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문제 정의
- 이 연구는 자생지 환경에 따른 꼬리진달래의 순광합성속도, 기공증산속도, 기공전도도, 수분이용효율, 엽록소 함량 등을 조사하여 희귀멸종위기 식물인 꼬리진달래의 보호 및 자생지 보전 전략을 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.
제안 방법
- 꼬리진달래의 잎에 대한 광합성 반응은 자생지내에서 3개체를 선발한 후 각 개체별로 3~5개의 잎에 대하여 실시하였으며, 휴대용 광합성 측정장치(Ultra Compact Programmable Photosynthesis System, LCpro+, ADC, UK)를 이용하여 단위 엽면적당 순광합성속도(net photosynthetic rate; Pn), 기공증산속도(stomatal transpiration rate; E), 기공전도도(stomatal conductance; gH2O) 등을 측정하였다.
- 또한 온도변화에 따른 광합성 속도를 비교하기 위해 PPFD 1200µmol m−2 s−1에서 온도를 15℃, 20℃, 25℃, 30℃, 35℃로 조절하여 측정하였다.
- 온도 변화에 따른 자생지별 꼬리진달래의 순광합성 속도를 알아보기 위해 포화광도 1,200 µmol m−2 s−1을 유지한 후 온도를 변화시켜 순광합성속도를 산출하였다(Fig. 2).
- 엽록소 함량 분석을 위해 Hiscox와 Israelstam (1978)의 방법에 따라 DMSO(dimethylsulfoxide)를 추출 용매로 하여 엽록소를 추출하였다. 추출액은 UV-Visible spectrophotometer(UV/VIS Spectrophotometer, HP 8453, Hewlett-Packard, U.S.A)를 이용하여 663nm와 645nm의 파장에서 흡광도를 측정하고, 아래와 같은 식으로 엽록소 a와 b 그리고 총 엽록소 함량을 구하였다(Arnon, 1949).
- 또한 온도변화에 따른 광합성 속도를 비교하기 위해 PPFD 1200µmol m−2 s−1에서 온도를 15℃, 20℃, 25℃, 30℃, 35℃로 조절하여 측정하였다. 측정시 4m 높이의 공기유입안테나를 사용하여 대기로부터 CO2를 공급받은 후 챔버안의 CO2 농도가 대기의 CO2 농도와 비슷해지면, 엽챔버로 잎을 집은 다음 5분 정도 경과후 CO2 농도의 변화가 안정될 때 측정을 시작하였다.
- 측정시 휴대용 광합성 측정장치에 부착된 LED light source를 이용하여 PPFD(Photosynthetic Photon Flux Density)를 0, 50, 100, 200, 400, 800, 1000, 1200, 1400µmol m−2 s−1로 조절하였다.
대상 데이터
- 본 연구의 실험재료는 2009년 5월에 충청북도 월악산, 강원도 영월군 연하리, 경상북도 봉화군 석포리에서 생육이 양호한 개체를 실험재료로 사용 하였으며 월악산, 영월군 연하리, 봉화군 석포리의 자생지는 꼬리진달래 분포지역을 포함하며 개체수가 많고, 생태적으로 안정된 곳을 선정하였다. 자생지별로 광합성 측정엽은 완전히 성숙된 전년지 가지의 잎을 사용하였다.
데이터처리
- Means with different letters are significantly different at P < 0.05, which are testified with one ANOVA test and Duncan’s multiple range test.
- Means with different letters on bar are sig-nificantly different at P < 0.05, which are testified with one ANOVA test and Duncan’s multiple range test.
- Means with different letters on bar are significantly different at P < 0.05, which are testified with one ANOVA test and Duncan’s multiple range test.
이론/모형
- 엽록소 함량 분석을 위해 Hiscox와 Israelstam (1978)의 방법에 따라 DMSO(dimethylsulfoxide)를 추출 용매로 하여 엽록소를 추출하였다. 추출액은 UV-Visible spectrophotometer(UV/VIS Spectrophotometer, HP 8453, Hewlett-Packard, U.
