본 연구는 옥수수 습해 저항성 계통과 감수성 계통의 지상부와 지하부 제형질과 뿌리의 형태적 특성을 알아보고자 수행되었다. 6개의 국내 자식 계통을 유묘기(V3)에 10일간 담수처리 한 후 엽노화 정도로 내습성을 평가 한 결과 KS85은 황화엽수 3.33개, 노화정도 5.54로 가장 피해가 커 습해 감수성을 보였으며, KS141은 황화엽수 1.33개, 노화정도 3으로 가장 피해가 적어 습해 저항성을 보였다. KS85와 KS141을 담수 처리 후 20일에 조사한 결과 KS85와 K141의 지상부 건물중은 무처리구 대비 각각 86.1%, 77.0%가 감소되었고, 지하부 건물중은 KS85와 K141이 무처리구 대비 각각 77.6%, 65.0% 감소하여 습해 저항성인 KS141이 감수성인 KS85에 비해 건물중 감소량이 적었다. 두 계통의 지하부 nodal root의 SEM 촬영 결과 피층의 두께가 KS141이 KS85보다 더 현저히 두꺼웠으며 담수 처리 후 KS85는 KS141에 비해 피층의 뒤틀림이 심하여 피층의 두께가 내습성과 관련이 있는 것으로 사료되어진다.
본 연구는 옥수수 습해 저항성 계통과 감수성 계통의 지상부와 지하부 제형질과 뿌리의 형태적 특성을 알아보고자 수행되었다. 6개의 국내 자식 계통을 유묘기(V3)에 10일간 담수처리 한 후 엽노화 정도로 내습성을 평가 한 결과 KS85은 황화엽수 3.33개, 노화정도 5.54로 가장 피해가 커 습해 감수성을 보였으며, KS141은 황화엽수 1.33개, 노화정도 3으로 가장 피해가 적어 습해 저항성을 보였다. KS85와 KS141을 담수 처리 후 20일에 조사한 결과 KS85와 K141의 지상부 건물중은 무처리구 대비 각각 86.1%, 77.0%가 감소되었고, 지하부 건물중은 KS85와 K141이 무처리구 대비 각각 77.6%, 65.0% 감소하여 습해 저항성인 KS141이 감수성인 KS85에 비해 건물중 감소량이 적었다. 두 계통의 지하부 nodal root의 SEM 촬영 결과 피층의 두께가 KS141이 KS85보다 더 현저히 두꺼웠으며 담수 처리 후 KS85는 KS141에 비해 피층의 뒤틀림이 심하여 피층의 두께가 내습성과 관련이 있는 것으로 사료되어진다.
This study was conducted to investigate the growth characteristics of the shoot and roots and to analyse the morphological characteristics of roots of waterlogging resistant and susceptible maize inbred lines. Six maize inbred lines were treated with waterlogging for 10 days at V3, and the degree of...
This study was conducted to investigate the growth characteristics of the shoot and roots and to analyse the morphological characteristics of roots of waterlogging resistant and susceptible maize inbred lines. Six maize inbred lines were treated with waterlogging for 10 days at V3, and the degree of leaf senescence was evaluated for waterlogging resistance. As a result of waterlogging resistance evaluation, KS85 was the most damaged inbred line with 3.33 senescence leaves and 5.54 degree, and KS141 was the least damaged inbred line with 1.33 senescence leaves and 3 degree. At 20 days after treatment, the effect of waterlogging stress on the shoot dry matter accumulation of KS85 and KS141 were decreased by 86.1% and 77.0%, respectively, compared to the control. Similarly, root dry matter accumulation of KS85 and KS141 were decreased by 77.6% and 65.0%. As a result of SEM photographs of the nodal roots of the two maize inbred lines, the thickness of cortex of KS141 was thicker than that of KS85, and the distortion of the cortex was observed in KS85 at 20 days after waterlogging. It was concluded that the thickness of cortex was related to maize waterlogging resistance.
