• 한국토양비료학회지
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• 제37권4호
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• pp.266-287
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• 2004

식물체에 해를 끼치지 않고 식물체와 공생하는 박테리아는 식물의 생장을 촉진 시키며 친환경적 식물 보호제 역할을 함으로서 높은 관심을 받아왔다. Methylobacterium spp.로 분리된 분홍색 색소를 형성하는 methylotrophic bacteria (PPFMS)는 식물의 잎 표면에 서식한다. 거의 모든 식물체의 잎에는 PPFMS를 가지고있으며, Methylobacterium의 특별한 특성을 가진 이들은 탄소와 에너지원으로 잎의 methanol를 이용한다. 비록 이들 박테리아들은 잘 알려 지지 않았지만. 그들은 식물 대사 작용에 영향을 주면서 함께 진화되어 왔다. 이 주장은 다음의 예로 보인 관찰로서 뒷받침 한다. (1) PPFMS는 씨 안에서 발견되고 (2) PPFMS는 자주 무균 세포 배양에서 발견되고 (3) 적은 수의 PPFMS를 지닌 종자는 낮은 발아율을 보였고, (4) 감소된 PPFMS를 가진 식물들은 낮은 줄기/뿌리 비율을 보이고, (5) 콩깍지 형성 시기에 콩잎에 PPFMS의 엽면처리는 종자 수와 생산량을 높이며, (6) 우산이끼를 배양하는데 있어서 PPFM에 의해 생성된 비타민 Rl2는 우산이끼의 생장을 위해 필요하고 (7) 벼에 있어서 Rhizoctonia solani에 인해 나타나는 엽초마름병의 발병률은 PPFMS를 처리한 벼에서 억제되거나 감소되었고, 그리고 (8) PPFM의 종은 기공과 엽록소의 농도, malic acid의 함량을 증가시켜 식물의 광합성 능을 증가시켰다. Methylobacterium spp.은 식물체의 잔사를 이용하거나 식물체에 유용한 대사산물을 생산함으로써 식물의 신진대사에 관여하는 것으로 알려진 공생자이다. 박테리아와 식물체간의 이로운 상호작용에 관해 알려진 많은 보고서들이 있다. 식물체의 수분장애 완화, 광합성호르몬 생산, 그리고 질소고정과 같은 식물의 생장을 촉진시키는 박테리아 종과 같은 선발은 성공적으로 분리 해낼 수 있었고, 작물생산에 있어서 이 같은 미생물의 처리는 생산력을 증가시킬 것이다.

• Molecules and Cells
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• 제41권5호
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• pp.413-422
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• 2018

Soybean transgenic plants with ectopically expressed AtABF3 were produced by Agrobacterium-mediated transformation and investigated the effects of AtABF3 expression on drought and salt tolerance. Stable Agrobacterium-mediated soybean transformation was carried based on the half-seed method (Paz et al. 2006). The integration of the transgene was confirmed from the genomic DNA of transformed soybean plants using PCR and the copy number of transgene was determined by Southern blotting using leaf samples from $T_2$ seedlings. In addition to genomic integration, the expression of the transgenes was analyzed by RT-PCR and most of the transgenic lines expressed the transgenes introduced. The chosen two transgenic lines (line #2 and #9) for further experiment showed the substantial drought stress tolerance by surviving even at the end of the 20-day of drought treatment. And the positive relationship between the levels of AtABF3 gene expression and drought-tolerance was confirmed by qRT-PCR and drought tolerance test. The stronger drought tolerance of transgenic lines seemed to be resulted from physiological changes. Transgenic lines #2 and #9 showed ion leakage at a significantly lower level (P < 0.01) than ${\underline{n}}on-{\underline{t}}ransgenic$ (NT) control. In addition, the chlorophyll contents of the leaves of transgenic lines were significantly higher (P < 0.01). The results indicated that their enhanced drought tolerance was due to the prevention of cell membrane damage and maintenance of chlorophyll content. Water loss by transpiration also slowly proceeded in transgenic plants. In microscopic observation, higher stomata closure was confirmed in transgenic lines. Especially, line #9 had 56% of completely closed stomata whereas only 16% were completely open. In subsequent salt tolerance test, the apparently enhanced salt tolerance of transgenic lines was measured in ion leakage rate and chlorophyll contents. Finally, the agronomic characteristics of ectopically expressed AtABF3 transgenic plants ($T_2$) compared to NT plants under regular watering (every 4 days) or low rate of watering condition (every 10 days) was investigated. When watered regularly, the plant height of drought-tolerant line (#9) was shorter than NT plants. However, under the drought condition, total seed weight of line #9 was significantly higher than in NT plants (P < 0.01). Moreover, the pods of NT plants showed severe withering, and most of the pods failed to set normal seeds. All the evidences in the study clearly suggested that overexpression of the AtABF3 gene conferred drought and salt tolerance in major crop soybean, especially under the growth condition of low watering.

