대두의 생장에 대한 규소의 효과

국문 초록 (Abstract)

우리 나라에서 주식인 쌀은 매년 소비량 이상의 양을 자급하고 있지만, 쌀을 제외한 다른 작물은 낮은 자급률로 인해 대부분을 수입에 의존하고 있다. 그래서, 정부는 쌀의 과잉생산과 재고 문제를 완화하기 위해서 기존에 쌀을 재배하던 논에 벼 대신 자급률이 약 28%인 콩 재배를 장려하고 있다. 그러나, 재배 환경의 차이로 인해 논에 콩을 재배하면 식물병 발병이 증가하고 콩의 웃자람, 도복현상이 자주 발생함이 보고되었다. 이러한 피해를 방지하기 위해 농민들은 규산질 비료를 논에 살포하고 있다. 규소는 식물의 성장이나 생존에 필수적인 영양소는 아니지만 다양한 역할을 수행하는 원소이다. 규소는 잎과 줄기의 세포벽과 큐티클 층에 침전되어 세포벽을 강화하며, 잎 표면에 실리카 층을 형성함으로써 식물에서 다양한 생물학적/비생물학적 스트레스에 대한 저항성을 향상시키는 것으로 보고되었다. 그래서 본 논문에서는 콩에서의 규산 비료 효과 파악 및 논 콩 재배를 위한 적정 규산 비료 시비량 설정을 위한 실험을 진행하였다. 배양실에서 상이한 규산량을 포함된 상토에서 콩을 재배했을 때, 콩 내부로 규산이 흡수되는 것을 확인하였지만, 콩 지상부 성장에는 큰 영향을 주지 않음을 확인하였다. 규산이 콩에 미치는 영향을 분자적 수준에서 확인하기 위해서, 배양실에서 100 또는 250 kg/10a 조건의 규산이 포함된 상토에서 재배한 콩에서 전사체 변화를 RNA sequencing 으로 분석하였다. 100 및 250 kg/10a 규산은 콩에서 598 개 유전자 발현을 변화시켰는데, 전사체 분석은 규산이 콩에서 대체로 비생물학 스트레스 반응과 관련된 유전자들의 발현 변화를 유도함을 확인하였다. 특히, 규산은 콩에서 세포벽과 관련된 유전자들의 발현 변화를 유도하였기에, 세포벽과 밀접한 관계를 갖는 물관 발달에 미치는 효과를 분석하였다. 규산은 콩 지상부 물관 발달에는 별 영향을 주지 않았지만, 뿌리에서 물관 발달을 촉진하는 효과를 보였다. 이와 관련해서, 야외에서 재배한 콩에서도 규산은 밭토양과 논토양 모두에서 뿌리의 발달을 촉진하는 것을 확인하였다. 야외에서 재배한 콩에서는 규산에 의해 더 많은 종자가 수확되는 것처럼 보이는데, 이는 아마 규산에 의해 발달된 물관에 기인한 것으로 여겨진다. 따라서, 본 연구결과를 활용하면 논 환경에서 규산 처리에 의해 콩의 뿌리 성장/발달이 촉진되어 콩 생산성을 증대시킬 수 있으리라 기대한다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• Ⅱ. 재료 및 방법 4
• 1. 실험 재료 4
• 1.1. 식물 재료 4
• 1.2. 사용 비료 4
• 2. 실험 방법 4
• 2.1. 콩 지상부 성장 정도 측정 4
• 2.2. 콩 내부 축적 규소량 분석 5
• 2.3. RNA 시퀀싱 5
• 2.3.1. RNA 시퀀싱 샘플 준비 5
• 2.3.2. RNA 시퀀싱 결과 분석 6
• 2.4 콩 관다발 구조 분석 6
• 2.4.1. 콩 관다발 표본 준비 6
• 2.4.2. 콩 관다발 관찰 6
• 2.5. 재현한 논 환경에서 콩의 성장 확인 7
• Ⅲ. 결과 10
• 1. 규산 비료에 의한 콩의 성장 정도 측정 10
• 2. 콩 내부 축적 규소량 분석 10
• 3. 규산 비료에 의한 콩의 전사체 변화 분석 11
• 4. 규산 비료에 의한 콩의 줄기 및 뿌리 내부 구조의 변화 ·· 12
• 5. 논 재현 환경에서 콩의 성장 정도 확인 13
• Ⅳ. 그림 14
• V. 고찰 31
• 참고문헌 35
• 영문초록 38