[논문]온도 상승처리가 복숭아 '미홍'의 수체생육 및 생리반응에 미치는 영향

이슬기; 조정건; 정재훈; 류수현; 한점화; 도경란

doi:10.12791/ksbec.2020.29.4.373

온도 상승처리가 복숭아 '미홍'의 수체생육 및 생리반응에 미치는 영향
Effect of the Elevated Temperature on the Growth and Physiological Responses of Peach 'Mihong' (Prunus persica) 원문보기

시설원예ㆍ식물공장 = Protected horticulture and plant factory, v.29 no.4, 2020년, pp.373 - 380

이슬기 (국립원예특작과학원 과수과) , 조정건 (국립원예특작과학원 과수과) , 정재훈 (국립원예특작과학원 과수과) , 류수현 (국립원예특작과학원 과수과) , 한점화 (국립원예특작과학원 과수과) , 도경란 (국립원예특작과학원 기획조정과)

초록
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본 연구는 온도 상승에 따른 복숭아 '미홍'의 수체생육 및 생리반응에 미치는 영향을 알아보고자 수행되었다. 전주시 평년 온도를 대조구로 하여 평년 대비 +3.4℃(21C 중반기), +5.7℃(21C 후반기) 상승시켜 자연광온실에서 4월 25일부터 7월 5일까지 처리하였다. 수체 생육은 신초 수와 길이가 온도 상승에 따라 증가하였고, 엽면적은 통계적 유의차는 없었다. 수확기는 대조구, +3.4℃ 처리구, +5.7℃ 처리구에서 각각 7월 1일, 6월 24일, 21일로 온도가 높을수록 빨라졌다. 과중은 평년보다 3.4℃ 상승하였을 때 증가하였지만 5.7℃까지 상승할 경우 오히려 평년보다 감소하여, 주당 수량은 +3.4℃ 처리구(2,898g), 대조구(2,746g), +5.7℃ 처리구(2,404g) 순으로 많았다. 이는 과실 생육기인 5월부터 6월 초까지의 평균 최대광합성률이 +3.4℃ 처리구에서 14.93 μmol·CO₂·m^-2·s^-1으로 대조구 13.79 μmol·CO₂·m^-2·s^-1와 +5.7℃ 처리구의 13.20 μmol·CO₂·m^-2·s^-1에 비해 높았고, 기공의 밀도 또한 +3.4℃ 처리구에서 229 ea/㎟로 대조구 181 ea/㎟에 비해 높았던 결과와도 관련이 있는 것으로 판단된다. 다음해 수량에 영향을 미치는 화아분화율은 +5.7℃ 처리구에서 59.8%로 대조구 63.8%, +3.4℃ 처리구 65.8%보다 감소하였다. 이상의 결과를 종합해보면 3.4℃ 까지의 온도 상승은 복숭아 '미홍'의 수량과 과실 품질에 긍정적인 영향을 주는 반면 5.7℃ 이상의 온도 상승은 부정적인 영향을 주는 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to investigate the effect of elevated temperatures on the growth and physiological responses of peach 'Mihong' (Prunus persica). We simulated three different temperature conditions in the sunlight phytotron rooms from April 25 to July 5, 2019; Control (average temperature in normal years in Jeonju city), +3.4℃ treatment (expecting temperature in mid-21st century), +5.7℃ treatment (expecting temperature in late 21st century). The shoot numbers and lengths were increased while the temperature was increased, but the leaf areas were not statistically different. The harvest dates were July 1, June 24 and 21 at the control, +3.4℃, and +5.7℃, respectively. The fruit weights were increased at +3.4℃ but decreased at +5.7℃ compared to the control. The tree yield was the highest in the +3.4℃ (2,898g), followed by the control (2,746g) and the +5.7℃ (2,404g). These are related to the result that the average of maximum photosynthesis rate at 3.4℃ (14.93μmol·CO2·m-2·s-1) was higher than those at the control (13.79μmol·CO2·m-2·s-1) and +5.7℃ (13.20μmol·CO2·m-2·s-1) from mid-May to early June, the fruit growing season. Also, the stomatal densities were higher at the +3.4℃ (229ea/㎟), compared to the control (181ea/㎟). The rate of floral bud differentiation affecting the yield in the following year was the lowest at the +5.7℃. These results suggest that a temperature elevated to 3.4℃ in the future may give a positive effect on the yield and quality of peach 'Mihong' while a temperature elevated above 5.7℃ may affect negatively.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

