This study investigated the photosynthetic responses of the CAM ornamental plant Schlumbergera truncata ‘Pink Dew’ under low-temperature greenhouse conditions to evaluate the potential for energy-saving cultivation. Greenhouse production requires substantial energy for heating, and reducing temperature is a possible strategy to save energy. However, low temperatures can suppress photosynthesis and plant growth. CAM plants, which absorb CO2 mainly at night, may respond differently to temperature, making it important to determine temperature ranges that maintain carbon assimilation while reducing energy use. Plants were grown in a greenhouse at average temperatures of 15/11°C (January, early flowering) and 21/12°C (March, late flowering). Gas exchange, chlorophyll fluorescence (Fv/Fm), and growth characteristics were measured, with comparisons made between top and second phylloclades. Results showed that during the early-flowering period, total net CO2 uptake was negative, indicating suppressed carbon assimilation under low temperature. During the late-flowering period, net CO2 uptake became positive, suggesting recovery of photosynthetic activity as temperatures increased. The second phylloclades generally exhibited higher CO2 uptake than the top phylloclades. The maximum quantum yield of PSII (Fv/Fm) increased from early to late flowering but remained below optimal values, indicating that plants experienced low temperature stress but maintained moderate photosynthetic function, suggesting some degree of acclimation. Morphological observations showed phylloclade discoloration and occasional lesions, which were consistent with symptoms of cold stress, although plants continued to grow and produce flower buds. Overall, the results indicate that low temperatures below the optimal range can suppress photosynthesis in S. truncata, but the plants retain a capacity for acclimation and recovery. These findings contribute to understanding the temperature sensitivity of CAM photosynthesis and may help define energy-saving temperature strategies in greenhouse cultivation.

본 연구는 배추의 내건성 평가지표 개발을 위해 엽록소 형광 이미지 파라미터, 형태 및 생리적 특성을 활용 하여 유묘기 배추의 건조 스트레스 후 회복을 평가하였다. ‘불암3호’와 ‘휘파람’ 두 품종을 이용하여, 5일동안 단수 처리 후 재관수 후, 12일간 회복기간을 가졌다. 건조 스트레스는 엽면적, 생체중, 엽수분함량을 감소시켰으나, 건물 함량은 증가하였다. 순광합성률, 증산률, 기공전도도는 건조 스트레스에 따라 유의하게 감소하였고, 엽육세포 내의 CO2 농도는 증가한 뒤 회복기에 점차 감소하여, 이는 광합성 제한요인이 기공적 요인(stomatal limitation)에서 비 기공적 요인(non-stomatal limitation)으로 전환된 것으로 판단하였다. 엽록소 형광 파라미터 중 Fv/Fm과 Fv/Fo는 건 조 스트레스에 따라 감소하였으나, 재관수 후 점차 회복되어 광계II의 가역적 광저해(photoinhibition)를 나타냈다. 회복 양상은 품종 간에 차이를 나타냈고, ‘불암3호’는 생육과 광합성 지표에서 빠른 회복을 보였으며, ‘휘파람’은 회복속도는 느리지만 광화학적 안정성이 더 크게 나타냈다. CF 파라미터는 형태적 및 생리적 특성과 높은 상관관 계를 보였고, 건조 스트레스 및 회복 평가에 있어 객관적이고 신뢰할 수 있는 평가지표로서 활용 가능성을 나타냈으 며, 이는 고속대량 피노타이핑(High-throughput phenotyping) 기술을 활용한 내건성 품종 선발 및 육성에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

