Development of transgenic plant with desirable traits to cultivated plant is one of the important procedures in plant molecular breeding. However, applicable assessment of transgenic plant in laboratorial scale is not much except cultivating transgenic plant for a whole life in field condition. Here, we analyzed chlorophyll fluorescence in three transgenic soybean lines with AtMYB44 transcription factor for assessment of photosynthetic activity under abiotic stresses such as drought. Soybean varieties used in this study were ‘Bert’ and ‘Bert’ derived three transgenic soybeans, ‘AtMYB44 CM35101’, ‘AtMYB44 CM2471’, and ‘AtMYB44 CM4481’. Analyzed five different chlorophyll fluorescence variables are maximum PSII quantum yield (QY_max), steady state PSII quantum yield (QY_Lss), steady state non-photochemical quenching (NPQ_Lss), coefficient of photochemical quenching in steady-state (Qp_Lss), and fluorescence declineratio in steady-state (Rfd_Lss). To determine main chlorophyll fluorescence variable affected by abiotic stress, principal component analysis (PCA) was conducted with five chlorophyll fluorescence variables measured from four varieties. QY_Lss and NPQ_Lss were main chlorophyll fluorescence variables to evaluate abiotic stress, particularly in drought stress. In comparison with transgenic soybean lines based on chlorophyll fluorescence variables, ‘AtMYB44 CM2471’ and ‘AtMYB44 CM4481’ are more tolerant to drought than the others. Interestingly, three transgenic soybean lines which have a same AtMYB44 gene with different regions of chromosome revealed the quite different responses of chlorophyll fluorescence to drought treatment.

가뭄의 불확실성은 우리가 관리할 수 있는 범위를 넘어서는 현상으로 용수공급시스템의 불확실성 역시 우리가 제어할 수 있는 한계를 벗어날 수 있다. 따라서 수자원 시설물 운영에 필요한 의사결정은 여러 가지 불확실한 상황을 고려하여 다루어져야한다. 특히 극단적 강우부족이나 저유량 상황이 장시간 지속되는 경우에는수자원 공급에 심각한 영향을 미칠 수 있으며, 하천오염, 수생태계 파괴, 저수지 고갈, 용수공급 장애 그리고 하천미관의 악화 등이 포함될 수 있다. 그중 극한가뭄의 지속으로 인해 용수공급의 중단과 같은 사태가 발생할 경우 피해한계를 예측할 수 없는 매우 심각한 결과가 초래될 수 있다. 이런 측면을 고려하여 본 연구는 장기지속가뭄을 포함하여 극한 가뭄사상에 대한 한강수계 용수공급 시스템의 가뭄 영향을 종합적으로 평가하였다. 이를 위해 5개 소유역에 대한 추계학적 수문시계열모형을 이용하여 월 유량 기준의 지속기간별, 재현기간별 가뭄 시나리오를 개발하여 팔당댐을 기준지점으로 하는 한강유역 용수공급 시스템에 적용하여 용수공급의 이행도를 평가하였다. 평가결과 예기치 못한 가뭄의 영향을 알기 위해서는 수문학적 다양성을 반영하는 장기지속가뭄에 대한 평가가 필요하다.

기후변화로 인한 홍수, 가뭄, 폭설 등과 같은 자연재해의 빈도가 높아지며 재난 재해로 인한 방재 문제에 사회적인 관심이 높아지고 있다. 특히, 물과 관련된 자연재해는 인류의 생존과 직결되는 문제가 되며, 이중에서도 가뭄과 관련한 연구는 진행 속도가 느리고, 가뭄의 진원지나 그 경로를 파악하기 어려운 문제로 인하여 다른 연구와 비교하여 상대적으로 미흡한 실정이다. 이전 연구들로부터, 지점 관측 자료를 기반으로 한 가뭄지수의 산정과 가뭄 방재에 관한 연구가 지속되고는 있지만, 넓은 지역을 대표하는 가뭄의 정도를 파악하기엔 문제점이 따른다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 인공위성을 활용한 새로운 가뭄지수를 산정하여 넓은 지역에서의 대표성을 가질 수 있는 정확도 넓은 가뭄지수를 산정할 수 있다. 본 연구에서는, Terra 위성의 MODerate resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS) 센서를 활용하여 Evaporative Stress Index(ESI)를 산정하였다. 산정된 ESI는 1 km의 공간 해상도를 기반으로 한반도 공간 mapping을 통해 지역적인 가뭄 피해 현황을 파악해 볼 수 있다. 기존에 활용되고 있는 Palmer Drought Severity Index(PDSI), Standardized Precipitation Index(SPI)와의 공간 분포 비교를 통하여 한반도 내에서의 지역적인 적용성도 확인해 볼 수 있을 것이다.

