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문제 정의
- 고온 억제 방법인 차광은 지온, 엽온 및 광도를 낮추는 효과가 있으나 지나친 차광은 광도가 낮아져 순 광합성량의 감소로 영양생장이 부족하여 초장, 측지수, 엽장, 엽면적 및 건물중 등의 감소가 나타난다(Brand, 1997; Hong 등, 1996; Kim과 Sang, 1982; Russo, 1993; Son과 Chae, 2003). 따라서, 본 실험에서는 고추냉이잎 생산을 위한 수경재배시 시설내 차광률이 고추냉이 생육 및 광합성 특성에 미치는 영향을 조사하여 재배의 기초자료로 활용하고자 하였다.
제안 방법
-
결과 및 고찰
고추냉이의 수경재배시 차광정도에 따른 엽록소 형광 특성인 광계 Ⅱ의 전자전달률(ETR), 광계 Ⅱ의 양자수율(Yield)과 광화학적 소멸(qP)을 광도 0-500 Hmolm%T로 증가시키며 측정하였다(Fig. 1). 엽록소형광은 주로 엽록소a에서 방출되며 환경스트레스에 민감한 광계 Ⅱ의 활성과 밀접한 관계가 있다는 것이 밝혀진 이후로 엽록소 형광지표들이 광합성 분석을 위해 사용되고 있다(Baek 등, 2005).
- 본 연구는 고주냉이 수경재배시 유리온실내 무차광, 10, 30, 70% 차광률이 고추냉이 생육 및 광합성 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 광도가 증가할수록 엽록소 형광특성 ETRe 함께 증가하였으며, 무차광, 10%, 30% 차광간의 차이가 없었으나, 70% 차광 처리구는 다른 처리구에 비해 현저히 낮게 나타났다.
- 엽록소 형광 측정기 (PAM 2000, Germany, Walz LED 광원을 이용하여 광을 조절하여 전자 전달률 (electron transport rate, ETR), 광화학적 에너지 전환에 유효 한양 자수율(quantum yield, Yield)과 광화학적 형광 소멸계수(photochemical quanching, qP)를 측정하였다. 생육 조사는 엽면적 (Li-3100, Li-cor, USA), 엽장, 엽폭, 엽수, 엽병장, 잎과 엽병의 생체중과 건물중을 조사하였다. 조사된 데이터는 SAS 프로그램(Window용 V.
- 정식 90일 후 LED light source와 CO2 injector systems 부착한 휴대용 광합성 측정기 (Li-6400, Li-cor, USA)를 사용하여 차광 정도에 따른 광합성률(Pn), 기공 전도도(, 증산률 (Tr), 세포 내 CO?농도(Ci)를 측정하였다. 엽록소 형광 측정기 (PAM 2000, Germany, Walz LED 광원을 이용하여 광을 조절하여 전자 전달률 (electron transport rate, ETR), 광화학적 에너지 전환에 유효 한양 자수율(quantum yield, Yield)과 광화학적 형광 소멸계수(photochemical quanching, qP)를 측정하였다. 생육 조사는 엽면적 (Li-3100, Li-cor, USA), 엽장, 엽폭, 엽수, 엽병장, 잎과 엽병의 생체중과 건물중을 조사하였다.
- 5로 관리하였다. 차광처리는 재배 전 기간동안 유리온실 내에 가로 5m, 세로 2m, 높이 2.5m의 소형차광시설물을 제작하고 차광막을 소형 하*스에 덮어 온실내 직사광의 10, 30, 70% 차광과 무차광의 4 처리구를 설치하였다. 실험 기간 중 맑은 날 광도가 1000μmolm-2s-1일 때, 시설 내의 광도는 무차광, 10, 30, 70%차광이 각각 800, 700, 500, 100μ„1000μmolm이었다.
대상 데이터
- 고추냉이, 달마' 품종을 조직배양하여 순화묘를 2개월 육묘한 후 2006년 11월에 주간 25cm 간격으로정식하여 2007년 3월까지 약 5개월간 서울시립대학교 유리온실에서 재배하였다. 순환식 담액수경재 배방식 으로 서울시립대 엽채류 배양액(N 11.
- 재배하였다. 순환식 담액수경재 배방식 으로 서울시립대 엽채류 배양액(N 11.7, P 2, K 6.7, Ca 3.5, Mg 2me・LT)을 사용하였다. 배양액의 EC와 pH는 각각 1.
데이터처리
- 생육 조사는 엽면적 (Li-3100, Li-cor, USA), 엽장, 엽폭, 엽수, 엽병장, 잎과 엽병의 생체중과 건물중을 조사하였다. 조사된 데이터는 SAS 프로그램(Window용 V. 9.1)을 이용하여 처리 평균간 유의성 검정을 하였다.
