• 한국환경농학회지
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• 제26권3호
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• pp.239-245
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• 2007

The effect of ultraviolet-B (UV-B) radiation on photosynthesis was studied by the simultaneous measurements of $O_2$ evolution and chlorophyll (Chl) fluorescence in tobacco leaves. When the tobacco leaves were teated with UV-B (1 $W{\cdot}m^{-2}$), the maximal photosynthetic $O_2$, evolution (Pmax; 4.60 ${\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$) at 200 ${\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$) was decreased with increasing time of UV-B treatment showing 80% decline after 4 h treatment. Chl fluorescence parameters were also affected by ultraviolet-B. Fo was increased while both Fm and Fv were decreased, resulted in the decreased of photochemical efficiency of PSII (Fv/Fm). Non-radiative dissipation of absorbed light as heat as estimated as NPQ (Fm/Fm' - 1) was also decreased with increasing time of UV-B treatment while the extent of photochemical quenching (qP) was not changed. Thus, the ratio of (1-qP)/NPQ parameter was also increased with increasing time of UV-B treatment indicating PSII is under the threat of photoinhibition. The result indicate that UV-B primarily decreases the capacity to dissipate excitation energy by trans-thylakoid pH, which in turn inhibits PSII activity.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권3호
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• pp.390-399
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• 2010

한발과 염 스트레스에 대한 콩의 저항성 검정에 있어서 Non-photochemical quenching (NPQ)을 적용하기 위하여, 저항성 콩 (신팔달콩 2호)와 대조구 콩 (태광콩)을 이용하여 제한적 관수 (50 m/pot/day) 와 염 (200 mmol NaCl) 처리를 한 후, 엽록소 형광반응의 변수, maximum efficiencies of photosystem II photochemistry ($F_v/F_m$), efficiencies of photosystem II photochemistry (${\Phi}_{PSII}$), NPQ와 $CO_2$ 동화율 ($P_N$) 을 측정하였다. 콩 두 품종의 엽 수분포텐셜은 한발처리에서 -0.2 MPa에서 -0.8 MPa로, 염처리에서는 -0.7 MPa에서 -1.7 MPa로 감소하였다. 염처리에서 엽 수분함량의 감소는 신팔달콩 2호에서 적었다. 두 품종 모두 엽의 수분포텐셜이 감소함에 따라 $F_v/F_m$은 변화가 없었으며, ${\Phi}_{PSII}$와 $P_N$는 감소하였다. NPQ의 경우, 신팔달콩 2호은 한발과 염처리에 모두에서 반응이 나타난 반면, 태광콩에서는 한발처리에서만 나타났다. 두 품종의 모든 처리에서 ${\Phi}_{PSII}$와 $P_N$간에 정의 상관 관계를 보였으나, $P_N$의 감소에 대한 ${\Phi}_{PSII}$의 감소 정도가 신팔달콩 2호에서 적었다. 또한 삼투처리에 따른 ${\Phi}_{PSII}$의 감소와 NPQ의 증가는 신팔달콩 2호에서만 나타나 ${\Phi}_{PSII}$와 NPQ 간의 부의 관계가 유지된 반면, 태광콩에서는 염처리에서 이들간의 연관성이 없었다. 따라서 본 연구는 삼투 저항성의 검정에 있어서 엽록소 형광반응의 단일변수($F_v/F_m$, ${\Phi}_{PSII}$, 및 NPQ)의 이용보다 ${\Phi}_{PSII}$와 NPQ 의 상호관계 분석이 더 유효한 것을 제시하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권5호
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• pp.676-682
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• 2012

