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문제 정의
- 건조저항일은 인공적으로 건조처리 된 식물체의 실제 생존율을 분석함으로써 건조치사기간을 구명하고, 생리적 평가간의 비교를 위한 기준으로 활용하고자 수행되었다. 충분히 활착기간을 거친 균일한 묘목 5본씩 5일 간격으로 6번을 측정하여 30일간 일괄적으로 관수를 차단하여 생존율에 따른 건조저항일(Resistant dry days, RDS, day)을 조사하였다.
- 본 연구는 최근 지구온난화가 심화되면서 건조에 의한 환경스트레스에 적합한 기초 실험으로 식물 7종에 대한 내건성 평가를 시행하였다. 측정항목으로는 건조처리기간에 따른 건조저항일, 건물생산량, 상대수분함량, Proline 함량, 전해질 용출, 수종별 치사기간 등을 분석하였다.
제안 방법
- 5 g씩 무게를 측정하였다. 0.5 g의 잎의 조각을 50 ml 폴리프로필렌 튜브에 넣고 2차 증류수 20 mL와 함께 넣어 초기 전도도(Rc, electrical conductivity, EC)값을 측정하였다. 초기 EC값을 측정한 후 실온에서 24시간이 지난 뒤 기준 전도도(Ro, electrical conductivity, EC)을 측정하여 80℃의 항온수조(DS-23S, Dasol Scientific Co.
- 1개월이 경과 후 각 수종별 평균 묘고 및 근원경은 녹나무 묘고 94.02±0.78 ㎝, 근원경 6.09±0.71 ㎜, 동백나무 묘고 30.31±2.05 ㎝, 근원경 5.20±0.17 ㎜, 후박나무 묘고 54.42±0.04 ㎝, 근원경 6.14±0.6 8㎜, 황칠나무 묘고 51.41±2.78 ㎝, 근원경 5.43±0.83 ㎜, 굴거리나무 묘고 56.35±0.83 ㎝, 근원경 7.76±0.52 ㎜, 종가시나무 묘고 45.02±0.45 ㎝, 근원경 5.46±0.31 ㎜, 다정큼나무 55.0±0.15 ㎝, 근원경 5.46±0.31 ㎜였으며, 비가림 시설이 되어있는 비닐온실로 옮긴 후 수종별 50개체씩 완전임의배치법으로 배치하였다.
- 생중량을 측정한 후 50 ml 폴리프로필렌 튜브에 2차 증류수 50 ml을 넣고 24시간 정지 처리하였다. 24시간 후 잎의 포화중량을 측정한 후 70℃로 설정한 건조기에 넣고 48시간 동안 건조한 후 건중량을 측정하였다. 시료는 7수종에 대하여 수종별로 각각 3본의 나무에서 잎을 채취하여 함수량을 측정하고 평균값을 구하였다(식 2).
- proline의 함량은 수종별 생장점 주변 3∼4번째 잎을 대상으로 각각 5본의 묘목에서 3개의 잎을 채취하여 함량을 측정하고 평균값을 구하였다.
- 31 ㎜였으며, 비가림 시설이 되어있는 비닐온실로 옮긴 후 수종별 50개체씩 완전임의배치법으로 배치하였다. 건조 스트레스 처리 전 충분히 관개한 후 무관수 시작 후 5일 마다 식물의 각 지표를 측정하였다. 또한 비닐온실 내 위치효과를 줄이기 위하여 1주일 간격으로 화분의 위치를 변경하였다.
- 전해질 용출(eletrolyte Leakage, EL)과 건조처리 기간의 관계를 설명하기 위하여 비선형 회귀분석 중 Logistic 모형을 선택하였다. 건조처리 후 식물조직 침출액의 전해질 용출값을 초기값으로 하고 괴사시킨 식물조직 침출액 값을 최대값으로 하여 이들의 비를 백분율로 산출하였다. 건조스트레스를 부여한 후 세포의 전해질 용출율을 측정하면 S자 반응곡선을 나타내고, 이 곡선의 변곡점은 최대 전해질 용출량의 50%가 되는 온도로서 치사기간(LT50)로 많이 표현되고 있다(Suhgang et al.
- 이에 대한 근본적인 해결책으로 자연강우만으로도 식물생육이 건전하게 유지될 수 있도록 내건성이 비교적 강한 식물소재를 활용하는 것이 중요하다. 따라서 조경소재로 많이 이용되고 있는 상록활엽수 7수종에 수분스트레스를 처리하여 무관수 상태의 생리 특성 및 수종별 치사기간를 파악하여 내건성에 강한 수종을 조사하였다.
- Logistic 비선형 회귀분석을 통하여 7종 식물에 대한 건조기간과 전해질 용출의 관계를 분석한 결과 측정치에 대응되는 치사온도 LT50=Ln(a)/b는 Table 5와 같다. 또한 본 연구에서는 S. reflexum 사례로 Logistic equation을 제시하였다(Figure 2). Logistic 회귀분석은 반응곡선의 중심점인 변곡점에 해당하는 온도(T)는 최대 전해질 용출량의 50% 이상이 용출되기 시작하는 날짜이며 내건성 측정에 가장 민감하고 결정적인 부분이 된다.
