• 농약과학회지
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• 제5권3호
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• pp.1-11
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• 2001

신규 제초제 작용점의 발굴은 유전체학과 조합화학 등 새로운 기술이 등장하여 그 가능성이 높아지고 있다. 대략 $10^{30}$에서 $10^{50}$여 개의 화학물질의 합성이 가능하고 50,000여 개의 식물 유전자 지도가 완성되어 이들의 조합으로 새로운 제초제의 작용점 발굴 가능성이 높아지게 될 것이다. 즉, 고등식물이 가지고 있는 50,000여 개의 유전자 가운데 0.1%, 1.0% 또는 10%가 신규 작용점이 된다면 50, 500, 5000개의 신규 작용점을 발견할 수 있는 것이다. 신규 제초제의 개발을 위해서는 target enzyme의 선택과 결정, 저해제의 설계, 작용점까지 도달하는 과정, 대사적인 운명 등 여러가지 요인들이 검토되어야 한다. 이러한 과정에서 가장 중요한 것은 확실한 작용점의 선택에 있다. 또한 다양한 생화학적 정보를 통하여 작용점/효소의 저해로부터 고사에 이르는 과정을 이해함은 물론 보다 강력한 저해제의 합성과 살초과정을 이해할 수 있어야 할 것이다. 그 동안에는 이미 알려진 작용점을 대상으로 신규 화합물을 합성하거나 유도체를 개발하는 것이 대부분이었지만 최근에는 antisense 기법 등을 활용하여 새로운 치사관련 작용점을 찾아내는데 잠재력과 가능성을 확대시켜주고 있다. 새로운 치사관련 작용점을 발굴한 후에는 대상효소의 화학적, 생화학적 기능과 단백질의 구조를 분석하여 강력한 저해제를 설계하는데 활용하게 될 것이다. 치사관련 돌연변이체와 antisense 기법을 활용하고, 식물 생리학적 반응을 기초로 하여 리드화합물을 탐색하는 것은 새로운 접근방식이며 농약 화학적 특성을 갖는 효소 저해제들의 합성은 크게 6가지로 할 수 있다. 공통특이시얀 기질 유사체 합성, affinity labels, 자살기질체, 반응중간산물, 그리고 extraneous site inhibitors 등을 들 수 있다. 이와 같은 방법으로 후보화합물이 선발된다 하여도 실제식물에 처리하여 흡수, 이행, 대사 등에 관한 시험이 반드시 이루어져야 새로운 제초제를 탄생시킬 수 있다. 또한 약물의 전달과정과 무독화작용을 통하여 pro-herbicide에 대한 연구를 진행하게 될 것이며, 마지막으로 잡초와 작물간의 선택성이 고려되어야 효소 측이적 접근방식에 의한 신규 선택성 제초제의 개발이 성공할 수 있는 것이다.

• 농업과학연구
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• 제36권2호
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• pp.135-145
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• 2009

관비 용액의 인산 농도가 '축양' 가지의 인산 결핍 및 과잉증상 발현, 식물 생육 그리고 수확량에 미치는 영향을 구명하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 또한 정식 35일과 150일 후의 식물체 분석을 통해 최대 생장량과 수확량을 위한 식물체내 적정 인산 함량을 설정하였다. 가지에서 인산이 결핍되면 식물체의 하엽이 암록색으로 변하면서 점차 자주색을 띄었고, 열매는 비대되지 못하여 정상과 보다 작았다. 인산 과잉시 하엽 가장자리가 반점형태의 옅은 갈색을 띈 후 점차 하엽 안쪽으로 확산되었으며, 과일은 비대되지 못하거나 곡과가 발생되었다. 정식 35일 후의 지상부 건물중과 가장 최근에 완전히 전개된 잎의 인산 함량은 인산 시비농도에 대하여 각각 3차곡 선회귀적 ($y=10.43+14.47x-4.7642x^2+0.3977x^3$) 및 2차곡선회귀적 ($y=0.7887+0.2394x-0.0197x^2$) 반응을 보였다. 최대 생장량의 90% 생장량을 생장억제를 방지하기 위한 한계점으로 설정하면 가장 최근에 완전히 전개된 잎을 기준으로 0.98~1.35%의 범위에 포한되도록 시비농도를 조절해야 한다. 정식 150일 후 수량과 식물체내 인산 함량 변화도 인산 시비농도에 대하여 각각 3차곡선회귀적반응 ($y=1194.6+1502.2x-454.5x^2+35.64x^3$) 및 2차 곡선회귀적 ($y=1.0589+0.5207x-0.0573x^2$) 반응을 보였고 가장 최근에 완전히 전개된 잎을 기준으로 인산 함량이 1.53~2.25%의 범위에 포함되도록 시비농도 및 횟수를 조절하여야 수량 감소를 방지할 수 있다고 판단하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제19권4호
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• pp.298-304
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• 2010

