[논문]밀에서 출수 후 잎의 생리적 특성 및 종실 생장에 대한 수잉기 이후 고온의 효과

송기은; 최재은; 정재경; 고종한; 이경도; 심상인

doi:10.7740/kjcs.2021.66.4.307

밀에서 출수 후 잎의 생리적 특성 및 종실 생장에 대한 수잉기 이후 고온의 효과
Effects of Elevated Temperature after the Booting Stage on Physiological Characteristics and Grain Development in Wheat 원문보기

Korean journal of crop science = 韓國作物學會誌, v.66 no.4, 2021년, pp.307 - 317

송기은 (경상국립대학교 응용생명과학부 BK21+ 프로그램) , 최재은 (경상국립대학교 농학과) , 정재경 (경상국립대학교 농학과) , 고종한 (전남대학교 응용식물학과) , 이경도 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업환경부) , 심상인 (경상국립대학교 생명과학연구원)

초록
AI-Helper

고온처리가 동화산물의 공급부위인 잎과 수용부위인 종실에 미치는 영향과 그에 따른 기관별 초분광 분석에 의한 식생지수들을 비교해 보았다. 1. 출수 후부터 생리적 성숙기까지 지엽과 최상위엽의 엽녹색도에선 고온처리구가 무처리구보다 높은 값으로 유지되었고, 광합성 성능 지수 및 OJIP-derived parameter에서도 고온처리구 잎이 무처리구 잎보다 높았다. 본 연구 결과, 수잉기 후 고온처리는 잎의 노화를 지연시켰고, 광계II의 능력을 증가시켰다. 지엽과 최상위제2엽의 광합성률은 고온처리구가 무처리구에 비해 저하가 늦게 시작되었다. 증산율과 기공전도도는 고온처리구 잎이 무처리구 잎에 비해 낮았다. 2. 출수 초기에 동화산물 공급부위인 지상부와 이삭축, 영의 건물중은 고온처리구가 무처리구에 비해 높았지만, 시간이 지남에 따라 고온처리구보다 무처리구에서 높았다. 싱크기관인 이삭과 종실의 무게는 고온처리구가 무처리구보다 높았고, 종실 생장률도 고온처리구가 무처리구보다 높았다. 3. 지엽과 최상위엽의 식생지수들 중 엽록소 함량과 잎의 질소 상태와 관련된 식생지수들은 시간이 지남에 따라 고온처리구가 무처리구보다 높아졌고, 광효율과 관련된 PRI은 출수 후 7일부터 무처리구보다 고온처리구에서 높아지기 시작했다. 출수 후 7일에 지상부 건물중과 수분함량, 이삭축 건물중 및 종실 수분함량도 같은 결과를 보였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In recent years, global warming has led to frequent climate change-related problems, and elevated temperatures, among adverse climatic factors, represent a critical problem negatively affecting crop growth and yield. In this context, the present study examined the physiological traits of wheat plants grown under high temperatures. Specifically, the effects of elevated temperatures on seed development after heading were evaluated, and the vegetation indices of different organs were assessed using hyperspectral analysis. Among physiological traits, leaf greenness and OJIP parameters were higher in the high-temperature treatment than in the control treatment. Similarly, the leaf photosynthetic rate during seed development was higher in the high-temperature treatment than in the control treatment. Moreover, temperature by organ was higher in the high-temperature treatment than in the control treatment; consequently, the leaf transpiration rate and stomatal conductance were higher in the control treatment than in the high-temperature treatment. On all measuring dates, the weight of spikes and seeds corresponding to the sink organs was greater in the high-temperature treatment than in the control treatment. Additionally, the seed growth rate was higher in the high-temperature treatment than in the control treatment 14 days after heading, which may be attributed to the higher redistribution of photosynthates at the early stage of seed development in the former. In hyperspectral analysis, the vegetation indices related to leaf chlorophyll content and nitrogen state were higher in the high-temperature treatment than in the control treatment after heading. Our results suggest that elevated temperatures after the booting stage positively affect wheat growth and yield.

