신품종 감자 ‘아리랑1호’는 농촌진흥청 국립식량과학원 고령지농업연구소에서 2018년도 육성되었다. ‘아리랑1호’는 ‘Frontier’ 품종을 모본으로 하고 ‘대관1-117호’ 계통을 부본으로 2011년 교배하여, 장일 고온 조건에서 식물체 생육 및 괴경의 형성과 비대가 양호하여 다수확 할 수 있는 계통으로 선발되었다. 중앙아시아(여름재배)와 국내 평난지(강릉, 봄재배) 및 고랭지(대관령, 여름재배)에서 2014~2015년 생산력 검정을 통해 ‘대관1-150호’로 계통명을 부여하고, 2016~2018년 지역 적응성검정 시험을 거쳐 ‘아리랑1호’로 명명하였다. ‘아리랑1 호’의 초형은 반직립형으로서 초세가 강하고 왕성하다. 괴경모 양은 짧은 계란형이며, 괴경 색깔은 표피와 육질부 모두 황색이다. ‘아리랑1호’의 경장은 67.1 cm로 대조품종인 ‘수미’, ‘산테’보다 긴 반면, 경수는 3개 내외로 대조품종과 유사하다. 주당 괴경수는 9.0개로 ‘수미’(5.4개) 보다 많은 반면, ‘산테’ (14.1개)보다 적다. 괴경당 평균 무게와 포기당 총 괴경중은 각 각 96.1 g 및 865 g으로서 대조품종보다 무겁다. 겹둥근무늬병 과 역병에 대하여 중도저항성이며, 바이러스병과 더뎅이병에 있어서는 감수성을 나타낸다. 건조에 대한 저항성은 ‘산테’나 ‘수미’보다 강한 중도저항성으로 평가되었다. 비중과 건물율은 ‘수미’보다 높고 ‘대서’와 유사하며, 감자칩 품질은 ‘대서’와 같이 우수한 것으로 평가된다. ‘아리랑1호’의 단위면적당 상서수량은 국내의 경우 3,360 kg·10a-1으로 ‘수미’ 보다 57% 더 많 고, 중앙아시아에서는 3,070 kg·10a-1으로 ‘산테’ 보다 약 55% 더 많았다. 신품종 감자 ‘아리랑1호’는 장일 고온 건조한 지역에서 기형, 이차생장 등이 적고 다수성을 나타내어 중앙아시아 등 해외 진출에 유망한 품종으로 판단된다.

가뭄은 일반적으로 장기간에 걸쳐 물 공급이 부족하여 나타나는 환경 재앙 중 하나로 대부분 넓은 지역에 걸쳐 나타난다. 원격탐사 자료는 이러한 넓은 지역에서 나타나는 가뭄 모니터링에 적합한 방법이다. 따라서 이 연구에서는 강원도 소양호 지역의 Landsat 위성 영상 자료를 활용하여 약 30년(1985-2015) 동안의 소양호 면적을 산출하고 이를 가뭄 패턴과 분석하였다. 특히 ISODATA, Maximum likelihood 및 인공신경망을 활용하여 Landsat 영상을 분류하여 소양호 면적을 산출하였다. 또한 가뭄 패턴을 분석하기 위하여 산출된 호수 면적과 소양호 지역의 강수량을 활용한 표준 강수지수(Standardized Precipitation Index: SPI)와의 상관관계를 분석하였다. 영상 분류 연구 결과, ISODATA, Maximum likelihood 및 인공신경망 방법 중에서 호수 면적 산출의 최적의 방법은 인공신경망 방법임을 알 수 있었다. 또한, 인공신경망 방법을 적용하여 산출한 호수 면적과 SPI와의 상관관계 분석 결과 R 2 값이 0.52를 가진다. 즉, SPI 지수가 낮을 때 호수 면적이 감소하는 것을 알 수 있었다. 즉 호수 면적 변화를 통하여 소양호 지역의 가뭄 상태 감지 및 모니터링이 가능하다는 것을 알 수 있었다. 이 연구는 향후 지역 가뭄 모니터링 프로그램 개발 등에 사용이 가능할 것이다.

