본 실험은 LED 광원이 시금치 품종 별 생육, 잎 형태 변화 및 세포 길이에 대한 영향을 구명하고자 수행하였다. 최아된 시금치(Spinacia oleracea.) 품종 ‘월드스타’와 ‘수시로’를 버미큘라이트에 육묘한 후 NFT 시스템에 정식 한 뒤 LED 적색광(R), 청색광(B), 혼합광(적색:청색=2:1)(RB) 및 백색광(W)에서 130μmol·m-2·s-1 PPFD 광도로 25일간 재배하였다. 정식 후 일주일 간격으로 25일 동안 엽장, 엽폭, 엽병, 엽수, 광합성률을 측정하였고, 상편생장지수(leaf epinasty index, LEI)는 잎이 최대로 전개된 후에 측정하였다. 상편생장이 발생된 잎 가운데와 가장자리를 자른 조직의 세포길이, 폭 및 세포면적은 400배율 광학현미경을 이용하여 측정하였다. 정식 후 25일째에는 엽면적, 뿌리길이, 지상부 및 지하부의 생체중, 건물중을 조사하였다. 지상부 생체중과 건물중, 엽수, 엽면적 모두 월드스타 품종이 수시로 품종에 비해 유의적으로 높았다. 건물중은 월드스타 품종의 경우 혼합광(RB)와 적색광(R) 두 처리구에서 청색광(B)와 흰색광(W) 두 처리보다 약 35% 유의적으로 높았다. 수시로 품종의 경우 혼합광(RB) 처리구에서 지상부 건물중이 가장 높아 건물중이 가장 낮았던 흰색광(W) 처리구에 비해 40% 높은 건물중 결과를 보였다. 두 품종 모두 혼합광(RB)와 적색광(R) 두 처리구에서만 정식 21일 이후 잎 상편생장(leaf epinasty)이 나타났고 적색광(R) 처리구에서 혼합광(RB) 처리구 보다 유의적으로 높아 잎 상편 생장은 적색광(R)과 관련이 있는 것을 알 수 있었다. 잎 가운데와 가장자리 부위 세포크기를 현미경으로 관찰한 결과 두 품종 모두 상편생장이 나타난 적색광(R) 처리구의 잎 가장자리 세포밀도가 잎 가운데 보다 낮은 것으로 나타나 앞서 보고된 연구결과들에서 제시한 상편생장과 잎 가운데와 가장자리 부위의 세포크기 차이 연관성을 뒷받침하고 있다. 또한 청색광(B)이 적색광(B)에서 발생되는 상편생장을 완화시켜주는 역할을 하는 것으로 보여 앞으로 두 광원의 적절한 혼합비율 규명이 필요한 것으로 판단된다. 또한, 엽형 변화가 심했던 수시로 품종보다는 월드스타 품종이 LED 광원을 이용한 식물공장 재배에 더 적합한 것으로 판단된다.

본 연구에서는 인공광 광질에 따른 곰보배추의 생육, 엽형 및 항산화능을 비교하였다. 정식 후 56일째에 측정 된 엽장, 엽폭 및 엽수는 적색 LED(R)와 대조구인 형광등(FL) 처리구에서 유의적으로 높았고 혼합광(RB2:1)과 백색 LED(W) 처리구에서 낮았다. 엽형지수(엽장/엽폭)도 적색 LED(R)와 대조구인 형광등(FL) 처리구에서 유의적으로 높았고 혼합광(RB2:1)과 백색 LED(W) 처리구에서 낮았다. 지상부 생체중, 건물중 및 엽면적 모두 적색 LED(R) 처리구에서 가장 높았고 형광등(FL)과 청색 LED(B) 처리구가 그 다음으로 높게 나타났으며 혼합광 (RB2:1)과 백색 LED(W) 처리구에서 낮았다. 잎의 수하 현상은 정식 21일 이후부터 적색 LED(R)와 혼합광 (RB2:1) 처리구에서만 발생하였다. 엽록소 함량은 적색 LED(R) 처리구에서 가장 낮았다. 비엽중은 청색 LED(B) 처리구에서 가장 높았고 형광등(FL) 처리구에서 가장 낮았다. DPPH free radical 소거활성은 처리 간 유의차가 없었다. 위의 결과들을 종합하여 볼 때 형광등이 곰보배추를 실내에서 인공으로 재배 시 적합한 광원으로 판단된다.

