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한국작물학회지 KCI 등재 Korean Journal of Crop Science

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권호

제56권 3호 (2011년 9월) 15

1.
2011.09 서비스 종료(열람 제한)
열대작물인 자트로파의 염과 가뭄 스트레스에 따른 생리적 반응과 유전자 발현의 연구를 통해 바이오에너지 작물로서의 기초적 자료를 얻고자 본 실험을 수행하였다. 1. 100~cdot200~cdot300 mM NaCl의 염 스트레스와 5~cdot10~cdot20~cdot30 % PEG의 가뭄 스트레스를 처리하여 잎의 생장, 기공의 전도도, 엽록소 형광, 전해질 유출량을 조사하였다. 자트로파의 잎의 생장, 기공의 전도도, 엽록소 형광, 전해질 유출량을 통한 생육조사 결과 가뭄 스트레스 보다 염 스트레스에서 더 많은 피해를 입었다. 2. 수분 수송과 관련된 아쿠아포린 중에서 JcPIP2가 뿌리, 줄기, 떡잎 그리고 잎에서 모두 고르게 발현하고 있음을 확인하였다. 잎의 JcPIP2는 대조구와 가뭄 스트레스 처리구에서 모두 발현하는 반면, 200 300 mM NaCl 처리구에서는 잎에서 발현하지 않았다. 3. 염과 가뭄 스트레스에서 JcPIP2가 상반되는 반응을 보이는 것은 JcPIP2가 염 스트레스 관련 주요 내재 단백질과 같은 기능을 하는 것으로 판단된다. 4. 자트로파는 염 스트레스보다 가뭄 스트레스에 더 내성을 보이므로 간척지보다는 가뭄지역에서 재배하는 것이 더 유리할 것으로 보인다.
2.
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생육 중인 호밀 리빙멀치 사이 부분경운 기계화 콩 파종기술체계를 가지고 2007년은 호밀의 파종시기를, 2009년은 시험장소를 달리하면서 잡초억제 및 콩의 생육 및 수량에 미치는 영향을 조사하였는데, 중요한 사항을 요약하면 다음과 같다. 1. 4월초~5월초에 파종한 호밀 리빙멀치에 의한 콩 파종 후 40~50일까지의 잡초억제 효과는 70~90%로 현저히 높았는데, 호밀 파종기에 따른 잡초억제의 차이는 없었다. 또 호밀 리빙멀치의 잡초억제 효과는 콩 수확기 까지 지속되었다. 2. 잡초 초종별로는 잡초발생량의 60~80%를 차지하는 피에 대한 리빙멀치의 잡초억제 효과가 뛰어났으며 일찍 발아한 명아주보다 콩 파종 후 발아한 피, 바랭이 및 쇠비름에 대한 억제효과가 높았다. 3. 호밀을 4월 초에 파종한 것이 4월 말~5월 초에 파종한 것보다 콩 파종 시 리빙멀치량이 많았으며, 그에 따라 콩 초기생육이 많이 억제되었고, 수확기 종실수량의 감소에도 영향을 주는 것으로 나타났다. 4. 호밀을 4월 말~5월 초에 파종했을 때 콩의 초기생육은 억제되었지만 호밀이 고사한 후에 콩의 생육이 많이 회복되었고, 종실수량은 관행재배와 차이를 나타내지 않았다. 2008년 지역별 시험에서는 콩 종실수량은 호밀 리빙멀치 유무보다 지역의 포장조건에 따른 영향이 컸다. 5. 봄 잡초발생 경향, 리빙멀치량에 따른 잡초억제, 콩 초기생육 및 종실수량에 미치는 영향을 고려할 때 호밀 리빙멀치 사이 부분경운 기계화 콩 파종체계에서 호밀의 파종시기를 4월말 이전으로 당기는 것은 바람직하지 않았다.
3.
