• 환경생물
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• 제36권4호
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• pp.479-487
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• 2018

본 연구는 엽록소형광반응 분석을 이용하여 건조스트레스에 의한 공정육묘의 광화학적 활력을 분석하였다. 토마토와 오이 공정육묘를 8일 동안 건조스트레스 처리를 하였다. 엽록소형광반응(OJIP)과 매개변수 분석을 통해 건조스트레스로 인한 작물의 광화학적 변동을 평가하였다. 엽록소 형광반응(OJIP) 분석 결과, 토마토는 처리 후 5일부터 최대 형광량(P)이 감소한 반면 J-I 단계에서는 엽록소 형광량이 증가하였다. 따라서 생리적 활력이 감소한 것을 알 수 있었다. 오이의 경우 처리 후 4일부터 최대 형광(P) 및 변동 형광량($F_V$)이 낮아지고 J-I 단계의 엽록소 형광 수치가 증가하였다. 엽록소 형광 매개변수 분석한 결과 토마토는 처리 후 5일부터 특히 $ET2_O/RC$와 $RE1_O/RC$가 감소하면서 광계II와 광계I의 전자전달효율이 유의적으로 낮아진 것으로 보인 반면 오이는 처리 후 4일부터 $ET2_O/RC$와 $PI_{ABS}$가 상당히 변화하였다. 결론적으로 $F_V/F_M$, $DI_O/RC$, $ET2_O/RC$, $RE1_O/RC$, $PI_{ABS}$, $PI_{TOTAL}ABS$ 6개의 지표가 공정육묘의 건조스트레스를 판단하는 지표로 선정되었다. 건조스트레스지수(DFI)를 통해 건조스트레스로 인한 작물별 건전성 평가를 하였고 오이의 경우 토마토에 비해 건조 저항성이 낮은 것으로 판단되었다.

• 한국환경과학회지
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• 제33권9호
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• pp.613-623
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• 2024

This study was conducted in the greenhouse of the Citrus Research Institute of the Rural Development Administration with the aim of analyzing electron transfer efficiency in citrus under high temperatures caused by climate change and selecting photophysiological indicators to identify high temperature resistant varieties. The "Shiranuhi" cultivar showed no change in maximum fluorescence or Origin-Jump transition stage due to the heat treatment. However, chlorophyll fluorescence parameters, such as RC/CS, ABS/CS, and ETo/CS, increased. Consequently, it was judged that there was no decrease in photosynthetic performance due to high temperature. However, compared to mandarin orange, "unshiu Marcow" was found to have damage to the photosynthetic apparatus due to a significant increase in chlorophyll fluorescence in the O-J transition stage. It was also evaluated as Group III, with the lowest level of high-temperature resistance even in the high-temperature stress index analysis using PI ABS, making it the most vulnerable to high temperatures among the five varieties tested. In conclusion, chlorophyll fluorescence reaction analysis can be used for heat cultivation technology by selecting resistant varieties and identifying the appropriate temperatures.

• 환경생물
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• 제38권3호
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• pp.450-460
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• 2020

The occurrence of exotic weeds and their influx into farmlands due to climate change poses many problems. Therefore, it is necessary to generate a prediction model for the occurrence pattern of these exotic weeds based on scientific evidence and devise prevention measures. The photosynthetic apparatus is known as the most temperature-sensitive component of a plant cell and its initial response to temperature stress is to inhibit the activation of photosystem II. This study investigated the potential of OJIP transients in assessing temperature stress in exotic weeds. The four exotic weeds currently flowing into Korean farmlands include Amaranthus spinosus, Conyza bonariensis, Crassocephalum crepidioides, and Amaranthus viridis. These weeds were treated at 5℃, 10℃, 15℃, 20℃, 25℃, 30℃, 35℃, and 40℃ and the OJIP curves and JIP parameters were measured and analyzed. The results showed that heat and chilling stress affected the photosystem II(PSII) electron transport of A. spinosus, whereas C. crepidioides and A. viridis were more affected by high-temperature stress than by low-temperature stress. Lastly, C. bonariensis showed resistance to both high and low-temperature stress. The results of this study suggest that OJIP transients and JIP parameters can be used to analyze damage to the photosynthetic apparatus by temperature stress and that they can serve as sensitive indicators for the occurrence pattern of exotic weeds.

