내음성정도가 서로 다른 두 수종 먼나무와 붓순나무를 대상으로 높은 광도조건인 자연상태와 낮은 광도 조건인 비음 처리구로 나누어, 두 수종간의 적응 반응을 비교하였다. 두 수종의 묘목을 처리구에서 각각 1년간 비음처리하였을 때, 엽록소함량과 광합성계, 엽육세포내 $CO_2$농도, 수분이용효율의 특성을 조사하였다. 엽록소 함량은 두 수종모두 자연조건(full sunlight)일 때, 비음처리구에 비하여 낮은 엽록소 함량들(Chl a, Chl b, Chl a+b)을 나타냈으며, 붓순나무에서 특히 자연조건과 비음 처리구간의 엽록소 함량의 차이가 크게 나타났다. 한편, 중용수인 먼나무는 PPFD$1000\;{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$ 이상 일 때, 자연조건(full sunlight)에서 높은 광합성율과 높은 수분이용효율을 보였지만, PPFD $1000\;{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$ 이하에서는 비음처리구에서 자연조건에 비해 더 높은 광합성율과, 수분이용효율을 나타냈다. 이에 반해 붓순나무는 모든 광도에서 비음처리를 하지 않은 묘목이 비음처리를 한 묘목에 비해 낮은 광합성율과 수분이용효율을 나타냈다. 먼나무가 탄력적으로 광도변화에 따라 유동성 있는 반응을 보이는 것에 비해 내음성이 강한 붓순나무는 광환경 변화에 따른 민감성이 낮게 나타나는 것을 알 수 있었다.
내음성정도가 서로 다른 두 수종 먼나무와 붓순나무를 대상으로 높은 광도조건인 자연상태와 낮은 광도 조건인 비음 처리구로 나누어, 두 수종간의 적응 반응을 비교하였다. 두 수종의 묘목을 처리구에서 각각 1년간 비음처리하였을 때, 엽록소함량과 광합성계, 엽육세포내 $CO_2$농도, 수분이용효율의 특성을 조사하였다. 엽록소 함량은 두 수종모두 자연조건(full sunlight)일 때, 비음처리구에 비하여 낮은 엽록소 함량들(Chl a, Chl b, Chl a+b)을 나타냈으며, 붓순나무에서 특히 자연조건과 비음 처리구간의 엽록소 함량의 차이가 크게 나타났다. 한편, 중용수인 먼나무는 PPFD $1000\;{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$ 이상 일 때, 자연조건(full sunlight)에서 높은 광합성율과 높은 수분이용효율을 보였지만, PPFD $1000\;{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$ 이하에서는 비음처리구에서 자연조건에 비해 더 높은 광합성율과, 수분이용효율을 나타냈다. 이에 반해 붓순나무는 모든 광도에서 비음처리를 하지 않은 묘목이 비음처리를 한 묘목에 비해 낮은 광합성율과 수분이용효율을 나타냈다. 먼나무가 탄력적으로 광도변화에 따라 유동성 있는 반응을 보이는 것에 비해 내음성이 강한 붓순나무는 광환경 변화에 따른 민감성이 낮게 나타나는 것을 알 수 있었다.
We examined seedlings of two species (Ilex rotunda and Illicium anisatum) which have a different level of shade tolerance and raised them under different light regimes (full sunlight and 50% shading). After 12 months, we investigated chlorophyll content (Chl. a, Chl. b and Chl. a+b), photosynthetic ...
We examined seedlings of two species (Ilex rotunda and Illicium anisatum) which have a different level of shade tolerance and raised them under different light regimes (full sunlight and 50% shading). After 12 months, we investigated chlorophyll content (Chl. a, Chl. b and Chl. a+b), photosynthetic systems (photosynthetic rate, light compensation point, dark respiration rate and quantum yield), intercellular $CO_2$ concentration and water use efficiency to show acclimation reaction to different light conditions. Seedlings grown under full sunlight showed lower chlorophyll content than those in the shading regime. There was a significant difference between the full sunlight and shade treatments in I. anisatum (shade tolerance species). I. rotunda (intermediate species) showed high photosynthetic rate and water use efficiency over PPFD $1000\;{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$ to full sunlight. Also, I. anisatum grown under full sunlight showed lower photosynthetic rate and water use efficiency over a range of all PPFD. This result showed that I. rotunda has a more flexible reaction system than that of I. anisatum.