• 대한본초학회지
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• 제36권6호
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• pp.39-46
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• 2021

Objectives : AMP-activated protein kinase (AMPK) is a key metabolic regulator that reduces lipogenesis. AMPK is mainly activated via phosphorylation of liver kinase B (LKB) 1 under energy stress. Here, we highlighted the anti-obesity effect and underlying mechanism of Coix lacryma-jobi var. mayuen Stapf sprout water extract (CSW) sprout extract in connection with the LKB1/AMPK signaling pathway. Methods : C57BL/6 mice (20~25 g) fed HFD to induce obesity and at the same time administered CSW 100 mg/kg (CSWL; (CSWL; CSW low concentration) or CSW 200 mg/kg (CSWH; CSW high concentration) or Garcinia extract (Garcinia) 200 mg/kg orally for 6 weeks. Body weight and food intake were measured at the same time each day. After 6 weeks of CSW administration, liver tissue and serum were obtained through an autopsy. After the end of the experiment, biochemical analysis (triglycerides (TG), total cholesterol (TC), HDL-cholesterol, and LDL-cholesterol) was performed on the serum. And then, protein levels related to TG and TC synthesis were measured through western blot analysis in liver tissue. Results : As a result, serum TG, TC, and LDL-cholesterol levels were significantly increased in the control group and significantly decreased in the CSW administration group. On the other hand, the HDL-cholesterol level was increased in the CSW-administered group. And as a result of Western blot analysis, CSW significantly increased the phosphorylation of LKB1 & AMPK, and remarkably decreased the expression of factors related to TG and TC synthesis. Conclusions : Our findings suggest that CSW influences the TG and TC synthesis to positively affect HFD-induced obesity in C57BL/6 mice.

• 생물환경조절학회지
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• 제21권4호
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• pp.419-427
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• 2012