저온스트레스에 따른 차나무 잎의 변화와 카테킨, 카페인, 아미노산대사 그리고 환원당 등 다양한 대사물의 함량 변화를 구명하였다. 저온스트레스 피해를 입은 실외포장의 차나무 잎은 세포크기, 기공 및 엽맥세포의 크기가 저온스트레스를 입지 않은 온실 재배 녹차잎에 비해 작았다. 저온스트레스 피해를 입은 실외포장의 차나무 잎에서 카페인과 카테킨의 함량은 온실 재배 차나무보다 높았다. 그러나 아미노산의 함량은 저온스트레스 피해를 입은 실외포장의 차나무 잎보다 온실에서 재배한 차나무가 높았다. 환원당 함량은 실외포장의 차나무에서 낮았다. 인위적 저온스트레스 처리 결과 환원당의 함량은 저온스트레스 처리 2시간까지는 증가하였다가 이후는 감소하였다. 이 결과는 저온스트레스가 차나무 잎의 형태적 변화와 더불어 카페인과 카테킨 그리고 당 등 대사물의 영향을 미친다는 것을 나타낸다.

지구온난화 조건 하에 한국특산식물 섬자리공과 귀화식물 미국자리공의 발아, 식물계절 그리고 잎의 형태학적 변화 를 알아보기 위해 CO2농도(+380~420ppm)와 온도(+3.0℃)를 증가시킨 CO2+온도상승구(EC-ET)와 대조구(AC-AT)에서 실험하였다. 두 종의 발아율은 CO2+온도상승구에서 높았으며 발아개시일 역시 빨랐다. 그리고 섬자리공은 미국자리공에 비해 낮은 발아율 보였다. 섬자리공은 2년 통안 영양생장만 일어난 반면 미국자리공은 2008년과 2009년 한 해에 영양생장과 생식생장을 모두 하였다. 두 종의 식물계절은 CO2농도와 온도가 증가할수록 개업, 꽃대형성, 개화, 열매발달과 성숙시기가 빨라졌으며 잎의 노화 시기는 늦춰졌다. 섬자리공의 잎몸 길이는 CO2농도와 온도에 대한 영향을 받지 않았다. 반면 미국자리공은 CO2+온도상승구에서 높았다. 잎몸 폭 길이는 두 종 모두 CO2+온도상승구에서 높았다. 두 종의 총 잎 수는 구배별 차이가 없었다. 그리고 비엽면적은 섬자리공이 대조구에서 높은 반면 미국자리 CO2+온도상승구에서 높았다. 이상으로 볼 때, 지구온난화가 되면 미국자리공이 섬자리꽁보다 CO2농도와 증가에 대하여 더 민감하게 반응을 할 것으로 판단된다.

본 연구는 저광 조사 저온 저장 중 광합성유효방사(PAR)내의 각 파장이 토마토 묘의 형태와 엽색 변화에 미치는 영향을 조사하기 위하여 실시되었다. 10±0.5℃의 온도와 피크 파장이 각각 405, 450, 505, 545, 600, 645, 680, 700nm의 발광다이오드로부터 조사된 3μmol m-2s-1의 광합성유효광량 자속밀도 조건에서 토마토 접목묘를 28일간 저장하였다. 405, 450, 505nm의 파장에서 저장된 묘의 잎은 다른 파장에서 저장된 잎에 비해 직립하는 경향을 보였으며, 특히 450과 505nm 파장에서 저장된 묘의 경우 엽축 생장이 억제되면서 콤팩트한 형태를 보였다. 파장의 변화에 따른 엽색의 규칙적인 변화는 저장 전후를 비교하여 관찰되지 않았으나, 405와 700nm 파장에서 저장된 묘는 엷은 녹색을 나타내었다. 저광 조사 저온 저장 중, 450~545nm 영역의 광조사는 토마토 묘의 직립을 유도하여 외관상 건강한 묘로 인정 받는데 기여할 것으로 기대된다.

