[논문]상이한 피크파장의 적색광 및 청색광 발광다이오드 조사에 따른 상추의 생장 및 안토시아닌

이재수; 김용현

doi:10.7235/hort.2014.13152

상이한 피크파장의 적색광 및 청색광 발광다이오드 조사에 따른 상추의 생장 및 안토시아닌
Growth and Anthocyanins of Lettuce Grown under Red or Blue Light-emitting Diodes with Distinct Peak Wavelength 원문보기

원예과학기술지 = Korean journal of horticultural science & technology, v.32 no.3, 2014년, pp.330 - 339

이재수 (전북대학교 대학원 생물산업정밀기계공학과) , 김용현 (전북대학교 농업생명과학대학 생물산업기계공학과)

초록
AI-Helper

430-470nm의 청색광 영역과 630-670nm의 적색광 영역을 5nm 간격으로 세분화한 LED를 인공광원으로 사용하고, 냉백색형광등을 대조구로 사용한 가운데 적치마상추(Lactuca sativa L. '중생종', 흥농씨앗)의 생장 및 안토시아닌 함량에 미치는 적색광 또는 청색광 LED의 피크파장에 따른 광질조사 효과를 분석하였다. 페쇄형 시스템 내에서 생장된 상추의 재배조건은 광주기 16/8h, 기온 $22/18^{\circ}C$, 습도 70%, $CO_2$ 농도 $400{\mu}mol{\cdot}mol^{-1}$로 설정하였고, 베드 면에서의 PPF를 $201{\pm}2\;{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$로 조절하였다. 정식 후 21일째에 측정된 상추의 생장 특성과 안토시아닌 함량은 청색광 또는 적색광 LED의 피크파장에 따라 유의차가 다르게 나타났다. 본 연구에서 처리된 LED의 피크파장 가운데 R1 처리구(피크파장 634nm)와 R6 처리구(피크파장 659nm)가 엽폭, 엽면적, 지상부 생체중 및 광합성속도의 증가에 효과적이었다. 한편 안토시아닌의 축적에 B5 처리구(피크파장 450nm)가 효과적이었다. 상추 잎의 안토시아닌 함량은 엽색의 hue 값이 작아지거나, 또는 SPAD 값이 커질수록 직선적인 관계를 이루면서 증가하였다. 결론적으로 본 연구에서 얻어진 피크파장 634nm와 659nm의 적색광, 450nm의 청색광은 엽채류의 생산량 증대와 안토시아닌 함량의 증진에 필요한 광질로서 활용될 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Growth and anthocyanins of lettuce (Lactuca sativa L., 'Mid-season') grown under LED lamps with blue light in the range of 430-470 nm or with red light in the range of 630-670 nm were analyzed in this study. Cool-white fluorescent light was used a s the control. P hotosynthetic photon flux, p hotoperiod, air temperature, relative humidity, and $CO_2$ concentration in a closed plant production system were $201{\pm}2\;{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, 16/8 hours (day/night), $22/18^{\circ}C$, 70%, and $400{\mu}mol{\cdot}mol^{-1}$, respectively. At 21 days after light quality treatment, growth characteristics and anthocyanins content of lettuce as affected by the peak wavelength of blue or red LED were significantly different. Among peak wavelengths treated in this stusy, R1 treatment (peak wavelength 634 nm) and R6 treatment (peak wavelength 659 nm) were effective for increasing leaf width, leaf area, shoot fresh weight, and photosynthetic rate of lettuce. B5 treatment (peak wavelength 450 nm) and B4 treatment (peak wavelength 446 nm) increased the anthocyanins concentration and chlorophyll content in lettuce leaves, respectively. Anthocyanins in lettuce leaves increased linearly with decreasing hue value of leaf color and with increasing SPAD value of lettuce leaves. From these results, it was concluded that the red LED with peak wavelengths of 634 nm and 659 nm and the blue LED with peak wavelengths of 450 nm can be used as potential light spectra for increasing the yield and anthocyanins accumulation of leafy vegetable.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구에서는 430-470nm의 청색광과 630-670nm의 적색광 LED의 피크파장에 따른 상추의 생장 반응과 안토시아닌 함량에 미치는 영향을 분석하였다. 정식 후 21일째에 적색광 또는 청색광 LED의 피크파장에 따라 상추의 생장 특성 및 안토시아닌 함량이 다르게 나타났다.
본 연구의 목적은 엽채류의 생장 촉진과 파이토케미컬의 증진에 적합한 조명시스템 개발에 필요한 기초 자료를 제공하고자 630-670nm의 적색광 영역과 430-470nm의 청색광 영역을 5nm 간격으로 세분화한 LED를 인공광원으로 사용한 가운데 상추의 생장 및 안토시아닌 축적에 효과적인 적색광과 청색광 영역의 피크파장을 제시하는 데 있다.