- 건조 스트레스 처리 전 충분히 관개한 후 무관수 시작 후 5일 마다 식물의 각 지표를 측정하였다. 또한 비닐온실 내 위치효과를 줄이기 위하여 1주일 간격으로 화분의 위치를 변경하였다.
- 수분공급이 차단된 환경에서 건조스트레스를 받은 식물들은 엽육세포가 파괴되어 전해질이 높아지므로 그에 따른 세포손상 정도를 알아보기 위하여, Orion star A329(Thermo Scientific, USA)을 이용하여 전해질 용출량을 측정하였다. 시료는 7수종에 대하여 상대수분함량과 프롤린을 측정한 동일한 묘목 5개체에서 채취한 잎을 2차 증류수로 깨끗이 씻은 후 잎의 일부를 분리하여 0.
- 수종별 건조처리기간에 따른 부위별 물질생산량을 분석하기 위해 건조스트레스 처리 1일, 15일, 30일을 간격으로 총 3회 분석하였다. 수종별 건조처리 기간에 따라 50본의 묘목 중 무작위로 각 10본씩 선정하여 잎, 가지, 뿌리로 구분하여 세척한 뒤 70℃에서 48시간 동안 건조시킨 후 각각의 건중량을 측정하였다.
- 수종별 건조처리기간에 따른 부위별 물질생산량을 분석하기 위해 건조스트레스 처리 1일, 15일, 30일을 간격으로 총 3회 분석하였다. 수종별 건조처리 기간에 따라 50본의 묘목 중 무작위로 각 10본씩 선정하여 잎, 가지, 뿌리로 구분하여 세척한 뒤 70℃에서 48시간 동안 건조시킨 후 각각의 건중량을 측정하였다.
- 수종별 잎의 상대수분함량(Relative water content, RWC, %) 측정을 위해 무관수 상태에서 5본의 묘목에서 5일마다 수종별 각 지표를 측정하였다. 잎의 채취는 오전 10시에 생장점 주변 3∼4번째 잎을 대상으로 3엽을 채취한 뒤 엽맥을 중심으로 직경 10 mm 크기의 샘플을 채취하여 지퍼백에 넣어 실험실로 옮긴 후 바로 생장량(FW)을 칭량하였다.
- 수분공급이 차단된 환경에서 건조스트레스를 받은 식물들은 엽육세포가 파괴되어 전해질이 높아지므로 그에 따른 세포손상 정도를 알아보기 위하여, Orion star A329(Thermo Scientific, USA)을 이용하여 전해질 용출량을 측정하였다. 시료는 7수종에 대하여 상대수분함량과 프롤린을 측정한 동일한 묘목 5개체에서 채취한 잎을 2차 증류수로 깨끗이 씻은 후 잎의 일부를 분리하여 0.5 g씩 무게를 측정하였다. 0.
- 24시간 후 잎의 포화중량을 측정한 후 70℃로 설정한 건조기에 넣고 48시간 동안 건조한 후 건중량을 측정하였다. 시료는 7수종에 대하여 수종별로 각각 3본의 나무에서 잎을 채취하여 함수량을 측정하고 평균값을 구하였다(식 2).
- Logistic 회귀분석은 반응곡선의 중심점인 변곡점에 해당하는 온도(T)는 최대 전해질 용출량의 50% 이상이 용출되기 시작하는 날짜이며 내건성 측정에 가장 민감하고 결정적인 부분이 된다. 아울러 식물간의 내건성을 비교하는 데에 적합한 척도가 되므로 예측 치사기간으로 평가되었다. 건조 처리기간에 따른 식물들의 예측치사기간은 22.
- 잎의 채취는 오전 10시에 생장점 주변 3∼4번째 잎을 대상으로 3엽을 채취한 뒤 엽맥을 중심으로 직경 10 mm 크기의 샘플을 채취하여 지퍼백에 넣어 실험실로 옮긴 후 바로 생장량(FW)을 칭량하였다.
- 5 g의 잎의 조각을 50 ml 폴리프로필렌 튜브에 넣고 2차 증류수 20 mL와 함께 넣어 초기 전도도(Rc, electrical conductivity, EC)값을 측정하였다. 초기 EC값을 측정한 후 실온에서 24시간이 지난 뒤 기준 전도도(Ro, electrical conductivity, EC)을 측정하여 80℃의 항온수조(DS-23S, Dasol Scientific Co., Ltd., Suwon, Korea)에 넣어 4시간 동안 열처리 한 뒤 조직을 괴사시킨 후 수조에서 꺼내어 24시간 동안 실온에 두었다가 최종 EC값(Rb, electrical conductivity, EC)을 측정하였다. 건조 스트레스 처리 시 전해질이 용출되었으며, 각 처리에 대한 전해질 용출은 식 3과 같다.
