[논문]염화칼슘이 벚나무 잎의 가스교환 및 기공반응에 미치는 영향

제선미; 김선희

doi:10.14578/jkfs.2016.105.3.303

[국내논문] 염화칼슘이 벚나무 잎의 가스교환 및 기공반응에 미치는 영향
Effects of CaCl2 on Gas Exchange and Stomatal Responses in the Leaves of Prunus serrulata 원문보기

韓國林學會誌 = Journal of Korean Forest Society, v.105 no.3, 2016년, pp.303 - 308

제선미 (국립산림과학원 산림생태연구과) , 김선희 (국립산림과학원 산림생태연구과)

초록
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겨울철 제설제로 사용하는 염화칼슘에 의한 3년생 벚나무 잎의 가스교환 및 기공반응에 대해 알아보기 위해 개엽 전 염화칼슘 0.5%, 1.0%, 3.0% 수용액을 2회(1 L) 근권부에 처리하였다. 염화칼슘 처리 농도가 증가함에 따라 벚나무의 기공전도도($g_s$), 광합성율($P_n$), 증산율($T_r$), 그리고 수분이용효율(WUE)은 감소하였다. 염화칼슘 처리에 의해 기공전도도와 광합성율이 감소하였음에도 불구하고 엽육세포 내 $CO_2$ 농도($C_i$)가 대조구와 비슷하거나 높게 나타났다. 이러한 결과는 기공제한 뿐만 아니라 비기공제한 요인도 함께 광합성율의 감소를 야기하였다는 것을 의미한다. 한편, 벚나무의 개엽 전 염화칼슘 처리는 잎의 형태적 특징에도 영향을 주었다. 염분농도가 증가할수록 기공의 길이가 작아지고 기공밀도가 높게 나타났으며 잎의 크기가 작아졌는데, 이는 식물체 내 수분손실을 줄이기 위한 적응기작으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

To investigate the effect of calcium chloride ($CaCl_2$) using for deicing salts in winter on gas exchange and stomatal responses of 3-year-old Prunus serrulata, we treated twice (1 L) $CaCl_2$ solution (0.5%, 1.0% and 3.0%) in the root zone before leaf unfolding. Stomatal conductance ($g_s$), photosynthetic rate ($P_n$), transpiration rate ($T_r$) and water use efficiency (WUE) in the leaves of P. serrulata were decreased with increasing of $CaCl_2$ concentration. Even though stomatal conductance and photosynthetic rate were reduced by $CaCl_2$, intercellular $CO_2$ concentration ($C_i$) in $CaCl_2$ treatments has similar or higher values compared with control. These results suggest that non-stomatal limitation as well as stomatal limitation induced the reduction of photosynthetic rate together. On the other hands, treatment of $CaCl_2$ before leaf unfolding also affected leaf morphology traits. We proposed that reductions of stomatal length and leaf size and high pore density with increasing salinity is adaptative mechanism to reduce the water loss in plant.

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

(2010)에 의하면 산벚나무를 대상으로 우리나라에서 겨울철 제설제로 이용하고 있는 염화칼슘을 처리하여 염화칼슘 처리 농도에 따른 광합성 기구의 변화를 보고한 바 있다. 본 연구에서는 염화칼슘 처리에 의한 벚나무 잎의 가스교환특성과 대기 중의 CO₂ 흡수와 수분조절에 주요한 역할을 하는 기공을 중심으로 잎의 해부·형태적인 특성변화를 통해 염화칼슘에 대한 벚나무의 내성 및 적응반응에 대해 알아보고자 한다.

제안 방법

염화칼슘 처리 후 시간의 경과에 따른 잎의 가스교환특성을 알아보기 위해 염화칼슘에 의한 가시적 피해가 나타나기 시작한 실험 40일째와 염화칼슘 고농도 처리구인 3.0% 처리구의 잎에서 대부분 갈변현상이 나타난 실험 마지막 시기인 80일째 완전히 성숙한 잎을 대상으로 가스교환특성을 Li-6400 Portable Photosynthesis System(Li-cor, Lincoln, NE, USA)을 이용하여 측정하였다. 이때, 챔버에 유입되는 공기의 유량은 500 µmol·s⁻¹ , 챔버 내 온도는 block temperature 25 ^oC, CO₂ 농도는 400 µmol·mol⁻¹ 그리고 습도는 60-70%로 조절하였고 포화광도인 1000µmol·m^-2 ·s⁻¹ 에서 광합성율(P_n ), 증산율(T_r ), 기공전도도(g_s ), 엽육세포 내 CO₂ 농도(C_i )를 측정하였다.