IPCC 4차보고서(2007)에 따르면 기후변화로 인해 북위 70도 이상과 극지방에는 강수량이 증가하는 반면에, 적도에서 북위/남위 30도까지의 아열대 지역이 확대되어 강수량이 더욱 줄어들며 2020년대(지구평균기온은 1℃상승)에는 전 세계적으로 최대 17억 명 가량이 물 부족으로 고통 받을 것으로 전망되고 있다. 우리나라도 1990년대 이후 겨울에서 봄철로 이어지는 시기에 지역적으로 만성적인 가뭄이 계속되고 있고, 특히 2001년에는 기상관측 이래 때 이른 무더위와 극심한 가뭄으로 전국적으로 피해를 입었다. 가뭄에 대한 경제적인 손실은 홍수에 비해서 2～3배정도 달하고 있으며 미국 국립가뭄경감센터(NDMC)에서 발표한 통계에 따르면 재해유형별 연평균피해액 중 가뭄피해가 가장 큰 것으로 분석되었다. 현재 기후변화와 관련하여 가뭄분석에 널리 쓰이고 있는 방법인 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI)는 기온과 관련된 변수를 고려하지 않기 때문에 기후변화로 인한 강수, 증발산 등의 물수지 변화를 고려할 수 없다는 한계점이 있다. 기후변화로 인한 미래 강수량의 증가만을 생각하면 가뭄이 감소할 수 있으나, 증발산량의 증가로 인해 사용 가능한 물의 양이 줄어들 수 있으므로 기후변화의 영향을 고려하여 잠재적 가뭄상태를 평가하고 예측하려면 증발산량을 고려한 가뭄 전망 연구가 반드시 필요하다. 이에 본 연구에서는 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI)와 유사하지만 기온의 변동성이 포함된 새로운 개념의 가뭄지수인 표준강수-증발산량지수(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)를 이용하여 가뭄발생을 평가하였다. 먼저 본 연구에서는 미래의 기후변화가 한반도의 가뭄발생에 미치는 영향을 평가하기 위해 IPCC AR5의 RCP기후변화시나리오로 부터 모의된 미래강수 및 기온자료(2011년-2099년)를 추출하였으며 전국 기상관측소의 강수 대비 증발산의 비율을 분석하였다. 또한, 이를 통해 SPEI 산정하여 한반도의 미래 가뭄발생의 변화를 평가하였다. 그 결과 미래로 갈수록 강수량이 증가하고는 있으나 건조지속간의 증가 및 기온 상승으로 인한 증발산의 증가로 인해 가뭄의 심도가 증가될 수 있음을 확인할 수 있었다.

This study was carried out to establish a proper cultivation site and diagnose the drought tolerance of Pleurospermum camtschaticum, Cirsium setidens and Parasenecio firmus leaves by using pressure-volume curves. The result of ψosat and ψotlp were lower in Pleurospermum camtschaticum leaves. On the other hand, it appeared that Emax of Pleurospermum camtschaticum was approximately six times higher than that of Parasenecio firmus. The values of RWCtlp is all above 88% showing that the function of osmoregulation is somewhat better, and Vo/DW, Vt/DW, Ns/DW of Pleurospermum camtschaticum leaves were approximately 2~4 times Lower than other ones. Thus, responses to water relations of Pleurospermum camtschaticum, Cirsium setidens and Parasenecio firmus such as ψosat, ψotlp, Emax, ψP,max, RWCtlp were shown that the Pleurospermum camtschaticum leave was higher drought tolerance than Cirsium setidens and Parasenecio firmus leaves.

