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문제 정의
- 따라서 본 연구는 한국 재배종과 재래종을 포함한 36개 보리품종을 공시하여 이들의 한발 저항성 차이와 잎의 RWC, OP, OA, A 등 생리적 지표들과의 상관관계 분석을 통하여 한발 저항성 선발을 위한 지표를 탐색하고자 하였다.
- 본 연구는 한국 재배종 25개와 재래 수집종 11개, 총 36개의 보리 품종 (Table 1)을 공시하여 비가림 프라스틱 하우스에서 월동 후부터 수확기까지 장기간에 걸쳐 한발처리를 하여 품종의 한발저항성과 생리적 지표와의 관계를 검토한 것이다.
제안 방법
- 대조구는 전 생유기간에 걸쳐서 토양 수분 포텐셜이 -0.05 Mpa이 유지되도록 관개를 하였고, 한발 처리 구는 월동 후 재생기부터 수확기까지 관개를 하지 않았다. 한발 처리 구의 토양 수분 포텐셜은 최저 -0.
- 일부는 삼투압을 측정하기 위해서 -20℃ 냉동고에서 보관하였다. 또한 잎의 상대수분함량(leaf relative water content,RWC>을 측정하기 위하여 생체중을 칭량한 잎을 증류수에 띄어 4℃ 암 조건에서 24시간 치상한 후 흡습지로 잎 표면의 물을 제거하여 포화중을 측정하였으며, 이 시료를 다시 70℃ 의 건조기에서 72시간 간조 시킨 후 건물중을 칭량하였다. 상대 수분함량은 식 (1)에 의해서 계산하였다.
- 한발 처리 후 40일에 최상위 완전 전개엽을 채취하여 곧바로 60℃에서 72시간 건조시켜, ball mill(Retch, MM2000,Germany)로 분쇄하여 분석에 이용하였다. 보리 잎 분말의 전체 탄소함량과 8℃의 값은 continuous-flow stable isotope ratio mass spectrometer와 CN analyzer를 연결시켜 즉정하였다. 다음 식을 이용하여 13C discriminatione)값을 계산하였고, 공기 중의 &C=-8%을 사용하였다.
- 수확기에 수량 및 수량구성요소를 각 품종당 3주 3 반복으로 채취하여 탈립한 후 정선하여 수분함량 15%로 보정하여 구하였다.
- 엽면적은 LI3, 100(Li-Cor Inc., USA) 엽면적 측정기를 이용해서 한발 처리 후 40일에 측정하였으며 건물중은 한발 처리 후 40일과 수확시에 2번 측정하였는데 식물체를 80℃ 열풍건조기에서 72시간 건조한 후 칭량하였다.
- SWP)을 조사하였다. 용적 함수량은 Time-Domain- Reflectometry(TDR, Santa Barbara, CA., USA)의 P3형 센서(길이는 15 cm)로 측정하였다. 토양 수분 포텐셜은 조사 시작 전 4일에 지하 10-15 cm 사이에 센서를 설치하여 watermark soil meter( 1003-112, Rickly Inc.
- 잎의 삼투 포텐셜(osmotic potential)은 냉동 시킨 잎을 이용해서 psychrometer(HR-33T, Wescor Inc., USA)로 즉정하였으며 (2)와 (3)식(Wilson et al., 1979)에 의해 삼투조정 (osmotic adjustment, OA)을 계산하였다.
- 15 Mpa이었다. 처리에에 따른 생장, 수량 및 수량구성요소, 잎의 상대수분함량(RWC), 삼투포텐셜(OP), 삼투조정 (OA), nC discrimination(A), 등의 변화를 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
- , USA)의 P3형 센서(길이는 15 cm)로 측정하였다. 토양 수분 포텐셜은 조사 시작 전 4일에 지하 10-15 cm 사이에 센서를 설치하여 watermark soil meter( 1003-112, Rickly Inc., US A)로 용적함수량 측정과같은 시간에 측정하였다.
- 주었고 2002년 3월 5일에 추비를 N-P205-K20=6-0-0(kg/10a)AS 주었다. 토양수분관리는 한발 처리 전까지는 모든 처리 구에 대하여 - 0.05MPa이하로 떨어지면 관개하여 적습상태를 유지하도록 하였다.
- 토양수분은 한발 처리 8일 전부터 매일 오후 6시에 용적함수량(volumetric water content)와 수분포텐셜(soil water potential, SWP)을 조사하였다. 용적 함수량은 Time-Domain- Reflectometry(TDR, Santa Barbara, CA.
