벼의 엽록체 small HSP의 고온 스트레스 하에서의 기능을 밝히기 위하여 Oshsp21 cDNA를 pET 발현 vector에 도입하였다. 형질전환된 대장균 배양액에 IPTG를 첨가하여 단백질 발현을 유도시킨 다음 고온 stress 하에서의 생존율을 대조구와 비교하였다. 그 결과 대조균주의 경우 에서의 생존율이 크게 감소하였으나 Oshsp21이 발현된 대장균의 경우 70% 이상의 생존율을 나타내었다. 또한 대장균 단백질을 에서 30분간 열처리한 후, 대장균 단백질을 가용성과 비가용성 단백질로 분획한 다음, 각각의 비율을 조사한 결과, 대조균주의 경우 총 단백질의 약 60%가 비가용성 단백질로 변성되었으나, Oshsp21을 발현시킨 대장균의 경우 총 단백질의 약 35%만이 비가용성 단백질로 나타났다. 이러한 결과는 벼의 엽록체 small HSP는 세포내에서 분자 chaperone으로 기능하여 고온내성을 부여할 수 있음을 나타낸다.

엽록제 small HSP의 기능을 조사하기 위하여 항상적으로 발현하는 형질전환 식물체를 작성하였다. 고온 스트레스 하에서의 형질전환 식물체의 고온내성을 chlorophyll 형광으로 측정하였다. Leaf disc를 고온조건에서 5분간 처리한 후, 광화학계 II의 불활성화를 나타내는 Fo 값의 증가 또는 Fv 값의 감소치를 조사하였다. 형질전환 식물체는 고온 스트레스 하에서의 이들 값의 증감율이 현격히 감소하였다. 또한 유식물체를 에서 45분간 처리한 후, 에서 계속적으로 배양하였을 때, 비형질전환 식물체는 전부 고사하였으나, 형질전환 식물체의 약 80%는 생존하였다. 이러한 결과는 엽록체 small HSP가 고온 스트레스 하에서 광합성기구를 보호하는데 있어서 중요한 기능을 담당하고 있음을 나타낸다.

본 연구는 국내 조생종 벼 품종들과 농촌진흥청 국립식량과학원에서 육성된 자포니카(Oryza sativa L. ssp. Japonica)의 조생 다수성 품종인 남일 돌연변이 계통인 중모1024의 등숙기 고온내성을 비교 평가하여 등숙기 고온내성의 기초 자료를 얻고자 수행하였다. 본 연구를 통하여 국내 조생종 벼 품종들 중 대봉, 운광, 및 만안과 돌연변이 계통인 중모1024가 고온에서 상대적으로 양호한 고온내성을 가지고 있는 것으로 평가되었으며. 특히 중모1024는 다른 공시품종들에 비하여 상당히 양호한 고온내성을 가진 것으로 평가되었다. 본 연구의 주요 결과는 등숙기간 동안 고온에 의하여 현미의 길이와 너비가 감소하였으며, 현미 너비의 감소율이 현미 길이의 감소율에 비하여 평균 4배 이상 높았다. 이러한 결과로 보아, 등숙기간 동안 고온에 의하여 현미의 길이보다는 너비가 더 많은 영향을 받는다고 사료된다. 등숙기간 동안 고온에 의해 가장 문제가 되는 완전미율과 미숙립율을 공시품종들간 비교 평가한 결과, 상대적으로 중모1024, 태봉, 운광 및 만안이 고온에서 높은 현미완전미율을 보였으며, 상대적으로 적온에서 낮은 현미완전미율을 보인 품종들이 상대적으로 고온에 의한 현미완전미율 감소율이 적온에서 높은 현미완전미율을 보인 품종들에 비해 낮았다. 또한, 다른 공시품종들에 비하여 고온내성이 양호한 중모1024는 고온에서도 좋은 쌀 외관품위와 안정적 수확성 향상을 위한 육종모재로서 유용형질을 교배를 통해 고품질 벼의 보완을 위해 이전할 수 있는 것이 용이할 것으로 사료된다.

인삼은 음지성 작물인데 7~8월 고온기에 강광과 고온하에서 잎의 가장자리부터 피해를 받아 결국 고사하게 되는 고온장해(엽소)가 발생한다. 엽소 피해를 받은 인삼은 근중의 감소, 뿌리 조직의 스폰지화로 인해 홍삼제조 시 내공의 발생율이 증가한다. 기존에 육성된 천풍은 지하부 체형과 홍삼품질이 우수하나 엽소에 약하다. 반면 엽소에 강한 연풍은 지하부 체형과 홍삼품질이 불량한 단점이 있다. 이에 따라 엽소에 강하고 홍삼품질이 우수한 인삼 품종의 개발이 시급하다. 본 연구는 엽소에 내성으로 선발된 ‘선일’ 품종의 시기별 고온장해 발생율, 엽록소 형광반응, Fm/Fv 값 변화, 인삼 잎 조직의 큐티클 층의 분포와 두께, 광합성 특성 및 유효성분 분석 결과를 보고 하고자 한다.

고온발생시 과연 sink가 적은 것이 등숙에 유리한지를 검토하기 위해,1. 등숙기간 동안 적온인22℃와 고온인 27℃ 에 처리한후 천립중 감소율과 현미완전미감소율 비교하여 국내품종들 중에서 고온등숙에 강한 품종(동안벼)과 약한품종(일품벼)를 선발하였다. 2. 고온에 대한 두 품종의 차이를 이삭형태 관점에서 비교한 결과 동안벼와 일품벼는 약세영화와 강세영화간의 비율에서는 큰 차이가 없었으나 총영화수에서 일품벼가 더 많았다. 따라서, 많은 영화수를 고온에서의 천립중 감소의 원인으로 가정하여 영화수 조절을 통한등숙특성 개선을 시도하였다.3. 이를 위해 약세영화를 제거하여 영화수를 조절한 결과천립중은 개선이 가능한 것으로 생각되었으나 현미완전미율에서는 효과가 없었다.4. 따라서, 천립중은 동화산물의 공급균형과 관련된 문제로 추정되는 반면 현미완전미율은 영화 내부의 전분축적과 관련된 대사이상으로 생각되며, 고온 등숙 문제를 해결하기 위해 영화수를 조절하는 것은 한계가 있을 것으로 생각된다.