• 문화기술의 융합
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• 제5권4호
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• pp.373-378
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• 2019

해양지역에서는 토양의 염 농도가 증가하고 내륙지역은 중금속 오염으로 식물의 피해가 따라서 증가한다. 내륙의 산업 발달 지역에서는 Co, Ni, Zn, 등 중금속이 축적되어 제거하거나, 내성을 갖은 식물의 유전자원 연구가 절실히 요구되고 있다. 앞의 두 가지 문제점은 공히 식물 뿌리에 스트레스를 야기하기에 가능성 있는 식물을 찾기에 과학자들이 많은 노력을 해오고 있다. 본 연구에서는 내염식물로 알려진 것으로 해안가 근처에서 채집 되어진 섬갯장대(Arabis stelleri var. japonica)의 종자를 발아하여 사용하였다. 동일한 과이면서 모든 유전자가 밝혀졌고, 표본식물인 애기장대 종자를 실험재료로 사용하여 실험실 배양 조건 하에서 성장발육과 내성을 비교 연구하였다. 그 결과 250 uM Nickle과 cobalt에서 3배 정도 내성을 나타내었고,1mM 아연에서는 4배 이상의 내성을 섬갯장대에서 나타내었다. Na염에 대한 내성은 50mM 농도에서 20%이상 발육이 증가하여서 중금속과 염농도에 내성을 보였다. 세포내 기작을 연구하기 위한 준비로서 Na 이온의 체내 축적을 측정하였다. 그 결과 내성을 갖은 섬갯장대 경엽부에서 더욱 감소하는 결과를 보였다. 이는 측적하는 기작보다는 배출하는 유전자의 활성이 중요하다고 사료된다.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.240-240
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• 2017

Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) is one of the ancient crops cultivated in the Andes region at an altitude of 3,500-4000m in Chile and Bolivia from 5000 BC. It contains a large amount of protein, minerals and vitamins in comparison with other crops. The cultivation area has been increasing worldwide because of its excellent resistance to various abiotic stress such as salinity, drought and low temperature. ${\gamma}$-Ray radiation of high dose is often used as a tool to induce mutations in plant breeding, but it has a deleterious effect on organisms. However, the radiation may have a positive stimulatory effect of 'hormesis' in the low dose range. This experiment was carried out to investigate the optimum dose range for creating the quinoa genetic resources and to investigate the hormesis effect at low dose on the quinoa. This experiment was performed for 120 days from November, 2016 to February, 2017 in the greenhouse of Gyeongsang National University. ${\gamma}$-Ray radiation was irradiated to seeds at 0 Gy, 50 Gy, 100 Gy, 200 Gy, 300 Gy, 400 Gy, 600 Gy, 800 Gy and 1000 Gy for 8 hours. (50 Gy) using the low level radiation facility ($Co^{60}$) of Cooperative Research Institute of Radiation Research Institute, KAERI. Fifty seeds were placed on each petri dish lined with wet filter paper and germination rate was measured at a time interval of 2 hours for 40 hrs. The length of the root length was measured one week after germination. Each treatment was carried out in 3 replicates. The growth of seedlings were investigated for 10 days after transplanting of 30 day-old seedlings. The plant height, NDVI, SPAD, Fv/Fm, and panicle weight were measured. The germination rate was highest at 50Gy and 0Gy and the rate of seeds treated with 400Gy or higher rate decreased to 25% of the seeds treated with 50Gy. The emergence rate of seedling in pot experiment was higher at the dose of 200 Gy, 300 Gy and 400 Gy than at 0 and 50Gy. However, the rate was lower at strong radiation higher than 600Gy at which $1^{st}$ leaf was not expanded fully and dead due to extreme overgrowth at 44 days after treatment (DAT). The highest value of panicle weight was observed at 50Gy (6.15g) and 100Gy (5.57g). On the other hand, the weight at high irradiated dose of 300Gy and 400Gy was decreased by about 55% compared to low dose (50 Gy). NDVI measurement also showed the highest value at 50 Gy as the growth progressed. SPAD was the highest at 400 Gy and showed positive correlation with irradiation dose except 0 Gy. Fv/Fm was high at 50 Gy up to 30 DAT and no difference between treatments was observed except for 400 Gy from 44 DAT. The plant height was the highest in 50Gy during the growing period and was higher in the order of 50Dy, 100Gy, 0Gy, 200Gy, 300Gy and 400Gy in 88 DAT. In this experiment, the optimal radiation dose for hormesis was 50Gy and 100Gy, and the optimal radiation dose for mutagenesis seems to be 400 Gy.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제38권1호
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• pp.1-8
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• 2011

