[논문]온도구배챔버에서 온도 상승에 따른 콩의 생육과 수량 반응에 미치는 영향

이윤호; 조현숙; 김준환; 상완규; 신평; 백재경; 서명철

doi:10.5532/kjafm.2018.20.2.159

온도구배챔버에서 온도 상승에 따른 콩의 생육과 수량 반응에 미치는 영향
The Effects of Increased Temperature on Soybean [Glycine max (L.) Merrill] Growth and Seed Yield Responses in Temperature Gradient Chamber 원문보기

한국농림기상학회지 = Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology, v.20 no.2, 2018년, pp.159 - 165

이윤호 (농촌진흥청 국립식량과학원 작물재배생리과) , 조현숙 (농촌진흥청 국립식량과학원 작물재배생리과) , 김준환 (농촌진흥청 국립식량과학원 작물재배생리과) , 상완규 (농촌진흥청 국립식량과학원 작물재배생리과) , 신평 (농촌진흥청 국립식량과학원 작물재배생리과) , 백재경 (농촌진흥청 국립식량과학원 작물재배생리과) , 서명철 (농촌진흥청 국립식량과학원 작물재배생리과)

초록
AI-Helper

본 연구는 급격하게 진행되고 있는 기후변화에 따른 콩의 생육과 종실 수량 반응을 온도구배챔버에서 수행하였다. 생식상 장기간의 고온 발생은 농업 생산성을 저해시키며, 인류의 식품안정성에도 영향을 줄 수 있다. 모든 품종이 $Ta+4^{\circ}C$에서 개화기간이 지연되는 현상을 보여 영양생장기보다 생식생장기의 고온에 대해 민감하게 반응을 하였다. 온도 변화에 대한 종실 수량 구성 반응을 보면 대원콩은 온도가 상승 할수록 협수, 종실 무게가 높아져 수량이 증가하였다. 반면 풍산나물콩과 대풍콩은 각각 $Ta+3^{\circ}C$와 $Ta+4^{\circ}C$사이에서 각각 일정 온도를 벗어나게 되면 온도에 민감하게 반응하여 착협수와 100립중이 감소를 하여 수량 감소로 이어졌다. 종자 크기로 보았을 때 대립 품종인 대원콩은 일정 온도 범위까지는 수량이 증가 할 것으로 판단된다. 반면 중립과 소립품종인 대풍콩과 풍산 나물콩은 일정 온도를 벗어나게 되면 수량이 감소 할 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The seed yield of summer plants is affected by climate change due to high temperature. High temperature during the reproductive growth period decrease pod, seed weight in soybean. This study was conducted at National Institute of Crop Science (NICS) during the growing season. The objective of this study was to determine the effect of high temperature on growth and seed yield responses of soybean varieties using a temperature gradient chamber (TGC). In 2017, the Daewonkong (DWK), Pungsannamulkong (PSNK), and Deapungkong (DPK) were grown in three TGCs. Four temperature treatments, Ta (near ambient temperature), Ta+1 (ambient temperature+$1^{\circ}C$), $Ta+2^{\circ}C$ (ambient temperature+$2^{\circ}C$), $Ta+3^{\circ}C$ (ambient temperature+$3^{\circ}C$), $Ta+4^{\circ}C$ (ambient temperature+$4^{\circ}C$), were established by dividing the rows along which the temperature gradient was created. In all three cultivars, beginning bloom (R1) delayed at elevated temperature in $Ta+4^{\circ}C$. In addition, the days to beginning of seed fill and maturity were longer under higher temperature. The numbers of pod, 100 seed weight, and seed yield increased at elevated temperature in DWK. In contrast, seed yield components of PSNK and DPK were reduced in $Ta+4^{\circ}C$. The results suggest that 100 seed weight and seed size of soybean was low by increased temperature in $Ta+4^{\circ}C$ of PSNK and DPK.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

, 2013). 따라서 본연구는 지구온난화가 가속화되고 있는 가운데 온도구배챔버(Temperature Gradient Chamber: TGC)(Horie et al., 1995)에서 자연상태와 유사한 군락 환경을 유지하면서 상승된 온도구간에 따라 콩의 생육 특성과 수량 반응을 구명함으로써 향후 기후변화 대응 자료로 활용하고자 수행하였다.
본 연구는 급격하게 진행되고 있는 기후변화에 따른 콩의 생육과 종실 수량 반응을 온도구배챔버에서 수행하였다. 생식상 장기간의 고온 발생은 농업 생산성을 저해시키며, 인류의 식품안정성에도 영향을 줄 수 있다.

