• 한국작물학회지
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• 제25권4호
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• pp.10-16
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• 1980

벼의 내한성에 관여하는 생태 및 형태적인 특성을 찾기 위하여 수도과 능도 각 5품종씩을 가지고 파종상자에서 벼를 재배하고 건조처리한 후 다시 관수하여 위주상태에서 생육이 회복되는 정도를 비교하였으며 관련되는 식물체부위의 특성과의 관계를 구한 결과 다음과 같이 요약할 수 있였다. 1. 건조처리후 재생력은 수도가 육도보다 강하였고 수도에서는 인도형품종이 일본형 품종보다 강하였다. 2. 생육단암별 재생력은 생육초기에 가장 높았고 생육이 진전되면서 점점 낮아졌는데 어느 시기에서나 수도가 육종보다 높은 재생력을 나타내었다. 3. 초장과 엽면적의 차이는 건조처리후 재생력에 영향을 미치지 않았다. 4. 뿌리 발달의 특성에 주근의 두께와 뿌리의 총건물중은 수도보다 육도에서 높았으며 이것은 밭재배에서의 수량과 높은 정의 상관이 있었다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제49권3호
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• pp.240-249
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• 2022

본 연구는 인삼 습해 피해 설정을 확립하고 유전자원을 대상으로 엽록소형광 기법을 이용하여 습해 스트레스 수준을 평가하기 위해 수행되었다. 습해 스트레스 평가는 2년생 묘삼 57개 유전자원 대상으로 25일간 지제부까지 담수처리를 하였다. 피해 정도에 따라 5개 등급으로 분류하여 저항성 유전자원 3개, 감수성 유전자원 3개를 선발하였다. 인삼 유전자원 57개의 지하부 생체중 및 엽록소 함량은 대부분 감소하였고 저항성 유전자원보다 감수성 유전자원의 감소율이 크게 나타났다. 5개의 엽록소형광 매개변수는 습해 스트레스에 노출되는 기간이 길어질수록 증감하는 경향을 보였으며, 특히, Fv/Fm값이 0.8보다 낮으면 광계II의 반응중심이 손상을 입은 상태로 감수성 유전자원의 경우 습해 스트레스에 노출될수록 감소하였다. 본 연구결과에서 유전자원 57개의 최대양자수율(Fv/Fm)은 습해 스트레스 하에서 차이를 보였으며, 습해 스트레스에 저항성을 가진 습해 저항성 유전자원과 감수성 유전자원 간의 차이를 확인할 수 있는 매개변수로 판단되어 인삼 유전자원에 대해 습해 스트레스 수준을 평가할 수 있는 도구로 활용 가능하다고 사료된다.

• 한국유기농업학회지
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• 제26권2호
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• pp.217-232
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• 2018

전 세계적인 지구 온난화로 인한 가뭄은 농작물의 생산성을 저해하는 주요 원인 중 하나이며, 고온과 건조가 복합적으로 작용하여 식물 생장을 감소시킨다. 본 연구에서는 Bacillus velezensis YP2 균주의 식물 생육촉진 및 건조 스트레스 내성 증진 효과를 온실과 시설하우스 포장에서 조사하였다. 또한 B. velezensis YP2 균주의 처리 전과 후 케일 근권과 뿌리에서 배양법에 의한 상대 정량 방법으로 B. velezensis YP2 균주의 근권 및 뿌리 정착능을 분석하였다. 온실 검정 결과 YP2 균주 처리구에서는 무처리구와 비교하여 케일 유묘의 초장 26.7% 및 지상부 생체중 142.2% 증가시키는 효과가 있었다. 또한 B. velezensis YP2 처리구에서는 무처리구와 비교하여 39.4%의 건조 피해 경감 효과가 있었다. 시설하우스 포장 검정 결과에서도 B. velezensis YP2 균주 처리에 의한 케일의 생장촉진 효과와 건조 스트레스 내성 증진 효과가 있었으며, B. velezensis YP2 처리구에서 케일 잎의 상대수분함량이 무처리구와 비교하여 7, 10, 14일에 모두 높은 것으로 나타났다. B. velezensis YP2 균주의 뿌리 정착능 분석 결과, 균주 처리 21일까지 케일 근권 및 뿌리 균밀도가 무처리구와 비교하여 B. velezensis YP2 처리구에서 유의하게 높은 것으로 나타났다. 따라서 균주 처리 후 최소한 21일이 경과할 때까지 B. velezensis YP2 균주가 케일 근권과 뿌리에 정착하여 식물과 상호작용함으로서 생육을 촉진하고 식물의 물 이용률을 증가시켜 건조 스트레스 내성을 증진하는 데 관련이 있을 것으로 판단된다. 본 연구 결과를 통하여 B. velezensis YP2 균주는 가뭄으로 인한 건조한 토양 조건에서 작물 생산성을 향상시키는 가능성이 있는 유용한 미생물로 이용할 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.149-149
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• 2017