파프리카('Cupra', 'Coletti') 여름작기 재배시 고온기 극복을 위해 내부 차광 스크린(외부광이 $700W{\cdot}m^{-2}$ 이상일 때 차광스크린 작동하여 10~20% 차광률 유지)과 차광제 처리(차광제와 물을 1 : 4의 비율로 희석하여 온실 외부 지붕을 살포 30% 정도의 차광률 유지)의 효과를 분석하고자 연구를 수행하였다. PPFD는 차광제 처리구가 무처리구에 비해 30%, 내부 스크린 처리구에 비해 20% 감소시키는 효과를 보였다. 차광제 처리구에서 무처리구와 내부 스크린 처리구에 비해 PPFD의 감소시키는 효과를 보여 차광제의 차광효과가 더 높았고, 차광제 처리에 의해 온실 내 온도 감소효과가 더 높게 나타났다. 습도 부족분 변화는 무처리구와 내부 스크린 처리구의 경우 오전 9시에 최대 허용범위인 $8g{\cdot}m^{-3}$을 벗어나 각각 오후 2시에 최고 $16.6g{\cdot}m^{-3}$와 $13.8g{\cdot}m^{-3}$까지 도달 했지만, 차광제 처리구에서는 무처리구와 내부 스크린 처리구보다 2시간 뒤인 11시에 $8.6g{\cdot}m^{-3}$으로 허용 범위를 벗어났고, 오후 4시에 최고 $12.1g{\cdot}m^{-3}$까지 상승하여 생육환경 조건이 더 양호해졌다. 차광제 처리구와 내부 스크린 처리구에서 무처리구에 비해 엽온이 $2^{\circ}C$, 과실의 온도가 $5^{\circ}C$, 그리고 꽃의 온도가 $3^{\circ}C$ 정도 낮아지는 효과를 보였다. 차광제 처리구와 내부 스크린 처리구에서 무처리구에 비해 초장이 두 품종 모두에서 유의적으로 길어졌고, 분지수, 경경, 잎크기는 유의성이 인정되지 않았다. 잿빛곰팡이의 발생률은 무처리구에 비해 차광제 처리구에서 품종에 따라 14.7~22.1% 감소하는 효과가 있었다. 과실크기는 차광처리에 의해 두 품종 모두에서 무처리구에 비해 증가하였으나, 심실수, 과피 두께는 유의한 차이를 보이지 않았다. 과육의 무게는 차광제 처리구와 내부 스크린 처리구에서 10~15g 증가하였지만, 당도는 감소하는 경향을 보였다. 차광에 따른 색도는 차이가 없었고, 경도는 차광 시 약간 증가하는 경향을 보였다. 수량은 무처리구에 비해 차광제 처리구와 내부 스크린 처리구에서 상품율이 11.7~22.6% 증가하였고, 상품과수는 4.0~12.2개로 증가했다. 따라서 무처리구에 비해 차광제 처리구에서 여름철 고온기의 극복에 효과가 있는 것으로 나타났다.

• 생물환경조절학회지
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• 제32권4호
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• pp.384-395
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• 2023

증산은 적정 관수 관리에 중요한 역할을 하므로 수분 스트레스에 취약한 토마토와 같은 작물의 관개 수요에 대한 지식이 필요하다. 관수량을 결정하는 한 가지 방법은 증산량을 측정하는 것인데, 이는 환경이나 생육 수준의 영향을 받는다. 본 연구는 분단위 데이터를 통해 수학적 모델과 딥러닝 모델을 활용하여 토마토의 증발량을 추정하고 적합한 모델을 찾는 것을 목표로 한다. 라이시미터 데이터는 1분 간격으로 배지무게 변화를 측정함으로써 증산량을 직접 측정했다. 피어슨 상관관계는 관찰된 환경 변수가 작물 증산과 유의미한 상관관계가 있음을 보여주었다. 온실온도와 태양복사는 증산량과 양의 상관관계를 보인 반면, 상대습도는 음의 상관관계를 보였다. 다중 선형 회귀(MLR), 다항 회귀 모델, 인공 신경망(ANN), Long short-term memory(LSTM), Gated Recurrent Unit(GRU) 모델을 구축하고 정확도를 비교했다. 모든 모델은 테스트 데이터 세트에서 0.770-0.948 범위의 R² 값과 0.495mm/min-1.038mm/min의 RMSE로 증산을 잠재적으로 추정하였다. 딥러닝 모델은 수학적 모델보다 성능이 뛰어났다. GRU는 0.948의 R² 및 0.495mm/min의 RMSE로 테스트 데이터에서 최고의 성능을 보여주었다. LSTM과 ANN은 R² 값이 각각 0.946과 0.944, RMSE가 각각 0.504m/min과 0.511로 그 뒤를 이었다. GRU 모델은 단기 예측에서 우수한 성능을 보였고 LSTM은 장기 예측에서 우수한 성능을 보였지만 대규모 데이터 셋을 사용한 추가 검증이 필요하다. FAO56 Penman-Monteith(PM) 방정식과 비교하여 PM은 MLR 및 다항식 모델 2차 및 3차보다 RMSE가 0.598mm/min으로 낮지만 분단위 증산의 변동성을 포착하는 데 있어 모든 모델 중에서 가장 성능이 낮다. 따라서 본 연구 결과는 온실 내 토마토 증산을 단기적으로 추정하기 위해 GRU 및 LSTM 모델을 권장한다.