• 환경생물
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• 제42권3호
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• pp.232-240
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• 2024

화상병의 빠른 확산으로 농촌진흥청은 약제를 농가에 보급하고 있으나, 주성분 약제에 대한 화상병 억제 효과에 대한 연구는 부족한 상황이다. 엽록소 형광 분석은 식물의 광합성 효율을 비파괴적으로 분석하여 병원균 진전에 따른 시계열 데이터 분석이 가능하고 대량 분석할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구는 엽록소 형광 분석을 통해 주성분약제에 대한 화상병 억제 효과를 분석하였다. 개화 상태의 배나무(신고 3년생)를 대상으로 방제 약제와 화상병원균을 꽃에 분무 처리 및 접종하고, 7일 간격으로 엽록소 형광반응을 측정했다. 약제 처리 28일 후 약제 무처리구는 약제처리구 평균 대비 O-J 전이단계의 형광량이 2배 높게 나타났는데, 이는 병원균 감염으로 잎이 고사하여 광합성계 II(PSII) 공여체의 전자전달 저해가 발생했기 때문인 것으로 추정된다. 또한, 전자전달효율(ET2o, RE1o)이 감소하고 광화학적 구동력(DF total ABS)이 약제 처리구 평균 대비 20% 수준으로 감소한 것으로 나타났는데, 이는 엽록소의 손상과 광합성 능력의 감소를 의미한다. 결론적으로, 엽록소 형광 기술을 활용하여 배나무 개화기 화상병 방제 효과를 정량적으로 평가할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제46권6호
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• pp.659-664
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• 2013

The aim of this study is to determine the drought stress index through photochemical analysis in red pepper (Capsiumannuum L.). The photochemical interpretation was performed in the basis of the relation between Kautsky effect and Photosystem II (PSII) following the measurement of chlorophyll, pheophytin contents, and $CO_2$ assimilation in drought stressed 5-week-old red pepper plants. The $CO_2$ assimilation rate was severely lowered with almost 77% reduction of chlorophyll and pheophytin contents at four days after non-irrigation. It was clearly observed that the chlorophyll fluorescence intensity rose from a minimum level (the O level), in less than one second, to a maximum level (the P-level) via two intermediate steps labeled J and I (OJIP process). Drought factor index (DFI) was also calculated using measured OJIP parameters. The DFI was -0.22, meaning not only the initial inhibition of PSII but also sequential inhibition of PSI. In real, most of all photochemical parameters such as quantum yield of the electron transport flux from Quinone A ($Q_A$) to Quinone B ($Q_B$), quantum yield of the electron transport flux until the PSI electron acceptors, quantum yield of the electron transport flux until the PSI electron acceptors, average absorbed photon flux per PSII reaction center, and electron transport flux until PSI acceptors per cross section were profoundly reduced except number of QA reducing reaction centers (RCs) per PSII antenna chlorophyll (RC/ABS). It was illuminated that at least 6 parameters related with quantum yield/efficiency and specific energy fluxes (per active PSII RC) could be applied to be used as the drought stress index. Furthermore, in the combination of parameters, driving forces (DF) for photochemical activity could be deduced from the performance index (PI) for energy conservation from photons absorbed by PSII antenna until the reduction of PSI acceptors. In conclusion, photochemical responses and their related parameters can be used as physiological DFI.

• 한국자원식물학회:학술대회논문집
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• 한국자원식물학회 2020년도 춘계학술대회
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• pp.55-55
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• 2020

This study investigated the growth and chlorophyll fluorescence reactions of three Ardisia genus grown under various indoor light intensity conditions with the aim of evaluating their suitability as indoor plants. Young seedlings of A. crispa (Thunb.) A.DC., A. pusilla DC., and A. japonica (Thunb.) Blume were used in the experiment. The plants were cultivated indoors for 10 weeks under different light intensities: 10, 50, 100, and 200 PPFD (μmol·m^-2·s^-1), and their growth was compared with that of plants cultivated in a greenhouse during the same period (mean value 236.8±20.4 PPFD at noon). Also, chlorophyll fluorescence analysis was investigated with a portable PAM fluorometer. The indoor plants were maintained at 12/12 h photoperiod, temperature at 25±1℃, and humidity at 55±3%. Irrigation frequency (once every three days) was the same for the indoors and the greenhouse. The results of growth in three Ardisia plants showed that almost all parameters except leaf number and chlorophyll content had similar levels regardless of light intensity. A. crispa and A. pusilla plants grown in 200 PPFD were investigated to have low chlorophyll contents. Meanwhile, chlorophyll fluorescence parameters differed based on light levels. In A. crispa, the Fv/Fm (0.77), DIo/RC (0.47) and Fm/Fo (4.77) parameters tended to be poor at 200 PPFD compared to those at other light intensities. Similarly, the DIo/RC, Fm/Fo, and Pi_Abs parameters of A. pusilla plant (200 PPFD) are 0.45, 4.48 and 2.42, respectively, which can be considered stress. The analysis of fluorescence in A. japonica showed that all parameters except ETo/RC had similar levels regardless of light intensity. The ETo/RC parameter was 0.49 and 0.72 in the control plants and plants 200 PPFD, respectively, which was lower than those in plants at other light intensities. Therefore, it seems that the relatively high light intensity acted as a stressor for Ardisia plants.

