[논문]여름철 <tex> $H_2O_2$</tex> 처리에 따른 시설오이의 고온 적응성 향상 효과

우영회; 김형준; 허윤찬; 김태영; 김기덕; 조일환; 고관달; 이관호; 홍규현

문제 정의

산화제 처리는 예방적인 차원에서 항산화 효소의 활성을 촉진하기위한 방법으로 저온 장해 및 내병성 등에 효과가 있는 것으로 밝혀져 있다. 따라서 본 연구는 시설재배시 여름철 고온장해 극복을 위한 경제적인 온도하강 방법을 구명하기위한 일환으로 고온적응성 향상을 위한 산화제 전 처리효과를 구명하기 위하여 수행하였다.
본 연구는 일반적으로 이용되고 있는 기존의 여름철 차광 및 강제 환기를 병용한 온실 내에서 오이생산성 및 품질향상을 위한 경제적인 방법을 고려하여 작물의 생리적 특성을 고려한 오이 차체의 고온적응성을 향상시키기 위한 방법으로 과산화 수소를 처리하였다.
오이 시설재배시 여름철 고온적응성 향상을 위한 산화제 전 처리효과를 구명하기 위하여 수행하였다. 본연구결과는 H₂O₂ 농도에 따른 VPD와 엽기온차에 의한 CWSI(Crop water stress index)변화를 보면 500mM처리가 무처리, 250ppm처리보다 수분장해를 받지 않았으며, 수분장해 정도는 500ppm<250ppm<무처리 순으로 무처리가 수분장해 수준이 가장 높았다(그림 1).

제안 방법

35℃. 40℃에 따른 변화를 조사하였다. CWSI를 조사하기 위한 엽온 및 기온을 측정하였으며, 엽록소형광 강도, 광합성측정 부위는 오이의잎 왕성하게 활동하는 건전한 잎을 선택하여 처리별 30개체를 선정하여 조사하였다.
40℃에 따른 변화를 조사하였다. CWSI를 조사하기 위한 엽온 및 기온을 측정하였으며, 엽록소형광 강도, 광합성측정 부위는 오이의잎 왕성하게 활동하는 건전한 잎을 선택하여 처리별 30개체를 선정하여 조사하였다. 황산화 효소와 Heat Shock Proteine 생장점부근의 어린잎을 채취하여 냉동보관하면서 조사하였다.
처리방법은 과산화수소 무처리, 250mM, 500mM을 6월부터 일주일에 한번씩 오전에 충분히 오이엽이 적실 정도로 처리하였다. 과산화수소 전처리에 따른 오이의 생육상태를 조사하기위해 실험온 실의 기상환경, CWSKCrop Water Stress Index)변화, 광합성, 엽록소형광, 분광광도계를 이용한 항산화효소(Superoxide dismutase, Peroxidase)와 Heat shock protein(25, 60, 70)의 활성, CO₂처리와 과산화수소 동시 처리에 따른 광합성 등을 조사하였다. 광합성은 과산화수소 처리농도별 온도 수준 30℃.
항산화효소와 Heat Shock Protein분석은 Chamnongpol et al(1998) 방법에 준하여 분석하였다. 과산화수소와 CO₂ 동시처리 효과를 분석하기위하여 45℃의 Growth Chamber 에서 CO₂농도를 lOOOppm으로 고정하여 과산화수소 농도에 따른 광합성을 분석하였다.
또한 온실 냉방을 위한 과다한 시설투자는 부실경의한 원인이 될 수 있으므로 여름철 고온기에 시설비용 부담이 없이 작물을 재배하는 것이 가장 이상적인 방법이므로 작물의 고온적응성 향상이 우선 고려되어야한다. 그 일환으로 우선 작물자체의 고온적응성 향상을 위하여 예방주사개념으로 화학 약품의 전처리 개념을 도입하여 실험하였다.
오이 재배방법은 관행에 준하였다. 예방주사 개념으로 오이의 고온 산화작용을 인위적으로 미약하게 야기 시켜 항산화효소의 활성을 촉진하여 고온적응성을 향상시키기 위하여 산화제인 과산화수소를 이용하여 처리하여 실험을 수행하였다. 처리방법은 과산화수소 무처리, 250mM, 500mM을 6월부터 일주일에 한번씩 오전에 충분히 오이엽이 적실 정도로 처리하였다.
오이의 자체의 고온적응성을 향상시키기 위한 산화제 물질의 전 처리를 하여 그 영향을 분석하였다. 산화제 처리는 예방적인 차원에서 항산화 효소의 활성을 촉진하기위한 방법으로 저온 장해 및 내병성 등에 효과가 있는 것으로 밝혀져 있다.
예방주사 개념으로 오이의 고온 산화작용을 인위적으로 미약하게 야기 시켜 항산화효소의 활성을 촉진하여 고온적응성을 향상시키기 위하여 산화제인 과산화수소를 이용하여 처리하여 실험을 수행하였다. 처리방법은 과산화수소 무처리, 250mM, 500mM을 6월부터 일주일에 한번씩 오전에 충분히 오이엽이 적실 정도로 처리하였다. 과산화수소 전처리에 따른 오이의 생육상태를 조사하기위해 실험온 실의 기상환경, CWSKCrop Water Stress Index)변화, 광합성, 엽록소형광, 분광광도계를 이용한 항산화효소(Superoxide dismutase, Peroxidase)와 Heat shock protein(25, 60, 70)의 활성, CO₂처리와 과산화수소 동시 처리에 따른 광합성 등을 조사하였다.
CWSI를 조사하기 위한 엽온 및 기온을 측정하였으며, 엽록소형광 강도, 광합성측정 부위는 오이의잎 왕성하게 활동하는 건전한 잎을 선택하여 처리별 30개체를 선정하여 조사하였다. 황산화 효소와 Heat Shock Proteine 생장점부근의 어린잎을 채취하여 냉동보관하면서 조사하였다. 항산화효소와 Heat Shock Protein분석은 Chamnongpol et al(1998) 방법에 준하여 분석하였다.

