왕도깨비가지 수용성 추출물의 제초 활성

김태근,김현철,김대신,송진영,하영삼,강정환,우성배,송창길,Kim, Tae-Keun,Kim, Hyoun-Chol,Song, Jin-Young,Ha, Young-Sam,Kang, Jeong-Hwan,Woo, Seong-Bae,Song, Chang-Khil,Son, ,Chang-Khi 한국유기농업학회 2011 韓國有機農業學會誌 Vol.19 No.1

본 연구는 왕도깨비가지(Solanum viarum Dunal) 군반 형성에 따른 하부식생에 미치는 영향을 파악하기 위해 연접식생법(belt-transect)을 이용한 종 다양성 변화와 제초제와 항균제에 대한 자원화방안의 기초자료로 제공하고자 왕도깨비가지의 수용성 추출액에 대한 알레로패시 효과를 조사하였다. 왕도깨비가지 군반에 근접할수록 1번 조사구($7.7{\pm}2.0$종, $1.5{\pm}0.2$), 2번 조사구($5.3{\pm}1.2$종, $1.2{\pm}0.2$), 3번 조사구($4.0{\pm}1.7$종, $0.9{\pm}0.1$) 순으로 출현종수, 종 다양도가 감소하는 경향을 보였고 조사지역의 토양 내 총 페놀 함량은 1번 조사구($0.16{\pm}0.01mg\;g^{-1}$), 2번 조사구($0.17{\pm}0.01mg\;g^{-1}$), 3번 조사구($0.22{\pm}0.02mg\;g^{-1}$) 순으로 증가되어 토양 내 총 페놀 함량과 조사지역의 종 다양도는 부의 상관(r = -0.692, P<0.05)을 보이는 것으로 분석되었다. 왕도깨비가지의 수용성 추출액에 대한 검정식물의 상대발아율, 평균발아일수, 상대신장율, 생중량, 건중량은 추출액 농도가 증가할수록 전반적으로 감소되었고 검정식물의 종류에 따라 다소 차이를 보였다. 수용성 추출액 동일 농도에서는 시료의 처리 상태에 따라 생전초, 건전초, 종자의 수용성 추출액 순으로 감소되었고 검정식물의 지하부가 지상부보다 억제의 경향이 높았다. 따라서 뿌리털의 발생도 농도가 증가함에 따라 현저하게 뿌리털의 길이와 단위면 적당 뿌리털 수가 감소되었다. 부위별 왕도깨비가지의 총 페놀함량은 줄기(생(生) $0.56{\pm}0.02mg\;g^{-1}$, 건(乾) $1.58{\pm}0.08mg\;g^{-1}$), 뿌리(생(生) $1.77{\pm}0.07mg\;g^{-1}$, 건(乾) $2.64{\pm}0.06mg\;g^{-1}$), 잎(생(生) $6.01{\pm}0.14mg\;g^{-1}$, 건(乾) $7.04{\pm}0.29mg\;g^{-1}$), 종자(생(生) $6.21{\pm}0.17mg\;g^{-1}$, 건(乾) $9.08{\pm}0.73mg\;g^{-1}$) 순으로 증가하고 유식물의 발아율, 유식물의 생장이 반비례함을 보였다. 이들 결과를 종합하면 왕도깨비가지는 자생식물과의 경쟁함에 있어 알레로패시 효과를 나타내는 페놀 화합물을 초관하부 토양으로 방출하여 하부식생에 대한 발아 및 생장 등에 영향을 주기 때문에 경쟁적 우위를 점하고 있으며, 천연제초제로서의 활용 가능성을 가지고 있는 것으로 판단된다. In order to evaluate the weed suppressing effect of Solanum viarum Dunal. In this study species diversity in patch of S. viarum and allelopathic effects of the aqueous extracts on S. viarum were investigated. Number of species and species diversity in site close to patch of S. viarum were decreased gradually 1site ($7.7{\pm}2.0,\;1.5{\pm}0.2$), 2site ($5.3{\pm}1.2,\;1.2{\pm}0.2$) and 3site ($4.0{\pm}1.7,\;0.9{\pm}0.1$). And total phenolic compounds of soil in survey area were increased gradually site1 ($0.16{\pm}0.01mg\;g^{-1}$), site2 ($0.17{\pm}0.01mg\;g^{-1}$) and site3 ($0.22{\pm}0.02mg\;g^{-1}$). So the number of species and species diversity (r=-0.692, P<0.05) were negatively correlated with increased total phenolic compounds of soil in the survey area. The relative germination ratio, the mean germination time, the relative elongation ratio, the fresh weight and the dry weight of receptor plants are generally getting decreased while the concentration of the aqueous extracts from S. viarum escalate. But every ratio was various depending on the growing regions, the kind of receptor plants and the treatment of the aqueous extracts. Especially, the radicle by injection of the aqueous extracts concentration of S. viarum was influenced more than the shoot on the same condition. The total phenolic compounds on region of S. viarum was gradually increased in stems (fresh $0.56{\pm}0.02mg\;g^{-1}$, dry $1.58{\pm}0.08mg\;g^{-1}$), roots (fresh $1.77{\pm}0.07mg\;g^{-1}$, dry $2.64{\pm}0.06mg\;g^{-1}$), leaves (fresh $6.01{\pm}0.14mg\;g^{-1}$, dry $7.04{\pm}0.29mg\;g^{-1}$), seeds (fresh $6.21{\pm}0.17mg\;g^{-1}$, dry $9.08{\pm}0.73mg\;g^{-1}$) in order. On the contrary, the negative correlation on germination and growth of receptor plants was shown by total phenolic compounds on the each parts of S. viarum. We think that the aqueous extracts of S. viarum showed allelopathic effects on other plants. Therefore, S. viarum holds the higher competitiveness in plant community in Jeju Island and makes possibility of application as natural herbicide.