최근 시설재배의 증가나 새만금 간척지의 개발 등 염류 농도가 높은 토양에서의 작물 재배에 대한 수요가 점차적으로 증가하고 있는 상황에서 고염환경 하에서 세포내로 주입된 염 분자를 제한된 구역으로 격리하여 염류내성을 주도록 하는 anti-porter 유전자 TANHX, HVNHX를 우리나라 주요 화훼작물이며 수출유망 작물인 국화로 도입하는 분자육종이 백마 등 5품종에 대하여 이루어졌다. 선발 마커를 이용한 배지선발 과정을 통하여 선발된 기내 식물체 390개체를 대상으로 토양 순화를 거쳐 284계통의 국화 형질전환체가 획득되었으며, 얻어진 식물체 중 임의로 40계통을 선발하고 PCR을 거쳐 진성 여부를 확인한 결과 30계통에서 target band가 검출되어 75%의 배지 발 성공률을 나타내었다. PCR 분석 선발 계통을 포함하여 토양 순화된 284계통을 대상으로 직접적으로 NaCl 0.2 ~ 1.2% (300 mM) 범위로 내염성 생물검정을 실시한 결과 NaCl 0.8% (200 mM) 농도에서도 생존 및 생장이 가능한 15계통이 선발되었으며 이중 7계통은 NaCl 1.2%(300 mM) 내에서도 생존이 가능하였다. 내염성 특성형질 도입을 위하여 anti-porter 유전자 HVNHX가 도입되어 선발된 형질전환 계통의 스트레스 저항성 정도 및 세포 형태적 특성변화가 관찰되었다. 선발된 계통은 NaCl 1.2% (300 mM) 처리 생존가능 7계통을 포함하여 NaCl 0.8% (200 mM) 관수 처리 하에서 생존 및 생장이 가능한 15계통이었다. 세포형태 특성은 전자현미경 (SEM)을 이용하여 형질전환체 및 비 형질전환체의 공변세포를 염 처리 후 관찰함으로서 이루어졌는데 형질전환체, 비형질전환체 모두 무처리에 비해 NaCl 처리한 식물체의 공변세포의 두께가 두꺼워지고 조직 치밀도가 증가하였으며 형질전환체의 경우 비 형질전환체에 비해 두꺼워지는 정도나 조직의 치밀도 증가 정도가 높아 염에 대한 내성이 강화되었음을 알 수 있었고 염 처리 후 세포의 생존정도 비교를 통한 내염 스트레스에 대한 저항성 정도를 측정하고자 TTC 검정을 실시한 결과 강 내염성 계통의 TTC 수치가 높게 나왔으며 NaCl 처리 농도가 높아질수록 TTC 수치가 낮아지는 경향이었으나 강 내염성 7계통은 1.2% NaCl 처리에서도 0.206 ~ 0.331로 비형질전환체의 0.046 중내염성 계통의 0.114 ~ 0.193에 비해 높은 세포생존 비율을 나타내었다. 또한 식물이 스트레스에 대항하기 위하여 분비하는 아미노산인 Proline의 함량을 계통별로 측정한 결과 강 내염성 형질전환 계통이 높게 나왔으며 NaCl 처리 농도가 높아질수록 증가하는 경향을 나타내어 강 내염성 7계통은 1.2% NaCl 처리에서 2.255 ~ 2.638 mg/kg로 중 내염성 형질전환 계통의 1.496 ~ 2.125에 비해 높게 형성되었다.

