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혜옥 당
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1 농업생명과학연구 44(5) pp Journl of Agriculture & Life Science 44(5) pp 단일처리후 LEDs 광도에따른절화국의줄기신장과광합성반응 정성우 * 네덜란드와겐닝겐대학교접수일 (21년 8월 9일 ), 수정일 (21년 1월 11일 ), 게재확정일 (21년 1월 19일 ) Stem Elongtion nd Photosynthesis Response of Cut Chrysnthemum under Different LEDs Light Intensity Sung-Woo Jeong Dept. of Horticulturl Supply Chins Group, Wgeningen UR, The Netherlnds Received: AUG , Revised: OCT , Accepted: OCT 초록초장은절화국의외적품질을결정하는매우중요한요소이다. 본실험은단일처리후광량의차이에따른절화국화광합성효율과줄기신장에미치는영향을알아보기위하여 growth chmer 내에서수행되었다. 정식 7일후단일처리 (dy/night, 11/13h) 를개시하였으며이때광량은 LEDs rry (lue+red) 를이용하여 6, 1, 14, 그리고 18 µmol m -2 s -1 로각각유지하였다. 본실험의결과, 광도의증가에따른순광합성률은꾸준히증가하는직선회귀의상관관계가있었다. 광도의차이가꽃눈분화의시기에는영향을미치지않았다. 초장, 엽면적, 그리고건물중등의생육은광도의증가에따라증가하였으나 14과 18 µmol m -2 s -1 에서는처리간차이가나타나지않았다. 이상의결과에서 LEDs rry 를이용한 14 µmol m -2 s -1 이상의광도는절화국의줄기신장에효과가없는것으로판단되었으며광도의증가에따른순광합성률의증가가생육의증가와일치하지는않음을알수있었다. 검색어 - 순광합성율, 줄기신장, 건물중, 광광도, LEDs ABSTRACT The control of stem length is most importnt externl qulity spect in cut chrysnthemum. The present work in conducted in growth chmer nd ims t investigting the effect of light intensity on the photosynthesis cpcity nd stem elongtion in cut chrysnthemum. To evlute the effect, different level of ssimiltion lighting (LEDs) ws given to cnopy level 6, 1, 14, nd 18 µmol m -2 s -1, individully, under short-dy conditions, nd the light tretments were initited from 7 dys fter plnting. There ws positive liner-regression reltionship etween the light intensity nd the net ssimiltion rte. On the other hnd, there ws not significnt difference in flower uds induction. The growth of stem length, lef re, nd dry weight ws incresed y incresing the -1 light intensity, wheres the plnts grown under 14 nd 18 µmol m -2 s ws not differences in those of growth. It indictes tht the incresed net ssimiltion rte is not continully coincided with the mximized growth in cut chrysnthemum. It might e considered tht the optiml light intensity for stem elongtion of cut chrysnthemum is 14 µmol m -2 s -1 under short-dy condition. Key words - Dry weight, LEDs, Light intensity, Net ssimiltion rte, Stem elongtion *Corresponding uthor: Sung-Woo Jeong Tel: Fx: E-mil: swjeong73@gmil.com

2 24 Journl of Agriculture & Life Science 44(5) Ⅰ. 서론국화는세계적으로도매우중요한화훼작물로서널리재배되고있으며시설원예의발달로유리혹은필름온실에서주년생산되고있다. 국화는대표적인단일성식물로한계일장 14.5 시간이하에서꽃눈이분화되고 13.5 시간이하에서꽃눈의발달이이루어진다 (Furut, 1954). 일반적으로국화농가에서는꽃눈을일찍유도하기위해정식후한계일장이하의단일처리를개시하게된다. 반면, 절화국의경우단일처리개시가분화국과가든국에비해늦게개시가되고있다. 절화국은줄기의신장이시장성에매우중요한요인이되고있기때문이다 (Krlsson & Heins, 1994). 분화국은정식후일정기간의줄기신장의확보를위해장일처리를하며이는보통 3주정도가적당한것으로보고되고있다 (Bek et l., 23). 