제어형 재배 시스템에서는 일반적으로 일정한 광이 주어지는 반면, 자연 환경에서 식물은 변동하는 광을 경험한다. 이러한 동적 광환경에 적응하기 위해서는 과잉 에너지를 소산하고 광저해를 줄이기 위한 광보호 기작, 특히 비광화학적 소광(non-photochemical quenching, NPQ)의 유연한 조절이 필요하다. 본 연구에서는 상추 (Lactuca sativa L. cv. Top Green)을 대상으로, 고광 노출의 빈도와 점진적 변화 정도가 다른 네 가지의 10시간 광 시나리오(광/암 반복 처리, 암기 회복을 동반한 장시간의 고광 처리, 단계적 증가–감소 처리, 그리고 단계적 처리의 세분화된 변형)를 이용하여 연속적으로 형광 반응을 측정하였으며, Y(II), Y(NPQ), Y(NO), NPQ, 전자전달률, 그 리고 실제와 이론적 Fo′값을 비교하여 광저해 정도를 평가하는 지표인 qPd등을 생육 시기별로 분석하였다. 광/암 반복처리는 PSII 효율의 점진적 감소를 초래하였고, 장시간 고광 처리에서는 광저해가 유발되어 암기 동안 부분적 으로 회복되었다. 단계적 광도 변화는 전자 전달을 촉진하고 광합성 효율을 높게 유지하였으며, 세분화된 단계적 별화는 광저해를 완화시켰으나 총 광량이 낮아 효율이 제한적이었다. 반응은 식물체 연령에 따라 달라, 어린 잎일수 록 NPQ 유도가 크고 광 조사 동안 더 높은 qPd를 유지했지만, Y(II)는 낮고 처리 후 Fv/Fm의 감소는 더 크게 나타났 다. 특히 qPd와 Fv/Fm은 항상 일치하지는 않았는데, 이는 두 지표가 각가 실시간 광보호와 누적된 광저해를 보완적 으로 반영함을 보여준다. 본 연구 결과는 광보호와 광저해 간의 균형이 광 시나리오와 식물체 연령 모두에 의해 강 하게 영향을 받음을 보여주며, 이러한 요인을 고려한 동적 광 제어 전략이 수직농장에서 에너지 효율성과 지속가능 성을 향상시킬 수 있음을 시사한다.

지구를 넘어선 과학적 관심이 확장됨에 따라, 우주 농업에 대한 연구는 외계 환경에서 인간 생존을 지원하기 위한 필수 요소가 되었다. 본 연구는 2차원 클리노스테이트(2-D clinostat) 를 이용하여 중력 변화가 상추의 생장과 광합성에 미치는 영 향을 분석하였다. 식물은 회전축의 중심, 6cm, 12cm 떨어진 위치에 배치되었으며, 대조군과 함께 9일 동안 비교되었다. 생장은 엽장 및 엽폭을 통해 평가하였고, 광합성 반응은 OJIP 엽록소 형광 및 광화학 지표를 통해 분석하였다. 엽장은 유의 한 차이를 보이지 않았지만, 엽폭은 6cm 및 12cm 처리구에서 유의하게 감소하였다. 이들 처리구에서는 광계 II(PSII) 활성 과 전자 전달 효율이 감소하여 광합성 스트레스 증가와 에너 지 이용 효율 저하를 나타냈다. 특히, J단계와 P단계에서의 형 광 증가 현상은 더 큰 반경 거리에서 광합성계의 민감성이 높 아졌음을 시사한다. 본 연구는 중력 보상 조건 하에서 식물의 생리적 반응에 대한 정량적 통찰을 제공하며, 우주 농업 시스 템의 최적화를 위한 기초 자료를 제공한다.

Due to rapid spread of fireblight, the Rural Development Administration is supplying bactericides to farmers. However, research on inhibitory effects of main active ingredients in these bactericides on fireblight is lacking. Chlorophyll fluorescence analysis is a non-destructive method for analyzing the photosynthetic efficiency of plants, enabling time-series data analysis of pathogen progression and allowing for large-scale studies. Therefore, this study analyzed inhibitory effects of main active ingredients in bactericides on fireblight using chlorophyll fluorescence response analysis. Flowering pear trees (three-year-old ‘Shingo’ variety) were sprayed with control agents and fire blight pathogens on flowers. Chlorophyll fluorescence responses were then measured at seven-day intervals. Twenty-eight days after bactericide treatment, the fluorescence of the O-J transition stage in the untreated group was twice as high as in the average bactericide-treated group presumably due to inhibition of electron transport in the PSII donor side caused by pathogen infection, leading to leaf necrosis. Additionally, the electron transport efficiency (ET2o, RE1o) decreased, reducing the driving force of photosynthesis (DF total ABS) to 20% of the average bactericidetreated group, indicating chlorophyll damage and reduced photosynthetic capacity. In conclusion, chlorophyll fluorescence technology can be used to quantitatively evaluate the efficacy of fire blight control agents during the flowering period of pear trees.

