• 한국환경과학회지
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• 제6권2호
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• pp.125-131
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• 1997

The mechanism of stomatal closing in response to $O_2$ was indirectly investigated by using $H_2O_2$ which is the intermediate product of $O_2$ metabolites. Stomata in epidermal strips close in response to $H_2O_2$. The effect of $H_2O_2$ on stomatal closing was dependent on the concentration of $H_2O_2$. 10 ppm $H_2O_2$ showed a clear effect on stomatal closing and 1000 ppm $H_2O_2$ induced complete stomatal closing after the treatment of 3 hours. Stomatal closing by $H_2O_2$ in intact leaf was also observed by measuring the diffusion resistance with porometer. It was found that the stomatal closing by $H_2O_2$ was not mediated by $Ca^{2+}$, and that was a different result observed in stomatal closing by water stress. Reversely, $Ca^{2+}$ showed a great inhibition on stomatal closing. The leakage of K+ in epidermal strips was doubled in response to $H_2O_2$ when it was campared to the control. 10 ppm $H_2O_2$ decreased photosynthetic activity. Fv/Fm representing the activity of Photosystem II was reduced about 4 % in 10 ppm $H_2O_2$ and 8 % in 100 ppm $H_2O_2$ In the treatment of 1.5 hour. However, stomatal closing by 10 ppm $H_2O_2$ was reduced about 56 %. According1y, it can be suggested that stomatal closing by $H_2O_2$ is related with the decrease of photosynthetic activity, but it was chiefly induced by the change of the membrane permeability. Key words Commelina communis, stomatal closing, $H_2O_2$, $Ca^{2+}$, photosynthesis.

• The Korean Journal of Ecology
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• 제20권2호
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• pp.83-94
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• 1997

Stomatal closing by ozone and water stress could reduce further ozone injury by inhibition of ozone influx to the tissue. Direct effect of ozone on stomata can be explained from two aspects which are a stimulation of stomatal closing and an inhibition of stomatal opening. An increase of $Ca^{2+}$ influx into cytoplasm by ozone could stimulate potassium efflux ion channel and inhibits inward potassium ion channels. By this mechanism ozone could induce stomatal closing. On the other hand, ozone could inhibit stomatal opening by affecting the activity of $H^{+}$ dependent ATPase of the membrane in guard cells. This would inhibit proton efflux which precede stomatal opening. It is also possible that ozone could reduce the activity of photosynthesis in guard cells which lead to affect the production of osmotically active sugars and energy. Indirect effect of ozone to stomata is through the effect of $CO_2$ elevation as a result of damage of the photozynthetic machinery. This indirect effect is slower than the direct effect.

• 한국환경과학회지
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• 제4권4호
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• pp.15-15
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• 1995

ABA와 SA는 같은 조건하에서 기공 닫힘에 대하여 다른 효과를 나타냈다. 활짝 열린 기공에 1 mM Salicylic acid(SA)를 첨가 하였을 때, 열린 기공 크기의 22%가 감소하였다. 그러나 1mM ABA는 열린 기공 크기를 73%나 감소시켰다. SA용액의 광흡수 스펙트라 조가 셜과 SA가 1시간 내에 분해 되었다. 따라서, 분리표와 배양 동안에 SA 용액을 20분 마다 갈아 주었다. 그 결과 심지어 10$mu$M SA도 기공 닫힘을 크게 유도하였으며, 기공 닫힘에 대한 SA의 효과는 pH에 크게 으존적이었다. 1mM SA에 의하여 유도된 기공크기의 감소는 낮은 pH(pH 7.2, 5%; pH 6.2, 40%; pH 5.2, 78%)에서 가장 효과적이었다. 따라서, SA를 배양액에 있는 분리 표피에 적절히 처리하면 기공 닫힘에 대한 효과는 ABA와 거의 같다.