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To characterize phytonutrients, the seeds of 12 purple Perilla (Perilla frutescens var. crispa) accessions collected from Korea and Japan were used for quantitative analysis of tocopherols, phytosterols, squalene and fatty acids. The average tocopherol, squalene and phytosterols contents were 12.2 mg 100g-1 , 3.99 mg 100g-1 and 77.20 mg 100g-1 , respectively. Among 4 tocopherol (T) isomers (α -T, β -T, ~gamma -T, and δ -T), ~gamma -T was present in the highest quantity (11.03 mg 100g-1 ) with the least variation (CV = 13.7%), while β -T was present in lowest quantity (0.25 mg 1100g-1 ). Compared to campesterol (4.36 mg 100g-1 ) and stigmasterol (13.32 mg 100g-1 ), β -sitosterol exhibited higher quantity (59.51 mg 100g-1 ) with 9.5% of variation. The major fatty acids were unsaturated fatty acids such as linolenic (61.5%), linoleic (17.3%), and oleic (9.9%) acids compared to saturated ones: palmitic (7.6%) and stearic (3.7%) acids. When Korean and Japanese accession were compared, almost no difference in content could be observed, while more variation as evaluated by CV (%) could be observed in Japanese accession in most phytonutrients suggesting wider genetic variation of purple Perilla in Japan. Presence of all above-mentioned phytonutrient compounds strongly suggested health beneficial value of purple Perilla seeds.
4.
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가정용 소량의 볶음용 참깨 최적 볶음온도 및 시간은 팽창율, 색도, 착유량, 관능평가 등을 고려해 보았을 때 220℃ 에 3분간 처리가 적당하였고, 참기름용 최적 볶음온도 및 시간은 220℃ 에 5분간 처리가 가장 적당한 것으로 나타났다. 볶음처리 조건시험에서는 변온처리 효과는 고정온도 처리보다는 적은 것으로 나타났으며, 고정온도 처리가 볶음참깨 및 참기름 가공에 적합한 것으로 사료되었다. 가공용 대용량의 볶음참깨 볶음온도는 흰깨, 검은깨 모두 240℃ 에 15분간 처리가 총평에서 가장 높은 평점을 받아 대용량으로 참깨를 볶아서 가공할 때는 소량으로 볶았을 때 보다 20℃ 정도 더 높은 온도처리가 적절한 것으로 사료되었다. 대용량의 참기름 가공용으로 사용하기 위한 대용량 참깨 복음온도는 흰깨는 280℃ 에 10분간 처리가, 검정깨는 260℃ 에 15분간 처리가 총평에서 가장 높은 평점을 얻었고, 검정깨 보다는 흰깨는 더 높은 온도로 처리되어야 함을 알 수 있었다.
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본 연구는 남부지역에서 생력재배로 일시수확 및 관행재배로 생산한 녹두의 품질을 구명하고자 수행하였으며 결과는 다음과 같다. 생력재배는 7월 23일에 파종하여 10월 28일 일시에 수확하였고, 관행재배는 6월 13일에 파종하여 8월 중순부터 3차례 손으로 수확하였다. 1. 종실의 전분, 조단백질, vitexin 및 isovitexin 함량은 재배방식과 수확기에 따른 유의차가 없었다. 종실의 조지방 함량은 생력재배, 관행재배 3차, 2차, 1차 수확한 종실 순으로 많았다. 2. 종실의 포화지방산과 불포화지방산의 조성비는 재배방식 및 수확기에 따른 차이가 없었다. 지방산 종류는 관행재배로 2차 수확한 종실에서 17종으로 가장 많았고, 관행재배 3차나 생력재배로 일시에 수확한 종실은 12종으로 가장 적었다. 주요 포화지방산 중에서 palmitic acid와 arachidic acid는 관행재배 1차, 2차, 3차 및 생력재배 수확 순으로 높은 비율인 반면 stearic acid는 반대의 경향이었다. 주요 불포화지방산 중에서 linoleic acid는 관행재배 1차, 2차, 3차 수확 및 생력재배 순으로 조성 비율이 높았다. 3. 종실의 아밀로그램 특성은 재배방식 및 수확기에 따라 큰 차이를 나타냈다. 관행재배로 1차에 수확한 종실은 호화개시온도, 최고점도, 최종점도, 최저점도 및 강하점도가, 관행재배 3차에 수확한 종실은 치반점도가 유의하게 높았다. 반면에 생력재배로 수확된 종실은 모든 아밀로그램 측정값이 현저하게 낮았다. 4. 녹두나물을 생산하고 나물의 수율과 색도 및 아미노산 함량을 측정한 결과, 생력재배로 생산한 녹두는 나물의 생산수율이 낮으나 색도와 아미노산 함량은 관행재배로 수확한 종실을 이용하여 생산한 나물과 비슷하였다.
