• 한국작물학회지
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• 제49권4호
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• pp.316-324
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• 2004

Sinorhizobium sp. strain MUS10 forms nitrogen-fixing stem nodules on Sesbania rostrata, a tropical green manure crop. In this study, the ultrastructural events associated with the formation of stem nodules were investigated. Sinorhizobium sp. strain MUS10 entered the host tissue through cracks created by the emerging adventitious root primordia and multiplied within the intercellular spaces. During early phases of infection, host cells adjacent to invading bacteria revealed cellular damage that is typical of hypersensitive reactions, while the cells at the inner cortex exhibited meristematic activity. Infection threads were numerous in S-day-old nodules and often were associated with the host cell wall. In several cases, more than one infection thread was found in individual cells. The junction at which the host cell walls converged was often enlarged due to fusion of intracellular branches of infection threads resulting in large infection pockets. The infection threads were made up of a homogeneous, amorphous matrix that enclosed the bacteria. Several finger-like projections were seen radiating from these enlarged infection threads and were delineated from the host cytoplasm by the plasma membrane. As in Azorhizobium caulinodans induced root nodules, the release of Sinorhizobia from the infection threads into the plant cells appears to be mediated by 'infection droplets'. A 15-day­old Sesbania stem nodule revealed typical ultrastructure features of a determinate nodule, containing several bacterioids within symbiosomes.

• Applied Biological Chemistry
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• 제35권6호
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• pp.449-456
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• 1992

인산처리가 근류의 bacteroid 함량과 energy 상태에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 Bradyrhizobium japonicum MN10을 접종한 대두식물(Glycine max [L.] Merr.)에 저해농도(0.05 mM-P)와 정상농도(1.0 mM-P)를 처리하여 온실에서 재배하였다. 인산결핍은 식물체의 근류량과 근류량 식물체량의 비에 유의성있는 감소를 보였다. 잎, 줄기, 뿌리의 인산농도는 인산결핍에 의하여 75%가 감소하였으나 근류의 인산농도는 40%만 감소하였다. 근류의 bacteroid 함량과 근류에서 전인산, 전질소의 bacteroid와 식물세포로의 분배는 인산결핍의 영향을 받지 않았으며 전질소의 22%, 전인산의 27%가 bacteroid에 존재하였다. 근류의 ATP농도, 전 adenylate 농도와 energy charge는 인산결핍에 의하여 각각 77%, 46%, 37%가 감소되었다. 인산결핍은 근류내 식물세포의 ATP 농도와 energy charge를 각각 86%, 59%를 감소시켰으나 bacteroid의 ATP농도와 energy charge에는 영향을 미치지 않았다. 이러한 결과는 근류가 인산의 강한 보유원이며, 기주식물에 대한 인산결핍조건하에서 bacteroid는 정상적인 인산 농도와 energy양을 함유한다는 것을 나타낸다.

• 한국작물학회지
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• 제23권2호
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• pp.105-112
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• 1978

본 조사연구는 한국재배종 34개품종, 일본재배종 42개품종 및 미국재배종 32개품종등 총 108개품종을 공시하여 근류형성성을 구명하고자 실시하였던 바 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 근류형성의 조만은 품종간에 뚜렷한 차리가 있었던 바 파종 14일후에는 근류가 형성되지 않은 품종이 18개품종, 파종 28일후에도 6개품종이나 되었고 특히 42일후에도 미국품종 Flambew는 근류가 형성되지 않았다. 2. 근류수는 품종의 육성모지와 조사시기에 따라 크게 차리가 있었던 바 파종 42일후(3차조사)의 근류수는 일본품종이 26.5개로 가장 많았고 우리나라품종은 19.5개, 미국품종은 15.2개로서 가장 적었다. 3. 주당근류중은 일본품종이 75.9mg로서 가장 무거웠고 한국품종은 71.1mg, 그리고 미국품종은 49.6mg로서 가장 가벼웠다. 4. 근류중과 자실중 및 근류수와는 고도로 유의한 정상관관계가 인정되었으나 기타 몇가지 형질들과는 유의성이 인정되지 않았다.

