Photochemical Response Analysis on Drought Stress for Red Pepper (Capsiumannuum L.)

유성녕,이용호,박소현,최경미,박준영,김아람,황수민,이민주,고태석,김태완 한국토양비료학회 2013 한국토양비료학회지 Vol.46 No.6

The aim of this study is to determine the drought stress index through photochemical analysis in red pepper(Capsiumannuum L.). The photochemical interpretation was performed in the basis of the relation betweenKautsky effect and Photosystem II (PSII) following the measurement of chlorophyll, pheophytin contents, andCO2 assimilation in drought stressed 5-week-old red pepper plants. The CO2 assimilation rate was severelylowered with almost 77% reduction of chlorophyll and pheophytin contents at four days after non-irrigation. It was clearly observed that the chlorophyll fluorescence intensity rose from a minimum level (the O level), inless than one second, to a maximum level (the P-level) via two intermediate steps labeled J and I (OJIPprocess). Drought factor index (DFI) was also calculated using measured OJIP parameters. The DFI was -0.22,meaning not only the initial inhibition of PSII but also sequential inhibition of PSI . In real, most of allphotochemical parameters such as quantum yield of the electron transport flux from Quinone A (QA) toQuinone B (QB), quantum yield of the electron transport flux until the PSI electron acceptors, quantum yieldof the electron transport flux until the PSI electron acceptors, average absorbed photon flux per PSII reactioncenter, and electron transport flux until PSI acceptors per cross section were profoundly reduced exceptnumber of QA reducing reaction centers (RCs) per PSII antenna chlorophyll (RC/ABS). It was illuminated thatat least 6 parameters related with quantum yield/efficiency and specific energy fluxes (per active PSII RC)could be applied to be used as the drought stress index. Furthermore, in the combination of parameters, drivingforces (DF) for photochemical activity could be deduced from the performance index (PI) for energyconservation from photons absorbed by PSII antenna until the reduction of PSI acceptors. In conclusion,photochemical responses and their related parameters can be used as physiological DFI.

가로수의 이식방법에 따른 수목 활착 평가 - 재배방법별 팥배나무의 광화학적 반응 해석 -

유성녕,박소현,박청인,김태진,Yoo, Sung Young,Park, So Hyun,Park, Chung In,Kim, Tae Jin 한국조경학회 2015 韓國造景學會誌 Vol.43 No.1

본 연구는 가로 수목의 조기 활착으로 도로로부터 발생하는 탄소를 효과적으로 저감할 수 있는 방안을 모색하고자 컨테이너(용기) 수목의 이식 효율성을 검증하였다. 컨테이너에서 재배된 수목은 이식 활착성을 높이고, 부적기 이식 제한을 극복할 수 있어 도로와 같은 변형된 토양환경에 적합하다. 가로수로서 가치가 높은 팥배나무를 대상으로 컨테이너에서 재배된 수목과 노지에서 재배된 수목을 각기 멀칭 및 제초처리하여 수목의 건전도를 비교하였다. 연구의 방법으로서 엽록소 형광 반응 분석을 이용한 팥배나무의 식재 방법별 광화학 반응 해석을 통해 건전성 평가하였다. 팥배나무의 식재 방법은 노지 멀칭, 컨테이너 제초 및 컨테이너 멀칭 재배로 구분하여 재배하였다. 연구의 결과로서 노지 멀칭 팥배나무에서 최대 형광량(P)이 가장 낮았으며, O-J 전이 과정 중 형광량이 증가하며, 광계 II 전자전달 효율이 감소하는 것으로 나타났다. 광계 II에서 광계 I까지의 전자전달 에너지 플럭스(RE1o/RC, RE1o/CS) 또한, 노지 멀칭 재배에서 20% 이상 감소하였다. 이와 같은 연구 결과는 도로와 같이 성토 및 절토로 인하여 수목 생장 여건이 불리한 상황에서 수목의 이식 후 조기 활착을 검증한 결과 컨테이너에서 재배된 수목이 노지에서 재배된 수목보다 활착이 빠르고, 수목 건전도가 높은 것으로 평가할 수 있다. 또한 식재 방법도 식재 후 제초에 의한 방법보다 멀칭 처리한 수목이 건전도가 높은 것으로 판단되었다. 도로와 같이 지속적으로 식재 후 관리가 어려운 여건에서는 주기적인 제초 처리보다는 이식 초기에 멀칭처리하는 것이 관리의 용이성 도모하며, 수목 건전도를 높일 수 있다. Trees, cultivated in containers, are appropriate in soil deformation such as road sites with cutting and filling. This study tested the effectiveness of trees produced in containers for early rootage in street tree transplantation. For the study, Korean Mountain Ashes(Sorbus alnifolia) were used for experimental groups. The groups were categorized into three categories: trees cultivated in containers with mulching treatment(group A), trees cultivated outdoors with mulching treatment (group B), and trees cultivated in containers with weeding treatment(group C). Each group consisted of ten trees of the same size and transplanted to the experimental site. In order to compare each group's rootage, the study was carried out with the chlorophyll fluorescence method by the analysis of photochemical reaction. As a result of the study, group B had the lowest the maximum fluorescence amount(P). The amount of fluorescence increased by OJ transition of the process, and appeared to reduce the photosystem II electron transport efficiency. In photosystem II, electron transfer energy flux through photosystem I(RE1o/RC, RE1o/CS) was also reduced by more than 20% in group B. These results may imply that transplantation of container-cultivated trees with mulching treatment provides the most rapid rootage among the groups. The weeding treatment is also more effective than mulching treatment for rapid rootage of street trees.

