[논문]고 자외선 환경에서 식물의 광합성, 기공조절 및 탄수화물 합성

윤혜진; 성좌경; 이수연; 이예진; 하상건; 손연규

doi:10.7744/cnujas.2014.41.4.275

고 자외선 환경에서 식물의 광합성, 기공조절 및 탄수화물 합성
Changes in photosynthesis and carbohydrate synthesis in response to elevated UV-B environment 원문보기

농업과학연구 = CNU Journal of agricultural science, v.41 no.4, 2014년, pp.275 - 281

윤혜진 (국립농업과학원 토양비료과) , 성좌경 (국립농업과학원 토양비료과) , 이수연 (국립농업과학원 토양비료과) , 이예진 (국립농업과학원 토양비료과) , 하상건 (국립농업과학원 토양비료과) , 손연규 (국립농업과학원 토양비료과)

Abstract ▼ AI-Helper

The ozone depletion has caused plants to be exposed to an increased penetration of solar ultraviolet-B (UV-B) radiation. Enhanced UV-B radiation may have influence on biological functions of plant in many aspects including inhibition of photosynthesis. It is evident that UV-B can potentially impair the performance of all three main component processes of photosynthesis, the photophosphorylation reactions of the thylakoid membrane, the $CO_2$-fixation reactions of the Calvin cycle and stomatal control of $CO_2$ supply. Owing to these depressed reactions, the production and allocation of carbohydrates might be markedly affected, and therefore, the growth and development of plant are distinctly reduced. In this review paper, we provide basic theory and further researches in terms of photosynthesis and carbohydrate synthesis in response to elevated UV-B radiation.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서 자외선 처리에 따른 틸라코이드 막의 광인 산화과정, Calvin 회로의 탄소고정반응, 이산화탄소공급의 기공조절 등 주요한 광합성 저해에 따라 탄수화물의 합성과 분배가 어떻게 달라지는지에 대해 알아보았다.
본 논문은 틸라코이드 막의 광인산화과정, Calvin 회로의 탄소고정반응, 이산화탄소 공급의 기공조절 등 주요 광합성의 과정에서 자외선의 영향을 통해 탄수화물의 합성과 분배가 어떻게 달라지는지 고찰함으로써, 다양한 환경재해 발생에 따른 작물의 광합성 및 탄수화물 합성·분배의 기작을 이해하기 위함이다.

후속연구

향후 오존층 파괴, 지구온난화 등 지구생태환경의 급격한 변화에 따라 자외선의 지표 도달강도 및 시간이 증가할 것으로 예상된다. 따라서, 고 자외선 환경조건에서 식물 생리대사기작 변화에 대한 종합적인 이해와 응용을 위한 총괄적인 연구의 수행이 필요할 것으로 생각된다. 또한 자외선 조사는 식물체의 카로테노이드, 안토시아닌 등 항산화물질의 함량을 증진시키므로 자외선을 이용하여 고기능성물질을 다량 생합성하는 작물재배기술 및 육종기술의 개발이 필요할 것으로 생각된다.
따라서, 고 자외선 환경조건에서 식물 생리대사기작 변화에 대한 종합적인 이해와 응용을 위한 총괄적인 연구의 수행이 필요할 것으로 생각된다. 또한 자외선 조사는 식물체의 카로테노이드, 안토시아닌 등 항산화물질의 함량을 증진시키므로 자외선을 이용하여 고기능성물질을 다량 생합성하는 작물재배기술 및 육종기술의 개발이 필요할 것으로 생각된다.
자외선에 대한 연구는 주로 실내실험을 통해 이루어져 자연 상태에서 일어나는 자외선의 영향을 정확히 이해하는데 한계가 있다. 향후 오존층 파괴, 지구온난화 등 지구생태환경의 급격한 변화에 따라 자외선의 지표 도달강도 및 시간이 증가할 것으로 예상된다. 따라서, 고 자외선 환경조건에서 식물 생리대사기작 변화에 대한 종합적인 이해와 응용을 위한 총괄적인 연구의 수행이 필요할 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	자외선은 파장에 따라 어떻게 나뉘는가?	태양광선에는 자외선이 포함되어 있고, 그 이외에도 적외선과 가시광선을 포함하고 있다. 자외선은 파장에 따라 UV-A (320-400 nm), UV-B (280-320 nm), UV-C (200-280 nm) 및 vac uum UV (＜200 nm)로 나누어진다. 태양광선의 자외선 영역 중 UV-A는 파장이 커서 오존층에 흡수되지 않고 직접 지상에 도달하지만, 파장이 짧은 UV-C는 오존이나 산소 등의 대기성분에 흡수되어 지상에 도달하지 못한다.
	식물이 강한 UV-B를 받게 되면 어떻게 되는가?	광인산화과정의 광계Ⅱ(photosystem Ⅱ)의 광합성 기구 중 틸라코이드 막이 UV-B에 가장 민감하고, Calvin 회로에서 CO2를 고정하는데 관여하는 Rubisco에 영향을 주어, Rubisco의 활성과 재생성을 저하시켜 식물의 광합성 능력을 저하시키는 것으로 알려져 있다(Kulandeivelu and Neudunchezhian, 1993). 강한 UV-B를 받게 되면, 직접적으로 식물의 광합성의 광계(photosystem)에 영향을 미치거나 간접적으로 광합성 색소와 엽면적을 줄여 광합성량이 감소된다. 이에 따라 대부분의 작물에서 광합성 색소와 광합성이 감소하게 되는데 이것은 생체량과 수량감소를 수반한다(Fig.
	태양광선의 자외선 영역 중 UV-B의 특징은?	태양광선의 자외선 영역 중 UV-A는 파장이 커서 오존층에 흡수되지 않고 직접 지상에 도달하지만, 파장이 짧은 UV-C는 오존이나 산소 등의 대기성분에 흡수되어 지상에 도달하지 못한다. 반면 UV-B는 주로 오존에 의해서만 흡수되고, 광·생물학적 효과가 커서 오존층이 파괴될 경우 지구생태계에 심각한 문제를 야기할 수 있다.

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