[논문]콩에 있어서 온도 상승이 생물 계절, 수량구성요소, 단백질 및 지방함량 영향 평가

이윤호; 상완규; 조정일; 서명철

doi:10.7740/kjcs.2019.64.4.395

콩에 있어서 온도 상승이 생물 계절, 수량구성요소, 단백질 및 지방함량 영향 평가
Effects of High Temperature on Soybean Physiology, Protein and Oil Content, and Yield 원문보기

Korean journal of crop science = 韓國作物學會誌, v.64 no.4, 2019년, pp.395 - 405

이윤호 (국립식량과학원 작물재배생리과) , 상완규 (국립식량과학원 작물재배생리과) , 조정일 (국립식량과학원 작물재배생리과) , 서명철 (국립식량과학원 작물재배생리과)

초록
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본 연구는 자연 환경과 가장 유사한 온도구배 챔버에서 국내 최대 보급 품종인 대원콩, 풍산나물콩 및 대풍콩을 통해 재배기간 온도 상승에 따른 생물 계절, 수량구성요소, 단백질 및 지방함량 변화를 구명하고자 수행을 하였다. 2017년과 2018년 대원콩과 풍산나물콩은 aT+ 1에 비하여 aT+ 4에서 개화기가 지연하였다. 특히 2018년이 지연일수가 길었다. 반면 대풍콩은 일률적으로 개화를 하였다. 이러한 결과 등숙기간은 년차간과 온도구배간 약 3-9일이 지연이 되었다. 수량 구성요소에서는 2017년에 비하여 2018년이 감소 폭이 높았다. 특히 100립 중과 종실 수량이 감소하였다. 연차와 품종에 따라서 면적 당 협수의 감소는 대원콩과 대품콩이 각각 48.8%와 41.5%씩 감소를 하였다. 풍산나물콩은 14.7%가 감소를 하였다. 단백질과 지방함량은 연차, 품종 및 온도구배에 따라 고도의 유의성을 보였다. 특히 2018년이 2017년에 비하여 등숙기간 온도 상승으로 인해 단백질과 지방함량이 감소하였다. 그러나 대풍콩은 2017년에 비하여 2018년이 지방함량은 높았다. 본 연구에 알 수 있듯이 개화기에서 종실비대기사이의 온도 상승은 생물 계절을 지연과 협수와 100립 중이 감소하여 종실 수량 감소로 이어졌다. 또한 콩 종실의 주요 성분인 단백질과 지방함량을 감소시켰다. 따라서 향후 지구 온난화로 인한 수량 보다는 영양학적 측면도 연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

A recent assessment by the Intergovernmental Panel on Climate Change projected that the global average surface temperature will increase by a value 1.5℃ from 2030 to 2052. In this study, we used a temperature gradient chamber that mimicked field conditions to evaluate the effect of increased air temperature on phenology, yield components, protein content, and oil content, to assess soybean growth. In 2017 and 2018, 'Deawonkong', 'Pungsannamulkong', and 'Deapungkong' cultivars were grown in three temperature gradient chambers. Four temperature treatment groups were established by dividing the rows along temperature regimes: ambient temperature + 1℃ (aT+1), ambient temperature + 2℃ (aT+2), ambient temperature + 3℃ (aT+3), ambient temperature + 4℃ (aT+4). Year, cultivar, and temperature treatments significantly affected yield components and seed yield. In 2017, the flowering stage of 'Deawon' and 'Pungsannamul' cultivars in the aT+4 group was delayed compared to the flowering stage of those in the aT+1 group. In 2018, the flowering stage of 'Deawon' and 'Pungsannamul' was delayed at all temperature gradients, owing to high temperature stress, whereas 'Deapung' was regularly flowering in 2017 and 2018. The duration of the grain filling period was six days shorter in 2018 than in 2017 because of high temperature stress. The total number of pods per ㎡ for 'Deawon' and 'Pungsannamul' was 48.8 and 41.5% lower in 2018 than in 2017, respectively, whereas 'Deapung' increased by 6.3%. The 100-seed weight of 'Deawon' and 'Deapung' was 29.2 and 32.1% lower, respectively. However, 'Pungsannamul' decreased by 14.7%. The protein and oil content was lower during the grain filling period in 2018 than in the same period in 2017 because of high temperature stress. In contrast, the oil content in 'Deapung' was higher in 2018 than in 2017. Our results showed that increased temperature during the grain filling period was significantly and negatively correlated with pod number, 100-seed weight, protein content, and oil content.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. Daytime and nighttime temperatures and daily mean temperatures in TGCs during the 2017 and 2018 growing periods.
표 Table 1. Effect of elevated temperature on duration of soybean growing stages during 2017 and 2018.
표 Table 2. Analysis of variance to determine the effect of year, cultivar, temperature, and interactions among them on soybean node number, yield components, and seed yield.
표 Table 3. Effect of elevated temperature on soybean node number, yield components, and seed yield.
표 Table 4. Analysis of variance to determine the effect of year, cultivar, temperature, and interactions among them on the protein and oil content of soybean seeds at R8.
표 Table 5. Effect of elevated temperature on soybean seed protein and oil content at R8.

