The study was performed to explore the molecular changes in the vegetative stage (3-and 5-leaf) of sorghum under waterlogging stress. A total of 74 differentially expressed protein spots were analyzed using LTQ-FT-ICR MS. Among them, 12 proteins were up-regulated and 3 proteins were down-regulated. Mass spectrometry (MS) results showed that about 50% of the proteins involved in various metabolic processes. The level of protein expression of malate dehydrogenase and glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase related to carbohydrate metabolic process increased in both 3 and 5-leaf stage under waterlogging stress. These proteins are known to function as antistress agents against waterlogging stress. The expression of oxygen-evolving enhancer protein 1 protein related to photosynthesis was slightly increased in the treated group than in the control group, however the expression level was increased in the 5-leaf stage compared to the 3-leaf stage. Probable phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase protein and superoxide dismutase protein related to response to oxidative stress showed the highest expression level in 5-leaf stage treatment. This suggests that the production of reactive oxygen species by the waterlogging stress was the most abundant in the 5-leaf treatment group, and the expression of the antioxidant defense protein was increased.

본 시험은 논에서의 콩 재배 확대 및 기상여건상 상습적인 과습 장해에 대비하여 내습성 콩 품종의 조기육성 및 습해 경감기술 개발을 위한 기초자료를 제공하고자 수행하였던 바, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 엽 질소농도는 2003년과 204년 모두 대조구에 비해 과습구가 유의적으로 감소하였는데, 그 감소정도는 장엽콩이 가장 컸고 풍산나물콩과 무한콩이 적었다. 이는 과습처리후 풍산나물콩과 무한콩의 뿌리와 근류의 회복력이 빨라 질소흡수가 상대적으로 많아졌기 때문인 것으로 판단됨. 2. 대조구 SPAD 값에 대한 과습구 SPAD 값의 백분율로 나타낸 잎의 녹색도는 V5 와 R2 stage 과습처리 시 모두 과습처리 종료 21일 후에는 풍산나물콩과 무한콩의 녹색도가 66~74%로 회복력이 높았으나, 장엽콩, 명주나 물콩 및 Peking은 40% 이하로 회복되지 못했다. 3. 엽병의 ureide 함량은 2003년과 2004년 모두 처리시기에 상관없이 대조구에 비해 47~64% 정도 감소하였는데, 그 감소정도는 풍산나물콩과 무한콩이 적었고 장엽콩, 명주나물콩 및 Peking이 컸다. 이는 ureide 함량은 근류의 활성에 직접적인 영향을 받으므로 과습처리 후 근류의 회복력과 깊은 상관이 있는 것으로 사료됨. 4. ureide 함량과 SPAD 값과의 관계는 ureide 함량 3mmol/g 까지는 SPAD 값과 직선적인 관계가 있으나 ureide 함량 3 mmol/g 이상에서는 SPAD 값의 차이가 구분되지 않을 것으로 추정된다. 엽질소농도와 SPAD값 간에는 높은 정의 상관이 있었다. 5. 포장시험에서의 수량관련 형질 및 수량은 품종에 상관없이 V5 stage보다는 R2 stage의 과습처리에서 수량감소가 더 컸으며, 품종별로는 과습처리 시 풍산나물콩과 무한콩이 수량감소가 적어 습해에 강하였다. 6. 과습처리 시기와 수량관련 형질과 생리적 형질들과의 관계를 분석한 결과, V5 stage 과습처리시에는 개체당 협수와 수량은 엽질소농도, SPAD값 및 엽병의 ureide함량과 정의 상관이 있었다. R2 stage 과습처리 시 같은 경향을 보였으며 특히 SPAD 값은 수량과 고도로 유의한 상관을 보였다. 7. 결론적으로 습해처리 시 엽질소농도, 엽병의 ureide 및 엽색도의 변화는 내습성 콩 품종을 선발하는데 객관적인 지표가 될 수 있는 것으로 판단됨.