• 원예과학기술지
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• 제28권4호
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• pp.529-534
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• 2010

수박($Citrullus$ $lanatus$ L.)의 시듦증은 생리장해라고 알려져 있다. 품질 및 수량을 저하시키고 큰 경제적 손실을 가져오는 이 증상은 주로 한국의 수박 주산지인 의령이나 함안 지역에서 기온이 높아지는 3월 중순 이후부터 시작하며 해에 따라 발생 양상이 차이가 있다. 수박 생리장해에 대한 많은 연구가 수행되고 있으나 시듦증의 발생 기작에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구는 시듦증 발생 기작을 해명하기 위하여 강제환기 처리를 하였으며 경남 의령군 용덕면에서 2009년 1월-5월까지 수행하였다. 관행처리에 비해 강제환기 처리는 시설내 기온, 엽온 및 근권부의 온도를 각각 약 4.5, 5, $3^{\circ}C$정도 낮게 유지시켰고 포차도 낮게 유지시켰다. 전 생육기간 동안 관행 및 강제환기 처리 모두에서 과실 생육속도가 최대를 보이는 시기가 두 차례 관찰되었고 관행에서 그 속도와 시기가 더 빠른 것으로 관찰되었고, 첫 번째 최대기는 착과 후 12일에(350g/일), 그 두 번째는 착과 후 24일에(350g/일) 관찰되었다. 시듦증은 착과 후 22일에 관행처리 에서만 발생하기 시작하였다. 강제환기 처리에서 과실 생육최대기는 관행처리에서 보다 4일 늦게 관찰되었다(350g/일). 동시에 식물체 생육속도도 강제환기가 관행처리 보다 낮은 것으로 나타났다. 이러한 결과들은 강제환기가 전 생육기간 동안 엽온 및 포차를 낮게 유지함으로써 식물체 및 과실의 생육속도를 조절했다는 것을 보여준다. 따라서 강제환기가 건전한 생육을 유도하고 식물체의 증산을 조절함으로써 엽과 과실간 수분경합을 줄여 시듦증을 방지시킨다는 가설을 제시한다. 금후 직접적이고 정밀한 실험을 통해 강제환기효과에 대한 식물체내의 수분균형의 연구가 기대 된다.

• 한국자원식물학회지
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• 제25권1호
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• pp.156-168
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• 2012

