본 연구에서는 과학자의 연구과정이 가시화된 학습 프로그램이 일반계 고등학교 1학년 학생들의 진로에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 과학자의 연구형태 중 문제해결형, 모델제시형, 아이디어산출형의 연구과정을 적용하여 개발된 학습 프로그램을 아직 진로가 확정적이지 않은 일반계 고등학교 1학년 30명에게 적용하였다. 사전사후에 진로지향을 조사하였고, 프로그램이 진로에 미친 영향을 구체적으로 기술하게 하기 위하여 설문조사를 실시하였다. 그 결과, 본 프로그램은 학생들의 진로 결정에 전반적으로 긍정적인 영향을 주었음이 확인되었고, 진로지향의 변화에 따른 분석에서 본 프로그램은 학생들의 과학진로를 더 확고하게 하는 등 이미 과학진로지향인 학생들에게 긍정적인 영향을 주었음이 확인되었다. 또한 과학진로지향이 아닌 학생들 중 일부는 프로그램의 적용 후에 과학관련 분야로 진로를 바꾸었고, 일부는 과학관련 분야로 진로를 바꾸고 싶은 마음이 생기는 등 본 프로그램이 과학진로지향이 아닌 학생들에게 미친 영향도 적지 않음을 확인하였다. 이는 본 프로그램이 과학진로교육에 활용될 수 있는 가능성을 보여준다

우리나라 벼 품종의 유전적 배경을 확대하기 위한 기초 자료를 수집하고자, 일본, 중국, 북한 및 기타 벼 재배지역에서 수집한 1,105점의 생육 및 미립관련 형질에 대한 특성평가를 우리나라 198품종과 비교하여 실시하였다. 출수기는 일본 품종인 Aya가 7월5일로 가장 빠른 품종이었으며, 7월10일 이전에 출수하는 극조 생종 4점이 발견되었지만, 216점은 출수되지 못하였다. 간장은 60～90 cm 사이에 분포하였는데, 60 cm 미만의 극단간인 유전자원도 46점이 발견되었다. 수장은 평균 20 cm 내외였고, 25 cm 이상되는 장수형 이삭을 가진 유전자원은 263점 이었다. 수수는 일본과 북한의 유전자원이 개체당 평균 12개의 이삭으로 많은 편이었으며, 20개 이상의 이삭을 가진 유전자원이 18점 있었다. 현미 천립중은 평균 24 g 정도였는데, 30 g 보다 무거운 대립 유전자원이 48점 발견되었다. 조사된 유전자원에는 찰벼 30점, 중간찰 6점 그리고 연한 갈색에서 흑미까 지 다양한 유색미 92점이 포함되었다. 생육형질 및 미립특성 관련 형질을 조사한 결과 초형, 입형 및 쌀 외관 특성에서 다양한 변이를 보였다. 앞으로 이들 유전자원의 병해충 관련 특성을 조사한 후 고품질 및 기능성 품종 육성에 교배모본으로 선발 및 이용할 계획이다.