본 연구는 소나무 2-0 용기묘를 대상으로 시비처리에 따른 생장변화와 시비처리 후 단수처리에 따른 생리활성 측정을 통해 내건성 증진을 위한 적정시비 방안을 수립하여 건강한 묘목 생산을 위한 기초자료를 제공하고자 수행되었다. 시비처리에 따른 소나무 묘목은 중도(2.0g/ℓ)의 시비구에서 가장 높은 묘고 생장량(12.34±0.73㎝)을 나타냈으며 근원경 생장은 약도(1.0g/ℓ)의 시비구에서 가장 높은 생장량(5.77±0.20㎜)을 나타냈다. 묘목의 품질을 평가하는 종합적 지수인 묘목품질지수(SQI)는 약도(1.0g/ℓ)의 시비구에서 2.05±0.07로 가장 높게 나타났으며, 중도(2.0g/ ℓ)의 시비처리구에서는 1.90±0.09의 값을 보였다. 전체 엽록소 함량은 시비 농도가 높아짐에 따라 증가하는 경향을 보였고 강도(3.0g/ℓ)의 시비구에 서 22.50±0.28㎎/g으로 가장 높게 나타났다. 단수처리에 따른 시비구별 소나무 묘목의 아브시스산 함량은 엽 피해가 발생한 강도(3.0g/ℓ)의 시비구를 제외하면 중도(2.0g/ℓ)의 시비구에서 2,190.85ng/g로 가장 낮게 나타났고, 전체 엽록소 함량은 중도(2.0g/ℓ)의 시비구에서 건조스트레스에 따른 엽록소의 파괴가 거의 없이, 단수처리 기간 동안 꾸준히 가장 높은 엽록소 함량 값(21.20±0.20㎎/g)을 나타냈다. 공시 수종인 소나무는 중도(2.0g/ℓ) 의 시비구에서 건조스트레스에 따른 아브시스산의 함량이 가장 적고, 엽록소의 함량은 가장 높게 나타나 소나무의 내건성 증진을 위한 적정 시비수준 은 중도(2.0g/ℓ)라고 판단된다.

Due to global climate change, Korea is experiencing flooding and drought severely. It is hard to manage water resources because intensive precipitation during short periods and drought are commonly occurred in Korea, recently. Severe drought occurred in 2015 and 2017 in the islands, and coastal and inland areas in Korea, and the citizens experienced decreased water supply and emergency water service by using bottled water. Therefore, the Korean government provided additional governmental funds such as the grant of drought disaster. In this study, we tried to calculate the cost of water for drought response based on the cost of tap water for the regional local governments in Korea and the grant of drought disaster by the Ministry of the Interior and Safety in Korea, etc. The estimated costs of water for drought responses in coastal and inland areas which have a chance to apply alternative water sources such as brackish or seawater desalination and water reuse in Korea were higher than in other areas in Korea. Additionally, as the novel approach of drought response, the 300 m3/day-scale desalination vessel was suggested to provide desalinated water for the islands in Korea. The estimated expenses of water supply for the target island areas (Sinan-gun and Jindo-gun) by the desalination vessel was lower than those by emergency water service by using bottled water.

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.

The purpose of this study was to evaluate vulnerability of drought in small island areas. Vulnerability assessment factors of drought were selected by applying the factor analysis. Ninety Eup/Myon areas in small island were evaluated to vulnerability of drought by entropy method adapting objective weights. Vulnerability consisted of climate exposure, sensitivity, and adaptive capacity. A total of 22 indicators were used to evaluate and analyze vulnerability of drought in small island areas. The results of entropy method showed that winter rainfall, no rainfall days, agricultural population rate, cultivation area rate, water supply rate and groundwater capacity have a significant impact on drought assessment. The overall assessment of vulnerability indicated that Seodo-myeon Ganghwa-gun, Seolcheon-myeon Namhae-gun and Samsan-myeon Ganghwa-gun were the most vulnerable to drought. Especially Ganghwa-gun should be considered policy priority to establish drought measures in the future, because it has a high vulnerability of drought.

