[논문]CO2 농도와 온도 변화가 기생 약초인 천마의 생육반응에 미치는 영향

조규태; 이수인; 장래하; 박재훈; 유영한

doi:10.13047/kjee.2017.31.6.557

CO2 농도와 온도 변화가 기생 약초인 천마의 생육반응에 미치는 영향
Effects of Elevated CO2 Concentration and Increased Temperature on the Growth of Gastrodia elata Blume, Parasitic Medicinal Plant 원문보기

한국환경생태학회지 = Korean journal of environment and ecology, v.31 no.6, 2017년, pp.557 - 563

조규태 (국립공주대학교 생명과학과) , 이수인 (국립공주대학교 생명과학과) , 장래하 (국립공주대학교 생명과학과) , 박재훈 (국립공주대학교 생명과학과) , 유영한 (국립공주대학교 생명과학과)

초록
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천마(Gastrodia elata Blume)는 난초과 다년생 기생식물로 곰팡이균과 공생하는 독특한 생활방식을 가진다. 천마의 지하근은 고혈압, 뇌졸중, 백혈병, 두통 특히 신경쇠약치료 등에 쓰이는 약용식물이다. 본 연구는 지구온난화가 천마의 생태적 반응에 미치는 영향을 알아보기 위해 보통의 야외 대기환경과 같은 대조구, 대조구보다 온도를 약 $2^{\circ}C$ 상승시킨 온도상승구, 온도와 함께 대조구보다 $CO_2$ 농도를 약 2배 증가시킨 $CO_2$+온도상승구에서 참나무 원목, 뽕나무버섯균, 종마를 함께 파종하고, 재배하여 생식기관과 지하근의 생물량을 비교 관찰하였다. 그 결과, 꽃대 수는 온도상승구> 대조구> $CO_2$+온도상승구 순으로 적었다. 꽃대 길이는 온도상승구> 대조구> $CO_2$+온도상승구 순으로 짧았다. 화서 길이는 대조구> 온도상승구> $CO_2$+온도상승구 순으로 짧았다. 생식기관의 무게는 온도상승구> 대조구> $CO_2$+온도상승구 순으로 가벼웠다. 지상부의 생물량은 온도상승구> 대조구> $CO_2$+온도상승구 순으로 낮았다. 생산된 근경의 수는 온도상승구> 대조구> $CO_2$+온도상승구 순으로 적었다. 근경의 생물량은 온도상승구> 대조구> $CO_2$+온도상승구 순으로 낮았다. 이러한 결과는 온도만 올라간 환경조건에서는 천마의 생육은 활발하여 생산량이 증가하지만, 지구온난화조건인 온도와 $CO_2$ 농도가 동시에 상승하는 조건에서는 천마의 생육이 불량하게 됨을 의미하는 것이다. 따라서, 천마의 성마와 종마 생산량을 높이기 위해서는 재배지의 적정지온 $20{\sim}25^{\circ}C$를 유지하고, 높은 $CO_2$ 농도에 노출되지 않도록 하여야 할 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Gastrodia elata (Orchidaceae) is a perennial parasitic plant that has a unique lifestyle of being in a symbiotic interaction with fungi. The underground root of Gastrodia is used for medicinal treatment to cure high blood pressure, stroke, leukemia, headaches, and especially neurasthenia. This study is intended to investigate the effect of the global warming on the ecological responses of Gastrodia. We cultivated the small tuber of Gastrodia with the oak wood lot and mulberry fungus under control (ambient $CO_2$ concentration + ambient temperature, ACAT), temperature treatment (ambient $CO_2$ concentration+elevated temperature, ACET), and $CO_2$+temperature treatment (elevated $CO_2$ concentration+elevated temperature, ECET). The elevated $CO_2$ concentration was about twice in the ambient air while the elevated temperature was about $2^{\circ}C$ higher than the control group. And then we observed the growth and production of reproductive organs and the underground root. The observation showed that the number of flower stalk was highest at ACET and lowest at ECET. The flower stalk was longest at ACET and shortest at ECET. The inflorescence was longest at ACAT and shortest at ECET. The seed capsule was heaviest at ACET and lightest at ECET. The aboveground biomass was highest at ACET and lowest at ECET. The number of rhizomes was highest at ACET and lowest at ECET. The total rhizome biomass was highest at ACET and lowest at ECET. The average rhizome biomass was highest at ACET and lowest at ECET. The results showed that the growth of Gastrodia increased because of more active growth of Gastrodia elata when only the temperature increased and decreased when both $CO_2$ concentration and temperature increased, indicating the poor growth of Gastrodia elata under the global warming condition. Therefore, the Gastrodia elata plantation should be maintained at the temperature of $20-25^{\circ}C$ and not be exposed to a high $CO_2$ concentration.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 CO₂ 농도와 온도 상승시 특용작물인 천마의 생육반응을 알아봄으로써 자연에 분포하는 천마의 생육 및 생태에 미치는 영향을 파악하고, 천마의 재배시 보다 빠르고 대량으로 생산량을 높이는데 핵심적 자료를 제공하고자 하였다.

