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문제 정의
- 또한 농가의 고소득 작목으로서 노지재배 및 임간재배가 시도되고 있지만 만족할만한 성과를 얻지 못하고 있다. 본 연구는 음나무 재배 및 자생지의 보존 및 복원을 위한 기초자료 제공을 하고자 생육환경에 따른 음나무 유묘의 엽록소함량, 광합성 반응 및 생장특성을 조사하였다.
제안 방법
- 음나무의 광합성 특성을 조사하기 위해서 임내광과 전광의 광도 조건 그리고 생장상에서 강광조건 (750 μmol . m"2 . s-1) 과약광조건 (75 umo1 - m~2 . s'1) 등 각각 생육환경이 서로 다른 4가지 조건에서 생장한 2년생 음나무 유묘의 광-광합성 곡선을 비교 . 분석하였다 (Fig.
- , Li-6400-02)를 부착하여 즉정하였다. 광도에 따른 광합성 속도 측정을 위해 0, 100, 200, 300, 500, 700, 1000, 1500, 2000 μmol . .
- s-1) 과 약광조건 (75 umol・m-2 ・ s-1) 등 각각 생육환경이 서로 다른 4가지 조건에서 생장한 2년생 음나무 유묘를 광합성 측정재료로 사용하였다. 광도에 따른 광합성 속도를 조사하기 위해 휴대용 광합성 측정기 (Li-Cor Inc, Li-6400)를 사용하였다. 이 기기에는 광도 (photosynthetically active radiation)를임의로 조절할 수 있는 LED (light emitting diode) light source (Li Cor Inc.
- 광조건에 따른 잎의 분광특성을 조사하였다 (Fig. 1). 그 결과 음나무 유묘의 광합성 유효파장역 (400-700 nm)에서 평균 흡광 값 (mean absorption value)은 음엽이 0.
- 광환경에 따른 음나무의 생육 및 광합성 특성을 조사하기 위해 시험포지 (국립산림과학원 산림유전자원부내)와 산지시험지 (경기도 화성군 팔탄면 소재)에서 생육하는 2년생 유묘 중에서 외형적 크기가 유사한 유묘 3본을 측정목으로 선정하여 조사를 수행하였다. 또한 광환경의 완전한 제어가 가능한 생장 상에서 조사를 수행하였다.
- 광합성 측정 시에는 chamber 내의 온도를 25℃로 설정하여 외기의 온도변화로 인한 영향이 없도록 하였다. 그리고 이 기기에 유입되는 공기의 CO2 농도가 급변하지 않도록 18 2의 증류수통을 buffer로 사용하여 측정 시 C6농도의 변화가 +2 ppm 이내로 안정된 공기를 공급하였다.
- 수행하였다. 또한 광환경의 완전한 제어가 가능한 생장 상에서 조사를 수행하였다. 온실에서 폿트 (10 cm X 20 cm) 생육시킨 2년생 실생묘 10본을 골라 2000년 2월부터 4월까지 3개월간 생장상에서 생육시켰다.
- 생육상황의 비교는 今井 (1981)의 상대생장율 (RGR; Relative Growth Rate)을 이용하여 단위기간 당 처리별로 주 가지의 생장량 을 비교하였다. 이때 사용한 식은 아래와 같다.
- 생장상의 강, 약광 조건에서 3개월 간 생육한 2년생 묘목 중에서 주 가지의 생장이 비슷한 묘목을 3주씩 선정하여 측정하였다. 생육상황의 비교는 今井 (1981)의 상대생장율 (RGR; Relative Growth Rate)을 이용하여 단위기간 당 처리별로 주 가지의 생장량 을 비교하였다.
- 추출용액의 흡광도를 분광광도계 (Unicon 933/942)로 663 nm 와 645 nm 파장에서 측정 하였으며 , Amon (1949)의 방법에 따라 엽록소 a와 b의 함량을 산출하였다. 엽특성은 엽면적, 엽의 건물 중, 그리고 비엽중 (比葉重, SLW)를 각각 조사하였다. 3
- 광도에 따른 광합성 속도를 조사하기 위해 휴대용 광합성 측정기 (Li-Cor Inc, Li-6400)를 사용하였다. 이 기기에는 광도 (photosynthetically active radiation)를임의로 조절할 수 있는 LED (light emitting diode) light source (Li Cor Inc., Li-6400-02)를 부착하여 즉정하였다. 광도에 따른 광합성 속도 측정을 위해 0, 100, 200, 300, 500, 700, 1000, 1500, 2000 μmol .
