보고서 정보
주관연구기관 |
국립원예특작과학원 |
연구책임자 |
서태철
|
참여연구자 |
김준환
,
홍성창
,
김동헌
,
엄영철
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2012-02 |
과제시작연도 |
2011 |
주관부처 |
농촌진흥청 |
사업 관리 기관 |
농촌진흥청 Rural Development Administration |
등록번호 |
TRKO201500009835 |
과제고유번호 |
1395021161 |
사업명 |
국책기술개발 |
DB 구축일자 |
2015-07-11
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키워드 |
agro-chemicals.titaniumdioxide.foliar application.photochemical stress.gene expression.
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초록
▼
□ 과제명 : 저일조대응 작물에 대한 처리 농자재 작용기작 및 처리효과 구명연구
▶ 연구목적 :
○ 저일조대응작물에대한처리농자재(이산화티타늄,생리활성물질)의처리효과구명
○ 작물의광스트레에대한이산화티타늄의작용해석및광합성관련유전자분석
▶ 주요연구내용 :
○ 1세부과제명 : 과채류 일조부족에 따른 이산화티타늄 처리 효과 구명
- 이산화티타늄 20과 200 mg·L-1 엽면처리는 차광유무와 관계없이 고추와 오이의 증수효과가 없었으며, 광합성속도도 차이가 없었음
- 고추잎의 엽육조직을
□ 과제명 : 저일조대응 작물에 대한 처리 농자재 작용기작 및 처리효과 구명연구
▶ 연구목적 :
○ 저일조대응작물에대한처리농자재(이산화티타늄,생리활성물질)의처리효과구명
○ 작물의광스트레에대한이산화티타늄의작용해석및광합성관련유전자분석
▶ 주요연구내용 :
○ 1세부과제명 : 과채류 일조부족에 따른 이산화티타늄 처리 효과 구명
- 이산화티타늄 20과 200 mg·L-1 엽면처리는 차광유무와 관계없이 고추와 오이의 증수효과가 없었으며, 광합성속도도 차이가 없었음
- 고추잎의 엽육조직을 두껍게 하고 고농도구는 물리적인 피해를 야기하며 광합성속도도 저하시킴
- 식물체내 티타늄 함량은 고농도>저농도, 엽>과실, 무세척>세척 순이었음
○ 2세부과제명 : 벼 일조부족에 따른 이산화티타늄 처리 효과 구명
- 이산화티타늄 30 mg·L-1 엽면처리는 55% 차광조건에서 수량차이 없음
- 출수기 광합성 속도도 차이가 없었음
○ 3세부과제명 : 작물의 광스트레스에 대한 이산화티타늄의 작용해석
- 벼, 고추, 토마토에서 이산화티타늄 10~40 mg·L-1 농도에서 광합성, 호흡, 엽록소형광은 차이가 없었음
- 비광화학적 광소멸지수(NPQ)는 높아지고, 광합성 명반응 상대전자 전달율(ETR)은 낮아져서 이산화티타늄은 작물의 잎에 광화학적 스트레스로 작용함
○ 4세부과제명 : 이산화티타늄에 대한 광합성 관련 단배질 발현, 유전자분석
- 벼의 마이크로어레이칩 분석에서 이산화티타늄 처리 시 증가하는 유전자는 11개, 감소하는 유전자는 351개 이었음
- 대산관련 유전자의 발현은 큰 차이가 없었음
○ 5세부과제명 : 친환경 건묘생산을 위한 육묘중의 생리활성 물질 탐색
- 효소제, 아미노산제를 무비상토에 관주 처리하면, 토마토와 고추묘의 생육을 촉진하였으나 미생물제는 효과가 없었음
- 효소제와 아미노산제의 무비상토에 관주 처리하면, 토마토 1화방 개화소요일수를 3~4일 단축시켰으나 착과절위는 차이가 없었음
Abstract
▼
This study was conducted to evaluate the effect of agro-chemicals (specifically titanium dioxide, TiO2) foliar application on the crop growth responses of fruit vegetables and rice crop against low radiation condition and verify the function analysis of TiO2 on the photo-physio
This study was conducted to evaluate the effect of agro-chemicals (specifically titanium dioxide, TiO2) foliar application on the crop growth responses of fruit vegetables and rice crop against low radiation condition and verify the function analysis of TiO2 on the photo-physiological process of three crops for two years, and to find out the effect of TiO2. foliar application on the gene expression related to photosynthesis. In addition, the effect of physiological active agro-materials on the growth of vegetable seedlings (pepper and tomato) for one year.