지구온난화에 따른 기상변동이 잦아짐으로써 국지적인 벼의 냉해 피해가 우려되고 있다. 여름철 기온저하와 일조부족으로 인한 냉해는 벼 생육기 전반에 걸쳐 영향을 주지만, 특히 벼의 생식생장기인 감수분열기와 출수초기의 냉해는 불임을 유발하여 수량에 가장 큰 피해를 준다. 생식생장기 중 Microsprogenesis 해당하는 시점을 지엽의 엽이에서 -3～-5cm에 이삭이 올라 왔을 때 냉해처리를 하여 가장 불임율이 낮았던 오대벼와 소백벼, 가장 불임율이 높았던 샛별벼의 이삭을 채취하여 microarray방법으로 유전자 발현양상을 비교하였다. 공통적으로 2배 이상의 발현을 보인 유전자 중 오대벼(tolerant)에서 up-regulate되고 샛별벼(senstive)에서 down-regulate된 유전자는, 단당류 세포내 이동, 전자전달계, 탄수화물 대사과정과 생합성과정에 관련된 유전 자 발현이 많은 것으로 나타났다. 특히 UGPase는 웅성불임에 관여하는 효소로서 이와 관련한 UDP-glucose 4-epimerase활성이 유의한 차이를 보였다. 샛별벼에서는 증가되었으나 오대벼는 감소한 공통유전자는 산화 환원효소, 막기능 단백질들이 많았다. 이것으로 보아 생식생장기의 냉해스트레스에 강한 품종은 탄수화물 및 에너지 대사에 관여하는 효소와 전자전달계의 기능단백질과 세포간 물질이동에 관여하는 단백질이 증가 하는 것으로 보인다. 탄수화물은 화분과 약의 발달에 에너지를 공급할 뿐만 아니라 세포벽 생합성에 필수적인 구성요소인데, 이 시기의 냉해로 인해 탄수화물 대사과정이 down-regulate되는 품종에서 생식세포형성에 영향 을 미쳐 불임이 증가했을 것으로 보인다.

우리나라의 벼 냉해 피해는 통일벼를 주로 재배하던 1980년 전국 쌀 생산량의 25.6%가 감소하였다. 이후 냉해에 강한 자포니카 품종이 육성․보급되고 있어 전국적인 냉해 피해는 없었으나 최근 이상기후에 의한 기상 변동이 잦아짐으로 인해 국지적인 냉해 피해 우려는 높아지고 있는 실정이다. 특히 생식생장기의 냉해는 미소포자형성불량과 이삭추출을 지연시킴으로써 불임을 유발하고 쌀 수량을 감소시킨다. 장해형 냉해(생식 생장기의 냉해)를 검정하는 조사기준은 출수 전 15일부터 10일간, 17℃에서 냉해를 유발하여 검정한다고 되어 있지만 품종의 출수일을 미리 정확하게 예측하기가 어렵다. 또한 생식생장기는 유수형성기, 감수분열기, 출수 기 등으로 짧은 시간 동안 급격한 변화가 일어나는 예민한 시기로서 품종간 이삭추출속도와 균일도가 다른데 일괄적으로 출수 전 15일부터 냉해처리를 하여 장해형 냉해 민감도를 조사하는 데 부정확한 면이 있었다. 따라서 본 연구는 장해형 냉해에 가장 민감한 시기를 육안으로 구별하여 처리시기를 결정할 수 있는 조사기 준을 선정하고자 지엽의 엽이와 제2엽 사이의 이삭이 추출되는 구간(엽이간장)별로 임실율과의 관계를 조사 하였다. 수잉기에 지엽의 엽이 아래 이삭이 배어있는 구간별로 10일간 냉해 처리했을 때 임실율을 조사한 결과 -3 ～ -5㎝ 구간 처리가 품종간 냉해 반응이 뚜렷하게 나타났다. 본 결과를 품종선발은 물론, 장해형 냉해 생리기작연구에도 활용 할 수 있을 것이다.

