완전제어형 식물생산시스템에서 광질에 따른 아이스플랜트의 생육과 기능성물질 함량 Growth and Phytochemical Contents of Ice Plant as Affected by Light Quality in a Closed-type Plant Production System원문보기
본 연구는 밀폐형 식물생산시스템에서 아이스플랜트의 생육과 기능성물질에 따른 광질의 효과를 구명하고자 수행하였다. 아이스플랜트 종자를 128구 플러그 트레이에 암면을 이용하여 파종하였고, 묘는 밀폐형 식물생산시스템에서 담액식 수경재배를 이용하여 정식하고 재배하였다(EC$1.5dS{\cdot}m^{-1}$, pH 6.5). 정식 후 2주째부터 아이스플랜트의 블러더 세포 발달을 위해 2mM의 염화나트륨(NaCl)을 첨가하여 공급하였다. 실험에 이용된 다른 광질을 가진 세 개의 인공광원으로는 형광등과 RW LED, RBW LED를 사용하였다. 이때 광주기는 14/10(명기/암기), 광도는 $150{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ PPFD로 설정했다. 결과적으로 엽면적, 지상부와 지하부의 생체중과 건물중은 형광등 처리에서 아이스플랜트의 생육 증진에 가장 효과적이었다. SPAD 값은 형광등과 RBW LED 처리에서 각각 29.8과 30.6으로 높은 값을 나타냈다. 염도는 모든 처리구에서 유의적인 차이가 없었다. 엽록소 형광은 형광등 처리에서 유의적으로 가장 높았다. 총페놀함량과 항산화능은 RBW LED 처리에서 높은 값을 나타냈다. 총플라보노이드 함량은 형광등과 RBW LED 처리에서 유의적으로 높았다. 따라서, 본 결과는 형광등 처리에서 아이스 플랜트의 생육이 가장 효과적인 것으로 나타났다. 반면에 기능성물질은R BW LED 처리에서 가장 효과적이었다.
본 연구는 밀폐형 식물생산시스템에서 아이스플랜트의 생육과 기능성물질에 따른 광질의 효과를 구명하고자 수행하였다. 아이스플랜트 종자를 128구 플러그 트레이에 암면을 이용하여 파종하였고, 묘는 밀폐형 식물생산시스템에서 담액식 수경재배를 이용하여 정식하고 재배하였다(EC $1.5dS{\cdot}m^{-1}$, pH 6.5). 정식 후 2주째부터 아이스플랜트의 블러더 세포 발달을 위해 2mM의 염화나트륨(NaCl)을 첨가하여 공급하였다. 실험에 이용된 다른 광질을 가진 세 개의 인공광원으로는 형광등과 RW LED, RBW LED를 사용하였다. 이때 광주기는 14/10(명기/암기), 광도는 $150{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ PPFD로 설정했다. 결과적으로 엽면적, 지상부와 지하부의 생체중과 건물중은 형광등 처리에서 아이스플랜트의 생육 증진에 가장 효과적이었다. SPAD 값은 형광등과 RBW LED 처리에서 각각 29.8과 30.6으로 높은 값을 나타냈다. 염도는 모든 처리구에서 유의적인 차이가 없었다. 엽록소 형광은 형광등 처리에서 유의적으로 가장 높았다. 총페놀함량과 항산화능은 RBW LED 처리에서 높은 값을 나타냈다. 총플라보노이드 함량은 형광등과 RBW LED 처리에서 유의적으로 높았다. 따라서, 본 결과는 형광등 처리에서 아이스 플랜트의 생육이 가장 효과적인 것으로 나타났다. 반면에 기능성물질은R BW LED 처리에서 가장 효과적이었다.
A study was conducted to examine the effects of light quality on the growth and phytochemical contents of ice plant in a closed-type plant production system. Seeds were sown in a 128-cell plug tray using rockwool. The seedlings were then transplanted into a deep floating technique system with recirc...
A study was conducted to examine the effects of light quality on the growth and phytochemical contents of ice plant in a closed-type plant production system. Seeds were sown in a 128-cell plug tray using rockwool. The seedlings were then transplanted into a deep floating technique system with recirculating nutrient solution (EC $1.5dS{\cdot}m^{-1}$, pH 6.5) in a closed-type plant production system. The nutrient solution was supplied at two weeks after transplanting with 2.0 mM NaCl concentration in all treatments for the development of the bladder cells. The three light sources with different light qualities used were as followed; FL (fluorescent lamps), combined RW LED (red:white = 7:3), and combined RBW LED (red:blue:white = 8:1:1) at $150{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ PPFD with a photoperiod of 14/10 hours (light/dark). The results showed that the FL treatment had the greatest growth enhancement effects on the leaf area and the fresh and dry weights of the shoots and roots. The SPAD values were significantly higher under the FL and RBW LED treatments, at 29.8 and 30.6, respectively. No significant difference was observed in salinity under all treatments. Chlorophyll fluorescence was significantly higher under the FL treatment. The total phenol content and antioxidant activity were the highest under the RBW LED treatment. The total flavonoid content was significantly higher under the RBW LED and FL treatments. Hence, the results indicate that the growth of ice plant was maximized under the FL treatment. The phytochemical contents were maximized under the RBW LED treatment.
