• 한국작물학회지
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• 제60권1호
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• pp.1-7
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• 2015

본 연구는 파종시기와 질소시비 수준에 대한 옥수수의 광화학적 반응을 분석하여 광생리적 특성을 해석하였다. 1. 5월 22일 파종시 질소 함량이 증가함에 따라 생육후기까지 엽록소 형광량 또한 증가하여 질소 배량처리에서 광이용효율이 더 높은 것으로 확인되었다. 2. 생육초기의 형광량이 가장 높았으며, 이후 모든 처리구에서 엽록소 형광량이 50% 가량 감소하여 전자전달을 위한 광화학 반응이 크게 감소했음을 알 수 있었다. 3. 질소 반량구에서 활성화된 RC (RC/ABS)가 감소하며 13% 이상의 에너지가 손실되었으며, 결국 전자전달시 에너지 전환효율(PI, DF 등)이 감소해 광이용효율이 낮았다. 4. 배량 처리구는 생육후기로 갈수록 전자전달 효율(ET2o/CS) 및 단면당 활성화된 RC(RC/CS) 등 광이용 효율이 대조구 대비 크게 증가하여 광합성기구 사이의 전자전달이 잘 이루어지는 것으로 확인되었다.

• 한국육종학회지
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• 제43권4호
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• pp.233-240
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• 2011

식물 피노믹스 분야에서 초고속 대량선발이 가능하도록 만든 화상기술(imaging technology)을 온실자동화 기술, 이미지 촬영 및 분석기술 등으로 분류하여 개념을 정리하고, 화상기술을 개발 및 응용하고 있는 주요 연구기관의 현황을 소개하였다. 연구동향 파악을 위해 작물의 내재해성 검정, 병해충진단, 종자활력 검정, 수확후 관리, 생체리듬 연구 등 다양한 분야에서 응용되고 있는 사례들을 살펴보았다. 향후 열 화상, 형광 화상 기술을 UV-induced blue green fluorescence, hyperspectral imaging 등과 상호 보완해서 multi-sensor 개념으로 발전시켜 나간다면, 식물의 생산량 증대를 위한 스트레스 내성자원 선발의 효율성을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 파장대의 영상정보로부터 각 스트레스의 특징을 catalogue화하는 것이 가능하여 다양한 스트레스를 정확히 진단하고 정량화할 수 있을 것으로 보이며, 나아가 각종 스트레스에 대한 조기 경보시스템으로도 활용할 수 있을 것이다. 호주 Plant Phenomics Centre에서는 온실과 포장을 포함한 Phenomics 기술의 종합적 개념도를 그림 4와 같이 제시하고 각 부문별 필요기술을 개발 중에 있는데, 종합기술로 완성된다면 현재의 작물 품종개량 속도를 획기적으로 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. 호주는 그 동안 분자생물학, 식물생리학 분야에서는 기술력을 확보해 왔지만 BT, IT 등 융복합농업기술분야에서는 다른 나라에 비해 역량을 결집하지 못하고 뒤쳐져 있었다고 볼 수 있는데, 연구개발의 궁극적인 목표인 실용화 단계에서의 기술우위를 선점함으로써 그간의 약세를 만회하고자 Phenomics 연구시설을 설치하였다고 한다. 이점은 BT 후발주자이면서 국제적 경쟁력을 확보하려는 우리에게 시사하는 바가 크다. Phenomics 연구는 생명공학기술을 통해 창출된 GM 식물체, 전통육종을 통해 육성된 육종재료 등 모든 유용 유전자원을 평가, 검정할 수 있는 신품종 육성의 기본 기술로 부상하고 있다. 지난 수년간 정체되어 있는 국내 종자시장을 고부가 수출산업으로 육성하기 위해서는 유용 유전자원, 농업생명공학산물의 실용화를 가속화하여야 하며, 이를 위해 피노믹스 기술 확보 및 시설 인프라 구축을 전략적으로 신중히 검토해봐야 할 시점이다.

• 생태와환경
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• 제35권4호통권100호
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• pp.257-265
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• 2002

