Among various environmental stresses, humid stress lacks mechanisms and biochemical understanding compared to drought, low temperature, and high salt stresses. The aim of this study was to investigate enzyme activity of field crops under humidity stress. Results of this study could be used as basic data for understanding humidity stress and early diagnosis. Growth and enzyme activities of sesame, perilla, red beans, sorghum, and beans as major field crops in Korea when flooded were investigated. It was confirmed that growths of both shoots and roots were retarded. In plants, anaerobic fermentation occurred due to flooding stress, which increased the activity of alcohol dehydrogenase (ADH) compared to the control group. Increases of reactive oxygen species (ROS) were also observed. All flooded plants showed increased peroxidase (POD) activity and lipid peroxidation. Their dyeing strength was darker than that of the control group, even in 3,3´-diaminobenzidine (DAB) staining. Since enzyme activity changes in plants appear relatively faster than changes in phenotype at the ground level, they could be used as biomarkers for early diagnosis of humidity stress in crops.

본 연구는 생식생장기의 습해에 의한 콩 수량과 질소 및 여러 가지 양분흡수에 미치는 영향을 알고자 지하수위를 0 cm, 10 cm 및 40 cm로 달리하여 조사하였다. 지하수위가 높음에 따라 생육과 수량은 감소되었으며 다원콩의 감소정도가 풍산나물콩보다 더 크게 나타났다. 질소흡수량은 지하수위가 높을수록 감소되었으며 수량과의 상관관계는 R2=0.872 로 고도로 유의한 정의상관을 보였다. K함량은 지하수위 높이에 큰 차이를 보이지 않았으며(뿌리 제외), Ca함량은 감소(잎, 줄기) 또는 증가(뿌리)하였지만 Mn과 Fe 함량은 지하수위가 높을수록 급격히 증가하였으며 다원콩이 풍산나물콩보다 높은 함량을 보였다.

This experiment was carried out on plastic pots (40cm~times25cm~times30cm ) filled with sand soil at greenhouse using two soybean cultivars with small seed; one was Pungsannamulkong (PSNK) recognized as a tolerant cultivar against excessive water stress and the other one was Sobaeknamulkong (SBNK) recognized as a susceptible cultivar. Seed was sown with 30 plants of 2 hills, and the amount of applied fertilizer was N; 3.0 g, P; 3.0 g, and K; 3.4 g per m2 with all basal fertilizations. Plants were grown under photoperiod of natural light with day temperature of 31~pm5~circC and night temperature of 22~pm1~circC . The flooding treatment was done for 3, 5, 7 and 10 days by filling pots with tap water up to 1 cm above the level of the soil surface when plants were 2 days after emerging. Nitrogen uptake by leaves of soybeans decreased significantly by the flooding after 6 days. This significant reduction of N uptake by flooding was evidently recognized from the chlorosis of leaves. The dry matter of flooded soybean seedlings significantly decreased compared to non-flooded soybean seedlings at 10 days. The dry matter of roots also showed similar result of the shoot. Shoots had more N reduction than roots under the flooding. This N reduction was more pronounce in SBNK than in PSNK. Chlorophyll content of flooded soybeans showed decreasing or non-increasing tendency, and the reduction of chlorophyll content was more in SBNK than in PSNK from the flooding stress. Nitrate content of soybean seedlings with flooding stress showed decreasing tendency in shoot and root parts. Ammonium content, however, was higher in flooding stress compared to the non-flooding. Flooding caused a remarkable change in the AA (amino acid) composition and TAA (total amino acid) concentration in the leaves of soybean seedlings.

본 연구는 혀의 분얼최성기의 관수스트레스 시 탁도(청수, 반탁수, 탁수) 및 관수시간에 따라 반응하는 단백질, 지방산 조성 및 지질과산화(malodialdehyde)를 정량하여 관수에 따른 생육장해 및 그 작용기작을 구명하여, 관수에 따른 생화학적 대사의 기초자료를 제공하고자 실시되었다. 관수스트레스에 의해 가용성단백질은 약 20%가 감소하였다. 특히 탁도가 높고 관수시간이 경과할수록 급격히 감소하였으며, 관수 36시간부터 감소량이 크게 나타났다. 단백질 전기영 동패턴은 관수스트레스에 따라 생성이나 소멸한 펩타이드는 없었으나 약 53Kd부위의 폴리펩타이드는 관수초기부터 함량이 증가하였고, 약 28Kd는 48시간, 54시간에서만 함량이 증가하였다. 관수스트레스에 의한 지질의 과산화정도는 약 150%가 증가하였고, 탁도처리에서 청수와 반탁수간의 차이는 작은 경향이었지만, 관수 60시간에서 약 160-180%가 증가하였다. 그러나 탁수에서는 관수초기부터 malondialdehyde함량이 높았고, 36시간이후부터는 약 190-200%로 급격히 증가하였다. Catalase는 탁도가 높고 처리시간이 경과할수록 활성은 급격히 증가하였다. 관수 48시간을 기준으로 catalase 활성변화가 크게 나타났다. 지방산조성의 변화는 포화지방산의 조성비율은 증가하고 불포화지방산은 감소하였다. 특히 불포화지방산 중 monounsaturated은 증가하였고 polyunsaturated의 상대적인 조성비율은 감소하였다. Double bond index는 탁도가 높을수록 관수기간이 경과할수록 감소폭은 커서 불포화정도가 떨어짐을 나타냈다.

본 실험은 청수, 반탁수, 탁수에 따른 탁도처리와 관수시간에 따른 광합성, 엽록소형광, 증산량 및 회복능을 분석하여 관수스트레스에 대한 벼의 생리반응을 구명하고자 실시한 결과는 다음과 같다. 1. 광합성은 탁도가 높고, 관수 시간이 경과할수록 감소하였다. 특히 관수 36시간 전까지는 약 25%, 42시간이후에는 약 50%가 감소하였다. 증산량은 탁도 및 관수시간이 증가함에 따라 증가하였으며, 청수에서는 약 30%, 반탁수에서는 약 25%, 탁수에서는 약 20%가 증가하였다. Fv/Fm은 탁도 및 관수시간 증가에 따라 감소하였으며, 청수에서는 48시간이후에, 반탁수 및 탁수에서는 36시간이후 약 20%가 감소하였다. 전질소함량은 관수스트레스에 의해 감소하였고, 탁수처리 36시간이후부터 감소량이 켰다. 2. 관수스트레스에 따른 회복력을 나타내는 건물중은 탁도 리별 차이는 작았으나, 관수시간이 경과할수록 크게 감소하였다. 피해정도는 24시간안에는 약 25%, 42시간이후에는 각 처리구 모두에서 약 50%의 생장감소가 일어났다. 관수 48시간의 반탁수 및 탁수는 고사하였다. 광합성은 탁도에 따라서는 청수에서 약 15%, 반탁수, 탁수에서는 10%가 감소하였고, 특히 42시간이후에는 30-50% 감소하였다. 증산량은 탁도 및 관수시간에 처리간의 차이 없이 약 20%증가하였다. 3. 관수 24시간처리에서 관수처리 시 및 퇴수 후 회복기간에도 광합성과 증산량의 일시적인 감소가 일어났다