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본 연구는 특수미 품종의 쌀 배유 특성을 조사하고 기류 분급에 의한 쌀가루를 제조하여 특성 변화와 제빵 가공적성을 검토하였다. 품종별 배유 특성을 살펴보면 높은 아밀로오스 함량, 긴 아밀로펙틴 측쇄사슬 비율, 낮은 팽윤력, 높은 호화온도, 낮은 호화점도의 특성을 가진 품종은 제빵 가적성에는 바람직하지 못한 영향을 주어 빵의 비체적 특성이 저조하였다. 또한 제분에 의한 품종별 쌀가루 특성 변화 및 제빵 특성 비교에서 다른 품종에 비해 쌀알의 경도가 낮은 연질의 설갱은 기류식 제분 조건에 크게 영향을 받지 않고 미분화가 잘 되어 약 60um 의 미세한 입자크기를 가지면서 손상전분 함량이 가장 낮은 특성을 보였다. 품종별 제분에 따른 쌀가루의 입자크기가 작을수록 빵의 부피가 감소하고 비체적이 낮아지는 경향을 나타내었으나 설갱벼는 가장 우수한 빵의 모양과 높은 비체적을 보였다.
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우량 나물콩 품종 육성을 위한 자료로 활용하고자 시판 콩나물 및 장려품종 나물콩으로 재배된 콩나물을 사용하여 콩나물의 무기이온 함량과 비타민 함량을 분석하였다. 1. 콩나물의 무기이온 함량은 K, Ca, Mg, Na, Fe, Zn, Mn, Cu의 순으로 많이 함유되어 있었으며, 콩나물을 자엽과 배축으로 분리하여 함량을 분석한 결과 자엽에서의 무기이온 함량은 전체 콩나물과 같은 양상으로 축적되어 있었으나 배축에서는 다른 경향을 나타내었다. 2. 뜨거운 물에 콩나물을 데칠 경우 많은 양의 무기이온이 물로 용출되며 특히 K의 함량 감소가 컸다. 3. 콩나물의 비타민 C 함량은 품종에 따라 변이가 있었으며, 콩나물을 열처리할 경우 비타민 C는 급속하게 감소되었다. 4. 콩나물에서의 비타민 B군(niacine, thiamin, pyridoxin)은 품종별로 함량 차이가 있었으며 대부분 자엽부위에 축적되어 있었다.