The effect of the foliar application of TiO2 solution of 20 and 200 mg·L-1 on the yield of pepper and cucumber was not significant under open field and protected condition. The high concentration of 200 mg·L-1 made pepper leaf more thicker than ever before treatment and induced the physical injury on pepper leaf. In the first pot experiment, the effect of foliar application of TiO2 solution of 20 and 200 mg·L-1 on the phothosynthesis of pepper and cucumber was not significant under protected condition. In the second pot experiment, two times foliar application of 200 mg·L-1 TiO2 solution decreased the photosynthetic rate in the attached leaf to main branch in pepper. The titanium content of leaf was higher than fruit and it was increased significantly in 200 mg·L-1 TiO2 solution treatment. Washing decreased the titanium content of fruits to control level but not leaf.
The effect of the foliar application of TiO2 solution of 30 mg·L-1 on the rice yield was investigated. At heading date, rice field was covered by 55% black plastic mash and sprayed with 30 mg·L-1TiO2 solution. After harvesting, rice yield and yield components were compared between TiO2 and control. Differences between treat and control were not statistically significant.
The effect of the foliar application of four kinds of TiO2 solution of 10, 20, 30, and 40 mg·L-1 on the photo-physiological stress was investigated. Photosynthesis, respiration, and chlorophyll flourescence index of tomato, red pepper, and rice were not significantly different. NPQ (Non-photochemical quenching), stress index, were increased by titanium dioxide in tomato, red pepper, and rice plant. On the contrary, ETR (Relative electron transfer index) was decreased by titanium dioxide. As the results, TiO2 treatments functioned as a photochemical stress on the plants.
Changes in gene expression due to the treatment of anatase TiO2 were analyzed in rice. Rice 135K microarray chip was used for the analysis of gene expression. Results showed that TiO2 treatment induced the expression of 11 genes while reduced the expression of 351 genes. Genes involved in primary metabolism (calvin cycle, glycolysis, light dependent reaction, pentose phosphate pathway, photorespiration, respiration, starch synthesis, TCA cycles) were not changed in their expression level. The expression of fives genes encoding either RubisCO or Rubisco activase were increased but these expression were not directly related to the photosynthetic carbon assimilation.
The microbe-, enzyme-, and amino acid-supplements were used for the drenching application to the seedlings. The application of enzyme- and amino acid-supplements significantly enhanced the growth of tomato and pepper seedlings grown on non-fertilizer substrate, while there was no significant effect on the seedlings grown on commercial substrate. The foliar application of enzyme- and amino acid-supplements reduced the days to flowering by 3 to 4 days and lowered the node order of fruit set in tomato plants grown on non-fertilizer substrate. The results showed that the enzyme- and amino acid-supplements could enhance the seedling growth and lower the node order of fruit set under limited nutritional conditions.
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제출문 ... 2
- 요약문 ... 3
- SUMMARY ... 5
- CONTENTS ... 7
- 목차 ... 8
- 제 1 장 서 론 ... 9
- 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 10
- 제1절 서 론 ... 10
- 제2절 국내외 기술개발 현황 ... 10
- 1. 국내 기술개발 현황 ... 10
- 2. 국외 기술개발 현황 ... 11
- 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 13
- 제1절 과채류 일조부족에 따른 이산화티타늄 처리 효과 구명 ... 13
- 제2절 벼 일조부족에 따른 이산화티타늄 처리 효과 구명 ... 25
- 제3절 작물의 광스트레스에 대한 이산화티타늄의 작용해석 ... 29
- 제4절 이산화티타늄에 대한 광합성 관련 단백질 발현, 유전자 분석 ... 37
- 제5절 친환경 건묘생산을 위한 육묘 중의 생리활성 물질 탐색 ... 41
- 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ... 53
- 제1절 목표대비 대외달성도 ... 53
- 제2절 정량적 성과 ... 54
- 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 55
- 제 6 장 기타 중요 변동사항 ... 56
- 제1절 주관과제 정량적 목표 변경 ... 56
- 제2절 제2세부과제 ... 56
- 제 7 장 참고문헌 ... 57
- 참고 1 주요연구 성과 ... 61
- 주요 결과 요약서 ... 62
- 끝페이지 ... 63
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