• 한국토양비료학회지
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• 제48권6호
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• pp.705-711
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• 2015

Management of soil water and fertilization is known to primarily affect physiological properties and yield in plant. The effect of soil water potential and nitrogen application on characteristics of photosynthesis and chlorophyll fluorescence in Schisandra chinensis Baillon was investigated on a sandy loam soil. Net photosyntheis rate and transpiration rate increased as a photon flux density and was highest at -50kPa of soil water potential. Light compensation point ($1.5{\mu}molm^{-1}s^{-1}$) and dark respiration ($0.13{\mu}molCO_2m^{-1}s^{-1}$) was lowest at -50 kPa but maximum photosynthesis rate ($13.10{\mu}molCO_2m^{-1}s^{-1}$) and net apparent quantum yield ($0.083{\mu}molCO_2m^{-1}s^{-1}$) was highest at -50 kPa. As results of chlorophyll fluorescence by OJIP analysis, maximum quantum yield (Fv/Fm) of photosystem II (PSII) and PIabs was higher in treatments of -50 kPa and -60 kPa respectively, which reflects the relative reduction state of PSII. But the relative activities per reaction center such as ABS/RC and DIo/RC were low with decreasing soil water potential. Net photosyntheis rate and transpiration rate were highest at treatment of soil testing 1.0 times ($92kgha^{-1}$). Application of nitrogen resulted in high Fv/Fm, $PI_{abs}$ and low ABS/RC, DIo/RC. This result implies that -50 kPa of soil water potential and nitrogen fertilizer may improve the efficiency of photosynthesis through controlling a photosystem in Schisandra chinensis Baillon.

• 환경생물
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• 제34권3호
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• pp.161-168
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• 2016

본 연구에서는 엽록소 형광반응 (OJIP)분석을 통해 고추재배에서 폐달걀 분해 액비의 생육증진효과에 대하여 평가하였다. 고추재배 전기간을 통하여 고추의 생장은 통계학적으로 유의성을 보이지는 않았으나, 폐달걀 분해 액비를 처리한 실험구에서 좋은 생육을 보였다. 엽록소 형광반응 실험 시작한 후 무처리구의 엽록소 형광량이 분해 액비의 형광량보다 커서 분해 액비 처리구의 광이용 효율이 더 좋았음을 알 수 있었다. 이는 결국 광합성량의 증가로 이어질 것으로 판단된다. 광화학 매개변수 중 Fo, ABS/RC, RC/ABS, TRo/RC, $DI_0$/RC, $\text{DF_{TOTAL ABS}}$ 등 6개 parameter가 광화학 반응의 효율을 나타내는 중요한 요인으로 판단되었다.

• 한국작물학회지
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• 제69권3호
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• pp.181-197
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• 2024