주제어

표/그림 (13)

그림 Fig. 1. Mean ambient temperature and growing degree days (GDDs) during the experiment.
그림 Fig. 2. Changes in the SPAD value of flag leaf and second uppermost leaf in wheat grown under ambient and elevated temperatures (P < 0.05).
그림 Fig. 3. Changes in the photosynthesis rate, transpiration rate, and stomatal conductance of flag leaf and second uppermost leaf in wheat grown under ambient and elevated temperatures.
그림 Fig. 4. Photosynthetic performance indices and quantum efficiencies derived from the OJIP fluorescence analysis in the flag leaf and second uppermost leaf in wheat grown under ambient and elevated temperatures.
그림 Fig. 5. Changes in the surface temperature of flag leaf, second uppermost leaf, and spike in wheat grown under ambient and elevated temperatures.
그림 Fig. 6. Surface temperature of flag leaf, second uppermost leaf, and spike in wheat grown under ambient and elevated temperatures at 14 days after heading (P < 0.05).
그림 Fig. 7. Changes in the dry weight and water content of shoots, spike axes, and glumes in wheat grown under ambient and elevated temperatures (P < 0.05).
그림 Fig. 8. Changes in the dry weight and water content of spikes and seeds in wheat grown under ambient and elevated temperatures (P < 0.05).
그림 Fig. 9. Changes in the seed growth rate of wheat grown under ambient and elevated temperatures (P < 0.05).
표 Table 1. Yield-related characteristics of wheat grown under ambient and elevated temperatures (P < 0.05).
표 Table 2. Vegetation indices calculated based on the spectral reflectance of the flag leaf.
표 Table 3. Vegetation indices calculated based on the spectral reflectance of the second uppermost leaf.
표 Table 4. Vegetation indices calculated based on the spectral reflectance of spike.

참고문헌 (26)

Burke, J. J. 2001. Identification of genetic diversity and mutations in higher plant acquired thermotolerance. Physiol. Plant. 112 : 167-170.

상세보기
Dias, A. S. and F. C. Lidon. 2009. Evaluation of grain filling rate and duration in bread and durum wheat under heat stress after anthesis. J. Agron. Crop Sci. 195 : 137-147.

상세보기
Drozdov, S. N., A. F. Titov, N. I. Balagurova, and S. P. Kritenko. 1984. The effect of temperature on cold and heat resistance of growing plants: II. Cold resistant species. J. Exp. Bot. 35 : 1603-1608.

상세보기
Farooq, M., H. Bramley, J. A. Palta, and K. H. Siddique. 2011. Heat stress in wheat during reproductive and grain-filling phases. Crit. Rev. Plant Sci. 30 : 491-507.

상세보기
Ferris, R., R. H. Ellis, T. R. Wheeler, and P. Hadley. 1998. Effect of high temperature stress at anthesis on grain yield and biomass of field-grown crops of wheat. Ann. Bot. 82 : 631-639.

상세보기
Fu, J. D., Y. F. Yan, and B. W. Lee. 2009. Physiological characteristics of a functional stay-green rice "SNU-SG1" during grain-filling period. J. Crop Sci. Biotechnol. 12 : 47-52.

원문보기 상세보기
Hunt, L. A., G. V. D. Poorten, and S. Pararajasingham. 1991. Postanthesis temperature effects on duration and rate of grain filling in some winter and spring wheats. Can. J. Plant Sci. 71 : 609-617.

상세보기
Jurkoniene, S., J. Jankauskiene, R. Mockeviciute, V. Gaveliene, E. Jankovska-Bortkevic, I. Sergiev, D. Todorova, N. Anisimoviene. 2021. Elevated temperature iInduced adaptive responses of two lupine species at early seedling phase. Plants. 10 : 1091.

상세보기
Khan, A., M. Ahmad, M. Ahmed, and H. M. Iftikhar. 2020. Rising atmospheric temperature impact on wheat and thermotolerance strategies. Plants 10 : 43.

