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Genetic Analysis of Photoinhibition in Barley

  • Chun, Jong-Un
    • 한국작물학회지
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    • 제46권4호
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    • pp.296-302
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    • 2001
  • Winter cereals are acclimated during wintering, and thereafter their freezing resistance is increased. In order to analyze inheritance and heritabilities for photoinhibition of photosynthesis by high light intensity under low temperature, and to evaluate the relationship between low temperature-induced photoinhibition and winter survival, 4 parental half diallel crosses were used. The detached leaves of 7-8cm long from plants grown for 35 and 55 days were placed on wet filter paper and placed in trays at 5$^{\circ}C$ cold room with 1,200 $\mu$mol $m^{-2}$ $s^{-1}$ PPFD. Chlorophyll fluorescence was measured with a chlorophyll fluorescence system after dark adaptation for 30 min. The Fv/Fm of 35day old plants was reduced from 0.714 in the control leaves to 0.409 and 0.368 following photoinhibitory treatment of 6h and 8h and the CVs were increased from 0.8% to 22.2-22.3%. The Fv/Fm of 55-day old plants was reduced from 0.775 in the control leaves to 0.485 and 0.439 following photoinhibitory treatment of 10h and 12h, respectively. According to half diallel cross analysis, Reno and Dongbori 1 (highly resistant to photoinhibition) was dominant, but Oweolbori (susceptible to photoinhibition) was recessive, and photoinhibition showed partial dominance with highly additive gene action. Dongbori 1 showed the greatest GCA effects for photoinhibition, and GCA/SCA ratios (8.7-22.3 times) indicated that the additive variance for the character was more important. Winter survival in barley crosses was positively correlated with resistance to photoinhibition and significantly fitted by linear regression ($R^2$=0.751$^{**}$-0.779$^{**}$). The chlorophyll fluorescence measured by Fv/Fm has been found to be highly inheritable and very useful in evaluating relative levels of freezing resistance in barley.ley.

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An Effective Defensive Response in Thai Aromatic Rice Varieties(Oryza sativa L. spp. indica) to Salinity

  • Cha-um, Suriyan;Vejchasarn, Phanchita;Kirdmanee, Chalermpol
    • Journal of Crop Science and Biotechnology
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    • 제10권4호
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    • pp.257-264
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    • 2007
  • Rice is one of the world's staple crops and is a major source of carbohydrate. Rice is exported from several countries, providing a major source of income. There are many documents reporting that rice is a salt-sensitive crop in its developmental stages. The objective of this investigation is to evaluate the effective salt-tolerance defense mechanisms in aromatic rice varieties. Pathumthani 1(PT1), Jasmine(KDML105), and Homjan(HJ) aromatic rice varieties were chosen as plant materials. Rice seedlings photoautotrophically grown in-vitro were treated with 0, 85, 171, 256, 342, and 427 mM NaCl in the media. Data, including sodium ion$(Na^+)$ and potassium ion$(K^+)$ accumulation, osmolarity, chlorophyll pigment concentration, and the fresh and dry weights of seedlings were collected after salt-treatment for 5 days. $Na^+$ in salt-stressed seedlings gradually accumulated, while $K^+$ decreased, especially in the 342-427 mM NaCl salt treatments. The $Na^+$ accumulation in both salt-stressed root and leaf tissues was positively related to osmolarity, leading to chlorophyll degradation. In the case of the different rice varieties, the results showed that the HJ variety was identified as being salt-tolerant, maintaining root and shoot osmolarities as well as pigment stabilization when exposed to salt stress or $Na^+$ enrichment in the cells. On the other hand, PT1 and KDML105 varieties were classified as salt-sensitive, determined by chlorophyll degradation using Hierarchical cluster analysis. In conclusion, the HJ-salt tolerant variety should be further utilized as a parental line or genetic resource in breeding programs because of the osmoregulation defensive response to salt-stress.