- 건조저항일은 인공적으로 건조처리 된 식물체의 실제 생존율을 분석함으로써 건조치사기간을 구명하고, 생리적 평가간의 비교를 위한 기준으로 활용하고자 수행되었다. 충분히 활착기간을 거친 균일한 묘목 5본씩 5일 간격으로 6번을 측정하여 30일간 일괄적으로 관수를 차단하여 생존율에 따른 건조저항일(Resistant dry days, RDS, day)을 조사하였다. 건조저항일 산출공식은 식 1과 같다(Chen and Ding, 2011).
- 본 연구는 최근 지구온난화가 심화되면서 건조에 의한 환경스트레스에 적합한 기초 실험으로 식물 7종에 대한 내건성 평가를 시행하였다. 측정항목으로는 건조처리기간에 따른 건조저항일, 건물생산량, 상대수분함량, Proline 함량, 전해질 용출, 수종별 치사기간 등을 분석하였다. 식물이 완전 고사하는데까지 걸린 시간은 녹나무, 황칠나무, 굴거리나무가 18일로 가장 빨랐으며, 다음으로 후박나무 20일, 종가시나무 27일, 다정큼나무 28일, 동백나무 29일순이었으나 동백나무, 다정큼나무는 실험종료일까지 고사율이 10% 이하로 나타났으며, 이와 같은 결과는 수종별 물질생산량과 유사한 경향을 보였다.
대상 데이터
- 2016년 6월 4구 포트에 심겨진 묘목을 피트모스:펄라이트:질석(1:1:1, v/v/v)을 혼합한 배양토를 담은 플라스틱 포트(D 16㎝× H 20㎝)에 옮겨 심었다.
- 공시재료는 우리나라 난대 상록활엽수 중 가로수로 식재되고 있는 녹나무(Cinnamomum camphora), 동백나무(Camellia japonica), 후박나무(Machilus thunbergi), 황칠나무(Dendropanax morbifera), 굴거리나무(Daphniphyllum macropodum), 종가시나무(Quercus glauca Thunb), 다정큼나무(Raphiolepis indica) 의 7수종을 국립산림과학원 남부산림자원연구소에서 양묘한 2년생 묘목을 연구재료로 사용하였다. 2016년 6월 4구 포트에 심겨진 묘목을 피트모스:펄라이트:질석(1:1:1, v/v/v)을 혼합한 배양토를 담은 플라스틱 포트(D 16㎝× H 20㎝)에 옮겨 심었다.
데이터처리
- 05)를 검정하였다. 건조처리에 대한 치사기간을 예측하기 위해 반응곡선과 매개변수는 SAS(SAS version 6.12, 1989, SAS Institute Inc., USA)를 이용하여 최소유의차 검정(Least Significant Different test; LSD test)과 General linear model (GLM)을 적용하여 산출하였다.
- 측정을 통해 얻은 결과의 유의성 분석은 통계자료 SPSS 12.0.0 for Windows (SPSS Inc., Chicago, Illinois, USA, 2003)를 이용한 Duncan의 다중 검정법으로 평균간 차이의 유의성(p<0.05)를 검정하였다.
이론/모형
- 전해질 용출(eletrolyte Leakage, EL)과 건조처리 기간의 관계를 설명하기 위하여 비선형 회귀분석 중 Logistic 모형을 선택하였다. 건조처리 후 식물조직 침출액의 전해질 용출값을 초기값으로 하고 괴사시킨 식물조직 침출액 값을 최대값으로 하여 이들의 비를 백분율로 산출하였다.
성능/효과
- 05g‧fw의 범위로 나타났다. 10일 후 굴거리나무의 proline 함량이 1.158 ㎎/0.05g‧fw으로 가장 높아 단기간 건조처리에서 상당한 피해가 발생하였으며, 다음으로 녹나무에서 0.587 ㎎/0.05g‧fw, 황칠나무에서 0.470 ㎎/0.05g‧fw로 proline 함량이 높게 나타났다. Proline 함량은 15일 후부터 증가하는 경향을 보였으며, 15일 후 proline 함량은 10일 보다 1.
- 15일 후 동백나무 95.2±1.8%, 후박나무 96.3±0.8%, 종가시나무 92.3±2.3%, 다정큼나무 95.1±1.7%로 90%이상 유지되었으며, 녹나무 86.4±9.3%, 황칠나무 87.3±1.5%, 굴거리나무 80.0±10.2%로 80% 이상으로 측정되었다.
- 15일 후 수종별 전해질 용출은 10일보다 1.8∼14.0%의 피해가 증가하였으며, 굴거리나무의 경우 14.0%로 단기간의 건조처리에서 상당한 피해를 보였으며, 다음으로 녹나무가 13.9%로 높게 나타났다.