Salinity stress is a major threat to plant growth and development, affecting crop yield and quality. This study investigated the effects of different salinity levels on photosynthetic responses and bulb growth of Lilium LA hybrid “‘Serrada’.” Plants were irrigated with 1 L of 0, 200, and 400 mM NaCl solutions every two weeks for 14 weeks in a greenhouse. At the end of the cultivation period, the substrate pH decreased, and electrical conductivity increased with increasing salinity. Regardless of salinity levels, the days to flowering and number of flowers were similar among treatments. In contrast, the flower width, plant height, number of leaves, and leaf area decreased with increasing NaCl concentrations. Although there were no differences in the photosystem II (PSII) operating efficiency and maximum quantum yield of PSII, net CO2 assimilation rates (An) and stomatal conductance (gs) were significantly reduced at 200 and 400 mM NaCl solutions compared to the control. At 400 mM NaCl solution, bulb diameter and weight significantly decreased at the end of the experiment. These results suggest that bulb growth inhibition could be attributed to limiting photosynthetic rate and stem growth. This finding suggests that salinity mitigation is necessary to maintain plant growth and photosynthetic capacity in lily cultivation on salt-affected soils.

The effects of light intensity and external sucrose on the vase life of cut roses were estimated by monitoring the net photosynthesis and chlorophyll fluorescence. Cut flowers were held under different light intensities 10 (L10) or 50 (L50) μmol‧m-2‧s-1 with or without treatment with external sucrose. We found substantial differences in stomatal conductance, photosynthesis rate, photosystem II (PSII) quantum efficiencies, specific fluxes, and vase life of the cut flowers when exposed to different light intensities. Light intensity at 50 μmol‧m-2‧s-1 increased photosynthesis capacity, thus delaying petal senescence and extending the vase life of cut flowers. L50 flowers maintained a high photosynthetic rate by reducing heat dissipation (DI0/RC) and increasing electron transport (ET0/TR0 and ET0/ABS) in the electron transport chain of the photosynthesis apparatus. The application of external sucrose extended the vase life of cut flowers by improving water balance and sustaining turgor pressure in the petals of the cut flowers. The net rate of photosynthesis of the cut flowers was increased by higher light intensity; however, it was not affected by the application of external sucrose. Our results indicate that the application of external sucrose is necessary to improve the longevity of cut flowers when endogenous sucrose production by photosynthesis is insufficient under low light conditions during the postharvest period. In addition, our results revealed that most of the photosynthetic parameters were significantly correlated with the vase life of cut rose flowers. Moreover, the relation between the rate of photosynthesis and chlorophyll fluorescence parameters indicates that the rise from the basic dark-adapted fluorescence yield to the maximum (OJIP transient) method can be used as a tool for the evaluation and prediction of the photosynthesis rate in cut flowers.

국내 토마토 토경재배 면적은 전체 재배면적의 89%로 높은 비율을 차지하고 있다. 토경재배 토마토는 염류장해와 토양 전염성 병원균 피해에 취약할 뿐만 아니라 겨울철 저온 피해 를 입기 쉽기 때문에 토마토 접목묘를 사용하는 것이 좋다. 본 연구는 저온기 토경재배에서의 토마토 대목의 종류에 따라 나 타나는 생육, 수량 및 광합성 효율의 차이를 비교 분석하고자 수행하였다. 대목의 종류는 4가지로 국내 개발 계통 및 품종 ‘Powergaurd’, ‘IT173773’, ‘20LM’과 대조 품종 ‘B-blocking’을 사용하였다. 접수와 비접목 처리구로 완숙토마토 품종 ‘Red250’을 사용하였다. 작물이 14일간 9－14℃의 저온에 노출된 시기인 정식 후 80일에 비접목 처리구의 경경은 10.1mm로 접목 처리구에 비해 15% 낮았고 엽장과 엽폭은 42.4cm와 41.8cm로 감소하였다. 주당 총 수량은 ‘Powerguard’ 가 1,615g으로 높았고 비접목 처리구가 1,299g으로 낮았다. 엽록소형광 지수 중 작물의 전반적인 활력도를 나타내는 PIABS와 광합성에 사용되지 못한 빛에너지가 열로 소실됨을 뜻하는 지수인 DI0/RC를 측정한 결과, 정식 후 80일에 접목 처리구 ‘Powerguard’의 PIABS는 3.73으로 높았고 DI0/RC는 0.34로 낮은 반면, 비접목 처리구의 PIABS는 2.62로 낮았고 DI0/RC는 0.41로 높았다. 경경은 PIABS와 정의 상관관계를 나 타낸 반면, DI0/RC와는 부의 상관관계를 나타내어 다양한 엽 록소형광 지수를 통해 저온기 대목 종류에 따른 접수의 생육 차이를 분석할 수 있는 것으로 판단된다.

