[논문]양파 광합성 예측을 위한 잎의 기체교환모형 모수 추정

이성은; 문경환; 신민지; 오서영

doi:10.5532/kjafm.2020.22.4.233

양파 광합성 예측을 위한 잎의 기체교환모형 모수 추정
Leaf Gas-exchange Model Parameterization and Simulation for Estimating Photosynthesis in Onion 원문보기

한국농림기상학회지 = Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology, v.22 no.4, 2020년, pp.233 - 238

이성은 (국립원예특작과학원 온난화대응농업연구소) , 문경환 (국립원예특작과학원 온난화대응농업연구소) , 신민지 (국립원예특작과학원 온난화대응농업연구소) , 오서영 (국립원예특작과학원 온난화대응농업연구소)

초록
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식물의 생리적 과정과 환경 요인 간 상호작용에 바탕을 둔 프로세스 모형은 작물 생육 및 생산성 예측을 위한 좋은 도구이다. 탄소 획득과 바이오매스 증가는 프로세스 모형 개발의 주요 구성요소로서, 작물모형 내에서 광합성 과정의 이해 및 통합에 중요한 역할을 한다. 본 연구는 1980년 Farquhar 등에 의해 제안된 C3 식물 잎의 광합성 모델인 FvCB 모형의 양파에 대한 적용 가능성 평가 및 적합한 모수 추정을 목표로 수행되었다. 이를 위해 온도구배하우스에서 재배된 조생종 양파 품종인 '싱싱볼'과 '썬더볼'의 광합성 측정 결과를 바탕으로 Vcmax, Jmax, TPU 및 Rd 값을 추정하였다. 본 연구에서 개발된 양파의 기체교환 모형은 다양한 환경 조건에서 양파의 광합성 반응 예측 및 설명에 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Process-based model (PBM), based on the interactions between endogenous physiological processes and many environmental factors, can be a powerful tool for estimating crop growth and productivity. Carbon acquisition and biomass accumulation are the main components in PBM, so it has become important to understand and integrate gas exchange process in crop model. This study aimed to assess the applicability of FvCB model (a leaf model of C3 photosynthesis proposed by Farquhar, von C aemmerer, and Berry (1980)) in onion (Allium cepa L.). For parameterization, two early-maturing onion cultivars, 'Singsingball' and 'Thunderball', grown in a temperature gradient plastic film house, were used in measuring leaf net CO2 assimilation rate (A), and then, parameter estimation was carried out for four parameters including Vcmax (maximum rate of carboxylation), Jmax (maximum rate of electron transport), TPU (rate of triose phosphate utilization), and Rd (Dark respiration rate). The gas-exchange model calibrated in this research is expected to be able to explain the photosynthetic responses of onion under various environmental conditions (R2=0.95***).

주제어

표/그림 (4)

그림 Fig. 1. Parameterization of leaf gas-exchange model for onion leaves. Measured and estimated net CO₂ assimilation rates (A) were compared.
표 Table 1. The constant values used for parameter estimation process of leaf gas-exchange model in onion
표 Table 2. Parameters estimated for application of leaf gas-exchange model in onion
그림 Fig. 2. Estimated net CO2 assimilation rates (A) by leaf gas-exchange model for onion leaves (Photosynthetic photon flux density = 1,500 μmol m^-2 s^-1, air temperature = 25℃, RH = 6 0%, wind speed = 0.5 m s^-1).

AI 본문요약
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문제 정의

탄소 획득과 바이오매스 증가는 프로세스 모형 개발의 주요 구성요소로서, 작물모형 내에서 광합성 과정의 이해 및 통합에 중요한 역할을 한다. 본 연구는 1980년 Farquhar 등에 의해 제안된 C3 식물 잎의 광합성 모델인 FvCB 모형의 양파에 대한 적용 가능성 평가 및 적합한 모수 추정을 목표로 수행되었다. 이를 위해 온도구배하우스에서 재배된 조생종 양파 품종인 ‘싱싱볼’과 ‘썬더볼’의 광합성 측정 결과를 바탕으로 V_cmax, J_max, TPU 및 R_d 값을 추정하였다.

제안 방법

However, this model has the drawback of simulating crop growth only when weeds, pests, diseases, and soil conditions do not limit growth, and there are sufficient water and nutrients. In this study, parameter estimation and calibration of the model were carried out to expand the gas-exchange model, a key process for developing comprehensive process-based model reflecting crop growth and productivity, into onion.
본 연구는 1980년 Farquhar 등에 의해 제안된 C3 식물 잎의 광합성 모델인 FvCB 모형의 양파에 대한 적용 가능성 평가 및 적합한 모수 추정을 목표로 수행되었다. 이를 위해 온도구배하우스에서 재배된 조생종 양파 품종인 ‘싱싱볼’과 ‘썬더볼’의 광합성 측정 결과를 바탕으로 V_cmax, J_max, TPU 및 R_d 값을 추정하였다. 본 연구에서 개발된 양파의 기체교환 모형은 다양한 환경 조건에서 양파의 광합성 반응 예측 및 설명에 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

대상 데이터

The field experiment was conducted during the growing season in a temperature gradient plastic film house at Research Institute of Climate Change and Agriculture in Jeju, South Korea (33°28'06.7"N, 126°31'03.5"E). Seedlings of early-maturing onion cv.

후속연구

2%. Therefore, this model is expected to be successfully incorporated into comprehensive process-based model by enabling accurate prediction of leaf photosynthesis in the future.
이를 위해 온도구배하우스에서 재배된 조생종 양파 품종인 ‘싱싱볼’과 ‘썬더볼’의 광합성 측정 결과를 바탕으로 V_cmax, J_max, TPU 및 R_d 값을 추정하였다. 본 연구에서 개발된 양파의 기체교환 모형은 다양한 환경 조건에서 양파의 광합성 반응 예측 및 설명에 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

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저자의 다른 논문 :

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].

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