We examined seedlings of two species (Ilex rotunda and Illicium anisatum) which have a different level of shade tolerance and raised them under different light regimes (full sunlight and 50% shading). After 12 months, we investigated chlorophyll content (Chl. a, Chl. b and Chl. a+b), photosynthetic systems (photosynthetic rate, light compensation point, dark respiration rate and quantum yield), intercellular $CO_2$ concentration and water use efficiency to show acclimation reaction to different light conditions. Seedlings grown under full sunlight showed lower chlorophyll content than those in the shading regime. There was a significant difference between the full sunlight and shade treatments in I. anisatum (shade tolerance species). I. rotunda (intermediate species) showed high photosynthetic rate and water use efficiency over PPFD $1000\;{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$ to full sunlight. Also, I. anisatum grown under full sunlight showed lower photosynthetic rate and water use efficiency over a range of all PPFD. This result showed that I. rotunda has a more flexible reaction system than that of I. anisatum.
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문제 정의
본 연구는 양지와 음지에서 모두 잘 자라는 중용 수인 먼나무와 음수인 붓순나무를 대상으로 서로 다른 빛 조건이 주어졌을 때, 반응하는 광합성특성을 알아보기 위해서 수행되었다.
제안 방법
각 수종의 광합성능력 (Net photosynthesis rate; An), 기공증산속도(stomatai transpiration rate; E), 기공전도도(stoma tai conductance; gH2O), 엽육 세포 내 CCb농도는Licor-6400 Portable Photosynthesis System (Li-cor Inc., USA)을 이용하여 즉정하였다. 이때 leaf chamber에 유입되는 공기의 유량은 500 pmol s-1 이며, Chamber 온도는 25℃, CO2농도는 400 jimol mor1 습도는 60-70% RH로 조절하였다.
기울기는 PPFD 100 gmol mes-1 이하에서 광도와 광합성율간의 직선 회귀식을 구하여 산출하였다 (Hattenschwiler, 2001; Kim et al., 2001). 이 직선회귀식 y = a + bx 의 X절편 은 광보상점 (Lcomp), 광도가0 일 때, 직선 회귀식과 맞닿는 y 절편인 a는 암호흡(DQ2로 하였다(Kim et al.
내음성정도가 서로 다른 두 수종 먼나무와 붓순나무를 대상으로 높은 광도조건인 자연상태와 낮은 광도 조건인 비음 처리구로 나누어, 두 수종간의 적응 반응을 비교하였다. 두 수종의 묘목을 처리구에서 각각 1 년간 비음처리하였을 때, 엽록소함량과 광합성계, 엽육 세포 내 CO2농도, 수분이용효율의 특성을 조사하였다.
비교하였다. 두 수종의 묘목을 처리구에서 각각 1 년간 비음처리하였을 때, 엽록소함량과 광합성계, 엽육 세포 내 CO2농도, 수분이용효율의 특성을 조사하였다. 엽록소 함량은 두 수종모두 자연조건(hill sunlight) 일때, 비음처리구에 비하여 낮은 엽록소 함량들(Chi a, Chi b, Chi a+b)을 나타냈으며, 붓순나무에서 특히 자연조건과 비음 처리구간의 엽록소 함량의 차이가 크게 나타났다.
, 2002)으로 계산하였다. 수분이용효율의 계산에 사용한 광합성 능력과 증산량은 PPFD 1000 pmol mes-' 광도에서 측정하였다
이때 leaf chamber에 유입되는 공기의 유량은 500 pmol s-1 이며, Chamber 온도는 25℃, CO2농도는 400 jimol mor1 습도는 60-70% RH로 조절하였다. 순광합성 능력은 광도를 PPFD 0, 50, 100, 300, 500, 800, 1000, 1500, 2000 pmol r/L로 변화를 주어 Light curve를 그려 각 지점의 굉합성 특성을 비교하였다.
대상 데이터
공시재료는 난대산림연구소에 식재되어 있는 먼나무 3년생 실생묘와 붓순나무 2년생 실생묘를 플라스틱 폿트(15cmx15cm)에 이식하여 각각의 화분에서 자연조건(fUll sunlight)과 비음처리조건에서 1년간 생육시켰다. 비음처리구는 3 mX3 m의 설치구에 차광막을 설치함으로서 빛을 차단하였다.