성능/효과
- (Hwang, 2004). 건물중은 10%차광 처리에서 가장 높고, 무차광, 30%, 70% 차광 순으로 높게 나타나 광합성과 기공전도도 등과 같은 경향을 보였다. 이러한무차광의 생장 감소는 높은 광도에 노출된 식물의 형광, 산소 발생에 의한 photoinhibition 작용 (Ralph과 Burchett, 1995)에 의한 것으로 판단되었다.
- 광합성과 기공전도도는 10%차광에서 가장 높았으며, 증산율은 무차광 처리구에서 가장 낮게 나타났다. 고추냉이 엽면적과 생장량은 10%차광에서 가장 높았으며, 엽수는 무차광에서가장 많고 차광률이 증가할수록 감소하였다. 엽장, 엽폭은 무차광, 10-30%차광간에 유의적인 차이가 없었으나, 엽병장은 무차광에서 유의적으로 감소하였다.
- 70%차광에서 고추냉이의 잎, 엽병 등의 생장이 매우 저조하였는데, Gardner 등(1985)은 광도는 식물체 유지 및 생장의 에너지원으로 광도가 광포화점 이상일때는 식물의 생장에 미치는 영향이 적으나 광포화점 이하로 차광되면 생장 둔화가 심하다고 보고하고 있다. 고추냉이 잎 생산을 위한 수경재배시 시설 내 차광률에 따른 엽면적, , 잎과 엽병의 생체중 등의 생장량과 광합성 특성을 조사한 결과 가을~봄 재배 시 시설 내 10% 차광(700|imolnr2sT)이 적합한 것으로 판단되었다.
- 70%차광에서 고추냉이 잎과 뿌리의 생장이현저히 감소하였다. 고추냉이를 11월에 정식하여 순환식 담액수경 방식으로 5개월간 재배한 결과 시설내의차광률은 엽중, 엽병중, 엽면적과 광합성 특성 등을 고려할 때 10% 차광(70001111~2)이 잎 생산에 적합하였다.
- 엽록소형광은 주로 엽록소a에서 방출되며 환경스트레스에 민감한 광계 Ⅱ의 활성과 밀접한 관계가 있다는 것이 밝혀진 이후로 엽록소 형광지표들이 광합성 분석을 위해 사용되고 있다(Baek 등, 2005). 광계 Ⅱ의 reaction center에서 일어나는 광화학적 에너지 전환에 유효한 ETRe 광도가 O에서 500μmolm-2s-1까지 증가함에 따라 0%, 10%, 30% 차광처리는 직선적으로 증가하는 경향을 나타내고 처리간 차이가 크지 않았다. 그러나 70% 차광은 100|imolm-2s-1 이상에서 더 이상 증가하지 않고 현저히 낮은 값을 보였다.
- 미치는 영향을 조사하였다. 광도가 증가할수록 엽록소 형광특성 ETRe 함께 증가하였으며, 무차광, 10%, 30% 차광간의 차이가 없었으나, 70% 차광 처리구는 다른 처리구에 비해 현저히 낮게 나타났다. Yield와 qP는 광도 증가와 함께 감소하였으며, 70% 차광 처리구에서 감소폭이 컸다.
- Yield와 qP는 광도 증가와 함께 감소하였으며, 70% 차광 처리구에서 감소폭이 컸다. 광합성과 기공전도도는 10%차광에서 가장 높았으며, 증산율은 무차광 처리구에서 가장 낮게 나타났다. 고추냉이 엽면적과 생장량은 10%차광에서 가장 높았으며, 엽수는 무차광에서가장 많고 차광률이 증가할수록 감소하였다.
- 같다. 광합성량은 10%차광에서 가장 높고, 무차광, 30, 70% 차광 순으로 높게 나타났으며, 세포 내 CO2 농도는 10, 30% 차광이 무차광보다 유의적으로 높게 나타났다. 이러한 무차광에서의 광합성과 세포 내 CO2 농도의 감소는 광포화점을 초과하는 강광에 노출될때 light-harvesting protein complex에서 PS-II로의 에너지 전달이 억제되는 현상(Xin 등, 2000)에 기인한 것으로 판단된다.
- 증산률은 무차광 처리에서 10% 차광의 1/4수준으로 현저한 감소를 나타내었다. 기공전도도는 무차광, 차광 10, 30%에서 차이가 없었으나, 차광 70%처리는 다른 처리구의 1/3수준으로 낮게 나타났다.
- 이러한 무차광에서의 광합성과 세포 내 CO2 농도의 감소는 광포화점을 초과하는 강광에 노출될때 light-harvesting protein complex에서 PS-II로의 에너지 전달이 억제되는 현상(Xin 등, 2000)에 기인한 것으로 판단된다. 또한, 광합성률이 가장 높았던 10% 차광처리는 광도가 700μmolm-2s-1로 실험기간동안 고추냉이의 광포화점인 600~700|imolm-2s~M] 가장 가깝게 유지된 결과로 판단된다. 증산률은 무차광 처리에서 10% 차광의 1/4수준으로 현저한 감소를 나타내었다.
