황 양액 처리에 따른 배추과 채소 내 Glucosinolate 함량

천진혁 ( Jun-hyuk Chun ),권도원 ( Do-won Kwon ),전민기 ( Min-ki Jeon ),하동식 ( Dong-sik Ha ),이창재 ( Chang-jae Lee ),김선주 ( Sun-ju Kim ) 한국환경농학회 2017 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2017 No.-

황(sulfur, S)은 모든 식물의 필수 영양원소이며 식물에서 황산염의 형태로 유입되어 체내에서는 황화수소(H2S)로 환원되어 황 함유 아미노산(cysteine, methionine)의 합성에 이용된다. 글루코시놀 레이트(glucosinolate, GSL)는 황과 질소를 함유하며 로켓샐러드, 케일, 브로콜리, 배추, 양배추와 같은 배추과 채소에 함유되어있는 2차 대사산물로, 항암 효과가 있다. 싹이 트는 과정동안 황을 공 급해 주면, 새싹에 있는 GSL 합성이 증가할 수 있고, 식물체 내에서 황 함량이 높을수록 GSL 축적이 많이 되지만 황이 결핍되면 생합성이 활성화 되지 못하여 GSL 함량이 감소한다고 보고되었다. 따라서 본 실험은 배추과 채소(로켓샐러드, 코마츠나, 콜라비, 케일)의 생장 시 시비되는 양액 중 황 성분의 농도에 의해 GSL 함량에 미치는 영향을 조사하였다. 배추과 채소의 재배기간은 2016년 3월 8일부터 2016년 5월 10일까지 총 63일이었으며 이 중 양액 처리기간은 36일이었다. 대조구(S 1.0)와 실험구(S 0.1, 0.5, 2.0, 3.0 mM)로 구분하여 양액 재배하였다. 배추과 채소 내 GSLs는 HPLC로 분리 및 동정 후, 외부 표준물질 sinigrin의 peak area와 각 성분의 response factor를 이용하여 정량하였다. 로켓샐러드와 코마츠나, 콜라비에서 GSL 함량은 S 3.0 mM(21.71; 57.47; 8.95)에서 가장 높았으며, S 0.1 mM(2.41; 2.01; 0.96 μmol·g-1 dry wt.)에서 가장 낮았고, 황 양액 농도가 증가함에 따라 총 GSL 함량이 높아졌다. 그렇지만 케일의 경우 S 2.0 mM에서 가장 높고 (19.19), S 2.0까지는 황 농도가 높아질수록 GSL 함량이 증가하였지만, S 3.0 mM에서는 GSL 함량 (14.80 μmol·g-1 dry wt.)이 감소하였다.

다양한 광원에 따른 배추 내 카로티노이드

천진혁 ( Jun-hyuk Chun ),성호영 ( Ho-young Sung ),김선주 ( Sun-ju Kim ) 한국환경농학회 2017 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2017 No.-