본 연구는 고온과 연속광 조건 하의 복합 스트레스 환경에서 실내 관엽식물이 어떤 엽록소 형광 반응을 나타내는지에 대해 조사 및 분석했다. 대부분의 실내 관엽식물은 이와 같은 스트레스 조건에서 광도가 높아질수록 Fo, Fj 단계에서 형광 밀도가 증가하고 Fi, Fm 단계에서 형광 밀도가 감소한 것으로 나타나 광계II의 반응중심에 있는 전자수용체 퀴논의 상당량이 환원상태에 놓여있음을 암시했다. 뿐만 아니라 최대 양자효율과 최대 양자수율을 나타내는 Fv/Fm와 ΦPo는 광도가 높아질수록 낮게 나타났고 반대로 에너지 소산을 나타내는 DIo/RC 값은 광도가 높아지는 것에 비례하여 높게 나타났다. 이를 미루어보아 고광도 수준에서는 대부분의 광자가 제대로 활용되지 못했음을 알 수 있었다. 특히나 아이비와 테이블야자 는 고온 및 연속광 조건에서 현저한 스트레스를 받는 것으로 분석되었는데 이와 같은 스트레스 조건의 실내에서 재배할 경우 60 μmol m-2 s-1의 저광도 수준에서 재배하는 것이 바람직한 것으로 보인다. 반대로 무늬스킨답서스와 관음죽은 스트레스를 비교적 적게 받는 것으로 나타나 고온과 연속광 조건하에서도 광도의 세기와는 무관하게 양호한 생육이 가능할 것으로 판단된다.

This study aimed to determine the photosynthesis and growth characteristics of Peucedanum japonicum T. grown under aquaponics in a plant factory (AP) by comparing those grown under hydroponic cultivation system (HP). The AP system raised 30 fishes at a density of 10.6 kg·m-3 in a 367.5 L tank, and at HP, nutrient solution was controlled with EC 1.3 dS·m-1 and pH 6.5. The pH level ranged from 4.0 to 7.1 for the AP system and 4.0 to 7.4 for the HP system. The pH level in the AP began to decrease with an increase in nitrate nitrogen (NO3-N) and lasted bellower than pH 5.5 for 15–67 DAT. It was found that ammonium nitrogen (NH4-N) continued to increase even under low pH conditions. EC was maintained at 1.3 to 1.5 dS·m-1 in both systems. The concentration of major mineral elements in the fish tank was higher than that of the hydroponics, except for K and Mg. There was no significant difference in the photosynthesis characteristics, but the PIABS parameters were 30.4% lower in the AP compared to the HP at the 34DAT and 12.0% lower at the 74DAT. There was no significant difference in the growth characteristics, but the petiole length was 56% longer in the leaf grown under the AP system. While there was no significant difference in the fresh and dry weights of leaf and root, the leaf area ratio was 36.43% higher in the AP system. All the integrated results suggest that aquaponics is a highly-sustainable farming to safely produce food by recycling agricultural by-products, and to produce Peucedanum japonicum as much as hydroponics under a proper fish density and pH level.

Foliage plants are considered as an integral part of adding aesthetic and functional purposes in public places. Nowadays, various foliage plants are used to decorate and enhance the aesthetics of several government and private establishments which offer and run services non-stop that involve medical/police emergencies, entertainment, and travel. Under these conditions, indoor foliage plants are subjected to continuous lighting conditions. Thus, this study aimed to determine the growth and physiological response of common foliage plants (Hoya carnosa f. variegata, Epipremnum aureum f. variegata, Rhapis excelsa, Hedera helix, Chamaedorea elegans, and Spathiphyllum wallisii) under continuous light conditions with varying light intensity levels (60, 120, and 180 μmol m-2 s-1). Plant responses were evaluated using growth parameters and the chlorophyll fluorescence analysis of the OJIP curve and its specific energy flux parameters. Results showed that foliage plants showed positive growth and increase in mass yield in higher light intensities and had a minor impact on color quality. Chlorophyll fluorescence analysis suggested that strong stress responses were evident in low light conditions, whereas in fluorescence parameters, continuous lighting conditions with high light intensities showed stress due to excess light to shade-tolerant plants.

