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QTL Identification for Slow Wilting and High Moisture Contents in Soybean (Glycine max [L.]) and Arduino-Based High-Throughput Phenotyping for Drought Tolerance

  • Hakyung Kwon;Jae Ah Choi;Moon Young Kim;Suk-Ha Lee
    • 한국작물학회:학술대회논문집
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    • 한국작물학회 2022년도 추계학술대회
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    • pp.25-25
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    • 2022
  • Drought becomes frequent and severe because of continuous global warming, leading to a significant loss of crop yield. In soybean (Glycine max [L.]), most of quantitative trait loci (QTLs) analyses for drought tolerance have conducted by investigating yield changes under water-restricted conditions at the reproductive stages. More recently, the necessity of QTL studies to use physiological indices responding to drought at the early growth stages besides the reproductive ones has arisen due to the unpredictable and prevalent occurrence of drought throughout the soybean growing season. In this study, we thus identified QTLs conferring wilting scores and moisture contents of soybean subjected to drought stress in the early vegetative stage using an recombinant inbred line (RIL) population derived from a cross between Taekwang (drought-sensitive) and SS2-2 (drought-tolerant). For the two traits, the same major QTL was located on chromosome 10, accounting for up to 11.5% of phenotypic variance explained with LOD score of 12.5. This QTL overlaps with a reported QTL for the limited transpiration trait in soybean and harbors an ortholog of the Arabidopsis ABA and drought-induced RING-D UF1117 gene. Meanwhile, one of important features of plant drought tolerance is their ability to limit transpiration rates under high vapor pressure deficiency in response to mitigate water loss. However, monitoring their transpiration rates is time-consuming and laborious. Therefore, only a few population-level studies regarding transpiration rates under the drought condition have been reported so far. Via employing an Arduino-based platform, for the reasons addressed, we are measuring and recording total pot weights of soybean plants every hour from the 1st day after water restriction to the days when the half of the RILs exhibited permanent tissue damage in at least one trifoliate. Gradual decrease in moisture of soil in pots as time passes refers increase in the severity of drought stress. By tracking changes in the total pot weights of soybean plants, we will infer transpiration rates of the mapping parents and their RILs according to different levels of VPD and drought stress. The profile of transpiration rates from different levels of severity in the stresses facilitates a better understanding of relationship between transpiration-related features, such as limited maximum transpiration rates, to water saving performances, as well as those to other drought-responsive phenotypes. Our findings will provide primary insights on drought tolerance mechanisms in soybean and useful resources for improvement of soybean varieties tolerant to drought stress.

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접목활착 기간 중 온도.상대습도 및 광조건이 고추 접목묘의 활착 및 생육에 미치는 영향 (The Graft-take and Growth of Grafted Peppers (Capsicum annuum L.) Affected by Temperature, Relative Humidity, and Light Conditions During Healing and Acclimatization)

  • 장윤아;문지혜;이지원;김승유;전창후
    • 생물환경조절학회지
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    • 제18권4호
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    • pp.385-392
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    • 2009
  • 접목 후 활착환경의 관리는 접목의 성공여부를 결정하는 중요한 요인이다. 일반적으로 활착초기 접목부위의 캘러스 분화를 촉진하고 식물체의 지나친 위조를 막기 위해 $25{\sim}30^{\circ}C$ 정도 온도와 90% 이상의 높음상대습도 조건하에서 관리하다가 활착이 진행됨에 따라 점차 온도 및 상대습도를 낮추고, 광 조사량을 늘려주는 환경관리방법이 제시되고 있다(Kim 등, 2001). 본 연구에서는 고추 접목묘의 활착 및 생육향상을 위한 활착단계별 환경조건을 제시하고자, 활착기간 중 온도, 상대습도 및 광 조건이 접목활착률 및 생육에 미치는 영향을 조사하였다. 암조건 하에서 총 6일간의 접목활착기간을 3단계로 나누어, 활착 1단계는 온도 $30^{\circ}C$, 상대습도 95% 조건하에서, 활착 2, 3단계에서는 온도($20^{\circ}C$, $25^{\circ}C$, 및 $30^{\circ}C$) 및 상대습도(75%, 85%, 및 95%) 조건을 달리 처리하였을 때, 접목활착률 및 생육을 조사하였다. 고추 접목묘의 활착을 위해서는 활착 초기 $30^{\circ}C$, 95% 상대습도 조건에서 2일정도 관리한 후, 이후 4일간은 온도와 상대습도 조건을 각각 $20{\sim}25^{\circ}C$, 75~85% 정도로 낮추어 주는 것이 바람직할 것으로 판단된다. 또한 접목활착기간 동안 온도 $30^{\circ}C$, 상대습도 85% 및 암 조건을 대조구로 하여, 활착기간 중 온도($25^{\circ}C$$30^{\circ}C$), 상대습도(65%, 75%, 및 85%) 및 광 조건(광 조사 유무, 광 조건 $45{\pm}2{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$)을 달리하여 처리하였 때, 접목 활착률은 처리간 차이가 없었으며 활착기간 중 저온 저습의 광조사 기간이 길수록 생육이 증가하는 경향을 보여, $25^{\circ}C$ 온도조건하에서 저광 조사 및 65% 까지의 저습 조건이 고추 접목묘의 활착 및 생육촉진에 효과적인 것으로 판단된다.