본 연구에서는 가뭄빈도해석을 위해 이변량 확률분포함수를 적용하였으며, 가뭄 특성(가뭄 지속기간과 심도)의 상호관계를 고려하여 지역적 가뭄특성을 종합적으로 판단하였다. 또한 단변량 가뭄해석의 한계점을 극복하기 위한 방안으로 이변량 가뭄해석을 수행하였으며, 이를 위해 코플라 함수를 적용하였다. 가뭄 발생의 확률 및 경향성을 종합적으로 나타내어 줄 수 있는 결합 확률밀도함수를 추정한 후, 지점별 가뭄빈도해석 및 과거 최대가뭄사상에 대한 단변량 및 이변량 재현기간을 산정하여 비교·분석하였다. 또한, 우리나라의 과거 최대가뭄사상에 대한 가뭄위험도분석을 위해, 연속되는 50년과 100년 동안 최소 한번 발생하는 확률(과거 최대가뭄사상 크기의 가뭄)을 강우관측지점별로 계산하여 가뭄위험지역을 예상하였다. 그러나 우리나라와 같이 강수자료의 기록연한이 짧은 경우에는 이변량 가뭄빈도해석을 수행하는 데 큰 불확실성을 야기할 가능성이 있다. 그러므로 가뭄해석 결과의 불확실성 정량화시키기 위한 방안으로 강수모의 기법을 활용하였으며, 그 결과 관측된 가뭄사상으로 추정된 이변량 가뭄빈도곡선에 대한 5%, 25%, 50%, 75%, 그리고 95% 의 신뢰구간을 제시할 수 있었다. 또한, 95% 신뢰구간에 해당하는 특정 가뭄 지속기간과 심도를 고려한 이변량 가뭄재현기간의 경계 값(상한 값 및 하한 값)을 추정하였으며, 이는 상대적으로 가뭄빈도해석의 불확실성이 큰 5개의 관측지점(대관령, 원주, 청주, 대전, 인제)을 발견하였다. 이와 같은 특정 지점에서 발생된 큰 불확실성의 근본적인 원인을 밝혀내기 위해서는, 해당 5개 지점에 대한 가뭄 특성 및 빈도해석의 연구결과를 재검토 되어져야 할 필요가 있다고 판단하였다. 그 결과 5개의 특정 관측지점에서 발생한 불확실성 원인은 이변량 가뭄빈도해석의 해석 시 고려되었던 두 변량이 서로 낮은 상관성을 나타냄에도 불구하고, 가뭄 지속기간에 따른 조건부로 가뭄심도를 해석함에서 발생되어진 것으로 확인되었다. 이는 확률적인 방법으로 결합밀도함수를 추정하는 데 있어 발생되어진 불확실성인 것으로 확인되었으며, 향후 가뭄빈도분석 결과를 이용하여 가뭄을 판단하고 해석할 경우에는, 실제 분석결과에 미칠 수 있는 다양한 불확실성을 충분히 고려하여 보다 신뢰성 있는 가뭄판단을 해야 할 것으로 사료된다.

본 논문에서는 한반도에서 발생했던 과거 가뭄사상의 통계학적 특성을 분석하기 위하여 SPI (Standardized Precipitation Index)와 PDSI (Palmer Drought Severity Index)를 선정하였고, 기상청 산하의 59개 기상관측소의 1980～2009년까지의 기상자료를 수집하여 월평균 가뭄지수를 산정하였다. 산정된 가뭄지수를 이용하여 지수별 경향성 분석, 주기성 분석 및 가뭄기간(Drought Spell) 조사를 통하여 과거 한반도 가뭄의 통계학적 특성을 분석하였다. 한반도 가뭄의 유역별 경향성을 분석한 결과, SPI3와 SPI6는 봄과 겨울에는 모든 유역에서 가뭄이 심화되는 경향을 보였고 여름철에는 가뭄이 완화되는 경향을 보였으나, SPI12와 PDSI의 경우 짧은 지속기간의 가뭄지수와는 다소 다른 경향을 나타내었다. 한편, 유역별 가뭄의 주기성을 분석한 결과 1～2년 또는 6년 내외의 주기 성분이 유의한 것으로 나타났으며, SPI3의 분석결과 유역 전반에서 1～2년의 주기성을 보였고, SPI6와 SPI12는 유역별로 다소 차이를 보이기는 했으나 4～6년에서 강한 주기성을 나타냈다. 또한 PDSI도 마찬가지로 6년 내외의 주기성을 보였다. 가뭄기간 조사에서도 금강, 영산강, 낙동강 유역에 위치하는 관측소를 중심으로 극심한 가뭄이 많이 나타났던 것으로 분석되었으며, 한반도의 중부지방 보다 남부지방이 극심한 가뭄에 취약했던 것으로 나타났다.