- 잎은 spectro-radiometer (Li-1800. Li Cor)와 적분구 (external integrating sphere; 1800-12s, Li Cor)를' quartz fiber optic probe (1800-10, Li Cor)로 연결하여, 잎의 반사광 (reflectance)과 투과광 (transmittance)을 파장별로 측정하고, 반사율과 투과율을 이용하여 흡수율 (absorptance)을 산출하였다 (흡수율 =100- 투과율 - 반사율). 측정 파장역은 400-750 nm 이며, 간격은 Inm 으로 하였다.
- 또한 측정 시에는 water stress로 인한 광합성 . 증산속도의 저하가 없도록 전일에 충분한 물을 공급하였으며, 오전 8시~11시에 측정을 수행하여 강광에 의한 영향이 없도록 하였다. 본 연구에 사용된 4가지의 광환경은 시험포지는 전광, 산지시험지는 임내광으로 표시하고, 생장상에 주어진 광조건인 750 |imol .
- 엽록소 측정은 Hiscox & Israelstam (1979>의 방법으로 수행하였다. 채취한 시료를 엽면적계 (Li- 3100-C, Li Cor)로 측정한 다음, 엽맥이 포함되지 않은 부분을 0.1g씩 채취하여 50ml의 시험관에 넣은 후, DMSO (Dimethylsulfoxide) 10ml를 첨가하여 65 ℃ 항온수조에서 6시간 동안 추출하였다 (Hiscox & Israelstam, 1979). 추출용액의 흡광도를 분광광도계 (Unicon 933/942)로 663 nm 와 645 nm 파장에서 측정 하였으며 , Amon (1949)의 방법에 따라 엽록소 a와 b의 함량을 산출하였다.
대상 데이터
- 시험포지 (임내광)와 산지시험지 (전광), 생장상에서 강광과약광 조건 등 4가지의 광조건에서 생육한 음나무의 엽록소 함량과 엽특성을 조사하기 위하여 모든 개체에서 동일한 시기에 성숙엽 2매씩 채취하였다. 엽록소 측정은 Hiscox & Israelstam (1979>의 방법으로 수행하였다.
- m-2 - S-1, 온도는 20℃ 주간), 18t (야간), 습도 70%, 일장은 14시간이었다. 연구에 사용된 모든 측정엽은 병충해의 피해가 없고 외관상 정상적인 엽색을 나타내는 동일한 부위의 성숙엽을 이용하였다. 또한 측정 시에는 water stress로 인한 광합성 .
- 또한 광환경의 완전한 제어가 가능한 생장 상에서 조사를 수행하였다. 온실에서 폿트 (10 cm X 20 cm) 생육시킨 2년생 실생묘 10본을 골라 2000년 2월부터 4월까지 3개월간 생장상에서 생육시켰다. 생장상에 주어진 광조건으로 강광은 750 umol .
- 음나무의 광합성 특성을 조사하기 위해서 임내광과 전광의 광도 조건 그리고 생장상에서 강광조건 (750 gmol . m~2 . s-1) 과 약광조건 (75 umol・m-2 ・ s-1) 등 각각 생육환경이 서로 다른 4가지 조건에서 생장한 2년생 음나무 유묘를 광합성 측정재료로 사용하였다. 광도에 따른 광합성 속도를 조사하기 위해 휴대용 광합성 측정기 (Li-Cor Inc, Li-6400)를 사용하였다.
- 잎의 분광특성 조사를 위해 생장상에서 3개월간 생육시킨 음나무의 음엽 (shade leaf)과 양엽 (sun leaf)을 각각 채취하였다. 잎은 spectro-radiometer (Li-1800.
