• 제목/요약/키워드: Chlorophyll Fluorescence

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건조스트레스에 따른 옥상녹화 식물의 생리적 반응 (Physiological Responses of Green Roof Plants to Drought Stress)

  • 박성식;최재혁;박봉주
    • 한국조경학회지
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    • 제45권2호
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    • pp.51-59
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    • 2017
  • 본 연구는 저관리 경량형 옥상녹화를 위해 맥문동, 울릉국화, 비비추, 돌나물, 잔디의 내건성을 평가하였다. 옥상녹화 식물의 내건성 평가를 위해 용적수분함량, 엽과 토양의 수분포텐셜, 엽록소 a와 b함량, 엽록소형광, 광합성율, 기공전도도, 증산속도, 항산화물질을 측정하였다. 옥상녹화 식물의 내건성 측정결과, 무관수 일수가 경과하면서 용적수분함량 부족에 따라 식물은 점차 고사하는 경향을 보였다. 울릉국화가 가장 먼저 고사하였으며, 그 다음으로 잔디, 비비추, 맥문동 순이었으며, 돌나물은 고사하지 않았다. 비비추, 맥문동, 돌나물은 3주 이상 생존하여 내건성이 높은 식물로 판단되었다. 엽록소 a와 b는 두 가지 유형이 나타났는데, 초기부터 중기까지 일정한 함량을 유지 후, 급격히 감소하는 I유형에는 비비추, 잔디와 초기에는 낮은 함량을 보이다가 중기 때 급격히 증가 후, 감소하는 II유형에는 울릉국화, 맥문동, 돌나물로 구분되었다. 용적수분함량과 증발산량은 모든 식물 종에서 지속적으로 감소하였으며, 엽록소형광 측정결과, 내건성이 상대적으로 높은 돌나물이 가장 늦게 감소하였고, 잔디와 돌나물은 급격한 감소가 나타난 후 고사하였다. 광합성, 기공전도도, 증산속도는 초기에 높은 활성도가 나타났으나, 용적수분함량의 감소로 인하여 식물체가 기공을 닫아 낮아지는 경향을 보였다. 항산화물질 측정결과, 건조스트레스가 증가하면 항산화물질의 양 또한 증가하나, 높은 스트레스가 유지되면 이러한 화합물이 지속적으로 소비되므로, 항산화물질의 증감은 내건성 평가 지표로 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

천리안 해색위성 GOCI를 이용한 대한민국 남해안 적조 모니터링 (Monitoring Red Tide in South Sea of Korea (SSK) Using the Geostationary Ocean Color Imager (GOCI))

  • 손영백;강윤향;유주형
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제28권5호
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    • pp.531-548
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    • 2012
  • 남해안에서 발생한 Cochlodinium polykrikoides 적조를 적조인 경우와 아닌 경우(satellite high chlorophyll water)로 부터 분류하기 위해서, 본 연구는 Son et al.(2011)의 spectral classification 방법을 세계 최초 해색위성인 GOCI 파장에 맞도록 개선했다. C. polykrikoides 적조인 경우와 아닌 경우는 네 가지 단계를 거쳐서 분리했다. 첫 번째 단계는 적조 발생 가능지역으로 555nm와 680nm (fluorescence peak)에서 피크를 보이는 지역을 선택했다. 두 번째 단계는 적조 발생 가능 지역 중에서 용존유기물/부유물질 함량이 높은 지역과 낮은 지역을 구분했다. 세 번째와 네 번째 단계는 blue-to-green 밴드비를 이용하여 적조 발생 지역과 아닌 지역을 구분했다. 네 가지 단계를 적용한 결과 적조의 스펙트럼은 증가된 식물성 플랑크톤과 용존유기물(부유물질)의 흡광 때문에 짧은 파장에서는 낮은 기울기를 보이고, 증가된 부유물질 때문에 긴 파장에서는 상대적으로 증가된 기울기를 나타냈다. GOCI를 위해 개선된 spectral classification 방법은 C. polykrikoides 적조인 경우와 적조가 아닌 경우에 대해서 높은 user accuracy를 보이고, 다양한 해양환경에서 신뢰성 있는 적조 탐지 가능성을 보이고 클로로필 농도를 이용한 방법이나 기존의 다른 적조 탐지 방법보다 좋은 결과를 보였다. 남해안 C. polykrikoides 적조는 2012년 7월 말에서 8월 초까지 나로도와 통영 부근 해상에서 탐지 되었고, 2012년 8월 중순에는 완도에서 거제도까지 남해안 전체에 걸쳐 발생했다.