친환경농자재 개발을 위한 서양금혼초(Hypochaeris radicata L.)의 알레로패시 효과

차진우,김현철,강정환,김태근,정대천,송상철,이희선,송진영,송창길,Cha, Jin-Woo,Kim, Hyoun-Chol,Kang, Jeong-Hwan,Kim, Tae-Keun,Jung, Dae-Cheon,Song, Sang-Churl,Lee, Hee-Sean,Song, Jin-Young,Song, Chang-Khil 한국유기농업학회 2014 韓國有機農業學會誌 Vol.22 No.1

서양금혼초의 군락 형성에 따른 경쟁적 우세원인을 규명하고 친환경농자재 개발을 위한 기초자료로 제공하고자 생육특성과 Allelopathy 효과를 알아보았다. 서양금혼초의 생육특성은 예초지역과 비예초지역간의 묘조(苗條) 수, 지상부 직경과 화주 수를 비교한 결과 예초지역의 묘조(苗條) 수, 지상부의 직경과 화주수가 비예초지역보다 높은 것으로 조사되었고, 서양금혼초의 수용성 추출액에 대한 레드클로버(Trifolium pratense), 들묵새(Festuca myuros), 도깨비바늘(Bidens bipinnata) 등 실험식물 14종 대해 발아와 생장 실험 결과 일반적으로 수용성 추출액의 농도가 증가함에 따라 검정식물의 발아율, 유식물의 뿌리털, shoot, root의 생장이 억제되었고 검정식물의 종류와 부위에 따라 억제정도에 있어서 차이를 보였다. 또한 서양금혼초의 수용성 추출액에 대한 실험곰팡이의 생장에 있어서는 Pythium속, Phytophthora속은 수용성 추출액의 농도가 높아짐에 따라 성장이 억제되는 경향을 보인 반면, Rhizoctonia속인 경우에는 농도가 높아짐에 따라 생장억제 현상이 뚜렷하지 않았다. 이와 같은 결과를 종합하여 보면 서양금혼초의 예초는 서양금혼초의 Split현상을 유도하여 더 많은 영양번식과 종자번식을 일으켜 군락을 형성하고, 서양금혼초에 함유된 allelochemicals에 의해 타 식물체의 발아와 생장, 미생물의 생장 등에 관여하기 때문에 제주도내 생태계에서 경쟁적 우위를 점하고 있으며, 친환경농자재로서의 활용 가능성이 있는 것으로 판단되었다. To evaluate the potential of Hypochoeris radicata L. for the development of environment-friendly organic materials, its growth characteristics, allelopathic effects and antifungal activity was investigated. The growth characteristics of H. radicata L. was investigated by measuring comparative number of shoot and flower, and the diameters of clones in mowing areas and non-mowing areas, respectively. As a result, the number of shoot and flower, and diameters of clones of H. radicata L. grown in mowing areas were much higher than those grown in non-mowing areas. Water extracts of H. radicata L. inhibited seed germination, and shoot, root and root hair growth of 14 test plants including Trifolium pratense, Festuca myuros, Bidens bipinnata and finally reduced heir biomass remarkably. The inhibitory effect of the extract was different depending on the kind and the part of tested plants. The extracts showed high antifungal activity against Pythium spp. and Phytophthora However, it showed comparably less antifungal activity against Rhizoctonia solani than Pythium spp. and Phytophthora. In conclusion, cutting H. radicata L. resulted increase of its vegetative and seed propagation and helped it to form large colony. Also it had an effect on growth of microbes and germination and growth of other plants. Therefore H. radicata L. holds the competitive dominant position in plant ecosystem in Jeju Island and it can be used as candidate of environment-friendly organic materials.