본 연구는 편백나무 2-0 용기묘를 대상으로 시비처리에 따른 생장변화와 시비처리 후 단수처리에 따른 내건성 측정을 통해 내건성 증진을 위한 적정시비 방안을 수립하여 건강한 묘목 생산을 위한 기초자료를 제공하고자 수행되었다. 시비처리에 따른 편백나무 묘목은 약도(1.0 g/L) 시비구에서 묘고 생장량(26.96±0.87 cm)을 나타냈으며, 근원경 생장은 중도(2.0 g/L)의 시비구에서 가장 높은 생장량(4.76±0.18 mm)을 나타내어 다른 처리구보다 유의적으로 높게 나타났다(p<0.0001). 묘목품질지수(SQI)는 중도(2.0 g/L)의 시비구에서 0.83으로 가장 높게 나타났다. 전체 엽록소 함량은 약도(1.0 g/L) 의 시비구에서 16.19 mg/g으로 가장 높게 나타났다. 단수처리에 따른 시비구별 편백나무 묘목의 ABA 함량은 과시비로 인해 엽 피해가 발생하여 생육이 건전하지 못한 강도(3.0 g/L)의 시비구를 제외하면 중도(2.0 g/L)의 시비구에서 가장 낮은 ABA 함량 값(3671.70 ng/g)을 나타냈고, 전체 엽록소 함량은 중도(2.0 g/L)의 시비구에서 건조스트레스에 따른 엽록소의 파괴가 적어 가장 높은 엽록소 함량 값(15.12 mg/g)을 나타냈다. 따라서 편백나무는 중도(2.0 g/L)의 시비구에서 건조스트레스에 따른 ABA의 함량이 가장 적고, 엽록소의 함량은 가장 높게 나타나 편백나무의 내건성 증진을 위한 적정 시비수준은 중도(2.0 g/L)라고 판단된다.

Drought is one of the key limiting factors that adversely affects the growth and productivity of crop plants. For the enhancement of drought tolerance in crop plants, the identification of basic mechanisms of a plant to drought stress is necessary. In this study, we compared physiological and biochemical responses of five local Arundenilla hirta ecotypes to drought stress. These ecotypes were previously collected from various parts of Korean peninsula, including Youngduk, Gunsan, Jangsoo, Jinju-1 and Yecheon. A. hirta plants were exposed to drought stress for 14 and 17 days respectively, followed by re-watering for 3 days. The results showed that the lipid peroxidation (MDA), hydrogen peroxide (H2O2), DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) radical scavenging activity, and proline level were significantly increased while the chlorophyll content was decreased by drought stress in A. hirta leaves. The highest proline content and DPPH scavenging activity were shown in Ecotype of Youngduk with least MDA and H2O2 levels while the highest MDA and H2O2 contents, and least proline and DPPH levels were shown in Gunsan, respectvely. These results indicate that the Youngduk is the most tolerant and Gunsan is the most sensitive ecotype among the five different collections. Together, these results provide a new insight of overall physiological responses of A. hirta to drought stress.

본 연구는 엽록소형광반응 분석을 이용하여 건조스트레스에 의한 공정육묘의 광화학적 활력을 분석하였다. 토마토와 오이 공정육묘를 8일 동안 건조스트레스 처리를 하였다. 엽록소형광반응 (OJIP)과 매개변수 분석을 통해 건조스트레스로 인한 작물의 광화학적 변동을 평가하였다. 엽록소 형광반응 (OJIP) 분석 결과, 토마토는 처리 후 5일부터 최대 형광량 (P)이 감소한 반면 J-I 단계에서는 엽록소 형광량이 증가하였다. 따라서 생리적 활력이 감소한 것을 알 수 있었다. 오이의 경우 처리 후 4일부터 최대 형광 (P) 및 변동 형광량 (FV)이 낮아지고 J-I 단계의 엽록소 형광 수치가 증가하였다. 엽록소 형광 매개변수 분석한 결과 토마토는 처리 후 5일부터 특히 ET2O/RC와 RE1O/RC가 감소하면서 광계II와 광계I의 전자전달효율이 유의적으로 낮아진 것으로 보인 반면 오이는 처리 후 4일부터 ET2O/RC와 PIABS가 상당히 변화하였다. 결론적으로 FV/FM, DIO/RC, ET2O/RC, RE1O/RC, PIABS, PITOTALABS 6개의 지표가 공정육묘의 건조스트레스를 판단하는 지표로 선정되었다. 건조스트레스지수 (DFI)를 통해 건조스트레스로 인한 작물별 건전성 평가를 하였고 오이의 경우 토마토에 비해 건조 저항성이 낮은 것으로 판단되었다.