• 한국산림과학회지
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• 제97권3호
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• pp.215-220
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• 2008

최근 식물을 이용한 추출물이 화장품과 의약품에 많이 이용되고 있다. 이에 본 연구에서는 수목의 미활용 부위인 리기다소나무 내수피의 화장품소재로써 가능성을 검토하고자 연구하였다. 이를 위해 리기다소나무 내수피 추출물을 이용하여 아질산염 소거능, 항염효과, 항균효과를 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 아질산염 소거능 실험결과 100ppm에서 물가용부는 88.7%, EtOAc가용부는 99%로 대조군인 vitamin C와 유사한 소거작용을 나타내어 리기다소나무 내수피 추출물의 뛰어난 아질산염 소거능을 확인할 수 있었다. 시료의 NO 저해활성이 세포독성으로 인한 cell population의 저하에서 기인하는 것인지 관찰하기위해 MTT assay를 통해 cell의 생존율을 측정한 결과 80% 이상의 세포 생존율을 나타내어 이것을 토대로 NO 저해활성의 실험을 진행하였다. LPS로 활성화된 Raw 264.7 세포의 배양액 중에 생성된 nitrite양을 griess시약을 사용하여 NO생성 저해를 측정하였다. 물가용부와 EtOAc가용부 모든 농도에서 12시간부터 24시간까지 NO생성을 저해하였으며, 물가용부는 100ppm의 낮은 농도에서 뛰어난 NO생성 저해능을 나타내었다. 항균효과 측정 실험에서 그람양성균인 S. aureus에 대하여 물가용부 3mg/disc에서 14mm의 생육 저해환을 나타내었으며, EtOAc가용부는 3mg/disc에서 15mm의 생육 저해환을 나타내었다. 효모인 C. albicans에 대해서는 EtOAc가용부 3mg/disc에서 15mm의 생육 저해환을 나타내었으며, S. epidermidis와 그람음성균인 E. coli에서는 생육 저해환을 나타내지 않았다. 본 연구의 결과에서는 리기다소나무 내수피 추출물의 항염 및 항균효과와 천연 소재로서 화장품 산업에 활용 가능성을 확인할 수 있었다.

• 생명과학회지
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• 제26권4호
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• pp.419-430
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• 2016

멜론 흰가루병(Podosphaera xanthii)은 멜론 생산량에 영향을 미치는 중요한 병해 중 하나로 알려져 있다. 작물 육종에 있어서 흰가루병을 포함한 병저항성 계통 육성은 병저항성 관련 유전자들의 유전양식 및 그 유전자들을 조절하는 식물호르몬에 대한 정보는 매우 중요하다. 식물에 있어 흰가루병균 저항성에 관여한다고 알려진 Mildew Resistance Locus O (MLO) 유전자를 멜론 database인 ‘Melonomics’으로부터 14개 동정하여 CmMLO1~14 (ucumis elo MLO)로 표기하였다. 동정된 14개의 CmMLO유전자들의 아미노산 서열을 비교한 결과, 9개의 CmMLO 유전자들은 흰가루병균에 대한 감수성 관련 아미노산 cysteine과 proline이 잘 보존되어 있었지만, 나머지 CmMLO 유전자들은 다른 아미노산 서열을 가지고 있었다. 멜론 흰가루병의 7 race에 대하여 이병성을 나타내는 멜론 계통 ‘SCNU1154’에 멜론 흰가루병균(P. xanthii)을 접종하고, 식물호르몬(metyl jasmonate와 salicylic acid) 처리한 후 qPCR을 통해 CmMLO 유전자들의 상대적인 발현양을 분석한 결과, 멜론 흰가루병 7 race에 대하여 14개의 CmMLO 유전자들 중 3개의 유전자들에서 발현이 증가하였고, 7개의 유전자들은 발현이 감소하였으며, 4개의 CmMLO 유전자들은 race 특이적으로 발현양이 증가 혹은 감소하였다. 또한 14개의 CmMLO 유전자들의 발현양은 methyl jasmonate와 salicylic acid를 처리하였을 때 다양한 발현 양상을 나타내었다. 11개의 CmMLO 유전자들은 salicylic acid 처리하였을 때 발현양이 증가하였으며, 7개의 유전자들은 methyl jasmonate 처리하였을 때 발현양이 증가하였다. 이와 같이, 스트레스에 반응을 보이는 CmMLO 유전자들은 멜론 흰가루병 저항성 계통 육성을 위한 유용한 정보가 될 것으로 기대된다. C m