• 한국작물학회지
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• 제40권5호
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• pp.594-599
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• 1995

검정콩 1호를 공시품종으로 하여 콩의 영양생장기에 15일간 습해처리하고 그에 따른 엽생장 및 지하부의 생리적 반응을 조사한 결과는 다음과 같다. 1. 습해처리기간중 근류는 심토층에서부터 사멸되기 시작하였으며 습해기간이 7일 이상 지속될 경우 전체 근류의 35%이상이 사멸되었다. 2. 습해를 받으면 근류의 Bacteroid층이 균열되기 시작하였으며 습해기간이 지속될 경우 균열 양상은 더욱 심화되었다. 3. 습해기간중 토심 5cm이하에 분포한 뿌리활력은 무처리에 비해 크게 감소하였으며 표토층에 분포한 뿌리는 큰 변화가 없었다. 4. 7일간의 습해처리로 주근의 외피조직 및 유관속조직의 분리현상과 일부 파괴현상이 관찰되었다. 5. 습해처리 기간 중의 엽면적 생장은 정상식물체의 엽면적 생장의 절반에 불과하였다.

• Molecules and Cells
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• 제24권2호
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• pp.185-193
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• 2007

Symbiotic nitrogen fixation with nitrogen-fixing bacteria in the root nodules is a distinctly beneficial metabolic process in legume plants. Legumes control the nodule number and nodulation zone through a systemic negative regulatory system between shoot and root. Mutation in the soybean NTS gene encoding GmNARK, a CLAVATA1-like serine/threonine receptor-like kinase, causes excessive nodule development called hypernodulation. To examine the effect of nts mutation on the gene expression profile in the leaves, suppression subtractive hybridization was performed with the trifoliate leaves of nts mutant 'SS2-2' and the wild-type (WT) parent 'Sinpaldalkong2', and 75 EST clones that were highly expressed in the leaves of the SS2-2 mutant were identified. Interestingly, the expression of jasmonate (JA)-responsive genes such as vspA, vspB, and Lox2 were upregulated, whereas that of a salicylate-responsive gene PR1a was suppressed in the SS2-2 mutant. In addition, the level of JA was about two-fold higher in the leaves of the SS2-2 mutant than in those of the WT under natural growth conditions. Moreover, the JA-responsive gene expression persists in the leaves of SS2-2 mutant without rhizobia infection in the roots. Taken together, our results suggest that the nts mutation increases JA synthesis in mature leaves and consequently leads to constitutive expression of JA-responsive genes which is irrelevant to hypernodulation in the root.

• Applied Biological Chemistry
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• 제40권2호
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• pp.134-138
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• 1997

대기 $CO_2$ 상승시 인산공급이 대두식물체의 광합성 및 질소고정에 미치는 영향을 살펴보고저 Bradyrhizobium japonicum MN110을 접종한 대두 식물체를 인산결핍구(0.05 m-P) 및 대조구(1.0 mM-P)를 처리하여 정상 $CO_2(400\;{\mu}l/L)$와 상승 $CO_2(800\;{\mu}l/L)$의 조건인 phytotron에서 35일 동안 재배하였다. 인산결핍은 건물량을 정상 $CO_2$ 처리시 51%, 상승 $CO_2$ 처리시 64%를 감소시켰고 총 엽면적도 유의성있게 감소시켰으나 specific leaf weight는 증가시켰다. 광합성 속도 및 잎내부의 $CO_2$농도는 인산결집구에서 감소하였고 그 정도는 $CO_2$ 상승처리시 더욱 컸으며 질소고정능과 근류생체량도 인산결핍시 감소하였으나 잎의 질소농도는 인산대조구가 30% 감소하였다. 이러한 결과는 $CO_2$ 상승조건에서도 인산이 결핍될 경우 식물생육을 촉진시키지 못하며 인산은 정상 $CO_2$ 농도시 보다 $CO_2$ 상승조건에서 근류의 성장과 작용에 더욱 중요한 역할을 하는것으로 유추된다.