This study was conducted to investigate the growth characteristics of the shoot and roots and to analyse the morphological characteristics of roots of waterlogging resistant and susceptible maize inbred lines. Six maize inbred lines were treated with waterlogging for 10 days at V3, and the degree of leaf senescence was evaluated for waterlogging resistance. As a result of waterlogging resistance evaluation, KS85 was the most damaged inbred line with 3.33 senescence leaves and 5.54 degree, and KS141 was the least damaged inbred line with 1.33 senescence leaves and 3 degree. At 20 days after treatment, the effect of waterlogging stress on the shoot dry matter accumulation of KS85 and KS141 were decreased by 86.1% and 77.0%, respectively, compared to the control. Similarly, root dry matter accumulation of KS85 and KS141 were decreased by 77.6% and 65.0%. As a result of SEM photographs of the nodal roots of the two maize inbred lines, the thickness of cortex of KS141 was thicker than that of KS85, and the distortion of the cortex was observed in KS85 at 20 days after waterlogging. It was concluded that the thickness of cortex was related to maize waterlogging resistance.
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문제 정의
, 2017; Cho et al, 2009)가 있으나, 옥수수의 내습성에 대한 형태학적 원 인 등 지하부에 관한 연구는 거의 없는 실정이다. 본 연구는 옥수 수의 내습성에 관한 기초자료를 얻기 위해 유묘기(V3)에 담수처 리하여 감수성과 저항성 계통을 선발하고 지상부와 뿌리의 특성을 비교해보고자 수행되었다.
본 연구는 옥수수 습해 저항성 계통과 감수성 계통의 지상부 와 지하부 제형질과 뿌리의 형태적 특성을 알아보고자 수행되었다. 6개의 국내 자식 계통을 유묘기(V3)에 10일간 담수처리 한 후 엽노화 정도로 내습성을 평가 한 결과 KS85은 황화엽수 3.
제안 방법
습해 평가 시험(Table 1) 및 Shin et al.(2016)과 Shin et al. (2017)의 연구결과를 근거하여 KS85를 습해 감수성, KS141을 습해 저항성 계통으로 판단하고, KS85와 K141의 지상부, 지하 부의 작물학적 특성 및 뿌리의 형태적 특성을 조사하기 위해 V3 기에 10일간 동일한 담수조건을 처리하였다. Table 4는 KS85와 KS141은 담수 처리 전, 담수 처리 후 10일과 20일에 조사한 지 상부 생육 특성이다.
2017년에 조사한 습해 평가와 기존 연구 결과(Shin et al., 2016; Shin et al., 2017)를 근거로 하여 KS85를 습해 감수성, KS141 을 습해 저항성 계통으로 판단하였다. 2018년에는 습해에 대한 감수성과 저항성 계통 생리 및 형태학적 특성을 구명하기 위해 일련의 추가 시험을 수행하였다.
2017년에는 담수 처리에 따른 자식 계통의 습해 평가를 위하여 황화도와 황화 엽수를 조사하였다. 잎의 황화 정도는 한 개의 잎의 황화 된 상대적 면적비율에 따라 제일 낮은 값을 0으로 하여 9까지 달관으로 조사하였다.
, 2017)를 근거로 하여 KS85를 습해 감수성, KS141 을 습해 저항성 계통으로 판단하였다. 2018년에는 습해에 대한 감수성과 저항성 계통 생리 및 형태학적 특성을 구명하기 위해 일련의 추가 시험을 수행하였다. 담수 처리는 2017년과 동일하 게 처리하였으며, 지상부 제형질 조사하기 위해 담수 처리 후 10 일과 20일에 처리당 6개 개체의 지상부 초장, 엽수, 황화엽수, 건 물중, 엽색도(SPAD값)를 조사하였다.