본 시험은 이상기후 대비 내습성 콩 품종의 조기육성을 위한 기초자료를 제공하고자 수행하였던 바, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 엽록소형광반응은 모든 시험품종이 V5 stage에 비해 R2 stage 과습처리시 더 급격히 감소되었으며, 풍산나물콩과 무한콩이 장엽콩과 명주나물콩에 비해 엽록소형광반응의 감소정도가 더 적었고, 과습처리 종료 5일 후 과습구가 대조구의 95～97% 정도로 회복도 더 빨랐다. 2. 광합성율은 과습처리 시기에 상관없이 풍산나물콩과 무한콩이 장엽콩과 명주나물콩에 비해 더 적게 감소하였으며, R2 stage 과습처리 종료 31일 후에 무한콩은 대조구에 비하여 과습구의 광합성율이 66%로 회복속도가 가장 빨랐으며, 명주나물콩은 41%로 광합성율의 회복속도가 가장 늦었다. 증산량의 변화도 광합성율과 같은 경향을 보였다. 3. 기공전도도는 R2 stage 과습처리에서는 평균 71% 감소한 반면 V5 stage 과습처리에서는 62%로 더 적게 감소하였다. R2 stage 과습처리 종료 31일 후에는 기공전도도가 대조구의 44%였으나, V5 stage 과습처리 종료 21일 후에는 대조구의 63%로, V5 stage 과습처리시에 회복속도가 더 빨랐다. 4. 단순회귀분석 결과, 대조구와 과습구 모두 기공전도도와 광합성율, 증산량과 광합성율 및 기공전도도와 증산량간에는 정의 상관이 있었다. 5. 증산량과 기공전도도가 광합성율에 미치는 효과를 추정하기 위하여 다중회귀분석을 한 결과, 기공전도도가 광합성율에 미치는 효과를 추정했을 때 대조구와 과습구의 R2 값이 0.7293과 0.7582였으나, 또 다른 독립변수인 증산량이 회귀식에 추가되어도 광합성율 변이의 설명정도가 크게 증가하지 않았다. 따라서 습해를 받을 경우 기공전도도나 증산율 중 어느 한 요소의 변화만을 측정해도 이들과 상관이 높은 광합성율의 변화를 추정할 수가 있을 것으로 판단됨.

본 시험은 기상여건상 상습적인 과습장해에 대비하여 내습성 콩 품종의 조기육성 및 습해 경감기술 개발을 위한 기초자료를 제공하고자 수행하였던 바, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 뿌리건물중은 풍산나물콩이 과습구가 대조구의 59~67%로 과습에 의한 감소정도가 가장 적었고, 장엽콩이 과습구가 대조구의 47~49%로 감소정도가 가장 컸다. 본엽4엽기(V5 stage) 과습처리후 21일간 뿌리건물중 일당증가량은 풍산나물콩이 과습구가 대조구의 47~56%로 회복력이 가장 컸고, 장엽콩이 과습구가 대조구의 26~27%로 회복력이 가장 적었다. 2. 근류건물중은 풍산나물콩이 과습구가 대조구의 83~91%로 과습에 의한 감소가 가장 적었으나, 명주나물콩은 과습구가 대조구의 48~66%로 감소정도가 가장 컸다. 3. 지상부 건물중에 대한 지하부 건물중의 비율(R/S)은 기간이 경과할수록 감소하였는데, 장엽콩은 과습처리 직후부터 과습처리 종료 11일 후 까지 대조구가 과습구에 비해 R/S가 0.04~0.06 정도 더 높았으며, 풍산나물콩은 과습처리 종료 4일 후 까지는 대조구가 과습구에 비해 R/S가 0.04 정도 더 높았으나, 과습처리 종료 11일 후에는 대조구는 R/S가 0.37였으나 과습구는 R/S가 0.39으로서, 대조구에 비해 과습구의 R/S가 더 높았다. 이는 과습처리 종료 후 뿌리의 회복속도가 빠르고, 부정근(adventitious root)의 발생이 많았기 때문인 것으로 나타났다. 4. 과습처리 종료 11일 후 전체 뿌리 생체중에 대한 부정근의 생체중 비율은 명주나물콩이 14%로 가장 낮았고, 풍산나물콩이 38%로 가장 높아 생육후기 양 수분 흡수능력증대에 유리한 것으로 나타났다.