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과거부터 현재까지 한반도의 온난화는 전 지구적 온난화에 비하여 심하였으며, 미래에도 더욱 심할 것으로 예상되고 있다. 기후변화에 따른 온도상승은 보통 벼 수량을 감소시키고 품질 저하를 야기하는데, 이 양상은 벼 생육기간 및 그에 따른 생육온도에 크게 영향을 받으며, 벼 생육기간 및 생육온도 또한 이앙 및 파종시기와 같은 재배시기에 조정에 의해 크게 달라질 수 있다. 본 연구는 미래 기후변화 및 그에 따른 재배시기 조정 여부가 현재 우리나라 벼 품종의 생태형별 생육기간과 생육온도에 미치는 영향을 분석하고자 수행하였으며, 주요 결과는 다음과 같다. 1. 벼 생육모델 ORYZA2000을 이용하여 오대벼, 일품벼, 화성벼의 파종부터 출수기까지의 생육기간을 예측하였을 때 예측값이 관측값의 약 84% 설명할 수 있는 것으로 나타났는데, 예측오차 중 상당부분은 작물모형 자체의 문제보다는 육묘기 생육온도에 대한 정보부재 또는 불확실성 때문이며, 예측값과 관측값의 회귀직선과 1:1선 거의 일치하기 때문에 미래 기후변화 조건에서의 벼 생육기간 변화를 예측하는데 큰 문제가 없을 것으로 판단되었다. 2. 조생종은 전체 57개 지역 중 55개, 중생종은 51개, 중 만생종은 40개 지역에서 최적파종기가 설정되었는데, 전체적으로 최적파종기는 생육기간이 짧은 조생종에서 비교적 늦고, 생육기간이 긴 중만생종에서 빠른 경향이었으며, 벼 생태형에 관계없이 지구온난화가 진전될수록 최적파종기가 늦어지는 경향이었다. 3. 재배시기를 고정하였을 경우 지구온난화가 진전되면서 벼 출수기와 그에 따른 출수전 생육일수가 빨라졌는데, 조 중생종에 비해 중만생종의 생육기간이 크게 단축되는 경향이었고, 출수후 생육기간은 벼 생태형간 차이 없이 10일 정도 단축되었으며, 출수전에 비해 출수후 생육기간 단축 정도가 컸다. 4. 최적파종기를 기준으로 벼 재배시기를 조정하였을 경우 지구온난화가 진전되면서 출수기는 늦어졌으며, 출수후 생육기간 및 생육온도는 변화가 없었다. 재배시기를 고정하였을 때에 비해 출수전 생육온도는 크게 상승하였고, 생육기간은 크게 단축되었는데, 조 중만 생종에 비해 중만생종에서 그 경향이 심하였으며, 생육온도에 비해 생육기간 변화의 지역간 편차가 크게 나타났다. 5. 결론적으로 지구온난화가 진점됨에 따라 벼 생육온도가 상승하고 생육기간이 단축되어 벼 수량성 및 품질저하가 우려 되었는데, 특히 생육기간 단축이 큰 중만 생종의 피해가 클 것으로 예상되었으며, 기후변화에 따른 재배시기 조정은 벼 수량성 및 품질 결정에 영향력이 큰 등숙기간의 온도환경을 개선할 수 있지만 출수전 생육기간이 크게 단축되어 여전히 벼 수량성 감소를 경감시키는데 한계가 있는 것으로 판단되었다. 따라서 미래 기후변화에 대응하여 더욱 적극적인 재배기술과 품종개발이 요구된다.
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본 연구는 콩 함유 사포닌의 함량을 쉽고 빠르게 정량할 수 있는 방법을 개발하기 위하여 시도하였다. 사포닌 표준 물질인 soyasaponin I은 대두에서 직접 분리하여 동정하였고, 분석은 HPLC/MS/MS를 이용하였으며 그 결과는 다음과 같다. 1. DAD 또는 ELSD를 이용하여 분석할 때보다 전처리 과정을 획기적으로 줄일 수 있어 신품종 육성의 선발과 같은 대량의 분석에 적합하였다. 2. Soyasaponin I의 함량은 나물콩과 같은 소립종에서 대립종에 비해 함량이 유의하게 높은 것으로 나타났다.