담수처리에 따른 KS85(감수성)와 KS141(저항성) 계통의 지하 부 제형질을 비교하기 위해 뿌리를 흐르는 물에 깨끗이 씻은 후 와이프올로 물기를 제거하고 상온에서 표면의 수분을 말린 후 최대 근장으로 근장을 측정하고, 생체중을 측정한 다음 70℃ 건조기 에 48시간 건조 후 건물중을 조사하였다. Nodal root(지하부 근)의 형태적 차이를 관찰하기 위해 담수 처리 전과 담수 처리 후 20일 에 무처리구와 담수구의 옥수수 nodal root를 채취하여 흐르는 물 에 세척 후 물기를 제거하고 FAA 용액(Sass, J.E., 1951)에 보관한 후 3mm 크기로 표본을 만들어 주사전자현미경(SEM, TM-3000, Hitachi, Japan)으로 관찰하였다.
황화엽수는 완전 전개잎 중 잎 황화도가 5 이상이면 황화엽, 4 이하이면 건전 잎으로 판정하였다. 개화 관련 형질 조사를 위해 출 웅기(출웅한 개체 수가 50%인 날)와 출사기(이삭의 수염이 포엽 밖으로 2∼3cm 나온 개체가 50%인 날)를 기록하고, ASI(Anthesis Silking Interval)는 출사기와 출웅기의 일수 차이로 계산하였다. 수확기 때 개체별로 수확한 이삭의 착립이삭길이를 조사하고, 70 ℃ 건조기에서 5일간 건조한 다음 종실을 손으로 탈립하여 건물 중을 측정하여 개체당 종실중과 이삭중을 조사하였다.
2018년에는 습해에 대한 감수성과 저항성 계통 생리 및 형태학적 특성을 구명하기 위해 일련의 추가 시험을 수행하였다. 담수 처리는 2017년과 동일하 게 처리하였으며, 지상부 제형질 조사하기 위해 담수 처리 후 10 일과 20일에 처리당 6개 개체의 지상부 초장, 엽수, 황화엽수, 건 물중, 엽색도(SPAD값)를 조사하였다. 황화엽수는 습해 평가에 사 용했던 기준을 적용하였고, 건물중은 70℃ 건조기에 48시간 건조 후 측정하였으며, 엽색도는 SPAD-502(Konica- Minolta, Japan)를 이용하여 측정하였다.
옥수 수를 포트 당 3립씩 파종하였고, 2엽기가 되었을 때 1개체씩만 남기고 솎아내었다. 담수 처리는 유묘기 3엽기(V3)에 대형 플라 스틱 상자(100×70×65cm)를 이용하여 지표면 기준 1cm 깊이로 잠기도록 10일간 처리하였다. 담수 처리가 끝난 후에는 정상적인 조건에서 재배하였으며, 시비조건 등 그 외 재배법은 농촌진흥청 표준재배법(RDA, 2015)에 따랐다.
담수처리에 따른 KS85(감수성)와 KS141(저항성) 계통의 지하 부 제형질을 비교하기 위해 뿌리를 흐르는 물에 깨끗이 씻은 후 와이프올로 물기를 제거하고 상온에서 표면의 수분을 말린 후 최대 근장으로 근장을 측정하고, 생체중을 측정한 다음 70℃ 건조기 에 48시간 건조 후 건물중을 조사하였다. Nodal root(지하부 근)의 형태적 차이를 관찰하기 위해 담수 처리 전과 담수 처리 후 20일 에 무처리구와 담수구의 옥수수 nodal root를 채취하여 흐르는 물 에 세척 후 물기를 제거하고 FAA 용액(Sass, J.
개화 관련 형질 조사를 위해 출 웅기(출웅한 개체 수가 50%인 날)와 출사기(이삭의 수염이 포엽 밖으로 2∼3cm 나온 개체가 50%인 날)를 기록하고, ASI(Anthesis Silking Interval)는 출사기와 출웅기의 일수 차이로 계산하였다. 수확기 때 개체별로 수확한 이삭의 착립이삭길이를 조사하고, 70 ℃ 건조기에서 5일간 건조한 다음 종실을 손으로 탈립하여 건물 중을 측정하여 개체당 종실중과 이삭중을 조사하였다.