오존 노출 시간에 따른 버즘나무와 백합나무의 광합성과 SOD 활성 변화 (Changes on Photosynthesis and SOD Activity in Platanus orientalis and Liriodendron tulipifera According to Ozone Exposing Period)

  • 이재천;오창영;한심희;김판기
    • 한국농림기상학회지
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    • 제7권2호
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    • pp.156-163
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    • 2005
  • 버즘나무와 백합나무의 오존에 대한 생리 생화학적인 반응 특성을 비교하고, 단기간 동안의 노출에 따른 피해 및 내성 반응을 알아보고자 본 연구를 수행하였다. 두 수종 1년생 묘목을 100 ppb의 오존에 2, 4, 8 시간/일 동안 노출시키며 1주일간 광합성, 기공전도도, 오존흡입량을 측정하고 1주일 후 광화학 효율 및 탄소고정 효율, 엽록소 함량 및 항산화효소인 SOD의 활성을 측정하였다. 광합성과 기공전도도는 버즘나무의 경우 2시간 처리구는 감소하지 않았지만 오존 처리 시간이 길어질수록 감소하였으며, 백합나무는 버즘나무보다 민감하게 반응하여 2시간 처리구에서도 광합성과 기공전도도의 감소가 나타났으며, 오존 처리 시간이 길어질수록 더욱 많이 감소되었다 엽록소 형광반응을 이용한 광화학을 측정에서는 두 수종 모두에서 오존 처리 시간에 빠른 광화학효율의 차이가 크게 나타나지 않았지만, 탄소고정효율에 있어서는 오존 처리 시간이 길어질수록 매우 많이 감소하였으며, 백합나무의 감소 폭이 더 켰다. 엽록소 함량은 두 수종 모두 큰 변화가 나타나지 않았지만 SOD 활성에서는 수종간에 큰 차이가 나타났는데 버즘나무 2시간 처리구에서는 증가하였으며, 처리 시간이 증가함에 따라 감소하였지만 백합나무에 비하여 감소 폭이 적었다. 따라서 오존에 대해서 버즘나무보다 백합나무가 민감하게 반응하며 내성이 낮은 것으로 판단되었다.

차광처리가 제비붓꽃의 생장 및 생리적 특성에 미치는 영향 (Changes in Growth and Physiological Characteristics of Iris laevigata Fisch. by Shading Treatment)

  • 조승주;김동학;정은주;윤정원
    • 한국자원식물학회지
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    • 제37권2호
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    • pp.203-213
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    • 2024
  • 본 연구에서는 북방계 식물 제비붓꽃의 현지외 보전에 필요한 생육 적정 광조건을 제시하기 위하여 차광처리에 따른 제비붓꽃의 생장과 생리적 반응을 조사하였다. 전천광을 수광하는 대조구와 서로 다른 차광처리구(50%, 75%, 95%)를 설치하고 엽면적당 건중량, 엽록소 함량과 형광 반응, 광합성 특성을 조사하였다. 제비붓꽃은 차광수준이 강해질수록 낮은 광도에 적응하기 위하여 광합성 효율이 높아진 잎이 형성되었다. 차광수준이 높아질수록 엽록소 함량이 증가하였고, 엽면적이 증가하면서 엽면적당 건중량은 감소하였다. 차광처리에 의해 엽록소 형광 반응 Fv/Fm과 NPQ는 변화하지 않았고, 탄소고정계의 활성 또한 처리 간에 차이가 없었다. 제비붓꽃은 양지식물에 해당하는 광포화점을 나타냈고, 75% 차광수준까지 광합성 능력을 대조구와 비슷한 수준으로 유지하였다. 제비붓꽃의 순양자수율은 95% 차광처리에서 현저히 감소하여 낮은 광조건에 적응한 상태를 보였다. 제비붓꽃은 전천광 대비 95% 차광수준에서 생육할 시 광합성 능력이 저하하는 것으로 보이며, 차광 상태를 지속하여 광을 제한할수록 생육이 불리할 것으로 판단된다.

식물정화를 위한 중금속 내성 작물의 선발과 수수-수단그라스 교잡종의 구리와 아연 흡수능력 (Copper and Zinc Uptake Capacity of a Sorghum-Sudangrass Hybrid Selected for in situ Phytoremediation of Soils Polluted by Heavy Metals)