- 2%로 80% 이상으로 측정되었다. 20일 동안의 건조를 거쳐 식물들의 상대함수량은 계속 감소하였지만 동백나무, 후박나무, 종가시나무, 다정큼나무는 90% 이상으로 유지되어 다른 공시수종들에 비해 건조스트레스에 따른 내성이 높은 것으로 나타났다. 이들 수종들은 다른 수종들에 비해 지하부 물질생산량이 높게 나타났으며, 무관수 15일이 경과한 후에도 지하부 및 지상부 물질생산량의 감소가 작은 것으로 조사되었다.
- 25일 동안 건조처리 후 전해질 용출은 굴거리나무에서 69.1±8.2%로 가장 높았으며, 다음으로 황칠나무 62.6±2.3%, 녹나무 60.6±9.6% 순으로 나타났다.
- 결과적으로 20일 이상의 건조처리 후 대부분 공시수종들은 30% 이상의 전해질이 용출되었으며, 전해질 용출이 50% 이상으로 나타났던 녹나무, 굴거리나무는 건조에 대한 저항성이 낮았다. 25일 이상의 건조처리 후 녹나무, 황칠나무, 굴거리나무의 전해질 용출이 60% 이상으로 나타났으며, 25일동안 건조스트레스를 받더라도 전해질 용출이 50% 미만으로 나타났던 동백나무, 후박나무, 종가시나무, 다정큼나무는 건조에 대한 저항성이 높은 것으로 분석되었다. 이는 잎의 상대함수량 비교 결과와 같이 동백나무, 후박나무, 종가시나무, 다정큼나무에 비하여 녹나무, 황칠나무, 굴거리나무의 내건성 약한 것으로 나타났으며, 30일 동안 건조처리 후 전해질 용출이 50% 미만으로 나타났던 동백나무, 종가시나무, 다정큼나무는 상대적으로 건조에 대한 저항성이 높은 것으로 분석되었다.
- Proline 함량은 15일 후부터 증가하는 경향을 보였으며, 15일 후 proline 함량은 10일 보다 1.6∼38.2%의 피해가 증가하여 굴거리나무의 proline 함량이 1.709 ㎎/0.05g‧fw로 가장 높았으며, 황칠나무 0.760 ㎎/0.05g‧fw, 녹나무 0.725 ㎎/0.05g‧fw 순으로 높게 나타났다.
- 건조 스트레스는 세포 내 여러 가지 생화화적 반응의 속도를 감소시키며, 효소의 활동을 둔화시켜 수분 스트레스를 받은 식물체 내에는 일반적으로 proline이 축적된다. 건조 처리에 따른 수종별 proline 함량을 분석한 결과 처리시간이 길어질수록 proline함량은 증가하였다(Table 3). 건조처리 시 녹나무와 굴거리나무, 황칠나무를 제외한 4수종의 식물들은 15일 동안의 건조처리에 따라 proline 함량의 변화가 크게 나타나지 않았으며, 15일 이후부터 증가현상이 뚜렷하게 나타났다.
- 건조스트레스 처리에 따른 상대수분함량의 변화를 측정한 결과 무관수 기간이 경과함에 따라 수종별 잎의 상대 함수량은 감소하였다(Table 2). 무관수 처리 후 5일째 측정한 수종별 결과 녹나무 99.
- 물질생산량은 묘목의 근원경과 매우 밀접하게 관련되어 있으며, 묘목의 물질생산량은 생존과 생장에 큰 영향을 미치는 요소이다(Switer and Nelson, 1963; Ritchie, 1984). 건조처리 기간에 따른 부위별 및 전체 묘목의 물질생산량을 측정한 결과 건조처리 기간이 길어질수록 모든 수종에서 물질생산량이 감소하였으며, 부위별 감소는 수종에 따라 다른 것으로 나타났다(Table 1). 녹나무의 경우 무관수 1일차에 비해 15일이 경과 후 뿌리의 물질 생산량 감소가 크게 나타나면서 전체 물질생산량 또한 45.
- 건조 처리에 따른 수종별 proline 함량을 분석한 결과 처리시간이 길어질수록 proline함량은 증가하였다(Table 3). 건조처리 시 녹나무와 굴거리나무, 황칠나무를 제외한 4수종의 식물들은 15일 동안의 건조처리에 따라 proline 함량의 변화가 크게 나타나지 않았으며, 15일 이후부터 증가현상이 뚜렷하게 나타났다. 5일 동안 처리 시 식물들의 proline함량은 0.
- 건조처리에 따른 식물의 세포손상 정도를 알아보기 위하여 전해질 용출을 측정한 결과 처리기간이 길어질수록 수종별 전해질 용출량은 증가하였다(Table 4). 무관수 처리 5일 후의 식물들의 전해질 용출은 15.