본 연구에서는 토마토 유전자원 49점을 대상으로 엽록소형 광 측정 프로토콜인 Quenching act 2를 이용하여 염류 스트레스 수준을 구분할 수 있는 엽록소형광 매개변수를 선발하기 위해 수행되었다. 염류 스트레스 평가는 3엽기 유묘 단계의 토마토 유전자원 49점을 대상으로, 1일 1회 NaCl 400mM로 저면관수를 처리하였다. 염류 스트레스 처리 4일차에 토마토 유묘의 지상부 생체중, 엽록소 및 프롤린 함량 분석을 실시하였 다. 토마토 유전자원 49점의 지상부 생체중 및 엽록소 함량은 대부분 감소하였으며, 프롤린 함량 증가율은 유전자원 별로 유사하였다. 대표적인 12개의 엽록소형광 매개변수는 염류 스트레스에 노출되는 기간이 길어질수록 증감하는 경향을 보였으며, 염류 스트레스에 노출될수록 Y(NO)는 증가하였다. 본 연구결과에서 유전자원 49점의 광계Ⅱ의 비조절 에너지 소산의 양자 수율[Y(NO)]은 염류 스트레스 하에 차이를 보였으 며, 염류 스트레스에 저항성을 지닌 염류 저항성 유전자원과 염류 스트레스에 감수성 유전자원 간의 차이를 확인할 수 있는 엽록소형광 매개변수로 판단되며, 토마토 유전자원에 대해 염류 스트레스 수준을 평가할 수 있는 보완적인 도구로 활용 가능하다고 판단된다.

시설 토양 오이재배에서 토양수분장력계를 이용하여 관수 제어하였을 때 오이의 광합성 형광반응, 수액 흐름, 엽온 등에 미치는 영향을 구명하고자 실험을 수행하였다. 오이(Cucumis sativus L.)‘청춘’(해오름 종묘)을 공시하여 관수개시점 10-10-20kPa 또는 20-10-10kPa의 2처리하였다. 766 ~ 854 W·m -2 의 고광, 32°C 이상의 고온인 처리 66일 째 광합성형광반응변수(Fo, Fm, Fv/Fm)값은 처리 간 차이가 컸다. 66일 째 낮 시간 (오전 10시 반 ~ 오후 6시)의 Fo와 Fv/Fm값은 10-10-20kPa 처리보다 20-10-10kPa 처리에서 높았다. 엽온이 높았을 때 Fv/Fm값은 감소하였다. 28일과 66일째 엽생육(엽장, 엽폭, 엽면적)은 차이가 없었으나 엽록소 함량(SPAD 값)은 20-10- 10kPa 처리에서 유의하게 높았다. 광도와 온도가 증가함에 따라 줄기수액흐름상대율(SFRR)과 엽온은 상승하였다. 두 처리구 모두 SFRR은 광도 170 W·m -2 이상인 오전 8시 ~ 9시 간대에 급격한 증가가 시작되었다. 관수 후의 처리구 토양 온도는 감소하였으나, 7월 5일(광도 820W·m -2 , 오후 1시) 토양 온도가 10-10-20kPa에서는 31.0°C, 20-10-10kPa에서는 28.5°C였다. 그러나 처리 간 SFRR, 엽온, 기온차, VPD는 차이가 없었다. SFRR과 엽온 간에는 정의 상관성(p < 0.01, r = 0.770)을 보였으며, SFRR과 엽온은 광, 온도, 토양 온도, 토양 수분함량, VPD 간에는 정의 상관을 상대습도와 기온차 간에는 부의 상관을 보였다.