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The study was carried out to evaluate the affect of proton beam radiation on production of bulbil and tuber including change of endogenous gibberellins, of Dioscorea opposita Thunb. The yield of bulbils and tubers from non- and irradiated D. opposita Thunb at doses of 5, 10, 15 and 20 Gy were determined. Endogenous gibberellins were also quantified by GC/MS analysis. D. opposita tubers irradiated at 15 Gy produced higher bulbil production than non-irradiated plants. Enlarged bulbil (above size diameter 4 mm) was significantly increased at 15 Gy. Bioactive endogenous GA4 was dominant in bulbils and tubers irradiated with proton beam rather than GA1 . Major gibberellins biosynthetic pathways in bulbils and tubers of D. opposita plants were non C-13 hydroxylation route. From the results of this study, 15 Gy proton beam radiation was suggested as an optimal dose that can produce high amounts of bulbil for mass production of D. opposita plant.
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Projected increases in atmospheric CO2 concentration ([CO2 ]) and temperature (Ta ) have the potential to alter in rice growth and yield. However, little is known about whether Ta warming with elevated [CO2 ] modify plant architecture. To better understand the vertical profiles of leaf area index (LAI) and the flag leaf morphology of rice grown under elevated Ta and [CO2 ], we conducted a temperature gradient field chamber (TGC) experiment at Gwangju, Korea. Rice (Oryza sativa L. cv. Dongjin1ho) was grown at two [CO2 ] [386 (ambient) vs 592 ppmV (elevated)] and three Ta regimes [26.8 (~approx ambient), 28.1 and 29.8~circC ] in six independent field TGCs. While elevated Ta did not alter total LAI, elevated [CO2 ] tended to reduce (c. 6.6%) the LAI. At a given canopy layer, the LAI was affected neither by elevated [CO2 ] nor by elevated Ta , allocating the largest LAI in the middle part of the canopy. However, the fraction of LAI distributed in a higher and in a lower layer was strongly affected by elevated Ta ; on average, the LAI distributed in the 75-90 cm (and 45-60 cm) layer of total LAI was 9.4% (and 35.0%), 18.8% (25.9%) and 18.6% (29.2%) in ambient Ta , 1.3~circC and 3.0~circC above ambient Ta , respectively. Most of the parameters related to flag leaf morphology was negated with elevated [CO2 ]; there were about 12%, 5%, 7.5%, 15% and 21% decreases in length (L), width (W), L:W ratio, area and mass of the flag leaf, respectively, at elevated [CO2 ]. However, the negative effect of elevated [CO2 ] was offset to some extent by Ta warming. All modifications observed were directly or indirectly associated with either stimulated leaf expansion or crop phenology under Ta warming with elevated [CO2 ]. We conclude that plant architecture and flag leaf morphology of rice can be modified both by Ta warming and elevated [CO2 ] via altering crop phenology and the extent of leaf expansion.
12.