• 한국조경학회지
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• 제50권1호
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• pp.1-19
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• 2022

울진 소광리 금강소나무림은 전통적으로 목재생산 목적의 소나무 보호지역(봉산)이었으며, 현재는 산림청 산림유전 자원보호구역으로 지정·관리되고 있다. 본 연구는 지형 특성, 현존식생, 수령, 식물군집구조를 분석하여 임목생산을 목적으로 한 울진 소광리 금강소나무림의 지속가능한 관리방안을 제안하고자 하였다. 대상지 지형 특성은 능선 36.7%, 계곡 38.7%로 능선과 계곡의 비율이 유사하였으며, 사면은 전체 면적의 24.7%로 좁게 형성되어 있었다. 소나무림 군집 유형은 소나무림의 갱신 진행상태, 낙엽활엽수 등 타 수종과의 경쟁상태, 층위구조 형성 여부 등을 기준으로 6개 유형으로 구분되었다. 대경목 소나무(흉고직경 40~60cm)의 수령은 약 60~70년 내외로 비교적 수령이 낮은 것으로 확인되었다. 상대우점치 및 층위구조를 분석한 결과, 소나무림 갱신 사업의 진행 정도에 따라 차이를 보이고 있었고, 소나무림의 유지뿐만 아니라 소나무 후계림의 조성, 소나무의 밀도 조절, 경쟁수목에 대한 적극적 관리를 실시하고 있었다. 군집별 평균 흉고단면적은 400m² 방형구를 기준으로 교목층은 12,642.1~25,424.4cm², 아교목층은 1.8~1,956.5cm²이었다. 흉고단 면적의 차이는 교목층을 형성하는 수목의 규격과 개체수, 소나무림의 갱신 정도(소나무 간벌 후 시간경과 정도)에 따라 차이가 나타났다. 군집별 평균 출현 종수는 8.7~20.3종으로 계곡부에 위치하고 있는 유형과 관리가 이루어지지 않아 낙엽활엽수와의 경쟁이 진행 중인 유형에서 출현 종수가 많았다. 종다양도는 0.6915~1.0942로 온대중부지역 소나무군집과 비교하여 낮은 것으로 평가되었다. 울진 소광리 금강소나무림의 관리목표는 경제적 가치가 높은 목재생산으로 설정하였으며, 지속적인 조림 및 목재생산 체계 구축, 목재생산량 증진을 위한 효율적 식생관리를 관리방향으로 제시하였다.

• 한국작물학회지
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• 제50권3호
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• pp.197-204
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• 2005

