• ALGAE
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• 제31권1호
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• pp.49-59
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• 2016

Ulva pertusa, a common bloom-forming green alga, was used as a model system to examine the effects of elevated carbon dioxide (CO₂) and temperature on growth and photosynthetic performance. To do this, U. pertusa was grown under four temperature and CO₂ conditions; ambient CO₂ (400 μatm) and temperature (16℃) (i.e., present), elevated temperature only (19℃) (ET; i.e., warming), elevated CO₂ only (1,000 μatm) (EC; i.e., acidification), and elevated temperature and CO₂ (ET and EC; i.e., greenhouse), and its steady state photosynthetic performance evaluated. Maximum gross photosynthetic rates (GP_max) were highest under EC conditions and lowest under ET conditions. Further, ET conditions resulted in decreased rate of dark respiration (R_d), but growth of U. pertusa was higher under ET conditions than under ambient temperature conditions. In order to evaluate external carbonic anhydrase (eCA) activity, photosynthesis was measured at 70 μmol photons m⁻² s⁻¹ in the presence or absence of the eCA inhibitor acetazolamide (AZ), which inhibited photosynthetic rates in all treatments, indicating eCA activity. However, while AZ reduced U. pertusa photosynthesis in all treatments, this reduction was lower under ambient CO₂ conditions (both present and warming) compared to EC conditions (both acidification and greenhouse). Moreover, Chlorophyll a and glucose contents in U. pertusa tissues declined under ET conditions (both warming and greenhouse) in conjunction with reduced GP_max and R_d. Overall, our results indicate that the interaction of EC and ET would offset each other’s impacts on photosynthesis and biochemical composition as related to carbon balance of U. pertusa.

• The Plant Pathology Journal
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• 제34권4호
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• pp.316-326
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• 2018

The effect of simulated climate changes by applying different temperatures and $CO_2$ levels was investigated in the Blumeria graminis f. sp. tritici/wheat pathosystem. Healthy and inoculated plants were exposed in single phytotrons to six $CO_2$+temperature combinations: (1) 450 ppm $CO_2/18-22^{\circ}C$ (ambient $CO_2$ and low temperature), (2) 850 ppm $CO_2/18-22^{\circ}C$ (elevated $CO_2$ and low temperature), (3) 450 ppm $CO_2/22-26^{\circ}C$ (ambient $CO_2$ and medium temperature), (4) 850 ppm $CO_2/22-26^{\circ}C$ (elevated $CO_2$ and medium temperature), (5) 450 ppm $CO_2/26-30^{\circ}C$ (ambient $CO_2$ and high temperature), and (6) 850 ppm $CO_2/26-30^{\circ}C$ (elevated $CO_2$ and high temperature). Powdery mildew disease index, fungal DNA quantity, plant death incidence, plant expression of pathogenesis-related (PR) genes, plant growth parameters, carbohydrate and chlorophyll content were evaluated. Both $CO_2$ and temperature, and their interaction significantly influenced powdery mildew development. The most advantageous conditions for the progress of powdery mildew on wheat were low temperature and ambient $CO_2$. High temperatures inhibited pathogen growth independent of $CO_2$ conditions, and no typical powdery mildew symptoms were observed. Elevated $CO_2$ did not stimulate powdery mildew development, but was detrimental for plant vitality. Similar abundance of three PR transcripts was found, and the level of their expression was different between six phytotron conditions. Real time PCR quantification of Bgt was in line with the disease index results, but this technique succeeded to detect the pathogen also in asymptomatic plants. Overall, future global warming scenarios may limit the development of powdery mildew on wheat in Mediterranean area, unless the pathogen will adapt to higher temperatures.