상세보기
Kim, J., J. Shon, C. K. Lee, W. Yang, Y. Yoon, W. H. Yang, Y. G. Kim, and B. W. Lee. 2011. Relationship between grain filling duration and leaf senescence of temperate rice under high temperature. Field Crops Res. 122 : 207-213.

상세보기
Marcos-Barbero, E. L., P. Perez, R. Martinez-Carrasco, J. B. Arellano, and R. Morcuende. 2021. Screening for higher grain yield and biomass among sixty bread wheat genotypes grown under elevated CO 2 and high-temperature conditions. Plants 10 : 1596.

상세보기
McDonald, G. K. and G. M. Paulsen. 1997. High temperature effects on photosynthesis and water relations of grain legumes. Plant and Soil. 196 : 47-58.

상세보기
Murchie, E. H., Y. Z. Chen, S. Hubbart, S. Peng, and P. Horton. 1999. Interactions between senescence and leaf orientation determine in situ patterns of photosynthesis and photoinhibition in field-grown rice. Plant Physiol. 119 : 553-564.

상세보기
Park, 2011. Leaf Temperature characteristics being affected by light regimes. J. Environ. Sci. Int. 20 : 1599-1605.

원문보기 상세보기
Park, J. H. and B. W. Lee. 2003. Genotypic difference in leaf senescence during grain filling and its relation to grain yield of rice. Korean J. Crop Sci. 48 : 224-231.
Prasad, P. V., K. J. Boote, and L. H. Allen Jr. 2006. Adverse high temperature effects on pollen viability, seed-set, seed yield and harvest index of grain-sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench] are more severe at elevated carbon dioxide due to higher tissue temperatures. Agr. Forest Metorol. 139 : 237-251.

상세보기
Pradhan, G. P. and P. V. Prasad. 2015. Evaluation of wheat chromosome translocation lines for high temperature stress tolerance at grain filling stage. PLoS One. 10 : e0116620.

상세보기
RDA. 2011. Standard textbook for agronomy; Wheat. RDA, Jeon-ju, Korea.
Saini, H. S., M. Sedgley, and D. Aspinall. 1983. Effect of heat stress during floral development on pollen tube growth and ovary anatomy in wheat (Triticum aestivum L.). Funct. Plant Biol. 10 : 137-144.

상세보기
Smika, D. E. and R. W. Shawcroft. 1980. Preliminary study using a wind tunnel to determine the effect of hot wind on a wheat crop. Field Crops Res. 3 : 129-135.

상세보기
Snider, J. L., N. Thangthong, C. Pilon, G. Virk, and V. Tishchenko. 2018. OJIP-fluorescence parameters as rapid indicators of cotton (Gossypium hirsutum L.) seedling vigor under contrasting growth temperature regimes. Plant Physiol. Biochem. 132 : 249-257.

상세보기
Sofield, I., L. T. Evans, M. G. Cook, and I. F. Wardlaw. 1977. Factors influencing the rate and duration of grain filling in wheat. Aust. J. Plant Physiol. 4 : 785-797.

상세보기
Strasser, R. J., A. Srivastava, and M. Tsimilli-Michael. 2000. The fluorescence transient as a tool to characterize and screen photosynthetic samples. Probing photosynthesis: mechanisms, regulation and adaptation pp. 445-483.
Wardlaw, I. F. and L. Moncur. 1995. The response of wheat to high temperature following anthesis. I. The rate and duration of kernel filling. Funct. Plant Biol. 22 : 391-397.

상세보기
Zhang, C. X., B. H. Feng, T. T. Chen, W. M. Fu, H. B. Li, G. Y. Li, Q. Y. Jin, L. X. Tao, and G. F. Fu. 2018. Heat stress-reduced kernel weight in rice at anthesis is associated with impaired source-sink relationship and sugars allocation. Environ. Exp. Bot. 155 : 718-733.

상세보기
Zhang, X., B. Wollenweber, D. Jiang, F. Liu, and J. Zhao. 2008. Water deficits and heat shock effects on photosynthesis of a transgenic Arabidopsis thaliana constitutively expressing ABP9, a bZIP transcription factor. J. Exp. Bot. 59 : 839-848.

상세보기

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증