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벼에서 인산흡수 관련 유전자를 이용하여 무기양분이 제한된 토양에서도 작물의 생장을 극대화시키는 무기영양 이용능력이 강화된 차세대 작물을 개발하고자 인산흡수력이 강화된 OsPT(Phosphate transporter)1, 4, 7, 8-OX 계통을 세대진전시켜 T5 세대에서 유전자의 안정적 도입을 확인하였다. 형질전환 계통들의 뿌리발달 상황을 조사해 본 결과, T/R율이 모든 형질전환 계통에서 동진벼보다 높은 경향을 보였다. OsPT1-OX 및 OsPT4-OX 계통은 모본인 동진벼에 비해 전반적으로 초장, 간장 및 수장은 짧았으나 OsPT7-OX 및 OsPT8-OX 계통은 주요 농업적 특성이 비슷하였다. 인산 무시용 시 OsPT1, 7, 8-OX 계통들은 출수기가 1~2일 정도 조숙화되었으나 인산흡수량이 과다하였던 OsPT4-OX계통은 오히려 2일 정도 만숙화되어 출수기 반응이 뚜렷하였다. 인산 무시용시 관행시비 대비 쌀수량 감소율은 동진벼가 18%로 컸으나 OsPT1-OX, 7, 8계통들은 각각 10, 15, 9%에 불과하였다. 인산 무시용시 모본인 동진벼에 비해 OsPT1, 4, 7, 8-OX 계통들은 출수기의 식물체 인산흡수량이 각각 104, 128, 26, 14% 증가하였으나 질소함량은 10, 16, 12, 5% 증가에 그쳤다. 동진벼에 비하여 P/N율이 높고 간장이 짧은 OsPT1-OX과 4-OX 계통은 (2N)P시험구에서 간장이 각각 6, 4 cm 회복되었다. OsPTs-OX의 인산함량(%)을 분석한 결과, OsPT4-OX >1-OX >7-OX >8-OX 순으로 나타난 반면, OsPT1-OX이 인산흡수율이 높으면서도 생육의 변화가 적어 개체당 총 인산흡수량(g/개체)은 OsPT1-OX >4-OX >7-OX >8-OX 순으로 OsPT1-OX이 인산흡수증진 신품종으로 가장 유망하였다. OsPT1-OX계통의 부위별 인산흡수량은 줄기와 잎에서 동진벼의 2.4배, 2.2배였으나 현미와 영에서는 차이가 없었다.
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감자로부터 바이오에탄올을 생산함에 있어, 감자 품종, 성분 함량, 감자 수확시기가 에탄올 생산에 미치는 영향을 조사하였다. 1. 단순 회귀분석 결과에 의해서 감자의 전분과 수분 함량이 에탄올 생산량에 유의하게 영향을 주는 것으로 나타났는데, 전분 함량이 높을수록 그리고 수분함량이 적을수록 에탄올 생산이 증가하였다. 2. 감자 품종별 중량 및 단위면적당 에탄올 생산수율을 조사한 결과, 하령 감자가 94.3±1.9 L/ton과 3111.9±62.7 L/ha으로서 가장 높은 에탄올 생산수율을 나타내었고, 조원이 79.9±0.9 L/ton과 2556.8±28.8 L/ha로 가장 낮았다. 3. 가장 많은 에탄올 생산을 나타낸 수확 시기는 품종마다 다르게 나타났는데, 최적 수확시기가 6월 30일인 경우는 고운과 대서이었고, 7월 9일의 경우는 하령과 가원이었다. 조원의 경우는 6월 30일과 7월 9일의 에탄올 생산량이 비슷하였고, 7월 9일이 약간 높게 나타났다. 한편 7월 20일이 수확 최적 시기인 품종은 없었다. 4. 이상의 결과들로부터 에탄올 생산을 위한 감자는 그 품종과 수확시기의 선택이 중요함을 알 수 있다. 전체적으로 볼 때 가장 많은 에탄올 생산량은 하령 감자를 7월 9일에 수확한 것에서 나타났다.
14.
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The immature embryos during seed development were examined to predict the suitable embryos for an efficient regeneration system. Five spring wheat genotypes and five winter wheat genotypes were tested using immature embryos as explants. Spring wheat genotypes showed much higher levels of plant regeneration than those of winter wheat genotypes. The highest frequencies of embryogenesis and regeneration were obtained when embryos at 13-14 days after anthesis (DAA) were used as explant and decreased using embryos at 21-22 DAA during seed development. Significant differences were also found for callus induction and regeneration as affected by immature embryo size. The regeneration efficiency was drastically decreased in spring and winter wheat genotypes when embryos larger than 2.0 mm of length were used. The optimum developmental stage and embryo length for regeneration efficiency were at 13-14 DAA and 1.0-1.5 mm, respectively. The selection of suitable embryos for the high frequencies of embryogenesis and regeneration leads us to efficient genetic improvement of wheat.
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Varietal and annual variations in the contents of β-glucan fractions per weight grain samples were examined in sixteen covered and eighteen naked barley and five oat cultivars developed in Korea. Also, the effect of pearling on β-glucan content was invest