2017년에는 담수 처리에 따른 자식 계통의 습해 평가를 위하여 황화도와 황화 엽수를 조사하였다. 잎의 황화 정도는 한 개의 잎의 황화 된 상대적 면적비율에 따라 제일 낮은 값을 0으로 하여 9까지 달관으로 조사하였다. 아래로부터 4개 잎에 대하여 각각 달관 평가하고 시험 개체별로 평가한 것의 평균값을 사용하였다.
담수 처리는 2017년과 동일하 게 처리하였으며, 지상부 제형질 조사하기 위해 담수 처리 후 10 일과 20일에 처리당 6개 개체의 지상부 초장, 엽수, 황화엽수, 건 물중, 엽색도(SPAD값)를 조사하였다. 황화엽수는 습해 평가에 사 용했던 기준을 적용하였고, 건물중은 70℃ 건조기에 48시간 건조 후 측정하였으며, 엽색도는 SPAD-502(Konica- Minolta, Japan)를 이용하여 측정하였다.
아래로부터 4개 잎에 대하여 각각 달관 평가하고 시험 개체별로 평가한 것의 평균값을 사용하였다. 황화엽수는 완전 전개잎 중 잎 황화도가 5 이상이면 황화엽, 4 이하이면 건전 잎으로 판정하였다. 개화 관련 형질 조사를 위해 출 웅기(출웅한 개체 수가 50%인 날)와 출사기(이삭의 수염이 포엽 밖으로 2∼3cm 나온 개체가 50%인 날)를 기록하고, ASI(Anthesis Silking Interval)는 출사기와 출웅기의 일수 차이로 계산하였다.
대상 데이터
9E)의 비가림 비닐하우스에서 포트 시험으로 수 행되었다. 국립식량과학원에서 육성한 6개의 사료용 옥수수 자식 계통(KS85, KS124, KS140, KS141, KS163, KS164)을 사용하였다. KS85와 KS124는 광평옥의 모본과 부본, KS140과 KS141은 강다옥의 모본과 부본, KS163과 KS164는 양안옥의 모본과 부본이다.
본 시험은 2017년 5월 4일∼9월초, 2018년 5월 4일∼6월말 기 간 동안 농촌진흥청 국립식량과학원 중부작물부 밭작물 시험포 장(37.2 N, 126.9E)의 비가림 비닐하우스에서 포트 시험으로 수 행되었다. 국립식량과학원에서 육성한 6개의 사료용 옥수수 자식 계통(KS85, KS124, KS140, KS141, KS163, KS164)을 사용하였다.
KS85와 KS124는 광평옥의 모본과 부본, KS140과 KS141은 강다옥의 모본과 부본, KS163과 KS164는 양안옥의 모본과 부본이다. 토양은 2cm 채로 친 사양토와 원예용 상토(주, 서울바 이오)를 2 : 1 비율로 섞은 토양을 준비하였고, 1/2,000a 와그너 포트에 모래를 10cm 정도 넣은 후 준비한 토양을 채웠다. 옥수 수를 포트 당 3립씩 파종하였고, 2엽기가 되었을 때 1개체씩만 남기고 솎아내었다.
데이터처리
2, SAS Institute, USA)을 사용하였다. 2017년도 시험은 6품종에 대해 분산분석 후 Duncan’s multiple range test(DMRT)로 통계 분석하였고, 무 처리구와 처리구간의 T-test로 통계 분석하였다. 2018년도 시험 성적에 대해 품종간, 처리간 분산분석(ANOVA)을 실시하였다.
2017년도 시험은 6품종에 대해 분산분석 후 Duncan’s multiple range test(DMRT)로 통계 분석하였고, 무 처리구와 처리구간의 T-test로 통계 분석하였다. 2018년도 시험 성적에 대해 품종간, 처리간 분산분석(ANOVA)을 실시하였다.