대상 데이터

농가보급형 플라스틱 온실에서 은색차광망 40%를 이용하여 외부일사량이 650W/m2 일때 수시차광 하는 온실에서 실험하였으며, 공시재료로 은침, 은성 오이를 이용하였다. 파종은 4월 22일, 정식은 5월 21일 하였다.

이론/모형

파종은 4월 22일, 정식은 5월 21일 하였다. 오이 재배방법은 관행에 준하였다. 예방주사 개념으로 오이의 고온 산화작용을 인위적으로 미약하게 야기 시켜 항산화효소의 활성을 촉진하여 고온적응성을 향상시키기 위하여 산화제인 과산화수소를 이용하여 처리하여 실험을 수행하였다.
황산화 효소와 Heat Shock Proteine 생장점부근의 어린잎을 채취하여 냉동보관하면서 조사하였다. 항산화효소와 Heat Shock Protein분석은 Chamnongpol et al(1998) 방법에 준하여 분석하였다. 과산화수소와 CO₂ 동시처리 효과를 분석하기위하여 45℃의 Growth Chamber 에서 CO₂농도를 lOOOppm으로 고정하여 과산화수소 농도에 따른 광합성을 분석하였다.

성능/효과

이는 vpd와 엽기온의차의 관게에서 엽온이 기온보다 낮아 -방향에서는 non stress며, 엽온이 기온보다 높은 +상태에서는 stress상태로 로 설정한 Ido의 연구결과를 근거로 보면 500mM처리가 오이 받는 수분장해정도가 낮음을 알 수 있었다. 기온 수준 따른 광합성 분석결과를 보더라도 30℃온도 조건하에서는 H₂O₂농도에 따른 광합성율은 뚜렷한 차이가 없었으나 고온으로 온도가. 높아질수록 H₂O₂농도에 따른 광합성율 차이가 나타났으며, 40℃ 에서는 H₂O₂농도에 따른 광합성율 변화의 폭이 컸으며, 무처리는 급격히 광합성율이 낮아 졌다(그림 2).
H₂O₂ 농도에 따른 VPD(Vapour Pressure Deficit)와 엽기온차에 의한 CWSI(Crop water stress index)변화를 보면 500mM처리가 무처리, 250ppm처리보다 수분장해를 받지 않았으며, 수분장해 정도는 500mM<250mM<무처리 순으로 무처리가 수분장해 수준이 가장 높았다(그림 1).
30℃온도 조건하에서는 H₂O₂농도에 따른 광합성율은 뚜렷한 차이가 없었으나 고온으로 온도가 높아질수록 H₂O₂농도에 따른 광합성율 차이가 나타났으며, 40 ℃ 에서는 H₂O₂농도에 따른 광합성율 변화의 폭이 컸으며, 무처리는 급격히 광합성율이 낮아졌다(그림 2). H₂O₂농도별 엽록소 형광을 측정한 결과 은성품종 Fv/Fm, Fm/Fo의 상대값은 500mM처 리가 타 처리에 비하여 높아 고온장해가 적었음을 알 수 있었다(그림 3, 4). 항산화 요소인 POD와 내열성 단백질인 HSP(25, 60, 70)는 과산화수소 처리구에서 활성이 높았다(그림 5, 표 1).
