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문제 정의
- 본 실험은 청수, 반탁수, 탁수에 따른 탁도처리와 관수시간에 따른 광합성, 엽록소형광, 증산량 및 회복능을 분석하여 관수 스트레스에 대한 벼의 생리반응을 구명하고자 실시한 결과는 다음과 같다.
- 본 실험은 탁도와 관수시간에 따른 광합성, 엽록소형광, 증산량 및 회복능의 변화를 분석하여 관수스트레스에 대한 벼의 생리 반응을 구명하여 재배적으로는 관수시 발생하는 생장감소율과 육종적으로는 관수저항성 품종선발을 위한 기초자료로 제공하고자 실시하였다.
가설 설정
- 관수상태에서 퇴수 후 잎의 기능회복은 기공의 개폐작용일 것이다. 닫힌 기공이 열림으로써 광합성을 수행한다.
제안 방법
- 피해정도는 24시간안에는 약 25%, 42시간이후에는 각처리구 모두에서 약 50%의 생장감소가 일어났다. 관수 48시간의 반탁수 및 탁수는 고사하였다. 광합성은 탁도에 따라서는 청수에서 약 15%, 반탁수, 탁수에서는 10%가 감소하였고, 특히 42시간이후에는 30-50% 감소하였다.
- 시료채취는 처리 후 6시간 간격으로 8회에 걸쳐 최대엽을 선정하여 잎에 부착된 흙 앙금을 제거하고 30분간 자연환경에 순화시킨 다음에 광합성량(LCi, ADC, UK), 증산량(LCi, ADC, UK) 및 엽록소형광을측정하고 분석시료로 이용하였고 , 엽록소형광은 암조건 에잎을 30분간 방치 후 chlorophyll fluorescence meter(FIM 1500, ADC, UK)를 이용하여 Fv/Fm 수치를 구하였다. 관수스트레스에 따른 회복능은 퇴수 후 14일간 생육시켜 건물중으로 무관수와 비교하여 계산하였다. 전질소함량은micro-kjeldahl법, 엽록소함량은 Arnon( 1949)방법으로 실시하였다.
- 하여 기비와 분얼비를 나누어 시용하였다. 관수처리는 이앙 후 50일의 분얼최성기의 벼를 내경 70 cm, 높이 80 cm의 300, 들이 프라스틱통에 수돗물을 채우고 무관수를 표준으로 하여, 청수, 반탁수, 탁수로 처리하였다. 탁수처리를 위한 탁도 결정은 황갈색양토를 건조시켜0.
- 793로 하여 탁도를 결정하였다. 또한 처리한 탁수의투명도는 NTU탁도계(HACH 2100P)를 이용하여 측정하였으며 반탁수는 296NTU, 탁수는 1360NTU이었다. 처리환경은 수온상승에 따른 피해를 줄이기 위해 약광조건인 반그늘상태에서 실시하였고, 관수기간동안 중간수위의 수온은 평균 27土 FC로 유지시켰다.
- 처리환경은 수온상승에 따른 피해를 줄이기 위해 약광조건인 반그늘상태에서 실시하였고, 관수기간동안 중간수위의 수온은 평균 27土 FC로 유지시켰다. 시료채취는 처리 후 6시간 간격으로 8회에 걸쳐 최대엽을 선정하여 잎에 부착된 흙 앙금을 제거하고 30분간 자연환경에 순화시킨 다음에 광합성량(LCi, ADC, UK), 증산량(LCi, ADC, UK) 및 엽록소형광을측정하고 분석시료로 이용하였고 , 엽록소형광은 암조건 에잎을 30분간 방치 후 chlorophyll fluorescence meter(FIM 1500, ADC, UK)를 이용하여 Fv/Fm 수치를 구하였다. 관수스트레스에 따른 회복능은 퇴수 후 14일간 생육시켜 건물중으로 무관수와 비교하여 계산하였다.
