만병초는 진달래과(Ericaceae), 진달래속(Rhododendron)에 속하는 상록활엽수목으로 남북 양반구의 온대에서 한대에 이르기까지 널리 분포한다. 우리나라 자생만병초는 백두대간을 중심으로 해발 1,000m 이상의 고지대의 서늘한 지역에 자생하는 희귀 및 멸종위기 식물이고 상록성으로 잎이 두껍고 광택이 있으며 꽃이 매우 아름답게 피어 관상학적 가치가 높을 뿐 아니라, 내한성과 내음성이 강하다. 따라서 만병초의 활용지역 확대를 위해 국내 자생만병초의 자생군락지의 환경생태학적 특성, 내동성과 관련하여 자생 및 도입 만병초의 형태 및 생리적 변화, 생화학적 변화 및 동해피해 경감에 대한 연구를 수행하였다.
조사지의 만병초는 고도 1,200-1,526m, 경사도 30-45° 정도로 비교적 급경사지에 많이 분포하고 있었다. 조사지역의 임상에서 걸쳐 출현 빈도가 높았던 교목성 식물로는 ...
만병초는 진달래과(Ericaceae), 진달래속(Rhododendron)에 속하는 상록활엽수목으로 남북 양반구의 온대에서 한대에 이르기까지 널리 분포한다. 우리나라 자생만병초는 백두대간을 중심으로 해발 1,000m 이상의 고지대의 서늘한 지역에 자생하는 희귀 및 멸종위기 식물이고 상록성으로 잎이 두껍고 광택이 있으며 꽃이 매우 아름답게 피어 관상학적 가치가 높을 뿐 아니라, 내한성과 내음성이 강하다. 따라서 만병초의 활용지역 확대를 위해 국내 자생만병초의 자생군락지의 환경생태학적 특성, 내동성과 관련하여 자생 및 도입 만병초의 형태 및 생리적 변화, 생화학적 변화 및 동해피해 경감에 대한 연구를 수행하였다.
조사지의 만병초는 고도 1,200-1,526m, 경사도 30-45° 정도로 비교적 급경사지에 많이 분포하고 있었다. 조사지역의 임상에서 걸쳐 출현 빈도가 높았던 교목성 식물로는 자작나무, 신갈나무, 마가목, 산단풍, 갈참나무 등이있었고, 관목성 식물에는 산목련, 눈측백나무, 진달래, 철쭉꽃나무, 미역줄나무이었고 초본성 식물에는 박쥐나물, 박새, 얼레지, 관중, 개석송, 고산이끼, 물이끼 등이 주종을 이뤄 비교적 습기가 많고 반그늘의 서식환경을 선호하는 식생들과 함께 분포하였다.
두 해 겨울을 나면서 국내외 만병초 7종류 중 월동 후 엽소율이 R. catawbiense ‘Nova Zembla’에서 가장 높았는데 첫해인 2010년에는 14%였지만, 2011년에는 92%로 5주 모두가 동해를 입어 고사되었다. 반면 우리나라 자생종인 만병초와 홍만병초는 피해를 받지 않았으며, 동계 저온 시에 탈수방지를 위한 엽말림이나 엽각의 변동 같은 엽운동이 활발하였으며, 월동 후에 엽의 광합성 활성과 기공전도도의 회복이 빨랐다.
잎의 sucrose 함량은 월동 중인 홍만병초에서 가장 높게 나타났는데 저온순화 기간에 축적되어 결빙에 의한 막의 손상을 지연시키고 막의 결빙으로 동반되는 탈수에 의한 손상을 막아 내동성 향상에 영향을 주었을 것으로 판단된다. 내동성이 약한 도입종 ‘Nova Zembla’에서 월동 중 항산화효소의 활성이 높게 나타나서 스트레스에 의한 활성산소 발생이 높았음을 알 수 있었다.
단백질체 분석을 통한 홍만병초의 내동성은 월동중과 월동후에 생성되는 활성산소의 소거와 저온 또는 수분이동의 제한에서 오는 스트레스에 대한 적응에 의해 결정되는 것으로 판단된다. 만병초 품종의 내동성 차이는 월동 이후 나타나는 엽소정도와 밀접함을 고려하여, 증산억제제를 처리한 결과 홍만병초는 증산억제제 처리와 관계없이 엽소현상이 거의 나타나지 않았고, 상대적으로 내동성이 낮았던 도입종 만병초인 ‘Parker's Pink’ 경우에는 증산억제제 처리에 의한 엽소율 감소효과가 있었다.
이상의 결과로부터 상록활엽수종인 만병초의 내동성은 수분 스트레스와 밀접한 관련이 있는 것으로 판단되며 수분스트레스 경감기술의 개발과 저온회피 및 저온순화 기술의 개발을 통하여 재배지 확대가 가능할 것으로 생각된다.