제주지역 주요 활엽수의 대기 중 CO₂ 흡수율과 수분이용효율의 계절적 변화

오순자,김현철,강희석,신창훈,고석찬,Oh, Soonja,Kim, Hyoun-Chol,Kang, Hee-Suk,Shin, Chang-Hoon,Koh, Seok Chan 한국환경과학회 2020 한국환경과학회지 Vol.29 No.2

Seasonal changes in the CO₂ fixation rate and water-use efficiency in the leaves of six evergreen and two deciduous broad-leaved tree species on Jeju Island, Korea, were measured using a portable photosynthesis analyzer, to identify which species are most efficient in taking up CO₂ from the air. The CO₂ fixation rate was high in the deciduous species in spring and summer and decreased in fall, whereas it was high in the evergreen species in summer and fall and decreased in winter. The rate remained high in the deciduous tree Prunus yedoensis from spring to fall (> 7.1 μmol CO₂/m₂/s) and in two evergreen trees, Castanopsis cuspidata var. sieboldii and Cinnamomum camphora, in summer and fall (7.0 9.9 μmol CO₂/㎡/s). Therefore, these tree species fix atmospheric CO₂ effectively. The water-use efficiency was higher in evergreen species than in deciduous species regardless of the season. Exceptionally, it was high in the deciduous species Zelkova serrata in spring and summer (> 100 μmol CO₂/mol H₂O), suggesting that Z. serrata is a useful tree for dry conditions due to its tolerance of water stress. The regressions of the CO₂ fixation rate versus the evaporation rate and stomatal conductance were linear and non-linear, respectively. This suggests that the stomatal activity of leaves plays an important part in CO₂ fixation of plants. In conclusion, C. cuspidata var. sieboldii, C. camphora, and P. yedoensis should be planted along roads or in urban spaces for the greening of cities and mitigation of CO₂ concentrations in the air.

수종의 귀화식물 수용성추출물의 제초 및 항균 활성 탐색

현도경,송진영,김태근,정대천,송상철,강영식,차진우,이희선,양영환,김현철,송창길,Hyoun, Do-Gyoung,Song, Jin-Young,Kim, Tae-Keun,Jung, Dae-Cheon,Song, Sang-Churl,Kang, Young-Sik,Cha, Jin-Woo,Lee, Hee-Sean,Yang, Young-Hoan,Kim, Hyoun-Chol 한국유기농업학회 2014 韓國有機農業學會誌 Vol.22 No.2

