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담액수경재배 시스템에서 플라즈마수 처리가 상추의 생육 및 페놀류 함량에 미치는 영향
Effect of Plasma-activated Water Process on the Growth and Functional Substance Content of Lettuce during the Cultivation Period in a Deep Flow Technique System 원문보기

시설원예ㆍ식물공장 = Protected horticulture and plant factory, v.29 no.4, 2020년, pp.464 - 472  

노승원 (남대학교 농업생명과학대학 원예학과 대학원) ,  박종석 (충남대학교 농업생명과학대학 원예학과) ,  김성진 (남대학교 농업생명과학대학 원예학과 대학원) ,  김대웅 (한국기계연구원 플라즈마연구실) ,  강우석 (한국기계연구원 플라즈마연구실)

초록
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본 연구에서는 플라즈마 발생장치를 수경재배 시스템과 결합하여 재배 기간 동안 처리 시 상추의 생육 및 기능성 물질 함량 변화를 살펴보기 위해 실시하였다. 3주 동안 육묘하여 균일한 크기의 상추 묘를 semi-DFT에 정식하였으며, 플라즈마 공정 장치를 결합하여 4주 동안 8시간 주기로 1시간씩 수중에서 간헐적으로 작동시켰다. 양액(대조구), 플라즈마 활성수(4.2kV, 5.7kV)를 사용하여 온실에서 재배하였으며 이후 수확하여 생육조사 및 기능성 물질 분석을 실시하였다. 플라즈마 활성수 처리 기간 동안 발생되는 활성산소종 중에서 O3로 인하여 플라즈마 발생 장치에 근접한 개체일수록갈색 반점 및 괴사현상이 나타났으며, 생육조사를 실시한 결과 유의적 차이가 나타나지 않았다. 기능성 물질 분석 결과 상추 지상부의 rutin과 총 페놀 함량은 플라즈마수보다 높았지만, epicatechin의 경우 플라즈마수 처리에서 함량이 더 많았다. 근권부에서 측정된 이차대사산물인 rutin, epicatechin, quercetin 및 총 페놀 함량은 대조구보다 플라즈마수 처리구에서 유의하게 높았다. 이러한 결과는 플라즈마수 처리 시간동안 수중에 오존과 같은 활성산소종으로 인해 지상부 생육이 잘 이루어지지 못했으나, 근권 영역에서는 이차대사산물이 크게 증가하였다. 향후 간헐적인 플라즈마 활성수 생성에 따른 생리 장해를 극복하고 뿌리채소의 수경재배 시스템에 적용하여 이차대사산물을 증가시키기 위한 본 기술의 도입이 필요하다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

We suggest a hydroponic cultivation system combined with a plasma generator to investigate the changes in the growth and functional substance content of lettuces during the cultivation period. Lettuce seedlings of uniform size were planted in semi-DFT after seeding for 3 weeks, and the plasma-activa...