- Li Cor)와 적분구 (external integrating sphere; 1800-12s, Li Cor)를' quartz fiber optic probe (1800-10, Li Cor)로 연결하여, 잎의 반사광 (reflectance)과 투과광 (transmittance)을 파장별로 측정하고, 반사율과 투과율을 이용하여 흡수율 (absorptance)을 산출하였다 (흡수율 =100- 투과율 - 반사율). 측정 파장역은 400-750 nm 이며, 간격은 Inm 으로 하였다.
데이터처리
- 다. 모든 통계분석은 PC용 SAS program (SAS, 1987)을 이용하여 실시하였다.
- 환경조건에 따른 음나무 유모의 생장특성 및 엽록소 함량은 평균에 대한 표준오차로 나타내었으며, T-검정 및 Duncan의 multiple range test를 실시하였.다.
이론/모형
- 2매씩 채취하였다. 엽록소 측정은 Hiscox & Israelstam (1979>의 방법으로 수행하였다. 채취한 시료를 엽면적계 (Li- 3100-C, Li Cor)로 측정한 다음, 엽맥이 포함되지 않은 부분을 0.
- 1g씩 채취하여 50ml의 시험관에 넣은 후, DMSO (Dimethylsulfoxide) 10ml를 첨가하여 65 ℃ 항온수조에서 6시간 동안 추출하였다 (Hiscox & Israelstam, 1979). 추출용액의 흡광도를 분광광도계 (Unicon 933/942)로 663 nm 와 645 nm 파장에서 측정 하였으며 , Amon (1949)의 방법에 따라 엽록소 a와 b의 함량을 산출하였다. 엽특성은 엽면적, 엽의 건물 중, 그리고 비엽중 (比葉重, SLW)를 각각 조사하였다.
성능/효과
- 대해 t.검정을 실시한 결과, DRC, 엽건중량을제외한 엽병길이, 엽면적, SLW, 엽록소 a, 엽록소 b, 엽록소 a + b, 엽록소 a/b에 있어 1% 수준의 유의성이, RGR (Relative Growth Rate)은 5% 수준의 유의성이 인정되어 광도조건에 따른 생장형질의 뚜렷한 차이를 확인할 수 있었다 (Table 5).
- 광조건에 따른 음나무 유묘의 생장특성을 조사한 결과 약광조건인 산지시험지와 생장상의 약광 하에서 자란 유묘의 잎이 넓고 크게 나타났다. 일반적으로 음지식물은 광량이 적을 때 생육이 왕성해진다고 하였으며 (Boardman, 1977), 엽면적을 넓게 함으로써 광합성 효율을 증대시키는 것으로 알려져 있다.
- 1). 그 결과 음나무 유묘의 광합성 유효파장역 (400-700 nm)에서 평균 흡광 값 (mean absorption value)은 음엽이 0.75로 양엽의 0.70 보다 높았다. 특히, 광합성 유효파장역 범위 중 550-660 nm 범위에서 음엽과 양엽 간에 뚜렷한 차이를 보였는데, 이 중 600~660nm 범위는 Lichtenthaler 등 (1980)이 제시한 음엽이 형성되는 적색광 (600~700nm)의 파장범위이다.
- 두 광조건 하에서 생육한 음나무 잎의 엽록소 함량도 큰 차이를 보였다 (Table 3). 분석결과 엽록소 a, 엽록소 b, 엽록소 a+b함량은 산지시험지 즉 임내광 조건에서 높게 나타났다.
- 또한 엽록소 함량 역시 약광 조건에서 자란 음나무 유묘에서 강광 조건 보다 높았다. 이 결과는 엽록소의 종류와 함량은 음나무의 생육에 매우 큰 영향을 미치는 것을 의미하는데, 벤자민 고무나무, 크로톤과 같은 실내장식용으로 많이 이용되고 있는 관엽식물과 무궁화 품종에서도 자연광에서 자란 것보다는 저광도에서 자란 식물에서 엽록소 함량이 많은 것으로 보고된 바 있다.
- Tomas 등(1996)은 양지에서 음지환경으로 갈수록 SLA와 엽록소 a/b율이 낮게 나타남을 보고하였다. 본 실험에서도 전광과 강광 조건이 임내와 약광조건에 비해 엽록소 a/b율이 낮음을 알 수 있었다.
