This study was carried out to establish various physiological changes according to soil water stress and to compare the degree of water stress between two species of grapevines (‘Jinok’ as a new breeding cultivar and ‘Campbell Early’ as a control) using thermography. Soil water potentials were treated at -70, -30, and -5 kPa with waterlogging for 7 days. Regarding the photosynthetic rates (A) of the two cultivars, they showed an order of –30 kPA > -5 kPa > -70 kPa in order. With -70 kPa and waterlogging treatments, a decrease of photosynthetic rate was observed at 3 days after treatment, with a more significant decrease accumulating over time. At 7 days after treatment, photosynthetic rates of ‘Campbell Early’ (33.3, 45.6%) and ‘Jinok’ (56.6, 57.3%) grapes decreased compared to those with -30 kPa treatment. H2O2 and proline synthesis were the highest with the waterlogging treatment. In terms of proline synthesis, ‘Campbell Early’ had a relatively higher rate than ‘Jinok’. Leaf and stem water potential were the lowest with the -70 kPa treatment and the highest with the - 30 kPa treatment f or both cultivars. Crop water stress index (CWSI) showed the following order: waterlogging > -70 kPa > -5 kPa > -30 kPa, which was the opposite result of water vapor transfer (IG). As a result of correlation analysis between factors, photosynthetic rate showed negative correlations with the water potential of leaf and stem and crop water stress index but a positive correlation with the relative water content of leaves. Thus, tolerance to water stress of ‘Campbell Early’ was relatively stronger than that of ‘Jinok’ grape. It is possible to compare water stress using infrared imaging.

작물 수분스트레스 지수(CWSI; Crop Water Stress Index)를 통해 관개 시기를 판단할 경우, 정확한 잎의 온도 및 대기 환경을 측정하는 것이 중요하다. 그리하여 본 연구에서는 실시간으로 작물의 생체정보(엽온) 및 대기 환경(대기온·습도, 일사량)을 측정하고 자동으로 CWSI 값이 산정되는 휴대용 수분스트레스 계측기기를 개발하였다. 또한 휴대용 수분스트레스 계측기기와 고정식 온도 측정 방법과의 비교 분석을 통해 휴대용 수분스트레스 계측기기의 성능을 평가하고자 하였다. 본 계측기기는 CWSI 산정을 위한 생체신호 및 기상 데이터를 측정하는 센싱부, 측정된 데이터를 저장하고 CWSI를 산정하는 데이터 수집부, 장치의 기능을 조작하고 측정값을 표시하는 시스템 제어부로 구성하였다. T-test를 실시하여 두 계측 방법에서 측정된 엽온, 일사량, CWSI 평균값의 유의 관계를 분석한 결과, 유의확률은 0.089, 0.318 그리고 0.028로 각각 나타났다. 엽온과 일사량은 유의수준 0.05보다 크므로 유의미한 차이가 나타나지 않았지만 CWSI는 유의확률이 유의수준보다 작으므로 두 측정 방법에 따라 유의미한 차이가 나타났다.

본 연구는 적외선 열 영상 장치를 이용하여 2년생 ‘유미’ 복숭아나무의 토양수분 수준에 따른 엽온 및 CWSI를 분석하여 수분스트레스 측정 가능성을 검토하였다. 엽온은 대기온도와 유사한 일변화를 보이며 낮 시간대에는 대기온도보다 높은 양상을 보였다. 엽온은 전일(24시간) 기준으로 대기온도(r2 = 0.95), 일사량(r2 = 0.74), 상대습도(r2 = -0.88)와 모두 높은 상관계수를 나타났다. 또한 토양수분장력은 낮 시간대(11~16시)에 엽온(r2 = -0.57), 엽-대기온도차(r2 = -0.71), CWSI(r2 = -0.72)와 높은 부의상관을 나타냈다. CWSI와 엽온, 엽-대기온도차의 상관계수는 24시간 기준으로 매우 높았고(r2 = 0.90, r2 = 0.92), CWSI와 토양수분장력의 상관분석에서 24시간 기준으로는 상관관계가 낮았으나(r2 = -0.27), 낮 시간대(11~16시)에는 상관관계가 매우 높았다(r2 = -0.72). CWSI (y)와 토양수분장력(x)의 상관관계 결정계수(r2)는 11~12시간대에 가장 높았으며(r2 = 0.68), 이때 회귀식은 y = -0.0087x + 0.14로 조사되었다. 일반적인 토양수분스트레스 시점인 -50 kPa에 해당되는 CWSI는 0.575로 계산된다. 따라서 적외선 열 영상 장치를 이용한 엽온 및 CWSI는 토양수분장력에 대해 높은 상관계수를 나타낸 것으로 보아 복숭아나무의 수분스트레스 진단에 유용하게 활용할 수 있을 것으로 예상된다.