- 품종의 한발저항성과 잎의 수분관련 특성과의 관계를 검토하기 위하여 건물중과 수량의 한발 피해지수(한발처리구/대조구비)와 한발처리 40일의 대조와 처리구의 RWC, OP, 이들의 한발지수(한발처리구/대조구 비) 및 OA와의 상관을 분석하였다. 대조구의 OP 및 RWC와 건물중 및 수량의 한발 피해지수와는 상관이 없었으나(Table 5) 한발처리구의 OP 및 RWC, 이들의 지수 및 OA와는 매우 높은 유의한 상관관계가 있었다 (Table 6).
대상 데이터
- 본 실험은 한국 재배종과 재래 수집종을 포함하는 36개 보리 품종을 공시하여 비가림 플라스틱 하우스의 포장 조건에서 실시하였다. 대조구는 전 생유기간에 걸쳐서 토양 수분 포텐셜이 -0.
- 이 실험은 서울대학교 부속 농장 비가림 플라스틱 하우스 내의 토양에서 수행되었으며, 한국 재배종 25개, 재래 수집종 11개를 포함하는 36개 보리 품종을 공시하였다(Table 1). 2001년 10월 25일 비닐하우스에 재식밀도 25x5 cm로 점파하여 출아 후 생육이 균일한 1개체씩만 남겨놓고 솎아내었다.
데이터처리
- 실험은 분할구 배치 3반복으로 수행하였으며 통계처리는 SAS 프로그램(SAS 8.0)을 이용해서 F검정을 거친 후 최소 유의차 검정을 실시하였다.
성능/효과
- 1. 공시한 품종 중 한발 처리에 따른 건물 중과 수량 저하가 작아서 한발 저항성이 강한 품종은 동보리 1호, 찰보리, 창영재래, 삼도보리, 월성87-31 등이었으며, 상록보리, 송학보리, 수원맥360 등은 한발저항성이 낮았다.
- 2. 건물중 및 수량의 한발피해지수(한발처리구/대조구 비) 와한발조건하 RWC와는 높은 정의 상관이, 한발조건하 OP 및 OA는 매우 높은 부의 상관관계가 있었으며, 대조구의 Δ와는 유의한 정의 상관관계가 있었다.
- 3. OP, A 및 RWC의 한발지수(한발처리구/대조구 비)는 건물 중, 천립중 및 수량의 한발피해지수와 매우 높은 정의 상관관계를 나타내었다.
- 4. 이상의 결과를 종합해 보면 한발 저항성이 큰 품종은 삼투 조정능력이 커서 잎의 수분함량을 높게 유지하는 특성을 가지고 있어서 한발 처리 조건에서 OP와 RWC는 보리의 한발 저항성 선발지표로 이용될 수 있을 것으로 판단되었다. 그러나 A와 한발 저항성간의 관계에 대해서는 보다 구체적인 연구가 필요한 것으로 생각된다.
- (OA)을 나타낸 것이 Table 4이다. RWC와 OP는 품종간 및 한발처리간에 유의한 차이가 있었으며 이들간의 상호작용도 인정되어 한발처리에 따른 RWC와 OP의 반응이 폼 종간에 차이가 있었다. 정상적으로 관개를 한 대조구의 RWC는 81-96%, OP는 -l.
- 2이다. 건물종과 엽면적의 대조에 대한 처리구의 비율을 보면 처리 후 40일의 건물중은 20-100%, 엽면적은 40-100%, 수확시 건물중은 60~100%의 품종간 변이를 보여 한발 저항성의 품종간 차이가 매우 컸다. 한발에 의해 건물중 억제가 적은 품종은 Dongbori-1(26)와 Changyeongjaerae(34) 등 이었고, 엽면적 억제가 적은 품종은 Olbori(l), Nagyeoungbori(9), Hjinbori(25), Changyeongjaerae(34) 등 이었다.
- 월동 후 분얼기부터 수확기까지 한발처리를 한 본 실험의 한발조건 하에서는 수량감소가 적거나 감소하지 않은 품종은 주당수수와 천립중도 매우 적게 감소되었다. 그러나 수량이 현저하게 낮아진 품종 중에서는 일부 품종은 주당수수가 현저히 감소되었고 일부 품종은 천립중이 현저히 감소되었으며 일부품종은 두 가지 모두 감소되었다(Table 3, Fig. 3). 주당수수가 현저히 감소된 내한(耐寒) 쌀보리 등은 분얼기에 수분부족에 대한 민감도가 다른 품종보다 높았고 천립중이 현저히 감소된 송학보리 등은 등숙기 수분부족에 대한 민감도가 다른 품종보다 높았던 것으로 판단되었는데 밀의 한발해 연구에서도 이와 유사한 결과가 보고되었다(Zhang, 2000; Zhao, 2001).