• 한국환경과학회지
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• 제4권4호
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• pp.317-321
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• 1995

ABA와 SA는 같은 조건하에서 기공 닫힘에 대하여 다른 효과를 나타냈다. 활짝 열린 기공에 1 mM Salicylic acid(SA)를 첨가 하였을 때, 열린 기공 크기의 22%가 감소하였다. 그러나 1mM ABA는 열린 기공 크기를 73%나 감소시켰다. SA용액의 광흡수 스펙트라 조가 셜과 SA가 1시간 내에 분해 되었다. 따라서, 분리표와 배양 동안에 SA 용액을 20분 마다 갈아 주었다. 그 결과 심지어 10$\mu$M SA도 기공 닫힘을 크게 유도하였으며, 기공 닫힘에 대한 SA의 효과는 pH에 크게 으존적이었다. 1mM SA에 의하여 유도된 기공크기의 감소는 낮은 pH(pH 7.2, 5%; pH 6.2, 40%; pH 5.2, 78%)에서 가장 효과적이었다. 따라서, SA를 배양액에 있는 분리 표피에 적절히 처리하면 기공 닫힘에 대한 효과는 ABA와 거의 같다.

• The Korean Journal of Ecology
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• 제4권3_4호
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• pp.59-67
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• 1981

본 연구는 Heteromeres arbutifolia의 잎과 Ferocactus acanthodes의 줄기에서 기공저항을 측정하여 공변세포의 능동적 수동적 운동을 이론적 기반하에서 연구하는데 그 목적이 있다. 빛과 물의 손실에 대한 기공의 능동적 수동적 반응이 관찰되었고 공변세포의 내외의 물의 득실율을 명명 $\Delta$Wi 와 $\Delta$Wt라고 하였을 때 그곳에 축적되는 물의 축적율은 $\Delta$Wi-$\Delta$Wt로 표시된다. 빛의 존재하에서 기공이 열린 잎을 암처리시키고 어두운 곳에서 기공이 닫힌 잎에 빛을 주었을때, H. arbutifolia잎의 공변세포는 $\Delta$Wi>$\Delta$Wt인 상태만을 나타냈고 기공개폐는 능동적이였다. 그러니 자연광하에서 기공을 닫는 F. acanthodes의 줄기에 검은 천을 덮었다가 벗겼을때 공변세포의 운동은 $\Delta$Wi<$\Delta$Wt 상태에서 일어 났으며 수동적이였다. 줄기에서 떨어짐으로 인해 $\Delta$Wi>$\Delta$Wt 상태를 나타내는 H. arbutifolia와 F. acanthodes의 공변세포의 운동은 광의 유무에 무관하게 언제나 수동적으로 일어 났다. F. acanthodes와 Opuntia bigelovii의 줄기에 있는 공변세포의 증산저항계수는 각각 0.380과 0.135였으며 이들은 0.034의 값을 나타내는 H. arbutifolia잎의 경우보다 훨씬높다. 더우기 낮동안 F. acanthodes의 줄기에서 기공이 열리는 현상은 물을 줌으로써 유도될 수 있었다. 이 결과들로부터 사막의 CAM식물들은 언제나 기공을 여는 상태이나 밤동안은 $\Delta$Wi>$\Delta$Wt이고 낮동안은 $\Delta$Wi<$\Delta$Wt가 되므로 밤에 기공이 열리고 낮에는 닫히는 수동적 운동을 하게된다고 해석된다.

• 환경생물
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• 제20권1호
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• pp.78-84
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• 2002

The effects of light and darkness on stomatal aperture and guard cell apoplastic pH in the intact leaf and in the isolated epidermal strips of Commelina communis have been investigated. Stomata in the intact leaf opened wide in the light. In contrast, stomata in the isolated epidermal strips did not respond clearly to light. To eucidate the relationship between the stomatal aperture and the guard cell apoplastic pH, apoplastic pH was measured. In the light the guard cell wall of intact leaf was acidified by pH 1.9 units, falling from pH 7.3 to pH 5.4 in the first 10 minutes. On the contrary, apoplastic pH of isolated epidermal strips changed slowly from pH 7.3 to pH 6.9 at 20 min. Stomata in the intact leaf closed rapidly in the dark. On the other hand, stomata in the isolated epidermal strips failed to close in dark. There was a slow increase in apoplastic pH on transfer to the dark after incubation for 1.5 h in the light and the level observed before the experiment was regained after around 40 min. When the isolated epidermal strips were transferred to the dark, apoplastic pH maintained a uniform level of around pH 7.2-7.4. These results indicate that the mechanism of stomatal opening and closing from isolated epidermal strips and intact leaves could be different.