이론/모형
수분이용효율은 광합성능력/증산량(Ashraf et al., 2002)으로 계산하였다. 수분이용효율의 계산에 사용한 광합성 능력과 증산량은 PPFD 1000 pmol mes-' 광도에서 측정하였다
성능/효과
광도변화에 따른 엽육 세포 내 CO2 농도는 먼나무의 경우 비음처리구가 자연조건에 비하여 높은 농도 값을 나타냈다. 이와 반대로 붓순나무의 경우 비음처리 구에서 자연조건에 비하여 낮은 엽육 세포 내 co2 농도를 나타냈으며, 광도.
광도에 따른 광합성율의 변화를 보면 비음처리 구에서 생육된 붓순나무는 모든 광도에서 높은 광합성율을나타낸 것과 달리 (Fig. B), 먼나무의 경우 PPFD 1000 pmol r/sT를 기점으로 비음처리구와 자연조건 사이에 광합성율의 변화양상이 달라졌다. PPFD 1000 gmol m~2s_, 이하에서 비음처리구가 자연조건인 대조 구에 비하여 높은 광합성효율을 나타낸 것에 비해, PPFD 1000 pmol m%T 이상의 고광의 조건에서 비음처리구에서 생육된 먼나무는 더 이상의 변화가 없었다.
광도에 따른 수분이용효율은 두 수종 모두 광합성 율과 비슷한 경향을 나타내었다(Fig. 3). 먼나무의 경우 수분이 용효율이 광합성 과 마찬가지로 PPFD 1000 pmol f/L를 기점으로 1000 PPFD 이하에서는 비음처리 구에서 높은 수분이용효율을 나타냈지만 , PPFD 1000 nmol m-2s-' 이상의 광도에서는 자연조건에 서의 수분 이용효율이 비음 처리구에 비하여 높게 나타났다.
광보상점 (Lwp)과 암호흡(DQ 그리고, 탄소고 정계의 활성 정도를 나타내는 순양자수율(①)을 살펴보면, 순양자수율을 제외하고 두 수종 모두 비음 처리구에 비하여 자연조건에서의 값이 모두 높게 나타났다(Table 1). 낮은 광도조건에 비해 높은 광도조건일 때 먼나무의 광보상점과 암호흡은 각각 88%, 78%정도 증가하였고, 순양자수율은 42%정도 감소하였다.
3A). 그리고 붓순나무는 비음처리 구에서 자란 것이 모든 광도에서 자연조건(full sunlight)에 비해 높은 수분이용효율을 보임으로서(Fig. 3B), 먼나무가 붓순나무에 비하여 광도변화에 따른 광합성 기구의 변화가 유동적으로 작용하고 있다는 것을 알 수 있었다.
한편, 높은 광도에서 엽록소 함량이 감소하는 경향은 비슷하게 나타났지만, 높은 광도와 낮은 광도에서의 엽록소 함량의 차이는 먼나무에 비하여 붓순나무에서 더 크게 나타났다. 낮은 광도에 비하여 높은 광도에서의 총 엽록소 함량은 먼나무가 34% 감소하였는데 반하여, 붓순나무의 경우 88%정도로 크게 감소하였다. 엽록소 a와 b도 각각 먼나무에서는 35%, 43%로 감소했으며, 붓순나무에서는 89%, 88%의 감소율이 나타나, 광도의 차이가 엽록소 함량의 차이를 보이게 하는 요인임을 알 수 있다.
낮은 광도조건에 비해 높은 광도조건일 때 먼나무의 광보상점과 암호흡은 각각 88%, 78%정도 증가하였고, 순양자수율은 42%정도 감소하였다. 붓순나무의 경우 광보상점과 암호흡은 높은 광도일 때 낮은 광도에 비하여 각각 79%, 71%정도 증가하였으며, 순양자수율은 37%정도 감소하였다.
IB). 따라서 엽록소 함량과 마찬가지로 내음성 정도가 다른 두 수종의 광화학계 변화도 다르게 나타남을 알 수 있었다.