EC 기준 순환식 양액재배에서 식물의 양분 흡수와 배액율은 재사용 양액 내의 이온 비율과 농도에 영향을 미친다. 본 연구는 파프리카(Capsicum annum L. 'Boogie')의 EC 기준 순환식 양액재배에서 시간과 배액율에 따른 이온 농도의 변화를 분석하기 위해 수행하였다. 첫 번째 실험에서 수집된 배액을 EC $2.2dS{\cdot}m^{-1}$로 조정하고 새로 조성한 양액과 혼합하여 재사용 하고 주기적으로 샘플링 하여 이온의 농도를 분석하였다. 두번째 실험은 7%, 16%, 39%, 51%의 배액율을 적용하고 배액과 배액을 원수로 희석하고 새로 조성한 양액과 혼합하였을 때의 EC 변화와 이온 농도를 분석하고 비교하였다. 재사용 양액에서의 $K^+$ : $Ca^{2+}$와 $SO_4^{2-}$ : $NO_3^-$와 같은 이온 간의 비율 변화를 조사하였다. 첫번째 실험에서의 이온 농도의 변화 범위는 각각 $K^+$ 1.13, $Ca^{2+}$ 5.35, $Mg^{2+}$ 0.92, $NO_3^-$ 0.9 $SO_4^{2-}$ 1.10, $PO_4^{3-}$ $0.19meq{\cdot}L^{-1}$이었다. 이온 간의 비율 변화는 양이온에서는 주로 $K^+$ : $Ca^{2+}$을 중심으로 음이온에서는 $NO_3^-$ : $SO_4^{2-}$을 중심으로 나타났다. 두 번째 실험에서 배액율에 따른 배액의 배액율이 증가함에 따라 점차 감소하는 경향을 나타냈다. 배액 내 각 이온의 농도도 배액율의 증가에 따른 감소 경향을 보였다. 배액율에 따른 배액 내 이온 간의 비율 변화에는 차이가 없었다. 그러나 배액을 희석하고 새로 조성한 양액과 혼합함에 따라 교정 효과에 차이가 나타났다. 7% 의 배액율이 새 양액의 이온 비율에 가장 근접하였으며, 16%, 51% 39% 순으로 교정되었다. 교정에 따른 이온 비율 변화는 $K^+$ : $Ca^{2+}$와 $NO_3^-$와 $PO_4^{3-}$를 중심으로 나타났다.

• 한국토양비료학회지
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• 제41권1호
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• pp.55-64
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• 2008