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Chlorophyll-a의 히스토그램 분석을 통한 녹조발생 우심지역 분류 (Classification of the Algal Monitoring Points by Histogram Analysis of Chlorophyll-a)

  • 이새로미;안창혁;박재로
    • 환경영향평가
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    • 제29권1호
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    • pp.37-44
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    • 2020
  • 본 연구에서는 Chlorophyll-a (Chl-a)값을 빈도분석인 히스토그램(histogram)을 통해 녹조관리가 필요한 지점을 분류 하고자 하였다. 누적도수분포곡선(ogive curve)에 따라 지점별 녹조발생정도를 분석하였고, 히스토그램의 형태에 따라 관리지점을 3단계로 분류하였다. 4대강 중 한강에서 저농도의 Chl-a가 가장 많이 나타났고, 금강과 영산강 지점에서 높은 농도의 Chl-a가 빈번하게 나타났다. 히스토그램의 패턴에 따라 녹조의 관리 정도를 분류 할 수 있었는데, 한강의 경우 집중관리가 필요한 지점이 나타나지 않았고, 금강과 영산강은 대부분의 지점에서 녹조관리가 필요한 것으로 나타났다. 마지막으로 낙동강은 중류 및 하류 지점부터 녹조관리가 필요한 지점으로 분류되었다. 본 연구결과를 통해 빈도분석이 녹조발생의 우심지역 판단의 보조지표 활용 가능성 여부를 확인하였다.

Cadmium을 처리하여 기내 배양한 담배 식물의 생장, 엽록소 함량 및 rubisco와 rubisco activase의 함량과 활성에 미치는 질산염의 영향 (Influence of Nitrate on Growth, Chlorophyll Content, Content and Activity of Rubisco and Rubisco Activase of Tobacco Plant Treated with Cadmium in vitro)

  • 노광수
    • 생명과학회지
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    • 제20권11호
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    • pp.1667-1674
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    • 2010
  • Cd을 처리하여 기내 배양한 담배 식물의 생장과 엽록소 함량, rubisco와 rubisco activase의 함량과 활성에 미치는 질산염의 영향을 연구하였다. Cd에 의해 억제되었던 담배 식물의 생장과 엽록소의 함량은 질산염에 의해 회복되었으며, 80 mM 질산염에서 회복 효과가 가장 높았다. 80 mM 질산염에서의 rubisco의 함량이 타 농도에서 보다 현저하게 증가하였으며, rubisco의 활성 또한 rubisco의 함량과 같은 변화를 보였다. 이 결과들은 Cd에 의해 감소된 rubisco의 함량과 활성이 질산염에 의해 회복되었음을 의미한다. SDS-PAGE의 결과, 55 kD와 15 kD의 large subunit와 small subunit의 강도는 타 농도에서 보다 80 mM 질산염에서 현저하게 증가하였다. Rubisco activase의 함량과 활성을 측정한 결과, 80 mM 질산염에서의 rubisco activase의 함량은 타 농도에서 보다 현저하였으며, 이의 활성은 함량과 같은 양상을 나타내어, rubisco에 대한 질산염에 의한 회복 현상이 rubisco activase와 관련 있음을 추측하게 한다.

염화망간 처리가 벼 유묘의 엽록소, 유리 Proline 및 SOD 활성에 미치는 영향 (Effects of Manganese Chloride on Chlorophyll, Free Proline and SOD Activity of Rice Seedling)

  • 김상국;이상철
    • 한국자원식물학회지
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    • 제12권2호
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    • pp.166-169
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    • 1999
  • 본 실험은 볍씨에 염화망간의 농도를 2500, 3500 및 4,500ppm을 처리하여 벼의 초기생육에 대한 생육반응, 엽록소 함량, 유리 proline 및 SOD활성변화를 자포니카형인 일품벼를 실험재료로하여 실험한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 근장은 무처리보다 망간농도 4,500ppm에서는 0.3cm로 망간농도가 증가할수록 뿌리 생장이 억제되었다. 2. 발아율은 망간농도 3,500ppm에서 68%였으나 망간농도 4,500ppm에서 는 43%로 가장 낮았다. 3, 엽록소 함량은 무처리보다 고농도인 4,500ppm 에서 1.16mg으로 가장 낮았다. 4. 유리 proline 함량은 무처리에서는 발아 후 3일과 8일에서 큰 차이를 보이지 않았고 발아 후 3일째 망간농도2,500ppm과 4,500ppm에서 각각 3,286$\mu$mole과 5,872$\mu$mole로 망간농도가 높아질수록 유리 proline 함량이 증가하였다. 5. SOD 활성은 발아 후 2일째 무처리가 762EU인 것에 비해 망간농도 4,500ppm에서는 1,693EU로 가장 높았다.