- 측정된 모든 자료는 Data Logger에 자동 저장이되며, 단위 잎표면적당 순광합성속도, 기공증산속도는 Caemmerer and Farquhar(1981)의 식으로 자동 계산했으며, 수분이용효율은 순광합성속도를 증산속도로 나눈 값, 즉 µmol · CO2 ·mmol·H2O−1로 나타내었다.
성능/효과
- 꼬리진달래의 온도별 평균 광합성 속도를 보면, 20~30℃ 온도역에서 높은 광합성 속도를 유지하는 것으로 나타났으며, 그 중 25℃에서 가장 활발한 광합성을 하는 것으로 나타나 Lee 등(1990)에 의한 종자 발아시 최적의 온도와 같은 값을 나타냈다. 20℃ 이하의 온도역에서는 월악산이 가장 높은 광합성속도를 보였고, 35℃의 고온에서는 연하리가 비교적 높은 광합성 속도를 유지하는 것으로 나타났다(Fig. 2).
- 자생지별로는 연하리의 기공전도도가 137 mmol m-2 s-1을 나타내어, 약 250 mmol m-2 s-1의 범위를 나타낸 석포리와 월악산에 비해 낮았으며, 기공증산속도 역시 연하리가 더 낮게 나타났다. 3지역의 꼬리진달래 모두 광합성 능력은 거의 비슷한 것으로 보아 연하리의 수분이용효율이 석포리와 월악산에 비해 더 높은 것은 포화광도에서 낮은 기공증산속도로 나타난 결과임을 알 수 있었다.
- 자생지별로 광합성 측정엽은 완전히 성숙된 전년지 가지의 잎을 사용하였다. 꼬리진달래가 자생하고 있는 지역의 해발고는 월악산 575m, 영월군 연하리 385m, 봉화군 석포리 510m로 월악산의 해발고가 가장 높았으며, 경사도는 봉화 석포리가 높은 것으로 나타났다. 방위는 북서, 남서 방향에 자생하고 있었다.
- 꼬리진달래의 자생지별 엽록소 a, b 및 총 엽록소함량 모두 연하리가 다른 두 지역보다 높게 나타났다(Table 3). 자생지별로 함량의 차이를 보였으나 통계적인 차이는 나타나지 않았으며, 자생지별 엽록소 함량의 일정한 경향이 나타나지 않았다.
- 연하리의 수분이용효율이 석포리와 월악산에 비해 더 높은 것은 포화광도에서 낮은 기공증산속도로 인한 결과였으며, 꼬리진달래의 자생지별 엽록소 a, b 및 총 엽록소 함량은 유의적 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 온도 변화에 따른 자생지별 꼬리진달래의 순광합성속도는 3지역 모두 20~30℃ 온도역에서 높은 광합성속도를 유지하는 것으로 나타났으며, 그 중 25℃에서 가장 활발한 광합성을 하는 것으로 나타났다.
- 위의 결과를 통해 꼬리진달래는 음수의 특성을 가지며, 생육에 적합한 온도는 20~30℃인 것을 알 수 있었다.
- 자생지별 꼬리진달래의 생리반응을 측정한 결과 광보상점은 석포리 11.8 µmol m−2 s−1, 연하리 11.5 µmol m−2 s−1, 월악산 10.4 µmol m−2 s−1로 나타났으며, 광포화점은 500~600 µmol m−2 s−1 범위로 나타나 음수의 생리적 특성을 갖고 있었다.
- 꼬리진달래의 자생지별 엽록소 a, b 및 총 엽록소함량 모두 연하리가 다른 두 지역보다 높게 나타났다(Table 3). 자생지별로 함량의 차이를 보였으나 통계적인 차이는 나타나지 않았으며, 자생지별 엽록소 함량의 일정한 경향이 나타나지 않았다. Lee 등(1990)이 보고한 화분에 이식한 꼬리진달래의 개화 전, 후의 꼬리진달래 엽록소 함량보다 비교적 높은 경향을 나타냈으며(Fig.
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