오이 시설재배시 여름철 고온적응성 향상을 위한 산화제 전 처리효과를 구명하기 위하여 수행하였다. 본연구결과는 H₂O₂ 농도에 따른 VPD와 엽기온차에 의한 CWSI(Crop water stress index)변화를 보면 500mM처리가 무처리, 250ppm처리보다 수분장해를 받지 않았으며, 수분장해 정도는 500ppm<250ppm<무처리 순으로 무처리가 수분장해 수준이 가장 높았다(그림 1). 30℃온도 조건하에서는 H₂O₂농도에 따른 광합성율은 뚜렷한 차이가 없었으나 고온으로 온도가 높아질수록 H₂O₂농도에 따른 광합성율 차이가 나타났으며, 40 ℃ 에서는 H₂O₂농도에 따른 광합성율 변화의 폭이 컸으며, 무처리는 급격히 광합성율이 낮아졌다(그림 2).
이는 vpd와 엽기온의차의 관게에서 엽온이 기온보다 낮아 -방향에서는 non stress며, 엽온이 기온보다 높은 +상태에서는 stress상태로 로 설정한 Ido의 연구결과를 근거로 보면 500mM처리가 오이 받는 수분장해정도가 낮음을 알 수 있었다. 기온 수준 따른 광합성 분석결과를 보더라도 30℃온도 조건하에서는 H₂O₂농도에 따른 광합성율은 뚜렷한 차이가 없었으나 고온으로 온도가.
작물의 고온장해정도를 판단하기 위해 H₂O₂농도별 엽록소 형광을 측정한 결과 은성품종 Fv/Fm, Fm/Fo의 상대값은 500mM처리가 타 처리에 비하여 높아 고온장해가 적었음을 알 수 있었다. 일시적인 고온한계 정도를 분석하기위해 온도처리별 F0를 보면 무처리구에는 40"C.
H₂O₂농도별 엽록소 형광을 측정한 결과 은성품종 Fv/Fm, Fm/Fo의 상대값은 500mM처 리가 타 처리에 비하여 높아 고온장해가 적었음을 알 수 있었다(그림 3, 4). 항산화 요소인 POD와 내열성 단백질인 HSP(25, 60, 70)는 과산화수소 처리구에서 활성이 높았다(그림 5, 표 1). 45℃의 고온 조건하에서 CO₂ 시용 및 H₂O₂가 광합성에 미치는 영향을 분석한 결과 고농도의 C₆시용(lOOOppm)은 H₂O₂ 처리효과를 상가적으로 증대 시켰으나 추후 더욱 연구할 과제라고 판단됨(그림 6).

후속연구

항산화 요소인 POD와 내열성 단백질인 HSP(25, 60, 70)는 과산화수소 처리구에서 활성이 높았다(그림 5, 표 1). 45℃의 고온 조건하에서 CO₂ 시용 및 H₂O₂가 광합성에 미치는 영향을 분석한 결과 고농도의 C₆시용(lOOOppm)은 H₂O₂ 처리효과를 상가적으로 증대 시켰으나 추후 더욱 연구할 과제라고 판단됨(그림 6).
또한 항산화 요소인 POD와 내열성 단백질인 HSP(60)는 과산화수소 처리구에서 활성이 높았으며(그림 5, 표 1). 추가적으로 45℃의 고온 조건하에서 CO₂ 시용 및 H₂O₂가 광합성에 미치는 영향을 분석한 결과 고농도의 C₆시용 (lOOOppm)은 H₂O₂ 처리효과를 상가적으로 증대 시켰으나 추후 더욱 연구할 과제라고 판 단된다(그림 6).
현재 수출 주요 작물인 파프리카, 스프레이국화, 가지, 토마토등 여러 작물에서도 그 효과가 인정되므로 과산화수소 전 처리가 여름철 고온극복을 위한 한 방법으로 될 수 있음을 암시하고 있으며, 겨울철 저온 장해에 관련한 연구도 활 과제이다.

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