고추 유래 유전자(CaMsrB2-23)를 도입하여 내건성을 갖도록 형질전환된 가뭄저항성벼(Agb0103)에 대한 식품안전성 평가를 위해 가뭄저항성벼 종실(현미)의 일반성분, 지방산, 아미노산, 무기질, 비타민 함량 등 영양성분과 항영양소를 분석하였다. 벼는 수원과 군위 2개 지역에서 2013년에 재배하였으며, 가뭄저항성벼와 일미벼 현미는 조단백질, 조지방, 조회분, 조섬유 등 일반성분 함량에 유의적인 차이가 없었으며 지방산 조성 및 아미노산 함량이 서로 유사하였다. Agb0103과 일미벼 현미의 무기질 함량은 Na 함량에서 차이가 있었으나 Na를 제외하고 모든 무기질 함량이 유사하였으며 OECD 기준 범위 내에 있었다. 대체적으로 수원에서 재배한 벼 현미의 무기질 함량이 약간 높게 나타나 재배지역간의 환경적 차이가 무기질의 함량에 영향을 주는 것으로 나타났다. 두 지역에서 재배한 Agb0103과 일미벼 현미의 비타민 함량은 유의적인 차이가 없었으나 비타민 B 함량이 OECD 자료 범위보다 낮게 나타났다. 가뭄저항성벼(Agb0103)의 사료용 평가를 위해 지상부(유숙기 잎줄기와 볏짚)에 대한 영양성분을 분석한 결과 조단백질, 조지방, 조회분, 조섬유, ADF, NDF, Ca, P의 함량에서 Agb0103과 모품종벼 간의 차이는 없는 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구를 통해 조사한 가뭄저항성벼(Agb0103)는 모품종 대비 종실의 주요 영양성분과 항영양소 뿐만 아니라 벼 지상부의 성분분석 비교 결과 실질적 동등성을 확인 할 수 있었다.

내건성이 우수하다고 판명되어진 비수리(Lespedeza cuneata), 새(Arundinella hirta), 소리쟁이 (Rumex crispus), 장구채(Silene firma), 매듭풀(Kummerowia striata) 5수종의 기내대량증식 조건을 구명하였다. 5종의 선발종 중 비수리는 WPM배지에서 길이생장이 가장 좋았으며, 새는 MS배지, 소리쟁 이는 LP배지에서 장구채는 LP배지, 매듭풀은 SH배지에서 좋은 길이생장을 보였다. 뿌리발생도 수종에 따라 배양배지에 따라 다르게 나타났다. 비수리의 경우 기내발근은 모든 배지에서 뿌리가 발생하지 않 았으며, 새는 MS배지, 소리쟁이는 WPM배지, 장구채는 MS배지, 매듭풀은 1/2MS배지에서 가장 좋은 뿌리생장을 보였다. 잎 갈변은 비수리는 B5배지, 새는 WPM배지, 소리쟁이는 B5배지, 매듭풀은 LP배 지에서 가장 심한 갈변을 보였다. 생존율은 비수리, 소리쟁이, 장구채는 모든배지에서 100% 생존율을 보였으며, 새는 WPM배지에서 25% 생존율을, 매듭풀은 LP배지에서 25%의 낮은 생존율을 나타냈다. 선 발종의 다경줄기를 유도하기 위해 cytokinin을 처리한 결과 비수리의 경우 TDZ 0.5mg/L 처리구, 새는 BA 0.5mg/L, 소리쟁이는 TDZ 0.1mg/L, 장구채는 BA 0.5mg/L, 매듭풀은 BA 0.5mg/L 처리구에서 가장 많은 다경줄기를 형성하였다. cytokinin 처리는 줄기생장, 기내발근 및 다경줄기 유도에 영향을 미쳤다. 기내에서 배양된 식물체는 4종의 인공상토에서 성공적으로 순화되었다. 본 연구 결과들은 내건 성을 가진 5종의 유용식물의 품종개발 및 대량증식에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

