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문제 정의
- 佐々木, 1993; 김판기와 이은주 2001a, b). 본 연구에서는 이러한 가능성을 명확히 구명하기 위해서, 3년간 차광처리를 하여 재배한 가시오갈피 의 광합성특성 을 조사하였다.
제안 방법
- 차광재배시험지는 노천광을 모두 수광하는 대조구, 50% 차광막을 사용한 50%처리구, 75%차광막을 사용한 75%처리구, 90%차광막을 사용한 90%처리 구로 모두 5개의 처리구가 설치되어 있다. 각 차광 시험구에서 평균적 생장을 나타내는 3개체를 세근까지 굴취한 다음, 잎, 엽병, 줄기, 뿌리로 구분하여 시료를 채취하였다. 잎은 채취직후에 개체당의 엽 면적, 개엽 면적, specific dry mass 등을 조사하였다.
- 광도를 서로 달리하면서 측정한 광합성속도를 광-광합성 곡선으로 나타내고(그림-1), 이 곡선을 토대로 하여 미토콘트리아호흡(암호흡), 광보상점, 광포화점, 광합 성능력, 순양자수율을 산출하였다(표-3). 그 결과, 피음 (50%, 75%, 90%) 처리구는 전천광을 수광한 대조구에 비해서 광보상점이 높은 광도에서 나타났다.
- 광도변화에 대한 광합성반응과 葉肉內C6分壓 변화에 대한 광합성반응을 수분 스트레스의 영향을 작게 받는 오전 7:00-10:00사이에 측정하였다. 측정은 LED light source와 CO2 injector system 을 부착한 휴대용 광합성 측정기(Li-6400, Li Cor)를 사용하였다.
- 광합성측정기의 leaf chamberofl 도입되는 공기의 C6농도를 조절하면서 측정한 광합성 값으로 A-Ci curve(그림-2)를 작성하고, 이를 토대로 C6보상점 , 광호흡속도, 최대 광합성 속도, 탄소고정 효율를 산출하였다(표-4). 그 결과 75%피음처리구는 C6 보상점이 대조구와는 비슷한 값을 나타냈으나, 다른 두 피음처리구에 비해서는 현저하게 높은 값을 나타냈다.
- 추출한 용액의 흡광도를 UV/VIS spectrophotometer (Unicon 933/942, Kotron)로 측정한 다음, Amon(1949)의 방법에 따라서 추출용액에 함유된 엽록소 함량을 산출하였다. 산출된 값을 사용하여 葉面積(g m-2)당 엽록소 a, b, a+b 함량을 구하고, 이를 사용하여 엽록소 alb와 a+Zr를 산출하였다.
- 각 차광 시험구에서 평균적 생장을 나타내는 3개체를 세근까지 굴취한 다음, 잎, 엽병, 줄기, 뿌리로 구분하여 시료를 채취하였다. 잎은 채취직후에 개체당의 엽 면적, 개엽 면적, specific dry mass 등을 조사하였다.
- 채취한 시료의 중앙葉脈을 중심으로 선단부의 좌우에서 1cm2 葉片을 채취하였다. 채취한 절편을 10ml의 DMSO (dimethyl sulfoxide)가 들어있는 vial 병 (30ml) 에 넣은 후, 60C 로 설정된 항온수조에서 8시간동안 색소를 추출하였다 (Hiscox and Israelstam, 1979). 추출한 용액의 흡광도를 UV/VIS spectrophotometer (Unicon 933/942, Kotron)로 측정한 다음, Amon(1949)의 방법에 따라서 추출용액에 함유된 엽록소 함량을 산출하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 임업연구원 서부임업시험장 춘천시험림관리소 구내에 조성된 가시오갈피 차광재배 시험포지에서 실시하였다 (홍경락 둥, 2000). 차광재배시험지는 노천광을 모두 수광하는 대조구, 50% 차광막을 사용한 50%처리구, 75%차광막을 사용한 75%처리구, 90%차광막을 사용한 90%처리 구로 모두 5개의 처리구가 설치되어 있다.
- 엽록소 함량을 조사하기 위해서 각 차광 시험구에서 평균적 생장을 나타내는 6개체에서 동일한 시기에 전개한 成熟葉 2매씩을 채취하였다. 채취한 시료의 중앙葉脈을 중심으로 선단부의 좌우에서 1cm2 葉片을 채취하였다.