식물은 생장 과정에서 다양한 환경 스트레스에 노출되며, 그 중 광 조건은 식물의 광합성 및 생 장, 이차대사산물 축적에 영향을 미친다. 카로티노이드는 식물체 내 이차대사산물로서과실, 꽃 또 는 식물 뿌리에 주황색, 노란색, 붉은색 등과 같은 색을 부여하고 다양한 향기 성분의 전구체로서 종자 수분과 번식을 돕는다. 또한 카로티노이드는 청색광(400-600 nm)을 흡수하여 엽록소로 전달 하는 식물 생육에 필수적인 광 수확(light harvesting)에 관여한다. 그리고 항산화 기작인 광 보호 기능을 통해 과다한 빛 에너지로 인한 삼중항 상태로 들뜬 엽록소와 단일항 상태의 산소를 소거하 여 활성산소 생성을 방지하고 세포막 손상을 방지한다. 본 실험에서는 배추의 카로티노이드 생합성 과정에 영향을 끼치는 광원(Blue, Red, Blue+Red)을 조사하여 식물체 생장과 체내에 축적된 카 로티노이드 함량을 조사하였다. 배추 종자는 `배추와 육종`에서 제공받았고, 파종 30일 후 유리온 실에 이식하였다. 대조구는 비닐 하우스(CG)이고, 실험구는 Growth Chamber에서 인공광원인 청, 적, 청+적 LED(CB, CR, CBR)와 형광등(CF)을 7일간(2015년 11월 22일∼11월 29일) 처리하였다. 배추는 수확 후 동결건조하고 추출과정을 거쳐 HPLC를 이용하여 카로티노이드를 정량 분석하였다. 배추에서 3가지 카로티노이드 성분(lutein, zeaxanthin, β-carotene)이 분리 되었고, 그 중 사람의 눈에 이로운 lutein이 총 함량의 73.5%를 차지하였고, zeaxanthin이 14.9%, β-carotene 11.6% 를 차지하였다. 총 카로티노이드 함량은 청색(CB) LED에서 360.09 mg/kg dry wt.로 가장 높았으며 이는 대조구(CG)에 비하여 약 1.3배 높았으며, 적색(CR), 청+적색(CBR), 형광등(CF)의 광원 처리한 실험구 모두 대조구에 비해 높은 함량을 나타냈다. 본 실험을 통하여, 인공광원 처리는 배추 내 이차대사산물인 카로티노이드 축적을 증가시키는 것으로 사료된다.

Brassinosteroid 호르몬 처리에 의한 케일 새싹채소 내 글루코시놀레이트 변화

천진혁 ( Jun-hyuk Chun ),오만호 ( Man-ho Oh ),김선주 ( Sun Ju Kim ) 한국환경농학회 2019 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2019 No.-

Brassinosteroids (BRs)는 식물체 내에 존재하는 스트레스 완화성 호르몬으로, 고온 및 저온 스트레스, 가뭄, 염 동 환경 스트레스로부터 식물을 보호하는 역할을 한다. 식물 내에서 개화, 세포주기, 질소 대사, 스트레스 저항성에 관하여 신호전달을 하며, 이 호르몬의 신호전달은 세포막에 존재하는 BR 수용체인 BR Intesitive 1 (BRI1)에 의해 진행된다. 글루코시놀레이트 (glucosinolate, GSL)는 질소와 황을 포함하는 배추과 채소 내 이차 대사산물로 myrosinase 효소에 의한 가수분해로 isothiocyantate, thiocyanate 및 nitrile로 분해되어 활성을 나타내며, 간암, 위암 등에 항암 효과가 있고, 식물에서는 항균, 살충작용과 같은 생체방어 반응에 관여한다. GSL의 생합성이 BRs 호르몬의 작용 기작에 의해 조절된다는 선행 연구결과를 바탕으로 본 연구에서는 케일 새싹채소에 BR 호르몬을 처리하여 GSL 함량의 변화를 관찰하였다. 케일 품종은 ‘티비에스’, ‘만추콜라드’ 두 품종을 사용하였고, 식물생장기 (온도 25°C; 습도 70%)에서 7일간 재배하였다. 각 케일 새싹채소 실험구에 BR 호르몬 한 종류인 Brassinolide를 1μM씩 무처리, 30분, 90분, 4시간, 12시간 처리한 후, 액체질소로 동결 한 다음 동결건조하여 분석에 사용하였다. 케일 새싹채소에서 총 10종류의 GSL 성분이 검출되었고, 그 중 9가지 성분 (Glucoiberin, Progoitrin, Sinigrin, Gluconapin, 4-Hydroxyglucobrassicin, Glucobrassicanapin, Glucobrassicin, 4-Methoxyglucobrassicin, Neoglubrassicin)을 동정하였다. GSL 총 함량은 ‘티비에스’ 품종이 ‘만추콜라드’ 보다 높았으며, 항암 기능성 성분인 sinigrin 역시 ‘티비에스’ 품종에서 높았다. ‘티비에스’ 품종의 경우 BR 호르몬 처리시간이 증가할수록 sinigrin 및 GSL 총 함량이 증가하였으나, ‘만추콜라드’의 경우 무처리에 비해 BR 처리구에서 함량이 감소하였고, 증감에 경향성이 없었다. 향후, GSL 생합성 경로에 관여하는 MYB 유전자의 발현량을 검정하여, GSL 함량과의 상관관계를 분석하고, BR 호르몬이 GSL 생합성 경로에 관여하는 메커니즘을 규명하는 연구를 진행할 예정이다.