- 또한 처리한 탁수의투명도는 NTU탁도계(HACH 2100P)를 이용하여 측정하였으며 반탁수는 296NTU, 탁수는 1360NTU이었다. 처리환경은 수온상승에 따른 피해를 줄이기 위해 약광조건인 반그늘상태에서 실시하였고, 관수기간동안 중간수위의 수온은 평균 27土 FC로 유지시켰다. 시료채취는 처리 후 6시간 간격으로 8회에 걸쳐 최대엽을 선정하여 잎에 부착된 흙 앙금을 제거하고 30분간 자연환경에 순화시킨 다음에 광합성량(LCi, ADC, UK), 증산량(LCi, ADC, UK) 및 엽록소형광을측정하고 분석시료로 이용하였고 , 엽록소형광은 암조건 에잎을 30분간 방치 후 chlorophyll fluorescence meter(FIM 1500, ADC, UK)를 이용하여 Fv/Fm 수치를 구하였다.
- 시 비량은 수도용 복합비 료를 17-21-17 kg/ 10a(N-P2O5-K2O)S. 하여 기비와 분얼비를 나누어 시용하였다. 관수처리는 이앙 후 50일의 분얼최성기의 벼를 내경 70 cm, 높이 80 cm의 300, 들이 프라스틱통에 수돗물을 채우고 무관수를 표준으로 하여, 청수, 반탁수, 탁수로 처리하였다.
대상 데이터
- 실험에 사용된 품종은 국내 재배품종인 일품으로 2000년 4월부터 9월까지 고려대학교 생명환경과학대학 부속 온실에서 l/5000a 포트에 3본식 이식하여 일반재배법에 준하여 재 배하였다. 시 비량은 수도용 복합비 료를 17-21-17 kg/ 10a(N-P2O5-K2O)S.
이론/모형
- 관수스트레스에 따른 회복능은 퇴수 후 14일간 생육시켜 건물중으로 무관수와 비교하여 계산하였다. 전질소함량은micro-kjeldahl법, 엽록소함량은 Arnon( 1949)방법으로 실시하였다.
성능/효과
- 1. 광합성은 탁도가 높고, 관수 시간이 경과할수록 감소하였다. 특히 관수 36시간 전까지는 약 25%, 42시간이후에는 약 50%가 감소하였다.
- 2. 관수스트레스에 따른 회복력을 나타내는 건물중은 탁도 처리 별 차이는 작았으나, 관수시간이 경과할수록 크게 감소하였다. 피해정도는 24시간안에는 약 25%, 42시간이후에는 각처리구 모두에서 약 50%의 생장감소가 일어났다.
- 3. 관수 24시간처리에서 관수처리 시 및 퇴수 후 회복 기간에도 광합성과 증산량의 일시적인 감소가 일어났다.
- 증산량은 탁도 및 관수시간이 증가함에 따라 증가하였으며, 청수에서는 약 30%, 반탁수에서는 약 25%, 탁수에서는 약 20%가 증가하였다. Fv/Fm은 탁도 및 관수 시간 증가에 따라 감소하였으며, 청수에서는 48시간이후에, 반탁수 및 탁수에서는 36시간이후 약 20%가 감소하였다. 전 질소 함량은 관수스트레스에 의해 감소하였고, 탁수처리 36시간 이후부터 감소량이 컸다.
- 청수의 42, 48시간에서는 대조구의 약 10%, 반탁수는 30시간에서 42시간까지는 약 10%, 48시간에서는 약 20%의 감소가 이루어졌고, 탁수는 30시간전에서는 약 10%, 36, 42시간에는 약 20%, 48시간에서는 약 30%가 감소하였다. Fv/Fm의 수치가 대조 구에 비해 20%의 감소가 일어나는 낮은 수치는 퇴수 후 회복이 거의 불가능한 상태로 관수에 의한 커다란 장해를 받은 것으로 나타났다. 관수스트레스에 대한 반응은 환경요인에 따라 청수에서는 48시간까지도 생리적인 활성이 유지되었고, 반탁 수와 탁수에서는 42시간을 기점으로 생체내의 생리적인 활성이 급격히 떨어져 탁도가 높고 관수시간이 경과함에 따라 피해율은 급격히 증가하였다.
