본 연구에서는 단기간의 UV-A 조사가 시금치(Spinacia oleracea L.)의 생장과 생리활성물질에 미치는 영향을 평가 하였다. 시금치 묘는 200μmol·m-2·s-1 PPFD, white LED, 광 주기 12시간, 온도 20°C, 상대습도 70%, 이산화탄소 농도 500μmol·mol-1의 수직농장 모듈에서 재배되었다. 파종 후 5 주된 묘는 7일 동안 20W·m-2와 40W·m-2의 두 가지 에너지 수 준에서 연속적으로 UV-A(피크파장: 385nm) 조사한 후 생육 특성, 광합성 파라미터, 이미지 형광, 총 페놀 함량, 항산화도, 그리고 총 플라보노이드 함량을 분석하였다. 결과적으로, UV-A20W 처리는 시금치의 생체중과 건물중을 증가시켰다. 하지만, UV-A 처리구와 대조구 사이의 광합성 파라미터에는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 광계Ⅱ의 최대양자수율 (Fv/Fm)은 모든 UV-A 처리에서 7일동안 지속적으로 감소했 다. 또한, UV-A20W 처리에서 식물체당 총 페놀 함량과 항산화 도는 처리 7일째 증대되었으며, 총 플라보노이드 함량은 처리 5일째부터 유의적으로 증가하였다. 이러한 결과는 UV-A LED 보광이 수직농장과 같은 폐쇄형 식물 생산 시스템에서 재배되는 시금치의 생장과 품질을 향상시킬 수 있음을 시사 한다.

Ultra-violet (UV) light is one of abiotic stress factors and causes oxidative stress in plants, but a suitable level of UV radiation can be used to enhance the phytochemical content of plants. The accumulation of antioxidant phenolic compounds in UV-exposed plants may vary depending on the conditions of plant (species, cultivar, age, etc.) and UV (wavelength, energy, irradiation period, etc.). To date, however, little research has been conducted on how leaf thickness affects the pattern of phytochemical accumulation. In this study, we conducted an experiment to find out how the antioxidant phenolic content of kale (Brassica oleracea var. acephala) leaves with different thicknesses react to UV-A light. Kale seedlings were grown in a controlled growth chamber for four weeks under the following conditions: 20°C temperature, 60% relative humidity, 12-hour photoperiod, light source (fluorescent lamp), and photosynthetic photon flux density of 121±10 μmol m-2 s-1. The kale plants were then transferred to two chambers with different CO2 concentrations (382±3.2 and 1,027±11.7 μmol mol-1), and grown for 10 days. After then, each group of kale plants were subjected to UV-A LED (275+285 nm at peak wavelength) light of 25.4 W m-2 for 5 days. As a result, when kale plants with thickened leaves from treatment with high CO2 were exposed to UV-A, they had lower UV sensitivity than thinner leaves. The Fv/Fm (maximum quantum yield on photosystem II) in the leaves of kale exposed to UV-A in a low-concentration CO2 environment decreased abruptly and significantly immediately after UV treatment, but not in kale leaves exposed to UV-A in a high-concentration CO2 environment. The accumulation pattern of total phenolic content, antioxidant capacity and individual phenolic compounds varied according to leaf thickness. In conclusion, this experiment suggests that the UV intensity should vary based on the leaf thickness (age etc.) during UV treatment for phytochemical enhancement.