벼 담수직파시에 담수상태를 유지할 경우 논물은 토양미생물의 호흡 등으로 저산소(hypoxia)상태로 되는데 토양상태, 미생물, 기온변화에 따라 때로는 거의 무산소(anoxia)상태까지로 산소농도가 감소할 수 있다. 담수 상태의 벼 발아 및 초기 생육에 관한 탄수화물 대사변화를 알아보고자 저산소(hypoxia: O2 7～9 ppm), 무산소 (anoxia: O2 <1 ppm)처리 및 대조구(normoxia)로 최아종자를 파종하여 인공조명실에서 처리온도 18±4℃, 12h/12h(주/야)조건으로 처리하였다. 시험 품종은 포장 담수조건 적응시험에서 선발한 담수내성품종으로 WD3와 PBR을 담수감수성품종으로 주안, 남평벼를 선정하였다. 파종 후 9일까지 초기 생육에서 대조구는 4품종 모두 초엽신장속도가 비슷하였으나, 저산소에서 7일까지는 비슷하게 4품종이 비슷하게 생장하다가 이후 주안벼와 남평벼가 생장속도가 약간 느렸고, 무산소에서는 WD3와 PBR이 9일까지 지속적으로 초엽이 신장한 반면 주안벼와 남평벼의 속도는 9일째 4배 이상 낮았다. 총유리당 함량은 주안벼와 남평벼가 종자 최아 후 처리직전의 함량이 높았으나 무산소 처리 후 9일까지 증가량이 매우 낮았던 반면, WD3와 PBR은 처리직전의 함량은 낮았으나 처리 후 9일까지 지속적으로 증가하였다. 특히 WD3와 PBR에서는 maltose가 처리 초기(3일) 급격하게 증가하였고 fructose함량도 6일까지 증가속도가 빨랐다. 이 결과로 보아 담수무산소 내성이 높은 품종은 종자의 유리당 절대함량보다는 무산소, 또는 저산소처리 후 전분에서 유리당으로의 전환 이 빠른 것이 유리한 것으로 보인다. 이것은 효소와 같은 생체내 대사과정이 무산소 처리에서도 감수성인 품종보다 원활하기 때문인 것으로 생각된다.

등숙기간 고온은 벼의 평균종실중의 감소를 초래한다. 종실중 감소의 원인은 고온에 의해서 등숙속도는 빨라 지는 반면 등숙기간이 짧아져 최종 천립중이 잠재천립중에 도달하지 못하기 때문이다. 그러나 이러한 등숙 기간의 단축이 엽신과 같은 source의 노화에 의한 전류 중단에 의한 것인지 아니면 이삭의 단독적인 노화인지 는 보고에 따라 다르다. 따라서 온도에 의한 등숙기간 변화 원인을 명확하게 하기 위해 본 실험을 수행하였다. 실험에 사용된 벼는 일품벼이며 출수이전까지는 실외에서 공동 관리하였고, 출수기부터 phytotron에서 온도처 리를 시작하였다. 처리 온도는 각각 15℃, 21℃, 27℃ 였다. 각 처리별로 천립중은 21℃>15℃>27℃ 순으로 무거웠으며, 등숙기간은 27℃, 21℃,15℃ 순으로 짧았다. 엽신의 노화를 의미하는 엽록소 함량 감소속도는 27.21℃>15℃ 순 이였다. 저온에 비해 적온과 고온의 엽신의 노화는 빨랐으나 적온과 고온 간에 차이가 있다 고 볼 수는 없었다. 등숙 종료시점에서의 엽록소 함량은 27℃> 21℃>15℃ 순으로 높았다. 날짜 기준이 아닌 유효적산온도(최저온도 7)℃로 이삭의 등숙과 엽신의 노화를 재구성 한 경우 등숙이 종료되는 시점에서의 엽신의 엽록소 함량은 27℃>21℃>15℃ 순으로 높았으며 노화속도는 그 반대였다. 즉 온도에 따른 등숙과정과 엽신의 노화는 일치하지 않았다. 관찰 결과 최소한 27℃에서는 엽신 노화속도가 이삭 노화보다 빨라지는 것은 아니며 엽신의 노화종료가 등숙종료보다 선행하지 않는다고 할 수 있다. 그러므로 고온에 의한 source의 조기 능력 저하가 등숙 기간을 단축한다고 볼 수는 없다.