제안 방법

200셀의 플러그트레이(Bumnong Co., Ltd., Korea)에 피트모쓰, 펄라이트 및 버미큘라이트가 70:5:25(v/v)의 비율로 혼합된 상토(BM2, BergerPeat Moss Co., Ltd., Canada)를 채운 후 상추 종자를 1립씩 파종하여 폐쇄형시스템에서 14일간 육묘하였다. 육묘 조건은 기온 22°C, 습도 70%, 광주기 16/8h(명기/암기), 광합성유효광양자속(photosynthetic photon flux, PPF) 200μmol·m^-2·s^-1 이었다.
처리구별 상추의 생장특성으로 엽수, 엽장, 엽폭, 엽록소 함량, 엽면적, 엽색, 지상부 및 지하부의 생체중 및 건물중, 광합성속도를 조사하였다. 3번째 본엽에 대한 엽록소 함량은 엽록소 측정기(SPAD-502, Minolta Co., Japan)를 사용하여 측정하였고, 엽면적은 CCD 카메라(VK-C370, Hitachi, Japan)로 측정된 상추 잎의 영상에 기지의 물체 면적과 화소수 사이의 회귀관계를 적용하여 계산하였다. 엽색의 측정에 색채색차계(CR-200, Minolta Co.
430-470nm의 청색광 영역과 630-670nm의 적색광 영역을 5nm 간격으로 세분화한 LED를 인공광원으로 사용하고, 냉백색형광등을 대조구로 사용한 가운데 적치마상추(Lactuca sativa L. ‘중생종’, 흥농씨앗)의 생장 및 안토시아닌 함량에 미치는 적색광 또는 청색광 LED의 피크파장에 따른 광질 조사 효과를 분석하였다.
MATLAB(R2011b, MathWorks Inc., USA)의 랜덤함수를 이용하여 처리구당 5주씩 임의로 선택된 상추를 대상으로 정식 후 11일째와 21일째에 생장조사를 수행하였다. 처리구별 상추의 생장특성으로 엽수, 엽장, 엽폭, 엽록소 함량, 엽면적, 엽색, 지상부 및 지하부의 생체중 및 건물중, 광합성속도를 조사하였다.
1. Spectral characteristics of a cool-white fluorescent lamp used as the control in this study.
Table 1. Treatments of blue and red LED lamps with distinct peak wavelength used in this study.
본엽이 3매일 때 직경 100mm의 포트에 육묘 과정에 사용된 동일한 상토를 충전한 후 1주씩 정식하였고, 각 처리구당 15 × 15cm 간격으로 21개의 포트를 배치하였다.
상추 잎의 안토시아닌 추출을 위하여 정식 후 21일째에각 처리구 당 생체중 5g을 3반복으로 채취하였다. 채취된상추를 막자사발을 이용하여 마쇄한 후 시료 500mg을 채취하여 95% ethanol과 1.
상추의 광합성속도는 정식 후 21일째에 기온, 상대 습도, PPF 및 CO2 농도가 각각 22°C, 70%, 201μmol·m-2·s-1, 400μmol·mol-1로 조절되는 폐쇄형시스템 내에서 상추의 3번째 본엽을 대상으로 휴대용광합성측정기(LCi, ADC Bioscientific Co., UK)를 사용하여 측정하였다.
혼합한 추출액을 4°C 암조건 하에서 16시간 shaking한 후 13,000rpm에서 20분간 원심분리하였다. 원심분리로 얻은 상징액을 흡광도계(SpectraMax M2 Microplate Reader, USA)를 사용하여 530nm와 680nm에서 흡광도를 산출하였으며, 이것에 기초하여 안토시아닌 함량을 산출하였다(Fuleki and Francis, 1968).
적색광과 청색광 영역에서 생장된 상추 잎의 엽록소함량을 비교하고자 휴대형 엽록소계로서 측정된 SPAD 값을 분석하였다. 청색광 영역에서 SPAD 값은 13.
정식 직후부터 각 포트에 설치된 드리퍼를 통해서 엽채류 배양액(N-P-K-Ca-Mg = 0.8-2.0-6.0-3.0-2.0mg·L-1, pH 6.0, EC 1.5dS·m-1)을 매일 200mL (40mL × 5회)씩 공급하였다.
이때 색상은 색좌표계 기준 축으로부터의 각도를 표시하고, 채도는 좌표계 원점으로부터의 거리에 해당된다. 지상부와 지하부를 구분된 상추의 생체중과 건물중의 측정에 전자저울(SBA51, Scaltec Instruments, Germany)을 이용하였다. 건물중의 측정에 사용된 시료는 기온이 70°C 로 유지되는 오븐(ON-21, Jeio Tech, Korea)에서 3일간 건조되었다.
상추 잎의 안토시아닌 추출을 위하여 정식 후 21일째에각 처리구 당 생체중 5g을 3반복으로 채취하였다. 채취된상추를 막자사발을 이용하여 마쇄한 후 시료 500mg을 채취하여 95% ethanol과 1.5N HCL을 85:15(v/v)로 혼합하였다. 혼합한 추출액을 4°C 암조건 하에서 16시간 shaking한 후 13,000rpm에서 20분간 원심분리하였다.
, USA)의 랜덤함수를 이용하여 처리구당 5주씩 임의로 선택된 상추를 대상으로 정식 후 11일째와 21일째에 생장조사를 수행하였다. 처리구별 상추의 생장특성으로 엽수, 엽장, 엽폭, 엽록소 함량, 엽면적, 엽색, 지상부 및 지하부의 생체중 및 건물중, 광합성속도를 조사하였다. 3번째 본엽에 대한 엽록소 함량은 엽록소 측정기(SPAD-502, Minolta Co.
페쇄형 시스템 내에서 생장된 상추의 재배조건은 광주기 16/8h, 기온 22/18°C, 습도 70%, CO2 농도 400μmol･mol-1로 설정하였고, 베드 면에서의 PPF 를 201 ± 2μmol･m-2･s -1로 조절하였다.
폐쇄형시스템 내의 환경조건은 광주기 16/8h, 기온 22/18°C, 습도 70%, CO2 농도 400μmol·mol-1로 설정하였고, 베드 면에서의 PPF가 201 ± 2μmol·m-2·s-1를 유지하도록 각 처리구의 LED 조명기구에 연결된 SMPS(SP-320-48, Mean Well, Taiwan)를 이용하여 광양을 조절하였다.

