[논문]저면공급한 규소에 의한 포인세티아의 광합성 능력 향상과 고온 스트레스 경감

손문숙; 박유경; 고충호; 정병룡

doi:10.7235/hort.2015.15099

저면공급한 규소에 의한 포인세티아의 광합성 능력 향상과 고온 스트레스 경감
Silicon Supply through Subirrigation System Alleviates High Temperature Stress in Poinsettia by Enhancing Photosynthetic Rate 원문보기

원예과학기술지 = Korean journal of horticultural science & technology, v.33 no.6, 2015년, pp.860 - 868

손문숙 (경상대학교 대학원 응용생명과학부(BK21 Plus) 원예학과) , 박유경 (경상대학교 농업생명과학연구원) , (경상대학교 농업생명과학연구원) , 고충호 (경상대학교 대학원 응용생명과학부(BK21 Plus) 원예학과) , 정병룡 (경상대학교 대학원 응용생명과학부(BK21 Plus) 원예학과)

초록
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본 연구는 고온 스트레스에서 규소가 분화용 포인세티아(Euphorbia pulcherrima Willd. 'Ichiban')의 내고온성과 생장에 미치는 영향을 조사하였다. 포인세티아를 삽목하여 발근된 삽목묘 중 균일한 개체를 선발하여 상토가 담긴 10cm 화분에 정식하였다. 세 가지 규산염($K_2SiO_3$, $Na_2SiO_3$, $CaSiO_3$)을 0(-Si), 또는 $50(+Si)mg{\cdot}L^{-1}$ Si농도로 순환식 저면베드에서 저면관수 또는 엽면살포 방식으로 약 2개월간 재배하였다. 포인세티아의 고온 스트레스에 대한 저항성을 알아보기 위하여 규소 처리 8주째에 식물생장상의 온도를 $35^{\circ}C$로 조절하여 18일동안 재배하였다. 모든 규산염처리에서 효소적 항산화 효소인 APX의 활성이 증가하였고, 비효소적 항산화 효소인 ELP의 활성은 감소하였다. 저면으로 공급한 $K_2SiO_3$와 $Na_2SiO_3$처리에서 대조구에 비해 Fv/Fm, 광합성율, 규소함량이 증가하였다. 따라서 규산염 처리가 대조구보다 고온 스트레스에 의해 발생하는 생장의 저해가 적었으며, 특히 저면으로 $K_2SiO_3$와 $Na_2SiO_3$를 공급하였을 때 가장 효과적이었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The effect of Si supplied during plant cultivation on tolerance to high temperature stress in Euphorbia pulcherrima Willd. 'Ichiban' was investigated. Rooted cuttings were transplanted into 10-cm pots and a complete nutrient solution, containing 0 or $50mg{\cdot}L^{-1}$ Si as either $K_2SiO_3$, $Na_2SiO_3$, or $CaSiO_3$, was supplied through subirrigation or weekly foliar applications. After two months of cultivation, plants were placed in an environment-controlled chamber and subjected to $35{\pm}1^{\circ}C$ (high temperature) conditions for 18 days. Enhanced specific activities of enzymatic antioxidants (APX) and suppressed specific activities of non-enzymatic antioxidants (ELP) were observed in the high temperature-stressed plants with Si application. The Fv/Fm (maximum quantum yield of photosystem II), photosynthetic rate, and Si contents in the shoot increased in the treatments of $K_2SiO_3$ and $Na_2SiO_3$ supplied through subirrigation. The Si-treated plants had more tolerance of high temperature stress than the control plants. Of the Si sources and application methods tested, $K_2SiO_3$ and $Na_2SiO_3$ supplied through subirrigation were found to be the most effective in enhancing tolerance to high temperature stress.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

크리스마스 장식용 분화로 인기 있는 포인세티아는 12월에 출하하기 위해 고온기인 7-8월에 주로 번식하는데, 번식 시설의 환경을 제대로 관리하지 못할 경우 고온 스트레스에 의해 모주의 삽수 생산량과 품질 뿐만 아니라 번식묘의 생장과 품질도 저하되는 경우가 많다. 따라서 본 연구에서는 고온기에 포인세티아의 모주와 번식묘의 생산시 발생하는 고온 스트레스와 관련된 문제점의 해결방안으로서 규소의 시비효과를 알아보고자 규소원(K₂SiO₃, Na₂SiO₃, CaSiO₃)과 규소처리방법(저면관수, 엽면살포)을 달리하여 재배한 포인세티아의 생육과 스트레스 저항성을 조사하였다.