제안 방법

관수는 파종 후부터 개화시까지 주 2∼3회 하였고, 개화기부터 성숙기까지 주 1회 공급하였다. 개화기(R1)부터 성숙기까지(R7)의 조사 방법은 Fehr and Caviness(1977)을 근거로 주 3회 육안 검사를 통해 이루어졌다. 수량 구성요를 위해 각 온도구간 당 20∼23개체씩 수확하여 착협수, 100립중을 조사 하였다.
관수는 파종 후부터 개화시까지 주 2∼3회 하였고, 개화기부터 성숙기까지 주 1회 공급하였다.
수량 구성요를 위해 각 온도구간 당 20∼23개체씩 수확하여 착협수, 100립중을 조사 하였다.

대상 데이터

본 연구는 2017년 국립식량과학원 포장에 설치된 가로 2 m × 세로 30 m의 온도구배챔버에서 수행하였으며, 온도구배는 각 구간 마다 온도계를 설치하여 Ta+1, Ta+2, Ta+3, Ta+4℃로 온실 입구 쪽부터 외부온도보다 1℃ 높아지면서 안쪽으로 갈수록 외부 온도보다 4℃가 높게 설정되었다.
시험에 사용된 품종은 대원콩, 대풍콩 그리고 풍산나물콩으로 재식거리는 50cm × 15 cm로 6월 20일에 파종을 하였고, 시비량은 N-P2O5-K2O를 10a당 3-3-3.4kg을하였다.

데이터처리

연구 결과의 통계분석은 SAS 9.1(SAS Institute Inc., Cary, NC, USA) 통계패키지를 이용하여 수행하였으며, ANOVA(P<0.05)로 유의성 분석을 하였다.

성능/효과

, 2015). 개체당 종실 수는 온도가 상승 할 수록 대원콩은 증가하였고, 풍산나물콩은 Ta+3℃와 Ta+4℃에서는 감소하는 경향을 보였다. 반면 대풍콩은 온도 상승에 따라 유의한 차이가 나타나지 않았다.
생식상 장기간의 고온 발생은 농업 생산성을 저해시키며, 인류의 식품안정성에도 영향을 줄 수 있다. 모든 품종이 Ta+4℃에서 개화기간이 지연되는 현상을 보여 영양생장기보다 생식생장기의 고온에 대해 민감하게 반응을 하였다. 온도 변화에 대한 종실 수량 구성 반응을 보면 대원콩은 온도가 상승 할수록 협수, 종실 무게가 높아져 수량이 증가하였다.
본 연구에서 주목 할 것은 개화기부터 종실비대기까지 Ta+1, Ta+2, Ta+3℃까지는 소요 일수는 비슷하였으나, Ta+4℃에 약 4일 정도 지연된 것을 알 수 있었다. 이러한 원인은 Ta+4℃ 구간에서 개화기에서 종화기사이에 35℃ 이상 넘어가는 일수가 2일간 지속되어개화기간이 지연된 것으로 판단된다.
, 2005). 본 연구에서는 개체당 협수는 온도가 상승될 수록 대원콩은 증가하였으나, 풍산나물콩은 온도에 민감하게 반응하여 Ta+3℃와 Ta+4℃에서 감소를 하였고, 대풍콩은 Ta+4℃에서 급속히 감소를 하였다. 이러한 결과는 감수분열기인 화분 성숙기에 30℃이상의 고온의 피해를 받으면 수정 할 수 있는 능력이 저해되어 착협수가 감소한다고 보고 하였으며(Kaushak et al.
모든 품종이 Ta+4℃에서 개화기간이 지연되는 현상을 보여 영양생장기보다 생식생장기의 고온에 대해 민감하게 반응을 하였다. 온도 변화에 대한 종실 수량 구성 반응을 보면 대원콩은 온도가 상승 할수록 협수, 종실 무게가 높아져 수량이 증가하였다. 반면 풍산나물콩과 대풍콩은 각각 Ta+3℃와 Ta+4℃사이에서 각각 일정 온도를 벗어나게 되면 온도에 민감하게 반응하여 착협수와 100립중이 감소를 하여 수량감소로 이어졌다.
총 생육기간일수는 103일에서 112일로 3개 품종 중 Ta+4℃구간이 다른 온도구간보다 약 3∼4일 길었다.
반면 대풍콩은 온도 상승에 따라 유의한 차이가 나타나지 않았다. 협 당 종실 수는 대원콩과 풍산나물콩은 유의한 차이가 없었으나, 대풍콩은 Ta+1℃에서만 낮을 뿐 다른 온도구배간에서는 차이를 보이지 않았다. 종실 수량을 보면 대원콩은 온도 상승과 함께 수량이 증가 하고 있는 반면 풍산나물콩과 대풍콩은 Ta+4℃에서 감소하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	콩은 37℃를 벗어나게 되면 무엇이 감소하는가?	콩은 C3 작물로 일장과 온도변화에 매우 민감하게 반응을 하는데 37℃를 벗어나게 되면 출아율이 감소하고 40℃에서는 출아가 정지되는 현상이 나타난다(Wallace and Yan, 1998). 또한 40℃ 이상 단기간 노출 시 종실 수량이 급격하게 감소를 한다(Kitano et al.
	콩 종실의 수량 반응은 무엇에 따라 민감하게 변화를 보이는가?	콩 종실의 수량 반응은 온도에 따라 민감하게 변화를 보이는데, 특히 생식생장기에 취약하다(Puteh et al., 2013).
	콩은 40℃ 이상 단기간 노출 시 무엇이 급격하게 감소를 하는가?	콩은 C3 작물로 일장과 온도변화에 매우 민감하게 반응을 하는데 37℃를 벗어나게 되면 출아율이 감소하고 40℃에서는 출아가 정지되는 현상이 나타난다(Wallace and Yan, 1998). 또한 40℃ 이상 단기간 노출 시 종실 수량이 급격하게 감소를 한다(Kitano et al., 2006).