The RING (Really Interesting New Gene) finger proteins are known to play crucial roles in various abiotic stresses in plants. In this study, we report on RING finger E3 ligase, ${\underline{O}ryza}$ ${\underline{s}ativa}$ ${\underline{s}alt$-, ${\underline{A}BA}$- and ${\underline{d}rounght}$ stress-${\underline{i}nduced}$ RING finger ${\underline{p}}rotein{\underline{1}}$ gene (OsSAD1). In vitro ubiquitination assay demonstrated that unlike OsSAD1, a single amino acid substitution ($OsSAD1^{C168A}$) of the RING domain showed no E3 ligase activity, supporting the notion that the activity of most E3s is specified by a RING domain. Result of Yeast-Two hybridization, In vivo protein degradation assay supports that OsSAD1 interacting with 3 substrate, OsSNAC2, OsGRAS44 and OsPIRIN1, and mediates proteolysis of 3 substrates via the 26S proteasome pathway. Subcellular localizations of OsSAD1 while approximately 62% of transient signals were detected in cytosol, 38% of signals were showed nucleus. However, transiently expression of OsSAD1 was detected in cytosol 30% while as 70% of nucleus under 200 mM salt treated rice protoplasts. Results of bimolecular fluorescence complementation (BiFC) showed that two nucleus-localized proteins (OsSNAC2 and OsGRAS44) interacted with OsSAD1 in the both cytosol and nucleus. Heterogeneous overexpression of OsSAD1 Heterogeneous overexpresssion of OsSAD1 in Arabidopsis exhibited sensitive phenotypes with respect to Salt-, mannitol-responsive seed germination, seedling growth. In ABA conditions, OsSAD1 overexpression plants showed highly tolerance phenotypes, such as root length and stomatal closure. Our findings suggest that the OsSAD1 may play a negative regulator in salt stress response by modulating levels of its target proteins.

• 농업과학연구
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• 제45권2호
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• pp.248-257
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• 2018

Overexpression of AtCYP78A7, a gene encoding a cytochrome P450 protein, has been reported to improve tolerance to drought stress in genetically modified (GM) rice (Oryza sativa L.). The aim of this study was to evaluate the potential allergenicity and acute oral toxicity of the AtCYP78A7 protein expressed in GM rice. Bioinformatics analysis of the amino acid sequence of AtCYP78A7 did not identify any similarities with any known allergens or toxins. It showed that no known allergen had more than a 35% amino acid sequence homology with the AtCYP78A7 protein over an 80 amino acid window or more than 8 consecutive identical amino acids. The gene encoding the AtCYP78A7 protein was cloned in the pGEX-4T-1 vector and expressed in E. coli. Then, the AtCYP78A7 protein was purified and analyzed for acute oral toxicity. The AtCYP78A7 protein was fed at a dose of 2,000 mg/kg body weight in mice, and the changes in mortalities, clinical findings, and body weight were monitored for 14 days after the dosing. Necropsy was carried out on day 14. The protein did not cause any adverse effects when it was orally administered to mice at 2000 mg/kg body weight. These results indicate that the AtCYP78A7 protein expressed in GM rice would not be a potential allergen or toxin.

• 한국농림기상학회지
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• 제15권2호
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• pp.102-108
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• 2013

