• Journal of Plant Biology
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• 제34권3호
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• pp.215-221
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• 1991

Photoxynthetic properties of polyvinylalcohol (PVA)-immobilized chloroplast especially regarded to stability of photosynthetic electron transport and the fluorescence induction pattern were studied. When isolated spinach chloroplasts were immobilized with PVA, it showed good preservation of photosynthetic electron transport activity, especially PS II activity, during storage at -15$^{\circ}C$, 4$^{\circ}C$ and 2$0^{\circ}C$. And immobilized chloroplasts revealed similar thermostability of whole chain electron transport to free chloroplsts. And the absorption peak of red band of chloroplasts showed the blue-shift of 2-4 nm after immobilization. Fv/Fm ratio of chlorophyll fluorescence slightly decreased after immobilization. White light pulse after continuous light do not induced the additional fluorescence rise. This means chlorophyll fluorescence at room temperature reached to Fmax under continuous light in the immobilized chloroplasts. It seems that PVA may be a good candidate for immobilization matrix for the preservation of photosynthetic function of thylakoids and for the continuous use of chloroplast membranes of higher plants for solar energy storage and conversion.

• Journal of Plant Biology
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• 제36권2호
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• pp.133-140
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• 1993

The photosynthetic activities in relation to oxygen evolution rates, quantum yield, CO2 uptake rates and room temperature chlorophyll fluorescence were investigated in cotyledons of cucumber seedlings exposed to low temperature (at 4$^{\circ}C$) for 24 h. Light-chilling caused more inhibition on light-saturated maximum oxygen evolution rates, quantum yield, and CO2 uptake rates than dark-chilling did in the cucumber plant. Light-chilling induced more marked increase in Fo and decrease in (Fv)m/Fm than dark-chilling did in the room temperature chlorophyll induction kinetics. The above results affected by chilling in the light are considered to be associated with the partial damage of the reaction center of PS II and the decreased photosynthetic activities. There occurred a large decrease in qQ with little change in qNP in the light-chilling plant. When light- and dark-chilled plants were recovered at room temperature for 24 h and their chlorophyll fluorescences were induced with light doubling technique, light-chilled plants showed more smaller magnitude and rate of fluorescence relaxation than dark-chilled plants. These suggest that light-chilling might cause some alterations in transthylakoid pH formation, and that photosynthetic apparatus of cucumber cotyledons is more susceptible to light-chilling. In the fast fluorescence induction kinetics, FR was decreased by 60% in the light-chilled plants with reference to $25^{\circ}C$ light-grown plants, while the dark-chilled plants showed a decreased rate of only 20% with reference to $25^{\circ}C$ dark-treated plants for 24 h, indicating that cucumber seedling is very sensitive to chilling stress. So, it is certain that chilling injury to the photosynthetic apparatus is strongly dependent on the presence of light in cucumber seedlings.

• 농업생명과학연구
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• 제53권6호
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• pp.13-21
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• 2019

차나무의 기내배양 과정 중 증식배양 단계에서 LED 광질 조건에 따른 기내배양묘의 생육 특성과 광합성에 미치는 영향을 조사하였다. 광질은 적색광(R), 청색광(B), 혼합광(R+B+W)을 사용하여 처리하였고, 형광등(F)을 대조구로 하였다. 초장 생육은 적색광에서 가장 좋았으며, 특히 뿌리 생육에 있어서 혼합광은 길이와 표면적 증대에 효과적인 것으로 나타났다. 또한 T/R율, 엽록소 함량은 혼합광 처리에서 증가하는 것으로 나타났다. 엽록소 형광반응 이미지 촬영 결과 모든 처리구에서 광질에 따른 Fv/Fm의 값은 현저한 차이가 없었다. 그러나 배양묘의 NPQ는 청색광 처리에서 가장 많이 증가하여, 다른 광질과 유의적인 차이를 보였으며, 광합성 효율을 억제시키는 것으로 나타났다. 이상의 결과로 차나무 기내배양은 배양목적에 따라 광질을 선택하는 것은 매우 중요하며, 차나무 기내배양 시 건실한 식물 생산을 위해서는 혼합광 처리가 유리할 것으로 판단된다. 본 연구결과는 차나무 대량증식 및 우량묘 생산 등에 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Photoscience
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• 제8권3_4호
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• pp.105-112
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• 2001

Susceptibility to low temperature photoinhibition in photosynthetic apparatus was compared among three cucumber cultivars, Gahachungjang (GH), Banbaekjijeo (BB) and Gaeryangsymji (GR). By chilling in the light for 6 h, a sustained decrease in the potential quantum yield (Fv/Fm) and the oxidizable P700 contents was observed, and the decrease was less in GH than in BB and GR. Although the difference was small, some $\Phi_{PSII}$ remained in GH after light-chilling for 6 h indicating that a few electrons can flow around photosystem II(PSII). As a consequence, the primary electron acceptor of PSII, $Q_{A}$, was reduced slowly and was not fully reduced after light-chilling for 6 h in GH. Although the amplitude was small, the development of NPQ was also faster in GH, indicating a higher capacity for non-photochemical energy dissipation. The relative fraction of a fast relaxing component of NPQ (qf) was higher in GH. After light-chilling for 5 h, the values of qf in BB and GR became much smaller than that in GH, indicating BB and GR suffered more significant uncoupling of ATPase and/or irreversible damages in PSII. When fluorescence induction transients were recorded after chilling, significant differences in quenching coefficients (qQ and qN) were observed among the three cultivars.