대상 데이터

630-670nm의 적색광 영역과 430-470nm의 청색광 영역을 5nm 간격으로 세분화한 LED 모듈(Luxpia Co., Ltd., Korea)로 만들어진 LED 조명 하에서 생장된 상추의 생장 특성과 안토시아닌 함량을 분석하고자 적치마상추(Lactuca sativa L. ‘중생종’, 흥농씨앗)를 공시재료로 사용하였다.
2. Lettuce grown under blue and red LED lamps with distinct peak wavelength (B1, 432 nm; B2, 436 nm; B3, 440 nm; B4, 446 nm; B5, 450 nm; B6, 456 nm; B7, 460 nm; B8, 466 nm; R1, 634 nm; R2, 638 nm; R3, 644 nm; R4, 649 nm; R5, 654 nm; R6, 659 nm; R7, 662 nm; R8, 668 nm; Control, fluorescent lamps) at 21 days after transplanting.
폐쇄형 식물 생산시스템(이하 ‘폐쇄형시스템’) 내에 설치된 처리구 B1-B8은 430-470nm의 청색광 영역을 피크파장에 따라 5nm 간격으로 구분한 것이고, 처리구 R1-R8은 630-670nm의 적색광 영역을 5nm 간격으로 구분한 것이다 (Table 1). 한편 색온도가 4,000K인 냉백색형광등(DULUX L55W/840, Osram, Germany)이 대조구로 사용되었다(Fig. 1).

데이터처리

상추 잎의 색상과 SPAD 값이 안토시아닌 함량에 미치는 영향에 대한 선형 회귀관계를 분석하였다. 그 결과 상추 잎의 색상 또는 SPAD 값은 안토시아닌 함량의 변화와 밀접한 관계를 지니고 있었다.
상추의 생장 특성 및 안토시아닌 함량을 분석하고자 SAS 프로그램(V9.3, SAS Institute Inc., USA)을 이용하여 분산 분석을 하였으며 최소유의차 검정으로 5% 수준에서 각 처리간의 유의성을 검증하였다.