잎의 황화 정도는 한 개의 잎의 황화 된 상대적 면적비율에 따라 제일 낮은 값을 0으로 하여 9까지 달관으로 조사하였다. 아래로부터 4개 잎에 대하여 각각 달관 평가하고 시험 개체별로 평가한 것의 평균값을 사용하였다. 황화엽수는 완전 전개잎 중 잎 황화도가 5 이상이면 황화엽, 4 이하이면 건전 잎으로 판정하였다.
이론/모형
담수 처리는 유묘기 3엽기(V3)에 대형 플라 스틱 상자(100×70×65cm)를 이용하여 지표면 기준 1cm 깊이로 잠기도록 10일간 처리하였다. 담수 처리가 끝난 후에는 정상적인 조건에서 재배하였으며, 시비조건 등 그 외 재배법은 농촌진흥청 표준재배법(RDA, 2015)에 따랐다. 시험구 배치는 완전임의배치 법에 따라 6반복으로 하였다.
담수 처리가 끝난 후에는 정상적인 조건에서 재배하였으며, 시비조건 등 그 외 재배법은 농촌진흥청 표준재배법(RDA, 2015)에 따랐다. 시험구 배치는 완전임의배치 법에 따라 6반복으로 하였다.
성능/효과
본 연구는 옥수수 습해 저항성 계통과 감수성 계통의 지상부 와 지하부 제형질과 뿌리의 형태적 특성을 알아보고자 수행되었다. 6개의 국내 자식 계통을 유묘기(V3)에 10일간 담수처리 한 후 엽노화 정도로 내습성을 평가 한 결과 KS85은 황화엽수 3.33개, 노화정도 5.54로 가장 피해가 커 습해 감수성을 보였으며, KS141은 황화엽수 1.33개, 노화정도 3으로 가장 피해가 적어 습해 저 항성을 보였다. KS85와 KS141을 담수 처리 후 20일에 조사한 결과 KS85와 K141의 지상부 건물중은 무처리구 대비 각각 86.
2는 담수 처리 후 기간에 따른 T/R율(Top/Root ratio) 변화를 조사한 결과이다. KS85는 담수 처리 후 무처리구 대비 T/R율이 감소하는 경향을 보인 반면 KS141은 담수 처리 후 10일에는 무처 리구 대비 T/R율이 비슷하였고, 20일에 감소하였으나 KS85보다 감소 폭이 적었다. 이러한 결과는 습해 감수성인 KS85의 지상부가 지하부보다 담수로 인한 피해가 더 컸기 때문으로 추정되었다.
33개, 노화정도 3으로 가장 피해가 적어 습해 저 항성을 보였다. KS85와 KS141을 담수 처리 후 20일에 조사한 결과 KS85와 K141의 지상부 건물중은 무처리구 대비 각각 86.1%, 77.0%가 감소되었고, 지하부 건물중은 KS85와 K141이 무처리구 대비 각각 77.6%, 65.0% 감소하여 습해 저항성인 KS141이 감수 성인 KS85에 비해 건물중 감소량이 적었다. 두 계통의 지하부 nodal root의 SEM 촬영 결과 피층의 두께가 KS141이 KS85보다 더 현저히 두꺼웠으며 담수 처리 후 KS85는 KS141에 비해 피층의 뒤틀림이 심하여 피층의 두께가 내습성과 관련이 있는 것으로 사료되어진다.
KS85와 KS141의 담수 처리 전, 담수 처리 후 10일과 20일에 조사한 지하부 생육은 Table 5와 같다. KS85의 지하부 건물중은 담수 처리 후 10일과 20일에 무처리구 대비 43.7%, 77.6% 감소 하였으며, KS141은 담수 처리 후 10일과 20일에 45.7%, 65.0% 감소하여 시간이 경과함에 KS85에 비해 담수에 의한 피해가 줄 어들었다.
담수 처리 후 기간이 경과함에 따라 무처리 구와 담수구 간의 차이가 뚜렷해지는 경향이었다. 계통별 지상부 건물중은 담수 처리 후 10일과 20일에 KS85가 무처리구 대비 각각 65.9%와 86.1%가 감소되었고, KS141는 무처리 대비 각각 42.9%와 77.0%가 감소되어 계통 간의 차이는 담수 처리 후 10 일이 더 뚜렷하게 나타났다.