다중회귀분석법을 이용한 토양 내 탄소함량 예측 모델 개발

박성용(Seong-Yong Park),이재한(Jae-Han Lee),천진혁(Jin-Hyuk Chun),유준혁(Jun-Hyuk Yoo),강윤구(Yun-gu Kang),이기범(Gi-bum Yi),조재성(Jae-Sung Cho),오택근(Taek-Keun Oh) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11

토양 탄소는 토질과 작물생산량에 많은 영향을 미치며, 탄소격리를 통한 기후변화 완화에도 중요한 역할을 하기 때문에 신속하고 정확하게 분석하는 기술이 요구되어 왔다. 기존의 토양 탄소함량 분석은 전문적인 분석 인력이 필요하며, 시간과 비용 등이 많이 소요되기 때문에 이를 보다 편리하게 분석할 수 있는 방법이 필요하다. 이에 따라, 본 연구는 신속하고 정확한 토양 탄소함량을 예측을 위한 모델을 도출하고 신뢰성 검증을 실시하였다. 토양의 채취는 농촌진흥청 농업환경변동조사 지점을 토대로 충청남도 농경지 중 4개 시군의 18개 지점을 선정하였다. 토양 채취 후 사진 촬영하여 추출한 각각의 RGB 값과 토양색에 영향을 미치는 토양 수분함량 및 조도를 분석한 결과를 바탕으로 다중회귀분석하여 토양 탄소함량을 예측하기 위한 회귀식을 도출하였다. 그 결과, 각 R, G, B 사이의 상관관계는 유의 수준 5% 이내로 통계적으로 유의한 관계를 나타내었다. 각 R, G, B가 모두 독립 변수로 모형에 포함될 경우, R-G, G-B 사이의 높은 상관관계로 인한 다중 공선성 문제가 발생할 것으로 판단되어 G는 독립변수에서 제외하였다. 토양 탄소함량에 대한 R-B의 탄성치는 각각 -2.90과 1.47로 나타났으며, 수분함량의 탄성치는 0.58로 도출되었다. 회귀식 검증에는 R², RMSE, MAPE 방법을 사용하였으며, R²와 MAPE에서 Validated data보다 Training data가 높은 정확도를 나타내었다. 따라서 본 연구에서 도출한 토양 탄소함량 예측모델을 통해 비교적 간편하고 신속하게 농경지의 토양 탄소함량을 예측할 수 있을 것으로 판단된다.

농경지 토지이용에 따른 깊이별 용적밀도 조사

이재한(Jae-Han Lee),박성진(Seong-Jin Park),천진혁(Jin-Hyuk Chun),유준혁(Jun-Hyuk Yoo),강윤구(Yun-gu Kang),오택근(Taek-Keun Oh) 한국토양비료학회 2020 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2020 No.10

Measurement of NH₃ Volatilization from Organic Fertilizer Using a Dynamic Chamber

Yun-Gu Kang(강윤구),Jae-Han Lee(이재한),Jin-Hyuk Chun(천진혁),Yong-Jun Yu(유용준),Jun-Yong Lee(이준영),Gi-Bum Yi(이기범),Taek-Keun Oh(오택근) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11