일반적으로 근권부로 알려진, 토양과 뿌리 사이의 계면(soil-root interface)에서 일어나는 주요 기작에 대한 세부적 이해는 성공적인 phytoremediation 기술을 위해 특정 식물의 적용 가능성을 평가하는데 있어 매우 중요하다. 가령 어떤 식물은 토양중 낮은 중금속 유효도라는 제한인자를 극복하기 위해 근권부에서 특정 기작을 일으키기도 한다. 본 연구는 토양 고정 (land stabilization)에 탁월한 효과를 보이고 있는 vetiver grass(Vetiveria zizanioides)를 중금속으로 오염된 3가지의 다른 토양에 재배함으로써, 식물 뿌리가 근권부 토양의 화학적 특성에 미치는 영향과 이에 따른 식물의 중금속 흡수 특성을 조사하였다. Vetiver grass 재배 후 근권부 토양의 토양수 pH는 시험에 이용된 모든 토양에서 0.3-1.1 만큼 증가하였고, 토양수 중 유기탄소의 함량도 $23mg\;L^{-1}$ 에서 $173mg\;L^{-1}$로 가장 많이 증가한 PP02 토양을 비롯해서 모든 토양에서 증가하였다. 이와 같은 근권부 토양수의 화학적 변화는 중금속 오염토양에 노출된 vetiver grass의 뿌리에서 나온 분비물(exudates)에서 비롯된 것이다. 결과적으로 근권부 토양수의 화학적 특성 변화는 중금속(카드뮴, 납, 구리, 아연) 유효도 및 화학종 변화에 영향을 미쳤다. 중금속의 최초 유효도는 시험에 이용된 토양의 종류에 따라 달랐으며 vetiver grass 재배 후 이 유효도의 변화 또한 토양 종류의 영향을 받아 증가 또는 감소하였다. 가장 높은 중금속 유효도를 보인 토양은 Ko01 토양으로 토양수 중 카드뮴과 납의 농도가 각각 $2,091{\mu}g\;L^{-1}$, $318{\mu}g\;L^{-1}$ 이었다. 일반적으로 vetiver grass에 의해 증가한 pH는 중금속 유효도를 감소시켰고, 반면에 증가한 유기탄소는 토양중 중금속과 복합물질을 형성하면서 토양수 중 중금속의 농도를 높였다. Donnan speciation 기술을 이용한 화학종 분리 결과 토양수 중 순이온으로 존재하는 카드뮴과 아연의 농도가 현저히 감소하였고, vetiver grass에 의하여 체내에 축적된 중금속의 함량은 토양중 중금속 총함량이 아닌 토양수 중 중금속 유효도와 깊은 관계를 보였다.

• 한국유기농업학회지
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• 제9권2호
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• pp.101-115
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• 2001

작물생산을 위하여 토양에 시용된 비료는 용해되어 일부는 작물에 흡수되고, 나머지는 토양중에서 복잡한 과정을 거쳐 심토층으로 용탈되는데 특히 NO$_3$-N은 지하수 오염의 직접적인 원인이 되기도 한다. 본 시험은 밭토양에서 질소질비료 및 완숙 퇴비를 시비함에 따른 작물체의 흡수와 토양내 시비 양분의 이동, 지하수로의 용탈 가능성에 파악하여 환경보존형농업의 기초자료를 얻기 위하여 수행하였다. 제주지역 화산회토에서 Lysimeter(체적 0.15㎥, 지름 62cm, 높이 62.8cm)를 이용하여 작물을 재배하면서 강우시 용탈수를 채수하여 조사, 분석하였다. Lysimeter 시험 처리 내용은 무비방임구, 미비무재배 서초구, 무비재배구, 질소 토양처리구(16, 32, 64kg/10a), 질소+퇴비 토양처리구(16+800, 32+1600, 64+3200kg/10a), 질소 수용액처리구(16, 32kg/10a), 질소보비(32kg/10a) 소식 및 밀식구 13처리로 하여 질소는 요소를 시용하였고, 전작물로는 옥수수를, 후작물로는 감자를 재배하면서 작물의 생육 및 이온의 용탈정도를 조사하였다. 용탈수의 pH는 질소시비량을 증가시킬수록 점차 낮아지는 반면, NO3-N 농도는 증가하는 추세였다. No$_3$-N의 용탈총량은 무비방임구(T1) 및 무비무재배 서초구(T2)가 보비구(T5)보다 월등하게 높은 반면, 무비재배구(T3)에서 가장 낮게 나타났다. 또한 수용액 시비구의 용탈 평균농도가 토양시비구의 64%에 불과하였고, 밀식구의 용탈평균농도는 와식구의 54.5%로 낮았다. Ca 및 K 이온의 농도 및 용탈총량도 무비재배구(T3)에서 가장 낮았으며, 무비방임구(T1) 및 무비무재배 서초구(T2)에서 높게 나타나 NO3-N과 유이한 경향을 보였다. 시비질소의 용탈율은 시비량을 증가시킬수록 높아졌고 밀식구 및 수용액시비구에서 낮아졌다. 따라서 앞으로는 시비 양분의 지하수로의 용탈을 줄이고, 시비 효율을 극대화시킴으로써 특속 가능한 환경친화형 농업에 바탕을 둔 고도의 시비처방 기능이 요구될 것으로 판단된다.