3일로 저항성 그룹의 ASI 가 높다고 보고하였다. 그러나 본 연구에서는 유묘기 과습 처리 를 했음에도 불구하고 기존 연구와 달리 저항성 계통으로 판단되는 KS141의 ASI 값이 감수성인 KS85 계통보다 유의적으로 높 아서 ASI를 내습성 지표로 사용하기에는 곤란할 것으로 추정되었다. 추후 정밀한 연구가 필요할 것으로 생각되었다.
Table 4는 KS85와 KS141은 담수 처리 전, 담수 처리 후 10일과 20일에 조사한 지 상부 생육 특성이다. 담수 처리 후 기간이 경과함에 따라 무처리 구와 담수구 간의 차이가 뚜렷해지는 경향이었다. 계통별 지상부 건물중은 담수 처리 후 10일과 20일에 KS85가 무처리구 대비 각각 65.
0% 감소하여 습해 저항성인 KS141이 감수 성인 KS85에 비해 건물중 감소량이 적었다. 두 계통의 지하부 nodal root의 SEM 촬영 결과 피층의 두께가 KS141이 KS85보다 더 현저히 두꺼웠으며 담수 처리 후 KS85는 KS141에 비해 피층의 뒤틀림이 심하여 피층의 두께가 내습성과 관련이 있는 것으로 사료되어진다.
Table 1은 옥수수 자식 계통의 V3기에 담수 처리 후 10일에 습해를 달관 평가한 결과이다. 모든 계통에서 담 수 10일 후에 무처리구에 비해 잎이 노화되고 황화엽수가 증가 하였으며, KS85은 황화엽수 3.33개, 노화정도 5.54로 가장 피해 가 컸고, KS141은 황화엽수 1.33개, 노화정도 3으로 가장 피해 가 적었다.
(2016)의 결과와 유사하였다. 본 시험을 통해 유묘기(V3기)에 10 일간의 담수 조건이 엽의 노화, 개화 관련 특성과 수량에 영향을 미치며, KS85는 습해에 감수성이고, KS141는 저항성이 있는 것을 알 수 있었다.
습해 감수성인 KS85와 저항성인 KS141 뿌리의 형태적 특성을 관찰하기 위해 담수 처리 전과 담수 처리 후 20일에 지하부의 nodal root를 SEM 촬영하였다(Fig. 3 and Fig. 4) 담수 처리 전의 SEM 사진 촬영 결과 KS141이 nodal root의 두께가 약간 더 두꺼운 것으로 관찰되었다(Fig. 3). 담수 처리 후 20일에는 감수성인 KS85 에서 담수 처리구에서 뒤틀림 현상이 관찰되었고, 테오신트 교배 종의 부정근 피층에서 통기조직이 관찰되었다는 결과(Mano et al.
후속연구
(2019)는 담수조건 하에서 밀, 옥 수수, 벼의 피층 면적이 각각 49, 164, 88% 증가하여 옥수수의 피 층 증가율이 가장 높았다고 보고하였으며, 피층/중심주의 비율이 높은 것이 내습성에 유리하다고 하였다. 본 연구에서는 KS141의 피층의 두께가 KS85보다 현저히 두꺼워 내습성 영향을 미친 것으로 사료되며, 국내 육성 자식 계통의 담수 처리 시 nodal root 의 형태적 특성을 밝힘으로써 추후 옥수수의 내습성 계통 교배, 선발 등 육종 및 기초 생리 생태적 연구에 활용이 가능할 것으로 생각되었다.
그러나 본 연구에서는 유묘기 과습 처리 를 했음에도 불구하고 기존 연구와 달리 저항성 계통으로 판단되는 KS141의 ASI 값이 감수성인 KS85 계통보다 유의적으로 높 아서 ASI를 내습성 지표로 사용하기에는 곤란할 것으로 추정되었다. 추후 정밀한 연구가 필요할 것으로 생각되었다.
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