• The Korean Journal of Ecology
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• 제18권1호
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• pp.43-54
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• 1995

Effects of environmental factors of N, P, pH, moisture, temperature and oxygen on growth and nitrogen fixation activity of kummerowia striate (Thunb.) Schindler seedling, bearing symbiotic root nodules, were quantitatively analyzed during the growing period. The specific nitrogenase activity (ARA) of nodules showed the maximum value of 187 μmol C₂H₄g fr wt-1 h-1 6 weeks after seeds were germinated. The total nitrogenase activities per plant attained as 1.56, 0.85, 0.09 and 4.0, 1.11, 0.04 μmol C₂H₄hr-1, respectively for the treatments of 1, 3 and 5 mM NO₃￣and NH₄＋ on the 60th day. While the plant grown in N-free media for 20 days after treatments of 5 mM NH₄+for 40 days resulted in 30 mg fr wt of nodule formation and exhibited the relative activities of 152％ and 162％ for total and specific ARA in comparison with those of control plant grown with N-free for 60 days. Total biomass and ARA was by 70％ and 86％ lower in N and P deficiency, respectively. The N and P deficient plot showed 70％ and 86％ decreases of total biomass and ARA in comparison with those of control. The plant grown with N-free for 20 days after pretreatment with N and P free media for 40 days showed the relative values of 77％, 118％ and 150％, respectively for nodule biomass, total and specific ARA in comparison with those of control. The treatment with acid or alkali gradients resulted in significant decreases of nodule biomass and ARA. The optimum temperature and pO₂for ARA were 30°C and 40 kPa, respectively. Two peaks of diurnal variation appeared at 11:00 and 23:00 o'clocks by the continuous light condition. The plants with water stress by temporary wilting point rsulted in 95~97％ inhibition for nodule respiration, transpiration and specific ARA. Transpiration and ARA ware recovered to 88％ and 38％ of those of water unstressed plants, respectively, 6 hours after the plants were rewatered from water stressed condition.

• 한국작물학회지
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• 제39권4호
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• pp.389-396
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• 1994

질소고정의 장점을 갖고 있는 white clover를 화본과초지에 도입시 정착이 대단히 어려운 것으로 알려져 왔다. 본 시험은 혼파초지에 도입되는 white clover의 유묘기 관리에 대한 정보를 제공하고자 28일의 재생기간중 예취시기 (0, 1, 2, 4, 8 trifoliolate)의 조만과 예취빈도 (4회, 1회)가 잎의 크기가 다른 white clover 품종의 지상부 및 지하부 건물생산과 근류형성, 이들과의 상관관계를 조사하기 위하여 실시되었으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1 지상부, 뿌리 및 개체당 건물중은 조기 또는 빈번한 예취, 짧은 재생기간에 의하여 감소되나 재생기간이 길어지면 이러한 경향은 완화되었다. 2. 지상부 및 개체당 건물중은 예취빈도 4회에서는 최초예취를 늦춤으로써 완만하게 증가하나, 예취빈도 1회에서는 복엽 4교기까지 예취를 늦춤으로써 현저히 증가하였다. 3. S/R율은 복엽이 4매 이상일 때보다는 그 이전에 최초예취를 실시하거나, 예취빈도가 많고 재생기간이 길수록 증가하였다. 4. 개체당 근류수는 조기예취 및 빈번한 예취, 짧은 재생기간에 의하여 감소되나, 재생 14일 이후에는 복엽 4교기까지 최초예취에 대한 효과가 어느 정도 소멸되었다. 5. 타공시품종에 비하여 대엽종 Regal은 최초예취를 복엽 2교기까지 실시할 경우 지상부 및 개체 당 건물중이 높은 반면, 소엽종 S184는 최초예취시기에 관계없이 근류수가 많은 것으로 나타났다. 6. 개체당 근류수는 대체적으로 재생 7일 Regal, Huia 및 S184가, 재생 28일 La. S-1, Huia 및 S184가 최초예취시기가 빠른 복엽 2교기까지 지상부 및 뿌리의 건물중과 정의 상관을 보인 반면, S/R율과는 재생 7일에서 복엽 1교기까지 부의 상관을 보였으나 재생 28일에서는 그러한 관계가 소멸되었다.