Drought is one of the detrimental factors that impair plant growth and productivity. In this study, we applied annealing control primer (ACP)-based reverse transcriptase PCR (polymerase chain reaction) technique to identify differentially expressed genes (DEGs) in maize leaves in response to drought stress. Two-week-old maize seedlings were exposed to drought (DT) by suspending water supply. DEGs were screened after 3 days of DT-treated samples using the ACP-based technique. Several DEGs encoding 16.9 protein, antimicrobial protein, hypothetical protein NCLIV_068840, thioredoxin M-type were identified in maize leaves under drought stress. These genes have putative functions in plant defense response, growth and development. These identified genes would be useful for predictive markers of plant defense, and growth responses under drought stress in plants.

Drought is one of important environmental stress for plant. Drought has deleterious effect to plant growth including maize (Zea mays L.) such as vegetative and/or reproductive growth, root extension, photosynthesis efficiency, flowering, anthesis-silking interval (ASI), fertilization, and grain filling. In this study, we screened drought tolerant maize in 21 cultivars from different sources, sixteen NAM parent lines (B73, CML103, CML228, CML247, CML277, CML322, CML333, CML69, Ki11, Ki3, Ky21, M37W, Mo18w, NC350, Oh43 and Tx303), four Korean hybrids (Cheongdaok, Gangdaok, Kwangpyeongok and Pyeonganok) and one Southeast Asian genotype (DK9955). Drought stress (DS) index was evaluated with leaf rolling score at seedling stage and ASI at silking date. The leaf rolling scoring of CML228, DK9955 and Ki11 were determined 1.28, 1.85, 1.86, respectively. However, M37W, Kwangpyeongok, B73 and NC350 were determined over the 3. ASI analysis revealed that CML228, CML103, Cheongdaok, NC350, B73, CML322, Kwangpyeongok and Ki11 are represented less than 5 days under DS and less than 3 days of difference between DS and well-watered (WW), but CML69, Ki3, Pyeonganok, M37W, Mo18w and Gangdaok were represented more than 10 days under DS and more than 8 days of difference between DS and WW. Multi-Dimensional Scaling (MDS) analysis determined CML228, Ki11, and CML322 were regarded as drought tolerance cultivars. Eventually, Ki11 showed genetic similarity with Korean cultivars by QTL analysis and MDS analysis. Ki11 has a potential for development of drought tolerance maize with Korean cultivars.

본 연구는 9종의 국화과 식물을 대상으로, 생리적 특성 및 생화학적 물질을 관찰함으로써 내건성식물 을 선발하였다. 크기와 생장이 균일한 식물체를 선발한 후, 단수처리를 통하여 건조 스트레스를 유발하 였다. 내건성식물 선발을 위해 엽록소함량, 엽록소함량, 상대수분함수량, 상대수분손실량, 프롤린, 환원 당을 단수일로부터 30일동안 관찰하였다. 식물 생존율은 단풍취, 벌개미취, 참취, 좁은잎구절초 순으로 높게 나타났고, 나머지 5종은 고사하였다. 내건성식물 선발을 위한 나머지 요인들은 높은 생존율을 얻 은 식물종을 기준으로 판단되었다. 그러나 엽록소함량은 단풍취, 단양쑥부쟁이, 벌개미취 순으로 높은 값을 보여, 단풍취와 벌개미취를 제외하고는 생존율과 연관성을 갖지 않는다고 판단되었다. 반면에 상 대수분함수량, 상대수분손실량, 프롤린, 환원당에서는 참취, 단풍취, 벌개미취 3종이 상대적으로 높은 내건성식물로 판단되었고, 생존율과도 비슷한 연관성을 나타내었다. 결론적으로 국화과 식물 9종 중 참 취, 단풍취, 벌개미취 3종이 상대적으로 내건성이 높다고 판단되었다.