  • 오순자;고석찬
    • 한국환경과학회지
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    • 제24권11호
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    • pp.1501-1511
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    • 2015
  • As essential trace elements, copper and zinc play important roles in many physiological events in plants. In excess, however, these elements can limit plant growth. This study selected a heavy metal-tolerant plant by analyzing seed germination and biomass of alfalfa (Medicago sativa), canola (Brassica campestris subsp. napus var. nippo-oleifera), Chinese corn (Setaria italica), and a sorghum-sudangrass hybrid (Sorghum bicolor ${\times}$ S. sudanense), and determined heavy metal uptake capacity by analyzing biomass, chlorophyll a fluorescence, and heavy metal contents under high external copper or zinc levels. The seed germination rate and biomass of the sorghum-sudangrass hybrid were higher under copper or zinc stress compared to the other three plants. The plant biomass and photosynthetic pigment contents of the sorghum-sudangrass hybrid seedlings were less vulnerable under low levels of heavy metals (${\leq}50ppm$ copper or ${\leq}400ppm$ zinc). The maximum quantum yield of PSII ($F_v/F_m$) and the maximum primary yield of PSII ($F_v/F_o$) decreased with increasing copper or zinc levels. Under high copper levels, the decline in $F_v/F_m$ was caused only by the decline in $F_m$, and was accompanied by an increase in non-photochemical quenching (NPQ). The $F_v/F_m$ declined under high levels of zinc due to both a decrease in the maximum fluorescence ($F_m$) and an increase in the initial fluorescence ($F_o$), and this was accompanied by a marked decrease in photochemical quenching (qP), but not by an increase in NPQ. Accumulations of copper and zinc were found in both aboveand below-ground parts of plants, but were greater in the below-ground parts. The uptake capacity of the sorghum-sudangrass hybrid for copper and zinc reached 4459.1 mg/kg under 400 ppm copper and 9028.5 mg/kg under 1600 ppm zinc. Our results indicate that the sorghum-sudangrass hybrid contributes to the in situ phytoremediation of copper or zinc polluted soils due to its high biomass yield.

가로수의 이식방법에 따른 수목 활착 평가 - 재배방법별 팥배나무의 광화학적 반응 해석 - (Evaluation of Street Tree Rootage by Transplanting Methods - Photochemical Response Analysis of Different Cultivation for Sorbus alnifolia -)

  • 유성녕;박소현;박청인;김태진
    • 한국조경학회지
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    • 제43권1호
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    • pp.132-138
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    • 2015
  • 본 연구는 가로 수목의 조기 활착으로 도로로부터 발생하는 탄소를 효과적으로 저감할 수 있는 방안을 모색하고자 컨테이너(용기) 수목의 이식 효율성을 검증하였다. 컨테이너에서 재배된 수목은 이식 활착성을 높이고, 부적기 이식 제한을 극복할 수 있어 도로와 같은 변형된 토양환경에 적합하다. 가로수로서 가치가 높은 팥배나무를 대상으로 컨테이너에서 재배된 수목과 노지에서 재배된 수목을 각기 멀칭 및 제초처리하여 수목의 건전도를 비교하였다. 연구의 방법으로서 엽록소 형광 반응 분석을 이용한 팥배나무의 식재 방법별 광화학 반응 해석을 통해 건전성 평가하였다. 팥배나무의 식재 방법은 노지 멀칭, 컨테이너 제초 및 컨테이너 멀칭 재배로 구분하여 재배하였다. 연구의 결과로서 노지 멀칭 팥배나무에서 최대 형광량(P)이 가장 낮았으며, O-J 전이 과정 중 형광량이 증가하며, 광계 II 전자전달 효율이 감소하는 것으로 나타났다. 광계 II에서 광계 I까지의 전자전달 에너지 플럭스(RE1o/RC, RE1o/CS) 또한, 노지 멀칭 재배에서 20% 이상 감소하였다. 이와 같은 연구 결과는 도로와 같이 성토 및 절토로 인하여 수목 생장 여건이 불리한 상황에서 수목의 이식 후 조기 활착을 검증한 결과 컨테이너에서 재배된 수목이 노지에서 재배된 수목보다 활착이 빠르고, 수목 건전도가 높은 것으로 평가할 수 있다. 또한 식재 방법도 식재 후 제초에 의한 방법보다 멀칭 처리한 수목이 건전도가 높은 것으로 판단되었다. 도로와 같이 지속적으로 식재 후 관리가 어려운 여건에서는 주기적인 제초 처리보다는 이식 초기에 멀칭처리하는 것이 관리의 용이성 도모하며, 수목 건전도를 높일 수 있다.