줄기의신장은마디수의증가와마디길이의신장으로이루어지게되는데 (Hismtsu et l., 28), 단일처리개시후꽃눈의분화가유도되면마디수는증가하지않으므로마디길이의신장에의해서만줄기의신장은유도된다 (Hismtsu et l., 28). 지금까지국화의줄기신장을위한재배적방법으로는주야간의온도차이이용 (Cvlho et l., 22), 광선택적피복제의사용 (Khttk & Person, 26), fr-red light 의조사 (Hismtsu et l. 28) 등이연구되어져왔다. 한편, 작물의생장은광합성에의해크게영향을받게되는데특히, 광합성유효광 (PAR) 스펙트럼에서의광도은광보상점과광포화점을결정하는요인이되고있으며식물의형태형성에많은영향을미치는것으로보고되고있다 (Lee et l., 22; Choi et l., 23). 국화의꽃눈의분화시기와꽃의발달은단일조건하에서유도되며단일조건하에서의광도의증가는건물중과주당꽃의면적을증가시킨다고보고되고있다 (Klrsson et l., 1989). 최근 LEDs 의개발로인해광합성의최적스펙트럼의조성이가능해졌으며식물의형태형성에관여하는스펙트럼도구명되고있다 (Kim et l., 24; Lund et l., 27; Hogewoning et l., 21). LEDs 는발광하는반도체소자로서열이적고특정파장의빛을내며수명이오래가는등의장점을지 니고있어폐쇄형온실과식물공장그리고미래우주농법에서작물재배용인공광원으로서주목을크게받고있다. 한편, LEDs 에관한대부분의선행연구가특정파장혹은몇가지혼합광에대한식물의광형태형성에미치는연구에집중되어왔고 LEDs 의광량에따른형태형성에관한연구는미비한수준이다. 따라서본연구에서는단일처리후적색과청색이혼합된 LEDs 의광도변화가절화국화의광합성효율, 줄기신장그리고꽃눈분화에미치는영향을구명하고자수행하였다. Ⅱ. 재료및방법본실험은 29년 12월 4일부터 21년 1월 28일까지네덜란드 Wgeningen 대학 Unifrm의 growth chmer 내에서수행하였다. 공시품종은스프레이절화국화 (Dendrnthem grndiflorum (Rmt) Kitmur cv. Zeml) 를사용하였다. 피트블록에삽목한초장 13cm, 엽수 7매내외의균일한묘를이용하여직경 14cm 포트에정식하였다. 정식후식물생장상으로옮겨졌으며 LEDs rry (2% lue, 8% red) 를이용하여광량은 1±5 µmol m -2 s -1 수준으로유지하였고일장시간은 15 시간으로장일처리를하였다. 정식 7일후동일한 LEDs rry 를이용하여 cnopy 수준에서광량을 4, 8, 12, 그리고 16 µmol m -2 s -1 으로각각조절하여실험처리를개시하였으며광량은 quntum sensor (LI-COR, Lincoln, NE, USA) 를이용하여측정하였다. LEDs rry 의광량과스펙트럼은 spectrordiometer (USB 2 spectrordiometer, Ocen Optics, Duiven, The Netherlnds) 를이용하여 4일마다처리별광수준을유지하였다. 실험개시일부터종료일까지일장시간은 11시간으로단일처리를하였으며식물생장상내의온도는 22, 상대습도 65, 그리고이산화탄소농도는 4 ppm으로유지시켰다. 급액은두상관수로실시하였으며급액농도는 EC 1.2 ds m -1, ph 5.6의수준으로공급하였다. 단일처리 3주후휴대용광합성측정기 (Li-64, LI-COR, Lincoln, NE, USA) 를사용하여순광합성률을측정하였다. Lef chmer 내의 LED light source (2% lue, 8% red) 를이용하

3 Sung et l. : Selection of Lipoxygense, Kunitz Trypsin inhiitor nd 7S α -suunit Protein Free Soyen Strin 25 여광도를조절하였으며내부 CO 2 의농도는 4 ppm, 그리고온도는 22 로유지하여측정하였다. 꽃눈의분화는광학현미경을이용하여관찰및조사하였으며, 생육조사는단일처리 7주후실시하였으며초장, 엽면적, 그리고건물중등을측정하였으며, 건물중은생체중측정후항온기 8 에서 72시간경과후측정하였다. 생육결과는 SAS (Sttisticl Anlysis System, V. 9., NC, USA) 프로그램을이용하여통계분석하였다. Ⅲ. 결과및고찰본실험에사용된 LEDs rry 는청색과적색모듈의비율이 1:1로제조되었으며 power supplier를이용하여광량의비율을 1:4 (lue:red) 로모든처리에적용하였다 (Fig. 1). 일반적으로청색혹은적색광의단일스펙트럼은식물의생육을감소시키며 (Kim et l., 24; Msud et l., 24), 청색과적색의혼합광은식물의광합성과생장을증가시킨다고보고되고있다 (Msud et l., 24; Hogewoning et l., 21). 3.5 µmol m -2 s -1 (µmol) 의광도에서순광합성률이 6.97 µmol CO 2 m -2 s -1 로가장높게나타났으며광도의증가에따른순광합성률은직선상의회귀 (Y=1.832x, R 2 =.963) 를나타내었다. 일반적으로식물은 4-7nm 파장대의광합성유효광 (PAR) 을광합성에사용하며 PAR의광도증가에따라순광합성률은증가하여광포화점에도달하게된다 (Slisury & Ross, 1992). Kim et l. (24) 은기내배양시청색과적색의혼합 LEDs광에서국화의생육이우수하였으며순광합성율도가장높게나타났다고보고하였다. 