- 탁도에 따라서는 36시간까지는 청수, 반탁수, 탁수의 처리 간의 차이는 크지 않았으나 관수시간이 경과함에 따라 광합성의 감소는 커 탁도가 높을수록 관수에 의한 피해는 컸다. 관수 시간에 따른 광합성은 관수초기부터 24시간까지는 일정하게 감소하다가 30시간에 다시 회복되는 현상을 보였으며 이후 관수 시간이 경과할수록 감소하였다. 특히 광합성은 관수 24시간에 일시적으로 감소하는 생리적 활성저하 현상이 나타났다.
- Fv/Fm의 수치가 대조 구에 비해 20%의 감소가 일어나는 낮은 수치는 퇴수 후 회복이 거의 불가능한 상태로 관수에 의한 커다란 장해를 받은 것으로 나타났다. 관수스트레스에 대한 반응은 환경요인에 따라 청수에서는 48시간까지도 생리적인 활성이 유지되었고, 반탁 수와 탁수에서는 42시간을 기점으로 생체내의 생리적인 활성이 급격히 떨어져 탁도가 높고 관수시간이 경과함에 따라 피해율은 급격히 증가하였다. 본 실험 결과 관수스트레스에 따른 광합성 능의 평가과정에서 광합성과 증산량은 관수처리 24시간에 일시적인 감소가 이루어졌는데, Fv/Fm수치는 시간 처리에 따라 차이가 없어 세포소기관의 피해가 없는 생리적인 저하 현상은 식물의 생리기능 연구에 중요한 역할을 할 것 같다.
- 청수, 반탁수, 탁수 별 관수처리 및 관수시간이 경과함에 따라 광합성은 탁도에 따라서는 청수에서는 대조구의 15%, 반탁수, 탁수에서는 10% 감소하여 탁도가 높을수록 광합성이 증가하였지만 관수시간이 경과할수록광합성의 감소는 컸다. 관수시 스트레스를 많이 받은 탁수에서 광합성은 왕성하였으며 관수시간에 따라서는 42시간에서 광합성은 급격히 감소하여 청수에서는 약 30-40%, 반탁 수에서는 약 30%, 탁수에서는 약 50%로 관수시간이 경과할수록 생리적인 장해는 크게 증가하였다. 관수조건에서 36시간 이후는 생리, 생장에 큰 변화를 일으킬 수 있으며 이러한 스트레스는 생장 감소와 직결 될 것으로 사료된다.
- 관수 48시간의 반탁수 및 탁수는 고사하였다. 광합성은 탁도에 따라서는 청수에서 약 15%, 반탁수, 탁수에서는 10%가 감소하였고, 특히 42시간이후에는 30-50% 감소하였다. 증산량은 탁도 및 관수시간에 처리간의 차이 없이 약 20% 증가하였다.
- 관수스트레스에 대한 반응은 환경요인에 따라 청수에서는 48시간까지도 생리적인 활성이 유지되었고, 반탁 수와 탁수에서는 42시간을 기점으로 생체내의 생리적인 활성이 급격히 떨어져 탁도가 높고 관수시간이 경과함에 따라 피해율은 급격히 증가하였다. 본 실험 결과 관수스트레스에 따른 광합성 능의 평가과정에서 광합성과 증산량은 관수처리 24시간에 일시적인 감소가 이루어졌는데, Fv/Fm수치는 시간 처리에 따라 차이가 없어 세포소기관의 피해가 없는 생리적인 저하 현상은 식물의 생리기능 연구에 중요한 역할을 할 것 같다.
