본 연구는 겨울철 온실 내 난방 사용으로 인해 발생하는 유해가스 (SO2)가 농작물에 미치는 영향을 연구하기 위해 작물의 생리적, 생화학적, 형태학적 반응에 대해 조사 하였다. 공시 수종은 시설재배작물로 많이 이용되는 고추 (Capsicum annuum L.)와 가지 (Solanum melangena L.)를 대상으로 실행하였다. SO2 농도 설정은 가온농가에서 측정된 평균 농도 300 µg∙kg-1 로 10일간 처리하였다. 생리적 반응에 따르면, 고추와 가지, 두 수종 모두 SO2 처리구에서 생장이 유의적으로 감소하였다. 생장의 감소와 함께 SO2 처리구에서 광합성율이 감소하였다. 반면, ...
본 연구는 겨울철 온실 내 난방 사용으로 인해 발생하는 유해가스 (SO2)가 농작물에 미치는 영향을 연구하기 위해 작물의 생리적, 생화학적, 형태학적 반응에 대해 조사 하였다. 공시 수종은 시설재배작물로 많이 이용되는 고추 (Capsicum annuum L.)와 가지 (Solanum melangena L.)를 대상으로 실행하였다. SO2 농도 설정은 가온농가에서 측정된 평균 농도 300 µg∙kg-1 로 10일간 처리하였다. 생리적 반응에 따르면, 고추와 가지, 두 수종 모두 SO2 처리구에서 생장이 유의적으로 감소하였다. 생장의 감소와 함께 SO2 처리구에서 광합성율이 감소하였다. 반면, 수분이용효율은 두 수종 모두 SO2 처리구에서 증가하였다. 또한 엽록소와 카로티노이드 함량은 노출시간 증가에 따라 감소하였다. 형태학적인 반응에서는, 고추와 가지 두 수종 모두 SO2 처리구에서 가시적인 피해가 관찰되었다. 고추의 경우 SO2 처리 후 4일째에, 가지의 경우 6일째에 처음 관찰되었으며, 황색 및 백색 반점이 잎 표면에 생성되고, SO2 노출 시간이 증가할수록 백화 현상이 나타나며 결국에는 괴사하였다. 기공의 밀도는 대조구에 비하여 SO2 처리구에서 낮은 경향을 나타내었지만, 유의적인 차이는 없었다. 또한 SO2 처리구에서 기공이 폐쇄되고, 표피세포가 말리고 뒤틀리는 현상이 많이 관찰되었다. 고추와 가지의 생화학적인 반응을 조사한 결과, MDA 함량은 SO2 처리구에서 유의적으로 증가하였으며, 노출 시간이 증가할수록 차이가 나타났다. 이온 유출량은 두 수종 모두 SO2 처리구에서 증가하였다. SO2 처리에 따른 스트레스 반응으로 활성산소종 발생이 관찰되었으며, 이에 따른 SOD함량도 증가하였다. 고추와 가지 잎에서 황 함량과 황산염 함량이 크게 증가하였으며, 시스테인과 글루타치온 함량도 대조구에 비해 증가한 결과를 보였다. 본 연구를 통한 결과는, 온실과 같은 밀폐된 공간 내 발생되는 SO2가 작물에 피해를 증가시킨다는 것을 알 수 있었다. 온실 내 공기중의 유해가스SO2는 식물의 생장을 방해하고 결과적으로는 생산량에 영향을 미친다. 농작물뿐만 아니라 온실내에서 작업을 하는 농부에게도 치명적일 수 있다. 그러므로 농작물과 농작업자의 피해를 줄이기 위해서는 특정 유해가스에 따르는 피해를 정확히 측정하고 진단하는 것이 매우 중요하다. 위 결과를 통해 SO2 스트레스에 대한 작물의 생리적, 생화학적, 형태학적인 변수를 판단하여 활용할 수 있을 것으로 생각된다.