성능/효과

1cm²로서 대조구에 비해서 높게 나타났으나, B4 처리구(피크파장 446nm), B2 처리구(피크파장 436nm) 및 B8 처리구(피크파장 466nm)에서는 대조구보다 작게 나타났다. LED의 피크파장이 상추의 엽면적에 미치는 효과는 적색광 처리구에서 전체적으로 높게 나타났고, 청색광 처리구에서는 작게 나타났다. 그러므로 적색광의 처리가 엽면적의 증가에 기여함을 알 수 있다.
R1 처리구(피크파장 634nm)에서 상추의 엽면적은 2,559.1cm²로서 대조구에 비해서 높게 나타났으나, B4 처리구(피크파장 446nm), B2 처리구(피크파장 436nm) 및 B8 처리구(피크파장 466nm)에서는 대조구보다 작게 나타났다. LED의 피크파장이 상추의 엽면적에 미치는 효과는 적색광 처리구에서 전체적으로 높게 나타났고, 청색광 처리구에서는 작게 나타났다.
적색광 영역에서의 피크파장이 길어짐에 따라 엽록소함량이 증가하였고, 안토시아닌 함량도 증가하는 결과가 나타났는데, 이에 대한 인과관계는 추후 구명되어야할 것으로 판단한다. 결과적으로 450nm를 포함한 청색광의 조사가 상추 잎의 안토시아닌 생성에 크게 기여한 것으로 판단된다. 페놀계 화합물로서 안토시아닌의 생합성과 관계된 경로에서 청색광 및 자외선(ultraviolet, UV)의 조사가 안토시아닌의 축적에 효과적이라는 보고(Wang et al.
, 2012). 결과적으로 상추의 엽장과 엽폭의 신장에 적색광의 처리가 모두 효과적이나, 청색광의 처리는 엽장의 신장에만 효과적인 것으로 판단된다.
상추 잎의 색상과 SPAD 값이 안토시아닌 함량에 미치는 영향에 대한 선형 회귀관계를 분석하였다. 그 결과 상추 잎의 색상 또는 SPAD 값은 안토시아닌 함량의 변화와 밀접한 관계를 지니고 있었다. 안토시아닌 함량과 엽색의 hue 값 사이의 선형회귀에 대한 결정계수가 0.
상추 잎의 안토시아닌 함량에 미치는 엽색 또는 SPAD 값의 영향은 직선성이 높게 나타났다. 그 결과, 엽색의 hue 값이작아질수록 안토시아닌 함량은 직선적인 관계를 이루면서 증가하였다. 또한 SPAD 값이 커질수록 안토시아닌 함량이 증가하였다.
한편 대조구와 비교할 때 청색광 처리구의 엽폭은 유의차가 인정되지 않았다. 그러므로 엽폭에 대한 엽장의 상대적인 크기로 정의된 엽형지수가 청색광 영역에서는 1.53, 적색광 영역에서는 1.40으로서 청색광 영역의 처리구에서 크게 나타났다. 이러한 결과는 적색광이 상추의 엽장과 엽폭의 신장을 모두 촉진하였으나, 청색광하에서는 엽폭의 신장이 상대적으로 억제되었음을 의미하는 것이다.
상추 잎의 건물중에 대한 엽면적의 비, 즉 비면적(specific leaf area, SLA)은 적색광 처리구에서 전체적으로 크게 나타났다. 대조구와 비교할 때 R5 처리구(피크파장 654nm)를 비롯하여 R3 처리구(피크파장 644nm)와 R1 처리구(피크파장 634nm)에서 크게 나타났으며, B2 처리구(피크파장 436nm)와 B4 처리구(피크파장 446nm)에서 작게 나타났다. 잎의 비면적이 크다는 것은 잎의 단위무게에 해당하는 엽면적이 높음을 의미하는 것으로서, 비면적이 클수록 잎의 두께가 작음을 의미한다(Johkan et al.
그 결과, 엽색의 hue 값이작아질수록 안토시아닌 함량은 직선적인 관계를 이루면서 증가하였다. 또한 SPAD 값이 커질수록 안토시아닌 함량이 증가하였다. 상추와 같은 엽채류가 식물공장에 적합한 작물 로서 관심의 대상이 되고 있다.
이러한 결과는 청색광 또는 적색광의 조사에 따라 상추잎 표면에서 이루어진 색소의 발현과 관련가 있는 것으로 판단된다. 본 연구에서 사용된 공시재료가 적치마상추이기 때문에 생장 과정을 거치면서 잎 표면에 적색의 발현이 자연스럽게 이루어져야 하나, 630-670nm 영역의 적색광 처리 구에서는 적색 발현이 거의 이루어지지 않았고 오히려 연한 녹색이 잎 표면 전체에 나타났다. 한편 청색광 처리구에서 생장된 상추 잎에서는 적색 발현이 제대로 이루어졌다(Fig.
정식 후 21일째에 적색광 또는 청색광 LED의 피크파장에 따라 상추의 생장 특성 및 안토시아닌 함량이 다르게 나타났다. 본 연구에서 처리된 LED의 피크파장 가운데 R1 처리구(피크파장 634nm) 와 R6 처리구(피크파장 659nm)가 엽폭, 엽면적, 지상부 생체중 및 광합성속도의 증가에 효과적이었다. 한편 안토시아 닌의 축적에 B5 처리구(피크파장 450nm)가 효과적이었다.
정식 후 21일째에 적색광 또는 청색광 LED의 피크파장에 따라 상추의 생장 특성 및 안토시아닌 함량이 다르게 나타났다. 본 연구에서 처리된 LED의 피크파장 가운데 R1 처리구(피크파장 634nm) 와 R6 처리구(피크파장 659nm)가 엽폭, 엽면적, 지상부 생체중 및 광합성속도의 증가에 효과적이었다. 한편 안토시아 닌의 축적에 B5 처리구(피크파장 450nm)가 효과적이었다.
상추 잎에 축적된 안토시아닌 함량은 적색광 영역에 비해서 청색광 영역의 처리구에서 매우 높게 나타났다. 청색광 영역에서의 안토시아닌 함량은 41.