• 생물환경조절학회지
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• 제27권3호
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• pp.231-238
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• 2018

본 연구는 대목과 접수의 결합 단계에서 나타나는 스트레스를 오이접목묘의 엽록소형광반응, 엽록소함량, 활착 및 생장 특성 측면에서 분석하고자 수행되었다. 이를 위해서 활착실 내의 광합성유효광양자속은 25, 50, 100, $150{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$의 4수준으로 설정되었고, 기온, 상대습도 및 LED 램프의 광주기는 각각 $25^{\circ}C$, 90%, $16h{\cdot}d^{-1}$이었다. 본 연구에서 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 대목의 최대양자수율은 0.84-0.85로서 광량에 따른 분명한 차이가 나타나지 않았다. 한편, 접수의 최대양자수율은 접목 후 2일째에 0.81-0.82로 낮게 나타났으나, 3일째부터 광량이 높을수록 접수의 최대양자수율이 증가하였다. 활착 후 4일째에 측정된 접수의 엽록소함량은 광량이 증가할수록 높게 나타났다. 오이접목묘의 활착율은 광량이 $100{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ 이하일 때 90-95% 정도로 높게 나타났으나, $150{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$의 처리구에서는 80% 정도로 저하되었다. 광주기에 따라 다르나, 오이접목묘의 활착에 적합한 한계 광량은 플러그 트레이 표면에 조사된 광량을 기준으로 $100{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ 정도이다. 본 연구에서 처리된 광강도 하에서 활착된 오이접목묘의 발근에 최소 2일이 소요되었고, 이 기간에 접수의 최대양자수율은 최저치로 나타났다. 활착 단계에서 조사되는 광량에 따라 대목과 접수의 변이형광과 최대양자수율이 다르게 나타났다. 그러므로 접목묘의 활착 단계에서 나타나는 스트레스를 줄이면서 대목의 발근을 촉진하고, 접수의 최대 양자수율이 급격하게 저하되는 것을 방지하려면 광 및 습도 등의 물리적 환경이 정확하게 제어되어야 한다. 향후 접목묘의 활착 단계에서 대목의 발근, 통도조직의 결합 상태, 수분의 이동에 따른 엽록소함량 변화를 정량적으로 구명할 필요가 있다.

• 생명과학회지
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• 제18권2호
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• pp.154-161
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• 2008

염분에 대한 벼 유식물의 생리학적 광화학적 반응을 잎의 상대수분함량, 엽록소 형광 및 뿌리의 수분흡수를 통하여 연구하였으며, 벼 유식물이 농도가 다른 NaCl에 노출되었을 경우, 500 mM 이상의 농도와 4일, 5일간 스트레스를 준 처리구에서 식물체의 외관상 심각한 장해 징후가 나타났다. 500 mM에서는 5일간, 1,000 mM에서는 4일간 스트레스를 준 처리구와 NaCl를 처리하지 않은 대조구 간의 광합성 Fv/Fm에서 유의성이 있는 차이가 나타났으며, 그러나 뿌리 수분흡수에서는 Fv/Fm에 비해 스트레스 기간이 짧은 2일에서도 수분흡수의 차이가 나타나기 시작했다. NaCl에 노출된 식물에서 잎의 상대수분함량은 외부 염분의 농도가 증가하구 스트레스 기간이 길어짐에 따라 점차 감소하였다. 잎의 상대수분함량 결과에서 1,000 mM 농도로 1일간 처리된 경우(88%)와 비교했어 2일 이상 NaCl를 처리한 경우들(58-67%)에서 보다 낮은 수분함량을 보였다. NaCl 스트레스는 4일과 5일간 처리한 경우 etiolate된 벼 유식물의 광 유도 녹화과정에서 NaCl 농도가 증가함에 따라 직선적으로 심하게 억제하였다(각각의 $R^2$=0.812과 0.918). 염분 스트레스 기간과 NaCl농도가 증가되었을 때, NaCl의 농도가 같음에도 잎의 Fv/Fm보다는 뿌리의 수분흡수가 더 민감하게 반응하는 것으로 보아 잎에서의 장해보다는 뿌리에서의 반응이 먼저 일어나는 것으로 보인다.

• 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.