절화국화는 수명이 1-2주이며, 최대 3-4주까지 유지되고 수확 후 호흡증대와 노화가 급격하게 진행되지 않는 non-climateric 식물로서 에틸렌에 대한 감수성이 낮은 작목이다. 절화는 주로 잎이 위조, 황화되고 수분의 이동이 방해되어 엽록소가 퇴화되고 잎의 노화가 촉진되어 개화되지 못하므로 품질이 떨어진다. 절화의 수명은 품종, 수확전 재배조건, 수확 후 온도, 습도, 광, 수질 등 외부요인 및 기질의 공급, 체관 및 물관의 흡수력 유지, 에틸렌과 같은 호르몬, 효소활성 변화 등의 내부요인에 의해 좌우된다. 국화 품질지표는 꽃과 줄기가 구부러짐이 없고 절간간격 및 잎 크기의 상하가 일정하며 균형이 잘 잡힌 것이어야 하며, 화형, 화색이 품종 본래의 특성을 갖추고 모두 양호하여야 하며 병해충 피해가 확인되지 않으며, 절화 수확시기가 적기인 것이여야 한다. 스탠다드 국화는 꽃봉오리가 5-6cm일 때 수확하고, 스프레이 국화는 40% 개화상태인 2-4개의 봉오리가 균일하게 개화하면 수확한다. 이 때 토양 기부에서부터 10 cm 위로 잘라 목질화된 줄기를 제거하며 줄기 아래쪽의 잎을 1/3정도 제거하여 수분흡수가 잘 이루어지도록 한다. 수확 후 절화를 등급별로 나누게 되는데 절화의 길이와 무게, 꽃의 개화상태를 기준으로 한다. 스탠다드 국화는 병해충이 없고, 줄기가 구부러짐이 없고, 잎 크기가 균형이 잘 잡히고 절화장이 80 cm, 절화줄기 1개의 무게가 70 g이면 가장 우수한 1등급이며, 스프레이 국화는 절화장과 절화무게가 각각 70 cm, 60 g이고, 개화는 2-4륜이 개화하고, 병해충이 없는 깨끗한 상태인 경우가 1등급이다. 절화수명을 연장하기 위하여 물올림과 동시에 전처리제를 사용하는데, STS, GA, BA, 1-MCP, Chrysal, 살균제, sucrose 등이 이용되고 있다. 절화의 호흡감소, 부패감소, 변색지연, 증산억제를 위해 예냉을 $5{\sim}7^{\circ}C$에서 4시간 이상 하는 것이 좋다. 절화국화는 PE필름으로 포장해서 상자에 넣으면 $2^{\circ}C$에서 2주간 저장이 가능하고, 습식에서는 3주간 저장이 가능하다. 포장이 끝난 국화는 저온차량를 이용하여 수송 상차 및 하역비 절감을 위해 2상자씩 묶어 출하한다. 소비자가 신선한 꽃을 오랫동안 감상하는 위해 HQS, 탄산수, sucrose 등을 이용하여 수확 후 후처리를 한다. 절화 국화의 소비 및 이용을 다변화하기 위해서는 유통 품목과 품종의 다양화, 유통체계의 정비, 산지 생산자-소매자-소비자의 정보교류 등이 필요할 것이다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제37권4호
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• pp.517-528
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• 2010

종자 발달과 발아는 수분과 양분 함량의 급격한 변화를 수반하는 복합적인 과정이다. 본 연구에서는 유전자 발현과 단백질 구조 비교 분석을 통해 벼 종자의 발아와 발달과정에 관여하는 액포막 aquaporin (tonoplast intrinsic protein)을 규명하였다. OsTIP3;1, OsTIP3;2는 종자 특이적인 TIP로 종자가 성숙되는 시기에 발현되었다가, 종자가 발아하면서 전사체가 사라지는 양상을 보였으며, ABA 처리에 의해 발현이 유도되었다. 단백질 구조 예측 결과로부터 OsTIP3;1, OsTIP3;2가 단백질의 N-말단, B와 E loop에 다른 TIP와 뚜렷이 구분되는 인산화 잔기 특징을 확인하였다. OsTIP2;1과 OsTIP4;3은 종자가 발달하는 과정에서 유전자 발현이 감소하였다가, 종자 발아 후기에 뿌리와 배축의 신장이 활발한 시기에 발현이 급증하였다. 특히 OsTIP2;1은 뿌리에서 강한 발현을 보였으므로, 뿌리 생장에 필요한 팽압 공급에 중요한 기능을 할 것으로 제안된다. OsTIP2;1과 OsTIP4;3 단백질의 N-말단에는 특징적으로 메틸화 (methylation) 가능성이 높은 아미노산 잔기가 예측되었다. OsTIP2;2는 OsTIP2;1과는 달리 종자 침윤 후 7시간 이내에 발현이 빠르게 유도되며, 발아가 억제되는 조건에서도 유전자 발현이 유지되는 것으로 보아 종자의 초기 수화 과정에 관여할 것으로 추측된다. OsTIP2;2 단백질의 N-말단에는 OsTIP2;1에 존재하는 인산화 Ser 잔기와 메틸화 잔기가 결실된 특징을 보였다. 이런 결과들은 벼 종자의 발달과 발아 과정에서 나타나는 액포의 종류와 기능에 따라 서로 다른 TIP가 선택적으로 유전자 발현수준에서 조절되며, 인산화, 메틸화 등 단백질 수식에 의한 활성조절 기작 역시 매우 다르다는 것을 시사한다.