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문제 정의
- 엽록소 형광 분석은 광합성 기구의 구성 요소에 대한 연구뿐만 아니라 환경의 변화에 따른 광합성 및 광합성 기구의 변화를 연구할 수 있는 방법으로 많이 알려져 있다. 본 연구에서는 차광처리에 의한 광합성 기구의 변화를 알아보기 위해 10일 간격으로 엽록소 형광을 측정하였으며, 이와 함께 엽록소의 변화를 SPAD를 이용하여 측정하였다.
- 최근 구조물 등에 의해 일조부족이 많이 일어나는데 많은 경우 질소 시비량을 증가시키는 방법을 이용하여 수량을 확보하는 농가가 늘어나고 있다. 본 연구에서는 최근 육성된 고품질 품종인 호품, 호농 및 보람찬을 이용하여 등숙기 질소 시비량 및 일조 부족이 수확량에 미치는 영향을 알아보고자 하였다.
제안 방법
- 차광처리에 의한 보람찬, 호품 및 호농의 쌀 품질 변화는 Table 2와 같다. 쌀 품질 변화는 완전립과 불완전립 비율을 통해 확인하였고, 불완전립은 싸라기, 분상질립, 피해립 및 기타로 나눠 측정하였다. 차광 처리에 의해 완전립 비율은 보람찬, 호품 및 호농 모두 감소하는 추세를 나타냈으며, 특히 70% 차광시 호농을 제외한 두 품종의 완전립 비율이 70%이하로 감소하는데 분상질립의 두드러진 증가에 의한 현상으로 보인다.
- 출수기에 차광망을 설치한 후 10일 간격으로 광합성능을 분석하기 위해 Fim-1500 (ADC, UK)를 이용하여 측정 전 15분간 암적응 후 엽록소 형광 분석을 실시하였고 이와 함께 등숙기간 중 잎의 노화 정도를 측정하기 위해 엽록도 값을 엽록소계(SPAD-502plus, Minolta, US)를 이용하여 측정하였다. 엽록소 형광 분석과 엽록도 측정은 각 품종별로 생엽의 중간 부위에서 측정하였으며, 각 시기별로 3주씩 채취하여 1주당 5 반복으로 측정하였다.
- 시비방법 및 기타 비배관리는 농진청 벼 표준 재배법에 준하였다. 차광처리는 출수 시(8월 16일)부터 50일동안 자연광을 대비하여 50%, 70% 차광망을 설치하여 유도하였다.
- 각 품종의 기본 생육 특성을 알아보기 위해 최고 분얼기, 출수기, 및 성숙기에 초장, 경수, 엽색, 엽면적, 간장, 수장 등과 수량 구성 요소인 수당립수, 등숙률, 정현비율, 현미천립중 및 백미수량은 농촌진흥청 조사기준에 따라 조사하였다. 출수 후 60일에 각각의 품종을 수확한 후 정소 수분이 15-16% 정도가 되도록 통풍 건조 후 현미기(SYTH-88, 쌍용)를 이용하여 제현을 하였고, 백미기(Satake; THV, Yamamoto, Japan)를 이용하여 10분도로 도정하여 시료로 사용하였다. 현미 및 쌀의 품위는 RN-300 (Kett, Japen)을 이용하여 완전립과 불완전립을 싸라기, 분상질립, 피해립 및 기타로 구분하였다.
- 출수기에 차광망을 설치한 후 10일 간격으로 광합성능을 분석하기 위해 Fim-1500 (ADC, UK)를 이용하여 측정 전 15분간 암적응 후 엽록소 형광 분석을 실시하였고 이와 함께 등숙기간 중 잎의 노화 정도를 측정하기 위해 엽록도 값을 엽록소계(SPAD-502plus, Minolta, US)를 이용하여 측정하였다. 엽록소 형광 분석과 엽록도 측정은 각 품종별로 생엽의 중간 부위에서 측정하였으며, 각 시기별로 3주씩 채취하여 1주당 5 반복으로 측정하였다.
- 출수 후 60일에 각각의 품종을 수확한 후 정소 수분이 15-16% 정도가 되도록 통풍 건조 후 현미기(SYTH-88, 쌍용)를 이용하여 제현을 하였고, 백미기(Satake; THV, Yamamoto, Japan)를 이용하여 10분도로 도정하여 시료로 사용하였다. 현미 및 쌀의 품위는 RN-300 (Kett, Japen)을 이용하여 완전립과 불완전립을 싸라기, 분상질립, 피해립 및 기타로 구분하였다.
대상 데이터
- 본 실험은 국립식량과학원 벼맥류부 시험포장에서 2013년 호품, 호농, 보람찬을 5월 7일 파종하여 6월 5일에 재식거리 30×15 cm로 3본씩 난괴법 3반복으로 이앙하였다.