붓순나무의 경우 광보상점과 암호흡은 높은 광도일 때 낮은 광도에 비하여 각각 79%, 71%정도 증가하였으며, 순양자수율은 37%정도 감소하였다. 또한, 먼나무와 붓숫나무는 낮은 광도에서는 광보상점 (Lsmp)과 암호홉(DrQ 그리고 순양자수율(①)이 큰 차이 없이 비슷한 값을 나타내지만, 높은 광도에서 먼나무가 붓순나무에 비해광보상점 (Lcomp)과 암호홉(Dres) 이 전반적으로 높은 값을 나타내었다.
붓순나무의 경우, 초기의 낮은 광도에서 비음 처리 구가 자연조건에 비하여 높은 광합성율을 나타내는 것은 비슷하지만, 먼나무와 달리 모든 광도조건에서 비음처리 구가 자연조건에 비하여 높은 광합성율을 나타내었다. 또한, 자연조건에서의 광합성율은 광도가 증가함에 따라 조금씩 증가하는 경향을 나타내는 것에 비하여, 비음 처리구에서는 일정 광도 약 1000 μmol m-2s-1 이상의 광도에서 차츰 감소하는 경향을 나타냈다(Fig. IB). 따라서 엽록소 함량과 마찬가지로 내음성 정도가 다른 두 수종의 광화학계 변화도 다르게 나타남을 알 수 있었다.
이에 반해 붓순나무는 모든 광도에서 비음처리를 하지 않은 묘목이 비음처리를 한 묘목에 비해 낮은 광합성율과 수분이용효율을 나타냈다. 먼나무가 탄력적으로 광도변화에 따라 유동성 있는 반응을 보이는 것에 비해 내음성이 강한 붓순나무는 광환경 변화에 따른 민감성이 낮게 나타나는 것을 알 수 있었다.
순양자수율을 보였다고 보고하였다. 먼나무와 붓순나무를 자연조건(fhll sunlight)과 비음처리를 했을 때, 두 수종 모두 자연조건이 비음처리구에 비하여 광보상점 (Lcomp)과 암호흡(Dres) 이 높았고, 순양자수율(①) 은 비음 처리구가 더 높게 나타나(Table 2) 낮은 광도에서 수목의 일반적인 광합성 특징을 보였다. 한편, 같은 광도에서 먼나무와 붓순나무 두 수종간의 차이가 있었는데 비음 처리구에서는 광보상점과 암호흡, 양자 수율의 차이가 거의 없었던 것에 비하여 자연조건(full sunlight)일 때, 먼나무가 붓순나무에 비하여 광보상점과 암호흡이 높은 값을 나타냈다.
즉 먼나무는 광도 변화에 따라 생존에 더 유리한 방향으로 광합성 기구를 유동적으로 작용하는 것을 볼 수 있었다. 반면, 내음성이 강한 붓순나무는 순화된 광합성 기구 체계로 인하여 광도변화에 민감하게 반응하지 않고, 기존의 생리적 특징들이 유지되었음을 알 수 있었다. Hikosaka and Terashima(1996)에서 양수는 매우 낮은 광에서의 적절한 광합성 성분의 기관조절 능력이 부족하다는 생리적 특징을 볼 수 있는데, 어떤 특정한 분포지에서 순화된(특히 , 빛 이용의 조절능력에 있어서) 식물의 경우 환경의 변화에 대한 감수성이 낮게 나타남을 의미하는 것으로 본 실험 결과의 붓순나무 반응도 이와 비슷하였다.
낮은 광도에 비하여 높은 광도에서의 총 엽록소 함량은 먼나무가 34% 감소하였는데 반하여, 붓순나무의 경우 88%정도로 크게 감소하였다. 엽록소 a와 b도 각각 먼나무에서는 35%, 43%로 감소했으며, 붓순나무에서는 89%, 88%의 감소율이 나타나, 광도의 차이가 엽록소 함량의 차이를 보이게 하는 요인임을 알 수 있다. 또한, 그 수준 차이가 먼나무에 비하여내 음성이 강한 붓순나무가 더 크게 나타났는데, 이는 내 음성이 강한 붓순나무가 먼나무에 비하여 광도 변화에 따른 적응성이 낮다는 것으로 해석될 수 있다.