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 시험은 지구온난화에 대한 대응 목적으로 재배기간동안 온도 상승이 생물 계절, 수량구성요소, 단백질 및 지방함량 변화에 대해서 구명하자 포장 환경과 가장 유사한 온도구배 챔버(Temperature Gradient Chambers: TGCs) (Horie et al., 1995)에서 2년간 시험을 수행하였다.
본 연구는 재배기간 온도상승에 따라 콩의 생물 계절, 수량구성소요, 단백질 및 지방함량 변화에 대한 결과이다. 일반적으로 평균온도가 30℃ 이상을 넘으면 개화기와 종실비대기가 지연된다 하였다(Dornbos & Mullen, 1991; Gibson & Mullen, 1996a; Zheng et al.

제안 방법

TGCs는 가로 2.5 m × 세로 25 m로 외부의 덮개는 폴리올레핀(Polyolefin)으로 피복을 하였다.
수기에 추출된 지방을 105℃ 건조기에 1시간 건조 후 데시케이터에 30분간 방냉한 후 수기의 지방 무게를 측정하여 지방 함량을 구하였다. 각 처리당 단백질과 지방함량은 3반복으로 분석하였다.
생물 계절(Fehr & Caviness, 1977)을 기준으로 개화기(R1), 착협기(R3), 종실비대기(R5) 그리고 성숙기(R7)로 구분하여 조사하였다.
0 g을 원통여지(Thimble filter)에 넣고 자동 Soxhlet 지방 추출 분석기(Foss, Soxtec 8000, Hilleroed, Denmark)로 180분 정도 추출하였다. 수기에 추출된 지방을 105℃ 건조기에 1시간 건조 후 데시케이터에 30분간 방냉한 후 수기의 지방 무게를 측정하여 지방 함량을 구하였다. 각 처리당 단백질과 지방함량은 3반복으로 분석하였다.
생물 계절(Fehr & Caviness, 1977)을 기준으로 개화기(R1), 착협기(R3), 종실비대기(R5) 그리고 성숙기(R7)로 구분하여 조사하였다. 수량 구성요소를 위해 수확기에 처리당 당 20주를 채취해서 주경 마디와 협수 및 100립 중을 조사한 후 종실 수량을 구하였다.
4 kg으로 파종 전에 전량 기비하였다. 점적호스를 설치하여 파종 후부터 착협기까지 주 2회 그리고 착협기부터 성숙기까지 주 1회 관수하였다.
25를 곱하여 계산하였다. 지방함량은 분쇄된 시료 3.0 g을 원통여지(Thimble filter)에 넣고 자동 Soxhlet 지방 추출 분석기(Foss, Soxtec 8000, Hilleroed, Denmark)로 180분 정도 추출하였다. 수기에 추출된 지방을 105℃ 건조기에 1시간 건조 후 데시케이터에 30분간 방냉한 후 수기의 지방 무게를 측정하여 지방 함량을 구하였다.