본 연구는 겨울철 온실 내 난방 사용으로 인해 발생하는 유해가스 (SO2)가 농작물에 미치는 영향을 연구하기 위해 작물의 생리적, 생화학적, 형태학적 반응에 대해 조사 하였다. 공시 수종은 시설재배작물로 많이 이용되는 고추 (Capsicum annuum L.)와 가지 (Solanum melangena L.)를 대상으로 실행하였다. SO2 농도 설정은 가온농가에서 측정된 평균 농도 300 µg∙kg-1 로 10일간 처리하였다. 생리적 반응에 따르면, 고추와 가지, 두 수종 모두 SO2 처리구에서 생장이 유의적으로 감소하였다. 생장의 감소와 함께 SO2 처리구에서 광합성율이 감소하였다. 반면, 수분이용효율은 두 수종 모두 SO2 처리구에서 증가하였다. 또한 엽록소와 카로티노이드 함량은 노출시간 증가에 따라 감소하였다. 형태학적인 반응에서는, 고추와 가지 두 수종 모두 SO2 처리구에서 가시적인 피해가 관찰되었다. 고추의 경우 SO2 처리 후 4일째에, 가지의 경우 6일째에 처음 관찰되었으며, 황색 및 백색 반점이 잎 표면에 생성되고, SO2 노출 시간이 증가할수록 백화 현상이 나타나며 결국에는 괴사하였다. 기공의 밀도는 대조구에 비하여 SO2 처리구에서 낮은 경향을 나타내었지만, 유의적인 차이는 없었다. 또한 SO2 처리구에서 기공이 폐쇄되고, 표피세포가 말리고 뒤틀리는 현상이 많이 관찰되었다. 고추와 가지의 생화학적인 반응을 조사한 결과, MDA 함량은 SO2 처리구에서 유의적으로 증가하였으며, 노출 시간이 증가할수록 차이가 나타났다. 이온 유출량은 두 수종 모두 SO2 처리구에서 증가하였다. SO2 처리에 따른 스트레스 반응으로 활성산소종 발생이 관찰되었으며, 이에 따른 SOD함량도 증가하였다. 고추와 가지 잎에서 황 함량과 황산염 함량이 크게 증가하였으며, 시스테인과 글루타치온 함량도 대조구에 비해 증가한 결과를 보였다. 본 연구를 통한 결과는, 온실과 같은 밀폐된 공간 내 발생되는 SO2가 작물에 피해를 증가시킨다는 것을 알 수 있었다. 온실 내 공기중의 유해가스SO2는 식물의 생장을 방해하고 결과적으로는 생산량에 영향을 미친다. 농작물뿐만 아니라 온실내에서 작업을 하는 농부에게도 치명적일 수 있다. 그러므로 농작물과 농작업자의 피해를 줄이기 위해서는 특정 유해가스에 따르는 피해를 정확히 측정하고 진단하는 것이 매우 중요하다. 위 결과를 통해 SO2 스트레스에 대한 작물의 생리적, 생화학적, 형태학적인 변수를 판단하여 활용할 수 있을 것으로 생각된다.
Air pollutants are emitted from various sources into the atmosphere. During the winter season, in greenhous, sulfur dioxide (SO2) is primarily derived from the burning of fuel used for heating systems. It could be harmful to plants growth and farmers’ health. However, there have been few investigati...