대상 데이터

서울시에 위치한 국립산림과학원의 야외에 비가림막 구조물(4 m × 4 m)을 설치하여 3년생 벚나무(P. serrulata) 유묘 중 수고가 비슷한 묘목을 선별하여 대조구, 염화칼슘 0.5%, 1.0%, 3.0% 처리구로 각 처리구당 5본씩 배치하였다. 개엽 전, 2007년 3월 29일부터 염화칼슘 3.

데이터처리

잎의 가스교환특성(광합성율, 증산율, 기공전도도, 수분 이용효율)과 잎의 해부·형태적 특성(엽장, 엽폭, 기공길이, 기공너비, 기공밀도)에 대하여 통계프로그램 SPSS ver.19.0(IBM. Co., Armonk NY, USA)을 이용하여 일원 분산분석을 하였고, 던컨의 다중검정을 통해 p<0.05 수준에서 염화칼슘의 서로 다른 농도 처리구간의 차이를 검증하였다.

성능/효과

, 2012). 본 연구결과에서 염화칼슘 처리에 의해 기공전도도가 감소하였음에도 불구하고 엽육세포 내 CO₂ 농도가 대조구와 비슷하거나 처리 40일째 염화칼슘 3.0% 처리구에서는 오히려 대조구 수준보다 엽육세포 내 CO₂ 농도가 높게 나타났다[Figure 2(e)]. 기공전도도의 감소에 따른 엽육세포 내 CO₂ 농도 감소가 나타나지 않았고, 엽육세포 내 CO₂ 농도가 감소하지 않았음에도 불구하고 감소한 광합성율은 생화학적 대사기능 저하와 같은 비기공제한 요인이 복합적으로 작용한 것으로 판단된다.
(2002)에 의하면 염분처리 초기에는 기공 닫힘에 의한 광합성 저해가 생화학적 활성 저하에 의한 요인보다 커서 수분이용효율이 증가하였지만, 처리 마지막 시기에는 기공제한 요인과 비기공제한 요인 모두에 의해 수분이용효율이 감소하였다고 보고한다. 위의 연구결과들을 통해 벚나무의 가스교환특징에 기공제한 요인과 비기공제한 요인이 모든 염화칼슘 처리구에서 복합적으로 작용하였다는 것을 알 수 있었고, 이는 벚나무가 염화칼슘 처리에 민감한 수종임을 의미한다.
, 2003). 이와 동일하게 본 연구결과에서도 염화칼슘 처리 농도와 기간이 증가할수록 벚나무의 엽장과 엽폭의 감소로 인한 엽면적의 감소가 나타났으며, 이는 수분손실을 줄이기 위한 적응기작으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	벚나무는 왜 가로수로 권장되고 있는가?	H. Wilson)는 내공해 수종으로서 봄에 잎과 같이 피는 꽃과 가을의 단풍이 대중적 아름다움을 주어 가로수로서 권장되고 있다(Korea Biodiversity Information System, 2016). Sung et al.
	염화칼슘은 식물에 어떤 영향을 미치는가?	, 2011). 염화칼슘이 식물의 근권부에 집적되게 되면 근권부 내 삼투포텐셜이 높아져 식물이 수분을 흡수하기가 어려워져 식물체 내 수분부족을 야기할 수 있으며, 고농도 염이온의 축적으로 인한 이온독성 및 필수 영양분 흡수의 불균형으로 인해 세포수준에서 뿐만 아니라 식물의 대사측면에서도 영향을 주어 식물의 생장을 감소시키거나 피해를 주게 된다(Munns, 1993; Allakhverdiev et al., 2000; Pérez-López et al.
	벚나무의 기공의 형태적인 특징은 염화칼슘 처리에 따라 어떻게 변하였는가?	염화칼슘 처리는 기공의 형태적인 특징과 기공 밀도의 변화를 가져왔다. 기공의 길이와 너비는 염화칼슘 처리 농도가 증가할수록 감소하는 경향을 보였고 기공의 길이의 경우 염화칼슘 1.0% 처리에서 대조구 대비 유의한 감소 수준을 나타냈다. 기공밀도는 염화칼슘 처리 농도가 증가 할수록 증가하는 경향을 보였는데, 대조구 대비 유의적인 증가는 염화칼슘 1.

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