제안 방법

환경요인 처리를 위하여 온실 밖 야외의 CO₂ 농도(330∼400ppm)를 대조구(ambient CO₂+ambient temperature, ACAT)로 하였고, 유리온실 안을 두 구획으로 나누어 한 곳은 온도를 약 2℃ 상승시킨 온도상승구(ambient CO₂+elecated temperature, ACET)로, 다른 한 곳은 온도와 함께 CO₂ 농도를 약 2배 증가시킨 CO₂+온도상승구(elevatedCO₂+elevated temperature, ECET)로 정하였다(Table 1).

대상 데이터

이 후, 주변에 10개의 자마를 정식한 뒤, 7~10cm 두께로 모래를 덮고, 온도와 수분관리에 용이하도록 그 위에 짚과 낙엽을 덮어 주었다. 실험에 사용한 종마와 종균은 삼도봉 천마 농장(경북 김천시 부항면 소재)에서 구입하였다.

데이터처리

이때를 천마의 최대 성장기로 보기 때문에 2012년 7월에 꽃대 수,꽃대 길이, 화서 길이, 생식기관의 무게, 지상부의 생물량, 근경의 수, 근경의 생물량을 측정하였다. 환경요인 구배에 따른 천마의 생육적 반응의 경향성을 밝히기 위하여 환경요인의 각 구배에 따른 반응의 평균치를 이용하여 일원분산분석(One-way ANOVA)을 실시하였다. 구배별 차이 유의성은 일원분산분석을 이용하였다.

이론/모형

CO₂농도는 최근에 가장 일반적인 기후변화 시나리오(RCP6.0)로 실험에 사용되는 대조구의 약 2배인 750∼800ppm으로 처리하였다.

성능/효과

결과적으로, 천마의 재배시에는 적정지온 20~25℃를 유지하고, 높은 CO₂ 농도에 노출되지 않도록 하여야 할 것이다.
이것은 기생식물에 따라 CO₂ 농도에 특이적으로 반응하는 것을 시사한다. 따라서, CO2 농도 증가와 함께 기후환경 변화가 진행될 경우 자연에 분포하는 천마의 생육 및 생태적 측면에서 부정적인 영향을 미칠 것으로 예상된다.

