Cold acclimation of plants is a highly active process resulting from the expression of a number of physiological and metabolic adaptations to low temperature. Major metabolic changes in carbohydrates, protein, nucleic acids, amino acids, and growth regula

Two rice cultivars (Oryza sativa L.), Hwa-seongbyeo of Japonica type and Taebackbyeo of Indica/Japonica type, were cultivated with hydroponic culture to examine nitrogen effects on the growth responses, contents and utilizations of carbohydrates, and the ripening velocity of grains with three different N levels. Plant height and tiller number were clearly increased to 80 ppm N level compared to 40 ppm N level and then they were slightly decreased in N level of 120 ppm. Higher dry weights were appeared with 80 ppm N level than did with other N levels, showing statistically differences in both cultivars and N levels, while dry weight of roots was heavier with decreasing the N levels. Therefore, T/R ratios were not significantly different among N levels, although there was statistically differences between rice cultivars. After the flowering stage, higher water-soluble carbohydrate (WSC) and water-insoluble carbohydrate (WISC) were contained in stem compared with other parts, showing that WISC of sheath and stem, unlike WSC, was significantly different among N levels. Starch of grain, WISC, was remarkedly increased from 3.0% at just after the flowering to 52.0% and 75.0% at 15 and 30 day after the flowering, respectively, showing that lower N application had faster accumulation of starch in rice grains. N would affect the contents of carbohydrates of each tissue, and starch accumulation in rice grains.

Carbohydrate metabolism and partitioning are dependent on relationships between sources and sinks which can be affected by rates of photosynthesis and respiration. Fructan, the major form of stored carbohydrate in tall fescue (festuca arundineacea Schreb.), changes in concentration during growth and in response to the environment. Objectives of this study were i) to examine the content and the composition of carbohydrates in five tissues (mature leaf blade, immature leaf blade, leaf elongation zone, terminal meristem, and root tips) of two tall fescue genotypes, one with high yield per tiller (HYT) and one with low yield per tiller (LYT), and ii) to compare the reserved and utilized carbohydrates among above five different tissues, particularly between the leaf elongation zone and root tips. The established vegetative tillers of the HYT and LYT genotypes were grown in a controlled-environment growth chamber. Water-soluble carbohydrate (WSC) in the leaf elongation zone was about 22% of dry weight in the HYT and about 19% in the LYT genotype. The root tip also had high WSC, about 12% of dry weight in the HYT and 6% in the LYT genotype. Hexoses and sucrose were the major components of total WSC in all tissues except the leaf elongation zone. The growing tissues (sinks), i.e., the leaf elongation zone and root tip, had a high proportion of low degree of polymerization fructan, i.e., 3 to 8 hexose units.