• 생명과학회지
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• 제34권6호
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• pp.426-433
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• 2024

식물이 가장 쉽게 노출되는 환경적 위험은 수분 스트레스이다. Abscisic acid (ABA)는 환경 스트레스에 적응하기 위해 식물에서 생성되는 식물 호르몬이다. 식물에서 기공의 가장 중요한 역할은 광합성 활성에 크게 영향을 주는 CO₂를 흡수하여 슈크로스의 합성을 활발하게 유도하는 것이다. 또한 기공은 증산작용을 통해 H₂O를 방출하는 통로이며, 식물의 뿌리가 토양에서 물과 무기 물질을 지속적으로 흡수할 수 있도록 수분퍼텐셜의 기울기를 형성하는 기능을 한다. 식물은 수분 스트레스 환경에 노출되면, 기공을 닫아 수분 손실을 최소화하는 메커니즘을 가진다. 환경에 따른 기공 닫힘 메커니즘들과 관련하여 가장 잘 밝혀진 가설은 수분 스트레스에 대한 기공 반응이다. 식물이 충분한 수분을 공급받은 상태일 때, 기공은 일주기 리듬에 따라 낮에는 열리고 밤에는 닫힌다. 또한 세포간극 안에 CO₂ 농도가 증가하면 기공이 닫힌다. 그러나 일주기 리듬과 세포간극 안의 CO₂ 농도 증가로 인한 기공 닫힘 메커니즘은 명확하게 알려져 있지 않다. 식물이 수분 스트레스에 놓이면, 공변세포 세포질의 ABA 농도 증가는 동일한 세포질 내에 Ca²⁺ 농도 증가를 유도하여 원형질막에서 탈분극이 발생한다. 그 결과, 액포막에 있는 외향성 K⁺-채널과 느린 음이온 채널들인 SLAC1, SLAH3가 활성화되어 K⁺, Cl^-, 그리고 malate^2-를 방출하여 기공이 닫히는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 논문은 수분 스트레스로 인한 기공 닫힘 메커니즘에 대하여 조사하였다.

• The Korean Journal of Ecology
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• 제17권3호
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• pp.241-249
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• 1994

참나무속 식물 6종류의 잎의 확산저항, 기공밀도, 공변세포의 길이 및 털의 밀도를 측정하여 건조스트레스에 대한 이 식물들의 전략을 주성분분석법으로 분석하였다. 상수리나무, 갈참나무 및 졸참나무의 잎의 확산저항은 다른 3종보다 높은 Ψleaf 또는 낮은 WSD에서 빠르게 상승함으로써 수분 스트레스를 회피하였다. 그러나, 신갈나무와 떡갈나무는 낮은 Ψleaf, 낮은 기공밀도, 작은 기공 크기 및 높은 털밀도로 수분스트레스를 회피하였다. 그러나 신갈나무와 떡갈나무는 낮은 Ψleaf에서 기공 확산저항의 상승을 보였다. 건조스트레스에 대한 조정능과 관련된 15변수의 주성분분석에서 참나무속 식물은 2그룹, 즉 건성생육지종인 굴참나무, 신갈나무 및 떡갈나무와 중성생육지종인 상수리 나무, 갈참나무 및 졸참나무로 구별되었고, 건성생육지종인 굴참나무는 높은 털밀도, 낮은 기공밀도 및 높은 LAR에서 신갈나무 및 떡갈나무와 다시 구별되었다. 이 결과는 자연생육지에서 참나무속 식물의 건조에 대한 전략을 잘 설명하고 있다.