- 특히 광합성은 관수 24시간에 일시적으로 감소하는 생리적 활성저하 현상이 나타났다. 본 실험을 통해 관수시간에 따른 광합성의 변화는 36시간 전까지는 대조구에 비해 약 25%가 감소하여 스트레스환경이 제거될 경우는 회복이 가능하였고, 42시간이후에는 광합성량의 약 50% 이하로 급격히 떨어져 세포기관의 대사균형이 파괴되어 생리적인 장해가 발생되는 시간이었다. 식물의 생장에 필요한 양.
- 식물의 생장에 필요한 양. 수분홉수력을 결정하는 요인으로서 작용하는 증산량(Fig. 2) 은청수, 반탁수, 탁수 별 관수처리 및 관수시간이 경과함에 따라 증가하였다. 증산량은 탁도에 따라서는 대조구에 비해 처리구 모두에서 컸으며, 처리에 따라서는 대조구에 비해 청수에서는 약 30%, 반탁수에서는 약 25%, 탁수에서는 약 20% 증가하였지만 탁도가 높을수록 증산량은 작았다.
- 광합성은 탁도에 따라서는 청수에서 약 15%, 반탁수, 탁수에서는 10%가 감소하였고, 특히 42시간이후에는 30-50% 감소하였다. 증산량은 탁도 및 관수시간에 처리간의 차이 없이 약 20% 증가하였다.
- 특히 관수 36시간 전까지는 약 25%, 42시간이후에는 약 50%가 감소하였다. 증산량은 탁도 및 관수시간이 증가함에 따라 증가하였으며, 청수에서는 약 30%, 반탁수에서는 약 25%, 탁수에서는 약 20%가 증가하였다. Fv/Fm은 탁도 및 관수 시간 증가에 따라 감소하였으며, 청수에서는 48시간이후에, 반탁수 및 탁수에서는 36시간이후 약 20%가 감소하였다.
- 2) 은청수, 반탁수, 탁수 별 관수처리 및 관수시간이 경과함에 따라 증가하였다. 증산량은 탁도에 따라서는 대조구에 비해 처리구 모두에서 컸으며, 처리에 따라서는 대조구에 비해 청수에서는 약 30%, 반탁수에서는 약 25%, 탁수에서는 약 20% 증가하였지만 탁도가 높을수록 증산량은 작았다. 관수시간에 따라서는 대조구에 비해 18시간까지는 증가하다가 24시간에서 급격히 감소되었으며 다시 36시간까지는 회복되어 활발한 증산이 일어났으며 42시간 이후에는 급격히 감소하였다.
- 7과 8은 퇴수 후 2주간을 생육시킨 후 관수스트레스에 대한 생리기능의 회복을 분석하고자 측정한 광합성과 증산량의 결과이다. 청수, 반탁수, 탁수 별 관수처리 및 관수시간이 경과함에 따라 광합성은 탁도에 따라서는 청수에서는 대조구의 15%, 반탁수, 탁수에서는 10% 감소하여 탁도가 높을수록 광합성이 증가하였지만 관수시간이 경과할수록광합성의 감소는 컸다. 관수시 스트레스를 많이 받은 탁수에서 광합성은 왕성하였으며 관수시간에 따라서는 42시간에서 광합성은 급격히 감소하여 청수에서는 약 30-40%, 반탁 수에서는 약 30%, 탁수에서는 약 50%로 관수시간이 경과할수록 생리적인 장해는 크게 증가하였다.
- 5와 같다. 청수, 반탁수, 탁수 별 관수처리 및 관수시간이 경과함에 따라 엽록소 함량은 증가하는 경향이었다. 탁도에 따라 청수에서는 대조 구와 거의 같은 경향이었으나 반탁수와 탁수에서는 엽록소 함량은 약간 증가하였다.