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배양액의 염도에 따른 남조식물 (SG 63)의 생장 연구 (Studies of Growth according to the Concentration of Mineral Elements of Medium in Cyanophyte SG63)

  • 김미경
    • Journal of Plant Biology
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    • 제35권1호
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    • pp.1-8
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    • 1992
  • Aphanothece속과 분류학적 특징이 유사한 남조식물 SG63을 대상으로 배양액의 NaCl과 $MgSO_4{\cdot}7H_2O$ 농도에 따른 최적 생리적 활성을 연구했다. SG63의 최고 성장률은 56%의 NaCl과 20%의 $MgSO_4{\cdot}7H_2O$ 농도의 배양액에서 각각 이루어졌다. 엽록소 a, phycocyanin과 수용성 단백질의 합성율은 두 무기염도에 따라 영향을 받았다. 특히, 엽록소 a와 phycocyanin의 농도는 NaCl 함량이 높은 배양액일수록 감소되었다. 남조식물 SG63의 carotenoid의 구성물질은 ${\beta}-carotene$, echinenone, zeaxanthin과 myxoxanthophyll이였다. 총단백질과 엽록소 a의 농도비율과 phycocyanin과 엽록소 a의 농도비율은 NaCl 함량에 비례하고 최고 성장률을 나타내는 20%의 $MgSO_4{\cdot}7H_2O$ 배양액에서 가장 높았다. 따라서 배양액내에 $MgSO_4{\cdot}7H_2O$의 함량이 높을수록 phycocyanin과 단백질합성을 촉진한다. 위의 결과는 앞으로 남조식물의 대체식품개발과 의약품의 개발을 위한 새로운 합성물질의 추출에 기여하기 위한 mass culture에 응용될 수 있다고 본다.

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오존이 보리(Hordeum vulgare L.) 엽록체의 광합성 활성에 미치는 영향 (Effects of Ozone on Photosynithetic Activity in Chloroplast of Barley (Hordeum vulgare L.))

  • 정화숙
    • Journal of Plant Biology
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    • 제38권4호
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    • pp.399-407
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    • 1995
  • 보리(Hordeum vulgare L.) 유식물의 녹화시기에 따라 오존이 엽록체의 광합성 활성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 황백화된 보리 유산물을 녹화하는 중에 오존(0.5 ppm과 1.0 ppm)을 4시간 동안 처리하여 엽록소 함량, 광계 I과 II 활성 및 엽록소 형광을 측정하였다. 녹화를 시작하므로 엽록체가 발달되는 초기에 오존이 미치는 영향은 24시간 녹화구에서 엽록소 함량을 많이 감소시켰으나 48시간 녹화한 경우에는 대조구와 유사하였다. 24시간 녹화구에서는 처리한 오존의 농도가 0.5 ppm에서 1.0 ppm으로 증가함에 따라 Fo, Fv, Fm 및 qE가 급격히 감소하였으나 Fv/Fo와 qPsms 감소하지 않았으며, 48시간 녹화구에서는 Fo, Fv, Fm 및 qE가 많이 회복되었다. 엽록체의 발달 증가에 오존이 미치는 영향은 오존의 농도가 0.5 ppm에서 1.0 ppm으로 증가함에 따라 광계 II 활성을 감소시켰으며 광계 I활성은 감소시키지 않았고, Fv와 Fv/Fm 비가 크게 감소하였으며, 형광 소멸 분석에서는 qP와 qR이 특히 많이 감소하였다.