월동 후 맥류 재배지에서 나타나는 이상 증상으로는 주로 잎에 황화등의 변색과 모자이크성 반점 등이 조사되었다. 이들 증상을 가진 잎의 바이러스 검정 결과 $78\%$이상에서 바이러스 감염이 확인되었으며, 주로 BaYMV와 BaMMV에 의해 발생하였다. 전국일원의 맥류 재배지에서 4개년간 BaYMV, BaMMV SBWMV와 BYDV-MAV(2003년) 등 4종의 바이러스의 발생율을 조사한 결과 대상 바이러스 중 BaYMV가 가장 높은 감염율을 나타내었다. BaYMV는 조사 4개년 동안 평균 발생율이 $70\%$이상으로 전국적으로 큰 차이 없이 가장 높은 발생율을 보였다. 그러나 경기지역의 경우는 $20\%$정도로 다른 지역의 $65\~85\%$에 비해 낮은 발생율을 보였다. BaMMV는 전북, 전남, 경기, 강원, 경남지역에서 $20\~40\%$를 보인 반면, 경북, 충남, 경기지역에서는 발생이 적었다. SBWMV와 BYDV-MAV는 현재까지 국내 보리 재배지에서 다발생되고 있지는 않았다. 저항성 유전자원에 대해 바이러스에 대한 저항성 반응을 검정한 결과 BaYMV와 BaMMV가 단독 또는 복합 감염되는 형태로 나타났으며, SBWMV는 감염이 확인되지 않았다. 저항성 유전자별 반응을 검정한 결과에서 익산 발생하고 있는 BaYMV-Ik strain과 BaMMV에 대해 모두 저항성인 유전자는 확인되지 않았으나 국내 맥류 재배지에서 가장 발생이 많은 BaYMY-lk체 대해 저항성 반응을 보인 유전자는 Ishukushirazu, Chosen에 들어있는 rym 3, Tokushima Mochi Hadaka의 rym 4y 및 Hakei I-41의 rym 5a로 나타났다. 그러나 BaYMY-lk에 대해 저항성으로 확인된 rym 3, rym 4y 및 rym 5a의 경우 BaMMV에는 모두 감염이 확인되었으며, rym 1+5 두개의 저항성 유전자를 가지고 있으며 일본의 모든 BaYMV strain에 저항성인 Mokusekko 3도 감염이 확인되었다. 유전자에 따른 병징 발생 양상을 조사한 결과 일반적인 바이러스 병징과 같이 대부분 모자이크나 황화가 발생하였다. 그러나 저항성 유전자에 따라 고사, 괴사 반점, 조직 괴사, 줄무늬성 증상과 잎 말림등의 다양한 증상이 확인되었다.

• 한국육종학회지
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• 제41권4호
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• pp.412-419
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• 2009

수박에서 종자크기의 유전분석을 위해 종자크기가 다른 6계통을 양친으로 한 교배집단을 조사하였다. 전체 6계통 중 3계통은 수집 계통으로 giant seed(GS)인 'PI525088' big size(BS)인 'Charleston Gray' 그리고 medium seed(NS)인 'NT'를 사용하였으며, 다른 3계통은 보통 크기와 가장 작은 크기 계통간($^{\prime}NT^{\prime}{\times}^{\prime}TDR^{\prime}$) 교잡 및 여교잡으로부터 육성되어 종자크기만 상이한 near isogenic line으로서 small seed(SS)인 'NTss' micro seed(MS)인 'NTms' tomato seed size(TS)인 'NTts'가 이용되었다. 각각의 종자크기에 관련한 유전양상을 파악하기 위해 인접한 종자크기를 가진 계통들간의 조합인 $GS{\times}BS$, $BS{\times}NS$, $NS{\times}SS$, $MS{\times}TS$, 그리고 종자크기가 비교적 차이가 계통들간 큰 두 조합인 $NS{\times}TS$, $GS{\times}NS$에 대하여 P1, P2, $F_1$, $F_2$, $BC_1F_1(P1)$, $BC_1F_1(P2)$를 작성, 전개하여 종자크기의 분리를 관찰하여 유전양식을 판단하였다. $GS{\times}BS$, $NS{\times}SS$, $MS{\times}TS$ 의 경우 1개의 유전자 차이가 발견되었고, 유전양식은 부분우성이었고, $BS{\times}NS$의 경우 2개 이상의 유전자가 관여하는 것으로 판단되며, $GS{\times}TS$에서는 분리후대에서 매우 넓은 범위의 종자크기를 가진 개체들이 관찰되어 이들 두 계통들간에는 6개 이상의 유전자, $NS{\times}TS$의 경우에는 3개의 유전자가 종자크기의 차이를 만드는 것으로 판단되었다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제45권4호
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• pp.400-408
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• 2018