상승에 따른 광합성, 수체 생육 및 품질에 관한 연구는 과채류, 엽채류에서 활발하게 연구가 되어왔지만, 과수에서는 배(Han 등, 2012), 사과(Kweon 등, 2013), 포도(Son 등, 2014)에서 한정적으로 연구되어 우리나라 주요 과수 작목 중 하나인 복숭아에 관한 기후변화 영향평가 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구는 RCP 8.5를 적용하여 온도 단일 상승에 따른 복숭아 '미홍' 품종의 광합성 및 잎의 형태학적 변화를 분석하고, 수체 생육과 과실 품질에 미치는 영향을 구명하고자 수행되었다.

제안 방법

과실품질 조사를 위해 착색도와 경도를 기준으로 처리구별로 6월 21일(대조구), 24일(+3.4℃), 7월 1일(+5.7℃)에 30개의 과실을 수확하여 과중 및 과실의 종·횡경을 측정하고 평균값을 사용하였다. 경도는 과피를 원형으로 벗긴 후 8mm probe를 장착한 물성측성기(TAPlus, Lloyd Instrument, UK)를 이용하여 측정하였다.
엽록소 및 전분 함량은 한 달 간격으로 3회 분석하여 처리구별 변화 양상을 알아보았다. 엽록소 함량 분석을 위하여 무작위로 선정한 잎을 반지름 0.
4×H3-5m)에서 2019년 4월 25일부터 7월 5일까지 수행되었다. 온도는 기후 변화 시나리오 RCP 8.5를 적용하여 전주시의 평년 온도를 대조구로 하여, 평년 대비 +3.4℃(21C 중반기), +5.7℃(21C 후반기) 상승시켜 처리하였다. 온도 변화 구현은 순별로 각 시간대별 평균온도를 적용하여 하루 24회의 변화를 주었고(Fig.

대상 데이터

공시 재료는 80L 화분에 식재된 복숭아 ‘미홍’ (Prunus persica) 3년생으로, 처리 별 6개의 화분을 사용하였다. 실험은 전라북도 완주군에 소재한 국립원예특작과학원 내 온도 및 CO₂ 제어가 가능한 자연광온실(W4.
공시 재료는 80L 화분에 식재된 복숭아 ‘미홍’ (Prunus persica) 3년생으로, 처리 별 6개의 화분을 사용하였다. 실험은 전라북도 완주군에 소재한 국립원예특작과학원 내 온도 및 CO₂ 제어가 가능한 자연광온실(W4.5×D4.4×H3-5m)에서 2019년 4월 25일부터 7월 5일까지 수행되었다. 온도는 기후 변화 시나리오 RCP 8.

이론/모형

3821656 식을 이용하여 총 엽록소 함량을 계산하였다. 전분 분석은 엽록소 분석에 사용된 잎을 건조시켜 만든 분말 0.1g과 total starch assay kit (Megazyme, Wicklow, Ireland)를 이용하여 분석하였다.

성능/효과

또한 광합성률과 관련이 있는 기공 전도도와 증산율은 일반적으로 기공 빈도와 기공의 크기에 따라 달라진다고 하였다(Hetherington과 Woodward, 2003; Tanaka 등, 2013). 본 연구에서는 기공 밀도가 높았던 +3.4℃와 +5.7℃ 처리구의 세포내 이산화탄소 농도가 대조구에 비해 높았지만 +5.7℃ 처리구의 기공전도도는 다른 처리구에 비해 낮았다(Table 1). 따라서 +5.
이상의 결과들을 종합하면 온도 상승에 따라 복숭아 ‘미홍’의 수체 생육은 왕성해지고 수확기가 빨라졌지만, 과실 품질 중 과중 및 크기는 +3.4℃ 처리구에서 증가되었고, +5.7℃ 처리구에서는 오히려 대조구보다 감소하여 5.7℃의 온도 상승에 의해 수량이 감소된 결과를 보였다. 그러나 본 연구는 단기간의 생육기 온도 상승에 대한 수체 반응을 분석한 것이므로 장기적인 환경 변화에 대한 영년생 과수의 반응이라고 단정지을 수는 없다.
복숭아에서 당도에 영향을 미치는 환경 조건을 찾기 위해 추후 CO₂ 단일 상승 처리에 따른 당도 변화에 대한 연구가 수행되어져야 할 것으로 사료된다. 이상의 결과로 보아 신초수, 길이 등 수체생육은 대조구보다는 온도 처리구에서 왕성하였고, 수량 및 품질은 대조구보다 +3.4℃ 처리구에서 우수한 경향을 보였지만, +5.7℃ 처리구에서는 오히려 대조구보다 수량 및 품질이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.