후속연구

이렇게 천마는 환경이 양호하면 1~2개월 사이에도 수십 개의 자마와 성마를 키워 나간다(Lee, 1999). 천마는 봄에 종마를 심은 경우 이듬해 봄에 성마만을 뽑아 수확하고, 보통 3년째 자마와 성마를 모두 수확(Jang, 1999)하기 때문에 단기간에 생산성을 높이는 재배기술의 개발이 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	식물계에서의 기생이 발생하는 식물의 종류는 무엇인가?	식물체 간의 기생은 3,000종 이상의 기생식물 종들에서 광범위하게 존재하는 현상이다(Kuijt, 1969). 식물계에서의 기생은 나무, 관목, 다년생식물과 일년생식물들 중에서 발생한다. 그리고 모든 기생식물은 쌍떡잎식물이다.
	본 연구에서 천마를 파종한 방법은 무엇인가?	2011년 10월에 파종하여 2012년 7월 말까지 일반 대기 조건인 대조구(ACAT), 온도상승구(ACET), CO2+온도상승구(ECET) 각각에서 생육시켰다. 파종 방법은 상수리나무 원목(길이 30cm, 직경 15cm)에 구멍을 뚫고 뽕나무버섯균을 접종시킨 뒤, 건조를 방지하고 원목 속 균사 활착이 잘 되도록 톱밥을 이용해 구멍을 막았다. 이 후, 주변에 10개의 자마를 정식한 뒤, 7~10cm 두께로 모래를 덮고, 온도와 수분관리에 용이하도록 그 위에 짚과 낙엽을 덮어 주었다. 실험에 사용한 종마와 종균은 삼도봉 천마 농장(경북 김천시 부항면 소재)에서 구입하였다.
	Calow가 정의한 기생의 의미는 무엇인가?	그리고 모든 기생식물은 쌍떡잎식물이다. Calow(1998)는 기생에 대해 ‘두 생물체 사이의 친밀하고 필수적인 관계로, 근본적으로 한 생물체(기생생물)은 다른 생물체(숙주생물)의 자원을 착취하여 후자에게 손해를 준다’고 정의했다. 숙주식물은 특정한 관계가 없이도 살아 갈 수 있지만, 기생식물은 기생적 적응도를 위해서 숙주식물에 의존한다.

참고문헌 (26)

Ahas R. and A. Aasa(2006) The effects of climate change on the phenology of selected Estonian plant, bird and fish populations. International Journal of Biometeorology 51: 17-26.

상세보기
Ahas R., A. Aasa, A. Menzel, V.G. Fedotova and H. Scheifinger 2002) Changes in European spring phenology. International Journal of Climatology 22: 1727-1738.

상세보기
Ahn K.H., Y.H. You and K.T. Cho(2016) Growth response to Light, Moisture and Nutrients for the Conservation Measures of Bupleurum latissimum(Apiaceae, endangered species) under Future Climate Environment(Elevated $CO_2$ Concentration and Temperature). Korean J. Environ. Ecol. 30(5): 803-809. (in Korean with English abstract)

원문보기 상세보기
Barman D. and R. Devadas(2013). Climate change on orchid population and conservation strategies: a review. Journal of Crop and Weed 9(2): 1-12.
Batty A.L., K.W. Dixon, M. Brundrett and K. Sivasithamparam (2001). Constraints to symbiotic germination of terrestrial orchid seed in a mediterranean bushland. New Phytologist 152(3): 511-520.

상세보기
Calow P.P.(1998) The Encyclopedia of Ecology and Environmental Management. Blackwell Science, Oxford.
Chaturvedi A.K., R.K. Vashistha, N. Rawat, P. Prasad and M.C. Nautiyal(2009) Effect of $CO_2$ Enrichment on Photosynthetic Behavior of Podophyllum Hexandrum Royle, an Endangered Medicinal Herb. Journal of American Science 5(5): 113-118.
Crick H.Q.P. and T.H. Sparks(1999) Climate change related to egg-laying trends. Nature 399: 423.

상세보기
Ghasemzadeh A., H.Z.E. Jaafar and A. Rahmat(2010) Elevated Carbon Dioxide Increases Contents of Flavonoids and Phenolic Compounds, and Antioxidant Activities in Malaysian Young Ginger (Zingiber officinale Roscoe.) Varieties. Molecules 15(11): 7907-7922.

