Schlumbergera truncata absorbs CO2 through its mature phylloclades during the night, and can use a substantial amount of CO2 without requiring ventilation. This study investigated the growth and photosynthetic responses of S. truncata ‘Red Candle’ at two CO2 levels—ambient (≈ 400 μmol･mol-1) and elevated (≈ 1000 μmol･mol-1). At 0–8 weeks after treatment (WAT), width and length of mature phylloclade and length of immature phylloclade did not differ significantly among the CO2 treatments. At 4–8 WAT, number of branches and phylloclades were significantly greater in plants grown under ambient CO2 than those under elevated CO2. Net CO2 uptake was highest in mature phylloclades of plants grown under ambient and elevated CO2 regimes at night, at 2.51 and 1.30 μmol·CO2·m-2·s-1, respectively. However, no statistically significant variation was observed at 6 WAT, and stomatal conductance was significantly affected only by CO2 uptake time at 6 and 8 WAT. Water-use efficiency of mature and immature phylloclades at night increased with increase in CO2 levels (r = 0.7462 and 0.9312, respectively). At 123 days after treatment, plants grown under elevated CO2 had 82.7 floral buds, compared to 72.1 buds in those under ambient CO2. However, this difference was not statistically significant. Moreover, S. truncata grown under elevated CO2 exhibited decreased growth and photosynthesis, whereas the number of floral buds did not exhibit any significant differences among the treatments.

Mathematically modeling photosynthesis helps to interpret gas exchange in a plant and estimate the photosynthetic rate as affected by environmental factors. Notably, the photosynthetic rate varies among leaf vertical positions within a single plant. The objective of this study was to measure the distinct photosynthetic rate of lily (Lilium Oriental Hybrid ‘Casa Blanca’) at the upper, medium, and basal leaf positions. Subsequently, the FvCB (Farquhar-von Caemmerer-Berry) photosynthesis model was employed to determine the parameters of the model and compared it with a rectangular hyperbola photosynthesis model. The photosynthetic rates were measured at different intracellular CO2 concentrations () and photosynthetic photon flux density (PPFD) levels. SPAD values significantly decreased with lowered leaf position. The photosynthetic rates at the medium and basal leaves were lower compared with the upper leaves. FvCB model parameters,  and   , showed no significant difference between the medium and basal leaves. Estimated photosynthetic rates from derived parameters by the FvCB model demonstrated over 0.86 of R2 compared with measured data. The rectangular hyperbola model tended to overestimate or underestimate photosynthetic rates at high  with high PPFD levels or low  with high PPFD levels, respectively, at each leaf position. These results indicated that the parameters of the FvCB model with different leaf positions can be used to estimate the photosynthetic rate of lily.

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.

Daemadeung, located in the estuary of the Nakdong River, is formed by sand dunes and possesses well-developed intertidal flats. This study aimed to investigate the habitat of benthic microalgae, photosynthetic pigments, and photosynthetic efficiency in the intertidal flats of Daemadeung from January to December 2011. The inorganic nitrogen content in the sediment pore water was primarily composed of ammonium, while nitrate+nitrite was dominant in the upper layer water. The concentration of chlorophyll a and fucoxanthin in the sediment surface was significantly higher than the mean of all the sediment layer. The average Fv/Fm of benthic microalgae during the entire survey period was 0.52±0.03, with the highest value (0.61±0.08) observed in February. The rETRmax showed a seasonal trend, being high from spring to early autumn (April to October) and low from winter to early spring (January to March, November, December), with the highest value (153.05±2.30 μmol electrons m-2 s-1) in July and the lowest (38.49±5.17 μmol electrons m-2 s-1) in January. The average Fv/Fm of diurnal microalgae was 0.48±0.03, with the highest value (0.61±0.08) observed at noon. The rETRmax showed a highest peak at noon (54.24±11.35 μmol electrons m-2 s-1) and reached its lowest point at 16:00 (26.17±4.75 μmol electrons m-2 s-1). These findings suggest that the productivity of benthic microalgae varies significantly depending on the survey time and sediment depth. Therefore, to quantify the productivity of benthic microalgae using Diving-PAM, surveys should be conducted based on tidal conditions, and simultaneous pigment analysis of sediment layers should also be performed.

