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문제 정의
- 본 실험에서는 염토지대에 조경용 식재로 사용이 가능한지 알아보기 위해 여러 과에 속하는 자생식물의 염 스트레스에 대한 내염성 정도를 조사하였다. NaCl의 처리에 따른 식물의 생육반응과 이온흡수 특성도 파악하여, 여러 식물에 대한 내성 정도를 구명하고자 하였다. 실험재료로 노랑꽃창포, 밀사초, 여우꼬리사초, 줄사초, 홍노줄사초, 애기부들, 바위 및 땅채송화 등을 이용하였다.
- 본 실험에서는 염토지대에 조경용 식재로 사용이 가능한지 알아보기 위해 여러 과에 속하는 자생식물의 염 스트레스에 대한 내염성 정도를 조사하였다. NaCl의 처리에 따른 식물의 생육반응과 이온흡수 특성을 파악하여, 여러 식물에 대한 내성 정도를 구명하고자 하였다.
- 본 실험에서는 염토지대에 조경용 식재로 사용이 가능한지 알아보기 위해 여러 과에 속하는 자생식물의 염 스트레스에 대한 내염성 정도를 조사하였다. NaCl의 처리에 따른 식물의 생육반응과 이온흡수 특성을 파악하여, 여러 식물에 대한 내성 정도를 구명하고자 하였다.
제안 방법
- ), 땅채송화(Sedum oryzifolium Makino) 등을 이용하였다. 각 식물들은 원예용 상토[Sunshine Mix #4, Sungro, USA(perlite : peatmoss = 1 : 1, v/v)]로 채워진 10cm 화분에 2011년 7월 26일 정식 한 후, NaCl을 저면관수로 매주 처리하였다. 염 농도는 0, 100, 200, 300mM로 처리해주었다.
- 5g을 취한 후 sulfuric acid 1mL와 50% perchloric acid 10mL를 넣고 300℃에서 분해하였다. 분해액을 이용해 K, Ca, Mg, Cl 등을 원자흡광분광도계(Spectra AA 880, Varian)를 사용하여 측정하였다.
- 처리 4주 후 지상부 및 뿌리의 생체중·건물중, 엽내 무기이온 함량 등을 조사하였다.
- 염 농도는 0, 100, 200, 300mM로 처리해주었다. 처리 4주 후 지상부 및 뿌리의 생체중과 건물중 등을 조사하였다.
대상 데이터
- NaCl의 처리에 따른 식물의 생육반응과 이온흡수 특성도 파악하여, 여러 식물에 대한 내성 정도를 구명하고자 하였다. 실험재료로 노랑꽃창포, 밀사초, 여우꼬리사초, 줄사초, 홍노줄사초, 애기부들, 바위 및 땅채송화 등을 이용하였다. 염농도는 0, 100, 200, 300mM로 처리해 주었다.
- 실험재료로 여우꼬리사초(Carex blepharicarpa), 왕밀사초(Carex matsumarae), 줄사초(Carex lenta), 홍노줄사초(Carex sendaica), 노랑꽃창포(Iris pseudacorus L.), 애기부들(Typha angustifolia L.), 바위채송화(Sedum polytrichoides Hemsl.), 땅채송화(Sedum oryzifolium Makino) 등을 이용하였다. 각 식물들은 원예용 상토[Sunshine Mix #4, Sungro, USA(perlite : peatmoss = 1 : 1, v/v)]로 채워진 10cm 화분에 2011년 7월 26일 정식 한 후, NaCl을 저면관수로 매주 처리하였다.
데이터처리
- zMean separation within columns by Duncan’s multiple range test at 5% level.
- 통계분석은 SAS system(Version 9.1, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)에 의해 Duncan’s multiple range test 검정법으로 5% 수준에서 유의성을 검정하였다.
이론/모형
- , Cary, NC, USA)에 의해 Duncan’s multiple range test 검정법으로 5% 수준에서 유의성을 검정하였다. 그래프 작업은 SigmaPlot(Ver 9.01, Systat Software Inc., San Jose, CA, USA)을 이용하였다.
