DOI QR코드

DOI QR Code

$CO_2$농도 및 온도 증가가 한국특산식물 섬자리공의 식물계절학 및 번식생태학적 특성 변화에 미치는 영향

Effects of Elevated $CO_2$ Concentration and Increased Temperature on the Change of the Phenological and Reproductive characteristics of Phytolocca insularis, a Korea endemic plant

  • Shin, Dong-Hun (Graduate School Dept. of Biology, Kongju National University) ;
  • Kim, Hae-Ran (Graduate School Dept. of Biology, Kongju National University) ;
  • You, Young-Han (Graduate School Dept. of Biology, Kongju National University)
  • 투고 : 2011.10.12
  • 심사 : 2012.01.20
  • 발행 : 2012.02.28

초록

지구온난화에 따른 온도상승은 식물의 생식생장 시기 및 생식기관 생산량에 영향을 미친다. 본 실험은 한국특산식물인 섬자리공을 대상으로 대조구(야외조건)와 처리구(700~800ppm $CO_2$, 온도 $2^{\circ}C$상승)를 구분하여 2010년 3월부터 2011년 4월까지 14개월 동안 생식생장단계에서의 식물계절학을 관찰하고, 생식기관 생산량을 측정하였다. 개엽시기, 꽃대 형성시기, 개화시기, 열매형성시기 그리고 열매성숙시기는 처리구가 대조구보다 6~20일 빨랐다. 결실율, 줄기당 열매수, 줄기당 열매무게, 줄기당 종자무게, 줄기당 종자수는 대조구가 처리구 보다 모두 높았다. 줄기당 꽃대수, 영양기관은 차이가 없었다. 이러한 결과는 지구온난화가 되면 섬자리공은 영양기관이 영향을 받지 않지만, 개엽, 개화, 성숙이 일찍 되고, 번식에 결정적인 요인인 열매 생산등은 감소하게 되어 결과적으로 식물번식에 부정적임을 의미한다.

The effects of elevated $CO_2$ and temperature on the phenological and reproductive characteristics of Phytolocca insularis were examined in ambient condition (control) and green house situation (treatment), 700 ~ 800 ppm $CO_2$ and $2^{\circ}C$ elevated temperature, from March 2010 to April 2011. Phenological responses such as foliation, inflorescence formation, flowering, fruit appearance, fruit maturing of P. insularis grown in the treatment were 6~ 20 day faster than in the control. The percent of fruit set, number of fruit and seed per shoots, weight of fruit and seed per shoots of P. insularis were higher in control than in the treatment. The number of inflorescence per shoots showed no difference between in the control and in the treatment. These results demonstrated that the reproductive response of P. insularis might be negatively influenced by increased $CO_2$ concentration and elevated temperature.