• 한국작물학회지
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• 제25권2호
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• pp.38-48
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• 1980

산성토양에 적응할 수 있는 계통으로 캐나다에서 육성보급된 알팔파 근류균 Rhizobium meliloti BALSAC과 일반적으로 알팔파 재배용으로 사용되고 있는 보통 근류균이 알팔파 뿌리혹 형성과 생장에 미치는 효과를 비교하기 위하여 pH 5.4정도의 산성토양을 석회시용으로 pH를 5.9, 6.4로 교정한 뒤 몇가지 종자처리 즉 무처리, 무처리+N시용, 근류균접종, 근류균 접종+석회피복으로써 초자실에서 2개월간 포트시험하여 얻은 결과를 요약하면, 1. 알팔파의 건물량 생산에는 두 근류균계통간에 차이가 없었으나 뿌리혹 형성에 있어서는 Balsac 계통의 효과가 인정되있다. 2. 석회시용으로써 식물체와 뿌리혹의 건물중 및 뿌리혹수가 증가되었으며 뿌리혹의 증가는 주로 측생근에서의 뿌리혹수 증가에 기인하였다. 3. 근류균을 접종하지 않고 질소비료만을 시용함으로써 뿌리혹을 형성한 개체비율, 뿌리혹의 건물중 및 전체뿌리혹수에 대한 굵은 뿌리혹의 상대적 비율이 증가되었다. 4. 상업적으로 생산된 근류균의 종자처리 효과는 일정한 경향을 나타내지 못하였다. 5. 뿌리혹과 관련된 형질조사에서는 상대적으로 그 변이계수가 컸으며 그 변이를 감소시키고 추정치에 대한 신뢰도를 높이기 위해서는 특별한 고려가 있어야 할 것으로 보였다.

• 한국작물학회지
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• 제48권4호
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• pp.308-315
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• 2003

A field experiment was conducted to investigate the performance of three legume species in a zero-tillage, non-fertilized rice field in a temperate zone. Before the experiment for 5 years, from 1995 to 1999, plant growth patterns of three legume species grown as over-wintering (October-May) cover crops on a paddy field were maintained to study N balance and $\textrm{N}_2$ fixation. Decrease in plant density accelerated from after winter to flowering from 1,090, 320, and 5 to 732, 232, and 6 plants $\textrm{m}^{-2}$ in Chinese milk vetch (CMV), white clover (WC), and hairy vetch (HV), respectively. Total dry weights of plants above-ground level were 0.05, 0.11, and 2.43 g $\textrm{plant}^{-1}$. in WC, CMV and HV respectively but steeply increased at ripening up to 0.77, 2.33, and 26 g $\textrm{plant}^{-1}$. The root dry weight of HV and CMV rapidly increased while in WC, root dry weight increased slightly towards flowering. The highest nodule numbers were recorded in CMV to April thereafter WC produced the highest. Nodule size was distributed within 7mm in CMV but it was larger in HV varying from 1 to 10mm. Shoot N (g $\textrm{m}^{-2}$) greatly increased from over-wintering to flowering in CMV, HV and WC and it ranged from 1.66, 0.5 and 1.92 to 12.6, 3.1 and 13.02 g $\textrm{m}^{-2}$, respectively. After wintering, the initial shoot N content (%) was more in CMV. Root N content (%) was constant or slightly decreased in HV and WC. Soil total N in the control plot (clean fallow) was the highest on Mar. 2 then decreased rapidly to flowering. Soil N content was constant in HV plots whereas it was low in WC plots for the entire growth period except just after winter. Maximum nitrogenase activities were 9, 37.8, and 131 mol $\textrm{C}_2\textrm{H}_4$ $\textrm{plant}^{-1}$ $\textrm{hour}^{-1}$. in CMV, HV, and WC, respectively. Nitrogenase activity showed a direct correlation with nodule number, size and fresh weight. As a cover crop preceding a rice crop, CMV is more suited to colder regions due to its earlier ripening characteristics. Hairy vetch and WC are recommended for regions with a mild winter and a long summer owing to their late ripening and great N fixation activity.