지구기후가 이산화탄소 배출 증가로 인해 급격하게 변화하고 있는 추세이고, 이러한 급격한 기후 변화는 농경지 염류직접, 농경지 침수, 고온 및 저온과 같은 농업 기상의 다양한 변화를 야기하고 있다. 여러 환경스트레스 중에서 농경지 침수는 경작지 내 과도한 수분 유입으로 인해 유도되게 된다. 특히 많은 과학자들은 탄소 배출 증가로 인한 기후변화로 인해 집중호우가 지금보다 더 자주 발생할 것으로 예상되고 있기 때문에 농경지의 침수로 인한 농작물의 피해는 점점 더 증가할 것으로 예상하고 있다. 침수로 인한 스트레스에 대한 식물의 취약성 및 저항성 메커니즘에는 중요한 변화가 있다. 그러므로 이런 침수스트레스 문제에 대응하기 위해서 침수저항성 메커니즘과 관련된 다양한 연구가 수행중이다. 침수저항성이 높은 작물을 생산하기 위해서는 침수 스트레스의 여러 요인을 연구하는 것뿐만 아니라 어떻게 식물이 침수스트레스 요인을 감지하고 대응하는 방법을 이해해야 한다. 따라서 본 논문에서는 침수 스트레스 저항성과 관련된 것으로 보고된 작물의 형태적, 생리적, 유전자적 변화에 대해서 소개하고 이를 통해 작물의 침수저항성 메커니즘에 대한 이해를 돕기 위해 내용을 정리하였다.

Soybean [Glycine max. (L.) Merr] is one of the most important legumes in the world. However, soybean varieties are sensitive to flooding stress and their seed yields are substantially reduced in response to the flooding stress. 192 soybean germplasm collection was screened to identify flooding tolerant germplasm at an early vegetative growth stage (V1). Soybean plants at V1 stage were waterlogged for 4 to 10 days. To evaluate flooding tolerance, survival rate were investigated as a time dependent manner. Jangbaegkong, Danbaegkong, Sowonkong, Socheong2 and Suwon269 showed flooding tolerance, while Shillog, T201, T181, NTS1116 and HP-963 showed flooding sensitivity. We also investigated effects of flooding stress on soybean morphology. The adventitious root development was greatly increased in flooding tolerant plants compared to it in flooding sensitive plants. In addition, root length and root number were analyzed. The significant reduction of root length and root number was observed in flooding sensitive plants. Thus, these results indicate that the morphological changes in roots are important for acclimation to flooding stress. Taken together, the relationship between the morphological changes in the roots and flooding tolerance may be useful in selecting a flooding tolerant soybean germplasm.

본 연구는 우리나라 기상여건을 고려하여 콩 생육초기에 습해 저항성 자원을 선발하여 내습성 콩 품종의 조기육성 및 유전적 요인을 구명하기 위한 기초자료를 제공하고자 수행하였던 바, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.1.국내 콩 주요 품종 및 보존 유전자원 등 192점에 대한 담수처리에 의한 생존율에 따라 습해 저항성과 감수성으로 분류하였다. 그 결과, 장백콩, 단백콩, 소원콩, 소청2호, 수원269는 습해 저항성 자원으로 선발되었다. 신록, T181, T201, NTS1116, HP-963은 습해 감수성 자원으로 선발되었다. 2.습해처리에 의해 발현이 증가된다고 보고된 유전자들 APX1, APX2, Adh의 발현을 분석한 결과 유전자들의 발현이 증가하였으며, 이로 미루어 습해처리가 정상적으로 처리되었음을 알 수 있다.3.1차 선발된 습해 저항성 및 감수성 자원에 습해를 처리하였을 때, 저항성 자원은 생존율이 71% 이상, 감수성 자원은 25% 이하의 생존율을 나타내었다. 1차 선발된 습해 저항성 및 감수성 자원에 대한 재현성을 확인하였다.4.부정근은 습해 저항성 자원에서 17.3~41.3개, 감수성 자원에서 0~9개를 나타내었다. 습해 감수성 자원에 비해 습해 저항성 자원에서 부정근이 상대적으로 많이 발달함을 확인할 수 있었다.5.주근의 길이는 저항성 자원에서는 0~25% 정도 감소한 반면 감수성 자원에서는 44~60% 감소한 것으로 조사되었다. 측근의 수는 감수성 자원에서는 37~65%로 감소하였지만 저항성 자원에서는 8~67% 증가하였다.

Drought, salinity and flooding are three important abiotic factors limiting soybean production worldwide. Irrigation, soil reclamation, and drainage systems are not generally available or economically feasible for soybean production. Therefore, productive soybean varieties with tolerance are a cost effective means for reducing yield losses due to these factors. Genetic variability for higher tolerance to drought, salt and flooding is important. However, only a small portion of nearly 200,000 world soybean accessions have been screened to find genotypes with tolerance for use in breeding programs. Evaluation for tolerance to drought, salinity and flooding is difficult due to lack of faster, cost effective, repeatable screening methods. Soybean strains with higher tolerance to the above stresses have been identified. Crosses with lines with drought, salt and flooding tolerance through conventional breeding has made a significant contribution to improving tolerance to abiotic stress in soybean. Molecular markers associated with tolerance to drought, salt and flooding will allow faster, reliable screening for these traits. Germplasm resources, genome sequence information and various genomic tools are available for soybean. Integration of genomic tools coupled with well-designed breeding strategies and effective uses of these resources will help to develop soybean varieties with higher tolerance to drought, salt and flooding.

본 실험은 내습성 품종과 감수성 품종을 5엽기에 9일간 침수 처리한 후 잎과 배축을 대상으로 횡단면을 해부학적 특성을 광학현미경으로 관찰하여 그 결과 다음과 같다. 1. 엽록소함량, 광합성, 책상조직 수, 엽두께 및 잎 건물중은 습해에 의해 급격히 감소되었으며 풍산나물콩보다 소백나물콩의 감소가 더 많았다. 2. 잎 조직의 책상조직의 치밀함은 습해에 의해 급격히 감소되었고 품종간 차이도 관찰되었으며, 풍산나물콩은 주맥의 통도조직 중 목부의 발달을 볼 수 있었다. 3. 배축의 통기조직 형성은 소백나물콩은 보이지 않았으나 풍산나물콩은 피층에 파생통기조직이 형성되는 것을 볼 수 있었다.