남조류에 의해 생성되는 anatoxin-a의 양과 환경요인과의 관계를 알아보기 위해 대청호에서 2001년 6월부터 2001년 11월까지 조류 및 물 시료를 채취하였다. 환경요인 중 물리적 요인은 현장에서 측정하였고, 생물${\cdot}$화학적 요인은 실험실에서 측정하였다. 조류 및 물 시료에 존재하는 anatoxin-a의 양은 fluorescence detector를 이용하여 HPLC로 측정하였고, 조류 시료와 물 시료의 경우 각각$0.61-8.68\;{\mu}g/g\;dry wt$,$0.01-0.08\;{\mu}g/L$로 측정되었다. 음용수의 안전을 고려한 anatoxin-a의 권고기준 농도는 $1\;{\mu}g/L$로 제안되고 있다. 조류세포와 물 시료에서 anatoxin-a농도가 가장 높게 검출된 시기는 7월이었다. 독소 생성에 중요한 요인을 확인하기 위해 환경요인과 anatoxin-a농도와의상호관계를 살펴보았다. 조류 시료내 anatoxin-a농도는 nitrate,총질소와 총인 비율, 총용존질소(P<0.05)및 총입자성질소와 총입자성인 비율(P<0.05)과 높은 상관관계를 나타내었고, 물 시료내anatoxin-a 농도는 수온, 전기전도도(P<0.01), 수소이온농도, phycocyanin, phycocyanin과 엽록소 a비율 (P<0.01)과 높은 상관관계를 나타내었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제20권2호
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• pp.123-133
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• 2011

본 연구에서는 E. pellita와 A. mangium 용기묘를 대상으로 시비 처리에 따른 광합성, 엽록소 형광반응, 엽록소 함량 등의 생리적 특성 및 생장 특성 변화를 조사 분석하여 열대림 두 수종에 대한 시설양묘과정에서의 최적 시비 조건을 구명하고자 연구를 실시하였으며, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 시비처리에 따른 E. pellita의 광합성 능력, 광화학 효율 및 엽록소 함량은 $1g{\cdot}l^{-1}$ 처리구에서 가장 우수하였으며, $2g{\cdot}l^{-1}$에서는 과량 시비로 인한 생육저하 현상으로 오히려 감소하는 경향을 나타냈다. A. mangium은 $2g{\cdot}l^{-1}$ 처리구에서 가장 우수한 광합성 능력, 광화학 효율 및 엽록소 함량을 보이면서 시비수준이 높을수록 우수한 능력을 나타냈다. 두 수종 모두 적정 시비 조건에서 높은 엽록소 함량과 광화학 효율에 의해 활발한 광합성 활동이 이루어졌다. 즉, 양분 조건에 따라 광합성 기구가 유동적으로 변하는 것을 알 수 있다. 근원경과 간장 생장 및 물질생산량 또한 E. pellita는 $1g{\cdot}l^{-1}$, A. mangium은 $2g{\cdot}l^{-1}$ 처리구에서 가장 우수하였으며, 생리적 특성과 같은 경향을 보였다. H/D율과 T/R율은 시비 처리구가 무시비 처리구보다 높은 값을 보였지만, 시비 처리 간 유의적 차이는 나타나지 않았다. 묘목품질지수는 두 수종 모두 위 결과와 같이 수종별로 적정 시비 처리구에서 가장 높았으며, 적정 시비 처리에 의해 생산 된 묘목 우수한 형질을 나타낸 것이다. 본 연구 결과를 종합해 보면, 열대 수종인 E. pellita와 A. mangium의 용기묘 양묘 시 시비 처리에 따른 양분 조건에 의한 생리 및 생장 특성의 변화를 볼 수 있었다. 양분 부족은 광합성 기구의 활동 감소에 의한 생장 저하가 초래되어 불량한 묘목이 생산되는 과정을 볼 수 있다. 즉, 양묘과정에서 수종별 양분 요구도에 맞는 생육환경조절은 시설양묘시업에 의한 건전한 묘목을 대량 생산함과 동시에 조림과정에서도 높은 활착과 생장으로 우수한 조림성과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 일률적인 시비를 실시하는 것이 아니라, 기간별 상대생장량을 조사하여 수종별 생장패턴에 따라 기간별로 양분 요구량에 맞는 집중, 효율적인 시비를 실시할 수 있을 것으로 기대된다. 이에 띠라 양묘과정에서의 환경적 측면과 함께, 비용 측면에서 이점이 있어 경제적으로도 묘목 생산비를 절감할 수 있을 것으로 판단된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제13권4호
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• pp.209-216
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• 2004