한편, 본실험의광도별처리후평균 29.2일에꽃눈이분화하기시작하였으며처리간유의성은나타나지않았다 (dt not shown). Anet (mmol CO 2 m -2 s -1 ) 8 R 2 = Spectrl irrdince (µmol m -2 s -1 ) Light intensity (µmol m -2 s -1 ) Fig 2. Response of net ssimiltion rte reltive to irrdince for chrysnthemum leves grown under different light intensity. Error rs indicte stndrd devition (n=6) Wvelength (nm) Fig. 1. Spectrl photon distriution used for the light tretment (i.e. light intensity = 1 µmol m -2 s -1 ). 단일조건하에서각수준별광도가광합성효율에 미치는영향을알아보기위해단일처리 3 주후각 처리별로순광합성률을측정하였다 (Fig. 2). 광도 가증가함에따라순광합성률은증가하여 18 단일처리 7주후생육조사를한결과, 초장은 6 µmol m -2 s -1 의저광도에서 4.2 cm로가장짧았고고광도인 18 µmol m -2 s -1 에서 58.1 cm로가장길었다. 반면 14 µmol m -2 s -1 의광도에서 57.7 cm로 18 µmol m -2 s -1 의초장과그차이가없었다 (Fig. 3A). 절화국의초장은외적품질중가장중요하게여겨지는요인으로절화시장에서엄격히규제가되고있다 (Krlsson & Heins, 1994; Clvlho et l., 22). 본실험에서광도와순광

4 26 Journl of Agriculture & Life Science 44(5) 합성률의회귀직선상관관계와비교해볼때광도와 초장과의상관관계는회귀직선의상관관계를보여주 지못했다. 일반적으로절화국화의줄기신장은주 야간온도차이에따른주간의온도가야간의온도 보다높을때 (Crvlho et l., 22) 와일몰후 fr-red light 에의한 GA 의생합성촉진으로촉진 Stem length (cm) Lef re (cm 2 ) Dry weight (g) A B C c c Light intensity (µmol m -2 s -1 ) Fig. 3. Stem length (A), lef re (B), nd Dry weight (C) reltive to irrdince for chrysnthemum plnts grown under different light intensity. Error rs indicte stndrd devition (n=6) nd different letters men significnt differences (P.5). 된다고알려져있다 (Hismtsu et l., 28). 본실험에서주 야간의온도차이는없었으므로 GA의생합성이광도차이에영향을받았는지에관한추후연구가필요하다고생각된다. LEDs 의광도차이에따른엽면적은 6 µmol m -2 s -1 에서 31 cm 2 으로가장좁았으며 18 µmol m -2 s -1 에서 373 cm 2 으로가장넓었으나 14 µmol m -2 s -1 의 366 cm 2 와유의적인차이가없었다 (Fig. 3B). 광도차이에따른초장의변화와는달리엽면적은처리간큰차이가나타나지않았는데, 이는 Choi et l. (23) 이 9 µmol m -2 s -1 의광도하에서자란들깨의엽면적이 18 µmol m -2 s -1 광도하에서보다감소하였다고보고한결과 (Choi et l., 23) 와유사하였다. 일반적으로식물의잎은약한광도하에서엽면적이오히려증가하며높은광도하에서는엽면적은감소하며엽육이두꺼워지는경향을가진다고알려져있다 (Slisury & Ross, 1992). 그러나광도의정도에따른잎의형태적변화는식물종간의차이가있을수있고광도의범위에따른상당한차이도있을수있을것으로생각된다. 잎과줄기의건물중의결과도초장의결과와유사하였으며저광도인 6 µmol m -2 s -1-1 에서가장가벼웠고 18 µmol m -2 s 에서무거웠으나 14 µmol m -2 s -1 과비교하여그차이를나타나지않았다 (Fig. 3C). 이는순광합성률의증가에따른생장의증가가반드시정의상관관계를나타내지않는것으로사료된다. Lee et l. (22) 은 4 µmol mol -1 CO 2 수준에서주요작물의광 -1 포화곡선을분석한결과, 콩은 12 µmol m -2 s 의절화국은광도 3 µmol m -2 s -1 의수준에서광포화점을나타내었다고하였다. Hicklenton (1985) 는단일조건하에서 77, 148, 231 µmol m -2 s -1 의다른수준의추가광공급은분화국의총건물중과개화수에큰차이를나타내지않았다고보고하였다. 이러한결과들은국화의광포화점이상대적으로낮은것에기인된결과로생각되어진다. Hogewoing et l. (21) 은동일한광도하에서형광등, 고압나트륨등, 그리고인공태양광의조사에따른오이의엽면적과건물중등형태적변화에많은차이를나타낸다고하였으며, 동일한광도하에서청색 LEDs 의비율이달라짐에따라광합성의효율, C/N율, 그리고비엽중등이달라진다고