상추 잎의 건물중에 대한 엽면적의 비, 즉 비면적(specific leaf area, SLA)은 적색광 처리구에서 전체적으로 크게 나타났다. 대조구와 비교할 때 R5 처리구(피크파장 654nm)를 비롯하여 R3 처리구(피크파장 644nm)와 R1 처리구(피크파장 634nm)에서 크게 나타났으며, B2 처리구(피크파장 436nm)와 B4 처리구(피크파장 446nm)에서 작게 나타났다.
한편 안토시아 닌의 축적에 B5 처리구(피크파장 450nm)가 효과적이었다. 상추 잎의 안토시아닌 함량에 미치는 엽색 또는 SPAD 값의 영향은 직선성이 높게 나타났다. 그 결과, 엽색의 hue 값이작아질수록 안토시아닌 함량은 직선적인 관계를 이루면서 증가하였다.
상추의 엽수, 엽장, 엽폭, 엽면적 등 지상부 생장 특성은 본 실험에서 적용된 청색광 또는 적색광 영역의 LED에 따라 유의차가 인정되었다. 정식 후 21일째에 적색광 처리구 에서의 엽수는 대조구와 비교할 때 유의차가 인정되지 않았으나, 청색광 영역의 처리구에서는 모두 작게 나타난 가운데 유의차가 인정되었다.
3). 안토시아닌 함량과 SPAD 값의 선형회귀에 대한 결정계수는 0.7524로 나타났으며, SPAD 값이 커질수록 안토시아닌 함량이 증가하였다(Fig. 4). 그러므로 엽색의 hue 값 또는 SPAD 값을 이용하면 상추 잎의 안토시아닌 함량에 대하 예측이 가능할 것이다.
그 결과 상추 잎의 색상 또는 SPAD 값은 안토시아닌 함량의 변화와 밀접한 관계를 지니고 있었다. 안토시아닌 함량과 엽색의 hue 값 사이의 선형회귀에 대한 결정계수가 0.8542로 나타난 가운데 엽색의 hue 값이 작아질수록 안토시아닌 함량이 증가하였다(Fig. 3). 안토시아닌 함량과 SPAD 값의 선형회귀에 대한 결정계수는 0.
R8처리구(피크파장 668nm), B2 처리구(피크파장 436nm) 및 B4 처리구(피크파장 446nm)를 제외한 나머지 처리구에서의 엽장은 대조구에 비해서 크게 나타났다. 엽폭은 적색광 영역의 처리구에서 전체적으로 크게 나타난 가운데 R1 처리구(피크파장 634nm), R2 처리구(피크파장 638nm), R3 처리구(피크파장 644nm) 및 R6 처리구(피크파장 659nm)에서는 대조구보다 크게 나타났다. 한편 대조구와 비교할 때 청색광 처리구의 엽폭은 유의차가 인정되지 않았다.
본 연구에서는 430-470nm의 청색광과 630-670nm의 적색광 LED의 피크파장에 따른 상추의 생장 반응과 안토시아닌 함량에 미치는 영향을 분석하였다. 정식 후 21일째에 적색광 또는 청색광 LED의 피크파장에 따라 상추의 생장 특성 및 안토시아닌 함량이 다르게 나타났다. 본 연구에서 처리된 LED의 피크파장 가운데 R1 처리구(피크파장 634nm) 와 R6 처리구(피크파장 659nm)가 엽폭, 엽면적, 지상부 생체중 및 광합성속도의 증가에 효과적이었다.
상추의 엽수, 엽장, 엽폭, 엽면적 등 지상부 생장 특성은 본 실험에서 적용된 청색광 또는 적색광 영역의 LED에 따라 유의차가 인정되었다. 정식 후 21일째에 적색광 처리구 에서의 엽수는 대조구와 비교할 때 유의차가 인정되지 않았으나, 청색광 영역의 처리구에서는 모두 작게 나타난 가운데 유의차가 인정되었다. 적색광 또는 청색광 영역의 피크 파장 조사가 상추의 엽장에 미치는 영향은 크지 않았다.
페쇄형 시스템 내에서 생장된 상추의 재배조건은 광주기 16/8h, 기온 22/18°C, 습도 70%, CO₂ 농도 400μmol･mol^-1로 설정하였고, 베드 면에서의 PPF 를 201 ± 2μmol･m^-2･s^-1로 조절하였다. 정식 후 21일째에 측정된 상추의 생장 특성과 안토시아닌 함량은 청색광 또는 적색광 LED의 피크파장에 따라 유의차가 다르게 나타났다. 본 연구에서 처리된 LED의 피크파장 가운데 R1 처리구(피 크파장 634nm)와 R6 처리구(피크파장 659nm)가 엽폭, 엽면 적, 지상부 생체중 및 광합성속도의 증가에 효과적이었다.
이러한 결과는 엽색에 미치는 청색광과 적색광 처리 효과에서 예상할 수 있었다. 즉 잎의 표면에서 적색 발현이 제대로 이루어진 청색광 처리구에서는 안토시아닌의 함량이 크게 나타났으나, 적색광 처리구의 경우 적색 발현이 거의 이루어지지 않은 가운데 안토시아닌 함량이 작게 나타날 수밖에 없었다.
지상부 생체중은 대조구에 비해서 작게 나타난 B5 처리구(피크파장 450nm)와 B8 처리구(피크파장 466nm)를 제외하면 유의차가 인정되지 않았다. 지상부 생체중에 미치는 청색광 또는 적색광 영역의 광질 조사 효과는 엽면적의 경우와 유사하게 청색광 영역에서 생체중의 감소 효과가 분명하게 나타났다. 한편 지상부 건물중에 미치는 청색광 또는 적색광 영역의 광질 처리 효과가 지상부 생체중에 비해서 크지 않았으며, 대조구와 비교할 때 유의차가 인정되지 않았다.
8%로 나타났다. 한편 적색광 LED 의 피크파장이 길어질수록 안토시아닌 함량이 증가하는 것으로 나타났다. 적색광 영역에서의 피크파장이 길어짐에 따라 엽록소함량이 증가하였고, 안토시아닌 함량도 증가하는 결과가 나타났는데, 이에 대한 인과관계는 추후 구명되어야할 것으로 판단한다.
1로서 R4 처리구(피크파장 649nm)를 제외하면 대조구에 비해서 작게 나타났다. 한편 청색광 영역의 처리구와 다르게 적색광 영역의 피크파 장이 클수록 SPAD 값이 증가하였다.