본 연구에서는 한반도에서 발생했던 과거 가뭄사상의 정량적 평가를 위한 가뭄심도-지속기간-생기빈도(Severity-Duration-Frequency, SDF) 곡선을 유도하기 위해서 가뭄지수를 이용한 빈도해석을 실시하였다. 분석지점으로는 4대강 유역을 중심으로 하는 기상청 산하의 서울, 대전, 대구, 광주, 부산관측소를 선정하였으며 강수자료는 1974~2010년(37년)의 강수 자료를 이용하였다. 가뭄빈도해석에는 기상학적 가뭄지수인 SPI (Standar

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.

본 연구의 목적은 전지구 수문해석도구인 지표수문해석모형을 활용하여 국내 가뭄해석에 적용성을 평가하는데 있다. 이에 댐 상류 유역의 관측유입량 자료를 대상으로 모형의 모의능력을평가하고 남한 전역에 대한 수문성분(유출, 토양수분)을 생산하였다. 격자별 일 단위 유출 및 토양수분자료를 해당기간별 누가 시계열(3, 6, 12개월)로 변환하여 가뭄지수를 생산하였고, 빈도해석에 따른 누가확률값 산정 및 표준화를 통해 SRI 및 SSI를 산정하였다. 산정된 지수의

본 연구에서는 가뭄지수들의 적합도와 가뭄의 변동특성을 파악하기 위하여 보고서 등 각종 문헌과 신문기사를 통해 수집한 실제 가뭄발생 기록을 정량화하고 1973년부터 2009년까지 전국 69개 기상관측소의 강수 및 기온 자료를 이용하여 산정한 기후변수와 각종 가뭄지수를 행정구역 별로 산정하여 비교 분석함으로서 기상학적 가뭄지수의 실제 가뭄에 대한 표현정도를 평가하였다. 평가를 위하여 ROC 공간상의 각 지수의 위치정보를 검정통계량으로 이용하였다. 분석결과

자연재해 중 가뭄은 태풍 또는 집중호우와는 달리 시작이 명확하지 않다. 가뭄으로 인한 피해를 저감시키고 대비하기 위해 가뭄위험평가는 필수적이다. 가뭄의 위험평가는 대부분 기상학적 인자를 고려한 가뭄지수의 정량적인 값을 산정하여 모니터링하는 것을 바탕으로 이루어지고 있다. 본 연구는 이러한 가뭄위험평가를 개선시키고자 가뭄지수에 따른 가뭄발생확률을 근거로 가뭄발생빈도와 가뭄발생 시 취약인자의 선정을 통한 가뭄위험평가기법을 제안하였다. 이를 위해 가뭄의 위험정도를 정량화하고 가뭄발생으로 인해 발생 가능한 피해 요소들을 정량화하여 가뭄노출성지수와 가뭄취약성지수를 산정하고, 두 지수를 결합하여 가뭄위험지수를 산정하였다. 가뭄노출성지수는 가뭄지수 EDI를 바탕으로 가뭄심도에 따른 발생확률을 근거로 산정하였으며, 가뭄취약성지수는 가뭄 발생 시 취약한 인자를 선정하여 이를 지수화 하였다. 가뭄위험평가방법을 적용하여 대한민국 229개 시군구에 대한 가뭄위험을 평가하였다.