본 연구는 염 스트레스 조건에서 이탈리안 라이그라스(IRG)의 엽록소 형광 반응을 검토하여 품종 간의 내염성을 평가하였다. 시험에 사용한 IRG 품종은 코윈어리, 그린콜, 그린팜, 그린팜 3호, IR 603, IR 605, IR 901등 7품종이다. 염농도에 따른 초기 생장은 온실에서 수경재배로 조사하였고, 염농도 변화 처리 시의 생육 및 엽록소 형광 시험은 생장상에서 수경재배로 조사하였다. 1. 염농도에 따른 품종별 초기 생장을 보면, 0.1%~0.3% 염농도 범위에서 코원어리, 그린콜, 그린팜, IR 605는 대조구와 유의한 차이가 없었으나, 그린팜 3호, IR 603, IR 901은 염농도 0.1%에서 오히려 대조구보다 생장량이 유의하게 증가하였다. 0.6% 이상의 염농도에서는 모든 품종의 생장량이 감소하였는데, 코윈어리, IR 605, IR 901 품종은 대조구에 비해 상대적인 감소 비율이 적었으며, IR 603의 감소 비율은 비교적 컸으나 절대적인 수량이 가장 많았다. 염농도에 따른 7품종의 엽록소 형광 측정 결과, 대부분의 품종이 0.1~0.3% 염농도의 OJIP 곡선에서 대조구와 유사하지만 염농도 0.6% 이상에서는 엽록소 형광량이 감소하였다. 엽록소 형광 파라미터 상대 비율 중 ABS/RC, TRo/RC, ETo/RC, DIo/RC 값은 식물체의 생장량과 유의하게 음의 상관관계를 보였다. 2. 염농도의 급격한 변화가 IRG에 미치는 영향을 검토한 결과, 염농도를 급격히 상승시킨 처리에서는 생장량, SPAD, 상대 수분 함량이 감소하고 전해질 용출량이 증가하였는데, 품종별로는 그린팜 3호와 IR 901품종의 변화가 비교적 적었다. 엽록소 형광 파라미터 상대 비율 중 염농도 상승 1시간 후의 ABS/RC, TRo/RC, ETo/RC, 염농도 상승 3시간 후와 7일 후의 PI_ABS는 식물체의 생장량과 유의한 양의 상관을 보였으며, 염농도 상승 3시간 후와 1일 후의 DIo/RC는 음의 상관을 보였다. 3. 염농도를 급격히 하강시킨 처리에서는 식물체의 생장량, SPAD, 상대 수분 함량이 증가하였고, 전해질 용출량이 감소하였는데, 품종별로는 그린팜, IR 901, 코윈어리 품종의 변화가 비교적 많았다. 엽록소 형광 파라미터 상대비율 중 염농도 하강 1시간 후의 PI_ABS, 5시간 후의 ABS/RC, ETo/RC, DIo/RC는 식물체의 생장량과 유의한 양의 상관을 보였다. 4. 이상의 결과를 종합해 보면, 염 스트레스와 염농도 변화 환경에서 IRG 7품종 중 코윈어리와 IR901 품종은 상대적 생장량이 우수하였다. 또한, IR603 품종은 염 스트레스 환경에서 생장량의 감소는 많지만, 다른 품종보다 절대적인 생장량이 많았다. 엽록소 형광 매개변수는 품종과 스트레스 환경에 따라 다르게 나타났으며, 이는 염 스트레스로 인한 반응중심의 활성 변화 때문일 것으로 보인다. 특히 염 스트레스를 판단하기 위한 생장 지표로, 반응중심 당 에너지의 흐름과 에너지 보존 효율을 의미하는 엽록소 형광 매개변수들이 효과적으로 이용될 것으로 판단된다.

• 환경생물
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• 제36권2호
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• pp.117-123
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• 2018

본 연구는 야간조명 하에서 수목이 효율적으로 생장하는 방법을 모색하고자 LED 색온도에 따른 광합성 전자전달 효율을 검증하였다. 가로수와 조경수로 도시환경에 많이 식생하는 겹벚나무를 대상으로 White 색온도를 비춘 수목과 Warmwhite 색온도를 비춘 수목, 그리고 무처리 수목을 대상으로 건전도를 비교하였으며, 연구방법으로는 엽록소 형광반응(OJIP)을 활용해 LED광원 색온도 조건에 따른 광 스트레스 광생리지표 분석을 통해 광화학반응 해석과 건전성 평가를 하였다. 엽록소 형광반응(OJIP)을 분석한 결과는 모든 처리구에서 처리 후 115일인 생육후기로 갈수록 낮아졌으며, White 광처리구와 Warmwhite 광처리구에서 J-I구간의 전이 과정 중 생육후기의 형광량이 증가하여 광계I전자전달효율은 감소된 것을 알 수 있었다. 따라서 전자전달효율인 $RE1_O/CS$ 및 RE1o/RC 모두 감소되었다. 이 중 White 광처리구는 Warmwhite 대비 형광량의 증가폭이 컸으며, $PI_{TOTALABS}$는 처리 전 무처리에 비해 가장 높은 수치였지만, 115 DAT에는 가장 낮은 수치로 감소된 것을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 White 광을 비춘 수목은 전자전달효율 및 건전도가 낮은 것으로 판단되었으며 상대적으로 Warmwhite 광처리구의 스트레스가 더 낮은 것으로 나타났다.