- , 2007). 결과적으로 20일 이상의 건조처리 후 대부분 공시수종들은 30% 이상의 전해질이 용출되었으며, 전해질 용출이 50% 이상으로 나타났던 녹나무, 굴거리나무는 건조에 대한 저항성이 낮았다. 25일 이상의 건조처리 후 녹나무, 황칠나무, 굴거리나무의 전해질 용출이 60% 이상으로 나타났으며, 25일동안 건조스트레스를 받더라도 전해질 용출이 50% 미만으로 나타났던 동백나무, 후박나무, 종가시나무, 다정큼나무는 건조에 대한 저항성이 높은 것으로 분석되었다.
- , 1985). 결과적으로 건조에 내성이 강한 식물들은 건조저항성이 길고 proline함량의 증가량이 작아졌으며, 식물종에 따른 차이가 많은 것으로 나타났다. 이와 같은 proline함량의 증가는 수분스트레스로 인한 탈수로부터 식물을 보호하고, 삼투 포텐셜을 낮추는 삼투 조정 메커니즘(Xial et al.
- 결과적으로 녹나무, 황칠 나무, 굴거리나무는 동백나무, 후박나무, 종가시나무, 다정큼나무에 비해 내건성이 약한 것으로 나타났으며, 공시재료인 7수종의 내건성은 동백나무 > 다정큼나무 > 종가시나무 > 후박나무 > 녹나무 > 굴거리나무 > 황칠나무 순으로 나타났다.
- 따라서 내건성에 대한 추가실험에서는 형태적 특성에 따른 비교연구 또한 필요할 것으로 판단된다. 결론적으로 동백나무, 종가시나무, 다정큼나무가 다른 수종들에 비해 상대적으로 내건성이 강하여 건조지역에 가로수 및 조경수로 적합할 것으로 판단된다. 전해질 용출량 측정을 통해 식물의 내건성을 용이하게 평가할 수 있었으며, 다양한 환경에서의 조사가 이루어질 필요가 있다고 생각된다.
- 건조처리 기간에 따른 부위별 및 전체 묘목의 물질생산량을 측정한 결과 건조처리 기간이 길어질수록 모든 수종에서 물질생산량이 감소하였으며, 부위별 감소는 수종에 따라 다른 것으로 나타났다(Table 1). 녹나무의 경우 무관수 1일차에 비해 15일이 경과 후 뿌리의 물질 생산량 감소가 크게 나타나면서 전체 물질생산량 또한 45.5% 감소하는 경향으로 위조현상이 나타나기 시작한 건조저항일과 유사한 결과로 나타났다. 동백나무와 후박나무 그리고 종가시나무, 다정큼나무의 경우 무관수 처리 15일까지는 부위별 물질생산량에서 건조스트레스에 따른 변화가 크게 나타나지 않았으며, 그 중 동백나무와 다정큼나무는 다른 수종들에 비해 지상부 및 지하부 물질생산량의 감소가 작은 것으로 나타났다.
- 후박나무의 경우 무관수 처리 15일 이후부터 일부 잎의 마름과 낙엽이 있었으나 전체적인 위조현상은 나타나지 않았다. 동백나무, 종가시나무, 다정큼나무의 경우 무관수 처리 25일이 지난 후부터 일부 잎 처짐현상이 나타났으며, 특히 동백나무, 다정큼나무의 경우 관수를 중단한지 30일이 지난 이후에도 고사율이 10% 이하로 공시수종 중 건조스트레스에 따른 저항성이 가장 강한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 피해정도의 차이는 있겠지만 Ihm(1993)의 연구 중에서 무관수 처리 21일 이후에도 동백나무의 수분햠량이 83.
- 5% 감소하는 경향으로 위조현상이 나타나기 시작한 건조저항일과 유사한 결과로 나타났다. 동백나무와 후박나무 그리고 종가시나무, 다정큼나무의 경우 무관수 처리 15일까지는 부위별 물질생산량에서 건조스트레스에 따른 변화가 크게 나타나지 않았으며, 그 중 동백나무와 다정큼나무는 다른 수종들에 비해 지상부 및 지하부 물질생산량의 감소가 작은 것으로 나타났다. 이는 다른 수종들에 비해 지상부 생장보다 지하부 생장에 광합성 산물이 더 많이 분배된 것이다.
- , 1994), 수종간의 내건성의 차이는 이러한 반투과성의 손실 정도에 따른 차이임을 추정할 수 있다. 또한 녹나무과의 20일 건조처리 처리구에서 전해질 용출량을 비교해 보면 후박나무의 경우 50% 미만임에 비하여 녹나무는 50% 이상의 값으로 차이를 보였다. 이러한 차나무과의 두 수종간의 형태적 차이를 보면 녹나무는 잎이 좁은 침상이나 작은 형태이고, 후박나무는 상대적으로 잎이 넓은 광엽형으로 형태적 특성에 따른 내건성의 차이가 있을 것으로 판단된다.