이론/모형
- 각 품종의 기본 생육 특성을 알아보기 위해 최고 분얼기, 출수기, 및 성숙기에 초장, 경수, 엽색, 엽면적, 간장, 수장 등과 수량 구성 요소인 수당립수, 등숙률, 정현비율, 현미천립중 및 백미수량은 농촌진흥청 조사기준에 따라 조사하였다. 출수 후 60일에 각각의 품종을 수확한 후 정소 수분이 15-16% 정도가 되도록 통풍 건조 후 현미기(SYTH-88, 쌍용)를 이용하여 제현을 하였고, 백미기(Satake; THV, Yamamoto, Japan)를 이용하여 10분도로 도정하여 시료로 사용하였다.
- 질소 시비량은 표준 시비량인 9 kg과 다비량인 18 kg으로 처리하였다. 시비방법 및 기타 비배관리는 농진청 벼 표준 재배법에 준하였다. 차광처리는 출수 시(8월 16일)부터 50일동안 자연광을 대비하여 50%, 70% 차광망을 설치하여 유도하였다.
성능/효과
- 1. 등숙기 차광처리에 의해 Fv/Fm 및 SPAD값은 차광률이 높을수록 그 감소율이 적었으며, 질소 시비량을 증가에 따른 유의적인 변화는 없었다. 다른 품종과 달리 호농의 경우 18 kg 처리시 자연광에서 자란 시료에서도 감소율이 완만하게 나타났다.
- 2. 등숙기 차광처리에 의해 천립중과 수량은 차광에 따라 감소하였고, 차광률에 따라 더 높은 감소율을 보였다. 천립중은 세 품종 중 보람찬이 가장 많이 감소하는 경향을 보였다.
- 3. 등숙기 차광처리시 백미 단백질 함량은 증가하였고 50% 차광 보다 70% 차광에서 높았으며, 호농이 보람찬과 호품에 비해 단백질 함량의 변화가 적었다.
- 4. 등숙기 차광처리시 아밀로스 함량 변화는 감소하는 경향을 보였으며, 호농이 보람찬과 호품에 비해 변화가 적었다.
- 5. 등숙기 차광처리에 따른 쌀의 품위 분석 결과 보람찬과 호품은 차광에 의해 완전립 비율이 차광율 70%일 때 64.8-70.9%로 크게 감소하였는데 이는 분상질립의 증가로 인한 것으로 판단된다.
- 3 g 감소되었다(Table 1). 다른 두 품종인 호품과 호농은 9 kg일 때 50% 차광 시 자연광에 비해 0.9, 0.7 g 감소되었고 70% 차광 시 1.9, 1.2 g 감소되었고, 18 kg 처리시에는 50% 차광 시자연광에 비해 1.3, 0.8 g 감소되었고 70% 차광 시 2.6, 1.5 g 감소되었다. 차광처리에 의한 일조부족 시 현미 천립중은 보람찬>호품>호농 순으로 변화가 큰 것으로 나타났다.
- , 1993). 등숙기간 동안 공시 재료로 사용된 3품종의 엽록소 형광을 차광 처리 후 10일 간격으로 측정한 결과 50일이 될 때까지 차광률 50%와 70% 모두 Fv/Fm값이 0.8이상을 유지하며 유의적인 감소가 나타나지 않았다(Fig. 1). 이러한 결과는 Yang et al.
- , 2002). 따라서 본 연구에서는 등숙기간 중 잎의 노화 정도를 측정하기 위해 SPAD 값을 측정하였는데, 차광 70% 처리구에서는 50일이 지난 시점까지 그 감소율이 20% 미만으로 나타났다(Fig. 3). 세 품종 중 가장 적게 감소한 품종은 호농으로 9 kg, 18 kg에서 5%와 4%로 차광에 의해 노화가 많이 지연되었음을 알 수 있었다
- 하지만 쌀 수량의 감소율은 품종간의 차이는 나타나지 않았으며, 50% 차광 시 자연광에 비해 약 80%정도 감소하였으나, 70% 차광 시 50%나 감소하는 것으로 나타났다. 또한 자연광에서 질소 시비량 증대에 따른 현미 천립중과 쌀 수량의 변화는 보람찬이 가장 크게 나타났다. 벼의 수량은 광합성에 의한 동화 산물의 공급부위(source)와 이들 동화물질을 축적하여 수용부위(sink) 그리고 동화 산물의 이동통로인 전류부위의 상호작용에 의해서 결정되는데 이는 온도와 일사량에 의하여 크게 영향을 받는 것으로 알려져 있다(Wardlaw, 1976; Lee et al.
- , 2009). 본 실험에서는 출수 시부터 50일간 차광처리를 함으로써 등숙기 일조부족으로 sink와 source 관련형질의 활력저하에 의해 수량이 감소된 것으로 보인다.