참고문헌 (31)

Chebrolu, K. K., F. B. Fritschi, S. Ye, H. B. Krishnan, J. R. Smith, and J. D. Gillman, 2016: Impact of stress during seed development on soybean seed metabolome. Metabolomics 12(2), 128.

상세보기
Egli, D., and I. Wardlaw, 1980: Temperature response of seed growth characteristics of soybean. Agronomy Journal 72, 560-564.

상세보기
Ergo, V. V., R. Lascano, C. R. C. Vega, R. Parola, and C. S. Carrera, 2018: Heat and water stressed field-grown soybean: A multivariate study on the relationship between physiological-biochemical traits and yield. Environmental and Experimental Botany 148, 1-11.

상세보기
Fehr, W. R., and C. E. Caviness, 1977: Stages of soybean development. Iowa State University of Science and Technology Special Report 80.
Ferris, R., T. R. Wheeler, R. H. Eillis, and P. Hadley, 1999: Seed yield after environmental stress in soybean grown under elevated $CO_2$ . Crop Science 39, 710-718.

상세보기
Gibdon, L. R., and R. E. Mullen, 1996: Influence of day and night temperature on soybean seed yield. Crop Science 36, 98-104.

상세보기
Heinemann, A. B., A. H. N. Maia, D. Dourado-neto, K. T. Ingram, and G. Hoogenboom, 2006: Soybean [Glycine max(L.) Merrill] growth and development response to $CO_2$ enrichment under different temperature regimes. European Journal of Agronomy 24, 52-61.

상세보기
Horie, T., H. Nakagawa, J. Nakano, K. Hamotanl, and H. Y. Kim, 1995: Temperature gradient chambers for research on global environment change III A system designed for rice in Kyoto, Japan. Plant Cell Environment 18, 1064-1069.

상세보기
Jiang, H., and D. B. Egli, 1995: Soybean seed number and crop growth rate during flowering. Agronomy Journal 87, 264-267.

상세보기
Kantoli, A. G., G. E. Peralta, and G. A. Slafer, 2013: Seed number responses to extended photoperiod and shading during reproductive stage in indeterminate soybean. European Journal of Agronomy 51, 91-100.

상세보기
Kitano, M., K. Saitoh, and T. Kuroda, 2006: Effects of high temperature on flowering and pod set in soybean. Scientific Reports of the Faculty of Agriculture Okayama University 95, 49-55.