벼 담수표면직파는 파종 후 균일한 입모수확보가 수량을 결정하는 중요한 요인 중 하나이다. 본 연구는 담수 하에서 입모와 관계되는 초기생육형질을 알아보고자 수행하였다. 담수표면산파 후 담수심 10 ㎝를 유지한 후 3주 뒤 생존 개체를 토양 뿌리내림정도에 따라 입모형을 세 가지로 분류하였다. 뿌리가 완전히 땅속으로 고정된 형을 착근1형으로, 뿌리끝부분은 땅속에 있으나 뿌리기부는 땅위로 들떠서 배수를 할 경우 쓰러지는 형을 착근2형으로, 뿌리가 물속에 떠있는 형을 부상형(浮上型으)로 분류하였다. 재래벼계통인 PBR, WD3가 총발아묘수와, 착근1형이 많았고, 남평, 주안벼는 총발아묘수와 입모수와 착근1형이 적었다. 담수산파 후 무 담수시에는 품종간 초장 및 입모율에 유의한 차이가 없었으나, 담수조건에서의 입모율은 생체중 및 초장과의 상관이 컸고 건물중과 근장과의 상관은 작았다. 따라서 담수직파전용 품종육성을 위해서는 반드시 담수상태 에서 초기생육량을 기준으로하여 유전자원을 선발해야 할 것으로 생각되며 이에 관한 생리. 생화학적 기초 연구가 필요하다.

고온등숙(27℃)된 벼 종자는 외관상 심복백 및 세백 등이 증가되어 품위 저하 및 단백질함량 등의 품질변이가 나타나는 것으로 알려지고 있으며, 본 연구결과에서도 단백질 함량이 증가되고 1,000립중이 감소되는 등 품질변 이가 인정되었으며 동안벼는 다른 품종에 비하여 비교적 품질변이가 적었으나 오대벼는 상대적으로 변이정도가 컸으며 이 두 품종에 대하여 아밀로펙틴 및 미량원소 등 품질요인과 proteomics 변이양상을 구명하였다. 고온등숙 된 종자에 대한 아밀로펙틴 분석결과 단쇄(DP6-12, DP13~24)부분의 비율이 감소하고 중장쇄(DP25~36, DP36이 상)비율이 증가하였으며, 미량원소는 성분에 따라서 함량이 증가되거나 낮아지는 현상을 볼 수 있었다. 또한 고온등숙 종자를 SDS에 용해되는 gluten 단백질 분획을 추출하고 2DE에 의한 proteomics 분석결과, 동안벼 및 오대벼의 품종간에 발현량 차이를 보인 40개의 spots을 확인할 수 있었으며 globulin, dehydroascorbate reductase, heat shock protein 26, phosphoglucomutase 등 20여종의 단백질이 관여된 것으로 밝혀졌다

1998년 영국에서 처음으로 출엽속도 추정에 의한 발육단계 예측모델이 밀에서 개발되었으며, 이후 2001년에 는 진주조와 수수 등에서도 개발되었다. 출엽속도 추정에 의한 발육단계 예측모델은 평균발육속도를 추정하 여 발육단계를 예측하는 기존모델에 비해 예측 정확도가 높은 것으로 인정되었다. 우리나라에서도 2001년 독자적으로 벼에서 출엽속도 추정에 의한 발육단계 예측모델이 개발되었는데, 예측 정확도가 높은 것으로 인정되었으나, 단일 시험품종으로 다양한 유전적 변이를 검토하지 못하였다. 또한 출엽속도 추정에 의해 발육 단계를 예측하기 위해서는 최종엽수를 정확하게 추정해야 하는데, 일장에 의한 최종엽수 추정식이 미흡하였 다. 따라서 본 연구에서는 품종을 조생종 오대벼, 중생종 화성벼, 중만생종 일품벼를 시험품종으로 하여 18, 21, 24, 27℃ 조건에서 온도에 대한 출엽속도 반응을, 12:00, 13:00, 13:30, 14:00, 16:00 조건에서 일장에 대한 최종엽수 반응을 검토하여 보다 적용성과 정확도가 높은 벼 발육단계 예출모델을 구축하고자 하였다. 오대벼, 화성벼, 일품벼 모두 유효적산온도와 주간엽수가 매우 밀접하게 관련되었는데, logistic 함수에 의하여 99% 이상 모두 잘 설명되었다. 따라서 유효적산온와 주간엽수와의 logistic 관계식을 미분하여 유효적산온도에 의한 출엽속도 추정식을 구하였다. 최종엽수는 일장과 매우 밀접한 관련성을 보였으며, 오대벼와 화성벼는 bilinear 함수, 일품벼는 quadratic 함수에 의하여 98% 이상 모두 잘 설명되어 최종엽수 추정식으로 사용 가능한 것으로 판단되었다. 여기에서 구한 출엽속도 추정식과 최종엽수 추정식을 이용하여 벼 발육단계 예측모델을 구축하였다.