Chinese cabbage is one of most important vegetable crop in Eastern Asian countries including Korea. Because Chinese cabbage is a leafy vegetable, genetic research with respect to the leaf morphology is important. In this research, we have used two inbred lines of Chinese cabbages (Kenshin and RCBr) and generated recombinant lines having various leaf morphology. In F2 population of Kenshin X RCBr, leaf shape showed very dramatic variations with normal distribution in terms of leaf size, petiole length, leaf margin and etc. Microarray with a 135K DNA chip (version 3) integrated 2 sets of total Chinese cabbage genes. Biological process of candidate genes was classified into transcription factor, genes encoding kinase activity protein, protein folding related genes, oxidation-reduction process genes. Putative leaf-morphology-related genes were 142 that are involed in phytohormone pathway genes, cell proliferation & cell elongation related genes and genes controlling leaf morphogenesis etc. These genes are further classified to phytohormone signaling-associated genes (SAUR44, PIN2, CPK6, RDUF2), leaf development regulating genes (DWF4, CUC2, TCP15, BLH4, NGA4), and cell division and cell growth related genes (ILP1, TCTP, EMB1027).

우리나라에서 안면도에만 분포하는 먹넌출 집단의 생명자원보존을 위하여 엽의 형태적 특성과 I-SSR 표지자를 이용한 유전변이를 조사하였다. 10가지 엽특성에 대한 ANOVA 분석결과 모든 특성에서 개체 간에 통계적인 유의성이 인정되었다. 조사된 39개체의 평균특성은 엽신장 11.8 cm, 최대엽폭 7.1 cm, 엽지수 1.67, 상1/3폭 5.4 cm, 하1/3폭 6.2 cm, 엽병길이 3.6 cm, 엽두께 0.19 mm, 엽맥수(좌) 11.5개, 엽맥수(우) 11.4개, 엽면적 61.7 cm2로 나타났다. 변이계수 값은 엽두께, 엽병길이, 엽면적이 각각 18.8%, 21.7%, 22.0%로 높게 나타났으며, 나머지 특성들에서는 15% 이내의 비교적 낮은 변이를 나타냈다. 선발된 8개 I-SSR Primer에서 총 50개의 증폭산물을 얻었으며, 유효대립 유전자의 수 1.719개, 다형적 유전자좌의 비율 26.0%, 이형접합도의 기대치 0.410 및 Shannon의 다양성지수 0.598로 각각 나타났다. 안면도 먹넌출 집단은 제한된 지역에 분포하며 개체수가 적음에도 불구하고 높은 유전다양성을 유지하는 것으로 나타났다.

Projected increases in atmospheric CO2 concentration ([CO2 ]) and temperature (Ta ) have the potential to alter in rice growth and yield. However, little is known about whether Ta warming with elevated [CO2 ] modify plant architecture. To better understand the vertical profiles of leaf area index (LAI) and the flag leaf morphology of rice grown under elevated Ta and [CO2 ], we conducted a temperature gradient field chamber (TGC) experiment at Gwangju, Korea. Rice (Oryza sativa L. cv. Dongjin1ho) was grown at two [CO2 ] [386 (ambient) vs 592 ppmV (elevated)] and three Ta regimes [26.8 (~approx ambient), 28.1 and 29.8~circC ] in six independent field TGCs. While elevated Ta did not alter total LAI, elevated [CO2 ] tended to reduce (c. 6.6%) the LAI. At a given canopy layer, the LAI was affected neither by elevated [CO2 ] nor by elevated Ta , allocating the largest LAI in the middle part of the canopy. However, the fraction of LAI distributed in a higher and in a lower layer was strongly affected by elevated Ta ; on average, the LAI distributed in the 75-90 cm (and 45-60 cm) layer of total LAI was 9.4% (and 35.0%), 18.8% (25.9%) and 18.6% (29.2%) in ambient Ta , 1.3~circC and 3.0~circC above ambient Ta , respectively. Most of the parameters related to flag leaf morphology was negated with elevated [CO2 ]; there were about 12%, 5%, 7.5%, 15% and 21% decreases in length (L), width (W), L:W ratio, area and mass of the flag leaf, respectively, at elevated [CO2 ]. However, the negative effect of elevated [CO2 ] was offset to some extent by Ta warming. All modifications observed were directly or indirectly associated with either stimulated leaf expansion or crop phenology under Ta warming with elevated [CO2 ]. We conclude that plant architecture and flag leaf morphology of rice can be modified both by Ta warming and elevated [CO2 ] via altering crop phenology and the extent of leaf expansion.