주제어

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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 담액수경재배 시스템(deep flow technique, DFT)과 플라즈마 발생장치를 결합하여 상추 재배 기간 동안 간헐적 플라즈마수 처리가 생육 및 페놀류 함량에 미치는 영향에 대해 알아보고자 수행되었다.
  • 본 연구에서는 플라즈마 발생장치를 수경재배 시스템과 결합하여 재배 기간 동안 처리 시 상추의 생육 및 기능성 물질 함량 변화를 살펴보기 위해 실시하였다. 3주 동안 육묘하여 균일한 크기의 상추 묘를 semi-DFT에 정식하였으며, 플라즈마 공정 장치를 결합하여 4주 동안 8시간 주기로 1시간씩 수중에서 간헐적으로 작동시켰다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
플라즈마는 무엇인가? 플라즈마는 전자, 이온과 중성입자 등이 동시에 존재하는 반응성이 매우 높은 기체 상태를 뜻한다(Song, 2016). 전기에너지를 통해 생성되는 플라즈마는 핵융합 발전, 초고온 열원 등에서 100℃ 이하의 낮은 온도에서 발생하는 저온 플라즈마(non-thermal plasma)를 통한 독성물질 제거나 세균, 바이러스, 곰팡이 등에 살균 및 의료 분야에 이르기까지 다양하게 활용된다(Heinlin 등, 2010; Emmert 등, 2013).
플라즈마 발생장치를 수경재배 시스템과 결합하여 재배 기간 동안 처리 시 상추의 생육 및 기능성 물질 함량 변화를 살펴본 결과는? 본 연구에서는 플라즈마 발생장치를 수경재배 시스템과 결합하여 재배 기간 동안 처리 시 상추의 생육 및 기능성 물질 함량 변화를 살펴보기 위해 실시하였다. 3주 동안 육묘하여 균일한 크기의 상추 묘를 semi-DFT에 정식하였으며, 플라즈마 공정 장치를 결합하여 4주 동안 8시간 주기로 1시간씩 수중에서 간헐적으로 작동시켰다. 양액(대조구), 플라즈마 활성수(4.2kV, 5.7kV)를 사용하여 온실에서 재배하였으며 이후 수확하여 생육조사 및 기능성 물질 분석을 실시하였다. 플라즈마 활성수 처리 기간 동안 발생되는 활성산소종 중에서 O3로 인하여 플라즈마 발생 장치에 근접한 개체일수록갈색 반점 및 괴사현상이 나타났으며, 생육조사를 실시한 결과 유의적 차이가 나타나지 않았다. 기능성 물질 분석 결과 상추 지상부의 rutin과 총 페놀 함량은 플라즈마수보다 높았지만, epicatechin의 경우 플라즈마수 처리에서 함량이 더 많았다. 근권부에서 측정된 이차대사산물인 rutin, epicatechin, quercetin 및 총 페놀 함량은 대조구보다 플라즈마수 처리구에서 유의하게 높았다. 이러한 결과는 플라즈마수 처리 시간동안 수중에 오존과 같은 활성산소종으로 인해 지상부 생육이 잘 이루어지지 못했으나, 근권 영역에서는 이차대사산물이 크게 증가하였다. 향후 간헐적인 플라즈마 활성수 생성에 따른 생리 장해를 극복하고 뿌리채소의 수경재배 시스템에 적용하여 이차대사산물을 증가시키기 위한 본 기술의 도입이 필요하다.
플라즈마 활성수는 무엇인가? 플라즈마는 사용 목적에 따라 여러 가지 방식으로 발생시킬 수 있는데, 그 중 코로나 방전(corona discharge)이나 유전체장벽방전(dielectric barrier discharge, DBD)등의 방식은 대기압에서 공기 또는 산소(O2)를 OH라디칼, 과산화수소(H2O2) 및 오존(O3) 등 활성산소종(reactive oxygen species)과, 질산염(NO3- )같은 활성질소종(reactive nitrogen species, RNS) 등을 생성한다(Lock 등, 2006; Deng 등, 2006; Kang 등, 2002). 플라즈마가 수중에서 발생 될 경우, 기체상태의 플라즈마와 액상물질간의 반응을 통해 생성된 활성종은 용존 되는데, 이를 플라즈마 활성수(plasma-activated water)로 정의한다(Leys, 2009; Kang 등, 2015).
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참고문헌 (50)

  1. Amarjeet, S.N., R. Godhara, A. Kumar, A. Singh, and A. Kumar. 1996. Effect of NPK on flowering and flower quality of tuberose (Polyanthus tuberose L.) Haryana Agriculture University J. Res. 26:43-49. 

  2. Apel, K., and H. Hirt. 2004. Reactive oxygen species: metabolism, oxidative stress, and signal transduction. Annu. Rev. Plant Biol. 55:373-399. 

  3. Beckerson, D.W., and G. Hofstra. 1980. Effect of sulphur dioxide and ozone, single or in combination, on membrane permeability. Can. J. Bot. 58:451-457. 