- 퇴수 후의 기공의 개폐는 식물의 생리적인 기능과 밀접한 연관이 있다. 청수, 반탁수, 탁수 별 관수처리 및 관수시간이 경과함에 따라 증산량은 대조 구보다 약 20%가 많았으나 탁도 및 관수시간에 따라서는 차이는 작았다. 특히 관수 24시간에서는 관수상태에서와 마찬가지로 퇴수 후 일정한 회복기간을 지나도 광합성과 증산량의 감소는 같은 경향으로 나타났다.
- 그러므로 전질소함량은 관수상황에서 광합성기구의 기능유지에 중요한 역할을 할 것으로 사료된다. 청수, 반탁수, 탁수 별 관수처리 및 관수시간이 경과함에 전질소함량은 감소하였다. 탁도에 따라 탁도가 높을수록 전질소함량이 작았으며 관수시간에 따라서는 각 처리구 모두에서 관수시간이 증가할수록 감소하였다.
- 6과 같다. 청수, 반탁수, 탁수별 관수처리 및 관수시간이 경과함에 따라 건물중은 탁도에 따라 처리간의 차이는 없었으나 관수시간이 경과함으로써 크게 감소하였다. 관수스트레스시 피해정도는 대조구에 비해 24 시간안에서는 약 25%의 감소가 일어났다.
- 청수, 반탁수, 탁수 별 관수처리 및 관수시간이 경과함에 전질소함량은 감소하였다. 탁도에 따라 탁도가 높을수록 전질소함량이 작았으며 관수시간에 따라서는 각 처리구 모두에서 관수시간이 증가할수록 감소하였다. 특히 24시간까지의 전질소함량은 관수시간에 따른 차이는 없었으나 36시간 이후 탁수에서 감소량이 컸다.
- 1)은 청수, 반탁수, 탁수 별 관수처리 및 관수시간이 경과함에 따라 감소하였다. 탁도에 따라서는 36시간까지는 청수, 반탁수, 탁수의 처리 간의 차이는 크지 않았으나 관수시간이 경과함에 따라 광합성의 감소는 커 탁도가 높을수록 관수에 의한 피해는 컸다. 관수 시간에 따른 광합성은 관수초기부터 24시간까지는 일정하게 감소하다가 30시간에 다시 회복되는 현상을 보였으며 이후 관수 시간이 경과할수록 감소하였다.
- 관수 시간에 따른 광합성은 관수초기부터 24시간까지는 일정하게 감소하다가 30시간에 다시 회복되는 현상을 보였으며 이후 관수 시간이 경과할수록 감소하였다. 특히 광합성은 관수 24시간에 일시적으로 감소하는 생리적 활성저하 현상이 나타났다. 본 실험을 통해 관수시간에 따른 광합성의 변화는 36시간 전까지는 대조구에 비해 약 25%가 감소하여 스트레스환경이 제거될 경우는 회복이 가능하였고, 42시간이후에는 광합성량의 약 50% 이하로 급격히 떨어져 세포기관의 대사균형이 파괴되어 생리적인 장해가 발생되는 시간이었다.
후속연구
- 관수조건에서 일정한 시간이 경과한 후에 피해의 정도가 작은 것은 회피나 적응을 위한 새로운 기작이 일어나 관수스트레스에 대한 생리적인 기능이 유지되어 피해가 경감된 것으로 사료된다. 또한 퇴수 후 일정한 회복 기간이 경과한 후에도 24시간에서만 건물중에는 차이가 없으면서 광합성과 증산량게서 기능회복이 이루어지지 않는 것은 일시적인 생리 저하 현상이라기보다는 광합성기 구의 특정 부분의 기능장해의 발생으로 사료되며 좀 더 관심있는 연구가 수행되어야 될 것으로 사료된다. 관수기간 중 생리적인 기능감소는 탁도 보다는 관수시간의 경과에 따라 뿌리피해와 탈수에 의해 유도된 스트레스가 생리적 장해를 가속화시키는 원인으로 사료된다.
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