- 무관수 처리 25일 후 수종별 잎의 상대수분함량을 분석한 결과 동백나무 88.1±11.1%, 후박나무 83.1±3.3%, 종가시나무 88.9±3.2%, 다정큼나무 84.3±7.6%로 80%이상으로 보유하고 있는 것으로 보아 내건성이 높은 것으로 나타났다.
- 무관수 처리 30일부터의 수종별 전해질 용출량은 굴거리나무 89.1±8.2%, 녹나무 85.6±9.6%, 황칠나무 72.6±2.3% 순으로 다른 수종들에 비해 고사율 또한 높았으며, 동백나무, 후박나무, 종가시나무, 다정큼나무의 전해질 용출은 각각 39.4∼50.1%의 범위로 높은 내건성이 확인되었다.
- 무관수 처리 5일 후의 식물들의 전해질 용출은 15.9∼19.7%의 범위로 나타났으며, 10일 동안 처리 시 녹나무의 용출이 24.4±7.6%, 황칠나무 27.0±3.9%로 가장 높아 비교적 단기간 건조처리에서 피해가 높은 것으로 나타났다.
- 온실 내에서 무관수 30일 후 동백나무, 다정큼나무의 경우 상대수분함량이 80% 이상으로 유지되어 내건성이 강한 것으로 확인되었다. 무관수 처리 5일째를 기준으로 잎의 상대함수량 값을 기준으로 무관수 처리 30일 후 잎의 상대함수량 감소율은 녹나무 40.1%, 동백나무 10.6%, 후박나무 21.8%, 황칠나무 42.2%, 굴거리나무 41.2%, 종가시나무 17.4%, 다정큼나무 14.3%로 나타나 동백나무, 다정큼나무의 경우 80% 이상의 상대 수분함량이 유지되어 내건성이 강한 것으로 확인되었다. 식물의 수분 증산은 우선 잎과 인근의 변재부위에서 수분을 조달하게 되는데, 동일한 환경에서 상대수분함량이 낮을수록 내건성이 더 약하고 상대수분함량이 높을수록 내건성이 강한 것으로 알려져 있다(Xu et al.
- 무관수 처리 후 5일째 측정한 수종별 결과 녹나무 99.2±1.3%, 동백나무 96.2±2.2%, 후박나무 98.2±1.3%, 황칠나무 99.8±0.6%, 굴거리나무 99.0±0.5%, 종가시나무 95.5±3.9%, 다정큼나무 95.7±0.5%로 무관수 처리 10일째까지 90% 이상으로 나타났다.
- Proline 함량과 전해질 유출 또한 엽 수분함령과 유사한 경향으로 나타났다. 무관수 처리에 따른 수종별 치사기간을 예측한 결과 녹나무와 굴거리나무가 22일로 가장 짧게 나타났으며, 다음으로 황칠나무 27일, 후박나무 31일, 다정큼나무 35일, 종가시나무 36일, 동백나무 37일 순으로 나타났다. 이상의 결과를 종합해 보면 엽 수분함량, Proline 함량, 전해질 유출 등 생리적 반응은 내건성 식물선정 시 평가지표로 이용할 수 있으며, 동백나무, 다정큼나무, 종가시나무는 수분스트레스에 저항하는 적응력을 보여 식재 시 이용성이 높을 것으로 판단된다.
- 식물이 완전 고사하는데까지 걸린 시간은 녹나무, 황칠나무, 굴거리나무가 18일로 가장 빨랐으며, 다음으로 후박나무 20일, 종가시나무 27일, 다정큼나무 28일, 동백나무 29일순이었으나 동백나무, 다정큼나무는 실험종료일까지 고사율이 10% 이하로 나타났으며, 이와 같은 결과는 수종별 물질생산량과 유사한 경향을 보였다. 무관수에 따른 엽 수분함량은 고사일과 정(+)의 상관관계를 보였는데, 고사율이 낮았던 동백나무와 다정큼나무는 무관수 30일 째에도 실험초기와 비슷한 값을 보인 반면 나머지 식물들은 고사직전에 급격히 증가되는 경향을 보였다. Proline 함량과 전해질 유출 또한 엽 수분함령과 유사한 경향으로 나타났다.
- 본 연구에서는 녹나무의 경우 관수 중단 9일부터 초단부의 줄기에서 마름현상으로 가시적인 피해가 나타나기 시작하였으며, 관수중단일을 시점으로 수종별 건조 스트레스에 따른 건조저항일을 분석한 결과 동백나무 > 다정큼나무 > 종가시나무 > 후박나무 > 황칠나무 > 굴거리나무 > 녹나무 순으로 내건성이 큰 것으로 나타났다.
- 6일 사이로 나타났다. 수종별 건조처리 시 치사기간은 녹나무 22.7일, 굴거리나무 22.8일로 내건성이 가장 약하게 나타났으며, 동백나무가 37.6일로 공시수종 중 내건성이 가장 강한 것으로 나타났다. 치사기간을 통해 각 수종들의 내건성을 비교해 본 결과 동백나무(37.