본 연구에서는 폐쇄형 식물 생산시스템 내에서 생체정보에 의한 최적 환경제어와 식물의 환경스트레스 판단을 위하여 엽록소형광 분석법으로 광합성효율 모델을 만들었으며, 광합성효율 모델에 유전알고리즘을 적용하여 재배환경 최적화 프로그램의 응용성을 평가하였다. 6가지 미기상 요인 중 5가지는 고정하고 1가지씩만 변화시켜 가며 측정한 Fv'/Fm'이 최대가 되는 환경조건은 기온 $21^{\circ}C,\;CO_2$농도 $1,200\~1,400ppm$, 상대습도 $68\%$, 기류속도 $1.4m{\cdot}s^{-1}$, 배양액온도 $20^{\circ}C$이었으며 PPF가 $140{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ 보다 증가할수록 광합성 효율은 감소하였다. 광합성효율모델의 오차는 평균 $2.5\%$였다. 재배환경 최적화 프로그램으로부터 계산된 밀폐형식물 생산시스템내에서 상추의 최적재배환경조건은 기온 $22^{\circ}C$, 배양액온도 $19^{\circ}C,\;CO_2$농도 1,400ppm, 기류속도 $1.0m{\cdot}s^{-1}$, PPF $430{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, 상대습도 $65\%$이다. 이상의 연구 결과로부터 광합성 효율 모델을 이용하여 식물 생산시설의 환경모니터링 시스템과 식물 생체정보에 의한 최적제어시스템의 개발이 가능함을 확인하였다.

• ALGAE
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• 제29권4호
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• pp.321-331
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• 2014

Vertebrata lanosa is an abundant and obligate red algal epiphyte of Ascophyllum nodosum that forms part of a complex and highly integrated symbiotic system that includes the ascomycete, Mycophycias ascophylli. As part of ongoing studies to resolve interactions among species in the symbiosis, we used pulse amplitude modulation fluorimetry of chlorophyll a fluorescence, from photosystem II (PSII), to measure the maximum quantum yield ($F_v/F_m$) of PSII [$QY(II)_{max}$] and relative photosynthetic electron transport rates (rETR), as a function of light intensity, in order to evaluate the photosynthetic capacity of the two algal symbionts in the field and in the laboratory under different treatments. Our primary question was 'Is the ecological integration of these species reflected in a corresponding physiological integration involving photosynthetic process?' In the laboratory we measured changes in $QY(II)_{max}$ in thalli of V. lanosa and A. nodosum over one week periods when maintained together in either attached or detached treatments or when maintained separated from each other. While the $QY(II)_{max}$ of PSII of A. nodosum remained high and showed no significant variation among treatments, V. lanosa showed decreasing performance in the following conditions: V. lanosa attached to A. nodosum, V. lanosa in the same culture, but not attached to A. nodosum, and V. lanosa alone. These results are consistent with observations in which rETR was reduced in V. lanosa maintained alone versus attached to A. nodosum. Values for $QY(II)_{max}$ in V. lanosa measured in the field in fully submerged thalli were similar to those measured in the laboratory when V. lanosa was attached to it obligate host A. nodosum. Our results provide evidence of a physiological association of the epiphyte and its host that reflects the known ecology.

• Molecules and Cells
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• 제39권6호
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• pp.477-483
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• 2016

Heat shock factors (Hsfs) are central regulators of abiotic stress responses, especially heat stress responses, in plants. In the current study, we characterized the activity of the Hsf gene HsfA3 in Arabidopsis under oxidative stress conditions. HsfA3 transcription in seedlings was induced by reactive oxygen species (ROS), exogenous hydrogen peroxide ($H_2O_2$), and an endogenous $H_2O_2$ propagator, 2,5-dibromo-3-methyl-6-isopropyl-p-benzoquinone (DBMIB). HsfA3-overexpressing transgenic plants exhibited increased oxidative stress tolerance compared to untransformed wild-type plants (WT), as revealed by changes in fresh weight, chlorophyll fluorescence, and ion leakage under light conditions. The expression of several genes encoding galactinol synthase (GolS), a key enzyme in the biosynthesis of raffinose family oligosaccharides (RFOs), which function as antioxidants in plant cells, was induced in HsfA3 overexpressors. In addition, galactinol levels were higher in HsfA3 overexpressors than in WT under unstressed conditions. In transient transactivation assays using Arabidopsis leaf protoplasts, HsfA3 activated the transcription of a reporter gene driven by the GolS1 or GolS2 promoter. Electrophoretic mobility shift assays showed that GolS1 and GolS2 are directly regulated by HsfA3. Taken together, these findings provide evidence that GolS1 and GolS2 are directly regulated by HsfA3 and that GolS enzymes play an important role in improving oxidative stress tolerance by increasing galactinol biosynthesis in Arabidopsis.