우리나라에 천연분포하는 흑오미자 4종류(자웅동주 제주 #41, #6, 숫그루, 암그루), 오미자 및 남오미자의 잎의 형태적 특성과 엽록소 함량 변이를 조사한 결과는 다음과 같다. 오미자과의 잎 형질, 기공 및 목부 해부학적 특성을 조사한 결과, 수종 간 많은 차이가 있었으며, 흑오미자 4종류 내에서도 암그루, 숫그루 및 자웅동주 개체 간 많은 차이를 보였다. 잎의 길이는 남오미자가 가장 크고 다음이 오미자, 흑오미자 순이었으며, 흑오미자 4종류에서는 암그루가 가장 크고 자웅동주 개체가 중간이었다. 엽병길이는 흑오미자가 오미자와 남오미자에 비해 2배 이상 길었다. 기공길이에서는 흑오미자가 92.5~105.9 μm, 오미자가 79.9 μm, 남오미자가 76.2 μm 로 흑오미자의 기공길이가 길었으며, 기공 폭에서도 유사한 경향을 보여 흑오미자의 기공 크기가 큰 것으로 나타났으나 기공밀도는 오미자나 남오미자에 비해 낮았다. 도관요소 및 목부섬유의 크기도 기공과 유사한 경향을 보였으며, 흑오미자 4종류 내에서도 자웅동주와 암그루, 숫그루 간 차이를 보였다. 엽록소 함량조사 결과 종 간 및 개체 간 변이가 크게 나타났으며, 흑오미자와 남오미자의 SPAD-501 값은 각각 38.8±6.7, 39.5±8.2로 큰 차이를 볼 수 없었으나, 오미자는 SPAD-501 값이 29.2±6.2로 다른 두 수종에 비하여 매우 낮은 값을 나타내었다.

콩의 입중에 따른 다수성 콩 품종육성의 엽형 모델을 찾고자 기존의 품종들을 대상으로 일의 형태 및 해부학적 특성과의 관계를 조사했는데. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 엽신의 두께는 소립형 품종보다는 대립형 품종이 두꺼웠으며, 단위엽의 엽면적에서도 대립형 품종들이 큰 경향이었다. 2. 엽육조직의 관찰결과 소립 장엽형 품종과 대립 환엽형품종의 책상세포 및 해면세포가 두껍고 치밀하게 배열되어 있었다. 3. 단위엽면적당 CO2 흡수량, 주당 CO2 흡수량, 엽신 및 책상세포의 두께는 종실수량과 정의 상관이 인정되었으며, 단위엽의 엽면적과는 부의 상관을 보였다. 4. 따라서 품종간의 특성은 및 기능의 차이로서 인정할 수 있었으며 특히 CO2 동화량 및 엽육조직의 두께와 엽육세포의 치밀함 등은 품종간 특성차이를 나타내는데 크게 기여하였다