후속연구

상추 잎의 안토시아닌 함량은 엽색의 hue 값이 작아지거나, 또는 SPAD 값이 커질수록 직선적인 관계를 이루면서 증가하였다. 결론적으로 본 연구에서 얻어진 피크 파장 634nm와 659nm의 적색광, 450nm의 청색광은 엽채류의 생산량 증대와 안토시아닌 함량의 증진에 필요한 광질로서 활용될 것이다.
4). 그러므로 엽색의 hue 값 또는 SPAD 값을 이용하면 상추 잎의 안토시아닌 함량에 대하 예측이 가능할 것이다. 이러한 결과는 엽색에 미치는 청색광과 적색광 처리 효과에서 예상할 수 있었다.
그런데 식물공장의 상업화를 위해서는 재배작물의 생장 촉진뿐만 아니라 작물의 2차대사산물을 증진시키기 위한 적정 피크파장의 선택 및 조명기술의 개발이 병행되어야 한다. 본 연구에서 얻어진 634nm 와 659nm의 적색광, 450nm의 청색광은 엽채류의 생산량 증대와 안토시아닌 함량의 증진을 목적으로 한 LED 조명시스템의 개발에 필요한 기초자료로서 활용될 수 있다.
한편 적색광 LED 의 피크파장이 길어질수록 안토시아닌 함량이 증가하는 것으로 나타났다. 적색광 영역에서의 피크파장이 길어짐에 따라 엽록소함량이 증가하였고, 안토시아닌 함량도 증가하는 결과가 나타났는데, 이에 대한 인과관계는 추후 구명되어야할 것으로 판단한다. 결과적으로 450nm를 포함한 청색광의 조사가 상추 잎의 안토시아닌 생성에 크게 기여한 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	안토시아닌은 어떤 물질인가?	이때 카로티노이드 또는 안토시아닌 등과 같은 색소는 엽록소에 의해서 가리워져 주황색, 적색 또는 자주색 등과 같은 고유의 색을 나타내지 못한다. 안토시아닌은 식물의 천연색소를 구성하는 파이토케미컬(phytochemicals)의 한 종류로서, 과일, 채소, 꽃 등에 많이 포함되어 있는 플라보노이드(flavonoids)계의 수용성 물질이다. 수소이온농도에 따라 적색 또는 자색을 나타내는 안토시아닌의 발현 기작은 매우 복잡하여, 유전적 요소뿐만 아니라 여러가지 환경 조건에 의해서도 크게 좌우된다(Oren-Shamir, 2009).
	발광다이오드의 장점은 무엇인가?	발광다이오드(light-emitting diodes, LED)는 소형으로서, 높은 신뢰성과 응답성을 지니고 있으며, 전력소모가 낮고, 수명이 길며, 광합성속도에 영향을 미치는 펄스 조사가 가능한 점 등의 장점을 지니고 있다(Barta et al., 1992; Kim, 1999; Tennessen et al.
	작물 생장에 있어 특정 적색광, 청색광의 LED가 쓰이는 이유는 무엇으로 판단되는가?	, 2012). 이것은 적색광 또는 청색광 영역의 LED 가운데 작물별로 생장 촉진에 적합한 파장을 실험 결과에 기초하여 결정하기보다는, 적색광 또는 청색광 LED를 작물 재배에 이용하려는 수요자로부터 요청을 받은 LED 조명기구 제조업자들이 디스플레이 용도의 LED 모듈(module) 중에서 비교적 저렴한 가격으로 손쉽게 구할 수 있는 파장의 모듈을 이용한 결과로 판단된다. 이로 말미암아 작물의 생장, 형태형성 또는 기능성성분에 미치는 LED의 광질 효과를 분석하기 위한 다른 시도에서도 적색광 또는 청색광 영역에서 연구 목적에 적합합 파장의 LED가 선택되지 않고 있다.