A study was conducted to examine the effects of light quality on the growth and phytochemical contents of ice plant in a closed-type plant production system. Seeds were sown in a 128-cell plug tray using rockwool. The seedlings were then transplanted into a deep floating technique system with recirculating nutrient solution (EC $1.5dS{\cdot}m^{-1}$, pH 6.5) in a closed-type plant production system. The nutrient solution was supplied at two weeks after transplanting with 2.0 mM NaCl concentration in all treatments for the development of the bladder cells. The three light sources with different light qualities used were as followed; FL (fluorescent lamps), combined RW LED (red:white = 7:3), and combined RBW LED (red:blue:white = 8:1:1) at $150{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ PPFD with a photoperiod of 14/10 hours (light/dark). The results showed that the FL treatment had the greatest growth enhancement effects on the leaf area and the fresh and dry weights of the shoots and roots. The SPAD values were significantly higher under the FL and RBW LED treatments, at 29.8 and 30.6, respectively. No significant difference was observed in salinity under all treatments. Chlorophyll fluorescence was significantly higher under the FL treatment. The total phenol content and antioxidant activity were the highest under the RBW LED treatment. The total flavonoid content was significantly higher under the RBW LED and FL treatments. Hence, the results indicate that the growth of ice plant was maximized under the FL treatment. The phytochemical contents were maximized under the RBW LED treatment.
따라서, 본 연구는 완전제어형 식물생산시스템에서 인공광원인 형광등과 적색, 청색, 백색광을 혼합한 LED를 이용하여 광질에 따른 아이스플랜트의 생육과 기능성물질에 미치는 효과를 구명하기 위해 수행되었다.
제안 방법
광질에 따른 아이스플랜트의 생육을 비교하기 위해 정식 후 28일째에 엽면적 측정기(LI-3100, LI-COR Inc., USA)를 이용하여 엽면적을 측정하였고, 전자저울(EW 220-3NM, Kern&Sohn GmbH., Germany)을 이용하여 각 처리별 지상부와 지하부의 생체중을 측정하였으며, 건물중은 시료를 70℃ 항온 건조기(Venticell-222, MMM Medcenter Einrichtungen GmbH., Germany)에서 72시간 건조한 후 측정하였다. SPAD 값은 엽록소 측정기(SPAD 502, Konica Minolta Inc.
총페놀 함량과 총플라보노이드 함량 측정을 위해 아이스플랜트 잎을 액체질소로 동결시킨 후 –72℃의 초저온 냉동고(NF-140SF, Nihon Freezer Co. Ltd., Japan)에 보관하여 분석에 사용하였다. 아이스플랜트의 총페놀 함량은 Folin-Ciocalteu 방법을 일부 변형하여 분석하였다(Yu et al.
대상 데이터
실험에 사용된 인공광원은 형광등(TLD 32W/865RS, Philips Co. Ltd., The Netherlands)을 대조구로 사용하였고, 적색, 청색, 백색 LED를 조합하여 RW LED(red:white = 7:3, KC Chemical Co. Ltd., Korea)와 RBW LED(red:blue:white = 8:1:1, KC Chemical Co. Ltd., Korea) 2종류의 LED 혼합광원을 실험 처리구로 사용하였다. 광파장은 분광복사계(ILT950, International Light Co.
실험재료로는 아이스 플랜트(Mesembryanthemum crystallinum L.) (Asia Seed Co. Ltd., Korea) 종자를 128구 플러그 트레이(54 x 28 x 4.8cm)에 암면(Rockwool, Grodan Co. Ltd., Denmark) 배지를 이용하여 1셀당 2립씩 파종한 후 경상대학교 부속 농장 벤로형 유리온실에서 20일간 육묘하였다. 1립 이상 발아된 셀은 솎음작업을 통해 1셀당 1주씩 남겼으며, 식물체의 본 엽이 2-3매 출현했을 때 경상대학교 시설원예학실험실 완전제어형 식물생산시스템(C1200H3, FC Poibe Co.
데이터처리
실험구 배치는 완전임의배치 3반복으로 하였고, 반복당 3주씩 정식하였다. 통계분석은 SAS 프로그램(SAS 9.1, SAS Institute Inc., USA)을 이용하여 분산분석(ANOVA)을 실시하였고, 평균 간 비교는 Tukey 다중검정을 이용하였다. 그래프는 SigmaPlot 프로그램(Sigma Plot 12.