  4. Bres, W., and L.A. Weston. 1992. Nutrient accumulation and tipburn in NFT-grown lettuce at several potassium and pH levels. Hort. Science 27:790-792. 

  5. Bruggeman, P., and C. Leys. 2009. Non-thermal plasmas in and in contact with liquids. J. Phys. D. Appl. Phys. 42:053001. 

  6. Bahin, E., C. Bailly, B. Sotta, I. Kranner, F. Corbineau and J. Leymarie. 2011. Crosstalk between reactive oxygen species and hormonal signalling pathways regulates grain dormancy in barley. Plant, Cell Environ 34:980-993. 

  7. Becker, C., B. Urlic, M.J. Spika, H.P. Klaring, A. Krumbein, S. Baldermann, Ban, S. Perica, and D. Schwaiz. 2015. Nitrogen limited red and green leaf lettuce accumulate flavonoid glycosides, caffeic acid derivatives and sucrose while losing chlorophylls, ${\beta}$ -carotenes and xanthophylls. PLoS ONE 10(11):e0142867. 

  8. Baik. H.J., and B.Y. Yi. 2018. Effects of $H_2O_2$ and salicylic acid treatment on monoterpene content of Eucalyptus pulverulenta. Flower Res. 26:55-60. 

  9. Coleman, M.D., R.E Dickson, J.G. Isebrands, and D.F. Karnosky. 1996. Root growth and physiology of potted and field-grown trembling aspen exposed to tropospheric ozone. Tree Physiology 16:145-150. 

  10. Christou, A., G.A. Manganaris, and V. Fotopoulos. 2014. Systemic mitigation of salt stress by hydrogen peroxide and sodium nitroprusside in strawberry plants via transcriptional regulation of enzymatic and nonenzymatic antioxidants. Environmental and Experimental Botany 107:46-54. 

  11. Deng, X., J. Shi, and M.G. Kong. 2006. Physical mechanisms of inactivation of Bacillus subtilis spores using cold atmospheric plasmas. IEEE Transactions on Plasma Science 34:1310-1316. 

  12. Emmert S., F. Brehmer, H. Hansle, A. Helmke, N. Mertens, and R. Ahmed. 2013. Atmospheric pressure plasma indermatology. Clinical Plasma Med. 1:24-29. 

  13. Heath, R.L. 1987. The biochemistry of ozone attack on the plasma membrane of plant cells. Adv. Phytochem. 21:29-54. 

  14. Hung. S.H., C.W. Yu, and C.H. Lin. 2005. Hydrogen peroxide functions as a stress signal in plants. Bot. Bull. Acad. Sin. 46:1-10. 

  15. Heinlin J., G. Morfill, M. Landthaler, W. Stolz, G. Isbary, and J.L. Zimmermann. 2010. Plasma medicine: possibleapplications in dermatology. J. Dtsch. Dermatol. Ges. 8:968-976. 

  16. Habibi, G. 2014. Hydrogen peroxide ( $H_2O_2$ ) generation, scavenging and signaling in plants. Oxidative Damage to Plants 557-574. 

  17. Jang, S.W., E.H. Lee, and W.B. Kim. 2007. Analysis of research and development papers of lettuce in Korea. Kor. J. Hort. Sci. Technol. 25:295-303. 

  18. Jaganath, I.B., W. Mullen, M.E. Lean, C.A. Edwards, and A. Crozier. 2009. In vitro catabolism of rutin by human fecal bacteria and the antioxidant capacity of its catabolites. Free Radic. Biol. Med. 47:1180-1189. 

  19. Kang, W.S, J.M. Park, Y. Kim, S.H. Hong. 2002. Numerical study on influences of barrier arrangements on dielectric barrier discharge characteristics. IEEE Trans. Plasma Sci. 13:504-510. 