• 한국유기농업학회지
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• 제17권1호
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• pp.95-109
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• 2009

본 연구는 양돈분뇨 발효액비의 시용시기와 시용량이 벼 수량과 미철에 미치는 영향을 구명하기 위하여 양돈분뇨 발효액비의 시용시기를 가을, 봄 시용으로 하여 액비 시용수준 처리구를 두었다. 액비시용량 수준은 벼 재배 질소시용 기준량인 11kg N/10a를 기준으로 하여 80, 100, 120, 140%N 처리구를 두었으며 대조구로 화학비료 시용구를 두었다. 얻어진 결과를 요약하면 아래와 같다. 1. 생육초기에 봄 시용구가 가을 시용구에 비하여 초장, 분얼수, 엽색도가 높았으나 가을 시용구에서의 벼의 생육은 액비 시용수준간에 유의한 차이를 나타내지 않았다. 액비시용 수준에 따른 초장, 분얼수, 엽색도는 액비 시용수준이 높을수록 높은 경향이었으며 시용 수준 간 생육의 차이는 봄 시 용구에서 더 크게 나타났다. 가을 시용구는 모든 처리구에서 도복이 발생되지 않았으나 봄 시용 액비 120, 140% 처리구에서 도복이 각각 5.2. 14.5% 발생하였다. 봄 시용구의 액비 120, 140% 시용구는 도복으로 인하여 등숙율과 천립중이 대조구 대비 유의성 있게 낮아졌다. 2. 벼의 수량은 가을 시용구에서는 액비 시용량 사이에 유의한 차이를 나타내지 않았으나 봄 시용구에서는 액비 120% 시용구는 대조구인 화학비료 시용구 대비 7% 감수하였다. 또한 양돈분뇨 발효액비 140% 시용구는 등숙률과 천립중이 낮아져 수량이 13% 감수하였다. 3. 가축분뇨 발효액비 시용에 따른 현미의 미질관련 이화학적 특성을 분석한 결과 현미의 단백질 함량은 가을 시용 80% 시용구에서 7.8%로서 가장 낮았다. 봄 시용구의 단백질 함량은 가축분뇨 발효액비 시용량이 증가할수록 증가하여 140% 시용구에서 8.6%로 높게 나타났다. 봄 시용 120, 140% 시용구의 완전미 비율은 각각 70.3. 65%로 대조구에 비하여 현저히 낮아졌다. 양돈분뇨 발효액비 시용량이 높을수록 질소 함량과 질소흡수량이 높아졌다. 봄 시용 처리구에서 양돈분뇨 발효액비 100% 시용구의 질소함량과 흡수량은 각각 1.26%, 14.0kg/10a이었으나 140% 시용구의 경우 1.41%, 14.7kg/10a로 높아졌다. 이상의 결과 쌀의 수량, 미질, 환경부하를 고려할 때 가을 시용구의 경우 질소 대비 120%, 봄 시용에서는 100% 이하의 가축분뇨 발효액비 시용이 요구된다.

• 원예과학기술지
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• 제30권4호
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• pp.392-399
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• 2012