21세기 들어 전 세계는 환경파괴에 따른 지구 온난화로 인하여 생물 다양성이 지속적으로 감소하였다. 생물다양성의 감소는 생태계의 자정 및 복원능력 등을 악화 시켜 환경오염이 더욱 심화 되었고 나아가 생물의 생존을 위협하고 있다. 우리나라는 현재 나고야 의정서로 인해 국내 유전자원을 효율적으로 발굴 보호해야 하는 중요한 시점에 있다. 본 연구에서 사용하는 미세조류는 유용 생물자원으로 활용도가 높으나 동결보존하는 방법이 개발되어 있지 않아 장기보존에 어려움이 있다. 대부분의 원핵생물이나 균류 등의 미생물은 종에 관계없이 glycerol 을 이용하여 저온동결보존이 가능하나 미세조류는 동결보존제의 종류와 농도, 유리화 과정 및 해동방법 등에 따라 세포 재생률에 차이가 있기 때문에 구체적인 연구가 필요하다. 미세조류 중 규조류는 전 세계적으로 발견되며 규산질로 구성된 cell wall 은 이미 산업적으로 많이 이용되고 있다. 본 연구에서는 해양 규조류 Nizschia frustulum과 Nitzschia amabilis를 이용하여 장기 동결보존을 위한 기초연구를 수행하였다. 동결보존제로는 세포막 침투성 보존제인 glycerol, DMSO, methanol을 각각 5, 10, 15% 농도로 제조하여 실험하였고 메탄올의 경우 시약 특성상 5, 10, 12% 농도로 실험하였으며 미세조류는 N. frustulum과 N. amabilis 두 종을 각각 $10^2$, $10^3$, $10^4cells\;ml^{-1}$로 희석하여 사용하였다. 실험에 사용한 미세조류 두 종 모두 메탄올 12%에서 가장 높은 생존율을 보였으며 N. frustulum은 $6.94{\pm}0.31%$, N. amabilis는 $8.85{\pm}0.16%$로 나타났다. 동결 후 해동한 미세조류를 3주간 재배양한 결과에서는 N. frustulum이 재배양 초기 농도보다 약10배 증가하였고 N. amabilis는 약12배 증가한 결과를 나타내었다. 본 연구에서는 유용생물자원인 미세조류 Nizschia sp.에 한하여 적합한 동결보존제를 탐색하였으며 이 자료를 바탕으로 더 많은 동결보존제에 대한 효과와 다양한 미세조류 종에 적합한 동결보존 기법 연구가 필요한 것으로 사료된다.

• 한국작물학회지
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• 제68권4호
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• pp.304-312
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• 2023

본 연구에서는 LED 광원을 이용한 세대단축 시스템을 콩에 적용하기 위한 조건을 설정하고자 하였다. 생태형을 고려하여 선정한 12개 품종을 대상으로 광질, 광량, 그리고 토양 조건을 검토함으로써 콩에 최적화된 세대단축 시스템 프로토콜을 설정하는 것을 목표로 하였고, 그 결과는 다음과 같다. 1. 10시간의 단일 광 조건에서, 광질 1:1:1비율일 때, 광량이 400 PPFD에서 900 PPFD, 1,300 PPFD로 증가함에 따라 개화일수, 평균 절간장, 경장은 감소한 반면, 절수, 협수, 립수는 증가하였다. 2. 상토에서의 재배는 배양토에 비해 개체 별 절수, 협수, 립수가 50% 이상 증가하였다. 3. 광질에서 적색광의 비율이 증가한 2:1:1비율 조건은 1:1:1비율 조건과 비교하여 개화일수가 약 15일 이상 소요되는 것으로 나타났다. 4. 상기 조건에 따라 세대단축 시스템을 적용하였을 경우 모든 품종에서 약 30일 내외로 개화가 확인되었으며, 60일에서 70일 이내에 8립 이상의 종자 수확이 가능하였다. 5. 본 연구 결과로 구축된 세대단축 시스템을 적용한다면 연간 최대 6세대의 진전이 가능하며, 디지털 육종과 유전자 편집과 같은 현대적인 작물 육종 기술과의 결합을 통해 새로운 작물 개발을 가속화시킬 수 있을 것이다.