The occurrence of exotic weeds and their influx into farmlands due to climate change poses many problems. Therefore, it is necessary to generate a prediction model for the occurrence pattern of these exotic weeds based on scientific evidence and devise prevention measures. The photosynthetic apparatus is known as the most temperaturesensitive component of a plant cell and its initial response to temperature stress is to inhibit the activation of photosystem II. This study investigated the potential of OJIP transients in assessing temperature stress in exotic weeds. The four exotic weeds currently flowing into Korean farmlands include Amaranthus spinosus, Conyza bonariensis, Crassocephalum crepidioides, and Amaranthus viridis. These weeds were treated at 5°C, 10°C, 15°C, 20°C, 25°C, 30°C, 35°C, and 40°C and the OJIP curves and JIP parameters were measured and analyzed. The results showed that heat and chilling stress affected the photosystem II (PSII) electron transport of A. spinosus, whereas C. crepidioides and A. viridis were more affected by high-temperature stress than by low-temperature stress. Lastly, C. bonariensis showed resistance to both high and low-temperature stress. The results of this study suggest that OJIP transients and JIP parameters can be used to analyze damage to the photosynthetic apparatus by temperature stress and that they can serve as sensitive indicators for the occurrence pattern of exotic weeds.

본 연구는 육안판단이 아닌 엽록소형광 이미지 측정기 법을 이용하여 비파괴적으로 수박접목묘 플러그트레이 단일 셀에 대해 건조스트레스를 정량화하고자 수행되었 다. 접목 후 6일차 수박접목묘를 3일동안 균일한 관수관 리 하에서 재배한 후 건조스트레스를 부여하였다. 이후 플러그트레이 단일 셀 형태의 수분함량센서를 이용하여 D1(53.0%, 충분한 수분상태)단계부터 D9(15.7%, 극심한 건조스트레스)단계까지 9개 그룹으로 분류하고 엽록소 형광을 측정하였다. 또한 건조스트레스에 영향을 받은 묘(D5-D9)에 재관수하여 육안판단으로 확인되지 않은 광합성 및 생육 회복 수준을 측정하였다. 3개의 건조스트레스 단계의 엽록소형광 곡선 형태는 건조스트레스 조기 탐지에 대해 다른 양상을 보였다. 총 16개의 엽록소 형광 지수는 건조스트레스에 노출되면서 지속적으로 감소하였으며, 육안으로 판단 가능한 D5(32.1%)단계에서 크게 감소하였다. 형광감소율(Rfd_Lss)는 초기 건조스트 레스 수준(D5-D6)에서 명확하게 감소하기 시작하였으며, 최대 광화학효율(Fv/Fm)은 극심한 건조스트레스 수준 (D7-D9)에서 크게 감소하였다. 따라서, Rfd_Lss 및 Fv/ Fm 지수를 건조스트레스의 초기 및 이후 단계에서 생육 및 광합성 회복 평가를 위한 지표로 선정하였다. 개별 엽록소형광 지수의 수치값 차이와 엽록소형광 이미지를 통해 건조스트레스 수준이 직관적으로 확인되었다. 이러 한 결과는 Rfd_Lss와 Fv/Fm은 각각 초기 및 극심한 건 조스트레스를 탐지하지 위한 엽록소형광 지수로 활용될 수 있으며, Fv/Fm은 재관수시 회복 평가를 위한 최적의 엽록소형광 지수로 판단된다.

국산 안개초 ‘Dream Song’ 가을~초겨울 절화 재배시 개화 촉진 및 절화 생산성 향상에 적절한 광원 선발을 위해 전조 광원별 생육 및 개화특성을 조사하였다. 백열등의 광질은 청색, 적색 및 원적외선 파장 모두 높고 고압나트륨등(HPS)은 적색 파장이 약간 높았으며, LED는 청색이 적색 파장보다 높았고 삼파장등은 청색과 적색 파장이 낮게 조사되었다. 주간(13:00)과 야간(전조 1시간 후, 23시)에 측정한 엽록소 형광 반응은 광원별로 차이가 없었다. 백열등과 고압나트륨등이 생육 진전이 빨라 출뢰 및 개화가 촉진되었으며, 화경장과 절화장이 길고 분지수와 개화율이 높아 절화량도 많았다. LED 전조는 개화 촉진 효과는 적었으나 분지수가 향상되었다. 따라서 경영비를 고려한 국산 안개초 ‘Dream Song’ 전조 재배 시 광원은 백열등이 적정하다고 생각된다.