미량원소인 Mo의 시비농도를 인위적으로 조절하여 '금향', '매향' 및 '설향' 딸기를 재배하면서 생장에 미치는 시비수준의 영향, 생육을 우수하게 유지할 수 있는 식물체의 한계농도, 그리고 과잉에 의해 발현되는 생리장해의 특징을 구명하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 관비용액의 Mo 농도를 높일 경우 엽록소 함량이 뚜렷하게 직선적으로 감소하여 세 종류 딸기에서 Mo 시비농도의 처리간 차이가 인정되었다. '금향'과 '매향'은 3.0mM 이상, 그리고 '설향' 딸기는 1.0mM 이상의 고농도 Mo 시비구에서 이보다 낮은 Mo 시비구보다 유의하게 생체중 및 건물중이 감소하였다. Mo이 과다하게 시비될 경우 최초의 Mo 과잉증상이 하위엽에서 발현되었으며, 하위엽 가장자리가 황화된 후 괴사하면서 그 부위가 점차 확대되는 양상으로 변화되었다. 또한 하위엽 가장자리가 점차 구리색으로 변하면서 그 부위가 상위엽으로 확대되었으며, 신생엽에서는 엽맥 간 황화현상이 나타났다. Mo 시비농도를 증가시켜도 세 종류 딸기의 식물체 내 P, K 및 Mg 함량은 처리간 통계적인 차이와 경향을 발견할 수 없었다. '금향'과 '설향' 딸기에서 Mo 시비농도에 따른 처리간 Ca 함량의 차이가 인정되었는데 1.0mM Mo 시비구에서 가장 높고, 이보다 높거나 낮은 Mo 시비농도에서 Ca함량이 감소하였다. 관비용액의 Mo 농도를 0.25mM로 조절한 처리의 식물체 내 Mo 함량이 '금향', '매향' 및 '설향'이 각각 76.5, 104.0, $187.3mg{\cdot}kg^{-1}$였지만, 시비농도가 높아질수록 식물체내 Mo 함량이 직선적으로 증가하여 4.0mM 시비구에서 각각 4,155, 5,367 및 $2,190mg{\cdot}kg^{-1}$으로 분석되었다. 최대생장량의 90% 생장량과 이때의 식물체 내 Mo 함량을 정상적인 작물재배를 위한 최대한계점으로 간주하면 '금향', '매향' 및 '설향' 딸기의 건물중에 기초한 Mo 함량이 각각 653.4, 686.2, 그리고 $589.73mg{\cdot}kg^{-1}$ 이하를 유지하도록 Mo 시비농도를 조절해야 한다고 판단하였다.

• 생명과학회지
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• 제27권4호
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• pp.390-397
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• 2017

작물 재배에서 빈번히 발생되는 철분 부족 현상은 식물의 생육 저하와 생산성 감소를 야기한다. 철분의 흡수는 철분 킬레이트제를 이용해서 높일 수 있다. 본 연구에서는 제철산업의 부산물인 산세수 유래의 2가 철 이온을 게껍질(CSP)에 킬레이트시킨 신기능성 철분 비료(FCSP)를 제작하고, 상추 재배에 적용하여 생육 촉진 효과를 분석하였다. 제조한 철 비료의 효과를 검증하기 위해, 연구실 내 소규모 시험에서 무처리구, 게껍질 처리구, 그리고 여러 농도의 Fe-게껍질 킬레이트 처리구에서 상추의 생장을 분석한 결과, 50 ppm Fe-게껍질 킬레이트 처리구에서 엽수, 엽중, 엽장 및 엽폭이 무처리구와 게껍질 처리구에 비해 증가하였으며, 상추 잎의 엽록소의 함량 또한 증가하였다. 포장 시험 역시 50 ppm Fe-게껍질 킬레이트 처리구에서 엽수, 엽중, 엽장 및 엽폭에서 화학비료와 퇴비를 혼합한 기존 재배 방식 처리구에 비해 최대 2배 이상의 증가를 보였고, 식물체내 Fe의 함량 또한 가장 높게 나타났다. 또한 철 이온을 게껍질에 킬레이트한 비료의 처리가 토양 내의 Fe와 Ca의 함량을 증가시켰으며 유효인산과 유기물의 함량 또한 증가시켜 토질을 개선시키는 효과를 보였다. 이러한 결과들을 종합할 때, Fe-게껍질 킬레이트 복합체는 기존의 비료 처리 방식인 화학비료와 퇴비 사용 보다 뛰어난 생육 증대 효과와 토질 개선 효과를 나타냄으로써 작물 재배에 있어서 효과적인 신기능성 철분 소재로서 활용 가치가 있을 것으로 사료된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제27권1호
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• pp.54-63
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• 1994