만병초는 진달래과(Ericaceae), 진달래속(Rhododendron)에 속하는 상록활엽수목으로 남북 양반구의 온대에서 한대에 이르기까지 널리 분포한다. 우리나라 자생만병초는 백두대간을 중심으로 해발 1,000m 이상의 고지대의 서늘한 지역에 자생하는 희귀 및 멸종위기 식물이고 상록성으로 잎이 두껍고 광택이 있으며 꽃이 매우 아름답게 피어 관상학적 가치가 높을 뿐 아니라, 내한성과 내음성이 강하다. 따라서 만병초의 활용지역 확대를 위해 국내 자생만병초의 자생군락지의 환경생태학적 특성, 내동성과 관련하여 자생 및 도입 만병초의 형태 및 생리적 변화, 생화학적 변화 및 동해피해 경감에 대한 연구를 수행하였다.
조사지의 만병초는 고도 1,200-1,526m, 경사도 30-45° 정도로 비교적 급경사지에 많이 분포하고 있었다. 조사지역의 임상에서 걸쳐 출현 빈도가 높았던 교목성 식물로는 자작나무, 신갈나무, 마가목, 산단풍, 갈참나무 등이있었고, 관목성 식물에는 산목련, 눈측백나무, 진달래, 철쭉꽃나무, 미역줄나무이었고 초본성 식물에는 박쥐나물, 박새, 얼레지, 관중, 개석송, 고산이끼, 물이끼 등이 주종을 이뤄 비교적 습기가 많고 반그늘의 서식환경을 선호하는 식생들과 함께 분포하였다.
두 해 겨울을 나면서 국내외 만병초 7종류 중 월동 후 엽소율이 R. catawbiense ‘Nova Zembla’에서 가장 높았는데 첫해인 2010년에는 14%였지만, 2011년에는 92%로 5주 모두가 동해를 입어 고사되었다. 반면 우리나라 자생종인 만병초와 홍만병초는 피해를 받지 않았으며, 동계 저온 시에 탈수방지를 위한 엽말림이나 엽각의 변동 같은 엽운동이 활발하였으며, 월동 후에 엽의 광합성 활성과 기공전도도의 회복이 빨랐다.
잎의 sucrose 함량은 월동 중인 홍만병초에서 가장 높게 나타났는데 저온순화 기간에 축적되어 결빙에 의한 막의 손상을 지연시키고 막의 결빙으로 동반되는 탈수에 의한 손상을 막아 내동성 향상에 영향을 주었을 것으로 판단된다. 내동성이 약한 도입종 ‘Nova Zembla’에서 월동 중 항산화효소의 활성이 높게 나타나서 스트레스에 의한 활성산소 발생이 높았음을 알 수 있었다.
단백질체 분석을 통한 홍만병초의 내동성은 월동중과 월동후에 생성되는 활성산소의 소거와 저온 또는 수분이동의 제한에서 오는 스트레스에 대한 적응에 의해 결정되는 것으로 판단된다. 만병초 품종의 내동성 차이는 월동 이후 나타나는 엽소정도와 밀접함을 고려하여, 증산억제제를 처리한 결과 홍만병초는 증산억제제 처리와 관계없이 엽소현상이 거의 나타나지 않았고, 상대적으로 내동성이 낮았던 도입종 만병초인 ‘Parker's Pink’ 경우에는 증산억제제 처리에 의한 엽소율 감소효과가 있었다.
이상의 결과로부터 상록활엽수종인 만병초의 내동성은 수분 스트레스와 밀접한 관련이 있는 것으로 판단되며 수분스트레스 경감기술의 개발과 저온회피 및 저온순화 기술의 개발을 통하여 재배지 확대가 가능할 것으로 생각된다.
Rhododendron, a broad-leaved evergreen tree which belongs to Ericaceae family and Rhododendron species, is distributed widely from the temperate to the frigid zones of both northern and southern hemisphere. It grows natively on the Baekdu Mountain Range in Korea having more than 1000 m altitude main...
Rhododendron, a broad-leaved evergreen tree which belongs to Ericaceae family and Rhododendron species, is distributed widely from the temperate to the frigid zones of both northern and southern hemisphere. It grows natively on the Baekdu Mountain Range in Korea having more than 1000 m altitude mainly, while now it is on the verge of extinction. Since its leaf show green even in the winter season and it blooms beautiful flowers, it has the considerable cold tolerance and high ornamental value which can be the useful characteristics for the extension of the cultivated area to the northern part of South Korea. To elucidate the mechanism of the cold tolerance of the Korean Rhododendron species and to gain the basic characteristics for the cultivation technique, their ecological environment and their morphological, physiological and biochemical changes during winter season were investigated with the comparison to the introduced Rhododendron species which are more cold-sensitive one.
Rhododendron brachycarpum, a Korean native species, grows mainly at an altitude of 1200 to 1526 m above sea level with the slope of 30 to 45 degree in the investigated sites. Betula platyphylla, Quercus aliena, Sorbus commixta, and Acer pseudo-sieboldianum are composed of the most upper part of its forest with the high frequency and the shrubs such as Magnolia sieboldii, Thuja koraiensis, Rhododendron mucronulatum, and Tripterygium regelii for the middle part, and the herbaceous plants such as Cacalia auriculata, Veratrum oxysepalum, Dryopteris crassirhizoma, Lycopodium annotinum, and Sphagnum palustre for the most lower part, which grow favorably under the environment with relatively high humidity and half-shading.