포장(圃場)에서 벼 군락(群落)의 미기상(微氣象) 요소(要素)들이 증발산량(蒸發散量)에 미치는 영향(影響) (Influence of Micrometeorological Elements on Evapotranspiration in Rice (Oryza sativa L.) Crop Canopy)

  • 김종욱;강병화;이정택;윤성호;임정남
    • 한국토양비료학회지
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    • 제25권3호
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    • pp.231-241
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    • 1992
  • 벼 군락(群落)의 미기상요소(微氣象要素)들이 증발산(蒸發散)에 미치는 영향(影響)과 그들의 상호관련(相互關聯)을 구명(究明)하고자 1989년(年)에 기상청(氣象廳) 수원기상대(水原氣象臺) 포장(圃場)에서 대청벼와 삼강벼를 공시(供試)하여 종관기상(綜觀氣象), 군락(群落)의 미기상(微氣象)과 증발산량(蒸發散量), 작물(作物)의 건물생산량(乾物生産量) 등을 측정(測定) 조사(調査)하고, 증발산량(蒸發散量)의 생육시기별(生育時期別) 변화(變化)와 기상요소(氣象要素)의 영향(影響)을 검토(檢討)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 벼 군락(群落)의 증발산량(蒸發散量)은 증발계(蒸發計)의 증발량(蒸發量), 기온(氣溫), 일사량(日射量), 일조시수(日照時數), 초관부(草冠部) 상단(上端)의 공기(空氣)와의 포차(飽差), 수온(水溫) 등의 순(順)으로 상관계수(相關係數)가 높았다. 2. 벼 군락(群落)의 증발산량(蒸發散量)과 측정증발량(測定蒸發量)과의 관계(關係)는 소형증발계(小型蒸發計)의 증발량(蒸發量)에 비하여 Class A 증발계(蒸發計)의 증발량(蒸發量)이 더욱 밀접한 상관관계(相關關係)를 보였다. 3. 벼 군락(群落)의 증발산량(蒸發散量)과 증발량(蒸發量)과의 관계(關係)에서 대청벼 보다 삼강벼의 상관계수(相關係數)가 더욱 높은 품종간차이(品種間差異)를 보였다. 4. Class A 증발계(蒸發計)로 측정(測定)된 증발량(蒸發量)에 대한 벼 군락(群落)의 증발산량(蒸發散量)의 비(比)는 전생육기간(全生育期間)을 통(通)하여 1.0이상이었으며, 8월(月) 하순(下旬)에는 1.9로서 최고(最高)에 달하였다. 5. Class A 증발계(蒸發計)의 증발량(蒸發量)은 소형증발계(小型蒸發計)에 의한 측정치(測定値)의 0.719배(倍)이었다. 6. 증발산량(蒸發散量)은 순복사량(純輻射量)보다는 태양(太陽)에너지 복사량(輻射量)과의 상관(相關)이 높았으며, 순복사량(純輻射量)은 태양(太陽)에너지 복사량(輻射量)의 0.66배(倍)이었다. 7. 최고기온(最高氣溫)은 평균기온(平均氣溫)보다 작물(作物)의 증발산량(蒸發散量)과의 상관(相關)이 높았고, 6m 높이의 풍속(風速)과는 정(正)의 상관(相關)을 보였지만, 강우일(降雨日)을 제외한 경우 상대습도(相對濕度)와의 상관계수(相關係數)는 매우 낮았다. 8. 기상요소(氣象要素)를 자료(資料)로 증발산량(蒸發散量)을 추정(推定)하기위하여 작성된 회귀(回歸)모델은 $ET=-5.3594+0.7005_{pan}A+0.1926T_{mean}+0.0878_{sol}+0.025RH$이었고, 이 모델에 의한 추정치(推定値)는 실측치(實測値)와 거의 일치(一致)($R^2=0.607$)하였다.

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