본 연구는 절화용 튤립(Tulipa spp.) 4품종을 대상으로 재 식밀도에 따른 생장과 발육 특성을 알아보고 광이용효율을 분 석하여 우리나라에서 튤립 촉성재배시 필요한 기초자료를 얻 고자 실시되었다. 절화용 튤립 ‘Novi Sun’, ‘Timeless’, ‘Il de France’, ‘Dow Jones’ 4품종을 대상으로 구근용 재배 상자 (가로×세로×높이; 60cm×40cm×20cm)에 상자당 48, 70, 96개의 구근을 정식하여 저온처리 이후 비닐하우스로 운반되 었다. 그 결과, ‘Novi Sun’과 ‘Timeless’는 온실 이식 이후 35 일 만에 수확되었으며 ‘Il de France’와 ‘Dow Jones’는 그보 다 빠른 30일 만에 수확되었다. 모든 품종에서 재식밀도가 증 가할수록 생체중, 줄기 직경, 엽면적이 감소하였다. 정상개화 율은 96bulbs/box 처리에서 특히‘Novi Sun’ 32.7%과 ‘Timeless’ 4.7%로 감소하였으며 이 두 품종에서 줄기와 꽃의 건물중이 크게 감소하는 것으로 나타났다. 광이용 효율과 밀접 한 지표인 엽면적지수는 재식밀도가 높아질수록 증가하였다. 광합성 효율은 ‘Novi Sun’과 ‘Timeless’의 경우 저광도에서 재식밀도에 따라 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 엽면적 감 소와 형태적인 변화가 작은 ‘Il de France’과 ‘Dow Jones’에 서 광합성 효율이 크게 변화하였다. 재식밀도에 따라 다양한 생육 반응은 유사한 경향은 있으나 품종에 따라 광합성 효율과 동화산물의 분배가 크게 달라지는 것으로 나타났다. 튤립 촉성 재배 시 정상적인 꽃의 발달과 생육 확보를 위해서는 충분한 재식 간격을 확보할 수 있는 재식밀도로 정식해야 한다.

살리실산은 식물의 생장 및 발달, 항산화 방어기작, 광합성 작용 그리고 생물적 및 비생물적 스트레스 조건에서 다양한 생리적 기능을 조절하는 물질로 알려져 있다. 본 연구에서는 고온･건조 스트레스 조건에서 살리실산 경엽처리가 고추의 생육, 광합성 특성 및 항산화효소 활성에 미치는 영향을 구명 하고자 하였다. 광합성 특성 측정결과 광합성 속도, 기공전도 도 및 증산 속도가 증가하였고, 3회차 처리에서 가장 높았다. 세포내 MDA와 H2O2 함량은 살리실산 3회차 처리에서 현저 하게 감소하는 경향을 보였다. APX, CAT, POD 및 SOD 활 성이 현저하게 증가하였으며, 무처리 대비 최대 247, 318, 55 및 54% 증가하였다. 고추의 생육 특성은 무처리구와 유의한 차이를 보이지 않았으나, 상품 수량은 15% 정도 증가하였다. 이러한 결과들을 종합해 볼 때, 살리실산의 경엽처리는 고추 의 광합성 특성과 항산화효소 활성을 증진시켜 고온･건조 스트 레스에 의한 피해 경감에 긍정적 효과를 유발함을 확인하였다

Drought stress is a condition that occurs frequently in the field, it reduces of the agricultural yield of field crops. The aim of the study was to screen drought-adapted genotype of Italian rye grass. The experiments were conducted between the two Italian ryegrass (Lolium multiflorum L.) cultivars viz. Hwasan (H) and Kowinearly (KE). The plants were exposed to drought for 14 days. The results suggest that the morphological traits and biomass yield of KE significantly affected by drought stress-induced oxidative stress as the hydrogen peroxide (H2O2) level was induced, while these parameters were unchanged or less affected in H. Furthermore, the cultivar H showed better adaptation by maintaining several physiological parameter including photosystem-II (Fv/Fm), water use efficiency (WUE) and relative water content (RWC%) level in response to drought stress. These results indicate that the cultivar H shows improved drought tolerance by generic variation, improving photosynthetic efficiency and reducing oxidative stress damages under drought stress. These findings can be useful to the breeder and farmer for improving drought tolerance in Italian rye grass through breeding programs.

