토마토 잎들의 엽위별 광합성 특성을 조사하고, 잎의 연령과 개화속도를 엽위별 광합성 특성과 비교분석하였다. 일중 광합성 속도 특성실험에서는 일출 전 2시간부터 일몰 후 3시간까지 1시간마다 4번째 화방의 하부엽 3매의 광합성 속도를 측정하였다. 3개체를 반복으로 총 2회 조사하였다. 토마토의 일중 광합성 속도는 일출 후 1시간 동안 급격히 증가한 후, 일몰 2시간 전까지 일정하게 유지되는 양상을 보여 급액의 시작과 마감시각을 결정하는데 적용할 수 있을 것으로 사료된다. 엽위별 광합성 속도 특성실험에서는 1화방부터 4화방까지 각 화방의 하부에 있는 본엽 3개씩을 대상으로 광합성 속도를 조사하였다. 또한 광합성 특성을 분석하는데 적용하기 위해 개화속도를 조사하였다. 광합성속도는 엽위에 관계없이 꽃이 만개하는 시기를 정점으로 지속적으로 감소하는 경향을 보였다. 이는 만개 이후에는 해당 화방 이하의 잎의 활력이 감소하고 생육단계가 노화단계로 이동하기 때문으로 사료된다. 따라서 토마토의 개화속도와 광합성 속도는 서로 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다. 연구결과, 생육단계(엽령)의 차이에 의해 각 화방별 광합성 속도는 차이가 있으나, 광합성 속도로 작물의 활력을 판단하려 할 때는 개화하고 있는 화방의 하부엽을 조사하는 것이 매우 효과적일 것으로 판단된다.
품종간 엽중수분변화에 대한 광합성과 호흡에 미치는 영향을 밝히기 위하여 온실에서 자란 잎담배 5품종의 엽중수분함량을 변화시켜서 광일광합성속도, 호흡속도, 기공저항 및 엽육저항을 각각 조사한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 품종간 광합성속도는 N. longiflora가 20.7mg $CO_2$/dm$^2$/hr로 제일 컸고 Burley종이 제일 적었다. 2. 광합성속도와 단위엽면적당 건물중과는 정의 상관을 보였다. 3. 안동엽은 WSD 53%에서 광합성속도가 50%정도 감소되었으나 Burley 21은 외관상으로 위조상태 이전인 WSD 43%에서 광합성능력을 상실하여 재배품종은 N. longiflora와 안동엽보다 수분결핍에 의해 광합성 작용이 크게 억제되었다. 4. 품종간 호흡속도의 변화는 수분결핍 초기에 약간 증가하다가 광합성속도와 같은 경향으로 감소하였다. 5. 수분결핍에 따라 기공저항과 엽육저항은 증가되었으며 수분결핍에 의한 광합성속도의 감소는 주로 기공이 닫혀지기 때문으로 본다.
토양수분이 한발상태에서 적습상태로 변동되었을 때, 콩의 광합성속도, 증산작용, 기공전도도 및 엽내수분의 변화와 이들 형질간의 상호연관성을 구명하기 위하여 본 실험을 수행하였던 바 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 한발상태에서 적습상태로 토양수분 함량을 변동시켰을 때, 광합성속도, 증산작용, 기공전도도 및 잎의 함수량은 재관수후의 시간이 경과함에 따라 증가하는 경향이었는데, 광합성속도는 증산작용보다 빠른 회복을 보였고 품종간의 일정한 경향은 보이지 않았다. 광합성속도와 엽내수분, 기공전도도와 엽내수분 및 광합성속도와 기공전도도간에는 모두 정(正)의 상관관계가 인정되었는데, 특히 광합성속도와 엽내수분간의 상관계수가 가장 높아 양자간의 밀접한 관계를 나타내었다.
차광처리의 약광상태에서 더덕의 광합성속도에 영향을 미치는 주요 요인을 구명하여 물질생산에 관한 생리생태적 반응을 위한 기초 자료로 삼고자 본 실험을 수행하였던 바, 몇 가지 얻은 결과는 다음과 같다. 1. 차광처리한 더덕의 엽위별 광합성속도는 처리 후 44일째에 뚜렷히 증가하였으며, 그 증가 정도는 상위엽보다 하위엽에서 현저하였다. 2. 광합성속도와 비엽면적은 부(負)의 1차회귀직선 상태를 보여 차광하에서 잎이 얇아지는 경향이었으며 광합성속도와 기공전도도, 기공전도도와 SPAD는 모두 정(正)의 상관관계가 인정되었다. 3. 광합성속도를 종속변수로 하고 비엽면적(SLA), SPAD, 기공전도도, 수분퍼텐셜을 독립변수로 하여 중회귀분석을 한 결과, 4요인에 대해서는 중사관계수가 $r=0.848^{**}$로 나타났으며 기공전도도의 표준편회귀계수가 가장 높아 광합성속도에 가장 영향이 컸으며 그 다음으로 SLA, SPAD 및 수분퍼텐셜의 순이었다.