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남한강 하류수역에서 식물플랑크톤 증식의 영향인자 및 수중유기를 기원 (The Effect Factors on the Growth of Phytoplankton and the Sources of Organic Matters in Downstream of South-Han River)

  • 박혜경;변명섭;최명재;김용진
    • 한국물환경학회지
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    • 제24권5호
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    • pp.556-562
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    • 2008
  • We divided the downstream of South-Han River into three water zones, such as river zone, transition zone and lacustrine zone depending on the flow rate, and elucidated the major effect factors on the growth of phytoplankton and the sources of organic matters in each water zone. The difference of chlorophyll-a concentration which represents the standing crop of phytoplankton was statistically significant among the water zones. From the results of bivariate correlation analysis between chlorophyll-a concentration and water quality parameters in each water zone, the outflow of Chungju dam and hydraulic retention time of Lake Paldang which are directly related with the flow rate seemed to have obvious impact on phytoplankton growth in the downstream of South-Han River. The concentration of nutrients such as phosphorus and nitrogen exceeded the criterion of eutrophication and did not showed significant relationship with chlorophyll-a concentration. There were strong correlations between $BOD_5$ and chlorophyll-a concentrations in transition and lacustrine zone showing autochthonous production of phytoplankton was dominant source of organic matters in these zones especially in dry seasons. The results of this study show that the control of abundance of phytoplankton is the key target for reduction of the organic pollution in the downstream of South-Han River.

ROMS-NPZD 접합모델을 이용한 한반도 주변해역의 표층 영양염 및 클로로필의 계절변동성 (Application of ROMS-NPZD Coupled Model for Seasonal Variability of Nutrient and Chlorophyll at Surface Layer in the Northwestern Pacific)

  • 이준호;김태훈;문재홍
    • Ocean and Polar Research
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    • 제38권1호
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    • pp.1-19
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    • 2016
  • Recently, there has been a growing interest in physical-biological ocean-modeling systems by communities in the fields of science and business. In this paper, we present preliminary results from a coupled physical-biological model for the Northwestern Pacific marginal seas. The ocean circulation component is an implementation of the Regional Ocean Modeling System (ROMS), and the lower trophic level ecosystem component is a Nutrient-Phytoplankton-Zooplankton-Detritus (NPZD) model. The ROMS-NPZD coupled system, with a 25 km resolution, is forced by climatological atmospheric data and predicts the physical variables and concentrations of nitrate, phytoplankton, zooplankton, and detritus. Model results are compared with remote-sensed sea surface temperature and chlorophyll, and with climatological sea surface salinity and nitrate. Our model adequately reproduces the observed spatial distribution and seasonal variability of nitrate and chlorophyll concentrations as well as physical variables, showing a high correlation in the East Sea (ES) and Kuroshio/Oyashio Extension (KOE) region but relatively low correlation in the Yellow Sea (YS) and East China Sea (ECS). Although some deficiencies were found in the biological components, such as the over/underestimation of the intensity of phytoplankton blooms in the ES and KOE/the YS and ECS, our system demonstrates the capability of the model to capture and record dominant seasonal variability in physical-biological processes and this holds out the promise of coming to a better understanding of such processes and making better predictions .

담수조류의 대량번식에 따른 피해를 최소화하기 위한 녹조제거기 개발 (The development of algae removal system to minimize the damage of algae bloom on freshwater)

  • 한재호;박우식;김종현;이영식;노준혁;김연규;윤범상
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제3권1호
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    • pp.62-69
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    • 2000
  • 본 연구는 담수조류의 대량 번식에 따른 정수장의 여과막 박힘, 어류의 대량폐사 등 각종 피해를 최소화하기 위하여 응집제를 이용한 응집-여과공정을 녹조제거시스템에 적용하기 위한 것이다. 응집-여과 공정에서 최적의 응집상태를 결정하기 위하여 시료로는 낙동강 원수를 사용하였고 Jar test와 실험실용 반응기를 사용하여 알칼리도, 탁도, Chl-a, pH를 측정하였다. 응집시간, 응집제 주입량, 드럼필터 회전속도 그리고 Chl-a는 각각 5min, 5mg/l, 3rpm 그리고 90㎍/l의 조건에서 높은 조류제거율을 보였다. Alum을 사용하였을 때의 조류 및 탁도 평균제거율은 50~60%, 30~50%이었고, PAC는 Chl-a의 제거율이 Alum보다 약 20% 더 좋은 효율을 보였다.

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