- 대조구의 OP 및 RWC와 건물중 및 수량의 한발 피해지수와는 상관이 없었으나(Table 5) 한발처리구의 OP 및 RWC, 이들의 지수 및 OA와는 매우 높은 유의한 상관관계가 있었다 (Table 6). 즉, 한발에 의한 건물중과 수량의 피해가 작은 품종은 한발조건에서도 비교적 높은 RWC값을 나타냈고 OP 값의 하강정도가 커서 삼투조정 (OA)능력이 비교적 강한 경향이 있고 반면 한발의 피해가 큰 품종은 RWC가 낮게 나타났고 OP의 하강정도가 작아 삼투조정 (0A)능력이 약한 경향을 나타냈다.
- 5). 대조구의 Δ는대 조 구와 한발처리구의 건물중 및 수량, 이들의 한발 피해지수와 정의 찬관관계를 나타내었으나 한발 처리구의 건물중 및수량과는 상관이 인정되지 않았다(Table 6). 그런데, Condon et a/.
- 5이다. 대조구의 Δ와 처리 40일 후의 건물중, 수량 및 이들의 한발피해지수 간에는 유의한 정의 상관관계를 나타내어 관개조건에서 Δ가 큰 품종이 한발저항성이 큰 경향을 나타냈으나 대조구의 RWC, OP와는 상관이 없었다. 그러나 한발 처리구의 Δ는 건물중 및 수량의 한발피해지수와 상관이 없었지만 한발조건 하에서의 RWC값과 건물중 및 수량 한발 피해지수와 높은 정의 상관관계를 나타내어 한발조건에서 높은 RWC를유지하는 품종일 수록 한발저항성이 강하다.
- 3이다. 대조에 대한 처리구의 비율을 보면 주당 수수는 55-100%, 천립중은 40-100%, 주당 수량은 40~100%의 품종간 변이를 보여 품종간 차이가 컸다. 주당 수수의 감소가 적은 품종은 Duwonchapssalbori( 13), Samdobori(24), Hjinbori(25), Dongbori-1(26) 등이고, 천립중의 감소가 적은 품종은 Duwonchapssalbori (13), Samdobori(24), Dongbori-1(26), Weolseong87-31(32),Changyeongjaerae(34) 등이고, 수량의 감소가 적은 품종은 Chalbori(3), Duwonchapssalbori( 13), Samdobori(24), Dongbori- 1(26), Weolseong87-31 (32), Changyeongjaerae(34) 등 이었다.
- 그러나 한발 처리구의 Δ는 건물중 및 수량의 한발피해지수와 상관이 없었지만 한발조건 하에서의 RWC값과 건물중 및 수량 한발 피해지수와 높은 정의 상관관계를 나타내어 한발조건에서 높은 RWC를유지하는 품종일 수록 한발저항성이 강하다. 또한 한발 조건 하에서의 OP와 건물중 및 수량 한발피해지수 간에는 고도로 유의한 부의 상관관계를 나타내었고, 또한 한발처리 후 40일에 측정한 OA는 동일한 날의 건물중, 수확시 건물중 및 수량에 대한 한발피해지수와 각각 -0.974**, -0.372*, -0.920**의 매우 높은 부의 상관을 보여 수분 부족시 삼투조정이 잘 일어나는 품종이 한발저항이 강하였다.
- 한발처리는 관개를 하지 않았다. 실험기간 중 토양의 수분 포텐셜(Fig. 1)은 대조구의 경우 평균 -0.04 MPa로 유지되었으며, 한발처리구는 관개를 중지한 후 28일에는 최저 -0.29 Mpa까지 저하하였으며 많은 비로 인하여 다시 -0.08 MPa로 상승하였다가 다시 저하하였다. 한발 처리구의 처리 기간 중 평균 토양 수분포텐셜은 -0.
- 구체적으로 말하면 영양 생장기의 한발은 분얼수를 감소시켜 수수의 감소를 초래하고, 개화기의 한발은 이삭당 립수의 감소를 초래하고 생육후기의 한발은 주로 천립중을 감소시킨다(Asana, 1976). 월동 후 분얼기부터 수확기까지 한발처리를 한 본 실험의 한발조건 하에서는 수량감소가 적거나 감소하지 않은 품종은 주당수수와 천립중도 매우 적게 감소되었다. 그러나 수량이 현저하게 낮아진 품종 중에서는 일부 품종은 주당수수가 현저히 감소되었고 일부 품종은 천립중이 현저히 감소되었으며 일부품종은 두 가지 모두 감소되었다(Table 3, Fig.