후속연구

7℃의 고온 처리에 의해 화아분화 시기가 빨라졌지만 발달은 억제되었을 것으로 추정된다. 그러나 온도 상승에 따른 화아분화 시기 변화에 관한 연구가 추가적으로 필요할 것으로 판단된다. 또한 복숭아는 조기낙엽에 의해 눈의 발달이 장해를 받으며 화아 형성이 감소될 수 있고(Lloyd와 Couvillon, 1974), 키위에서도 인위적 적엽 처리를 하였을 때 착화율이 크게 감소되었다(Kwack, 2013).
그러나 본 연구는 단기간의 생육기 온도 상승에 대한 수체 반응을 분석한 것이므로 장기적인 환경 변화에 대한 영년생 과수의 반응이라고 단정지을 수는 없다. 따라서 전생육기 동안의 온도 상승에 반응하는 수체 변화에 대한 지속적인 연구가 필요하다고 판단되었다.
기존 기후변화 시나리오를 적용하여 과실품질을 조사한 연구에서 당도는 온도보다 CO₂ 상승과 높은 상관관계가 있다고 하였다(Han 등, 2012; Son 등, 2014). 복숭아에서 당도에 영향을 미치는 환경 조건을 찾기 위해 추후 CO₂ 단일 상승 처리에 따른 당도 변화에 대한 연구가 수행되어져야 할 것으로 사료된다. 이상의 결과로 보아 신초수, 길이 등 수체생육은 대조구보다는 온도 처리구에서 왕성하였고, 수량 및 품질은 대조구보다 +3.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	기후변화 시나리오 RCP(Representative Concentration Pathway) 8.5의 한반도 연평균 기온에 대한 전망은 어떠한가?	기후변화 시나리오 RCP(Representative Concentration Pathway) 8.5는 한반도 연평균 기온이 21C 전반기에 1.5℃, 중반기에 3.4℃, 후반기에 5.7℃ 상승하여 온난화가 가속화될 것으로 전망하였다(KMA, 2012). 지난 2015-2019년 동안 전 지구 평균온도는 산업화(1850-1900년) 이전에 비해 1.
	온난화가 작물 재배와 식물기능에 어떤 영향을 주는가?	2℃ 상승하여 관측이 시작된 이래로 온도가 가장 높은 기간으로 기록되었다(WMO, 2019). 이러한 기후변화는 작물의 생물계절 변화, 재배적지 및 생산량 변동 등 재배에 직접적인 영향을 미치고(Li 등, 2016), 광합성이나 호흡과 같은 대사작용에 변화를 일으켜 식물 기능에도 영향을 줄 수 있다(Albert 등, 2011).
	생육 적온 범위 내에서 온도 상승은 작물에 어떤 영향을 주는가?	온도는 작물의 재배 환경 요인 중 생산량에 직결되는 중요한 요인으로, 적정 온도보다 낮거나 높으면 스트레스를 받게 된다(Oh 등, 2014). 생육 적온 범위 내에서 온도 상승은 작물의 광합성 증가 및 생산성과 품질 향상에 긍정적인 영향을 주지만, 적온 이상의 온도 상승은 광합성률 감소, 호흡률 증가, 과실 품질 저하 등 생리 반응과 생산량에 부정적인 영향을 미친다(Harding 등, 1990; Song 등, 2015). 또한 높은 온도에 의해 영양생장이 왕성해지는 반면 화아분화, 수분, 수정 등 생식생장이 원활하게 이루어지지 않을 수도 있다(Song 등, 2015).

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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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