Leaf burning after winter season was most severe in the ‘Nova Zembla’ of the 7 Rhododendron species tested for 2 years, which showed 14% in 2010 and 94% in 2011 when it was extremely cold winter. However, Rhododendron brachycarpum and R. brachycarpum var. roseum, the Korean native species, did not present the cold damage, which showed more active leaf curling and change in leaf angle for the prevention of desiccation during the cold winter weather and also earlier recovery of photosynthetic activity and stomatal conductivity after winter season.
Sucrose content of leaves measured in the mid-winter was higher in the R. brachycarpum var. roseum than ‘Nova Zembla’, suggesting that the accumulated sucrose affects its cold tolerance by prevention from the injury of the membrane and dehydration caused from freezing of intercellular water. On the other hand, activity of the antioxidative enzymes such as peroxidase and catalase was higher in ‘Nova Zembla’ than R. brachycarpum var. roseum, representing that the reactive oxygen is generated more under higher stress like desiccation.
Also proteomic analysis suggested that the cold tolerance of R. brachycarpum var. roseum is determined by the increase in the scavenge of the reactive oxygen’s generated during and after winter and the better water movement even at the low temperature.
Leaf burning of ‘Parker's Pink’ showing relatively low cold tolerance was reduced when the transpiration inhibitors were treated after winter season, suggesting that leaf burning, an indicator for the cold tolerance of evergreen trees, is developed by the dehydration of the leaves.
From the above results, it is suggested that the cold tolerance of the Korean native Rhododendron species is determined by the better adaptation against the imbalance of water status in the leaves caused by the dehydration during the cold winter season and the actively transpirating spring season. Furthermore, the development of the technique for reducing water stress and the technique for the acclimation to the low temperature, and its avoidance are necessary for the extension of the cultivating area of Rhododendron species.
Rhododendron, a broad-leaved evergreen tree which belongs to Ericaceae family and Rhododendron species, is distributed widely from the temperate to the frigid zones of both northern and southern hemisphere. It grows natively on the Baekdu Mountain Range in Korea having more than 1000 m altitude mainly, while now it is on the verge of extinction. Since its leaf show green even in the winter season and it blooms beautiful flowers, it has the considerable cold tolerance and high ornamental value which can be the useful characteristics for the extension of the cultivated area to the northern part of South Korea. To elucidate the mechanism of the cold tolerance of the Korean Rhododendron species and to gain the basic characteristics for the cultivation technique, their ecological environment and their morphological, physiological and biochemical changes during winter season were investigated with the comparison to the introduced Rhododendron species which are more cold-sensitive one.
Rhododendron brachycarpum, a Korean native species, grows mainly at an altitude of 1200 to 1526 m above sea level with the slope of 30 to 45 degree in the investigated sites. Betula platyphylla, Quercus aliena, Sorbus commixta, and Acer pseudo-sieboldianum are composed of the most upper part of its forest with the high frequency and the shrubs such as Magnolia sieboldii, Thuja koraiensis, Rhododendron mucronulatum, and Tripterygium regelii for the middle part, and the herbaceous plants such as Cacalia auriculata, Veratrum oxysepalum, Dryopteris crassirhizoma, Lycopodium annotinum, and Sphagnum palustre for the most lower part, which grow favorably under the environment with relatively high humidity and half-shading.
Leaf burning after winter season was most severe in the ‘Nova Zembla’ of the 7 Rhododendron species tested for 2 years, which showed 14% in 2010 and 94% in 2011 when it was extremely cold winter. However, Rhododendron brachycarpum and R. brachycarpum var. roseum, the Korean native species, did not present the cold damage, which showed more active leaf curling and change in leaf angle for the prevention of desiccation during the cold winter weather and also earlier recovery of photosynthetic activity and stomatal conductivity after winter season.
Sucrose content of leaves measured in the mid-winter was higher in the R. brachycarpum var. roseum than ‘Nova Zembla’, suggesting that the accumulated sucrose affects its cold tolerance by prevention from the injury of the membrane and dehydration caused from freezing of intercellular water. On the other hand, activity of the antioxidative enzymes such as peroxidase and catalase was higher in ‘Nova Zembla’ than R. brachycarpum var. roseum, representing that the reactive oxygen is generated more under higher stress like desiccation.
Also proteomic analysis suggested that the cold tolerance of R. brachycarpum var. roseum is determined by the increase in the scavenge of the reactive oxygen’s generated during and after winter and the better water movement even at the low temperature.
Leaf burning of ‘Parker's Pink’ showing relatively low cold tolerance was reduced when the transpiration inhibitors were treated after winter season, suggesting that leaf burning, an indicator for the cold tolerance of evergreen trees, is developed by the dehydration of the leaves.
From the above results, it is suggested that the cold tolerance of the Korean native Rhododendron species is determined by the better adaptation against the imbalance of water status in the leaves caused by the dehydration during the cold winter season and the actively transpirating spring season. Furthermore, the development of the technique for reducing water stress and the technique for the acclimation to the low temperature, and its avoidance are necessary for the extension of the cultivating area of Rhododendron species.
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