본 연구는 스파티필름의 수분 스트레스 정도에 따라 실내 공간 내 오염물질 제거 효율을 구명하고자 수행하였다. 식물이 없는 공간을 대조구, 정상적인 스파티필름과 수분 스트레스를 받은 스파티필름을 각각의 처리구로 하였다. 스파티필름의 수분 스트레스 유무에 따른 chamber 내 온도를 조사한 결과 대조구와 처리구 모두 식물의 생육 적정 범위인 23±1℃를 유지하였으며, 처리 간의 0.7℃의 차이를 보였다. 습도의 경우 대조구와 처리구는 유의차 있게 나타났으며, 처리 간의 유의 차는 없는 것으로 나타났다. 수분 스트레스에 따른 실내 오염 물질을 조사한 결과, 포름알데히드(Formaldehyde) 경우 대조구는 0.30mg･m-3, 정상적인 스파티필름은 0.05mg･m-3 , 수분 스트레스를 받은 스파티필름은 0.09mg･m-3으로 대조구와 처리구는 통계적으로 유의차를 보였으며, 식물 내 수분 스트레스에 따른 처리구간에는 유의차가 없었다. TVOC(Total Volatile Organic Compound)조사 결과, 정상적인 스파티필름의 TVOC는 5시간 후 0.00mg･m-3 으로 모두 제거 된 반면, 수분 스트레스를 받은 스파티필름은 0.34mg･m-3으로 다소 남아 있었으며, 대조구는 1.25mg･m-3으로 세 처리 모두 통계적으로 유의차 있게 나타났다. 또한 이산화탄소 변화량 조사결과, 대조구는 459ppm, 정상 스파티필름은 446ppm으로 통계적으로 유의한 차이는 없으며, 수분 스트레스를 받은 스파티 필름이 대조구보다 이산화탄소 함량이 다소 높았다. 기공변화율 조사 결과, 정상 스파티필름의 변화율은 높게 나타났으며, 수분 스트레스를 받은 스파티필름은 변화율이 낮은 것으로 조사되었다. 따라서, 스파티필름이 배치되어있지 않은 공간보다 배치된 공간이 공기정화에 효과적이며, 수분 스트레스를 받은 스파티필름은 실내오염물질 제거에 있어서 기공 변화율 및 이산화탄소 흡수능력이 저하되므로 스파티필름을 이용하여 효과적으로 실내오염물질을 제거하기 위해서는 적절한 수분 관리가 필요한 것으로 판단된다.

복숭아 ‘미홍’ 품종의 토양 수분 스트레스에 의해 나타나는 지상부의 생리적 반응을 구명하기 위해 본 연구를 수행하였다. 잎의 변색, 위조, 낙엽의 순서로 침수와 무관수에 의해 반응이 나타났으며 가지의 기부에서 시작 되어 선단부로 확대되었다. 가지의 길이 및 직경 생장이 두 처리구에서 모두 감소되었고 침수에 의한 낙엽이 심하게 발생되었다. 침수에 의해 뿌리의 수분 흡수와 잎의 광합성과 호흡이 감소되었다. 잎의 엽록소가 두 처리구에서 모두 감소되었다. 침수처리구에서는 육안으로 변화가 없던 잎에서도 엽록소가 감소한 것이 해부학적으로 관찰되었다. 전분은 침수와 무관수에서 모두 감소되었고 탄수화물은 침수처리구의 뿌리에서 감소되었다. 침수는 수분의 흡수나 이동이 불량해지고, 광합성능력의 감소와 낙엽이 발생되었다. 결국 저장양분이 부족해져 고사되거나 내한성 약화로 저온피해의 가능성이 높은 것으로 판단되었다. 복숭아 재배에서 수분 스트레스에 의한 피해를 방지하기 위해 관수에 유의하고 배수시설을 설치하여 토양조건을 개선하는 것이 요구된다.

