공급원과 수확시기를 달리하였을 때 케나프의 생산성과 양질의 조사료를 얻기 위해 적정 질소시용수준과 수확시기를 구명하고자 실시되었다. 질소공급원에 따른 케나프의 건물수량은 화학비료 처리 구가 다소 높았지만, 유기질비료를 ha 당 200~250 kg의 수준에서는 화학비료 처리 구와 유의한 차이가 인정되지 않았고 사료가치 특히 조단백질과 TDN 함량은 오히려 유기질비료 처리 구에서 유의하게 높게 나타나(p<0.05), 반추동물에게 양질의 조사료 공급원으로 이용하고자 케나프가 재배된다면 유기질비료가 화학비료를 대체할 수 있음을 시사하였다. 한편 수확시기에 따른 건물수량은 100일째가 다른 수확시기보다 유의하게 높았지만 100~110일 수확시기가 수량구성요인 중 잎의 비율이 줄기보다도 높았고 사료가치 중 조단백질과 TDN 함량이 다른 수확시기보다 높게 나타났으며 ADF와 NDF 함량은 크게 감소하였다(p<0.05). 본 연구의 결과 특히 건물수량과 사료가치를 비교해 볼 때 적절한 질소공급원으로 유기질비료를 시용 시에는 ha당 200~250 kg 정도가 적절하고 수확시기는 100~110일이 적합하다고 사료된다.
본 연구에서는 대표적인 섬유작물인 케나프의 가축 사료용으로 이용 가능성을 검증하기 위해서 한국원자력연구원에서 개발한 신품종 장대와 다른 품종들(옥수, C12, C14-DRS)에서 생육특성과 유용물질 함량을 비교 분석하였다. 전체적으로 돌연변이 신품종 장대가 다른 대조품종들보다는 생육이 좋았는데 특히 생체중, 건물중, 줄기직경, 마디 수에서 대조품종들보다 1.6~3.1배 가량 높은 생육 특성을 보였다. 조단백질과 조지방 함량은 장대의 줄기에서 가장 높았으며, 잎에서는 가장 적게 나타났다. 줄기의 조섬유와 조회분 함량은 계통들간의 유의적인 차이를 보이지 않았다. 잎의 조섬유 함량은 C14-DRS가 가장 높았으며 그 다음으로 장대가 높았다. ADF함량은 옥수의 줄기와 잎에서 가장 많이 나타났으며 NDF는 장대의 줄기와 잎에서 가장 높게 나타났다. 총폴리페놀과 총플라보노이드 함량은 옥수, C12, 장대, C14-DRS순으로 나타났다.
Background: The present study assessed the response of kenaf (Hibiscus cannabinus L., Jangdae) seed to NaCl and the effects of polyethylene glycol (PEG) on kenaf seed germination and vigor. Methods and Results: Seed germination ranged from 11.3% to 58.8% after 24 hours of immersion in NaCl concentrations from 0% to 0.5%. The priming treatments had lower electrical conductivity (EC) values for the seeds than for the control and a deteriorated palisade layer. Priming in 10% PEG for 48 hours increased the germination upto 96.3% in $H_2O$ solution and 98.8% in 0.3% NaCl solution compared to that of the control (78.8%). Germination synchronization, and shoot and root growth of the primed seeds were greater than those of the control. The $T_{50}$ of the control in $H_2O$ and 0.3% NaCl solution was 22 and 28 times, respectively. After priming, nine times was sufficient to reach $T_{50}$ in both solution. The mean number of days to germination (MDG) decreased from 1.43 days for the control to 0.55 days for 0% PEG in $H_2O$ solution and from 1.57 days for the control to 0.56 days for 0% PEG in 0.3% NaCl solution. The dry weight after the 10% PEG treatment was higher than that of the control. Conclusions: Taken together, 10% PEG treatment for 24 hours is recommended for kenaf seed invigoration before planting.
연구에서는 사료자원 등 산업소재 사용분야가 넓고 $CO_2$ 흡수율이 일반작물의 5배 이상 되는 대표적 환경정화 식물로서 국내 활성화 가능성이 커지고 있는 케나프의 국내 도입 가능성을 확인하기 위하여 미국 등 10개국 유래 자원 29종을 수집하고 생태형 생육특성 수량과 사료가치 등을 비교 분석하였다. 수집자원은 개화시기에 따라 7월 상순에 개화하는 조생종과 8월 하순에서 9월 상순에 개화하는 중만생종 그리고 10월 하순에 개화하는 만생종으로 나누어졌는데 조생종은 국내 채종이 가능하나 수량이 떨어졌고(평균 7,895 kg/10a), 만생종은 수량은 높으나(평균 12,572 kg/10a) 국내에서 종자 결실이 되지 않았으며, 중만생종은 일정수준 이상의 수량(평균수량 11,207 kg/10a)이 확보되고 종자 결실이 가능하였다. 자원별로는 중국 수집종인 K12 (Hongma 300)와 인도 수집종 K25, 러시아 수집종 K22 그리고 중국 수집품종인 K21 (Khon kaen 60)이 10a당 13,500 kg 이상의 다수성 자원이었다. 수집자원별 사료가치 측정에서는 전체적으로 조생종이 우수하였으나 만생종 자원 중 다수성 자원인 K12, K21, K22 등은 가소화건물량(DDM)과 총가소화양분(TDN) 함량도 조생종보다도 높아 사료가치 항목을 종합하여 비교한 상대적 사료가치(RFV)가 K12는 102.5 K21은 116.2, K22는 120.2로 우수 자원으로 평가할 수 있었다. 그리고 우리나라 육성 품종인 'Jangdae'는 10a당 10,975 kg으로 수량과 12.5%의 조단백질함량 그리고 101.9의 상대적 사료가치(RFV) 등을 보이고 있어 수량성이 떨어지는 조생종 자원과 국내 종자결실이 불가능한 만생종 자원의 단점을 상호보완 할 수 있는 자원으로 금후에는 이러한 중만생종 자원의 수집과 선발에 좀 더 힘을 기울여야 할 것으로 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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