- 측정항목으로는 건조처리기간에 따른 건조저항일, 건물생산량, 상대수분함량, Proline 함량, 전해질 용출, 수종별 치사기간 등을 분석하였다. 식물이 완전 고사하는데까지 걸린 시간은 녹나무, 황칠나무, 굴거리나무가 18일로 가장 빨랐으며, 다음으로 후박나무 20일, 종가시나무 27일, 다정큼나무 28일, 동백나무 29일순이었으나 동백나무, 다정큼나무는 실험종료일까지 고사율이 10% 이하로 나타났으며, 이와 같은 결과는 수종별 물질생산량과 유사한 경향을 보였다. 무관수에 따른 엽 수분함량은 고사일과 정(+)의 상관관계를 보였는데, 고사율이 낮았던 동백나무와 다정큼나무는 무관수 30일 째에도 실험초기와 비슷한 값을 보인 반면 나머지 식물들은 고사직전에 급격히 증가되는 경향을 보였다.
- 6%로 80%이상으로 보유하고 있는 것으로 보아 내건성이 높은 것으로 나타났다. 온실 내에서 무관수 30일 후 동백나무, 다정큼나무의 경우 상대수분함량이 80% 이상으로 유지되어 내건성이 강한 것으로 확인되었다. 무관수 처리 5일째를 기준으로 잎의 상대함수량 값을 기준으로 무관수 처리 30일 후 잎의 상대함수량 감소율은 녹나무 40.
- 황칠나무와 굴거리나무 또한 무관수처리 10일 후부터 초두부 잎마름과 잎처짐 현상이 나타났으며, 18일 이후부터 50% 이상이 피해를 입어, 20일 이후부터는 80% 이상 잎이 고사하였다. 위에서 언급한 녹나무, 황칠나무, 굴거리나무 등 세 수종들은 피해현상일을 기점으로 전체적인 위조현상이 나타나기 시작하여 다른 공시수종들에 비해 건조 스트레스에 따른 내성이 약한 것으로 나타났다. 후박나무의 경우 무관수 처리 15일 이후부터 일부 잎의 마름과 낙엽이 있었으나 전체적인 위조현상은 나타나지 않았다.
- 25일 이상의 건조처리 후 녹나무, 황칠나무, 굴거리나무의 전해질 용출이 60% 이상으로 나타났으며, 25일동안 건조스트레스를 받더라도 전해질 용출이 50% 미만으로 나타났던 동백나무, 후박나무, 종가시나무, 다정큼나무는 건조에 대한 저항성이 높은 것으로 분석되었다. 이는 잎의 상대함수량 비교 결과와 같이 동백나무, 후박나무, 종가시나무, 다정큼나무에 비하여 녹나무, 황칠나무, 굴거리나무의 내건성 약한 것으로 나타났으며, 30일 동안 건조처리 후 전해질 용출이 50% 미만으로 나타났던 동백나무, 종가시나무, 다정큼나무는 상대적으로 건조에 대한 저항성이 높은 것으로 분석되었다. Zhao(2013)의 연구중에서 내건성이 강한 세덤들을 대상으로 건조처리 기간에 따른 전해질유출량을 분석한 결과 39.
- 20일 동안의 건조를 거쳐 식물들의 상대함수량은 계속 감소하였지만 동백나무, 후박나무, 종가시나무, 다정큼나무는 90% 이상으로 유지되어 다른 공시수종들에 비해 건조스트레스에 따른 내성이 높은 것으로 나타났다. 이들 수종들은 다른 수종들에 비해 지하부 물질생산량이 높게 나타났으며, 무관수 15일이 경과한 후에도 지하부 및 지상부 물질생산량의 감소가 작은 것으로 조사되었다. 무관수 처리 25일 후 수종별 잎의 상대수분함량을 분석한 결과 동백나무 88.
- 무관수 처리에 따른 수종별 치사기간을 예측한 결과 녹나무와 굴거리나무가 22일로 가장 짧게 나타났으며, 다음으로 황칠나무 27일, 후박나무 31일, 다정큼나무 35일, 종가시나무 36일, 동백나무 37일 순으로 나타났다. 이상의 결과를 종합해 보면 엽 수분함량, Proline 함량, 전해질 유출 등 생리적 반응은 내건성 식물선정 시 평가지표로 이용할 수 있으며, 동백나무, 다정큼나무, 종가시나무는 수분스트레스에 저항하는 적응력을 보여 식재 시 이용성이 높을 것으로 판단된다.
- 9%로 높게 나타났다. 전해질 용출은 20일 후부터 뚜렷하게 증가하는 경향을 보였으며, 무관수 처리 2일째와 비교해보면 각 수종별 상대 전해질 용출 증가량은 녹나무 37.4%, 동백나무 19.4%, 후박나무 21.1%, 황칠나무 26.2%, 굴거리나무 35.4%, 종가시나무 12.0%, 다정큼나무 10.6%로 나타났다. 25일 동안 건조처리 후 전해질 용출은 굴거리나무에서 69.