This study was conducted to determine the changes in ginsenosides content according to additional UV-A, and UV-B LED irradiation before harvesting the ginseng sprouts. One-year-old ginseng seedlings (n=100) were transplanted in a tray containing a ginseng medium. The ginseng sprouts were grown for 37 days at a temperature of 20°C (24h), a humidity of 70%, and an average light intensity of 80 μmol·m-2·s-1 (photoperiod; 24h) in a container-type plant factory. Ginseng sprouts were then transferred to a custom chamber equipped with UV-A (370 nm; 12.90 W·m-2) and UV-B (300 nm; 0.31 W·m-2) LEDs and treated for 3 days. Growth parameters and ginsenoside contents in shoot and root were conducted by harvesting on days 0 (control), 1, 2, and 3 of UV treatments, respectively. The growth parameters showed non-significant differences between the control and the UV treatments (wavelengths or the number of days). Ginsenoside contents of the shoot was highly improved by 186% in UV-A treatment compared to the control in 3 days of the treatment time. The ginsenoside contents of the roots was more improved in UV-A 1-day treatment and UV-B 3-day treatment, compared to the control by 171% and 160%, respectively. As a result of this experiment, it is thought that UV LED irradiation before harvesting can produce sprout ginseng with high ginsenoside contents in a plant factory.

본 연구에서는 자외선 차단제품에서 오일의 극성도, 에멀젼의 종류, 제품의 점도, 증점제의 종류 그리고 광안정제 등이 자외선 차단 효율에 미치는 영향을 조사해 보았다. 그 결과 오일의 극성도 가 높으면 자외선 차단 효과는 높게 측정되었으며(Butyloctyl salicylate: SPF 44.10, PA 7.93), 반대로 오일의 극성도가 낮으면 자외선 차단 효과는 낮게 측정되었다(Dimethicone: SPF 16.40, PA 5.57). 에멀 젼의 종류는 O/W 에멀젼보다 유기 자외선 차단제가 외상에 존재하는 W/O 에멀젼에서 자외선 차단 효율이 더 높게 측정되었다. 제품의 점도는 높아질수록 자외선 차단 효율이 비례적으로 상승하는 경향을 나타내었으며, 증점제의 종류 및 유화입자 크기는 자외선 차단 효과에 미치는 영향이 크지 않았다. 또한 광안정제의 함유 여부도 자외선 차단 효율에 영향을 미치는 중요한 인자 중의 하나로 나타났다. 이러한 결과들은 자외선 차단제의 추가적인 증량이 없어도 자외선 차단 효율을 더 높일 수 있음을 의미하는 것 으로, 앞으로 자외선 차단제품 개발 시 경제적 효율성을 높이는데 큰 도움이 될 것으로 사료된다.

EMS(ethyl methansulphonate)는 alkylalting 물질로 초파리를 비롯하여 꼬마선충, 애기장대, 모기 등에 single-site mutation을 일으키는 것으로 알려져 있으며, 자외선은 노출량을 쉽고 정확하게 조절할 수 있어 곤충의 돌연변이 유발에 사용된다. 본 연구에서는 무당벌레의 번데기에 0.1과 1%농도의 EMS를 처리한 것과 UV-A(360mm)에 1시간과 12시간 노출시킨 것을 대상으로 발육기간과 성비, 색상패턴별 출현비율을 조사하였다. 이와 더불어 돌연변이원 처리가 무당벌레의 자손세대에 미치는 영향을 조사하기 위해 돌연변이원을 처리한 번데기에서 우화한 성충의 자손세대를 처리농도, 처리시간별로 동일한 진딧물을 공급하여 F2세대까지 사육하여 결과를 얻었다. EMS-1%와 UV-A 12시간처리구의 경우, 우화 세대의 성충이 산란한 알이 부화되지 않는 경우가 있었으며, 발육기간은 EMS-0.1%처리구와(무처리: 20.24±1.90; 0.1%: 23.39±1.83; P=0.00), UV-A 1시간, 12시간 처리구에서 무처리구에 비해 발육기간이 증가하였다(무처리: 21.43±1.79; 1Hr: 22.30±1.68; 12Hr: 22.75± 1.76; P=0.00). 우화 세대의 성비는 EMS와 UV-A에 따른 차이없었고, 생존율은 EMS-1% 처리에서 크게 감소 하였다(무처리: 95.23±8.24; 1%: 42.70±19.15; P=0.05). EMS와 UV-A 처리를 하면 발육기간동안 비정상적 탈피현상이 많았다. UV-A를 처리한 비멜라닌계통 모세대의 자손세대는 모든 개체가 비멜라닌계통으로 출현된 반면, EMS-1% 처리구에서는 비멜라닌계통의 출현비율이 70%로 EMS에 의한 자손세대의 색상패턴의 변화를 확인하였다