성능/효과
- 홍노줄사초만 K의 흡수량이 감소되었고, Na/K의 비율은 300mM의 농도에서 3으로 다른 종보다 높은 경향을 보였다. 노랑꽃창포, 애기부들, 바위채송화 등은 NaCl의 농도가 증가됨에 따라 K, Ca, Mg의 흡수량이 일시 증가하다가 200mM의 농도부터 감소하는 경향을 보였고, 땅채송화는 염농도에 따라 흡수량이 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. Na/K의 비율은 300mM의 농도에서 1~2로 조사되었다.
- K는 염 스트레스하에서, 막의 완전성 유지, 삼투스트레스 조절, K/Na 선택성에 영향 등 중요한 역할을 하고(Cramer 등, 1987; Mansfield 등, 1990; Rengel, 1992), 고농도의 염 흡수는 특히 K의 흡수와 경합하여 K결핍을 유도하는 것으로 보고되었다(Fox와 Guerinot, 1998). 노랑꽃창포와 애기부들은 NaCl의 농도가 증가됨에 따라 K, Ca, Mg의 흡수량이 일시 증가하다가 200mM의 농도부터 감소하는 경향을 보였고, Na/K의 비율은 300mM의 농도에서 각각 2 및 0.8로 조사되었다(Fig. 6, Fig. 7). 일반적으로 식물이 염토지대에 놓이게 되면 Na의 흡수량은 증가하고 K와 Ca는 감소하는 것으로 보고된다(Ashraf와 Orooj, 2006).
- Kim 등(2010)도 부위별로 염처리에 따른 이온흡수량의 변화가 달라, 배추 잎에서는 100mM NaCl 처리에서 K, Ca, Mg의 농도가 대조구보다 약 40% 감소했으나, 뿌리에서는 50mM NaCl 처리에서 19~38% 감소한다고 보고하였다. 땅채송화 및 바위채송화 등도 NaCl 100~200mM의 범위에서 지상부 및 지하부의 생육이 모두 영향을 받는 것으로 나타났다.
- 8로 조사되었다. 땅채송화 및 바위채송화 등도 NaCl 100~200mM의 범위에서 지상부 및 지하부의 생육이 영향을 받는 것으로 나타났다. 바위채송화는 NaCl의 농도가 증가됨에 따라 K, Ca, Mg의 흡수량이 일시 증가하다가 200mM의 농도부터 감소하는 경향을 보였고, 땅채송화는 염농도에 따라 흡수량이 영향을 받지 않는 것으로 나타났다.
- 애기부들의 지상부는 NaCl 300mM의 고농도에서 그리고 지하부는 NaCl 100mM의 농도에서 생육이 저하되었다. 땅채송화와 바위채송화는 NaCl 100~200mM의 범위에서 지상부 및 지하부의 생육이 억제되었다. 사초과 식물들은 생육의 변화는 크게 보이지 않았으나, 줄사초 및 홍노줄사초는 염처리에 따라 잎들이 갈변되는 현상을 보였고, 왕밀사초 및 여우꼬리사초는 갈변정도가 약하게 나타났다(Fig.
- 일반적으로 식물이 염토지대에 놓이게 되면 Na의 흡수량은 증가하고 K와 Ca는 감소하는 것으로 보고된다(Ashraf와 Orooj, 2006). 바위채송화는 NaCl의 농도가 증가됨에 따라 K, Ca, Mg의 흡수량이 일시 증가하다가 200mM의 농도부터 감소하는 경향을 보였고, 땅채송화는 염농도에 따라 흡수량이 영향을 받지 않는 것으로 나타났다(Fig. 8, Fig. 9). 바위채송화 및 땅채송화의 Na/K의 비율은 300mM의 농도에서 1로 조사되었다.
- 일반적으로 식물이 염토지대에 놓이게 되면 Na의 흡수량은 증가하고 K와 Ca는 감소하는 것으로 보고된다(Ashraf와 Orooj, 2006). 바위채송화는 NaCl의 농도가 증가됨에 따라 K, Ca, Mg의 흡수량이 일시 증가하다가 200mM의 농도부터 감소하는 경향을 보였고, 땅채송화는 염농도에 따라 흡수량이 영향을 받지 않는 것으로 나타났다(Fig. 8, Fig.