• 생태와환경
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• 제46권2호
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• pp.234-240
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• 2013

$CO_2$ 농도 증가에 의한 지구온난화는 식물의 생장과 발달에 영향을 미친다. 이에 우리나라의 우점종인 소나무, 가로수로 많이 쓰이는 은행나무 그리고 난대림의 우점종인 종가시나무와 멸종위기 식물로 지정된 개가시나무, 미선나무의 유식물을 대상으로 $CO_2$ 농도와 온도증가를 증가시킨 지구온난화 처리구와 대조구로 나누어 실험을 하였다. 2010년 4월부터 2011년 11월까지 지상부 길이와 잎 수를 측정하였다. 그 결과 소나무, 은행나무 그리고 종가시나무의 지상부 생장량은 대조구와 지구온난화 처리구에서 차이가 없었다. 개가시나무와 미선나무의 지상부생장량은 대조구보다 처리구에서 높았으나, 잎 수는 $CO_2$ 농도와 온도증가에 의해 영향을 받지 않았다. 이상으로 볼 때, 지구온난화 조건이 되면 우점하고 있는 소나무, 은행나무, 종가시나무보다 멸종위기식물인 미선나무와 개가시나무의 지상부 생장에 유리할 것이다.

• 생태와환경
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• 제46권3호
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• pp.380-387
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• 2013

지구온난화에 따른 멸종위기식물 섬시호의 식물계절과 번식생태학적 반응을 알아보기 위하여, 4년생 섬시호를 일반대기 조건인 대조구와 이산화탄소와 온도를 상승시킨 처리구로 나누어 유리온실에서 생육시켜 관찰 비교하였다. 개엽 시기는 처리구가 대조구보다 4일 빨랐고, 열매 개시일은 처리구가 대조구보다 1일 빨리 시작되었으며, 열매성숙 시기는 처리구가 대조구보다 2일 빨랐다. 그리고 개체 당 화경 수, 성숙한 열매 수, 쭉정이 수, 쭉정이 무게, 총 열매수와 결실율은 처리구와 대조구간의 차이가 없었다. 그러나 성숙한 열매 한 개 무게, 성숙한 열매무게와 총 열매무게는 대조구에서 처리구보다 높았다. 발아율은 대조구가 처리구보다 현저히 높았다. 이러한 결과는 지구온난화 조건이 되면 섬시호의 식물계절은 빨라지고, 번식생태학적 반응은 부정적인 영향을 받을 것이다.

• 한국농림기상학회지
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• 제13권3호
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• pp.115-122
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• 2011

본 연구는 최근 전 지구적으로 문제시 되고 있는 기후변화와 관련하여, 우리나라에서의 대기 중 $CO_2$ 농도 증가와 평균 온도 상승에 따른 수목의 생장 및 생리 반응의 변화를 예측하고자 실시되었다. 온도와 $CO_2$ 농도 증가 하에서 다릅나무의 건중량은 감소하였으나, 백당나무의 건중량은 증가하였다. 또한, $CO_2$ 농도 증가는 다릅나무의 지상부와 지하부의 비(S/R)를 감소시킨 반면, 백당나무의 지상부와 지하부의 비는 증가시켜, 두 수종의 생장 반응은 서로 상반되는 결과를 나타냈다. 그러나 두 수종 모두 온도 증가에 의해 S/R율이 증가하였다. 탄소고정효율은 다릅나무의 경우, 온도와 $CO_2$ 농도 증가에 의해 뚜렷하게 감소하였으나, 백당나무는 온도 증가로 탄소고정효율이 감소한 반면, $CO_2$ 증가는 뚜렷한 효과를 나타내지 않았다. 광색소함량은 다릅나무의 경우, $CO_2$ 농도가 증가하면서 모든 광색소 함량이 감소하였다. 그러나 백당나무에서는 뚜렷한 변화가 없었다. 한편 온도 증가는 다릅나무의 잎내 광색소 함량을 크게 증가 시켰으나, 백당나무는 반대로 광색소 함량이 모두 감소하였다. 다릅나무의 엽록소 a/b 비는 $CO_2$ 농도 증가로 뚜렷하게 감소하였으며, 백당나무는 온도 증가로 엽록소 a/b 비가 감소하였다. 결론적으로 온도와 $CO_2$ 농도 변화에 따른 수목의 생장 및 생리적 반응은 처리 농도 또는 기간에 따라 큰 차이를 나타내며, 공시재료의 연령에도 큰 영향을 받는다. 본 연구는 1년생의 어린 묘목을 대상으로 단기간 온도와 $CO_2$ 농도 변화에 대한 반응을 분석한 것이므로, 장기적인 환경 변화에 대한 수목의 적응 특성은 예측하기 어렵다. 따라서 미래의 기후변화에 대한 수목의 반응을 정확한 예측을 위해서는 장기적인 환경 변화 조건하에서 다각적인 연구가 이루어져야 한다. 또한 환경 변화에 따른 반응은 수종에 따라 큰 차이를 나타내므로, 기후변화에 따른 수목의 반응을 예측하기 위해서는 우리나라 주요 수종 및 기후변화에 민감한 수종들을 대상으로 지속적인 연구가 이루어져야 한다.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제37권2호
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• pp.61-67
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• 2014