- 전해질 용출정도에 따른 공시재료인 7수종의 내건성은 동백나무 > 다정큼나무 > 종가시나무 > 후박나무 > 황칠나무 > 녹나무 > 굴거리나무 순으로 나타났다.
- 식물 생육환경이 불량해져 세포가 파괴되면 전해질 용출 값은 증가하게 된다. 즉 식물의 전해질 용출 값이 상대적으로 작을수록 식물세포막은 덜 손상되었다고 판단할 수 있고 이는 내건성이 상대적으로 더 강하다는 것을 의미한다. 반면에 전해질 용출 값이 상대적으로 클수록 식물세포막은 더 많이 손상되었다고 볼 수 있으며, 상대적으로 내건성이 약하다고 판단할 수 있다(Chen et al.
- 황칠나무와 굴거리나무의 경우 무관수 15일 후부터 감소하여 수분 스트레스 기간이 증가함에 따라 계속 감소하는 경향을 보였으며, 건조저항성과 비교해 볼 때 초기 위조 현상이 나타날 시점에서 잎의 물질생산량이 감소하여 지상부와 지하부의 물질생산량 또한 감소되는 것으로 판단된다. 최종적으로 무관수 처리 30일 후 측정한 수종별 총 물질생산량의 감소율을 비교해 볼 때 다정큼나무가 23%로 가장 낮은 값을 보였으며, 종가시나무 41%, 동백나무 44%, 후박나무와 황칠나무 그리고 굴거리나무는 51%, 녹나무 66% 순으로 나타났다.
- 광합성 산물의 배분 및 근계발달은 생장에 큰 영향을 미치며, 지상부의 물질생산량이 높은 묘목은 수분 스트레스 저항 능력을 떨어뜨려(Liva and Fernandez-ales, 1998), 불량한 생장을 보일 수 있다. 황칠나무와 굴거리나무의 경우 무관수 15일 후부터 감소하여 수분 스트레스 기간이 증가함에 따라 계속 감소하는 경향을 보였으며, 건조저항성과 비교해 볼 때 초기 위조 현상이 나타날 시점에서 잎의 물질생산량이 감소하여 지상부와 지하부의 물질생산량 또한 감소되는 것으로 판단된다. 최종적으로 무관수 처리 30일 후 측정한 수종별 총 물질생산량의 감소율을 비교해 볼 때 다정큼나무가 23%로 가장 낮은 값을 보였으며, 종가시나무 41%, 동백나무 44%, 후박나무와 황칠나무 그리고 굴거리나무는 51%, 녹나무 66% 순으로 나타났다.
후속연구
- Ryu 등(2014)도 옥상 및 벽면녹화용 지피식물의 내한성 비교연구에서 치사온도와 관찰값의 차이를 보고하였는데 재배조건에 따른 실험적 차이에 의한 원인이라고 보고한바 있다. 그러나 일련의 실험환경에 대한 정확한 구명 등의 추후연구가 요망된다. 건조기간이 길어질수록 전해질 용출량이 증가한 것은 세포막의 반투과성에 손실이 일어났기 때문이며(Sharom et al.
- 이러한 차나무과의 두 수종간의 형태적 차이를 보면 녹나무는 잎이 좁은 침상이나 작은 형태이고, 후박나무는 상대적으로 잎이 넓은 광엽형으로 형태적 특성에 따른 내건성의 차이가 있을 것으로 판단된다. 따라서 내건성에 대한 추가실험에서는 형태적 특성에 따른 비교연구 또한 필요할 것으로 판단된다. 결론적으로 동백나무, 종가시나무, 다정큼나무가 다른 수종들에 비해 상대적으로 내건성이 강하여 건조지역에 가로수 및 조경수로 적합할 것으로 판단된다.
- 전해질 용출량 측정을 통해 식물의 내건성을 용이하게 평가할 수 있었으며, 다양한 환경에서의 조사가 이루어질 필요가 있다고 생각된다. 앞으로 내건성과 고온을 받은 이후 재생률 등을 고려하여 식재계획을 수립한다면 조금 더 다양한 식생의 안정적인 경관조성이 가능할 것으로 생각된다.
- 결론적으로 동백나무, 종가시나무, 다정큼나무가 다른 수종들에 비해 상대적으로 내건성이 강하여 건조지역에 가로수 및 조경수로 적합할 것으로 판단된다. 전해질 용출량 측정을 통해 식물의 내건성을 용이하게 평가할 수 있었으며, 다양한 환경에서의 조사가 이루어질 필요가 있다고 생각된다. 앞으로 내건성과 고온을 받은 이후 재생률 등을 고려하여 식재계획을 수립한다면 조금 더 다양한 식생의 안정적인 경관조성이 가능할 것으로 생각된다.
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