상세보기
He J.H.(2012) Effects of $CO_2$ and temperature on biomass of parasitic plants. Low Carbon 1(1): 14-21.
Hong I.P., S.H. Nam, I.Y. Jung, G.B. Sung, H.W. Nam, J.C. Cheong, J.S. Park, H. Hur and M.W. Lee(2004) Studies on the Conditions of Seed Germination of Gastrodia elata. The Korean journal of mycology 32: 39-44. (in Korean with English abstract)

원문보기 상세보기
IPCC(2007) Climate change 2007: Mitigation of climate change. Contribution working group III contribution to the fourth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. Cambridge university press, Cambridge, New york, USA., 815pp.
Jablonski L.M., X. Wahg and P.S. Curtis(2002) Plant reproduction under elevated $CO_2$ conditions: a metaanalysis of reports on 79 crop and wild species. New Phytologist 156: 9-26.

상세보기
Jang H.W.(1999) Gastrodia elata cultivation technique using Armillaria mellea. The Korean Journal of Mycology 11(1): 116-140. (in Korean with English abstract)
Kuijt J.(1969) The Biology of Parasitic Flowering Plants. University of California Press, Berkeley.
Kusano S.(1911) Gastrodia elata and its symbiotic association with Armillaria mellea. J. Coll. Agric. 4: 1-66.
Lee K.N.(1999) Theory and practice of Gastrodia elata cultivation. The Korean Journal of Mycology 11(1): 141-159. (in Korean with English abstract)
Lee S.I., E.P. Lee, E.J. Kim, J.H. Park, K.T. Cho, S.Y. Lee and Y.H. You(2017) Growth response and Variation of ecological niche breadth of Hibiscus hamabo, the endangered plant, according to Light, Moisture and Nutrient under elevated $CO_2$ concentration and temperature. Korean J. Environ. Ecol. 31(3): 279-286. (in Korean with English abstract)

원문보기 상세보기
Marchin R.M., R.R. Dunn and W.A. Hoffmann(2014). Are winter-active species vulnerable to climate warming? A case study with the wintergreen terrestrial orchid, Tipularia discolor. Oecologia 176(4): 1161-1172

상세보기
No H.J. and H.Y. Jung(2002) Well-defined statistical analysis according to statistica. Hyungseul Publishing Networks, Paju, 336pp.
Park J.H., K.T. Cho, S.B. Kim, R.H. Jang and Y.H. You(2014) Effects of elevated- $CO_2$ concentration and -temperature on the phenological and reproductive responses of Baktae and Seomoktae, Glycine max (L.) Merrill. Korean J. Environ. Ecol. 28(6): 634-641. (in Korean with English abstract)

원문보기 상세보기
Park J.P.(2014) Functional components, antioxidant activity and sensory characteristics of Gastrodiae Rhizoma and Gastrodiae Herba. Ph. D. Dissertation, Dongshin Univ., Naju, 1pp.
Pennings S.C. and R.M. Callaway(2002) Parasitic plants: parallels and contrasts with herbivores. Oecologia 131: 479？489.

상세보기
Putti F.F., L.R.A. Gabriel Filho, C.P.C. Gabriel, A.B. Neto, C.D.S.B. Bonini and A.R. dos Reis(2017). A Fuzzy mathematical model to estimate the effects of global warming on the vitality of Laelia purpurata orchids. Mathematical Biosciences 288: 124-129.

상세보기
Rogers C.A., P.M. Wayne, E.A. Macklin, M.L. Muilenberg, C.J. Wagner, P.R. Epstein and F.A. Bazzaz(2006) Interaction of the onset of spring and elevated atmospheric $CO_2$ on ragweed (Ambrosia artemisiifolia L.) pollen production. Environ Health Perspect 114(6): 865-869.

상세보기
Yu I.Y.(2013) Quantity comparison by cultivation and treatment methods in Gastrodia elata. Master Dissertation, Chonbuk National Univ., Jeonju, 14-15pp.

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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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