- 엽록소 함량을 조사하기 위해서 각 차광 시험구에서 평균적 생장을 나타내는 6개체에서 동일한 시기에 전개한 成熟葉 2매씩을 채취하였다. 채취한 시료의 중앙葉脈을 중심으로 선단부의 좌우에서 1cm2 葉片을 채취하였다. 채취한 절편을 10ml의 DMSO (dimethyl sulfoxide)가 들어있는 vial 병 (30ml) 에 넣은 후, 60C 로 설정된 항온수조에서 8시간동안 색소를 추출하였다 (Hiscox and Israelstam, 1979).
- 分壓 변화에 대한 광합성반응을 수분 스트레스의 영향을 작게 받는 오전 7:00-10:00사이에 측정하였다. 측정은 LED light source와 CO2 injector system 을 부착한 휴대용 광합성 측정기(Li-6400, Li Cor)를 사용하였다. 측정조건은 김판기 등(2001)과 동일하며, 葉肉內CO2分壓은 Farquhar and Sharkey (1982)의 식을 적용하여 산출하였다.
이론/모형
- 측정조건은 김판기 등(2001)과 동일하며, 葉肉內CO2分壓은 Farquhar and Sharkey (1982)의 식을 적용하여 산출하였다. 이들 즉정치를 사용한 광-광합성곡선 및 葉肉內C6分壓 광합성 곡선의 작성과 이에 대한 해석은 김판기와 이은주(2001a), Ro et 이(2001)의 방법을 토대로 하였다.
- 채취한 절편을 10ml의 DMSO (dimethyl sulfoxide)가 들어있는 vial 병 (30ml) 에 넣은 후, 60C 로 설정된 항온수조에서 8시간동안 색소를 추출하였다 (Hiscox and Israelstam, 1979). 추출한 용액의 흡광도를 UV/VIS spectrophotometer (Unicon 933/942, Kotron)로 측정한 다음, Amon(1949)의 방법에 따라서 추출용액에 함유된 엽록소 함량을 산출하였다. 산출된 값을 사용하여 葉面積(g m-2)당 엽록소 a, b, a+b 함량을 구하고, 이를 사용하여 엽록소 alb와 a+Zr를 산출하였다.
- 측정은 LED light source와 CO2 injector system 을 부착한 휴대용 광합성 측정기(Li-6400, Li Cor)를 사용하였다. 측정조건은 김판기 등(2001)과 동일하며, 葉肉內CO2分壓은 Farquhar and Sharkey (1982)의 식을 적용하여 산출하였다. 이들 즉정치를 사용한 광-광합성곡선 및 葉肉內C6分壓 광합성 곡선의 작성과 이에 대한 해석은 김판기와 이은주(2001a), Ro et 이(2001)의 방법을 토대로 하였다.
성능/효과
- 가시오갈피의 생장특성이 광합성산물의 지상부와 지하부에 대한 분배에 기인하는지를 검토하기 위해서 기관별 Biomass와 엽면적 등의 동화기관 특성을 조사한 결과(표-1), 75%피음처리된 시험구는 지상부와 지하부 모두가 다른 시험구에 비하여 높은 건중을 나타내고, 광합성산물이 지상부와 지하부에 분배된 비율을 반영하고 있는 T/R도 다른 시험구에 비하여 높은 값을 나타냈다. 또한 75%피음 처리구는 착엽수와 개체당의 엽면적, 개엽면적 등이 다른 처리구에 비하여 높은 값을 나타내, 수광면적 및 동화기관의 면적이 증가하였음을 알 수 있었다.
- 를 조사하였다(표-2). 그 결과 75%피음 처리구는 90%피음처리구에 비하여 엽록소(a+b) 함량이 높으나, 다른 두 처리구에 비해서는 현저하게 낮은 값을 나타냈다. 그리고 음엽에서 나타나는 엽록소 a/。의 저하가 엽록소함량과 동일한 경향으로 나타났다.
- 보상점 , 광호흡속도, 최대 광합성 속도, 탄소고정 효율를 산출하였다(표-4). 그 결과 75%피음처리구는 C6 보상점이 대조구와는 비슷한 값을 나타냈으나, 다른 두 피음처리구에 비해서는 현저하게 높은 값을 나타냈다.