대상 데이터

3℃이었다. TGCs의 토성은 모래 54.6%, 실트 30.0% 및 점토 15.4%로 구성된 사양토이다. 재식 거리는 50 cm × 15 cm로 2립씩 파종하였다.
본 연구는 국립식량과학원(35° 84' 34" N, 127° 04' 84" E)에 설치된 온도구배챔버에서 수행하였다.
시험은 2017년과 2018년에 각각 6월 20일과 6월 22일 TGCs 3개동에서 파종하였다. 시험 품종은 국내에서 가장 많이 재배되고 있는 대원콩, 풍산나물콩 및 대풍콩으로 수행하였다. TGCs 간 온도 편차는 ±0.
시험은 2017년과 2018년에 각각 6월 20일과 6월 22일 TGCs 3개동에서 파종하였다. 시험 품종은 국내에서 가장 많이 재배되고 있는 대원콩, 풍산나물콩 및 대풍콩으로 수행하였다.

데이터처리

그룹간 유의성(P<0.05) 분석은 Tukey 검정으로 하였다.
통계 분석은 SAS 9.2를 이용하여 ANOVA 분석으로 연차, 품종, 온도구배간 그리고 연차 × 품종 × 온도구배간 상호 분석을 하였다.

이론/모형

분쇄된 시료 0.2 g을 Dumass 방법으로 원소 분석기(Elementary, vario MAX cube, GmbH, Germany)를 이용하여 질소 농도를 측정하였다(Fred & Watts, 1993).