본 연구에서는 고추의 수분스트레스 반응을 최적으로 계측할 수 있는 알고리즘을 개발하기 위해 초분광 단파 적외선 영상기술을 적용하였다. 수분스트레스에 노출된 고춧잎의 단파적외선 분광영상을 획득하고 ANOVA 분석을 이용하여 수분스트레스 반응을 가장 잘 반영하는 파장영역을 선정하였다. 고춧잎의 단파적외선 초분광 영상을 이용하여 ANOVA 분석을 수행한 결과 수분스트레스 판별을 위한 최적 파장은 1449nm으로 물분자의 광 흡수 영역대와 거의 일치하였다. 최적 파장에서의 고춧잎 상대반사값을 가우시안 회귀분석을 통해 정상군과 토양흡착수압이 −20kPa과 −50kPa일 때의 스트레스군을 구분할 수 있는 임계값을 계산하고 이 값을 기준으로 단파적외선 영상을 이진화하여 수분스트레스 반응을 판 단할 수 있는 최종영상을 구축하였다. 결과 영상에서 정상군과 스트레스군의 토양흡착수압이 −20kPa인 잎의 경우 스트레스 반응을 보인 픽셀이 72%이었고, −50kPa인 잎에서는 스트레스 반응을 보인 픽셀이 84%로 12%차이 가 났다. 정상군과 스트레스 강도가 다른 시료의 경우 영상의 결과가 명확히 구분되는 것으로 나타나 단파적외선 영상기술이 고춧잎의 수분스트레스 상태를 정량적으로 나타낼 수 있는 기술임을 확인할 수 있었다.

포장조건에서 22종의 옥수수교잡종을 과습조건에서 도복관련형질들의 상호관련성을 검정하였는데 좌절중 (1.0 m, 1.5 m)과 좌절부위등을 평가하였고 주요한 도복 저항성 형질인 좌절중, 간직경, 뿌리건물중, 중심고등의 상호 관련성을 함께 평가하였다. 본시험은 포트시험에서 일차 스크린 한 것을 논에 경사지를 만들어 경사지별로 수분함량과 도복저항성을 비교하기 위하여 관수시기(과습조건)를 파종후 20일, 5엽기, 출웅기, 출사기로 구분하였고 관수량은 100 mm/일 씩 5일간 처리하였으며 조사는 수확기에 수행 하였다. 본시험의 결과 출사기에 1.0 m, 1.5 m 높이에서 좌절중과 중심고는 정의 상관을 보였으며 파종후 20일차에 관수처리구에서는1.0m, 1.5m 모두 좌절강도와 간직경이 정의 상관을 나타냈다. 관수처리 5엽기에서는 높이 1.0 m에서 좌절강도와 간직경간의 강한 정의 상관을 나타냈으며 도복관련 형질인 간직경, 뿌리건물중,지상부 중심고, 좌절중, 좌절고등이지만 관수처리시 이들을 가장쉽게 판별 할 수 있는 방법은 5엽기에 관수처리구가 가장 효율적으로 사료된다.

가뭄 스트레스 조건에서 마이코라이자의 접종이 질소의 흡수와 동화에 미치는 영향을 구명하기 위해 마이코라이자를 접종한 처리구와 접종하지 않은 처리구에서 수분처리 7일간 총 , 흡수된 로부터 아미노산과 단백질로 합성된 15N 함량을 각각 분석하였다. 정상 관수구에서는 전 조사항목에서 마이코라이자 접종에 대한 유의적인 효과가 나타나지 않았다. 총 함량은 가뭄 스트레스에 의해 마이코라이자 접종구 및 비접종구에서 각각 13.8%, 28.5% 감소하였다. 함량은

수분 공급을 제한하여 수분 부족 스트레스를 처리한 상추식물에서 산화적 스트레스와 관련된 monodehydroascorbate reductase (MDHAR)의 활성도, 엽록소 함량, 과산화수소의 함량 등과의 상관관계를 조사한 결과, 생육배지의 수분의 함량이 감소함에 따라 식물체내 과산화수소의 생성량이 증가(R2=0.8851)하였으며, 수용성단백질 함량은 점차 감소(R2=0.9826)하는 경향을 나타내었다. 총 엽록소함량은 수분 부족 스트레스를 처리한 공시작물에서의 함량이 정상 생육시 보다 그 함량이 대체적으로 낮은 경향을 보였으며, 엽록소 a와 엽록소 b함량 변화도 총 엽록소의 함량변화와 비슷한 경향을 보였다. 그러나 총 엽록소에 대한 카로티노이드의 비율은 수분 부족 스트레스를 처리한 식물에서 정상생육 시 보다 더 높은 경향을 보였다. 수분 부족 스트레스가 진행됨에 따라 아스코브산의 함량은 정상 생육 시 보다 더 높은 경향을 보였으나 환원형인 디하이드로아스코브산의 함량은 수분 부족 스트레스를 처리한 초기에 정상생육 시 보다 더 낮은 경향을 보였다. MDHAR의 활성도는 사이토졸(cytosolic) 분획과 엽록체(chloroplastic) 분획에서 공히 크게 증가하였으며 MDHAR의 mRNA 전사 정도도 수분 부족 스트레스가 진행됨에 따라 크게 증가하였다. 수분함량이 감소함에 따라 MDHAR의 활성도가 크게 증가하였으며, 또한 과산화수소의 함량이 증가함에 따라서도 MDHAR의 활성도가 크게 증가(R2=0.9937과 0.8645)되어 수분 부족 스트레스로 나타나는 요인들과 MDHAR 사이에 밀접한 관련이 있음을 확인할 수 있었다.