Mankyua chejuense is a native endangered plant distributed only in Gotzawal, a forested wetland, in Jeju Province, Korea. In order to determine the optimal environmental conditions for the growth and development of M. chejuense, we investigated the above- and below-ground growth responses and survival rate to various soil texture (sand and clay), water regimes (flooding and non-flooding), and $CO_2+T$ (ambient and elevated) conditions. All of the treatments had significant effects on aboveground growth parameters, while only the water regime and $CO_2+T$ treatments influenced belowground growth. The survival rate of M. chejuense was about twice higher under the sand, non-flooding and elevated $CO_2+T$ conditions than clay, flooding and ambient $CO_2+T$ conditions. These results indicate that M. chejuense grows in well-drained sandy soil conditions and elevated $CO_2$ concentration and temperature situations. Thus, there is a need to maintain M. chejuense under constant non-flooding soil conditions by implementing appropriate soil drainage strategies.

• 한국환경과학회지
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• 제23권6호
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• pp.1003-1012
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• 2014

We examined the combined impacts of future increases of $CO_2$ and temperature on the growth of four marine diatoms (Skeletonema costatum, Chaetoceros debilis, Chaetoceros didymus, Thalassiosira nordenskioeldii). The four strains were incubated under four different conditions: present ($pCO_2$: 400ppm, temperature: $20^{\circ}C$), acidification ($pCO_2$: 1000ppm, temperature: $20^{\circ}C$), global warming ($pCO_2$: 400ppm, temperature: $25^{\circ}C$), and greenhouse ($pCO_2$: 1000ppm, temperature: $25^{\circ}C$) conditions. Under the condition of higher temperatures, growth of S. costatum was suppressed, while C. debilis showed enhanced growth. Both C. didymus and T. nodenskioldii showed similar growth rates under current and elevated temperature. None of the four species appeared affected in their cell growth by elevated $CO_2$ concentrations. Chetoceros spp. showed increase of pH per unit fluorescence under elevated $CO_2$ concentrations, but no difference in pH from that under current conditions was observed for either S. costatum or T. nodenskioeldii, implying that Chetoceros spp. can take up more $CO_2$ per cell than the other two diatoms. Our results of cell growth and pH change per unit fluorescence suggest that both C. debilis and C. didymus are better adapted to future oceanic conditions of rising water temperature and $CO_2$ than are S. costatum and T. nodenskioeldii.