참고문헌 (32)

An, C.G., Y.H. Hwang, J.U. An, H.S. Yoon, Y.H. Chang, G.M. Shon, and S.J. Hwang. 2011. Effect of LEDs (light emitting diodes) irradiation on growth of paprika (Capsicum annuum 'Cupra'). J. Bio-Environ. Con. 20:253-257.
Barta, D.J., T.W. Tibbitts, R.J. Bula, and R.C. Morrow. 1992. Evaluation of light emitting diode characteristics for space-based plant irradiation source. Adv. Space Res. 12:141-149.
Botto, J.F., R.A. Sanchez, G.C. Whitelam, and J.J. Casal. 1996. Phytochrome a mediates the promotion of seed germination by very low fluences of light and canopy shade light in arabidopsis. Plant Physiol. 110:439-444.

상세보기
Brown, C.S., A.C. Schuerger, and J.C. Sager. 1995. Growth and photomorphogenesis of pepper plants under red light-emitting diodes with supplemental blue or far-red lighting. J. Amer. Soc. Hort. Sci. 120:808-813.
Cormier, F., H. Crevier, and C. Do. 1990. Effects of sucrose concentration on the accumulation of anthocyanins ingrape (Vitis vinifera L.) cell suspension. Can. J. Bot. 68:1822-1825.

상세보기
Eun, J.S., Y.S. Kim, and Y.H. Kim. 2000. Effects of light emitting diodes on growth and morphogenesis of in vitro seedlings in Platycodon gradiflorum. Kor. J. Plant Tissue Culture 27:71-75.
Fuleki, T. and F.J. Francis. 1968. Quantitative methods for anthocyanins. 1. Extration and determination of total anthocyanins in cranberries. J. Food Sci. 33:72-77.

상세보기
Hirner, A.A., S. Veit, and H.U. Seitz. 2001. Regulation of anthocyanin biosynthesis in UV-A-irradiated cell cultures of carrot and in organs of intact carrot plants. Plant Sci. 161: 315-322.

상세보기
Johkan, M., K. Shoji, F. Goto, S. Hashida, and T. Yoshihara. 2010. Blue light-emitting diode light irradiation of seedlings improves seedling quality and growth after transplanting in red leaf lettuce. HortScience 45:1809-1814.

상세보기
Kim, Y.H. 1999. Plant growth and morphogenesis control in transplant production system using light-emitting diodes (LEDs) as artificial light source-Spectral characteristics and light intensity of LEDs. J. Kor. Soc. Agric. Mach. 24:115-122.
Kim, Y.H. and H.S. Park. 2003. Graft-taking characteristics of watermelon grafted seedlings as affected by blue, red and far-red light-emitting diodes. J. Kor. Soc. Agric. Mach. 28:151-156.