Photosynthesis and respiration of seagrasses are mainly controlled by water temperature. In this study, the photosynthetic physiology and respiratory changes of the Asian surfgrass Phyllospadix japonicus, which is mainly distributed on the eastern and southern coasts of Korea, were investigated in response to changing water temperature (5, 10, 15, 20, 25, and 30°C) by conducting mesocosm experiments. Photosynthetic parameters (maximum photosynthetic rate, Pmax; compensation irradiance, Ic; and saturation irradiance, Ik) and respiration rate of surfgrass increased with rising water temperature, whereas photosynthetic efficiency (α) was fairly constant among the water temperature conditions. The Pmax and Ik dramatically decreased under the highest water temperature condition (30°C), whereas the Ic and respiration rate increased continuously with the increasing water temperature. Ratios of maximum photosynthetic rates to respiration rates (Pmax : R ) were highest at 5°C and declined markedly at higher temperatures with the lowest ratio at 30°C. The minimum requirement of Hsat (the daily period of irradiancesaturated photosynthesis) of P. japonicus was 2.5 hours at 5°C and 10.6 hours at 30°C for the positive carbon balance. Because longer Hsat was required for the positive carbon balance of P. japonicus under the increased water temperature, the rising water temperature should have negatively affected the growth, distribution, and survival of P. japonicus on the coast of Korea. Since the temperature in the temperate coastal waters is rising gradually due to global warming, the results of this study could provide insights into surfgrass responses to future severe sea warming and light attenuation.

Pollution of agricultural soil by alkaline salts, such as Na2CO3, is a critical and long-lasting problem in cultivable land. The aim of the study was to examine the putative role of citric acid (CA) in alleviating Na2CO3-stress in alfalfa. In this study, Na2CO3 significantly induced leaf chlorosis, inhibited plant growth and photosynthesis related parameters, increased hydrogen peroxide (H2O2) and reduced major antioxidant enzymes (SOD ,CAD, APX) in alfalfa. However, the presence of CA these negative effects of Na2CO3-stress largely recovered. Interestingly, expression of antioxidant and ion transporter genes (Fe-SOD, CAT, APX, DHAR and NHX1) involved in Reactive oxygen species (ROS) homeostasis and oxidative stress tolerance in alfalfa. These findings suggest that CA-mediated Na2CO3 stress alleviation is an ecofriendly approach that would be useful to local farmer for alfalfa and other forage crop cultivation in alkaline soils.

본 연구는 광전환필름에 의해 변형된 태양광 하에서 채소류의 묘소질과 광합성 특성에 미치는 영향을 구명하기위해 수행 되었다. 상추와 배추, 오이 종자를 원예용 상토로 충진된 50구 플러그 트레이에 파종하고, 광전환 필름(SCF)과 상업용 폴리 에틸렌 필름(대조군) 하에서 재배하였다. 대조군 대비 SCF에 투과된 태양광 스펙트럼은 청-녹색광은 감소하고, 적색광은 증가했으며 R/FR 비와 R/B 비가 증가하여 묘의 광합성과 생육, 형태형성 측면에서 영향을 미치기에 충분한 수준이었다. 광합성속도는 SCF 하에서 자란 배추와 오이 묘에서 유의적으 로 증가했으며, 최대 광합성속도는 각각 23%, 19% 높게 나타 났다. 상추의 경우, SCF 처리구에서 생육이 유의적으로 감소 하였으며 도장하였다. SCF 필름 하에서 자란 배추의 경우, 형태적인 차이는 없었으나 잎의 건물중이 증가하여 묘의 충실도가 유의적으로 증가했고 왜화율은 10%로 나타났다. SCF 처리구의 오이 묘는 생육에 차이는 없었으나 엽병 및 초장이 유의적으로 감소하여 왜화율이 24%로 높게 나타났다. 결론적 으로 SCF에 의해 변형된 태양광 스펙트럼은 배추와 오이 묘의 광합성 효율을 증가시키고 묘소질을 향상시켰다고 판단되었다.

Smart farm is a high-tech type of plant factory that artificially makes environmental conditions suitable for the growth of plants and manages them to automatically produce the desired plants regardless of seasons or space. This study was conducted by identifying the effects of Hertz and Duty ratio on the photosynthetic rate of ginseng, a medicinal crop, to find the optimal conditions for photosynthetic responses in smart farms. The light sources consisted of a total of 10 chambers using LED system, with 4 R+B (red+blue) mixed lights and 6 R+B+W (red+blue+white) mixed lights. In addition, the Hertz of the R+B mixed light was treated at 20, 60, 180, 540, 1620 and 4860 hz respectively. The R+B+W mixed light was treated with 60, 180, 540, and 1620 hz. Afterwards, experiments were conducted with the duty ratio of 30, 50, and 70%. As a result, the photosynthetic rate of ginseng according to duty ratio and Hertz was the highest at 60 hz when duty ratio was set to 50%. On the other hand, that was the lowest when the duty ratio was 30% at the same 60 hz. In addition, the photosynthetic rates were highest in the R+B mixed light and R+B+W mixed light at 60 hz. Therefore, the condition with the highest photosynthetic rate of ginseng in smart farms is 60 hz when the duty ratio in R+B mixed light is 50%.

