온도와 CO2 처리가 Brassica 속 3종 식물의 종자발아 및 생장에 미치는 영향 = Effects of Temperature and CO₂Treatment on Seed Germination and Vegetative Growth of Three Brassica Species

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently, the issue of rising agricultural product prices and food insecurity due to global warming has become prominent worldwide. In particular, South Korea’s food self-sufficiency rate was very low at 49.3% as of 2022, making it likely that decreases in crop productivity caused by climate change could further exacerbate food supply instability. According to climate change scenarios, the global average temperature is projected to rise by about 2–3°C over the next 100 years, while the Korean Peninsula may experience an increase of about 4.0°C (IPCC, 2007; National Institute of Meteorological Sciences, 2011). This study was conducted based on the SSP5-8.5 scenario (IPCC, 2021; National Institute of Meteorological Sciences, 2022), a high-emission pathway presented in the IPCC AR6. The study evaluated the effects of climate change, particularly increases in temperature and high CO₂ concentrations, on seed germination and early growth of three Brassica species (Chinese cabbage, cabbage, and rapeseed). The experiments were conducted in a CO₂ growth chamber with controlled environmental conditions using combinations of temperatures (20°C, 24.4°C, and 28.8°C) and CO₂ concentrations (450 ppm and 900 ppm). The results showed that under high CO₂ conditions (900 ppm), germination speed was slightly enhanced, but early growth and biomass decreased. In particular, at 24.4°C with a high CO₂ concentration (900 ppm), root growth during the post-germination early growth stage was notably suppressed, negatively affecting overall plant growth. These results indicate that the effects of increased temperature and CO₂ concentration on early growth under climate change conditions may vary depending on the developmental stage. This study provides insights into the seed germination and early growth characteristics of Brassica species under climate change conditions and can serve as a foundational resource for the future development of crop varieties adapted to climate change.

국문 초록 (Abstract)

최근 지구 온난화로 인한 농산물 가격 상승과 식량 불안 문제가 전 세계적으로 부각되고 있다. 특히 우리나라의 식량 자급률은 2022년 기준49.3%로 매우 낮아 기후변화에 따른 작물 생산성 저하가 식량 수급 불안을 더욱 심화시킬 가능성이 있다. 기후변화 시나리오에 따르면 향후100년 동안 지구 평균기온은 약 2~3℃, 한반도는 약 4.0℃ 상승할 것으로전망되며(IPCC, 2007; 국립기상과학원, 2011), 본 연구는 IPCC(AR6)에서제시한 고배출 경로인 SSP5-8.5 시나리오(IPCC, 2021; 국립기상과학원,2022)를 반영하여 수행하였다. 기후변화가 온도 및 고농도 CO₂환경에Brassica 속 3종 식물(배추, 양배추, 유채)의 종자 발아율과 초기 생장에미치는 영향을 평가하였다. 실험은 환경제어가 가능한 CO₂GrowthChamber에서 온도(20℃, 24.4℃, 28.8℃)와 CO₂농도(450 ppm, 900ppm)를 조합하여 수행하였다. 그 결과, 고농도 CO₂(900 ppm) 조건에서발아속도는 다소 향상되었으나 초기 생장과 생체중은 감소하였다. 특히, 발아 후 초기 생장 단계에서 24.4℃ 조건과 고농도 CO₂농도(900 ppm)조건에서 뿌리 생장이 눈에 띄게 억제되어 생육 전반에 부정적인 영향을미치는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 기후변화 조건에서 온도 및 CO₂농도 상승이 초기 생장에 미치는 영향이 단계별로 상이하게 나타날 수있음을 보여준다.본 연구는 기후변화에 따른 Brassica 속 식물의 종자발아 및 초기 생장 특성을 구명하고, 향후 기후변화에 대응할 작물 품종개발을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• Ⅱ. 연구사 4
• Ⅲ. 재료 및 방법 10
• 1. 공시 식물재료 10
• 2. 발아 실험 11
• 3. 생장 실험 12
• 4. 통계분석 12
• IV. 결과 및 고찰 13
• 1. CO2 농도에 따른 Brassica 속 3종 식물의 발아 13
• 2. 온도 및 CO2 농도에 따른 Brassica 속 3종 식물의 초기생장 17
• V. 적요 49