본 시험은 톨페스큐의 엽과 뿌리생장 및 탄수화물의 저장이동 양상과 관련하여 뿌리 생장부위의 횡적 해부구조 고찰을 통해 표피세포, 피층세포, 및 통도조직세포들의 횡적 신장과 이들 세포의 생리적 생장반응에 대한 질소효과를 구명하고자 수행하였다. 공시품종은 경당 수량성이 높은 HYT 품종과 경당 수량성이 낮은 LYT 품종이었으며, 이들은 잎과 뿌리신장 및 분얼성등 생리적 특성이 다른 품종이었다. 1. 뿌리 생장부위의 횡적 신장은 첨단 뿌리 생장점으로부터 약 1.0 mm이내에서 표피세포, 통도조직세포, 및 특히 피층세포에 의해 횡적신장이 이루어지며, 1.0mm이후에는 서서히 이루어지다가 3.0 mm 부위에서 제2차 횡적신장이 이루어졌다. 2. 뿌리의 제2차 횡적 신장은 주로 피층세포의 신장에 의해 이루어졌으며, HYT와 LYT품종간에는 뚜렷한 차이가 없었으나 질소수준간에는 차이를 보여 200 ppm N 수준에서 뿌리의 횡적신장이 뚜렷하였다. 3. 뿌리의 횡적 신장에 가장 크게 영향을 미치는 피층세포의 경우, 뿌리 생장점으로부터 0.5 mm 이후 횡적 세포분열이 발견되지 않아 피층세포의 횡적 분열보다는 주로 횡적 신장에 의존됨을 알 수 있었다. 또한 뿌리 생장점으로부터 3 mm 이후 피층세포들이 서로 합쳐져 큰 피층세포들을 생성되었는데, 6 mm 부위에서는 아주 큰 피층세포들이 외부층에 많이 생성되었다. 4. 통도조직세포의 경우 뿌리 생장점으로부터 1 mm부위까지 급격한 횡적 신장을 보였으며, 그 이후 3 mm까지는 감소하다가 다시 서서히 증가하였다. 뿌리 생장점으로부터 1mm 부위까지 급격한 횡적 신장시 품종과 질소수준간에 차이를 보여 HYT품종은 50 ppm N 수준에서, LYT품종은 200 ppm N 수준에서 높은 횡적 신장을 보였으나, 3 mm 이후에서는 두 품종 모두 200 ppm N 수준에서 넓은 통도조직세포를 가졌다. 5. 뿌리 생장점으로부터 약 6 mm부위까지 뿌리의 횡적 신장에 관여하는 세포들의 비율을 조사한 결과, 표피세포는 약 10∼18 %, 피층세포는 약 67∼79%, 그리고 통도조직세포는 약 10∼22 %가 뿌리 직경에 관여하는 것으로 나타났다.

본 시험은 톨페스큐의 잎과 뿌리신장 및 동화산물의 생장점부위의 종적인 해부학적 고찰을 통해 세포분열, 신장, 그리고 성숙속도등 세포역학 및 세포의 생리적 반응에 대한 질소의 효과를 연구하고자 수행하였다. 공시품종은 경당 수량성이 높은 HYT 품종과 경당 수량성이 낮은 LYT 품종이었으며, 이들은 엽신장 및 분얼성 등 생리적 특성이 다른 품종이다. 1. 근관, 표피세포, 피층세포, 도관세포로 크게 구분되는 뿌리생장부위는 약 3.2mm로 잎생장부위(약 25~30 mm)보다 훨씬 짧았으며, 근관부위는 약 0.4~0.5 mm였다. 2. 근관세포의 경우 분열시 크기는 약 5 um, 최종크기는 약 40 um였으며 피층세포와 도관세포의 분열시 크기는 각가 8.5 um와 13.0 um, 최종 크기는 각각 120um와 650um로 큰 차이가 있었다. 3. 뿌리생장부위의 피층세포와 도관세포의 분열 직후 또는 최종크기는 질소시용수준에 영향을 받지 않았으나, 세포신장속도는 질소시용수준에 영향을 받아 높은 질소수준(200ppm)에서 보다 낮은 질소수준(50ppm)에서 약 2배 정도 빨랐다. 4. 뿌리세포의 분열속도는 질소의 영향을 받아 피층세포의 경우 50ppm N 수준에서 시간당 약 4.5 세포, 200ppm N 수준에서는 시간당 약 2.3 세포였으며, 도관세포의 경우는 각각 시간당 0.9 세포와 0.6 세포였다. 5. 뿌리세포가 분열 후 최대로 신장하기까지는 시간은 피층세포의 경우 50ppm N에서 약 21 시간, 200ppm N에서 약 43시간이 소요되었으며, 도관세포의 경우는 각각 약 37 시간과 73 시간이 소요되었다. 6. 뿌리생장부위의 피층세포와 도관세포의 비율을 조사한 결과, 세포 분열부위에서는 1:1이었으나, 세포신장부위에서는 그 비율이 증가해 생장점으로부터 1.0 mm 위치에서 5:1로 증가해 계속 유지되었다. 7. 뿌리생장에 대한 질소의 효과를 분석해 볼 때, 질소는 뿌리세포의 크기보다는 세포분열과 세포신장속도에 크게 영향함을 알 수 있었다.