• 한국환경농학회지
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• 제42권3호
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• pp.231-238
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• 2023

We analyzed the variations in the CO₂ concentration and temperature between a CO₂-enriched and control greenhouse. We cultivated Alstroemeria 'Hanhera' in the two greenhouses and assessed the growth parameters (stem length, stem thickness, and the number of flowers) and yield. The CO₂-enriched greenhouse had a CO₂ generator that produced CO₂ at rate of 0.36 kg/h and its windows were programmed to open when the temperature exceeded 20℃ and close when it dropped below 15℃. The control greenhouse had no additional CO₂ supplementation, and its windows were programmed to open when the temperature exceeded 20℃ and close at approximately 17:00. In the morning, CO₂ concentration remained above 500 ppm in the CO₂-enriched greenhouse, which was higher than that in the control greenhouse (approximately 370 ppm). The ventilation effect only through the side windows to reduce the temperature in both greenhouses did not appear dynamically. CO₂ supplementation promoted plant growth, resulting in a significant increase in plant yield of over 60% compared to that of the control greenhouse. Our findings suggest that elevated CO₂ concentration in the morning can significantly promote the growth and development of Alstroemeria during the winter.

• 한국습지학회지
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• 제14권2호
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• pp.169-180
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• 2012

단양쑥부쟁이(Aster altaicus var. uchiyamae)는 한국특산식물이자 환경부 지정 멸종위기식물 II급으로 하천변에 서식하는 식물이다. 본 연구는 지구온난화가 단양쑥부쟁이의 생태적 반응에 미치는 영향을 알아보기 위해 $CO_2$농도와 온도가 상승된 처리구와 대조구에서 종자를 파종하고, 유식물을 키워 발아율, 식물계절학, 영양생장과 생식생장을 관찰하였다. 그 결과, 단양쑥부쟁이의 발아율은 대조구보다 처리구에서 더 낮았다. 처리구에서 살아있는 잎의 지속 시기는 대조구보다 더 길었다. 개화와 꽃의 지속 시기, 종자 성숙 시기는 처리구에서 더 느렸다. 지상부와 지하부 무게는 처리구에서 더 가벼웠다. 개체 당 꽃대 수와 꽃대 당 종자개수는 처리구에서 더 적었다. 개체 당 꽃대무게, 꽃대 당 종자무게 그리고 종자 한 개 무게는 처리구에서 더 가벼웠다. 이상으로 볼때, $CO_2$농도와 온도상승은 단양쑥부쟁이의 생태에 부정적인 영향을 준다.

• The Korean Journal of Ecology
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• 제23권6호
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• pp.423-429
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• 2000

To understand the effects of elevated $CO_2$ concentration and temperature on seedling emergence of seven herbaceous species, the seedling emergence was monitored between November 1997 and May 1998 using a temperature gradient chamber and a $CO_2$-temperature gradient chamber. Experiment was conducted under current ambient condition (Control plot), 2$^{\circ}C$-warmed condition with ambient $CO_2$ (T2 Plot), 4$^{\circ}C$-warmed condition with ambient $CO_2$ (T4 plot). and 4$^{\circ}C$-warmed condition with 1.8 fold of ambient $CO_2$ (CT4 plot). Species tested in this study were Digitaria adscendens, Echinochloa crus-galli, Panicum bisulcatum, Setaria viridis. Oenothera biennis, Andropogon virginicus, and Imperata cylindrica. Each species often dominates in the herbaceous stage of secondary succession in Japan. The mean seedling emergence times for all species were significantly increased to 23.6 and 32.2 d in the T2 and T4 plot compared to the Control plot, respectively. The most sensitive and insensitive species in seedling emergence time in T2 plot were O. biennis and D. adscendens, respectivel.y, and those in the T4 and CT4 plot were I. cylindrica and D. adscendens, E. crus-galli and A. virginicus, respectively. All experimental species showed no significant difference in the seedling emergence rate between treatments except for O. biennis and I. cylindrica. O. biennis showed a great decrease in the seedling emergence rate from 83.3% in the Control plot to 38.0%, 14.7%, and 29.3% in the T2, T4, and CT4 plot, respectively. Elevated $CO_2$ had very little effect on the seedling emergence. From these observations, it is expected that increased temperature would greatly advance the vegetative recovery time after disturbance through the advancement of seedling emergence time.