제안 방법

고온 스트레스에 대한 포인세티아의 저항성을 알아보기 위하여 규소를 처리하며 재배한 8주째에 식물생장상(KGC175VH, Koencon Co., Hanam, Korea)에 처리당 3반복씩 반복당 3개체를 완전임의배치하여 18일간 더 재배하였다. 식물생장상의 환경으로 광도는 410 ± 30μmol･m^-2･s^-1 PPFD, 온도는 35 ± 1℃, 그리고 습도는 70 ± 10%로 유지하였다.
균일한 식물체를 선발하여 완전임의배치 하고, 순환식 저면 관수시스템을 이용하여 양액을 공급하며 재배하였다. 규산염은 예비실험에서 가장 효과적이었던 50mg･L^-1 Si 농도로 CaSiO₃, Na₂SiO₃, 또는 K₂SiO₃를 용액으로 만들어 엽면살포 하거나 또는 양액에 첨가하여 저면관수로 공급하였다. 양액에 첨가한 처리는 온실다용도액비[Ca(NO₃)₂･4H₂O 708.
규산염은 예비실험에서 가장 효과적이었던 50mg･L^-1 Si 농도로 CaSiO₃, Na₂SiO₃, 또는 K₂SiO₃를 용액으로 만들어 엽면살포 하거나 또는 양액에 첨가하여 저면관수로 공급하였다. 양액에 첨가한 처리는 온실다용도액비[Ca(NO₃)₂･4H₂O 708.0mg･L^-1, MgSO₄･7H₂O 246.0mg･L^-1, KNO₃ 505.0mg･L^-1, NH₄H₂PO₄ 230.0mg･L^-1, H₃BO₃ 1.24mg･L^-1, CuSO₄･5H₂O 0.124mg･L^-1, Fe-EDTA 4.0mg･L^-1, MnSO₄･4H₂O 2.2mg･L^-1, H₂MoO₄ 0.08 mg･L^-1, ZnSO₄･7H₂O 1.15mg･L^-1]에 혼합하여 매일 1회씩 저면관수로 공급하였고, 엽면살포 처리는 각 규산염을 증류수에 용해시켜 분무기로 잎이 충분히 젖도록 매주 1회씩 공급하였다. 저면관수 처리는 첨가된 규소에 의해 증가된 양액내 이온(Ca²⁺, Na⁺ 또는 K⁺)의 양을 조절하여 총 이온의 농도를 온실다용도액비와 동일하게 조정하였다.

대상 데이터

분화용 포인세티아(Euphorbia pulcherrima Willd.) ‘Ichiban’의 삽수를 채취하여 평균온도 25 ± 2℃와 상대습도 80 ± 10%인 번식상에서 발근시킨 후 상토(Tosilee Medium, Shinan Grow Co., Jinju, Korea)가 담긴 10cm 화분에 정식하였다. 균일한 식물체를 선발하여 완전임의배치 하고, 순환식 저면 관수시스템을 이용하여 양액을 공급하며 재배하였다.

데이터처리

통계분석은 SAS 프로그램(v. 9.1, Cary, NC, USA)을 사용하여 Duncan의 다중검정(DMRT)으로 5% 수준에서 유의성을 검정하였다.

성능/효과

이러한 결과로 포인세티아는 저면관수를 통해 공급한 K₂SiO₃에서 규소가 가장 많이 흡수되었으며, 이러한 규소의 영향으로 고온 스트레스 하에서 식물의 Fv/Fm값과 광합성율이 증가하고 정상적으로 화아가 형성된 것으로 보아 식물의 저항성이 향상된 것으로 판단된다. 또한 규소의 사용으로 하절기 고온시에 모주를 관리하는데 나타나는 삽수의 생산량과 품질의 저하와 같은 문제점을 최소화할 수 있을 것이라 생각된다.

후속연구

에서 규소가 가장 많이 흡수되었으며, 이러한 규소의 영향으로 고온 스트레스 하에서 식물의 Fv/Fm값과 광합성율이 증가하고 정상적으로 화아가 형성된 것으로 보아 식물의 저항성이 향상된 것으로 판단된다. 또한 규소의 사용으로 하절기 고온시에 모주를 관리하는데 나타나는 삽수의 생산량과 품질의 저하와 같은 문제점을 최소화할 수 있을 것이라 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	섬개야광나무의 미세번식시 규소를 배지에 첨가하여 배양하면 나타나는 현상은?	, 1986). 섬개야광나무의 미세번식시 규소를 배지에 첨가하여 배양하면 유리화 현상이 감소하고(Sivanesan et al., 2011), 분국화에 엽면처리하면 흰가루병에 대한 저항성을 향상시킨다(Park et al., 2013).
	포인세티아를 육안으로 관찰하였을 때 저면관수 K2SiO3처리와 Na2SiO3처리에서 대조구에 비해 잎이 시들고 잎 끝이 말리는 현상이 적었던 이유는?	1). 이것은 저면관수 K2SiO3처리와 Na2SiO3처리에서 대조구에 비해 기공이 명확하게 관찰(Fig. 2A-C)되었으므로 증산작용이 정상적으로 일어났기 때문에 나타난 결과라고 생각된다. 하지만 저면관수 Na2SiO3처리에서는 다른 규소원과 다르게 기공의 형태가 정상적이지 않았다(Fig.
	규소의 역할은?	규소는 단위면적당 생산되는 식물의 건물중을 증가시키고 식물의 세포내, 세포벽, 세포 간극 및 외층에 축적되어(Marschner et al., 1990) 생물적 및 비생물적 스트레스에 대한 저항성을 향상시키는 역할을 한다고 알려져 있다(Epstein, 1999). 규소는 염 스트레스에 따른 엽록체의 손상과 그 대사 작용의 장해를 완화시키는데 중요한 역할을 한다(Muneer et al., 2014). 또한 벼 재배시 규소를 배양액에 첨가하면 염류 장해에 대한 식물체의 저항성이 향상되어 내건성이 증진된다(Matoh et al.

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Song, J.Y. 2012. Genetic transformation of chrysanthemum for enhanced silicon uptake. PhD. Diss., Gyeongsang Natl. Univ., Jinju, Korea.

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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].

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