최근 맥류 파종기의 잦은 강우로 파종이 늦어지는 경우가 많은데 기존의 파종방법으로는 습한 포장에서의 파종이 쉽지 않아 만파의 유인 중 하나가 되고 있다. 이에 따라 과습 상태의 토양에서도 논에서 맥류의 파종이 가능한 새로운 파종 법의 개발이 필요하다. '99년에 벼 파종용으로 개발된 부분 경운 건답 직파기를 이용하여 논에서 맥류를 파종할 때의 생육 및 수량에 대해 2001~2003 년에 걸쳐 시험하였다. 가. 배수 후 1~3 일, 즉 토양수분이 각각 50% 이상, 40%, 27~30% 를 보이는 토양에서 휴립 광산파와 세조파의 경우는 정상적인 파종이 불가능하였으나 부분경운 파종기를 사용하여 파종한 경우 토양수분 40%(배수 후 2일)만 되어도 정상적인 작업이 이루어져 파종이 가능하였고 초기 생육도 양호하였다. 반면 세조파종법과 휴립광산파는 토양수분 40%에서 뿐만 아니라 토양수분이 27%로 낮아져도 작업기주변에 흙이 범벅이 되어 종자가 흙과 함께 쓸려가 제 위치에 종자가 놓이지 못하였다. 이로 인해 파종법사이의 보리 입모 차이가 확연하였다. 나, 토양수분 함량 30-40%(배수후 2일)에 파종된 부분 경운파종구의 생육을 세조파종구와 비교해 볼 때 부분경운 파종기 구의 입모수가 충분히 확보되었고 이로 인해 수수도 충분히 확보되어 같은 수분함량에서 파종된 휴립광산파와 세조파에 비해 높은 수량을 보였다. 벼를 위해 개발된 부분경운파종법은 토양 과습시 보리의 파종작업에 유리한 점이 많아 농가에 보급되어 벼, 보리 모두에 이용 가능할 것으로 판단되었다. 다. 부분경운파종기에 부착된 배토기의 배수로 폭이 14cm로 좁고 깊이도 일반배토기에 비해 얕아 배수로 역할을 제대로 하지 못하였으므로 파종 후 과습이 계속될 경우에는 추가적인 배수로 보완 또는 작성 작업이 필요하며 잡초도 일반 포장에 비해 많이 발생할 우려가 있음이 보고되고 있어 적기에 잡초방제를 해야 할 것이다

맥류의 생육시기에 따라 토양분을 과습상태로 침수하였을 때 생육과 수양에 미치는 피해양상과 정도의차이를 조사하였는 바 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 침수기간중 토양온도는 표준구보다 침수구가 고온으로 경과하였는데 오후 3시가 오전 10시보다 더욱 높았으며 토양산화환원전위는 표준구에 비하여 침수구가 현저히 저하하였다. 2. 침수로 인한 초장생육에 피해가 심한 시기는 전맥종이 신장기였으며 다음은 분얼기였고 경수증가피해가 심한 시기는 반대로 분얼기이고 다음이 신장기였으며 수잉기와 등숙기에는 그 차가 경징하였는데 맥종별로 초장과 경수피해가 큰것은 대맥이었고 적은것은 소맥이었다. 3. 침수로 인하여 수획시 간장감소가 심하였던 시기는 이조맥과 대맥은 신장기였으나 소맥은 수잉기였으며 수장은 이조맥과 소맥이 분얼기에 가장 저하하였다. 주당수수와 수당립수의 감소피해가 큰 시기는 전맥종의 유방분얼이 결정되고 소수분화가 이루어지는 분얼기와 신장기였다. 5. 천립중의 피해가 큰 시기는 입의 대소가 결정되는 수잉기로서 특히 소맥과 이조맥의 피해가 심하였는데 이때는 상위절간신장이 조해되어 출수는 지연되고 등숙이 불량하였다. 6. 침수구의 수양감수는 이조맥과 대맥은 수수와 입수감소 피해가 심하였던 신장기였고 다음은 분얼기였으며 소맥은 천립중의 피해가 큰 수잉기였고 다음이 신장기였는데 맥종별로는 소맥의 피해가 적고 다음이 대맥이었으며, 이조맥의 감수가 가장 심한 경향이었다.