염색의 농담에 따른 엽록소의 함량과 수량과의 관계를 밝히고자 연녹색잎 표지인자를 가진 Taichung 65(pgl)와 녹색엽인 수원345호 및 두 계통간의 교잡 BC1 F2 에서 농업형질과 엽록체의 특성을 밝히고자 수행한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 연녹색 및 계통인 T.65(pgl)와 수원345호의 조합 F2 에서 연녹색 잎 개체군은 T.65(pgl)와 차이가 없었으나 녹색잎 개체군의 평균 개체수량은 수원345호에 비하여 월등히 높게 나타났다. 2. T.65(pgl)의 엽록소 함량은 수원345호에 비하여 적었으며, 감소되는 유형은 비슷하였으나 Ca/Cb 비율은 출수후 15일부터 60일까지 오히려 높게 나타났다. 3. 출수 후 T.65(pgl)의 지엽은 수원345호에 비하여 낮은 SPAD 값을 보였지만 2엽, 3엽은 모두 유의한 차이가 없었다. 반면 F2 에서 연녹색잎 개체군의 지엽, 2엽, 3엽에서의 SPAD 값은 녹색잎 개체군에 비하여 모두 낮게 나타났다. 4. 출수후 20일에 지엽의 엽록체를 투과전자현미경으로 검경한 결과 T.65(pgl)에서 osmium granule의 수가 많은 것으로 나타났다.

한국산 개미취속(Aster) 및 근연의 17분류군을 대상으로 잎의 외부형태학적 형질 및 광학현미경과 주사전자현미경을 이용하여 해부학적 형질을 조사하여 이들의 분류학적 가치를 파악하였다. 잎의 외부형태학적 형질에서 엽형은 타원형, 주걱형, 피침형, 선형, 난상삼각형의 5유형으로 동일분류군내에서는 일정하였으며, 분류군간에는 몇가지 유형으로 뚜렷히 구분되었으므로 분류군의 식별형질로 유용하였다. 엽연의 거치는 전연, 예거치, 치아상거치, 결각상거치의 4유형으로 구분되었으나 일부 분류군들에서 개체간에 변이가 나타나므로 이들 식별형질로는 선별적으로 적용되어야 할 것으로 사료되었다. 해부학적형질에서 표피세포의 크기와 형태, 기공의 크기와 단위면적당 분포수, 표면의 cuticle 침적양상은 분류군 간에 뚜렷한 차이점을 보이지 않으나, 기공의 표면존재여부, 기공의 크기, 단위면적당 기공의 분포수, 표피세포의 크기에 의해 일부 분류군들이 구분되었다. 모용은 형태와 모용표면의 무늬양상 및 구성세포의 배열 등에 의해 단열성 과립상 원추형, 단열성 평활상 원추형, 단열성 평활상 사상형, 구형, 2열성 낭상 두상형의 5유형으로 구분되었으며, 동일분류군내에서 다양한 생육환경에도 불구하고 기본적인 형태가 동일함으로 좋은 식별 형질로 판단되었다.

콩잎의 광합성능력이 잎의 내부형태 변이와 관련되어 있는지 검토하기 위해 대두품종 ‘Hodg-son 78’을 공시하여 포장실험을 수행하였다. 잎의 내부 형태면이를 촉진시키기 위해 착협시(R3 stage)에 유아주기 (1m이랑당 26주에서 6.5주)와 곁가지 치기를 통해 source활성 증대를, 계속적인 꼬투리 제거 (절위당 한개의 꼬투리만 남김)를 통해 sink활성 감소를 시도하였다. 협신장기(R4 stage)로부터 3-4일 간격으로 5회에 걸쳐 제 10절위 복엽의 중앙소엽을 대상으로 기체교환특성, 잎의 두께, 엽육세포의 체적 및 표면적, 그리고 주변 미기상변수를 측정하였다. 가설검증을 위해 기존의 광합성모형을 엽육세포의 표면적이 기체확산과, 엽육세포의 체적이 생화학적 활성과 관련되도록 수정하였다. 실측 광합성속도의 변이가운데 79%는 이 수정된 모형에 의해 설명 가능하였으며, 엽내부형태의 영향을 무시한 기존의 광합성모형에 비해 평균 14.5%의 추정능력 향상을 확인할 수 있었다.