원문보기 상세보기
Kong, J.M., L.S. Chia, N.K. Goh, T.F. Chia, and R. Brouillard. 2003. Analysis and biological activities of anthocyanins. Phytochemistry 64:923-933.

상세보기
Konczak-Islam, I., M. Yoshinaga, M. Nakatani, N. Terahara, and O. Yamakawa. 2000. Establishment and characteristics of an anthocyanin-producing cell line from sweetpotato storage root. Plant Cell Rep. 19:472-477.

상세보기
Lee, J.G., S.S. Oh, S.H. Cha, Y.A. Jang, S.Y. Kim, and Y.C. Um. 2010. Effects of red/blue light ratio and short-term light quality conversion on growth and anthocyanin contents of baby leaf lettuce. J. Bio-Enviro. Con. 19:351-359.
Lee, J.S., H.I. Lee, and Y.H. Kim. 2012. Seedling quality and early yield after transplanting of paprika nursed under lightemitting diodes, fluorescent lamps and natural light. J. Bio- Environ. Con. 21:220-227.
Lee, J.S. and Y.H. Kim. 2012. Measurement system of photosynthetic photon flux distribution and illumination efficiency of LED lamps for plant growth. J. Biosystems Eng. 37:314-318.

원문보기 상세보기
Li, Q. and C. Kubota. 2009. Effects of supplemental light quality on growth and phytochemicals of baby leaf lettuce. Environ. Exp. Bot. 67:59-64.

상세보기
Lin, C. 2002. Blue light receptors and signal transduction. Plant Cell S207-S225.
Mancinelli, A.L., F. Rossi, and A. Motoni. 1991. Cryptochrome, phytochrome, and anthocyanin production. Plant Physiol. 96:1079-1085.

상세보기
Meyer, J.E., M.F. Pepin, and M.A.L. Smith. 2002. Anthocyanin production from Vaccinium pahalae: limitations of the physical microenvironment. J. Biotechnol. 93:45-57.

상세보기
Ninu, L., M. Ahmad, C. Miarelli, A.R. Cashmore, and G. Giuliano. 1999. Cryptochrome 1 controls tomato development in response to blue light. Plant J. 18:551-556.

상세보기
Oren-Shamir, M. 2009. Does anthocyanin degradation play a significant role in determining pigment concentration in plants? Plant Sci. 177:310-316.

상세보기
Park, J.H., J.S. Lee, D.E. Kim, and Y.H. Kim. 2011. Analysis of optimum water cooling conditions and heat exchange of LED lamps for plant growth. J. Biosystems Eng. 36:334-341.

원문보기 상세보기
Park, J.H., J.S. Lee, and Y.H. Kim. 2012. Development of a lighting control system for improving light quality of discharge lamps. Proc. Kor. Soc. Agric. Mach. 17(1):351-354.
Son, K.H., J.H. Park, D.I. Kim, and M.M. Oh. 2012. Leaf shape, growth, and phytochemicals in two leaf lettuce cultivars grown under monochromatic light-emitting diodes. Kor. J. Hort. Sci. Technol. 30:664-672.

원문보기 상세보기
Smith, C.J. and J.R. Gallon. 2001. Living in the real world: how plants perceive their environment. New Phytol. 151:1-6.

상세보기
Sponga, F., G.F. Deitzer, and A.L. Mancinelli. 1986. Cryptochrome, phytochrome, and the photoregulation of anthocyanin production under blue light. Plant Physiol. 82:952-955.

상세보기
Tennessen, D.J., R.J. Bula, and T.D. Sharkey. 1995. Efficiency of photosynthesis in continuous and pulsed light emitting diode irradiation. Photosynth. Res. 44:261-269.

상세보기
Wang, Y., B. Zhou, M. Sun, Y. Li, and S. Kawabata. 2012. UV-A light induces anthocyanin biosynthesis in a manner distinct from synergistic blue + UV-B light and UV-A/blue light responses in different parts of the hypocotyls in turnip seedlings. Plant Cell Physiol. 53:1470-1480.

상세보기
Xu, H., Q. Xu, F. Li, Y. Feng, F. Qin, and W. Fang. 2012. Applications of xerophytophysiology in plant production-LED blue light as a stimulus improved the tomato crop. Sci. Hortic. 148:190-196.

상세보기
Yang, Y., J. Shah, and D.F. Klessig. 1997. Signal perception and transduction in plant defense responses. Genes Dev. 11:1621-1639.

상세보기
Yorio, N.C., G.D. Goins, H.R. Kagie, R.M. Wheeler, and J.C. Sager. 2001. Improving spinach, radish, and lettuce growth under red light emitting diodes (LEDs) with blue light supplementation.HortScience 36:380-383.

상세보기

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증