출엽속도 추정에 의한 발육단계 예측모델은 평균발육속도 추정에 의한 기존 발육단계 예측모델에 비하여 예측 정확도가 높은 편이다. 그러나 대부분의 작물모형은 평균발육속도 추정에 의한 발육단계 모델을 사용하 는데, 이는 출엽속도에 비해 평균발육속도를 추정하는 것이 쉽고, 작물모형의 서브모델로써 다른 서브모델과 연결시키기 쉽기 때문이다. 본 연구는 출엽속도 및 평균발육속도 추정에 의한 발육단계 예측모델을 여러 벼 품종 및 재배조건에서 비교 검토하여 출엽속도 추정모델의 장점과 한계 구명을 통해 적용성을 검토하고자 하였다. 시험품종은 조생종 오대벼, 중생종 화성벼, 중만생종 일품벼로 하여 2002년과 2003년에는 직파재배와 육묘기 무보온 이앙재배 조건에서, 2004년, 2005년, 2006년에는 육묘기 부직포 보온 이앙재배 조건에서 수행 하였다. 직파재배는 육묘기 보온과정에서 발생하는 불규칙한 온도 변화와 이앙기 활착스트레스의 영향 없이, 육묘기 무보온 이앙재배는 이앙기 활착스트레스만 고려될 때, 육묘기 부직포 보온 이앙재배는 육묘기 보온과 정에서의 온도변화와 활착스트레스 모두 고련된 조건에서 발육단계 예측능력을 검토하기 위하여 수행되었 다. 추정방법에 관계없이 오대벼는 화성벼 및 일품벼에 비해 발육단계 예측 정확성이 불량하였다. 출엽속도 추정에 의한 발육단계 예측모델은 담수직파와 육묘기 무보온 이앙재배에서 기존모델에 비하여 출수일수를 잘 예측하였다. 육묘기 부직포 보온 이앙재배 시 출엽속도 추정에 의한 모델은 출수일수를 과소 추정하는 경향이었으나, 기존모델에 비해 결정계수가 0.94로 매우 높으며, 추정값과 실측값과의 단순회귀선인 1:1선에 평행하였다. 따라서 출엽속도 추정에 의한 발육단계 예측모델의 적용성을 높이기 위해서는 육묘기 보온에 의한 온도상승 효과를 반영시킬 수 있는 알고리즘 개발이 필수적이라 할 수 있겠다.

Aerosol physical properties have been measured at Pusan National University by using the 16-channel LPC(Laser Particle Counter), and particle characteristics have been examined for the period from Aug. 4 2007 to Dec. 30, 2008. Annual total average, seasonal average, and other averages of the meteorologically classified four categories such as Asian dust, precipitation, foggy, and clear days are respectively described here. Both annually and seasonally averaged number concentration show three peaks at the particle diameter of 0.3, 1.3, and 4㎛, respectively. However, the first peak for summer season tends to be shifted toward smaller size than other seasons, implying the strong fine particle generation. Meteorological condition shows strong contrast in aerosol concentrations. In Asian dust case, relatively lower number concentrations of fine particles(i.e., smaller than 0.5㎛) were predominant, while higher concentrations of coarse particles were found particularly for the size bigger than 0.5㎛. In precipitation day, number concentrations were decreased by approximately 30% due to the removal process of precipitation. Foggy day shows significantly higher concentrations for fine particles, implying the importance of the aerosol condensation process of micro-fine-particle growing to fine-particle. Finally the regressed particle size distribution function was fitted optimally with two log-normal distribution, and discussed the similarities and differences among four categorized cases of the Asian dust, precipitation, foggy, and clear days.