본 연구는 소나무 풍매차대를 대상으로 환경이 다른 두 지역에서 토양 양료 수준, 강수량 등을 조사하여 이를 생장, 수분이용효율과 비교함으로써 현지에서 건조스트레스를 받았는지 확인하고, 건조스트레스에 의한 반응에서 수분이용효율이 유전적으로 구분되는지 구명하고자 하였다. 소나무 풍매차대 26년생의 재적생장을 이용하여 생장 우수가계와 불량가계를 구분하였다. 수분이용효율은 건조기에는 증가하는 것으로 나타났다. 지난 20년간 토양 양료 조건이 좋은 곳에서는 탄소안정성동위원소 함량비는 서서히 감소하는 경향이었으며, 수분이용효율 역시 비슷한 경향으로 나타났다. 하지만 토양 양료 조건이 좋지 않은 곳에서는 유전적 요인과 환경적 요인의 상호작용으로 탄소안정성동위원소 함량비와 수분이용효율은 반대의 경향으로 나타났다. 생장 우수가계는 수분 스트레스를 받는 상황에서 기공을 효과적으로 조절하여 불량가계에 비하여 토양이 불량한 지역에서 높은 수분이용효율을 나타냈다. 결론적으로 탄소안정성동위원소 함량비를 이용한 수분이용효율은 소나무 풍매차대를 대상으로 건조스트레스에 대한 선발 기준으로 이용할 수 있다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제6권3호
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• pp.163-170
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• 2019

신설 제방의 사면 안정화를 위해 사용하는 토목 자재는 완공 이후 유입되는 식생의 종류 및 생장에 큰 영향을 미친다. 최근 미생물 유래 베타글루칸과 잔탄검 계열 바이오폴리머가 식물의 생육을 촉진시킬 수 있는 새로운 친환경 제방 사면 안정화 물질로 주목 받고 있다. 본 연구는 바이오폴리머 신소재의 생태성 평가를 목적으로, 특히 생태계 내에서 다수를 차지하는 우점 식물종들이 생태계의 특성을 크게 좌우하는 점에 주목하여, 바이오폴리머 신소재가 국내 하천에서 흔히 발견되는 자생 초본 식물 8종과 녹화용 식물 2종의 발아 및 생육에 미치는 영향을 시험하였다. 시험 식물종들의 종자 발아율은 바이오폴리머가 혼합된 토양의 영향을 받지 않았다. 반면 식물 생육은 바이오폴리머가 혼합된 토양에서 증가하였는데, 특히 돌피의 경우 약 2배정도의 총 생물량이 증가하였다. 식물 뿌리의 생육이 증가하는 경향을 보였고, 잎의 건중량 대비 엽면적이 증가하였다. 뿌리의 생육 증진과 잎의 건중량 대비 엽면적 증가가 환경 스트레스에 적응된 식물종들의 대표적 기능 형질인 점을 감안하면, 제방 사면에 처리된 바이오폴리머 신소재는 국내 하천 우점종들의 생육 및 환경 스트레스 저항성을 높일 것으로 예측된다.

• The Korean Journal of Ecology
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• 제26권3호
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• pp.143-150
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• 2003

한국은 양적으로 강수량이 풍부하지만 강우현상이 편중되어 매년 일정기간의 가뭄기를 겪는다. 더구나 그 토양은 대부분 화강암에서 유래한 거친 입자의 것으로서 보수력이 낮다. 수 종의 참나무류와 소나무의 수분스트레스에 대한 반응 결과는 수분수지가 식생의 분포를 결정하는 주 요인임을 보여주었다. 뿐만 아니라 몇몇 상록식물의 월동기간 중 내한성 기작에 기인한 탈수 정도는 자연상태에서 그들의 분포와 밀접하게 관계되었다. 수분스트레스 처리 실험 결과 소나무는 건조에 대해 강한 내성을 보였지만 그 유식물은 가뭄기에 높은 고사율을 나타내었다. 그 고사율은 지소의 토양수분함량에 비례하는 경향이었다. 가뭄이 심한 6월 중 삼림토양의 수분함량과 수분스트레스 처리 실험에서 소나무 유식물이 영구위조점에 도달한 시점에서 배지토양의 수분함량을 비교한 결과는 가뭄기에 소나무 유식물의 높은 고사율이 수분부족에 기인함을 입증하였다. 대기오염물질 폭로실험 중 측정된 시료식물의 수분포텐셜은 시료식물에서 가시피해의 발생과 그 내성에 수분요인이 관계될 가능성을 보여주었다. 야외 현장 조사와 실내실험 결과 둘 다에서 심한 대기오염에 노출된 식물은 그렇지 않은 것과 비교하여 수분소실이 빠르게 일어나는데, 그것은 오염물질에 의한 잎 표면의 손상 정도와 관계되었다. 산성 토양에서 높은 함유량을 보이는 알루미늄은 식물의 뿌리생장을 억 제하거나 비정상적 분포를 가져와 수분스트레스를 유발하였다. 대기오염과 토양 산성화에 기인한 이러한 수분스트레스 효과는 한국의 기후와 토양이 가지는 기존의 수분결핍효과에 덧붙여져 삼림쇠퇴를 유발하는 주 요인으로 작용할 가능성이 있다. 토양의 유기물 함량을 높여 포장용수량 증가에 기여할 수 있는 sludge는 산성토양을 개량하는데 기존의 개량제 못지않은 효과를 보였고, 낙엽 추출물 또한 알루미늄에 의한 수분스트레스 효과를 완화시키는데 기여하였다. 이러한 결과를 종합하여 한국에서 삼림쇠퇴를 유발할 수 있는 스트레스요인들의 잠재적 상호작용을 모식화하였다. 나아가 그것을 완화할 수 있는 복원방안을 토양개량과 식생복원의 측면에서 제시하였다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제44권1호
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• pp.69-75
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• 2017