이론/모형
항산화능은 Prieto et al.(1999)의 방법을 이용하여 분석하였고, 시료의 추출방법은 총페놀 함량 분석과 동일하게 수행하였다. 0.
성능/효과
결과적으로 광질에 따른 아이스플랜트의 생육은 형광등을 이용한 처리에서 가장 양호하였고, 기능성물질의 경우 Fv/Fm 수치가 상대적으로 낮은 RBW LED 처리에서 효과적이었다. 하지만 본 연구에서 사용된 형광등과 LED 혼합광원의 경우 다양한 파장대를 가지고 있기 때문에 어떠한 특정 파장대가 아이스플랜트의 생육과 기능성물질 축적에 확실한 영향을 미치는지 판단하기 어렵다고 생각되어 특정 파장에 따른 단일 LED 광원을 이용하여 아이스플랜트의 생육과 기능성물질 축적에 대한 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.
이러한 결과들을 종합해보면 작물에 따라서 인공광원의 영향이 서로 다르게 나타난다는 것을 알 수 있다. 본 연구에서 사용된 형광등은 다양한 파장대의 광 스펙트럼을 포함하며 특히 550nm의 녹색광 영역에서 높은 피크를 나타냈다(Fig. 1). 일반적으로 저광도의 녹색광 단일조사는 식물의 도장과 생체중을 감소시킨다고 보고 되었다(Johkan et al.
후속연구
, 2009). 따라서, 녹색광이 적절히 포함된 형광등에서 아이스플랜트의 생육이 우수하였으며 녹색광의 적정 비율에 대한 연구가 필요한 것으로 판단된다.
결과적으로 광질에 따른 아이스플랜트의 생육은 형광등을 이용한 처리에서 가장 양호하였고, 기능성물질의 경우 Fv/Fm 수치가 상대적으로 낮은 RBW LED 처리에서 효과적이었다. 하지만 본 연구에서 사용된 형광등과 LED 혼합광원의 경우 다양한 파장대를 가지고 있기 때문에 어떠한 특정 파장대가 아이스플랜트의 생육과 기능성물질 축적에 확실한 영향을 미치는지 판단하기 어렵다고 생각되어 특정 파장에 따른 단일 LED 광원을 이용하여 아이스플랜트의 생육과 기능성물질 축적에 대한 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
식물생산시스템은 무엇인가?
식물생산시스템이란 일정한 시설 내에서 계절이나 장소에 관계없이 광, 온도, 상대습도 그리고 이산화탄소 농도와 같은 환경조건을 인공적으로 제어하여 계획적으로 작물을 생산하는 재배시스템을 말한다(Takatsuji, 2008). 식물생산시스템은 인공광원만을 이용하여 작물을 재배하는 완전제어형과 인공광원을 보광형태로 이용하는 인공광 병용형으로 구분된다.
발광다이오드의 장점은 무엇인가?
식물생산시스템에서 사용 가능한 인공광원으로는 형광등(fluorescent lamp), 고압나트륨 램프(high pressure sodium lamp), 메탈할라이드 램프(metal halide lamp), 그리고 발광다이오드(light-emitting diode, LED) 등이 있으며, 이러한 인공광원들은 광질이 서로 다르기 때문에 사용되는 인공광원에 따라 식물 생육에 다양한 영향을 미친다. 그 중 LED는 낮은 발열량과 반영구적인 수명으로 경제적이며, 크기가 작아 공간 활용이 높고 특정 파장대의 광 조사가 가능한 장점이 있어 식물생산시스템에서 많이 이용되고 있다(Yeh and Chung, 2009; Heo et al., 2013; Lin et al.
식물생산시스템에서 사용 가능한 인공광원으로는 어떤 것들이 있는가?
식물생산시스템은 인공광원만을 이용하여 작물을 재배하는 완전제어형과 인공광원을 보광형태로 이용하는 인공광 병용형으로 구분된다. 식물생산시스템에서 사용 가능한 인공광원으로는 형광등(fluorescent lamp), 고압나트륨 램프(high pressure sodium lamp), 메탈할라이드 램프(metal halide lamp), 그리고 발광다이오드(light-emitting diode, LED) 등이 있으며, 이러한 인공광원들은 광질이 서로 다르기 때문에 사용되는 인공광원에 따라 식물 생육에 다양한 영향을 미친다. 그 중 LED는 낮은 발열량과 반영구적인 수명으로 경제적이며, 크기가 작아 공간 활용이 높고 특정 파장대의 광 조사가 가능한 장점이 있어 식물생산시스템에서 많이 이용되고 있다(Yeh and Chung, 2009; Heo et al.
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