  20. Kang, J.W., J.H. Kim, K. Song, S.H. Kim, J.H. Yoon, and K.S. Kim. 2010. Kaempferol and quercetin components of Ginkgo biloba extract (EGb 761), induced caspase-3-dependent apoptosis in oral cavity cancer cells. Phytotherapy Research 1:77-82. 

  21. Kang, W.S, M. Hur, Y.H. Song. 2015. Effect of voltage polarity on the plasma-liquid interactions. Appl. Phys. Lett. 107: 094101. 

  22. Kreft, S., M. Knapp and I. Kreft. 1999. Extraction of rutin from buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) seeds and determination by capillary electrophoresis. J. Agric. Food Chem. 11:4649-4652. 

  23. Kim, H.J., J.M. Fonseca, J.H. Choi, and C. Kubota. 2007. Effect of methyl jasmonate on phenolic compounds and carotenoid of romaine lettuce (Lactuca sativa L.). J. Agric. Food Chem. 55:10366-10372. 

  24. Kim, D.S., and Y.S Park. 2012. Change of hydroponic components by plasma treatment. Journal of the Environmental Sciences 21:363-368. 

  25. Locke, B.R., M. Sato, P. Sunka, M.R. Hoffmann, and J.S. Chang. 2006. Electrohydraulic discharge and nonthermal plasma for water treatment. Ind. Eng. Chem. Res. 45:882-905. 

  26. Lee, K.W., J.K. Kundu, S.O. Kim, K.S. Chun, H.J. Lee, and Y.J. Surh. 2006. Cocoa polyphenol inhibit phorbol ester-induced superoxide anion formation in cultured HL-60 cells and expression of cyclooxygenase-2 and activation of NF-KB and MAPKs in mouse skin in vivo. J. Nutr. 136: 1150-1155. 

  27. Lee, D.G., K.H. Lee, K.W. Park, C.K. Han, B.Y. Ryu, E.J. Cho, and S. Lee. 2015. Isolation and identification of flavonoids with aldose reductase inhibitory activitiy from Petasites japonicus. Asian Journal of Chemistry 3:991-994. 

  28. Lee, K.W., H.J. Je, T.H. Jung, Y.L. Lee, J.H. Choi, H.J. Hwang, and K.O. Shin. 2018. Comparison of components and antioxidant activity of cherry, aronia, and maquiberry. The Korean Journal of Food and Nutrition 31:729-736. 

  29. Moazfar, A. 1996. Decreasing the $NO_3^-$ and increasing the vitamin C contents in spinach by a nitrogen deprivation method. Plant Foods for Human Nutrition 49:155-162. 

  30. Mittler, R., S. Vanderauwera, M. Gollery, and F. Van Breusegem. 2004. Reactive oxygen gene network of plants. Trends Plant Sci. 9:490-498. 

  31. Moskova I., D. Todorova, V. Alexieva, S. Ivanov, and I. Sergiev. 2009. Effect of exogenous hydrogen peroxide on enzymatic and nonenzymatic antioxidants in leaves of young pea plants treated with paraquat. Plant Growth Regul. 57:193-202. 

  32. Mulabagal, V., M. Ngouajio, A. Nair, Y.J. Zhang, A.L. Gottumukkala, and M.G. Nair. 2010. In vitro evaluation of red and greenlettuce (Lactuca sativa) for functional food properties. Food Chem. 118:300-306. 

  33. Mori, N., and H. Watanabe. 2017. Effects of oxidative stress on the growth of leaf lettuce upon $H_2O_2$ treatment. Eco-Engineering 29:31-38. 

  34. Mampholo, B.M., M.M. Maboko, P. Soundy and D. Sivakumar. 2018. Variety-specific responses of lettuce grown in a gravel-film technique closed gydroponic system to N supply on yield, morphology, phytochemicals, mineral content and safety. Journal of Integrative Agriculture 17:2447-2457. 

  35. Orozco-Cardenas, M.L., J. Narvaez-Vasquez, and C.A. Ryan. 2001. Hydrogen peroxide acts as a second messenger for the induction of defense genes in tomato plants in response to wounding, systemin, and methyl jasmonate. Plant Cell 13:179-191. 