Dormancy-associated protein (DRM)은 식물의 휴면생리에 관여하는 대표적인 단백질로 거의 모든 식물에 보존되어 있다. 최근 DRM 유전자가 비생물적 스트레스 반응에 관여하는 것으로 알려지면서 이 유전자의 특성구명 연구가 여러 식물에서 이루어지고 있다. 그러나 아직까지 나무에서는 DRM 유전자에 대한 연구가 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 DRM 유전자를 현사시나무(Populus alba ${\times}$ P. glandulosa)에서 분리하여 이를 PagDRM1이라 명명하고, 유전자의 구조와 발현특성을 조사하였다. PagDRM1 유전자는 123개의 아미노산으로 구성된 단백질을 암호화하며, 2개의 영역(Domain I과 Domain II)이 잘 보존되어 있다. PagDRM1은 현사시나무의 염색체에 1 ~ 2 copy가 존재하며, 줄기에서 가장 높게 발현하였고 성숙 잎, 뿌리 및 꽃에서도 높은 발현 수준을 나타내었다. 현탁배양세포의 생장주기에서는 늦은 지수생장기부터 정지기까지 높게 발현하였다. 또한 PagDRM1은 건조와 염 스트레스에 반응하여 발현이 증가하는 것으로 나타났다. 식물호르몬 처리에 의해서는 ABA와 GA 처리에 의한 발현 증가를 나타내었다. 따라서 PagDRM1은 식물의 휴면유도 과정에서 중요한 역할을 할 뿐만 아니라 환경 스트레스 내성에도 기여하는 것으로 생각된다.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.7-7
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• 2017

Unfavorable weather and soil conditions reduce rice yield and land and water productivity, aggravating existing encounters of poverty and food insecurity. These conditions are foreseen to worsen with climate change and with the unceasing irrational human practices that progressively debilitate productivity despite global appeals for more food. Our understanding of plant responses to abiotic stresses is advancing and is complex, involving numerous critical processes - each controlled by several genetic factors. Knowledge of the physiological and molecular mechanisms involved in signaling, response and adaptation, and in some cases the genes involved, is advancing. Moreover, the genetic diversity being unveiled within cultivated rice and its wild relatives is providing ample resources for trait and gene discovery, and this is being scouted for rice improvement using modern genomics and molecular tools. Development of stress tolerant varieties is now being fast-tracked through the use of DNA markers and advanced breeding strategies. Large numbers of drought, submergence and salt tolerant varieties were commercialized over recent years in South and Southeast Asia and more recently in Africa. These varieties are making significant changes in less favorable areas, transforming lives of smallholder farmers - progress considered incredulous in the past. The stress tolerant varieties are providing assurance to farmers to invest in better management of their crops and the ability to adjust their cropping systems for even higher productivity and more income, sparking changes analogous to that of the first green revolution, which previously benefited only favorable irrigated and rainfed areas. New breeding tools using markers for multiple stresses made it possible to develop more resilient, higher yielding varieties to replace the aging and obsolete varieties still dominating these areas. Varieties with multiple stress tolerances are now becoming available, providing even better security for farmers and lessening their production risks even in areas affected by complex and overlapping stresses. The progress made in these less favorable areas triggered numerous favorable changes at the national and regional levels in several countries in Asia, including adjusting breeding and dissemination strategies to accelerate outreach and enabling changes at higher policy levels, creating a positive environment for faster progress. Exploiting the potential of these less productive areas for food production is inevitable, to meet the escalating global needs for more food and sustained production systems, at times when national resources are shrinking while demand for food is mounting. However, the success in these areas requires concerted efforts to make use of existing genetic resources for crop improvement and establishing effective evaluation networks, seed production systems, and seed delivery systems to ensure faster outreach and transformation.