본 연구에서는 생육초기 고추의 한발 스트레스 조건에서 작물 생육에 미치는 영향을 구명하기 위해 엽록소 이미지형 광분석을 이용하여 엽록소 형광 매개변수를 비교분석 하였다. 비록 통계적 유의성이 인정되지는 않았지만 전체 잎의 이미지에 나타나는 형광매개변수들의 평균값은 감소하는 경향이었다. 가변형광값에대한 최대형광값의 비는 변동이 없는 반면, 광계II의 정류상태에서의 양자수득율 및 형광감쇄율은 다소 감소하였다. 이러한 현상은 퀴논 A 단백질로부터 퀴논 B 단백질로의 전자전달의 감소를 의미하였다. 잎의 중앙부위와 엽병부근에서의 비광학적 소광 및 가변형광의 비광학적 소광 상수는 한발스트레스 4일 후 유의성있게 증가하였다. 즉 생리적 스트레스 매개변수로 활용이 가능하였다. 광계II에서의 정류상태 양자수득율의 감소는 고추잎의 모든 부위에서 공통적으로 유의성있게 측정되었다. 결론적으로 ${\Phi}PSII$ ($QY_{_-LSS}$), $NPQ_{_-LSS}$, qN 등의 엽록소형광 매개변수들은 고추의 한발스트레스를 판단할 수 있는 생리적 지표로 활용 가능한 것으로 유의성이 인정되었다.

• 환경생물
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• 제19권1호
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• pp.43-48
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• 2001

구상나무 침엽의 엽록소형광과 생육지의 환경요인의 일변화를 계절별로 조사하여 환경요인의 변화에 따른 구상나무의 환경 적응성을 규명하였다. 광계 II의 광화학적 효율, 즉 Fv/Fm은 겨울에는 0.19-0.36으로 매우 낮은데 반하여 여름에는 0.8-0.86으로 높았다. 낮시간의 Fv/Fm이 겨울에는 아침, 저녁보다 상대적으로 높아서 겨울철 한낮의 환경조건이 구상나무 잎의 광합성기구에 우호적으로 작용을 하는 것으로 판단된다. 여름에는 낮시간에 광억제가 다소 일어나지만 Fv/Fm이 전반적으로 높아 낮시간의 환경 조건이 구상나무에 광피해를 야기하지는 않는 것으로. 해석되었다. 비광화학적 엽록소형광 소멸 능력, 즉 NPQ는 겨울에는 0-0.01로 밤과 낮의 차이가 없이 매우 낮았고, 여름에는 낮시간에 0.76으로 높았다. 따라서 구상나무는 여름철 환경 스트레스로부터 광계 II를 보호하는 조절 기구가 잘 발달한 것으로 판단되었다. 겨울에는 Fv/Fm이 온도, 광량, 상대습도와 모두 정의 상관관계를 보였으나 NPQ는 환경요인 모두와 상관성이 없는 것으로 나타났다. 여름에는 Fv/Fm이 온도와 광량과는 음의 상관관계를 나타낸 반면에 상대습도와는 정의 상관관계를 보였다. 따라서 구상나무 생육지의 조건하에서 겨울에는 온도, 광량, 상대습도의 증가는 모두 광합성 효율을 증가시키는 반면에 여름에는 높은 온도와 광량이 광억제를 야기할 수 있는 것으로 사료된다.

• 한국약용작물학회지
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• 제20권5호
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• pp.320-330
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• 2012

This study was conducted to investigate the changes of chlorophyll contents, chlorophyll fluorescence, photosynthetic parameters, and leaf growth of Synurus deltoides under different shading treatments. S. deltoides was grown under non-treated (full sunlight) and three different shading conditions (Shaded 88~93%, 65~75%, and 45%~55%). Light compensation point ($L_{comp}$), dark respiration ($D_{resp}$), maximum photosynthesis rate ($Pn_{max}$), photo respiration rate ($P_{resp}$), carboxylation efficiency ($\Phi_{carb}$), and photochemical efficiency were decreased with increasing shading level; However, $CO_2$ compensation point ($CO_{2\;comp}$), total chlorophyll content, and specific leaf area (SLA) were shown the opposite trend. S. deltoides under 88~93% treatment showed the lowest photosynthetic activity such as maximum photosynthetic rate ($Pn_{max}$), photochemical efficiency, and $CO_2$ compensation point ($CO_{2\;comp}$). Therefore, photosynthetic activity will be sharply decreased with a long period of 8~12% of full sunlight. With the shading level decreased, carotenoid content and non-photochemical fluorescence quenching (NPQ) increased to prevent excessive light damage. This result suggested that growth and physiology of S. deltoides adapted to high light intensity through regulating its internal mechanism.