본 연구는 귀화식물인 Solidago altissima, Amaranthus retroflexus, Sida spinosa 등을 이용하여 친환경 농자재로 개발하기 위한 기초자료를 제공하기 위해 수용성 추출액의 농도에 따른 수용체 식물의 발아 및 유식물 생장과 실험 병원균의 생장을 조사하였다. 공여체식물에 따른 수용성 추출액 농도가 증가됨에 따라 대부분 검정식물의 상대발아율은 감소하는 경향을 보이는데 S. spinosa(r=-0.540, p<0.01), Physalis wrightii(r=-0.693, p<0.01), A. retroflexus(r=-0.724, p<0.01), S. altissima(r=-0.728, p<0.01), Eclipta prostrata(r=-0.779, p<0.01) 순으로 감소하는 경향이 큰 것으로 조사되었고 평균발아일수도 처리구 농도가 증가함에 따라 발아하는데 소요되는 시간이 증가 되었으며(r=0.769, p<0.01) 공여체식물과 검정식물에 따라 약간의 정도 차이를 보였다. 또한 공여체식물의 수용성 추출액 농도가 증가함에 따라 유식물의 지상부의 길이(r=-0.587, p<0.01), 지하부의 길이(r=-0.741, p<0.01), 생체량(r=-0.574, p<0.01)과 뿌리털의 발생도 감소하였다. 한편 공여체식물의 수용성추출액 농도 증가에 따른 검정 병원균의 생장은 Botrytis cinerea(r=-0.266, p<0.05), Diaporthe citri(r=-0.323 p<0.01), Colletotrichum gloeosporioides(r=-0.512, p<0.01), Pythium ultimum(r=-0.581, p<0.01), Rhizoctonia solani(r=-0.806, p<0.01) 순으로 생장이 억제되었다. 제초 및 항균활성을 보이는 수용체식물의 총 페놀 함량은 S. altissima $17.3{\pm}0.5mg/g$, A. retroflexus $13.1{\pm}0.3mg/g$, P. wrightii $12.0{\pm}0.4mg/g$, S. spinosa $9.5{\pm}0.1mg/g$, E. prostrata $4.1{\pm}0.1mg/g$ 순으로 분석되었다. 이들 결과를 종합하면 귀화식물인 수용체식물들은 자생식물과의 경쟁을 함에 있어 알레로패시 효과를 나타내는 페놀 화합물 등이 수관 내 토양으로 방출하여 하부식생에 대한 발아 및 생장과 토양미생물 생장 등에 영향을 주기 때문에 경쟁적 우위를 점하고 있으며, 천연제초제 살균제로서의 활용 가능성을 가지고 있는 것으로 판단된다. The study researched germination of the plants and growth of experimented bacteria according to concentration of water extract in order to provide basic data for developing natural agricultural resources by using naturalized plants including Solidago altissima, Amaranthus retroflexus and Sida spinosa. As concentration of water extract increased, most of test plants showed a decrease in relative germinability. Sida spinosa(r=-0.540, p<0.01), Physalis wrightii(r=-0.693, p<0.01), Amaranthus retroflexu(r=-0.724, p<0.01), Solidago altissima(r=-0.728, p<0.01) and Eclipta prostrata(r=-0.779, p<0.01) showed tendency of decrease in relative germinative power in order, respectively. For average germination period, as concentration of the processed group increased, the time for germination increased (r = 0.769, p<0.01) and according to donor plants and test plants, there was a little difference. Also, as concentration of water extract of donor plant, length of above-aerial part(r=-0.587, p<0.01), length of underground part(r=-0.741, p<0.01), fresh weight(r=-0.574, p<0.01) and generation of root hair decreased. An then, for growth of test fungi according to concentration of water extract of donor plants, growths of Botrytis cinerea(r=-0.266, p<0.05), Diaporthe citri(r=-0.323 p<0.01), Colletotrichum gloeosporioides(r=-0.512, p<0.01), Pythiumultimum(r=-0.581, p<0.01) and Rhizoctonia solani(r=-0.806, p<0.01) were repressed in order, respectively. For total amount of content of phenol with herbicidal and Antifungal activities, S. altissima $17.3{\pm}0.5mg/g$, A. retroflexus $13.1{\pm}0.3mg/g$, P. wrightii $12.0{\pm}0.4mg/g$, S. spinosa $9.5{\pm}0.1mg/g$ and E. prostrata L. $4.1{\pm}0.1mg/g$ showed in order, respectively. As these results are summarized, donor plants which were naturalized, have competitive advantage because they release phenolic compounds with allelopathic effect and affect on germination, growth and fungi growth on underground flora compared to native plants and they have eligibility for natural herbicide and germicide.

한라산국립공원에 서식하는 딱 정벌레류의 시간적 분포

이영돈 ( Yeong Don Lee ),박성준 ( Seong Joon Park ),권용수 ( Yong Su Kwon ),김도성 ( Do Sung Kim ),김현철 ( Hyoun Chol Kim ),김동순 ( Dong Soon Kim ) 한국환경생태학회 2016 한국환경생태학회 학술대회지 Vol.2016 No.1