두 수종의 묘목을 처리구에서 각각 1 년간 비음처리하였을 때, 엽록소함량과 광합성계, 엽육 세포 내 CO2농도, 수분이용효율의 특성을 조사하였다. 엽록소 함량은 두 수종모두 자연조건(hill sunlight) 일때, 비음처리구에 비하여 낮은 엽록소 함량들(Chi a, Chi b, Chi a+b)을 나타냈으며, 붓순나무에서 특히 자연조건과 비음 처리구간의 엽록소 함량의 차이가 크게 나타났다. 한편, 중용수인 먼나무는 PPFD 1000 μmol m%-, 이상 일 때, 자연조건(fhll sunlight) 에서높은 광합성율과 높은 수분이용효율을 보였지만, PPFD 1000 nmol m-2s_, 이하에서는 비음처리구에서 자연조건에 비해 더 높은 광합성율과, 수분 이용효율을 나타냈다.
이상의 결과들을 종합해 보면, 중용수의 특징을 가지고 있는 먼나무와 내음성이 강한 음수인 붓순나무에광도변화를 주었을 때, 순화된 그들의 반응구조들로 인하여 서로 다른 반응을 나타내는 것을 알 수 있었다. 즉 먼나무는 광도 변화에 따라 생존에 더 유리한 방향으로 광합성 기구를 유동적으로 작용하는 것을 볼 수 있었다.
즉 먼나무는 광도 변화에 따라 생존에 더 유리한 방향으로 광합성 기구를 유동적으로 작용하는 것을 볼 수 있었다. 반면, 내음성이 강한 붓순나무는 순화된 광합성 기구 체계로 인하여 광도변화에 민감하게 반응하지 않고, 기존의 생리적 특징들이 유지되었음을 알 수 있었다.
먼나무와 붓순나무를 자연조건(fhll sunlight)과 비음처리를 했을 때, 두 수종 모두 자연조건이 비음처리구에 비하여 광보상점 (Lcomp)과 암호흡(Dres) 이 높았고, 순양자수율(①) 은 비음 처리구가 더 높게 나타나(Table 2) 낮은 광도에서 수목의 일반적인 광합성 특징을 보였다. 한편, 같은 광도에서 먼나무와 붓순나무 두 수종간의 차이가 있었는데 비음 처리구에서는 광보상점과 암호흡, 양자 수율의 차이가 거의 없었던 것에 비하여 자연조건(full sunlight)일 때, 먼나무가 붓순나무에 비하여 광보상점과 암호흡이 높은 값을 나타냈다. 내음성 수종과 내 음성이 약한 수종을 비슷한 생장조건에 놔두면 종종 내 음성 수종이 내음성이 약한 수종에 비하여 낮은 광보상점을 가질 수 있는데 (Lusk, 2002), 이것은 내음성 수종의 낮은 광도에서 순화된 광합성 특징에서 그 원인을 찾을 수 있다.
a+b)을 나타냈다(Table 1). 한편, 높은 광도에서 엽록소 함량이 감소하는 경향은 비슷하게 나타났지만, 높은 광도와 낮은 광도에서의 엽록소 함량의 차이는 먼나무에 비하여 붓순나무에서 더 크게 나타났다. 낮은 광도에 비하여 높은 광도에서의 총 엽록소 함량은 먼나무가 34% 감소하였는데 반하여, 붓순나무의 경우 88%정도로 크게 감소하였다.
, 2002). 한편, 두 수종간에 서로 다른 광도에서의 잎 내 엽록소 함량들의 차이는 먼나무에서 보다 붓순나무에서 더 크게 나타나, 광도변화에 따른 적응력에 있어서 먼나무가 붓순나무에 비하여 유연성이 높음을 알 수 있다.
한편, 수분이용효율은 광합성율과 마찬가지로(Fig. 1) 먼나무의 경우 PPFD 1000 nmol m-2s-1를 기점으로 그 이상의 광도에서는 자연조건에서 자란 먼나무가 높게 나타났으며, 그 이하에서는 비음 처리구에서 자란 것이 높게 나타났다(Fig. 3A). 그리고 붓순나무는 비음처리 구에서 자란 것이 모든 광도에서 자연조건(full sunlight)에 비해 높은 수분이용효율을 보임으로서(Fig.
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