- 땅채송화와 바위채송화는 NaCl 100~200mM의 범위에서 지상부 및 지하부의 생육이 억제되었다. 사초과 식물들은 생육의 변화는 크게 보이지 않았으나, 줄사초 및 홍노줄사초는 염처리에 따라 잎들이 갈변되는 현상을 보였고, 왕밀사초 및 여우꼬리사초는 갈변정도가 약하게 나타났다(Fig. 1). Agastian 등(2000)에 따르면, 잎의 클로로필과 총카로티노이드 농도는 염스트레스에 의해 감소하고, 식물체의 가장 오래된 잎은 장기간 염처리를 받으면 유황병이 발생하고 낙하를 시작하는 것으로 보고되었다.
- 홍노줄사초는 K의 흡수량이 감소되었고, Na/K의 비율은 300mM의 농도에서 3으로 다른 종보다 높은 경향을 보였다. 애기부들은 NaCl의 농도가 증가됨에 따라 K, Ca, Mg의 흡수량이 일시 증가하다가 200mM의 농도부터 감소하는 경향을 보였고, Na/K의 비율은 300mM의 농도에서 0.8로 조사되었다. 땅채송화 및 바위채송화 등도 NaCl 100~200mM의 범위에서 지상부 및 지하부의 생육이 영향을 받는 것으로 나타났다.
- 줄사초, 왕밀사초, 여우꼬리사초, 노랑꽃창포 등은 NaCl 200mM의 고농도에서도 잘 견디는 초종으로 판단되었다. 줄사초, 여우꼬리사초, 왕밀사초 등은 NaCl의 농도가 증가됨에 따라 K, Ca, Mg의 흡수량이 유지되거나 증가하는 경향을 보였고, 노랑꽃창포는 NaCl의 농도가 증가됨에 따라 K, Ca, Mg의 흡수량이 일시 증가하다가 200mM의 농도부터 감소하였다. 홍노줄사초, 애기부들 등은 지하부 생육이 NaCl 100mM의 농도에서 저하되어, 지상부다 뿌리가 민감하게 반응하는 것으로 나타났다.
- 줄사초, 여우꼬리사초, 왕밀사초 등은 NaCl의 농도가 증가됨에 따라 K, Ca, Mg의 흡수량이 유지되거나 증가하는 경향을 보였다. 홍노줄사초만 K의 흡수량이 감소되었고, Na/K의 비율은 300mM의 농도에서 3으로 다른 종보다 높은 경향을 보였다.
- 5). 줄사초, 여우꼬리사초, 왕밀사초 등은 NaCl의 농도가 증가됨에 따라 K, Ca, Mg의 흡수량이 유지되거나 증가하는 경향을 보였으나, 홍노줄사초는 K의 흡수량이 감소되는 것이 특징이였다. NaCl 300mM의 농도의 경우 사초 종류별 Na/K 비율은 여우꼬리사초 2.
- 줄사초는 염처리에 따라 생체중 및 건물중의 변화가 보이지 않았으며, 여우꼬리사초, 왕밀사초, 홍노줄사초, 노랑꽃창포 등은 NaCl 300mM의 고농도에서 생육이 나빠지는 경향을 보였다(Table 1). 홍노줄사초는 뿌리 생체중 및 건물중이 NaCl 100mM의 농도에서 억제되는 것으로 조사되었다.
- 줄사초, 왕밀사초, 여우꼬리사초, 노랑꽃창포 등은 NaCl 200mM의 고농도에서도 잘 견디는 초종으로 판단되었다. 홍노줄사초, 애기부들 등은 지하부 생육이 NaCl 100mM의 농도에서 저하되어, 뿌리가 염처리에 더 민감하게 반응하는 것으로 나타났다. Kim 등(2010)도 부위별로 염처리에 따른 이온흡수량의 변화가 달라, 배추 잎에서는 100mM NaCl 처리에서 K, Ca, Mg의 농도가 대조구보다 약 40% 감소했으나, 뿌리에서는 50mM NaCl 처리에서 19~38% 감소한다고 보고하였다.