- 3). 세 품종 중 가장 적게 감소한 품종은 호농으로 9 kg, 18 kg에서 5%와 4%로 차광에 의해 노화가 많이 지연되었음을 알 수 있었다
- 천립중은 세 품종 중 보람찬이 가장 많이 감소하는 경향을 보였다. 차광 70% 처리시 질소 시비량의 증수에 따라서 감소율이 더 급격히 나타나 등숙기 일조부족에 질소질 비료의 추가시용은 비효율적임을 알 수 있었다.
- 차광 처리 후 식미 관련 형질인 아밀로스 함량의 변화를 확일 한 결과 호농을 제외한 보람찬과 호품의 경우 70% 차광 시 유의적인 감소가 나타났다. Juliano(1985)에 의하면 아밀로스 함량이 높으면 취반 시 흡수량이 많고 점도가 낮아지며 경도가 높은 밥이 되고, 반대로 아밀로스 함량이 낮으면 밥의 체적증가가 낮고, 부드럽고 점도가 있는 밥이 된다고 한다.
- 쌀 품질 변화는 완전립과 불완전립 비율을 통해 확인하였고, 불완전립은 싸라기, 분상질립, 피해립 및 기타로 나눠 측정하였다. 차광 처리에 의해 완전립 비율은 보람찬, 호품 및 호농 모두 감소하는 추세를 나타냈으며, 특히 70% 차광시 호농을 제외한 두 품종의 완전립 비율이 70%이하로 감소하는데 분상질립의 두드러진 증가에 의한 현상으로 보인다.
- 차광에 의한 백미의 단백질 함량 변화를 살펴본 결과 보람찬, 호품 및 호농 모두 차광률이 높을수록 증가하는 경향을 보였다(Table 1). 자연광에서 질소시비량의 증가에 따른 단백질 함량의 증가치가 다른 품종에 비해 호농이 높게 증가하는 경향이 나타났는데 Son 등(2002)에 의하면 쌀 단백질 함량은 품종, 시비, 토양, 물 관리 등에 의해서 차이가 나며 동일 품종에 있어서도 질소 시비량이 증가할수록 현미의 단백질 함량이 증가된다고 한다.
- 일반적으로 식물이 스트레스를 받을 때 Fo값은 증가하고, Fm값은 감소하는 것으로 알려져 있는데 이들 두 값은 엽록소의 함량과 잎의 두께나 나이에 따라 값에 차이가 있어 두 값의 비, 즉 Fm/Fo를 스트레스 지표로 사용한다. 차광처리에 따른 Fm/Fo값의 변화를 확인한 결과 각 품종별로 감소폭은 달랐으나 시간이 지남에 따라 감소하는 패턴을 보였다(Fig. 2). 이러한 결과는 차광에 의한 일조부족 스트레스에 의한 영향보다 잎이 노화됨에 따른 엽록소 함량의 감소에 의한 것으로 보인다.
- 차광처리에 의한 일조부족 시 현미 천립중은 보람찬>호품>호농 순으로 변화가 큰 것으로 나타났다.
- 7이하의 값을 나타냈다. 특이점은 보람찬과 호농의 경우 질소시비량을 증가 시켰을 때 보람찬은 50일 기준으로 9 kg 처리시 0.614, 18 kg 처리시 0.705, 호농은 9 kg 처리시 0.700, 18 kg 처리시 0.775로 엽록소 형광 값이 18 kg 처리구에서 더 높게 나타났으나, 호품은 9 kg 처리시 0.665, 18 kg 처리시 0.649로 더 낮게 나타나는 현상을 보였다.
- 차광처리에 의한 일조부족 시 현미 천립중은 보람찬>호품>호농 순으로 변화가 큰 것으로 나타났다. 하지만 쌀 수량의 감소율은 품종간의 차이는 나타나지 않았으며, 50% 차광 시 자연광에 비해 약 80%정도 감소하였으나, 70% 차광 시 50%나 감소하는 것으로 나타났다. 또한 자연광에서 질소 시비량 증대에 따른 현미 천립중과 쌀 수량의 변화는 보람찬이 가장 크게 나타났다.
- 현미 천립중을 변화를 살펴보면 다른 품종들에 비해 보람찬이 차광에 의한 감소가 크게 나타났는데, 표준시비량인 9 kg에서는 50% 차광 시 21.3 g로 자연광에 비해 1.6g 감소되었고 70% 차광 시 19.1 g으로 3.8 g 감소되었고, 18 kg에서는 50% 차광 시 21.5 g으로 자연광에 비해 2.1g 감소되었고 70% 차광 시 19.3 g으로 4.3 g 감소되었다(Table 1). 다른 두 품종인 호품과 호농은 9 kg일 때 50% 차광 시 자연광에 비해 0.
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