• 한국환경과학회지
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• 제24권12호
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• pp.1591-1600
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• 2015

The response of the freshwater microalga, Chlorella vulgaris, to heavy metal stress was examined based on chlorophyll fluorescence analysis to assess the toxic effects of heavy metals in freshwater ecosystems. When toxic effects were analyzed using regular chlorophyll fluorescence analysis, photosystem II activity($F_v/F_m$) decreased significantly when exposed to $Cu^{2+}$ and $Hg^{2+}$ for 12 h, and decreased in the order of $Hg^{2+}>Cu^{2+}>Cd^{2+}>Ni^{2+}$ when exposed for 24h. The effective photochemical quantum yield(${\phi}{\prime}_{PSII}$), chlorophyll fluorescence decrease ratio($R_{Fd}$), minimal fluorescence yield($F_o$), and non-photochemical quenching(NPQ), but not photochemical quenching(qP), responded sensitively to $Hg^{2+}$, $Cu^{2+}$, and $Cd^{2+}$. These results suggest that $F_v/F_m$, as well as ${\phi}{\prime}_{PSII}$, $R_{Fd}$, $F_o$, and NPQ could be used to assess the effects of heavy metal ions in freshwater ecosystems. However, because many types of heavy metal ions and toxic compounds co-occur under natural conditions, it is difficult to assess heavy metal toxicity in freshwater ecosystems. When Chlorella was exposed to heavy metal ions for 12 or 24h, $F_v/F_m$ and maximal fluorescence yield($F_m$) changed in response to $Hg^{2+}$ and $Cu^{2+}$ based on image analysis. However, assessing quantitatively the toxic effects of several heavy metal ions is challenging.

• 한국농림기상학회지
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• 제23권3호
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• pp.163-168
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• 2021

광은 식물 광합성에 반드시 요구되는 에너지이다. 차광의 종류를 전면차광과 부분차광으로 구분하고, 각각의 차광 조건에서 생육한 콩의 엽록소 형광을 관측하여 광합성능을 평가하였다. 전면차광에서는 SPAD값으로 대표되는 엽록소 농도와 광이용효율을 표현하는 ETR (Electron Transport Rate)이 크게 낮아졌다. 차광 박스 제거 후에 SPAD와 ETR 모두 대조구와 같은 정도가 되었으나, 열 소산 기작을 나타내는 NPQ (Non-Photochemical fluorescence Quenching)는 높아졌다. 이렇게 전면차광을 겪었던 콩의 광이용효율은 회복했지만, 높아진 NPQ가 광인산화 효율을 떨어뜨리므로 실제 노지 광합성량은 필연적으로 낮아질 것이다. 부분 차광에서도 SPAD와 ETR이 대조구와 큰 차이를 보이지 않았으나, NPQ는 높은 모습을 보였다. 따라서, 도시 농업 또는 영농형 태양광과 같은 부분차광 조건의 광합 성량은 단순히 작물의 광이용효율과 누적 광 에너지량으로 계산한 추정값보다 작을 것으로 예상된다.

• 한국농림기상학회지
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• 제23권2호
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• pp.100-107
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• 2021

영농형 태양광은 동일 토지면적에서 태양광 패널에 의한 발전과 작물 경작을 융합한 시스템이다. 광 에너지가 부족한 영농형 태양광 하부에서 작물의 수확량이 감소하는 것은 필연적이나, 이를 관장하는 패널 하부에서 생육한 작물의 광합성 반응에 대해서는 국내외적으로 거의 알려진 바가 없다. 본 연구는 고정형 영농형 태양광 시설 하부에서 재배된 작물 잎에 흡수된 광에너지가 광합성 반응 중심에 전달되고 열로 방출되는 효율을 엽록소 형광 관측을 통해 조사하였다. 패널 하부와 노지의 콩과 벼는 ETR에서 큰 차이가 없는 것으로 보아 광인산화 효율보다는 잎이 흡수한 광 에너지에 따라 CO₂ 고정량이 결정되는 것으로 보인다. 또한, 패널 하부의 콩과 벼는 노지보다 NPQ가 더 높은 것으로 보아 활성화된 광보호기작이 광인산화로의 에너지 분배에 부정적 역할을 할 수 있을 것으로 보인다. 향후 영농형 태양광에서의 작물 생산량과 광합성의 관계를 이해하기 위해 보다 다양한 기후 및 재배조건에서의 광합성 반응을 조사할 필요가 있겠다.