고추의 엽록소 형광 이미지 분석법에 의한 한발스트레스 지표화 가능성

유성녕(Sung-Yung Yoo),엄기철(Ki-Cheol Eom),박소현(So-Hyun Park),김태완(Tae-Wan Kim) 한국토양비료학회 2012 한국토양비료학회지 Vol.45 No.5

본 연구에서는 생육초기 고추의 한발 스트레스 조건에서 작물 생육에 미치는 영향을 구명하기 위해 엽록소 이미지형 광분석을 이용하여 엽록소 형광 매개변수를 비교분석 하였다. 비록 통계적 유의성이 인정되지는 않았지만 전체 잎의 이미지에 나타나는 형광매개변수들의 평균값은 감소하는 경향이었다. 가변형광값에대한 최대형광값의 비는 변동이 없는 반면, 광계II의 정류상태에서의 양자수득율 및 형광감쇄율은 다소 감소하였다. 이러한 현상은 퀴논 A 단백질로부터 퀴논 B 단백질로의 전자전달의 감소를 의미하였다. 잎의 중앙부위와 엽병부근에서의 비광학적 소광 및 가변형광의 비광학적 소광 상수는 한발스트레스 4일 후 유의성있게 증가하였다. 즉 생리적 스트레스 매개변수로 활용이 가능하였다. 광계Ⅱ에서의 정류상태 양자수득율의 감소는 고추잎의 모든 부위에서 공통적으로 유의성있게 측정되었다. 결론적으로 ΦPSⅡ (QY_LSS), NPQ_LSS, qN 등의 엽록소형광 매개변수들은 고추의 한발스트레스를 판단할 수 있는 생리적 지표로 활용 가능한 것으로 유의성이 인정되었다. The objectives of this study focused on measuring chlorophyll fluorescence related to drought stress comparing some parameters. Almost parameters were declined although they were not significant on the basis of mean values of fluorescence of total leaf area. While the ratio of fluorescence intensity variable chlorophyll (FV) to fluorescence intensity maximal chlorophyll (FM) was not changed, the effective quantum yield of photochemical energy conversion in photosystemII (ΦPSII) and chlorophyll fluorescence decrease ratio (Rfd) were slightly reduced, indicating inhibition of the electron transport from quinone bind protein A (QA) to quinone bind protein B (QB). Some parameters such as non-photochemical quenching rate (NPQ_LSS) and coefficients of non-photochemical quenching of variable fluorescence (qN) in mid-zone of leaf and near petiole zone leaf were significantly enhanced within 4 days after drought stress, which can be used as physiological stress parameters. Decrease in ΦPSII could was significantly measured in all leaf zones. In conclusion, three parametric evidences for chlorophyll fluorescence responses such as ΦPSII, NPQ, and qN insinuated the possibility of photophysiological indices under drought stress.