- RWC와 OP는 품종간 및 한발처리간에 유의한 차이가 있었으며 이들간의 상호작용도 인정되어 한발처리에 따른 RWC와 OP의 반응이 폼 종간에 차이가 있었다. 정상적으로 관개를 한 대조구의 RWC는 81-96%, OP는 -l.3~-l.9MPa의 품종간 변이를 보였으며, 한발처리의 경우에 RWC는 46-88%, 0P는 -l.6~-2.9Mpa의 품 종간 변이를 보였고 대조에 비하여 유의하게 저하하였다. OP의 한발저리에 따른 저하 정도는 품종간에 상이하여 OA는 -0.
- 수량 및 수량구성요소는 한발 처리간 및 품종 간에 유의한 차이가 있었으나 이들간의 상호작용은 인정되지 않았다. 즉 적습조건에 비하여 한발처리 조건에서 수량과 수량 구성요소가 유의하게 저하하였으나 대체로 적습조건에서 수량 및 수량 구성요소가 높은 품종은 한발조건에서도 높은 경향이었는데, 이는 Fig. 3에서 보는 바와 같이 처리구와 대조구 사이에 모두 유의한 정의 상관성을 보이는 데서도 확인할 수 있다.
- 대조구의 OP 및 RWC와 건물중 및 수량의 한발 피해지수와는 상관이 없었으나(Table 5) 한발처리구의 OP 및 RWC, 이들의 지수 및 OA와는 매우 높은 유의한 상관관계가 있었다 (Table 6). 즉, 한발에 의한 건물중과 수량의 피해가 작은 품종은 한발조건에서도 비교적 높은 RWC값을 나타냈고 OP 값의 하강정도가 커서 삼투조정 (OA)능력이 비교적 강한 경향이 있고 반면 한발의 피해가 큰 품종은 RWC가 낮게 나타났고 OP의 하강정도가 작아 삼투조정 (0A)능력이 약한 경향을 나타냈다. 이는 삼투조정능력이 강한 보리 품종은 자체 수분조절능력이 강하여 높은 상대함수량이 유지되고 수분손실이 지연되어 세포팽압의 유지능력이 컸기 때문에 광합성작용의 억제가 작았기 때문인 것으로 판단된다.
- 같다. 지상부 건물중과 엽면적은 한발처리기간 및 품종 간에 유의한 차이가 있었으며 또한 한발처리와 폼종간에 유의한 상호작용이 인정되어 적습조건과 한발 처리조건에서 생육 반응이 품종간에 상이하였다. 한발처리 후 40일의 지상부 건물 중과 엽면적 및 수확시의 지상부 건물중을 대조구와 처리 구를 대비 시켜 나타낸 것이 Fig.
- 것이다. 한발처리 40일 후에 측정한 A, OP 및 RWC의 한발지수 간에는 유의한 정의 상관이 있었으며 특히 OP와 RWC 지수 간에는 =0.956**으로 매우 높은 상관을 나타내었다. 한편 이들 생리적 형질들의 지수와 생육 및 수량관련 형질들의 지수와의 상관을 보면 A, OP 및 RWC의 한발지수는 건물중, 천립중 및 수량 한발피지수와 유의한 정의 상관을 보였다.
- 한발처리 후 40일 건물중 및 엽면적과 수량 조사 결과 (Table 2, Fig. 2; Table 3, Fig. 3)에 의하면 한발 처리에 의하여 모든 품종의 생장이 현저하게 억제하였는데, 억제 정도는 품종간에 현저한 차이가 있었다. 동보리 1호, 창영재래 등은 건물 중, 엽면적, 수량이 한발처리에 의하여 크게 억제되지 않아 한발 저항성이 컸으나 탑골보리, 송학보리 등은 현저하게 억제되어 한발 저항성이 매우 약하였다.
- 956**으로 매우 높은 상관을 나타내었다. 한편 이들 생리적 형질들의 지수와 생육 및 수량관련 형질들의 지수와의 상관을 보면 A, OP 및 RWC의 한발지수는 건물중, 천립중 및 수량 한발피지수와 유의한 정의 상관을 보였다.
후속연구
- 이상의 결과를 종합하여 보면 한발 처리조건에서의 RWC, OP 및 OA와 적습조건에서 Δ는 한발저항성 품종의 선발지표로서 이용될 수 있을 것으로 판단되며 Δ와 한발저항성과의 관계에 대해서는 보다 구체적인 검토가 필요한 것으로 판단된다.
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