- 그러나 70% 차광은 100|imolm-2s-1 이상에서 더 이상 증가하지 않고 현저히 낮은 값을 보였다. 식물체가 흡수한빛의 광화학적 소멸 에너지의 분산을 나타내는 qP는무차광과 차광 10%, 30%처리구에서 50|imolm-2sT까지 감소 후 일정하게 유지되었다. 그러나 차광률이 가장 높았던 70% 차광처리는 qP값이 광도의 증가와 함께 계속적으로 감소되었다.
- 그러나 차광률이 가장 높았던 70% 차광처리는 qP값이 광도의 증가와 함께 계속적으로 감소되었다. 엽면적과 엽중이 가장 높았던 10% 차광처리는 무차광과 30% 차광에 비해 qP 값이 낮은 경향을 나타내었다.
- 차광 실험 후 고추냉이 생육 조사 결과는 Table 2, 3과 같다. 엽면적은 10% 차광 처리에서 무차광의 143%로 증가되어 가장 높았고, 70% 차광처리의 엽면적은 10% 차광의 1/10수준으로 생장이 매우 낮았다. 엽폭과 엽장은 14~17cm로 무차광, 10%, 30% 차광간에 통계적 유의차가 없었으며, 70% 차광이 현저히 낮았다.
- 이러한무차광의 생장 감소는 높은 광도에 노출된 식물의 형광, 산소 발생에 의한 photoinhibition 작용 (Ralph과 Burchett, 1995)에 의한 것으로 판단되었다. 엽병의 건물 중은 10%차광, 무차광에서 가장 높고, 30%, 70% 차광 순으로 나타났다. 차광 무차광과 10%, 30%의 차광률에 따른 지상부 생장은 유의적 차이를 보였으나 지하부 생장은 처리간 유의적 차이가 없어(Table 3), 차광률이 뿌리생장에 미치는 영향^ 지상부 생장에 비해 적은 것으로 판단되었다.
- 엽폭과 엽장은 14~17cm로 무차광, 10%, 30% 차광간에 통계적 유의차가 없었으며, 70% 차광이 현저히 낮았다. 엽수는 무차광과 10% 차광에서 가장 높았으며, 차광률이 증가할수록 엽수가 감소하는 경향을 나타내었다. 70%차광에서 엽수는 무차광의 10%수준으로 현저한 생장 저하를 나타내었다.
- 고추냉이 엽면적과 생장량은 10%차광에서 가장 높았으며, 엽수는 무차광에서가장 많고 차광률이 증가할수록 감소하였다. 엽장, 엽폭은 무차광, 10-30%차광간에 유의적인 차이가 없었으나, 엽병장은 무차광에서 유의적으로 감소하였다. 뿌리의 생장은 70%차광을 제외하고 처리간에 큰 차이가없었다.
- 엽면적은 10% 차광 처리에서 무차광의 143%로 증가되어 가장 높았고, 70% 차광처리의 엽면적은 10% 차광의 1/10수준으로 생장이 매우 낮았다. 엽폭과 엽장은 14~17cm로 무차광, 10%, 30% 차광간에 통계적 유의차가 없었으며, 70% 차광이 현저히 낮았다. 엽수는 무차광과 10% 차광에서 가장 높았으며, 차광률이 증가할수록 엽수가 감소하는 경향을 나타내었다.
- 또한, 광합성률이 가장 높았던 10% 차광처리는 광도가 700μmolm-2s-1로 실험기간동안 고추냉이의 광포화점인 600~700|imolm-2s~M] 가장 가깝게 유지된 결과로 판단된다. 증산률은 무차광 처리에서 10% 차광의 1/4수준으로 현저한 감소를 나타내었다. 기공전도도는 무차광, 차광 10, 30%에서 차이가 없었으나, 차광 70%처리는 다른 처리구의 1/3수준으로 낮게 나타났다.
- 엽병의 건물 중은 10%차광, 무차광에서 가장 높고, 30%, 70% 차광 순으로 나타났다. 차광 무차광과 10%, 30%의 차광률에 따른 지상부 생장은 유의적 차이를 보였으나 지하부 생장은 처리간 유의적 차이가 없어(Table 3), 차광률이 뿌리생장에 미치는 영향^ 지상부 생장에 비해 적은 것으로 판단되었다. Pearcy와 Sims(1994) 은광 조건이 제한 요인으로 작용할 때 줄기, 잎의 지상부로 분배가 지하부 보다 많아진다고 보고하였다.
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