차광 및 광 강도별 맥문동의 광합성속도, 기공전도도 및 증산작용과 그 관련형질간의 상호연관성을 구명하였던 바는 다음과 같다. 맥문동의 광합성속도는 광 강도가 증가함에 따라 증가하였고 PAR $700-1000{\mu}mol/m^2/s$에서 최고치를 나타내었으며 차광에 의해 증가되는 경향이었다. 기공전도도는 광 강도가 증가함에 따라 증가되었고, 광합성속도, 증산작용 및 기공전도도의 일변화는 비슷한 경향의 양상을 띄었다. 광합성속도와 기공전도도와의 관계는 1차직선회귀관계로 고도의 정(正)의 상관이 인정되었으나 대조구와 차광구가 각각 다른 1차회귀직선을 보여 동일한 기공전도도에서 차광구의 광합성속도가 대조구보다 높은 경향으로 나타났다. 증산작용과 기공전도도 및 광합성속도와 증산작용의 관계는 양자간에 모두 1차회귀식의 정(正)의 상관관계가 인정되었다.
본 연구는 휴대용 광합성측정장치(CIRAS-2, PPS, UK)를 이용하고, 토양 수분조건에 따른 섬기린초의 생리특성을 파악하였다. 섬기린초의 광합성 속도, 식물수분이용효율, 호흡속도 등 측정을 통하여 섬기린초의 생장에 가장 적합한 광도와 토양 수분범위를 명확하게 파악하였다. 광도에 따른 광합성 속도가 증가하였고, $600{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ 경우에서 최고점에 도달한 후 그 이후 감소하는 경향을 나타났다. 토양 수분 조건에 따른 섬기린초의 광합성 속도과 식물수분이용효율은 수분함량 11.31%에서 가장 높은 값을 보였으며, 호흡속도는 수분함량 7.91%에서 가장 높은 값을 나타냈다. 그 결과에 의하면, 섬기린초는 가장 적합한 광도 범위가 $600{\sim}1,200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$이고, 수분 범위가 7.09~11.31%이다.
작물의 생산량은 광합성과 밀접한 관계가 있으며, 광합성 속도는 다양한 환경 요인에 의해 변화한다. 광합성 속도는 작물의 생육 상태나 생육 속도를 판단하는 지표로 사용되며, 작물 재배 시설을 구축하는 데 고려해야 하는 중요한 요인이다. 이 연구의 목적은 광도, $CO_2$ 농도 및 생육 단계에 의해 변화하는 로메인 상추의 군락 광합성 속도 모델을 개발하는 것이다. 군락 광합성 속도는 정식 후 5, 10, 15, 20 일차에서 5단계의 $CO_2$ 농도($600-2,200{\mu}mol{\cdot}mol^{-1}$)와 5단계의 광조건($60-340{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$)이 처리된 3개의 밀폐 아크릴 챔버($1.0{\times}0.8{\times}0.5m$) 내에서 측정하였다. 먼저 세 가지 환경 요인을 사용하는 식들을 곱하여 만든 단순곱 모델을 구성하였다. 이와 동시에 생육 시기에 따라 변화하는 광화학 이용효율과 카르복실화 컨덕턴스, 호흡에 의한 이산화탄소 발생 속도를 포함하는 수정 직각쌍곡선 모델을 구성하여 단순곱 모델과 비교하였다. 검증 결과, 단순곱 모델의 $R^2$는 0.923이었으며, 수정 직각쌍곡선 모델의 $R^2$는 0.941을 나타내었다. 따라서 수정 직각쌍곡선 모델이 광도, $CO_2$ 농도, 생육 단계의 3 변수에 따른 군락 광합성 속도를 표현하는 데 더욱 적합한 것으로 판단하였다. 본 연구에서 개발된 군락 광합성 모델은 식물공장에서 상추 재배를 위해 생육 단계별로 설정해야 할 최적의 광도와 $CO_2$ 농도를 결정하는 데 도움이 될 것으로 생각된다.