상세보기
Konno, S., J. Fukui, and M. Ojima, 1964: Influence of soil moisture condition on chemical composition and seed formation of soybean plant. Bullet National Institute of Agricultural Science 11, 111-149.
Kumar, J., R. Kant, S. Kumar, P. S. Basu, A. Sarker, and N. P. Sibgh, 2016: Heat tolerance in lentil under field conditions. Legume Genomics Genet 7, 1-11.
Kumari, S., A. Sehgal, H. HanumanthaRao, R. M. Nair, P. V. V. Prasad, S. Kumar, P. M. Gaur, M. Farooq, K. H. M. Siddique, R. K. Varshney, and H. Nayyar, 2017: Food legumes and rising temperatures: Effects, adaptive functional mechanisms specific to reproductive growth stage and strategies to improve heat tolerance. Frontiers in Plant Science 8, 1658. doi: https://doi.org/10.3389/fpls. 2017.01658

상세보기
Matsuda, H., Y. Shibata, S. Mori, and H. Fujii, 2011: Effect of temperature during the ripening period on the 100-grain weight of soybean in Shonai district of Yamagata prefecture. Japan Journal of Crop Science 80, 43-48.

상세보기
Mochizuki, A., T. Shiraiwa, H. Nakagawa, and T. Horie, 2005: The effect of temperature during the reproductive period on development of reproductive organs the occurrence of delayed stem senescence in soybean. Japan Journal of Crop Science 74, 339-343.

상세보기
OH-e, I., R. Uwagoh, S. Jyo, T. Kurahashi, K. Saitoh, and T. Kuroda, 2007: Effect of rising temperature on flowering, pod set, dry-matter production and yield in soybean. Japan Journal of Crop Science 76, 433-444.

상세보기
Park, K. W., T. H. Ahn, and J. W. Cho, 2010: Effect high temperature during reproductive growth period on soybean growth, nitrogen and cation content. Korean Journal of Crop Science 55, 14-18.
Puteh, A. B., M. ThuZar, M. M. A. Mondal, N. APB. Abdullah, and M. R. A. Halim, 2013: Soybean [Glycine max (L.) Merrill] seed yield response to high temperature stress during reproductive growth stages. Australian Journal of Crop Science 10, 1472-1479.
Rainey, K. M., and P. D. Griffiths, 2005: Differential response of common bean genotypes to high temperature. Journal for the American Society for Horticultural Science 130, 8-23.
Saitoh, K., N. Wakui, T. Mahmood, and T. Kuuroda, 1999: Differentiation and development type of soybean. Plant Production Science 2, 47-50.

상세보기
Sato, K., and T. Ikeda, 1979: The growth responses of soybean plant to photoperiod and temperature. 5. The effect of temperature during the ripening period on the yield and characters of seeds. Japan Journal of Crop Science 48, 283-290.

상세보기
Sage, T. L., S. Agha, V. Lundsgaard-Nielson, H. A. Branch, S. Sultmanis, and R. F. Sage, 2015: The effect of high temperature stress on male and female reproduction in plants. Field Crops Research 182, 30-42.

상세보기
Tacrindua, C. R. P., T. Shirawa, K. Homma, E. Kumagai, and R. Sameshima, 2012: The response of soybean seed growth characteristics to increase temperature under near-field conditions in temperature gradient chamber. Field Crops Research 131, 26-31.

상세보기
Tacrindua, C. R. P., T. Shirawa, K. Homma, E. Kumagai, and R. Sameshima, 2013: The effects of increased temperature on crop growth and yield of soybean grown in a temperature gradient chamber. Field Crops Research 154, 74-81.

상세보기
Thomas, J. M. G., K. J. Boote, D. PAN, and L. H. Allen, 2010: Elevated temperature delays onset of reproductive growth and reduces seed growth rate of soybean. Journal of Agro Crop Sciences 1, 19-32.
Thuzar, M., A. B. Puteh, N. A. P. Abdullah, MB. M. Lassim, and K. Jusoff, 2010: The effects of temperature stress on the quality and yield soybean [Glycine max (L.) Merrill]. Journal of Agricultural Science 2, 172-179.
Uchikawa, O., Y. Fukushima, and Y. Matusue, 2003: Statistical analysis of soybean yield and meteorological condition in Northern Kyushu. Japan Journal of Crop Science 72, 203-209.

상세보기
Wallace, D. H., and W. Yan, 1998: Plant breeding and whole crop systems, improving adaption, maturity, and yield. CAB International, Wallingford, UK.
Yamori, W., K. Noguchi, and I. Terashimal, 2005: Temperature acclimation of photosynthesis in spinach leaves: analyses of photosynthetic components and temperature dependence of photosynthetic partial reactions. Plant Cell & Environment 28, 536-547.

상세보기
Zheng, S. H., H. Nakamoto, K. Yoshikawa, T. Furuya, and M. Fukuyama, 2002: Influences of high night temperature on flowering and pod setting in soybean. Plant Production Science 5, 215-218.

상세보기

저자의 다른 논문 :

LOADING...

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증