• 생물환경조절학회지
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• 제30권1호
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• pp.46-55
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• 2021

시설 토양 오이재배에서 토양수분장력계를 이용하여 관수 제어하였을 때 오이의 광합성 형광반응, 수액 흐름, 엽온 등에 미치는 영향을 구명하고자 실험을 수행하였다. 오이(Cucumis sativus L.)'청춘'(해오름 종묘)을 공시하여 관수개시점 10-10-20kPa 또는 20-10-10kPa의 2처리하였다. 766 ~ 854 W·m-2의 고광, 32℃ 이상의 고온인 처리 66일 째 광합성형광반응변수(Fo, Fm, Fv/Fm)값은 처리 간 차이가 컸다. 66일 째 낮 시간(오전 10시 반 ~ 오후 6시)의 Fo와 Fv/Fm값은 10-10-20kPa 처리보다 20-10-10kPa 처리에서 높았다. 엽온이 높았을 때 Fv/Fm값은 감소하였다. 28일과 66일째 엽 생육(엽장, 엽폭, 엽면적)은 차이가 없었으나 엽록소 함량(SPAD 값)은 20-10-10kPa 처리에서 유의하게 높았다. 광도와 온도가 증가함에 따라 줄기수액흐름상대율(SFRR)과 엽온은 상승하였다. 두 처리구 모두SFRR은 광도 170 W·m-2 이상인 오전 8시 ~ 9시간대에 급격한 증가가 시작되었다. 관수 후의 처리구 토양 온도는 감소하였으나, 7월 5일(광도 820W·m-2, 오후 1시) 토양 온도가 10-10-20kPa에서는 31.0℃, 20-10-10kPa에서는 28.5℃였다. 그러나 처리 간 SFRR, 엽온, 기온차, VPD는 차이가 없었다. SFRR과 엽온 간에는 정의 상관성(p < 0.01, r = 0.770)을 보였으며, SFRR과 엽온은 광, 온도, 토양 온도, 토양수분함량, VPD 간에는 정의 상관을 상대습도와 기온차 간에는 부의 상관을 보였다.

• BMB Reports
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• 제33권3호
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• pp.256-262
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• 2000

In this study the disassembly process of chlorophyII (ChI)protein complexes of a stay-green mutant (ore10 of Arabidopsis thaliana) was investigated during the dark incubation of detached leaves. During this dark-induced senescence (DIS), the Chi loss was delayed in the mutant, while the photochemical efficiency of photosystem II (PSII) or Fv/Fm was accelerated when compared with the wild type (WT) leaves. This indicates that the decrease in Fv/Fm is a separate process and not causally-linked to the degradation of Chi during DIS of Arabidopsis leaves. In the native green gel electrophoresis of the Chi-protein complexes, which was combined with an additional twodimensional SDS-PAGE analysis, the delayed senescence of this mutant was characterized by the appearance of an aggregate at 1 d or 2 d, as well as very stable light harvesting complex II (LHCII) trimers until 5 d after the start of DIS. The polypeptide composition of the aggregates varied during the whole DIS at 5 d. Dl protein appeared to be missing in the aggregates. This result supports the idea of a faster depletion of functional PSH in the mutants compared with WT, as suggested by the earlier reduction of Fv/Fm and the stable Chl a/b ratio in the mutants. At 5 d, the WT leaves also often showed aggregates, but the polypeptide composition was different from those of ore10. The results presented suggest that the formation of aggregates, or stable LHCII trimers in the stay-green mutants, is a way to structurally protect Chi-protein complexes from serious proteolytic degradation. Detailed disassembly processes of Chi-protein complexes in WT and ore10 mutants are discussed.

• 한국자원식물학회:학술대회논문집
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• 한국자원식물학회 2019년도 추계학술대회
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• pp.57-57
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• 2019

실내 수준에서 조사되는 광량조건에 따른 자생 상록활엽 2종의 생육과 광화학반응을 조사하였다. 식물재료는 3년생 사철나무(Euonymus japonicus Thunb.) 및 2년생 돈나무[Pittosporum tobira (Thunb.) W. T. Aiton] 실생묘로 유리온실에서 재배하면서 실험에 사용하였다. 실내 광량은 10, 50, 100 및 200 PPFD(${\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$)로 달리하여 8주간 재배하였으며, 광주기(12/12 h), 온도($25{\pm}1^{\circ}C$), 습도($55{\pm}3%$) 및 관수(1회/3일)조건은 고정되었다. 생육특성 및 광화학반응의 요인들이 측정되었으며, 동일기간 동안 유리온실에서 재배된 식물을 대조구로 사용하였다. 실험의 결과, 사철나무는 100, 200 PPFD의 광량에서 대조구에 비해 초장, 줄기직경, 엽수 및 엽장의 생육반응이 우수하였으며, 엽록소함량은 100 PPFD 이상의 광량에서 감소하였다. 또한 100 PPFD 이상의 광량에서 스트레스지수(Fm/Fo), 최대양자수율(Fv/Fm) 및 전자전달효율(ETo/RC)이 감소하였으며, 이는 대조구와도 유사한 경향이었다. 돈나무는 모든 광량조건에서 줄기직경과 엽폭을 제외하고 대조구와 관계없이 생육반응이 일정하였다. 그러나 스트레스지수와 최대양자수율은 10 PPFD 처리구에서 가장 낮게 조사되었고, 비광학적 에너지의 손실(DIo/RC)은 2.53으로 가장 높았다.