근권 pH 변화에 근거한 식물 스트레스 판정 생물검정기법 연구

유성녕(Sungyung Yoo),김태완(Tae-Wan Kim) 한국토양비료학회 2009 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2009 No.5

근권 pH 변화에 근거한 식물 스트레스 판정 생물검정기법 연구

유성녕 ( Sung Yung Yoo ),김태완 ( Tae Wan Kim ) 한국토양비료학회 2009 한국토양비료학회 학술발표회 Vol.2009 No.-

중금속 오염토양지역 지표식물의 엽록소 형광 분석

유성녕(Yoo, S. Y.),최경미(Choi, K. M.),김현희(Kim, H. H.),박소현(Park, S. H.),전윤경(Jun, Y. K.),김지영(Kim, J. Y.),박준영(Park, J. Y.),남윤정(Nam, Y. J.),먁말자브 우간자야(Myagmarjav, U),김태경(Kim, T. G.),양지아(Yang, J. A.),김단비(Kim, D. 한국잡초학회 2010 한국잡초학회 별책(학술대회 초록집) Vol.30 No.1

SELDI-TOF/MS를 이용한 초다수성 밀 계통의 저분자 펩타이드 탐색

박소현,황수민,이민주,박종용,유성녕,이용호,윤승길,김태완 한국육종학회 2014 한국육종학회 심포지엄 Vol.2014 No.07

초다수성 밀 계통의 프로테옴 분석에 의한 생태생리대사를 해석해 보고자 본 연구를 수행하였다. 초다수성 밀 계 통의 저분자 단백질 변화를 SELDI-TOF/MS로 CM10과 Q10의 두 단백질 칩을 이용하여 2kDa ∼ 15kDa의 범위에서 분석하였다. 저분자 단백질을 분석하여 검출된 단백질 결과는 CM10을 사용하여 총 106개, Q10을 사용하여 총 84 개의 바이오마커 가능성을 가진 단백질을 검출할 수 있었다. 총 190개의 저분자 단백질을 탐색하여 금강밀과 초다 수성 밀계통간의 단백질을 비교하였다. Q10에서 p < 0.01의 유의성을 가진 피크 클러스터들로 PCA 분석을 통해 3차원적 군집화하여 그 군집분포를 통하여 Q10에서 금강밀을 제외한 나머지 13GHW059, 78, 80, 143의 밀계통이 군집화되는 것을 확인할 수 있었다. CM10에서 p < 0.05, Q10에서 p < 0.01의 유의성을 가진 피크 크러스터들로 heat map한 결과 각 칩별로 CM10에서 2,182 kDa, 2,411 kDa, 2,542 kDa, 2,629 kDa, 2,775 kDa, 2,857 kDa, 2,964 kDa, 3,002 kDa, 3,511 kDa, 4,040 kDa, 4,379 kDa, 4,818 kDa, 5,479 kDa, 5,739 kDa, 6,257 kDa, 7,104 kDa, 7,988 kDa, 11,659 kDa, 16,404 kDa, 25,270 kDa 총 20개의 바이오마커를 찾았고, Q10에서 2,967 kDa, 3,831 kDa, 4,075 kDa, 5,374 kDa, 5,409 kDa, 5,424 kDa, 7,774 kDa, 8,161 kDa, 13,128 kDa, 16,336 kDa, 24,614 kDa, 25,162 kDa, 25,615 kDa, 25,917 kDa, 27,635 kDa 총 15개의 바이오마커를 찾아, 각 칩별 초다수성 밀 계통의 바이오마커를 유추할 수 있었다.

엽록소 형광이미징 기술을 이용한 키위과일의 생체중 예측

이미경,유성녕,김태완,구현회 한국환경농학회 2020 한국환경농학회지 Vol.39 No.2

BACKGROUND: Fresh weight is one of the major quality measurement factors in determining the quality of fresh fruits. A practical method has been developed for rapid and non-destructive measurement using the Chlorophyll Fluorescence Image (CFI) technique to estimate changes in fresh weight of post-harvest products. METHODS AND RESULTS: Kiwifruit (Actinidia deliciosa) was used and measured for the fresh weight and CFI under different temperature conditions at 0, 10, and 20℃, from 0 to 21 days after storage (DAS). We observed the fresh weight of kiwifruit and measured the surface image for determining Fv/Fm value in terms of maximum quantum yield on each day. To estimate freshness of kiwifruit we applied linear regression between the measured fruit weights and Fv/Fm values. Results showed that fruit weights were reduced by 4% at 0℃, 6% at 10℃, and 14% at 20℃ for 21 days, respectively. And also, the value of Fv/Fm was shown as decreasing trend at all temperature conditions, especially at 20 ℃. Fv/Fm values showed highly significant correlation (R2>0.9) with fresh weight of kiwifruit at all different storage temperatures. CONCLUSION: Thus, CFI technique can be useful to estimate the fresh weight of kiwifruit. .