최근 들어 환경 변화에 따른 이상기후의 영향으로 태풍 및 집중호우로 인한 하천범람 등 홍수재해에 의한 인명과 재산피해가 급증하고 있는 가운데, 특히 강원도는 지형적 특성으로 인한 집중호우, 태풍과 같은 이상강우로 인한 홍수피해의 발생이 매년 나타나고 있다. 홍수피해의 빈도와 강도는 지속적으로 증가하고 있으며, 지역에 따라 가뭄 피해도 잦은 실정이다. 이에 강원도지역에서 발생 가능한 홍수 및 가뭄의 피해원인 분석과 이에 대한 대비로서 우수저류조 활용방안을 제시하고, 여러 형태의 저장기법 등 홍수 및 가뭄피해의 방지책을 마련하는 것이 필요하다. 우수저류조의 설치는 홍수유출의 저감 및 집수된 용수의 이용을 통한 가뭄저감효과를 기대할 수 있고 규모, 형태, 위치 및 운영방법 등의 설계요소의 변화가 용이하다. 따라서 본 연구에서는 “우수저류조 저장기법을 활용한 강원지역 홍수/가뭄피해 최소화 기술개발”에 대한 연구개념, 방법 및 연구절차에 관해 소개하고자 한다. 추후 계속되는 연구결과를 통해 강원도의 지역특성을 반영한 우수저류조 최적 설계법을 제시할 수 있는 의사결정지원체계를 구축하고자 한다.

Drought, salinity and flooding are three important abiotic factors limiting soybean production worldwide. Irrigation, soil reclamation, and drainage systems are not generally available or economically feasible for soybean production. Therefore, productive soybean varieties with tolerance are a cost effective means for reducing yield losses due to these factors. Genetic variability for higher tolerance to drought, salt and flooding is important. However, only a small portion of nearly 200,000 world soybean accessions have been screened to find genotypes with tolerance for use in breeding programs. Evaluation for tolerance to drought, salinity and flooding is difficult due to lack of faster, cost effective, repeatable screening methods. Soybean strains with higher tolerance to the above stresses have been identified. Crosses with lines with drought, salt and flooding tolerance through conventional breeding has made a significant contribution to improving tolerance to abiotic stress in soybean. Molecular markers associated with tolerance to drought, salt and flooding will allow faster, reliable screening for these traits. Germplasm resources, genome sequence information and various genomic tools are available for soybean. Integration of genomic tools coupled with well-designed breeding strategies and effective uses of these resources will help to develop soybean varieties with higher tolerance to drought, salt and flooding.

본 연구에서는 개념적인 토양수분 모형을 이용하여 가뭄에 대한 기후변화의 영향을 모형화하고, 모형으로부터의 결과를 분석하고 있다. 미래 기후자료로서 A2 온실가스 배출 시나리오에 따라 CCCma CGCM3-T63에 의해 도출된 자료가 이용되며, 일별 강수분포 및 월별 강수량 및 잠재증발산량의 변화를 고려하기 위하여 일별 스케일링 기법이 적용된다. 모형으로부터 도출된 주요결과로부터 미래에는 우리나라에 보다 잦은 가뭄이 있을 수 있음을 살펴볼 수 있다.

We previously demonstrated that root colonization of the rhizobacterium, Pseudomonas chlororaphis O6, induced expression of a galactinol synthase gene (CsGolS1), and resulting galactinol conferred induced systemic resistance (ISR) against fungal and bacterial pathogens in cucumber leaves. To examine the role of galactinol on ISR, drought or high salt stress, we obtained T-DNA insertion Arabidopsis mutants at the AtGolS1 gene, an ortholog of the CsGolS1 gene. The T-DNA insertion mutant compromised resistance induced by the O6 colonization against Erwinia carotovora. Pharmaceutical application of 0.5 - 5 mM galactinol on roots was sufficient to elicit ISR in wild-type Arabidopsis against infection with E. carotovora. The involvement of jasmonic acid (JA) signaling on the ISR was validated to detect increased expression of the indicator gene PDF1.2. The T-DNA insertion mutant also compromised tolerance by increasing galactinol content in the O6-colonized plant against drought or high salt stresses. Taken together, our results indicate that primed expression of the galactinol synthase gene AtGolS1in the O6-colonized plants can play a critical role in the ISR against infection with E. carotovora, and in the tolerance to drought or high salt stresses.