작물의 일중 광합성량을 정확하게 추정하기 위해서는 일중 태양의 위치 변화에 따른 작물의 정확한 수광량 변화를 정확하게 예측해야 한다. 그러나, 이는 많은 시 간, 비용, 노력이 소요되며, 측정의 어려움이 수반된다. 현재까지 다양한 모델링 기법이 적용되었으나 기존 방식으로는 정확한 수광 예측이 어려웠다. 본 연구의 목적은 파프리카의 3차원 스캔 모델과 광학 시뮬레이션을 이용하여 일중 시간 별 캐노피 수광 분포와 광합성 속도의 변화를 예측하는 것이다. 휴대용 3차원 스캐너를 이용하여 온실에서 재배되는 파프리카의 구조 모델을 구축하였 다. 주변 개체의 유무에 따른 캐노피 수광 분포의 변화를 보기 위하여 작물 모델 별 간격을 60cm로 1×1, 9×9 정 방형 배치하여 광학 시뮬레이션을 수행하였다. 광합성 속 도는 직각쌍곡선 모델을 이용하여 계산하였다. 3차원 파 프리카 모델 표면의 수광 분포는 오전 9시, 정오, 오후 3 시의 태양 각도에 따라 서로 다른 양상을 보였다. 캐노피 총 수광량은 9×9 배치로 주변 개체 수가 늘어남에 따라 감소하였고, 태양 고도가 가장 높은 정오에서의 감소율이 가장 적었다. 캐노피 광합성 속도와 CO2 소모량 역시 수 광량과 비슷한 양상을 보였으나 작물 상단부 엽의 광합 성 속도 포화로 인해 수광량 변화에 비해 적은 감소율을 보였다. 본 연구에서는 파프리카의 3차원 스캔 모델과 광 학 시뮬레이션을 이용하여 가상 환경 조건에서의 캐노피 수광과 광합성 분포를 분석할 수 있었으며, 이는 추후 다 양한 재배 조건에서 작물 수광량과 광합성 속도를 예측 하는 데에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

팔당호 수변지역 내 부유조류와 부착조류의 일차생산력은 부착조류의 일차생산력이 더 높게 나타났다. 따라서 수변 지역이나 하천에서는 부착조류에 의한 유기물 생성이 주요한 수생태계 에너지 공급원이 될 것으로 판단된다. 본 연구를 통해 국내에서 처음으로 지표색소의 생산속도 분석결과가 제시되었는데 향후 일차생산력을 측정하는 데 있어서 조류의 총 일차생산력으로 국한된 측정 방법을 좀 더 세분화 하여 특정 조류의 기여도 및 개별 생산력을 판단하는 데 유용하게 사용될 것으로 사료된다.

Smart farm is a breakthrough technology that can maximize crop productivity and economy through efficient utilization of space regardless of external environmental factors. This study was conducted to investigate the optimal growth and physiological conditions of Chinese matrimony vine (Lycium chinense) with LED light sources in a smart farm. The light source was composed of red+blue and red+blue+white mixed light using a LED system. In the red+blue mixed light, red and blue colored LEDs were mixed at ratios of 1:1, 2:1, 5:1, and 10:1, with duty ratios varied to 100%, 99%, and 97%. The experimental results showed that the photosynthetic rate according to the types of light sources did not show statistically significant differences. Meanwhile, the photosynthetic rate according to the mixed ratio of the red and the blue light was highest with the red light and blue LED ratio of 1:1 while the water use efficiency was highest with the red and blue LED ratio of 2:1. The photosynthetic rate according to duty ratio was highest with the duty ratio of 99% under the mixed light condition of red+blue+white whereas the water use efficiency was highest with the duty ratio of 97% under the mixed light of red+blue LED. The results indicate that the light source and light quality for the optimal growth of Lycium chinense in the smart farm using the LED system are the mixed light of red+blue (1:1) and the duty ratio of 97%.