일반적으로 한라산과 같은 산지는 저지대에 비해 식생,지형 등의 자연환경이 고도와 경사에 따라 급격하게 변화하기 때문에 특정 환경에 적응한 동물들이 환경에 대한 다양한 특징을 나타내고 있다(Lomolino, 2001). 일반적으로 곤충은 환경조건에 따라 크게 영향을 받는 것으로 알려져 있으며(Kim, 1988), 특히, 딱정벌레류의 대부분 곤충들은 서식지 변화, 하층식생과 낙엽량, 숲의 나이와 토지 조건, 온도와 습도 변화 등의 환경변화에 매우 민감하여 산림의 형태에 따라 분포하는 종이 달라지기 때문에 고립된 상태 또는 제한된 공간 내에서 특정 종의 급격한 변화는 그 지역의 환경변화를 반영함으로 기후와 서식지 등의 변화를 분석할수 있는 환경지표성 곤충으로 인식되고 있다(Thiele, 1977; Maclean et al., 1992; Niemela et al., 1993; Ishitani and Yano, 1994; Butterfield et al., 1995; Ings and Hartley, 1999; Magura et al., 2000; Niemela et al., 2000; Koivula and Niemela 2002; Melnychuk et al., 2003; Rainio and Niemela, 2003; Argyropoulou et al., 2005; Ohsawa, 2005; Apigian et al., 2006; Avgin, 2006; Sandoval et al., 2007; .iogas and Vai.ikauskas, 2007; Timmetal., 2009; Rileyand Browne, 2011). 국내에서도 이러한 환경변화에 대한 딱정벌레 이용 연구의 중요성을 인식하여 고도, 식생 등 환경변화에 대한 종 다양도 및 풍부도 분석, 계절에 따른 개체군 변동, 지역적인 발생과 변화 등에 관한 연구가 수행되고 있다(Park et al., 1997; Jung et al., 2005; Yeon et al., 2005;Yang et al., 2006; Jung et al., 2011; Lee, 2011; Oh etal., 2011). 본 연구는 한라산국립공원에 서식하는 딱정벌레의 월별·계절별 분포 특성을 파악하기 위해 성판악(750m)에서부터 시작하여 정상인 백록담(1950m)과 어리목(970m)에 이르는 동서길이 약 18km구간에서 23개 조사구에 Pit-fall trap 을 설치하고 2010년 5월부터 10월까지 월 4회씩 설치 및 수거를 하였다. 조사결과 분포가 확인된 딱정벌레류는 총16과 71종(14,405개체)으로 딱정벌레과가 22종(30.99%)으로 가장 많고, 검정풍뎅이과 10종(14.08%), 송장벌레과 9종(12.68%), 잎벌레과와 소똥구리과 각 6종(8.45%), 방아벌레과 3종(4.23%) 등의 순으로 나타났다. 조사시기별 종 다양성은 6월에 43종으로 가장 많은 종이 출현하였고, 8월(32종), 7월(30종), 10월(25종), 9월(23종), 5월(21종) 순으로 나타났다. 출현 개체수는 10월 4,575개체, 9월 4,065개체순으로 많았고, 5월 561개체로 적었다. 군집분석 결과, 종다양도(H``)와 종균등도(EI)는 7월(H``=2.448, EI=0.720)이 가장 높고, 종풍부도(EI)는 6월에 5.229로 가장 높게 나타났다. 반면 종다양도와 종균등도는 10월(H``=0.695, EI=0.216), 풍부도는 9월(RI=2.647)에 가장 낮게 나타났다. 시기별 출현종을 분석한 결과 윤납작먼지벌레의 연간 2세대가 발생하는 종임을 재확인하였다. 또한 분류군에 따라 출현시기에 차이가 있는데 이는 한라산국립공원에 출현하는 딱정벌레목 곤충들 사이에 공간적, 시간적 출현과 먹이자원의 이용에 있어 서로 경쟁을 피하며 공존할 수 있는 여건이 형성되어 있음을 알 수 있었다. 본 연구결과는 아열대 기후로 인해 이국적이고 다양한 식생들이 수직 분포를 잘 나타내고 있고, 많은 기생화산들과 분화구 및 고산 습지와 고산초지대 등 다양한 환경으로 다른 공원에 비하여 동.식물들이 다양하고 풍부하며 자연환경도 비교적 잘 보전되어 있는 한라산국립공원지역에서 딱정벌레의 월별·계절별 분포특성을 조사하여 향후 환경변화에 대비한 한라산국립공원의 안정된 자연생태계를 유지 관리하는데 필요한 기초 자료로 제공하고자 한다.