- Na/K의 비율은 300mM의 농도에서 모두 1로 조사되었다. 홍노줄사초, 애기부들, 바위채송화, 땅채송화 등은 NaCl 100mM의 농도에서도 뿌리의 생육이 저하되었으나, 염처리에 따른 잎의 이온흡수특성은 뚜렷한 경향을 보이지 않았다.
- 그러므로, 여우꼬리사초, 왕밀사초, 줄사초, 노랑꽃창포 등은 식물의 생육 및 이온흡수 특성을 고려할 때 NaCl 200mM의 고농도에서도 잘 견디는 초종으로 판단되었고, 특히 사초과 식물들의 내염성이 검증되어 앞으로 많이 활용될 수 있으리라 사료되었다. 홍노줄사초, 애기부들, 바위채송화, 땅채송화 등은 NaCl 100mM의 농도에서도 뿌리의 생육이 저하되었으며, 염처리에 따른 잎의 이온흡수특성은 뚜렷한 경향을 보이지 않았다.
- 홍노줄사초, 애기부들 등은 지하부 생육이 NaCl 100mM의 농도에서 저하되어, 지상부다 뿌리가 민감하게 반응하는 것으로 나타났다. 홍노줄사초는 K의 흡수량이 감소되었고, Na/K의 비율은 300mM의 농도에서 3으로 다른 종보다 높은 경향을 보였다. 애기부들은 NaCl의 농도가 증가됨에 따라 K, Ca, Mg의 흡수량이 일시 증가하다가 200mM의 농도부터 감소하는 경향을 보였고, Na/K의 비율은 300mM의 농도에서 0.
- 줄사초는 염처리에 따라 생체중 및 건물중의 변화가 보이지 않았으며, 여우꼬리사초, 왕밀사초, 홍노줄사초, 노랑꽃창포 등은 NaCl 300mM의 고농도에서 생육이 나빠지는 경향을 보였다(Table 1). 홍노줄사초는 뿌리 생체중 및 건물중이 NaCl 100mM의 농도에서 억제되는 것으로 조사되었다. 염 스트레스는 식물의 생장 저해를 가져오며, 식물의 잎, 줄기 및 뿌리의 생체중 및 건물중을 상당히 감소시킨다(Chartzoulakis와 Klapaki, 2000).
- 줄사초, 여우꼬리사초, 왕밀사초 등은 NaCl의 농도가 증가됨에 따라 K, Ca, Mg의 흡수량이 유지되거나 증가하는 경향을 보였다. 홍노줄사초만 K의 흡수량이 감소되었고, Na/K의 비율은 300mM의 농도에서 3으로 다른 종보다 높은 경향을 보였다. 노랑꽃창포, 애기부들, 바위채송화 등은 NaCl의 농도가 증가됨에 따라 K, Ca, Mg의 흡수량이 일시 증가하다가 200mM의 농도부터 감소하는 경향을 보였고, 땅채송화는 염농도에 따라 흡수량이 영향을 받지 않는 것으로 나타났다.
- 7, 홍노줄사초 3으로 조사되었다. 홍노줄사초의 K 흡수량이 염처리에 따라 가장 억제된 것으로 나타났다. K는 염 스트레스하에서, 막의 완전성 유지, 삼투스트레스 조절, K/Na 선택성에 영향 등 중요한 역할을 하고(Cramer 등, 1987; Mansfield 등, 1990; Rengel, 1992), 고농도의 염 흡수는 특히 K의 흡수와 경합하여 K결핍을 유도하는 것으로 보고되었다(Fox와 Guerinot, 1998).
후속연구
- Na/K의 비율은 300mM의 농도에서 모두 1로 조사되었다. 그러므로, 여우꼬리사초, 왕밀사초, 줄사초, 노랑꽃창포 등은 식물의 생육 및 이온흡수 특성을 고려할 때 NaCl 200mM의 고농도에서도 잘 견디는 초종으로 판단되었고, 특히 사초과 식물들의 내염성이 검증되어 앞으로 많이 활용될 수 있으리라 사료되었다. 홍노줄사초, 애기부들, 바위채송화, 땅채송화 등은 NaCl 100mM의 농도에서도 뿌리의 생육이 저하되었으며, 염처리에 따른 잎의 이온흡수특성은 뚜렷한 경향을 보이지 않았다.
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