- 광도를 서로 달리하면서 측정한 광합성속도를 광-광합성 곡선으로 나타내고(그림-1), 이 곡선을 토대로 하여 미토콘트리아호흡(암호흡), 광보상점, 광포화점, 광합 성능력, 순양자수율을 산출하였다(표-3). 그 결과, 피음 (50%, 75%, 90%) 처리구는 전천광을 수광한 대조구에 비해서 광보상점이 높은 광도에서 나타났다. 특히 가장 높은 생장을 나타내는 75%피음처리구는 다른 두 피음 처리구에 비해서 광보상점이 높은 값을 나타냈다.
- 농도가 높아져 탄소고정계의 재인산화속도에 의해서 광합성이 좌우되는 최대광합성 속도는 75%처리구가 다른 시험구에 비해서 높은 값을 나타냈다. 그리고 RuBP의 함량과 활성을 나타내는 탄소고정효율이 75%처리구가 다른 시험구에 비해서 유의하게 높은 값을 나타냈다. 이러한 결과는 생장량과 동일한 경향으로서, 피음처리에 의한 생장촉진효과가 탄소고정계의 효소(RuBP)활성에 기인하고 있음을 간접적으로 증명하고 있다.
- 가시오갈피의 생장특성이 광합성산물의 지상부와 지하부에 대한 분배에 기인하는지를 검토하기 위해서 기관별 Biomass와 엽면적 등의 동화기관 특성을 조사한 결과(표-1), 75%피음처리된 시험구는 지상부와 지하부 모두가 다른 시험구에 비하여 높은 건중을 나타내고, 광합성산물이 지상부와 지하부에 분배된 비율을 반영하고 있는 T/R도 다른 시험구에 비하여 높은 값을 나타냈다. 또한 75%피음 처리구는 착엽수와 개체당의 엽면적, 개엽면적 등이 다른 처리구에 비하여 높은 값을 나타내, 수광면적 및 동화기관의 면적이 증가하였음을 알 수 있었다. 그러나 잎의 두께를 반영하고 있는 specific dry mass의 값이 다른 처리구에 비하여 낮은 값을 나타내, 음엽과 유사한 특성(김판기와 이은주, 2001b)을 나타냈다.
- 엽육내 C6농도가 높아져 탄소고정계의 재인산화속도에 의해서 광합성이 좌우되는 최대광합성 속도는 75%처리구가 다른 시험구에 비해서 높은 값을 나타냈다. 그리고 RuBP의 함량과 활성을 나타내는 탄소고정효율이 75%처리구가 다른 시험구에 비해서 유의하게 높은 값을 나타냈다.
- 그 결과, 피음 (50%, 75%, 90%) 처리구는 전천광을 수광한 대조구에 비해서 광보상점이 높은 광도에서 나타났다. 특히 가장 높은 생장을 나타내는 75%피음처리구는 다른 두 피음 처리구에 비해서 광보상점이 높은 값을 나타냈다. 이러한 경향은 광포화점에서도 유사하게 나타났다.
- 56皿。1 m2 #이하일 것으로 판단되고 이를 초월한 호흡은 생리적 장애에 의한 발생임을 알 수 있었다. 한편 빛 에너지를 화학에너지로 변환시키는 광화학계의 활성을 반영하고 있는 純量子收率은 피음처리구가 대조구에 비하여 높은 값을 나타내, 피음처리에 의해서 광화학계의 반응이 상승됨을 알 수 있었다. 그러나 가장 높은 생 장량을 나타낸 75%피음처리구가 피음처리구 중에서는 가장 낮은 순양자수율을 나타내는 점으로 보아, 광화학계 반응의 상승이 생장에 직접으로 관여했다고 간주하기는 어렵다.
후속연구
- 즉, 75% 피음처리에 의한 엽온 저하가 RuBP의 효소를 활성화 시키고 있음을 의미한다. 이상의 결과를 직접적으로 증명하기 위해서는 엽온변화에 대한 광합성의 반웅을 광화학계와 탄소고정계의 반응으로 구분하여 연구할 필요성이 있다.
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