영농형 태양광 패널의 부분 차광 생육 환경이 작물 전자전달효율과 비광화학적 형광소멸에 미치는 영향 (Effect of Partial Shading by Agrivoltaic Systems Panel on Electron Transport Rate and Non-photochemical Quenching of Crop)

  • 조유나;김현기;조은이;오도혁;정회정;윤창용;안규남;조재일
    • 한국농림기상학회지
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    • 제23권2호
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    • pp.100-107
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    • 2021
  • 영농형 태양광은 동일 토지면적에서 태양광 패널에 의한 발전과 작물 경작을 융합한 시스템이다. 광 에너지가 부족한 영농형 태양광 하부에서 작물의 수확량이 감소하는 것은 필연적이나, 이를 관장하는 패널 하부에서 생육한 작물의 광합성 반응에 대해서는 국내외적으로 거의 알려진 바가 없다. 본 연구는 고정형 영농형 태양광 시설 하부에서 재배된 작물 잎에 흡수된 광에너지가 광합성 반응 중심에 전달되고 열로 방출되는 효율을 엽록소 형광 관측을 통해 조사하였다. 패널 하부와 노지의 콩과 벼는 ETR에서 큰 차이가 없는 것으로 보아 광인산화 효율보다는 잎이 흡수한 광 에너지에 따라 CO2 고정량이 결정되는 것으로 보인다. 또한, 패널 하부의 콩과 벼는 노지보다 NPQ가 더 높은 것으로 보아 활성화된 광보호기작이 광인산화로의 에너지 분배에 부정적 역할을 할 수 있을 것으로 보인다. 향후 영농형 태양광에서의 작물 생산량과 광합성의 관계를 이해하기 위해 보다 다양한 기후 및 재배조건에서의 광합성 반응을 조사할 필요가 있겠다.

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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Growth and Physiological Responses of Four Plant Species to Different Sources of Particulate Matter

  • Kwon, Kei-Jung;Odsuren, Uuriintuya;Bui, Huong-Thi;Kim, Sang-Yong;Park, Bong-Ju
    • 인간식물환경학회지
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    • 제24권5호
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    • pp.461-468
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    • 2021
  • Background and objective: Particulate matter (PM) has a serious impact on health. Recently, studies are conducted to reduce PM in an environmentally friendly way using plants. This study investigated the physiological responses of plants and their ability to remove PM by continuously spraying different PM sources (loam, fly ash, carbon black) to four native plant species, such as Iris sanguinea, Pteris multifida, Vitis coignetiae, and Viburnum odoratissimum var. awabuki. Methods: The four plant species were randomly placed in four chambers, and 0.1 g of different PM was injected into each chamber twice a week. We measured chlorophyll, carotenoid, chlorophyll fluorescence (Fv/Fm), total leaf area, amount of leaf wax, PM10 (sPM10) and PM2.5 (sPM2.5) on the leaf surface, and PM10 (wPM10) and PM2.5 (wPM2.5) on the wax layer. Results: For I. sanguinea and V. coignetiae, the sources of PM did not affect the growth response. P. multifida showed high chlorophyll a, b, total chlorophyll, and carotenoid content in carbon black as well as high Fv/Fm and total leaf area, thereby proving that carbon black helped plant growth. By PM sources, sPM10 showed a significant difference in three plant species, sPM2.5 in two plant species, and wPM10 in one plant species, indicating that sPM10 was most affected by PM sources. Conclusion: Carbon black increased the leaf area by affecting the growth of P. multifida. This plant can be effectively used for PM reduction by increasing the adsorption area. I. sanguinea and V. coignetiae can be used as economical landscaping plants since they can grow regardless of PM sources.

Biological Constraints in Algal Biotechnology

  • Torzillo, Giuseppe;Pushparaj, Benjamin;Masojidek, Jiri;Vonshak, Avigad
    • Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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    • 제8권6호
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    • pp.338-348
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    • 2003
  • In the past decade, considerable progress has been made in developing the appropriate biotechnology for microalgal mass cultivation aimed at establishing a new agro-industry. This review points out the main biological constraints affecting algal biotechnology outdoors and the requirements for making this biotechnology economically viable. One of them is the availability of a wide variety of algal species and improved strains that favorably respond to varying environmental conditions existing outdoors. It is thus just a matter of time and effort before a new methodology like genetic engineering can and will be applied in this field as well. The study of stress physiology and adaptation of microalgae has also an important application in further development of the biotechnology for mass culturing of microalgae. In outdoor cultures, cells are exposed to severe changes in light and temperature much faster than the time scale re-quired for the cells to acclimate. A better understanding of those parameters and the ability to rapidly monitor those conditions will provide the growers with a better knowledge on how to optimize growth and productivity. Induction of accumulation of high value products is associated with stress conditions. Understanding the physiological response may help in providing a better production system for the desired product and, at a later stage, give an insight of the potential for genetic modification of desired strains. The potential use of microalgae as part of a biological system for bioremediation/detoxification and wastewater treatment is also associated with growing the cells under stress conditions. Important developments in monitoring and feedback control of the culture behavior through application of on-line chlorophyll fluorescence technique are in progress. Understanding the process associated with those unique environmental conditions may help in choosing the right culture conditions as well as selecting strains in order to improve the efficiency of the biological process.