본 연구는 수직농장에서 상업적 생산에 적합한 왜성 토마토 를 대상으로 음이온을 처리하고, 생육단계별(영양생장, 생식 생장) 생육 특성과 기체교환 활성 반응을 분석하여, 과채류에 대한 음이온의 적용 가능성을 평가하고자 수행되었다. 실험 을 위해 왜성 토마토 묘를 온도 24도, 습도60%, 이산화탄소 농도 600μmol·mol-1, 광도 320μmol·m-2·s-1 PPFD, white LED, 광주기16h의 수직농장 모듈에서 5주간 재배하였다. 음 이온은 광주기 시간동안 12 × 105ions∙cm-3의 음이온을 처리 하였다. 정식 후 5주 동안 매주 생육조사를 진행하였고, 정식 후 4주 동안 매주 광합성율과 증산율을 측정하였다. 정식 1주 차 광합성율은 음이온 처리구에서 유의적으로 높게 나타났으 나, 이후에는 광합성율과 증산율 모두 처리구간 유의 차이는 확인되지 않았으나, 전반적으로 음이온 처리구가 대조구보다 높은 수치를 나타내는 경향을 보였다. 영양생장 지표들은 처 리간 차이가 크지 않았으나, 생식 기관의 발달(화방수, 꽃수, 과실수)은 대조구에 비해 유의적으로 높은 값을 나타냈다. 이 러한 결과는 음이온 처리가 과채류인 왜성 토마토의 생식생장 을 촉진하고 과실 생산량을 증가시켰음을 확인하여, 과채류 에 음이온의 적용 가능성을 확인하였다. 향후에는 음이온 처 리 농도의 최적화 및 수확한 과실의 품질 비교를 포함한 후속 연구가 필요하다.

Sucrose (suc) is a disaccharide that consists of glucose (glu) and fructose (fru). It is a carbohydrate source that acts as a nutrient molecule and a molecular signal that regulates gene expression and alters metabolites. This study aimed to evaluate whether suc-specific signaling induces an increase in bioactive compounds by exogenous suc absorption via roots or whether other factors, such as osmotic stress or biotic stress, are involved. To compare the osmotic stress induced by suc treatment, 4-week-old cultured mugwort plants were subjected to Hoagland nutrient solution with 10 mM, 30 mM, and 50 mM of suc or mannitol (man) for 3 days. Shoot fresh weight in suc and man treatments was not significantly different from the control. Both man and suc treatments increased the content of bioactive compounds in mugwort, but they displayed different enhancement patterns compared to the suc treatments. Mugwort extract treated with suc 50 mM effectively protected HepG2 liver cells damaged by ethanol and t-BHP. To compare the biotic stress induced by suc treatment, 3-week-old mugwort plants were subjected to microorganism and/or suc 30 mM with Hoagland nutrient solution. Microorganisms and/or suc 30 mM treatments showed no difference about the shoot fresh weight. However, sugar content in mugwort treated with suc 30 mM and microorganism with suc 30 mM treatment was significantly higher than that of the control. Suc 30 mM and microorganism with suc 30 mM were effective in enhancing bioactive compounds than microorganism treatment. These results suggest that mugwort plants can absorb exogenous suc via roots and the enhancement of bioactive compounds by suc treatment may result not from osmotic stress or biotic stress because of microorganism, but by suc-specific signaling.

최근 농지 및 수자원의 염류화로 인해 염생식물에 대한 작물화와 생육 조건 구명을 위한 연구 필요성이 높아지고 있다. 그러나 재배 조건 변화에 따른 작물의 생육 및 기능성 성분 변화 분석을 위해서는 양액 및 작물 생육부 시료를 채취하여 이를 전처리 및 분석해야 하여 시간적, 인적 자원의 소모가 높다. 본 연구에서는 염생식물의 최적 생육 조건 구명을 효율적으로 수행하기 위해 비파괴적으로 재배 현장에서 실시간으로 작물 생육부와 수경재배 근권부의 염분 농도를 모니터링할 수 있는 시스템을 개발하였다. 개발 시스템을 통해 NaCl 0 mM, 50 mM, 150 mM, 300 mM의 4가지 농도 조건에서 갯방풍을 대상으로 재배실험을 수행한 결과, 재배 중 염분 농도 수치의 변화 및 염분 농도가 높을수록 생체중이 감소하는 것을 확인하였다. 실제 생육 분석 결과에 따르면 개발 시스템을 통한 모니터링 결과에 상응하는 생체중 결과를 확인하여 염생식물의 생육 모니터링 적용이 가능할 것으로 평가되었다. 그러나 단위 생체중 당 기능성물질 함량의 경우, NaCl 농도가 증가할수록 증가하는 것으로 나타나 갯방풍의 상업적 재배 조건의 구명을 위해서는 생체중 외에 기능성 성분의 모니터링을 위한 시스템 보완이 필요하다고 판단되었다.