본 연구는 C3식물인 닭의장풀과 CAM식물인 돌나물이 수분스트레스에 대해 어떠한 생리적인 반응의 차이를 보이는가를 살펴본 것이다. 식물은 정상적인 환경 조건하에서 보여주는 대표적인 특징은 생장이다. 닭의장풀은 수분스트레스에 처해졌을 때 생장이 거의 멈추었으나 돌나물은 생장에 커다란 영향을 받지 못하였다. 닭의장풀의 수분함유량의 변화는 3주 째 12% 감소하였다. 수분 함유량의 변화는 식물의 고사와 밀접하게 관련되어 있다. 돌나물의 수분함유량의 변화

관수량 조절을 통한 수분 스트레스 처리가 토마토 과실의 착색불량과실의 발생에 미치는 영향을 분석한 결과, 관행 처리(-15 kPa)에서는 착색불량과실의 발생률이 26.4%였으나 관수량을 줄인 -30 kpa 처리구에서 12.5%로 50%이상 감소하였다. 과실의 전체 칼리 함량은 정상과실과 착색불량과실 간에 차이가 없었지만, 착색불량과실의 경우 적색인 상단부위에 비해 녹색인 하단부위 과육에서 25% 많았다. 전반적으로 착과 후 시기가 경과할수록 가용성 당 함량은 증가하고 전분함량은 감소하는 경향을 보였다. 그러나 착색불량과 실의 녹색인 하단부위 과육에서는 수확시기가 경과하여도 전분 함량에는 차이가 없었다. Sucrose phosphate synthase 활성은 착색불량과실에 비해서 정상 과실의 과육에서 높은 경향을 보였고 과육의 부위별 활성 차이도 적었다. Invertase의 활성은 정상과실에서는 상단부위와 하단부위 과육 간에 활성 차이가 없었지만, 착색불량과실에서는 적색인 상단부위에서는 높은 활성을 보인 반면 녹색인 하단부위에서는 낮은 활성을 보였다. 또한 peroxidase와 alcohol dehydrogenase의 활성은 정상과실에서 높았으며, 착색불량과실에서는 녹색인 하단부위 과육과 적색인 상단부위 과육 간에 큰 차이를 보였다. 이상의 결과로 보아 토마토의 착색불량 과실은 과실내의 여러 가지 대사작용 불균형으로 발생되는데, 적당한 수분 스트레스 처리로 발생을 억제할 수 있을 것으로 사료되었다.

저온 또는 건조 처리에 따른 토마토 유묘의 생육과 부위별 항산화효소의 반응 양상을 분석한 결과, 토마토 유묘의 생체중은 처리 후 12일째에 대조구에 비해 각각 69.5% 와 50.6% 감소하였다. SOD와 POD의 활성은 대조구에 비해 저온 또는 건조 처리에서 높은 활성을 보였는데, 저온 처리시에는 뿌리에서 더 높은 활성을 보였고 건조 처리에서는 잎과 줄기에서 높은 활성을 보였다. 이러한 결과는 동위효소의 발현양상에서도 일치하였다. GR의 활성은 저온 또는 건조 처리시 대조구보다 높은 활성을 보였는데, 잎과 줄기에서는 저온과 건조 처리간의 차이는 없었지만, 뿌리에서는 건조 처리가 높은 경향을 보였다. GR 동위효소 발현양상은 저온과 건조처리시에는 GR-3 밴드가 잎에서는 발현되어 대조구와 차이가 있었지만, 줄기와 뿌리에서는 큰 차이가 없었다. PPO 활성은 잎에서는 모든 처리에서 차이가 없었지만, 줄기와 뿌리에서는 저온 또는 건조 처리에서 대조구보다 높은 경향을 보였다. 특히 줄기의 PPO 활성은 저온 처리보다 건조처리에서 높았고 뿌리의 PPO 활성은 건조 처리보다 저온 처리에서 높았다. 동위효소의 발현양상에서도 건조처리에서는 줄기에서, 저온 처리에서는 뿌리에서 높은 밀도를 보여 불량 환경에 따른 부위별 반응 차이를 잘 반영해 주었다.