O. glaberrima 10계통과 O. sativa 10품종을 공시하여 출수후 1, 3, 5주에 주간의 SPAD치(엽록소함량)와 광합성속도를 측정하였다. O. glaberrima 계통은 출수후 1주에서 3주, 5주까지 SPAD치 및 광합성속도가 급격히 저하하는 경향을 나타내었다. O. sativa 품종은 O. glaberrima 계통보다 저하속도가 적고 특히 출수후 1주에서 출수후 3주까지의 저하가 적었다. O. glaberrima 계통과 O. sativa 품종의 평균치를 비교하면 엽록소함량, 광합성속도 모두 출수후 1주에는 양종간에 유의차가 없었으나 출수후 3주이후 O. glaberrima의 계통이 유의적으로 적었다. SPAD치와 광합성속도의 관계는 O. glaberrima 계통은 출수후 1주와 출수후 3주에, O.sativa 품종은 출수후 1주와 출수후 5주에 유의한 정의 상관관계가 있었다. SPAD치 감소속도와 광합성 감소속도의 관계는 출수후 1주에서 출수후 3주의 기간에는 양종 모두 유의한 정의 상관관계가 있었다. 출수후 3주에서 출수후 3주까지는 O. glaberrima 계통은 유의한 정의 상관이 있었으나 O. sativa 품종은 유의차가 없었다. 이상이 결과 O. glaberrima 계통에서는 엽록소함량의 급격한 저하가 광합성속도 감소에 관여하고 있는 것으로 확인되었으나 O. sativa 품종은 엽록소함량의 저하가 반드시 광합성속도의 저하요인이 아님이 밝혀졌다.
콩품종 타치나가하(Tachinagaha)를 공시하여 토양수분조건에 따른 식물체내의 수분상태 즉 잎의 수분 potential, 광합성 및 생육에 미치는 영향을 검토하고자 실험을 수행한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 광량자밀도가 1,000$\mu$mol m$^{-2}$ s$^{-1}$ 이하로 낮아질 때 광합성 속도는 점차 저하하였고, 토양수분 조건에 따른 광합성 속도는 건조구와 과습구는 적습구보다 떨어졌다. 2. 생육시기에 관계없이 광합성 속도와 기공 conductance와는 정의 상관 관계가 인정되었다. 3. 광합성 속도와 기공 conductance는 토양수분 부족에 매우 민감하게 반응하였다. 4. 잎의 수분 potential은 적습구가 과습구 또는 건조구보다 높았으며, 광합성 속도와도 밀접한 관련이 있었다. 5. 잎의 신장은 토양수분에 민감한 반응을 보여 건조구에서 엽면적이 가장 낮았으나 엽록소 함량은 높았다. 6.식물체의 총 건물중은 적습구 > 과습구 > 건조구 순이었으나 건물중에 대한 뿌리의 비율은 건조구에서 높게 나타났다
차광처리에 의한 광환경 변화가 섬시호의 생리적 반응에 미치는 영향을 조사하기 위해, 차광막을 이용하여 무차광처리구(0%), 50%, 70% 및 90% 차광처리구를 설치하고 광합성 관련 인자, 수분이용효율, 엽육세포내 $CO_2$ 농도, 엽록소 형광반응 등을 조사하였다. 차광수준이 높아짐에 따라 낮은 광도에서 광합성을 수행하기 위해 암호흡의 저하로 인한 광보상점이 감소가 나타났으며, 광합성의 효율을 높이기 위해 순양자 수율과 엽록소 함량의 증가가 나타났다. 무차광처리구에서는 강한 광에 의한 수분손실을 막기 위해 기공전도도와 기공증산속도가 감소되었고, 엽육내의 $CO_2$를 효율적으로 광합성에 활용하지 못하는 것으로 나타났다. 또한 최대 광합성속도가 감소하는 광저해현상이 나타났으며, 여기 에너지의 전자전달이 원활하지 못하여 광으로 인한 피해가 예상된다. 90% 차광처리구 역시 점진적으로 광합성속도가 감소하여 7월에 가장 낮은 최대광합성속도를 보였는데, 이는 광선요구도보다 매우 적은 광 환경에서 계속 생장함으로서 광합성 능력이 저하되는 것으로 생각할 수 있으며, 50% 차광처리구의 경우 광합성에 효율적인 광환경이 제공되어 기공전도도와 기공증산속도가 증가하였고, 광화학반응 효율이 증가하는 등 광합성 활성이 높아진 것을 알 수 있어 생육에 보다 유리한 광 조건임을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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