- s-1 이상의 높은 광 조건에서 생장한 개체가 높은 광합성 속도를 나타내었다. 본 연구 결과 음나무는 광보상점과 광포화점에 이르는 광합성활성 (PAR: Photosynthetically Active Radiation)의 범위는 낮은 광조건에서 생장한 개체가 강한 광조건에서 생장한 개체보다 좁고 낮았는데, 이것은 호흡에 의한 에너지 손실을 줄이고 광합성 반응계가 약한 광도 조건에서 보다 효율적인 광합성작용을 통하여 생존하려는 생리적인 기작으로 생각한다. Tang 등 (1993)도 낮은 광도 조건에서 생장한 졸참나무가 광도 변화에 따른 광합성작용계의 반응속도가 빠른 것으로 보고한 바 있다.
- (Hart, 1988). 본 연구에서 음나무는 음엽과 양엽의 차이는 존재하지만 전형적인 음지성 수종의 생육반응을 보여주었다. 이 결과는 Tomas 등 (1996)이 보고한 북해도의 음나무 잎 분광특성과도 일치하였다.
- 보였다 (Table 3). 분석결과 엽록소 a, 엽록소 b, 엽록소 a+b함량은 산지시험지 즉 임내광 조건에서 높게 나타났다.
- 생장상의 광도에 따른 광합성 속도 역시 큰 차이를 보였는데, 높은 광도에서 생육한 유묘가 낮은 광도에서 자란 유묘보다 광합성 속도가 높았다 (Fig. 3). 생장상에서도 음나무 유묘는200 umol .
- 2와 같다. 시험포지와 산지시험지에서의 음나무 엽특성은큰 차이를 보였다 (Table 1). 음나무 유묘의 엽면적은 산지 시험지에서 생육한 음나무가 시험포지에서 생육한 음나무 잎보다 1.
- Table 2와 같다. 음나무 유묘의 상대생장률은 약광 하에서 자란 음나무가 강광 하에서 자란 음나무보다 2배이상 높았다. 그러나 근원경은 강광 하에서 자란 유묘가 약간 높게 나타났다.
- 시험포지와 산지시험지에서의 음나무 엽특성은큰 차이를 보였다 (Table 1). 음나무 유묘의 엽면적은 산지 시험지에서 생육한 음나무가 시험포지에서 생육한 음나무 잎보다 1.8배 넓게 나타났다. 그러나 음나무의 비엽중은 산지 시험지보다 시험포지에서 약 1.
- 이상의 결과로 보아 음나무는 군락하층의 낮은 광도 조건에서도 생리적 및 형태적 적응력이 매우 높을 것으로 판단된다. 그러나 낮은 광 조건에서는 지하부의 발육이 매우 저조할 것으로 보여 음나무의 자생지 보존, 육묘 또는 인공 재배 시에는 광환경을 반드시 고려하여야 할 것으로 보인다.
- 임내광과 전광조건에서 생장한 음나무 유묘의 엽특성과 엽록소 함량^ 대해 t■검정을 실시한 결과, 엽건중량을 제외한 엽면적, SLW, 엽록소 a, 엽록소 b, 엽록소 a + b에 있어 1% 수준의 유의성이, 엽록소 a/b는 5% 수준의 유의성이 인정되어광환경에 따른 뚜렷한 차이를 확인할 수 있었다 (Table 4).
- (Yoo & Kim, 1997; Hong, 1994; Min & Lee, 1992). 특히, 본 연구에서 약광조건 하에 생육한 유묘의 엽록소 b 함량은 강광조건의 유묘에 비하여 약 2배 이상 높게 나타났다. 엽록소 b는 a와는 달리 단파장을 흡수하는데 저광도 조건에서는 엽육조직 내에 공간이 많아 단파장을 이용하여 광합성을 하는 것이 용이하므로 엽록소 b 함량이 많은 것이 음지에서의 생육에 효율적인 것으로 보고하였다 (Fails et al.
후속연구
- 특히 음나무는 고로쇠, 피나무 등 광 차단율이 높은 활엽수와 군집을 이루고 있어 자생지의 군락유지를 위해서는 임상에 충분한 빛이 도달하도록 하여야 천연갱신에 의한 군락유지가 가능해질 것으로 판단된다. 본 연구 결과는 음나무의 재배 및 보존에 기초자료로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
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