This studies were carried out in summer season to increase high temperature tolerance using hydrogen peroxide treatments on cucumber in greenhouse. The water stress of cucumber in greenhouse by the hydrogen peroxide treatments showed as control〉250 mM〉500 mM treatments in order. The photosynthesis rate of cucumber at 30℃ did not show difference with each hydrogen peroxide treatment in temperature controlled greenhouse. However, the photosynthesis rate of cucumber in the control and hydrogen peroxide treatments at 40℃ was significantly different. The photosynthesis rate of cucumber in combined treatment with 1,000 mg·L-1 CO2 supply and hydrogen peroxide was also higher than control, however, there was no different of photosynthesis in 250 mM and 500 mM treatment. The value of Fv/Fm and Fm/Fo of chlorophyll fluorescent in 500 mM hydrogen peroxide treatment at 40℃ was highest. Also the activity of POD, the antioxidant enzyme, was higher with high hydrogen peroxide concentration than the other treatments. The high temperature limits for growth were 43℃ in the control, 44℃ in the 250 mM and 46℃ in the 500 mM according to analyze chlorophyll fluorescent Fo. The high temperature tolerance in cucumber increased approximately 3℃ by the hydrogen peroxide treatments under this experiment conditions.

4종(種)의 상치를 공시작물(供試作物)로 하여 수분(水分) 스트레스에 노출(露出)을 시켰을 때 총(總) 단백질(蛋白質)의 함량(含量)은 Flooding 처리시 그 감소율(減少率)이 더 크게 나타났으며 감소율(減少率)은 JCM이 가장 컸고, DCM이 가장 작았으며 품종간(品種間) 각 처리별(處理別) 차이(差異)가 크게나타났다. 총(總) 지질(脂質)의 함량(含量)은 감소율(減少率)이 CCM이 가장 컸고 JCM, DCM, DJM순(順)으로 감소(減少)하였다. 항산화효소(抗酸化酵素)인 Superoxide Dismutase(SOD)는 Catalase, Ascorbate Peroxidase의 활성도(活性度)는 전체적으로 감소(減少)하였으며 그 감소율(減少率)은 Catalase의 경우 처리별 JCM이 가장 크게 나타났고 DCM, DJM에서는 Flooding 처리시 효소의 활성도 변화가 더 크게 나타났다. Calatase의 활성도(活性度) 변화(變化)가 Ascorbate peroxidase의 활성도(活性度) 보다 감소율(減少率)이 더 크게 나타나 이는 Catalase가 Ascorbate peroxidase 보다 과산화수소(過酸化水素)와 더 직접적(直接的)으로 반응(反應)을 함을 나타낸다. Drought 처리기간별(處理期間別) 효소(酵素)의 활성도(活性度)는 생육시간(生育時間)이 길어질수록 감소(減少)하는 경향(傾向)이었으며 Catalase의 활성도(活性度)가 4일째 이후 가장 급격하게 감소(減少)하였다.

Background: This study aimed to investigate out the influence of drought stress on the physiological responses of Dendropanax morbifera seedlings. Methods and Results: Drought stress was induced by discontinuing water supply for 30 days. Under drought stress, photosynthetic activity was significantly reduced with decreasing soil water content (SWC), as revealed by the parameters such as Fv/Fm, maximum photosynthetic rate (PN max), stomatal conductance (gs), stomatal transpiration rate (E), and intercellular CO2 concentration (Ci). However, water use efficiency (WUE) was increased by 2.5 times because of the decrease in gs to reduce transpiration. Particularly, E and gs were remarkably decreased when water was withheld for 21 days at 6.2% of SWC. Dendropanax morbifera leaves showed osmotic adjustment of −0.30MPa at full turgor and −0.13 MPa at zero turgor. In contrast, the maximum bulk modulus of elasticity (Emax) did not change significantly. Thus, Dendropanax morbifera seedlings could tolerate drought stress via osmotic adjustment. Conclusions: Drought avoidance mechanisms of D. morbifera involve reduction in water loss from plants, through the control of stomatal transpiration, and reduction in cellular osmotic potential. Notably photosynthetic activity was remarkably reduced, to approximately 6% of the SWC.