• 한국작물학회지
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• 제47권5호
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• pp.341-351
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• 2002

In order to examine the mechanistic basis for differential sensitivities to chilling and subsequent recovery between two rice (Oryza sativa L.) cutivars, a chilling-tolerant japonica type (Ilpumbyeo) and a chilling-susceptible indica type (Taebaekbyeo), changes of physiological responses and antioxidant enzymes were investigated. Both cultivars at 3 leaf stage were exposed at a low temperature of $5^{\circ}C$ for 3 days and subsequently recovered in a growth chamber at a $25^{\circ}C$ for 5 days with 250 mmol $m^{-2}$ $s^{-1}$. Physiological parameters such as leaf fresh weight, relative water content, cellular leakage, lipid peroxidation, and chlorophyll a fluorescence showed that the chilling tolerant cultivar had a high tolerance during chilling. However, the chilling-susceptible cultivar revealed severe chilling damages. The chilling-tolerant cultivar was also faster in recovery than the chilling-susceptible cultivar in all parameters examined. We analyzed the activity and isozyme profiles of four antioxidant enzymes which are: superoxide dismutase (SOD), caltalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX), and glutation reductase (GR). We observed that chilling-tolerance was due to a result of the induced or higher antioxidant enzyme system, CAT and APX in leaves and SOD, CAT, APX, and GR in roots. Especially, we observed the most significant differences between the chilling-tolerant cultivar and -susceptible cultivar in CAT and APX activity. Also in isozyme profiles, CAT and APX band intensity in the chilling-tolerant cultivar was distinctively higher than in the chilling-susceptible cultivars during chilling and recovery. Thus, the cold stability of CAT and APX are expected to contribute to a tolerance mechanism of chilling in rice plants. In addition, the antioxidative enzymes activity in roots may be more important than in that of leaves to protect chilling damage on rice plants.

• 한국물환경학회지
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• 제39권6호
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• pp.451-464
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• 2023

Harmful cyanobacterial monitoring is time-consuming and requires skilled professionals. Recently, Phycocyanin, the accessory pigment unique to freshwater cyanobacteria, has been proposed as an indicator for the presence of cyanobacteria, with the advantage of rapid and simple measurement. The purpose of this research was to evaluate the correlation between the harmful cyanobacterial cell density and the concentration of phycocyanin and to consider how to use the real-time water quality monitoring system for algae bloom monitoring. In the downstream of the Nakdong River, Microcystis spp. showed maximum cell density (99 %) in harmful cyanobacteria (four target genera). A strong correlation between phycocyanin(measured in the laboratory) concentrations and harmful cyanobacterial cell density was observed (r = 0.90, p < 0.001), while a weaker relationship (r = 0.65, p < 0.001) resulted between chlorophyll a concentration and harmful cyanobacterial cell density. As a result of comparing the phycocyanin concentration (measured in submersible fluorescence sensor) and harmful cyanobacterial cell density, the error range increased as the number of cyanobacteria cells increased. Before opening the estuary bank, the diurnal variations of phycocyanin concentrations did not mix by depth, and in the case of the surface layer, a pattern of increase and decrease over time was shown. This study is the result of analysis when Microcystis spp. is dominant in downstream of Nakdong River in summer, therefore the correlation between the harmful cyanobacteria density and phycocyanin concentrations should be more generalized through spatio-temporal expansion.

• 한국작물학회지
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• 제59권2호
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• pp.181-187
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• 2014

화석연료의 연소나 유류 오염 등으로 인해 발생하는 PAHs는 우리 주변 어디에서나 존재하는 위험한 오염물질 중 하나로, 생태계에 영향을 끼치며 작물 생육에도 영향을 준다. PAHs는 작물에서도 흡수가 가능하기 때문에, 작물생육에 대한 저해 효과를 알아보기 위해 콩과 벼에 대한 영향을 유묘기부터 검정하였다. PAHs가 처리된 토양에서 자란 벼와 콩의 초장과 건물중은 다소 감소하였고, 벼보다 콩에서 생장 저해가 강하게 발생되었다. 토양에 100 ppm 농도에서 처리된 경우 콩의 초장은 58.9 cm로 처리되지 않은 콩의 87.2% 값을 보였다. 벼의 경우, 처리 후 80일 100 ppm에서 자란 벼가 처리되지 않은 벼의 96.0% 값을 보여, 초장에 있어서 저해 효과가 낮게 나타났다. 광합성과 관련된 엽록소 함량과 엽록소 형광은 PAHs 처리 후 20일부터 70일까지 저해가 약간 되었지만, 출수기 이후는 저해 정도가 약하게 나타났다. 어린 유묘의 한천 배지 실험은 100 ppm phenanthrene 농도일 때, 성숙한 작물의 폿트 실험과 비교시 유묘 길이와 생체중의 저해가 높게 나타났다. 벼에서는 유묘 길이와 생체중이 각 각 54.2%, 33.3% 감소하였고, 콩에서는 각 각 27.9%, 13.2% 감소되었다. 이러한 결과를 통하여 PAHs은 성숙기보다 영양 생장 초기에 저해가 높게 발생하며, 영양생장기의 피해는 콩보다 벼에서 저해가 높게 발생하였다.