• Journal of Photoscience
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• 제5권4호
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• pp.169-174
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• 1998

Photosynthetic responses to dehydration were examined by the simulataneous measurement of O2 evolution and chlorophyll (Chl) fluorescence in green pepper leaves. Dehydration was induced by immersing the plant roots directly in the Hoagland solution containing varying concentration (2-30%) of polyethylene glycol(PEG-6000) . Water potential of the leaf was decreased time-and concentation -dependently by PEG-treatment. The decrease in water potential of leaf was correlated with the decrease in both the maximal photosynthesis (Pmax) and quantum yield of O2 evolution, but Pmax dropped more rapidly than quantum yield at all water deficit conditions tested. However, Chl fluorescence parameters were not affected much. Dehydration did not change the initial fluorescence (Fo) and maximum photochemical efficiency(Fv/Fm) of photosystem(PS) II. Both the photochemical quenching (qP) and non-photochemical quenching(NPQ) were not changed by dehydration under low PFR(50 $\mu$mols m-2s-1 ). In contrast, under high PFR(270$\mu$mols m-2s-1)qP was slightly decreased while NPQ was greatly increased. The fast induction kinetics of Chl fluroecence showed no change in Chl fluorescence pattern by dehydration at high PFR (640 $\mu$mols m-2s-1 ), but exhibited a significant drop in peak level(Fp)at low PRFR (70$\mu$mols m-2s-1 ). PS I oxidation and reduction kinetics revealed normal reduction but delayed oxidation to P-700+, suggesting no lesionin electron flow from PSII to PSI , but impaired electron transport to NADP+,These results suggest that water stress caused by PEG-treatment results in the reduction of photosynthesis, promarily due to the reducted electron trasport from PSI to NADP+ or hampered subsequent steps involving Calvin Cycle.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제47권3호
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• pp.85-102
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• 2023

Background: Ecophysiological characteristics of Rosa rugosa were analyzed under different environmental factors from May to October 2022. Photosynthesis, chlorophyll fluorescence, chlorophyll content, leaf water content (LWC), osmolality, carbohydrate content, and total ion content were measured to compare the physiological characteristics of R. rugosa at two study sites (i.e., in large pots and in the Goraebul coastal sand dune area). Results: When R. rugosa was exposed to high temperatures, photosynthetic parameters including net photosynthetic rate (P_N) and stomatal conductance (g_s) in both experiment areas declined. In addition, severe photoinhibition occurs when R. rugosa is continuously exposed to high photosynthetically active radiation (PAR), and because of this, relatively low Y(II) (i.e., the quantum yield of photochemical energy conversion in photosystem II [PSII]) and high Y(NO) (i.e., the quantum yield of non-regulated, non-photochemical energy loss in PSII) in the R. rugosa of the pot were observed. As the high Y(NPQ) (i.e., the quantum yield of regulated non-photochemical energy loss in PSII) of R. rugosa in the coastal sand dune, they dissipated the excessed photon energy through the non-photochemical quenching (NPQ) mechanism when they were exposed to relatively low PAR and low temperature. Rosa rugosa in the coastal sand dune has higher chlorophyll a and carotenoid content. The high chlorophyll a + b and low chlorophyll a/b ratios seemed to optimize light absorption in response to low PAR. High carotenoid content played an important role in NPQ. As a part of the osmotic regulation in response to low LWCs, R. rugosa exposed to high temperatures and continuously high PAR used soluble carbohydrates and ions to maintain high osmolality. Conclusions: We found that F_v/F_m was lower in the potted plants than in the coastal sand dune plants, indicating the vulnerability of R. rugosa to high temperatures and PAR levels. We expect that the suitable habitat range for R. rugosa will shrink and move to north under climate change conditions.