성능/효과

2017년과 2018년 대원콩, 풍산나물콩 및 대풍콩의 온도구배에 따라 단백질과 지방함량은 유의성을 보였다(Table 5). 2017년 대원콩과 풍산나물콩은 온도 상승에 따라 단백질과 지방함량은 각각 감소와 증가를 하였다.
2017년과 2018년 재배기간 일평균 온도, 주간과 야간 온도는 급격하게 차이를 보였다(Fig. 1). 2017년과 2018년의 출현기에서 개화기사이 모든 온도구배의 평균온도는 30℃ 이상을 넘었다.
2017년과 2018년, 품종 및 온도구배에 따라 주경 마디수와 수량 구성요소 및 종실 수량은 고도의 유의성을 보였다(Table 2). 2017년과 2018년 수량 구성요소는 고도로 유의하였다.
그러나 품종 × 온도구배간에는 수량 구성요소와 종실 수량은 고도의 유의성을 보였다.
2018년은 품종과 온도구배간에는 유의한 차이를 보였다. 대원콩과 풍산나물콩은 면적당 협수, 협 당 립수 및 100립 중은 aT+4가 다른 온도구배에 비하여 낮아서 종실 수량도 낮았다. 대풍콩은 온도구배간 100립 중을 제외한 수량 구성요소는 유의한 차이가 나지 않았다.
, 2005). 본 연구 결과 고온인 2018년이 2017년에 비하여 수량이 54%가 감소하였다. 그러나 온도구배간에는 뚜렷한 차이는 보이지 않았다(Table 2).
(2016)은 2010년부터 2013년까지 763개의 콩 종실에 대한 단백질과 지방함량을 분석한 결과 단백질함량은 누적 온도, 일평균 온도, 강수량에 긍정적인 영향을 주지만, 지방함량은 일조 시간과 일일 누적온도에는 부정적인 영향을 준다 하였다. 본 연구 결과 온도구배에 따라 일부 콩의 주요 형질적 특성은 변화하였다. 그러나 이러한 형질적 특성과 온도 구배챔버와 관련하여 결과를 도출하기에는 다소 한계의 소지를 부여하였다.
, 2013). 본 연구결과 고온의 피해가 심각하였던 2018년이 2017년에 비하여 100립 중이 약 27%가 감소하였다. Uchikawa et al.
, 2016). 본 연구결과 풍산나물콩과 대풍콩의 aT+4는 aT+1에 비하여 등숙기간 단축과 100립 중이 감소하였다. 특히, 2018년은 심각한 고온으로 등숙기간 단축과 함께 자엽의 크기가 정상적으로 도달하지 못 하여 100립 중이 감소한 것으로 판단되었다(Table 3).
, 2005). 본 연구에서 대원콩, 풍산나물콩 및 대풍콩은 온도구배에따라 단백질과 지방함량이 감소 또는 증가하였다. 2018년은 2017년에 비하여 대원콩과 풍산나물콩은 단백질과 지방함량이 급격하게 감소하였다.
, 2005). 본 연구에서 대원콩과 풍산나물콩의 개화기는 aT+1에 비하여 aT+3과 aT+4℃가 3일에서 9일이 지연되었다. 반면 대풍콩은 온도구배와 관계없이 일률적으로 개화기와 착협기가 진행하였다.
연차 × 품종, 연차 × 온도구배, 품종 × 온도구배 및 연차 × 품종 × 온도구배에서는 단백질과 지방함량은 고도의 유의성을 보였다.
6%가 감소하였다. 연차간과 품종간에는 단백질과 지방함량은 고도의 유의성을 보였다. 그러나 온도구배간 지방함량은 유의성이 나타나지 않았다.
온도 상승에 따른 콩 종실의 단백질과 지방 함량 변화는 연차, 온도구배 및 품종간 고도의 유의성을 보였다(Table 4). 단백질과 지방함량은 2017년에 비하여 2018년이 각각 11%와 3.
품종간 수량 구성요소는 고도의 유의성을 보였다. 온도구배간에서 종실 수량을 제외한 수량 구성요소는 유의성을 보였다. 연차 × 품종간에는 협 당 립수를 제외한 수량구성 요소는 고도의 유의성을 보였다.
특히 2017년에 비하여 2018년이 수량 구성요소 및 종실 수량이 급격히 낮았다. 품종간 수량 구성요소는 고도의 유의성을 보였다. 온도구배간에서 종실 수량을 제외한 수량 구성요소는 유의성을 보였다.
품종에 따른 온도구배는 고도의 유의성을 보였다(Table 3). 2017년 대원콩은 aT+4에서 면적당 협수와 100립 중이 높아 종실 수량이 높았다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	콩이란?	콩은 대표적인 기름 작물로서 식용, 사료용 및 산업용에 걸쳐 우리 주변에서 다양한 용도로 이용되고 있다. 2018년전국 콩 재배면적은 5만 638 ha로 2017년 4만 5.
	콩 재배 시, 콩의 수량에 영향을 끼치는 것은?	개화기는 7월 하순에서 8월 하순 사이로 이 기간은 생육기간 중 온도가 가장 높은 시기이다. 콩의 수량은 연차간 기상 환경 변화에 매우 민감하게 반응하는데, 특히 생식생장기의 고온은 작물 생육 발달과 수량에 매우 부정 적인 영향을 준다 하였다(Ergo et al., 2018).
	국내 콩의 재배 면적과 생산량 증가에도 불구하고, 단위면적당 수량은 크게 증가하지 않는 이유는?	그러나 재배 면적과 생산량 증가에도 불구하고, 단위면적당 수량은 크게 증가하지 않고 있다. 이러한 원인은 다양하지만, 최근 지구온난화로 인한 폭우와 폭염과 같은 비생물적 스트레스의 발생 빈도가 높아지면서 수량 증가에 저해를 초래하고 있다.

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동의어: Packet Collision Rate

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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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