5 Sung et l. : Selection of Lipoxygense, Kunitz Trypsin inhiitor nd 7S α -suunit Protein Free Soyen Strin 27 하였다 (Hogewoning et l., 21). 따라서국화와같은광포화점이낮은작물은시설내최적광조건을유지하기위한적정광도를광원별로조절할필요가있을것으로생각된다. 이상의결과에서단일처리후청색과적색광의혼합 LEDs 광도수준 (6-18 µmol m -2 s -1 ) 에따른절화국 Zeml' 의생육은광도가증가할수록초장, 엽면적, 건물중등이증가하였으나 14 과 18 µmol m -2 s -1 의광도에서는그차이가나타나지않았다. 꽃눈은광도차이와관계없이단일처리후 29.2 일에개시되었다. Ⅳ. 감사의글이논문은 29년정부 ( 교육과학기술부 ) 의재원으로한국연구재단 ( 구한국학술진흥재단 ) 의지원을받아수행된연구임 (KRF F13). Literture cited Crvlho, S. M. P., E. Heuvelimk, R. Cscis, nd O. vn Kooten. 22. Effect of dy nd night temperture on internode nd stem length in chrysnthemum: is everything explined y DIF? Ann. Bot. 9: Choi, Y. H., C. K. Ahn, J. S. Kng, B. G. Son, I. S. Choi, Y. C. Kim, Y. G. Lee, K. K. Kim, Y. G. Kim, nd K. W. Son. 23. Growth, photomorphogenesis, nd photosynthesis of perill grown under red, lue light emitting diodes nd light intensities. J. Kor. Soc. Hort. Sci. 44: Furut, T Photoperiod nd flowering of chrysnthemum morifolium. Proceedings Amer. Soc. Hort. Sci. 63: Krlsson, M. G. nd R. D. Heins A model of chrysnthemum stem elongtion. J. Amer. Soc. Hort. Sci. 119: Hicklenton, P. R Influence of different levels nd timing of supplemetl irrdition on pot chrysnthemum production. HortSci. 2: Hismtsu, T., K. Sumitomo, nd H. Shimizu. 28. End-of-dy fr-red tretment enhces responsiveness to gierellins nd promotes stem extension in chrysnthemum. J. Hort. Sci. Biotech. 83: Hogewoning, S. W., P. Douwstr, G. Trouworst, W. vn Ieperen, nd J. Hrison. 21. An rtificil solr spectrum sustntilly lters plnt development compred with usul climte room irrdince spectr. J. Exp. Bot. 61: Hogewoning, S. W., G. Trouworst, H. Mljrs, H. Poorter, W. vn Ieperen, nd J. Hrinson. 21. Blue light dose-responses of lef photosynthesis, morphology, nd chemicl composition of Cucumis stivus grown under different comintions of red nd lue light. J. Exp. Bot. 61: Kim, H. H., G. D. Goins, R. M. Wheeler, nd J. C. Sger. 24. Green-light supplementtion for enhnced lettuce growth under nd lue-light emitting diodes. HortSci. 39: Lee, B. J., M. K. Won, D. H. Lee, nd D. G. Shin. 22. Photosynthesis nd respirtion of chrysnthemum (Dendrthem grndiflor Tzvelev) s influenced y light intensity nd CO 2 levels. J. Kor. Hort. Sci. 43: Lund, J. B., T. J. Blom, nd J. M. Aslyng. 27. End-of-dy lighting with different red/fr-red rtios using light emitting diodes ffect plnt growth of Chrysnthemum morifolium Rmt. 'Corl Chrm'. HortSci. 42: Slisury, F. B., C. W. Ross Plnt physiology, 4th edition. Wdsworth Pulishing Compny, Belmont, Cliforni.

104 이윤종 이진우 정교성 Tble 1. Annul chnge in the number of licensed orgniztions Yer Industry Public Medicl School Institute Militry Totl 2005 2006 2007 2008

104 이윤종 이진우 정교성 Tble 1. Annul chnge in the number of licensed orgniztions Yer Industry Public Medicl School Institute Militry Totl 2005 2006 2007 2008 Journl of Rdition Industry 9 (2) : 103 ~ 109 (2015) Technicl Pper 방사성 물질 등의 이용 증가에 따른 안전 관리 문제점 고찰 이윤종 1, * 이진우 1 정교성 1 1 한국원자력연구원 첨단방사선연구소 방사선안전방호팀 The Incresed Use of Rdition Requires Enhnced Activities