• The Korean Journal of Ecology
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• 제3권1_2호
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• pp.31-39
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• 1980

지상에 떨어진 Opuntia bigelovii 선인장의 줄기에 있어서 광 energy의 이용한계와 함수량과의 관계를 연구하였다. 이들 떨어진 선인장의 줄기는 주.야로 줄기확산저항이 256.0~310.4 sec $cm^{-1}$인 것으로 보아 기공은 주.야를 통하여 폐공하고 있음을 알 수 있었다. 또한 축적된 산의 감소율은 PAR이 1000${\mu}Em^{-2}sec^{-1}$인 조건 하에서 4시간이면 steady state로 감소하였다. 조직내의 산감소율은 조직의 함수량에 따라 감소하며 그 함수량이 56.4~46.8% 일때에는 4시간 동안의 광조사와 본실험방법으로는 거의 산감소율을 확인할 수 없었다. 일주기 rhythm에 의하여 나타나는 산도의 oscillation도 조직의 함수량으 감소에 따라 감소하였다. 한마디의 선인장줄기가 사막의 땅에 떨어져 두마디의 선인장이 되는 생존율을 22.7%였으며 그동안은 외부로 부터 $CO_2$와 물의 흡수없이 광energy를 이용하여 생존하고 비가 내리자 않는 긴 건조기에도 선인장은 똑같은 방법으로 생활한다는 것은 알 수 있었다. 이와 같이 외부로 부터 들어오는 광과 호흡에 의하여 내생되는 $CO_2$만을 이용하는 보상광합성의 대사과정을 model로 제시하였다.

• 한국산림과학회지
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• 제89권2호
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• pp.198-207
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• 2000

전광처리구에서 2-6%의 상대투광량을 보이는 최강피음구까지 총 5수준의 인공피음 처리 하에서 자라는 자작나무, 느티나무, 고로쇠나무, 산벚나무 1년 생 묘목의 수분 특성을 밝히기 위해 기공증산저항과 수분포텐설의 일 변화와 계절 변화를 조사하였다. 활엽수 4종에 대해서 측정한 기공증산저항은 오전 9시에 1.7 ~25.1s/cm, 오후 1시 2.3~33.3s/cm, 오후 5시에 1.1~36.8s/cm의 범위 내에서 수종과 계절에 따라서 피음처리 수준별로 다양한 변화를 보였다. 기공증산저항은 조사된 대부분의 수종에서 피음도가 강해질수록 증가하였으며 6월이나 7월에 비해 9월에 더 높았다. 느티나무, 산벚나무와 고로쇠나무에서는 전광처리구에 비해 최강피음구의 증산저항 측정치가 약 3~4배 높았다. 수분포텐셜 또한 오전 9시에 -0.17~-1.20MPa, 오후 1시 -0.30~-2.03MPa, 오후 5시에 -0.18~-1.34MPa의 범위 내에서 수종과 계절에 따라서 피음처리 수준별로 다양한 변화를 보였다. 수분포텐셜은 조사된 대부분의 수종에서 9월의 측정치가 6월이나 7월의 측정치보다 낮은 값을 보였으며 그 계절적인 차이는 다른 수종에 비해 느티나무에서 현저하게 커지고 있었다. 수분포텐셜은 전광처리구에 비해 최강피음구에서 약 2~3배 더 높았지만 그 차이는 기공증산저항에서 보이는 차이보다는 다소 작은 것으로 분석되었다. 5 수준의 피음도 구배에 따른 수분포텐셜의 차이는 자작나무의 경우에 다른 수종보다 상대적으로 작았다. 내음성이 다소 안정되는 고로쇠나무나 산벚나무에서는 전광처리구에서 상대투광량 22-28% 의 중피음구까지 피음도를 높이면서 한낮을 중심으로 수분포텐셜이 급속하게 증가되었으나 최강피음구에 접근하면서 수분포텐셜의 증가는 둔화되었다. 양수에 속하는 자작나무나 느티나무의 경우에는 전체적으로 피음수준이 높아지면서 수분포텐셜이 점진적으로 증가하였으며 그 증가폭은 자작나무보다는 느티나무에서 더 컸다.