Air pollutants are emitted from various sources into the atmosphere. During the winter season, in greenhous, sulfur dioxide (SO2) is primarily derived from the burning of fuel used for heating systems. It could be harmful to plants growth and farmers’ health. However, there have been few investigations on the greenhouse environment relating to the effects of SO2 on crops. This experiment was designed to identify the physiological, morphological, and biochemical response of plants to SO2 generated from the heating system in a greenhouse. For the purposes of the study, we used pepper (Capsicum annuum L.) and eggplant (Solanum melongena L.), which are the most well-known greenhouse-cultivated crops in Korea. Pepper and eggplant were continuously subjected to 300 μg∙kg-1 SO2 for 10 days using the phytotron. Following SO2 treatment, the growth and biomass of pepper and eggplant were reduced and photosynthetic rates were lower than those of the controls. In contrast, water-use efficiency appeared to increase in both pepper and eggplant. With regards to the morphological responses, visible injuries appeared progressively on the leaves of pepper and eggplant. In case of pepper, initial visible injuries were observed at 4 days after SO2 treatment, whereas those in eggplant started to appear at 6 days after SO2 treatment. Stomatal density was reduced in response to the SO2 treatment. With regards to biochemical responses, malondialdehyde content and relative ion leakage were higher than in the control for both in pepper and eggplant. Superoxide and hydrogen peroxide accumulation was observed on the leaf surface after 10 days under SO2 treatment in both pepper and eggplant. Superoxide dismutase activity in pepper and eggplant measured at the end of the experiment increased following SO2 treatment. The SO2 treatment caused an increase in sulfur and sulfate contents of pepper and eggplant. Cysteine, γ-glutamylcysteine, and glutathione contents showed different tendencies in pepper and eggplant. In both pepper and eggplant, cysteine levels were higher under SO2 treatment than in the control, but declined after 10 days of SO2 exposure. Gamma-glutamylcysteine content showed no significant difference between SO2 treatment and control. The glutathione contents of pepper and eggplant were higher in the SO2 treatment than in the control, but gradually decreased over the course of the experiment. These observations indicated that treatment with 300 μg∙kg-1 SO2 had a negative effect on the physiological, morphological and biochemical activities of pepper and eggplant. In the case of pepper, an initial decline in physiological activities was observed at 4 days after SO2 treatment, whereas similar responses were observed in eggplant at 6 days after SO2 treatment. Morphological and biochemical activities were also affected by SO2 treatment during the period of exposure. Further studies investigating the damage caused by exposure to different concentrations of SO2 and for different periods of time are required.
Air pollutants are emitted from various sources into the atmosphere. During the winter season, in greenhous, sulfur dioxide (SO2) is primarily derived from the burning of fuel used for heating systems. It could be harmful to plants growth and farmers’ health. However, there have been few investigations on the greenhouse environment relating to the effects of SO2 on crops. This experiment was designed to identify the physiological, morphological, and biochemical response of plants to SO2 generated from the heating system in a greenhouse. For the purposes of the study, we used pepper (Capsicum annuum L.) and eggplant (Solanum melongena L.), which are the most well-known greenhouse-cultivated crops in Korea. Pepper and eggplant were continuously subjected to 300 μg∙kg-1 SO2 for 10 days using the phytotron. Following SO2 treatment, the growth and biomass of pepper and eggplant were reduced and photosynthetic rates were lower than those of the controls. In contrast, water-use efficiency appeared to increase in both pepper and eggplant. With regards to the morphological responses, visible injuries appeared progressively on the leaves of pepper and eggplant. In case of pepper, initial visible injuries were observed at 4 days after SO2 treatment, whereas those in eggplant started to appear at 6 days after SO2 treatment. Stomatal density was reduced in response to the SO2 treatment. With regards to biochemical responses, malondialdehyde content and relative ion leakage were higher than in the control for both in pepper and eggplant. Superoxide and hydrogen peroxide accumulation was observed on the leaf surface after 10 days under SO2 treatment in both pepper and eggplant. Superoxide dismutase activity in pepper and eggplant measured at the end of the experiment increased following SO2 treatment. The SO2 treatment caused an increase in sulfur and sulfate contents of pepper and eggplant. Cysteine, γ-glutamylcysteine, and glutathione contents showed different tendencies in pepper and eggplant. In both pepper and eggplant, cysteine levels were higher under SO2 treatment than in the control, but declined after 10 days of SO2 exposure. Gamma-glutamylcysteine content showed no significant difference between SO2 treatment and control. The glutathione contents of pepper and eggplant were higher in the SO2 treatment than in the control, but gradually decreased over the course of the experiment. These observations indicated that treatment with 300 μg∙kg-1 SO2 had a negative effect on the physiological, morphological and biochemical activities of pepper and eggplant. In the case of pepper, an initial decline in physiological activities was observed at 4 days after SO2 treatment, whereas similar responses were observed in eggplant at 6 days after SO2 treatment. Morphological and biochemical activities were also affected by SO2 treatment during the period of exposure. Further studies investigating the damage caused by exposure to different concentrations of SO2 and for different periods of time are required.
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