  36. Park, M.H., M.Y. Shim, and Y.B. Lee. 1999. Effects of pH level and electrical conductivity on growth, nutrient absorption, transpiration and $CO_2$ assimilation of leaf lettuce in hydroponics. The Korean Society for Bio-Environment Control 8:115-124. 

  37. Pashikanti, S., D.R. de Alba., G.A. Boissonneault, and D. Cervantes-Laurean. 2010. Rutin metabolites : novel inhibitors of nonoxidative advanced glycation end products. Free Radic. Biol. Med 48:656-663. 

  38. Rha, Y.A., M.S. Choi, and S.J. Park. 2014. Antioxidant and anti-adipogenic effects of fermentation Rhus verniciflua. Culinary Science & Hospitality Research 20:137-147. 

  39. Sugiharto, B., and T. Sugiyama. 1992. Effects of nitrate and ammonium ongene expression of phosphoenol pyruvate carboxylase and nitrogen metabolism in maize leaf tissue during recovery from nitrogen stress. Plant Physiol 98:1403-1408. 

  40. Sakiyama, Y., H.W. Chang, D.B. Graves, T. Shimizu, and G.E. Morfill. 2012. Plasma chemistry model of surface microdischarge in humid air and dynamics of reactive neutral species. J. Phys. D. Appl. Phys 45:425201. 

  41. Swieca, M. 2015. Production of ready-to-eat lentil sprouts with improvedantioxidant capacity: Optimization of elicitation conditions with hydrogen peroxide. Food Chem. 180:219-226. 

  42. Song, Y.S., Y.R. Park, S.M. Ryu, H.W. Jeon, S.H. Eom, and S.J. Lee. 2016. Sterilization and quality variation of dried red pepper by atmospheric pressure dielectric barrier discharge plasma. Korean J. Food Preservation 23:960-966. 

  43. Sivachandiran, L., and A. Khacef. 2017. Enhanced seed germination and plant growth by atmospheric pressure cold air plasma: combined effect of seed and water treatment. RSC. Adv. 7:1822-1832. 

  44. Trejo-Tellez, L.I., and F.C. Gomez-Merino. 2012. Nutrient solutions for hydroponic systems. In Hydroponics: A standardmethodology for plant biological researches. Intech. Rijecka,Croatia 1-22. 

  45. Wojcicki, J., B. Barcew-Wiszniewska, L. Samochowiec, and L. Rozewi-cka. 1995. Extractum fagopyri reduces artheriosclerosis inhigh-fat diet fed rabbits. Die Pharmazie 50:560-562. 

  46. Wulff, A., S. Antonnen, W. Heller, H. Jr. Sandermann and L. Karenlampi. 1996. Ozone sensitivity of Scots pine and Norway spruce from northern and local origin to long-term open-field fumigation in central Finland. Environmental Experimental Botany.36:209-312. 

  47. Woo, S.Y., K.W. Kwon, J.C. Lee, and S.H. Lee. 2004. Chlorophyll contents and glutatihione reductase activity of Ailanthus altissima, Liriodendron tulipifera and Platanus occidentails seedlings to the ozone exposure. Journal of Korean Forest Society 93:423-427. 

  48. Yu, S.O., and J.H. Bae. 2005. Development of optimal nutrient solution of tomato (Lycopercicon esculentum Mill.) in a closed soilless culture system. J. Bio-Env. con. 14:203-211. 

  49. Zhong, J.J. 2001. Biochemical engineering of the production of plantspecific secondary metabolites by cell suspension cultures. Adv. Biochem. Eng. Biotechnol 72:1-26. 

  50. Zhang, S., A. Rousseau, and T. Dufour. 2017. Promoting lentil germination and stem growth by plasma activated tap water, demineralized water and liquid fertilizer. Royal Society of Chemistry 7:31244-31251. 

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