옥수수의 파종시기 및 질소수준별 광화학적 반응 해석

박소현,유성녕,이민주,박종용,송기태,김태완,이병무 한국작물학회 2015 한국작물학회지 Vol.60 No.1

The photochemical characteristics were analyzedin the context of sowing time and different levels of fertilizednitrogen during the maize (Zea mays L.) growth. When maizewas early sawn, the fluorescence parameters related with electrontransport,in photosystem II (PSII) and PSI, were effectivelyenhanced with the higher level of fertilized nitrogen. Highestvalues were observed in maize leaves grown in double Nfertilizedplot. The photochemical parameters were declinedin the progress of growth stage. In early growth stage, thefluorescence parameters were highest, and then reduced toabout half of the parameters related with electron transporton PSII and PSI at middle and late growth stages. In 1/2N plot, the photochemical energy dissipation was measuredto 13% in term of active reaction center per absorbed photonresulting in decrease in performance index and driving forceof electron. This decrease induced to lower the photochemicaleffectiveness. In 2 N plots, the electron transport flux fromQA to QB per cross section and the number of active PSIIRCs per cross section were considerably enhanced. It wasclearly indicated that the connectivity between photosyntheticPSII and PSI, i.e. electron transport, was far effective. Keywords : Chlorophyll fluorescence, Maize, Nitrogen fertilization,Photochemical parameter 본 연구는 파종시기와 질소시비 수준에 대한 옥수수의 광화학적 반응을 분석하여 광생리적 특성을 해석하였다. 1. 5월 22일 파종시 질소 함량이 증가함에 따라 생육후기까지 엽록소 형광량 또한 증가하여 질소 배량처리에서광이용효율이 더 높은 것으로 확인되었다. 2. 생육초기의 형광량이 가장 높았으며, 이후 모든 처리구에서 엽록소 형광량이 50% 가량 감소하여 전자전달을 위한 광화학 반응이 크게 감소했음을 알 수 있었다. 3. 질소 반량구에서 활성화된 RC (RC/ABS)가 감소하며13% 이상의 에너지가 손실되었으며, 결국 전자전달시에너지 전환효율(PI, DF 등)이 감소해 광이용효율이낮았다. 4. 배량 처리구는 생육후기로 갈수록 전자전달 효율(ET2o/CS)및 단면당 활성화된 RC(RC/CS) 등 광이용 효율이 대조구 대비 크게 증가하여 광합성기구 사이의 전자전달이 잘 이루어지는 것으로 확인되었다.

Selection of Urban Shade Tolerant Ground Cover Plant Through Photochemical Assessment

한승원,유성녕 한국토양비료학회 2020 한국토양비료학회지 Vol.53 No.1

In this study, we performed to selection of urban shade tolerant ground cover plant through growth andphotochemical reaction analysis. Plants that are not properly planted according to their biologicalrequirements under different growth conditions cause several problems such as poor growth and withering,which wastes an enormous amount of time and budget for maintenance. Multi-layer planting is designed toensure vegetation resources that lack mobility have their native ecological characteristics, respond to differentliving environments and show different growth patterns as they are affected by factors such as sunlight on theground and underground moisture. Against this backdrop, this study aimed to provide base information forplanting designs through the evaluation of the growth and photochemical reaction of plants under differentpartial shading conditions. The results of this study are expected to be utilized in planning and designingplanting to reduce factors that may cause flaws in landscape planting and minimize the burden of maintenance. Under different shading conditions (0%, 50% and 80% shading), distinct changes in the growth of plants wereobserved. Pachysandra terminalis ‘Variegata’, Physostegia virginiana, Carex maculata, Veronica linariifoliumare recommended to be planted in 50% - 80%-shading spaces. We performed to evaluate and analyze thegrowth and light utilization efficiency of garden plants in the shade area through chlorophyll fluorescencereaction analysis. Under shading, the fluorescence parameter related with electron-transport in photosystemII, ET2O/RC was effectively enhanced whereas the electron transport flux until PSI acceptors per reactioncenter (RE1o/RC) reduced. In addition, some photochemical parameters such as RC/ABS, RE1O/RC,DIo/RC, DFTOTAL ABS were important for the determination of shade tolerance. On the basis of theseresults, the shade tolerant index deduced from growth and photochemical parameters were useful for anevaluation of shading stress in urban ground cover plants.