키워드

참고문헌

  1. 기상청. 2009. 기후변화 보고서. 기상청. 45p.
  2. 곽태식, 기정훈, 김영은, 전해민, 김시진. 2008. 지구 온난화에 따른 국내 과수작물 재배지의 변화에 대한 GIS 예측 모형 연구. 한국공간정보시스템학회. 10(1):93-106.
  3. 김대향, 박춘봉, 김종엽. 2010. 번식방법, 재식밀도, 질소시비량 및 재배년수가 천문동의 생육과 수량에 미치는 영향. 한국약용작물학회. 18(1):93-97.
  4. 김준호, 류병태. 1985. 관악산의 고도에 따른 진달래와 철쭉꽃의 개화와 개엽시기. 한국생태학회지. 8:53-59.
  5. 김해란. 2010. 지구온난화에 따른 희귀식물 섬자리공과 귀화식물 미국자리공의 생태학적 반응. 공주대학교 석사학위논문. 23-30p.
  6. 노형진. 정한열. 2002. STATISTICA에 의한 알기 쉬운 통계분석. 형설출판사. 628p.
  7. 민병미. 1994. 수종 목본식물의 개엽 특성에 관한 연구. 한국생태학회지. 17:37-47.
  8. 백광수, 임양재. 1982. 한반도 주변도서의 관속식물 분포에 관한 연구. 한국생태학회. 5(4):1-5.
  9. 안영희, 이상현. 2003. 울릉도의 섬자리공 분포와 자생지의 생태적 특성. 한국생약회지. 38(1):1-9.
  10. 우원식, 지형준, 강삼식. 1976. 상륙성분에 관한 연구(자리공, 양자리공, 섬자리공 성분비교). 한국생약학회. 7(1):51-54.
  11. 우효진. 2009. 수 종의 온대낙엽수의 식물계절학. 청주대학교 석사학위논문. 23-41p.
  12. 유영한. 2008. 한강하구 습지보호지역에서 새섬마자기 개체군의 쇠퇴 원인과 복원 방안. 한국습지학회. 10(2):165-172.
  13. 이강수, 최선영. 2001. 광도, 온도 및 $CO_{2}$의 농도가 야콘의 광합성에 미치는 영향. 한국약용작물학회. 9(2):232-237.
  14. 이강수, 최선영. 2002. 광도, 온도 및 $CO_{2}$의 농도가 헛개나무의 광합성에 미치는 영향. 한국약용작물학회. 10(1):1-4.
  15. 이승법, 신경섭, 조영순, 손승희. 2003. 식물계절에 나타난 한반도 기후변화 영향. 한국기상학회. 13(4):468-471.
  16. 이승호, 이경미. 2003. 기온변화에 따른 벚꽃 개화시기의 변화 경향. 환경영향평가. 12(1):85-99.
  17. 이창복. 1980. 대한식물도감. 향문사. 990p.ea)
  18. 이철호. 1992. 섬자리공 잎에서 분리한 항바이러스 단백질의 분자색물학적 특성 규명. 서울대학교 석사학위논문. 23-28p.
  19. 이충호. 2007. 지구온난화 이야기. 지식의풍경. 286p.
  20. 임양재, 임문교, 심재국. 1983. 한국의 온도기후와 생물의 계절변화. 한국식물학회지. 26:101-117.
  21. 정보섭. 1990. 향약대사전. 영림사. 351-352p.
  22. 정중규, 김해란, 유영한. 2010. 지구온난화에 따른 상수리나무와 굴참나무의 생육반응에 관한 연구. 한국환경생태학회지. 24(6):648-656.
  23. 조원길, 안태원. 2008. 미기후 변화에 따른 식물계절 차이. 한국환경생태학회. 22(3):221-229.
  24. 채승희, 소순구, 한경숙, 김무열, 박상홍, 이중구. 2007. 섬자리공의 분류학적 재검토. 한국식물분류학회. 37(4):431-446
  25. 환경부. 2009. 환경백서. 환경부. 65p.
  26. Ahn Y.H, Chung K.H, Park D.A. 2001. Ecological characteristics and distribution of plant resources of Pyrus and Malus sp. in Jindong vally, Gangwon province. Journal of Plant Resources 4(1):130-139.
  27. Purohit AN, Tregunna EB. 1974. Effects of carbon dioxide on Pharbitis, Xanthium, and Silene in short days. Canadian Journal of Botany. 52(6): 1283-1291. https://doi.org/10.1139/b74-166
  28. Bernacchi CJ, Coleman JS, Bazzaz FA, Mcconnaughay KD. 2000. Biomass allocation in old-field annual species grown in elevated $CO_{2}$ environments no evidence for optimal partitioning. Global Change Biology. 6(8):855-863. https://doi.org/10.1046/j.1365-2486.2000.00370.x
  29. Cave G, Tolley LC, Strain BR. 1981. Effect of carbon dioxide enrichment on chlorophyll content, starch content and starch grain structure in trifolium subterraneum leaves. Physiologia Plantarum. 51(2):171-174. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1981.tb02694.x
  30. Chrispeels MJ, Raikheland NV. 1991. Lectins, lectin genes and their role in plant defense. Plant Cell 3(1):1-9. https://doi.org/10.1105/tpc.3.1.1
  31. Forestry Researcher. 1996. Rare and endangered plants - conservation guidelines and the plants. Korea Forest Service. 71pp.
  32. Garbutt K, and Bazza FA. 1984. The effect of elevated $CO_{2}$ on plants. III. Flower, fruit and seed production and abortion. New Phytologist. 98(4):433-446. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.1984.tb04136.x
  33. HOnisch B, Hemming NG, Archer D, Siddall M, McManus J.F. 2009. Atmospheric carbon dioxide concentration across the Mid Pleistocene transition. Science. 324(5934): 1551. https://doi.org/10.1126/science.1171477
  34. IPCC. 2007. Climate change 2007: Mitigation of climate change. Contribution working group III contribution to the fourth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. Univ. of Cambridge, New york, USA., 815pp.
  35. Kim HR, You YH. 2010. The effects of the elevated $CO_{2}$ concentration and increased temperature on growth, yield and physiological responses of rice(Oryza sativa L. cv. Junam). Advances in Bioresearch. 1(2):46-50.
  36. Menzel A, Fabian P. 1999. Growing season extended in Europe. Nature 39: 659.
  37. Nord EA, Lynch JP. 2009. Plant phenology : a critical controller of soil resource acquisition. Journal of Experimental Botany. 60(10): 1927-1937. https://doi.org/10.1093/jxb/erp018
  38. Nordli O, Wielgolaski FE, Bakken AK, Hjeltnes SH, Mage F, Sivle A, Skre O. 2008. Regional trends for bud burst and flowering of woody plants in Norway as related to climate change, Internation Journal of Biometeorology, 52(6):625-639. https://doi.org/10.1007/s00484-008-0156-5
  39. Onoda Y, Hirose T, Hikosaka K. 2009. Does leaf photosynthesis adapt to $CO_{2}$-enriched environments? An experiment on plants originating form three natural $CO_{2}$ springs. New Phytologist. 182(6):698-709. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2009.02786.x
  40. Rogers HH, Runion GB. 1994. Plant response to atmospheric $CO_{2}$ enrichment with emphasis on roots and the rhizosphere. Environmental Pollution. 83(1):155-189. https://doi.org/10.1016/0269-7491(94)90034-5