EMS(ethyl methansulphonate)는 alkylalting 물질에 속하는 화학적 돌연변이원으로 초파리, 꼬마선충, 애기장대, 모기 등 다양한 개체에 single-site mutation을 일으키는 것으로 잘 알려져 있다. 또한 자외선은 곤충이 자외선에 노출됐을 때 치사율이 낮고, 노출량을 쉽고 정확하게 측정할 수 있어 돌연변이유발에 빈번하게 사용된다. 본 연구에서는 다양한 색상패턴을 나타내는 무당벌레의 알과 번데기에 EMS와 자외선이 미치는 영향을 조사하기 위해, 0.1%, 1% 농도의 EMS를 처리하였고, 장파선 자외선인 UV-A(360nm)에 각각 1시간, 12시간 동안 노출시킨 후, 이들의 발육기간, 성비, 색상패턴의 발현비율 등을 조사하였다. 그 결과, 각 농도의 EMS와 UV-A를 알에 처리했을 때, 발육기간은 무처리구와 비교했을 때 큰 차이는 없었으나, 성비의 경우에 있어서는 EMS(무처리는 39.3:60.7, 0.1%처리는 52.9:47.1)와 UV-A(무처리는 39.7:60.3, 0.1%처리는 66.5:33.4) 처리구에서 암컷의 비율이 감소해 성비의 불균형이 확인되었다. 또한 EMS와 UV-A를 처리한 번데기의 우화율은 무처리구와 비교했을 때 큰 차이가 없었으나, 우화한 성충의 성비를 조사했을 경우에는 EMS를 처리했을 때 암컷의 비율이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 유충시기의 다리와 우화한 성충에서 기형 개체를 확인할 수 있어 EMS와 UV-A가 무당벌레에 돌연변이원으로 작용함을 확인할 수 있었다.

UV는 방사선이나, 엑스선과 함께 DNA 손상을 일으켜 돌연변이를 일으키는 돌연변이원으로 잘 알려져 있다. 이러한 돌연변이원인 UV나 방사선을 이용해 해충을 방제하려는 노력들이 많이 이루어지고 있는데, 본 연구에서는 UV-A의 해충방제 이용가능성을 조사하기 위해, 벼의 엽육을 전체적으로 식해해서 피 해를 주는 혹명나방의 번데기 단계에 장파형 자외선인 UV-A(360nm)을 실험 실내에서 1시간, 6시간동안 조사하여 이들의 우화율, 생존율, 산란수, 성비 등 을 조사한 결과, 우화율에 있어 30%이상의 감소를 나타내었으며, 무처리구에 비해 성비가 6.4:3.6, 5.4:4.6으로 수컷이 적게 발생하며 성비에 있어 불균형을 나타내는 것을 확인하였다. 또한 자외선 조사 후 정상적으로 우화한 성충이라 하더라도, 생존율이 낮게 나타났으며, 암컷 한 마리당 산란 수도 낮게 나타나 자외선이 혹명나방의 생태학적 특성에 부정적인 영향을 미치는 것으로 확인 되었다. 또한 자외선 처리에 의한 DNA손상정도를 확인하기 위해 Comet assay 를 실시한 결과, 처리후 생존하여 우화한 성충의 일부 개체에서 Comet tail이 확인되며 DNA가 자외선에 의해 손상된 것을 확인할 수 있었다. 따라서 혹명 나방 방제시 논주변이나 포장주변에 자외선 등을 설치하여 해충의 우화율이 나 성비불균형, 핵산의 손상을 유도함으로 다음세대의 해충개체군 크기를 감 소시킬 수 있는 측면에서의 해충방제를 기대할 수 있을 것으로 여겨진다.