딸기 모주(母株)로부터 얻은 포복경(匍匐莖)과 조직배양(組織培養)으로 얻은 딸기 묘(苗)에 가식시(假植時)와 순화처리(馴化處理) 전후(前後)의 시기에 딸기 근권토양(根圈土壤)에서 분리증식(分離增殖)한 VA균근균(菌根菌)을 접종(接種)시켜, 그 이후의 딸기 묘(苗) 생장반응(生長反應)을 조사(調査)하기 위하여 pot 실험(實驗)으로 비닐하우스에서 수행(遂行)하여 얻은 결과(結果)는 다음과 같다. VA균근균(菌根菌)이 감염(感染)된 딸기 묘(苗)들이 총엽수(總葉數), 엽장(葉長), 엽폭(葉幅) 및 엽병장(葉柄長)에서 고도(高度)의 유의적(有意的)인 증가(增加)를 보여 생육이 증진(增進)되었다. 포복경(匍匐莖)에서 얻은 딸기 묘(苗)의 건물중(建物重), 화수(花數) 및 영화수(穎花數)에서도 균근접종효과(菌根接種效果)가 인정되었으나, 개화시기(開花時期)에는 영향하지 않았다. VA균근균(菌根菌)을 접종하지 않은 조직배양(組織培養) 딸기 묘(苗)의 순화처리(馴化處理) 후 4주경부터 잎의 가장자리가 적갈색(赤褐色)(7.5R 4/8)으로 변하였고, 순화처리(馴化處理) 전후(前後)의 균근감염(菌根感染)된 딸기 묘(苗)에서 균근협생(菌根協生) 혜택이 확인되었는데 순화처리(馴化處理)와 동시에 접종처리하는 것이 생육(生育)과 생장량(生長量)이 많았다. 처리별 균근의존도(菌根依存度)는 포복경(匍匐莖)의 경우 162.7%, 순화처리(馴化處理) 전후(前後)의 접종처리에서 각각 116.4%, 106.0%였다. 균근감염(菌根感染)은 식물생장(植物生長)과 함께 증가(增加)되었고 실험(實驗) 종료시(終了時)의 감염율은 조직배양(組織培養) 묘(苗)와 포복경(匍匐莖)으로 번식된 묘(苗)에서 각각 47.5%와 56.4%였으며, 식물체(植物體)의 화학분석(化學分析) 결과(結果)는 인산, 칼리 및 석회가 균근(菌根) 접종처리(接種處理)에서 더 높은 함량(含量)을 보이고 마그네슘 함량(含量)은 그 반대였다. 본 실험결과(實驗結果)에서 확인(確認)되는 점은 딸기 묘(苗)에 VA균근균(菌根菌)을 접종하는 것이 초기생육(初期生育)을 증진(增進)시키기 때문에 가식기간(假植期間)을 포함한 딸기의 육묘단계(育苗段階)에서 이용(利用)이 기대된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제44권3호
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• pp.465-472
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• 2011

게르마늄 종류별 양액재배시 갓의 생육특성 및 게르마늄 흡수 특성을 조사하기 위해 갓 재배시 무기게르마늄 ($GeO_2$)과 유기게르마늄 (Ge-132)을 농도별로 각각 처리하여 게르마늄 독성발생 범위, 생장반응, 갓 부위별 게르마늄 함량 그리고 갓의 게르마늄 흡수량 및 흡수율을 조사하였다. 무기 및 유기게르마늄 모두 $10mg\;L^{-1}$까지는 생육저해 현상이 거의 없었으나, Ge $25mg\;L^{-1}$ 이상부터는 심한 생육저해 현상을 보여 Ge 75 및 $100mg\;L^{-1}$에서는 새싹 생성이 거의 되지 않을 정도로 저해현상이 나타났다. 대조구와 비교 하였을 때, 무기게르마늄은 Ge $5mg\;L^{-1}$ 처리까지, 유기게르마늄은 Ge $10mg\;L^{-1}$ 처리까지 지상부 및 지하부 생장반응이 대조구에 비하여 약간 증가되는 경향이었다. 게르마늄의 흡수량을 살펴보면 무기게르마늄의 경우 총 흡수된 게르마늄 중 지상부인 잎에 약 70%, 지하부인 뿌리에 약 30%가 분포되어 있었다. 유기게르마늄의 경우에는 무기게르마늄과는 반대로 잎에 약 23%, 뿌리에 약 77%로 뿌리에 훨씬 많이 분포되어 있었다. 초기 용액 내 투여된 게르마늄에 대한 식물체내 흡수율을 부위별로 살펴보면, 무기게르마늄의 경우 지상부에서 2.4~4.3% 범위로 평균 약 3.0%이고, 지하부에서 0.2~0.7%범위로 평균 약 0.4%이었다. 유기게르마늄의 경우에는 지상부에서 1.2~2.1% 범위로 평균 약 1.7%, 지하부에서는 0.5~0.9% 범위로 평균 약 0.8%이었다.