이 연구는 해파리 비료 시비처리 수준에 따른 상수리나무 유묘의 광합성 반응과 엽록소 함량 변화를 알아보기 위해 수행되었으며, 시비처리는 5가지로 조절하였다(무시비처리구, 1.6 g/kg, 2.7 g/kg, 5.5 g/kg과 11.1 g/kg). 해파리 비료 시비처리시 토양수분함량과 잎의 수분포텐셜은 비교적 높게 나타났으며, 해파리 비료의 콜로이드 특성이 토양의 수분보유력을 높이는 것을 알 수 있다. 1.6 g/kg 처리구에서 최대 광합성속도, 기공증산속도, 기공전도도, Fv/Fm 및 토양-엽 수리전도도 등 전반적인 광합성 활성이 증가 하였으며(p<0.05), 엽록소와 카로테노이드 함량 및 Fv/Fo 역시 높게 나타났다(p<0.05). 이와 유사하게 2.7 g/kg 처리구 역시 광합성 활성과 엽록소 함량이 높은 것으로(p<0.05) 나타났으나 무처리구는 이와 반대되는 경향을 보였다. 특히 11.1 g/kg 처리구 경우 토양수분함량은 가장 높았으나 잎의 수분포텐셜은 상대적으로 낮게 나타났는데, 이는 과도한 시비에 따른 생리적인 장애로 생각된다. 결론적으로 1.6 g/kg과 2.7 g/kg 해파리 비료 시비처리시 상수리나무 유묘의 토양수분 보유력과 광합성 활성이 증가됨을 알 수 있다.

Photosynthetic characteristics and growth responses of Phalaenopsis Queen Beer ‘Mantefon’ orchid were determined in plants exposed to variable carbon dioxide (CO2) concentrations at 2-, 24-, and 36-weeks age (i.e., corresponding to juvenile, young, and mature vegetative growth stages, respectively). Plants were grown at 400 (control), 800, or 1,600 μmol･mol-1 CO2 for 6 hours during the nighttime for 32 weeks. Phalaenopsis ‘Mantefon’ in 2- and 24-week-old plants grown at 1,600 μmol･mol-1 CO2 had increased leaf number and net CO2 uptake compared with the plants grown at 400 μmol･mol-1 CO2. In 36-week-old of Phalaenopsis ‘Mantefon’, leaf number was significantly greater in plant grown at 800 and 1,600 μmol･mol-1 conditions compared with plants grown at 400 μmol･mol-1 CO2. Leaves that emerged after the start of the CO2 treatment were initially longer in the plants grown at 1,600 μmol･mol-1 CO2 than at 400 μmol·mol-1 C O2, but the final leaf length was shortest in the plants grown at 1,600 μmol･mol-1 CO2 condition. Plants showed crassulancean acid metabolism characteristic of nighttime CO2 uptake regardless plant growth stages. We found that growers may be able to promote leaf growth with increasing leaf number and reducing time to leaf initiation in the 36-week-old (i.e., mature stage) plants with 800 – 1,600 μmol·mol-1 CO2 and 2- and 24-week-old (i.e., juvenile and young stages) plants with 1,600 μmol·mol-1 C O2 for Phalaenopsis ‘Mantefon’.

본 연구는 대목과 접수의 결합 단계에서 나타나는 스트레스를 오이접목묘의 엽록소형광반응, 엽록소함량, 활착 및 생장 특성 측면에서 분석하고자 수행되었다. 이를 위해서 활착실 내의 광합성유효광양자속은 25, 50, 100, 150μmol·m-2·s-1의 4수준으로 설정되었고, 기온, 상대습도 및 LED 램프의 광주기는 각각 25oC, 90%, 16h·d-1이었다. 본 연구에서 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 대목의 최대양자수율은 0.84-0.85로서 광량에 따른 분명한 차이가 나타나지 않았다. 한편, 접수의 최대양자수율은 접목 후 2일째에 0.81-0.82로 낮게 나타났으나, 3일째부터 광량이 높을수록 접수의 최대양자수율이 증가하였다. 활착 후 4일째에 측정된 접수의 엽록소함량은 광량이 증가할수록 높게 나타났다. 오이접목묘의 활착율은 광량이 100μmol·m-2·s-1 이하일 때 90-95% 정도로 높게 나타났으나, 150μmol·m-2·s-1의 처리구에서는 80% 정도로 저하되었다. 광주기에 따라 다르나, 오이접목묘의 활착에 적합한 한계 광량은 플러그 트레이 표면에 조사된 광량을 기준으로 100μmol·m-2·s-1 정도이다. 본 연구에서 처리된 광강도 하에서 활착된 오이접목묘의 발근에 최소 2일이 소요되었고, 이 기간에 접수의 최대양자수율은 최저치로 나타났다. 활착 단계에서 조사되는 광량에 따라 대목과 접수의 변이형광과 최대양자수율이 다르게 나타났다. 그러므로 접목묘의 활착 단계에서 나타나는 스트레스를 줄이면서 대목의 발근을 촉진하고, 접수의 최대 양자수율이 급격하게 저하되는 것을 방지하려면 광 및 습도 등의 물리적 환경이 정확하게 제어되어야 한다. 향후 접목묘의 활착 단계에서 대목의 발근, 통도조직의 결합 상태, 수분의 이동에 따른 엽록소함량 변화를 정량적으로 구명할 필요가 있다.