Most organic fertilizers are manufactured using imported ingredients and organic fertilizer can improve the agricultural productivity through soil fertility improvement and microbial activity increase. Ammonia (NH₃) is mostly emitted from the agricultural sector and the NH₃ emission from fertilizer use is about 7%. Biochar can be produced under oxygen-limited conditions using several biomass and biochar has effects such as carbon sequestration and heavy metal adsorption in the soil. In this study, the organic fertilizers (OF) were classified according to the type of ingredients and the mixing ratio, and the NH₃ emission was evaluated using a dynamic chamber method. OF1 and OF2 are commonly used organic fertilizers in domestic, and OF3 and OF4 are manufactured by mixing biochar. When only organic fertilizers were used, OF1 represented the highest emission (25.12 kg ha<SUP>-1</SUP>), and when both organic and inorganic fertilizers were treated, OF3+NPK expressed the most volatilization (155.41 kg ha<SUP>-1</SUP>). When biochar is added to organic fertilizer, the pH and total nitrogen content of the organic fertilizer decreased and the total carbon content and inorganic contents increased. However, when organic fertilizer contained biochar is treated to the soil, it is thought to be beneficial to growth of crops by increasing the content of phosphate and potassium. This study evaluated the possibility of replacing some of the ingredients of organic fertilizer with biochar and the emitted NH₃. Results showed that it is most advantageous to promote crop growth when producing like OF4 type.

간척지 토양에서 양액의 전기전도도가 비트 및 순무의 생장에 미치는 영향

조지영 ( Ji-young Jo ),성호영 ( Ho-young Sung ),천진혁 ( Jin-hyuk Chun ),박종석 ( Jong-seok Park ),박상언 ( Sang-un Park ),박영준 ( Young-jun Park ),김선주 ( Sun-ju Kim ) 한국환경농학회 2018 한국환경농학회지 Vol.37 No.3

BACKGROUND: The present study aimed to examine the crops capable of growing and adapting to the external environment and various stresses of reclaimed agriculture land for the development of high value-added agricultural utilization technology based on reclaimed land through standardization and empirical study of cultivation environment for cultivating crops. METHODS AND RESULTS: Two crops namely turnips and beets were selected for the salt tolerance test of soil environmental conditions on reclaimed land. Turnip and beet seedlings were planted on the soil collected at the 'Seokmun' reclaimed land. There are five treatments such as non-treatment, 1.0, 2.0 (control), 4.0 and 8.0 dS·m ^-1 of EC. The contents of betacyanin in beet roots was highest in control and decreased with increasing salt concentration. The GSL contents in the turnip roots waswere highest at EC 2.0 and decreased with increasing salt concentration, whereas those in turnip leaves waswere high both in the non-treated control and atthe EC 1.0-treatment. But, tThere was, however, no statistical differences among the treatments. CONCLUSION: The degree of salt tolerance of crops was examined, and the limit EC iswas expected to be 3.0~4.0 dS· m ^-1 as reported to date. If the soil improvement is performed and irrigation systems are used in the actual reclaimed land, the EC of supplied irrigation will be low, and desalination effecttreatment by the lower EC of the supplied irrigation on the soil will lead to more favorable soil condition of the rhizosphere and cultivation environment offor the crops than those in the port experiment. Therefore, monitoring the salinity, water content and ground water level will enable prediction of the rhizosphere environment, and setting up irrigation management and supplying irrigation will lead to crop cultivation results that are close to normal.

충청남도 지역의 농경지 토지이용에 따른 깊이별 용적밀도 조사

박성용(Seong-Yong Park),이재한(Jae-Han Lee),천진혁(Jin-Hyuk Chun),강윤구(Yun-gu Kang),유준혁(Jun-Hyuk Yoo),박성진(Seong-Jin Park),윤여욱(Yeo-Uk Yun),이기범(Gi-bum Yi),오택근(Taek-Keun Oh) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11

용적밀도는 토양의 물리적 특성 중 중요한 요소로 탄소함량 및 유기물 함량과 관련이 깊어 작물 생육에 영향을 미친다. 본 연구에서는 농촌진흥청의 농업환경변동조사 지점을 기준으로 충청남도 지역의 농경지 총 152 지점을 선정하였으며, 이를 농경지 이용 형태(논 91지점, 밭 38지점, 과수원 23지점)에 따른 깊이별 용적밀도를 조사하였다. 토양 시료는 코어 시료 채취기를 이용하여, 깊이 60 cm까지 10 cm를 간격(0-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-50, 50-60 cm)으로 구분하여 채취하였다. 그 결과, 충청남도 시료 채취 지역의 깊이 별 토양 용적밀도 평균은 0-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-50, 50-60 cm에서 각각 1.40, 1.50, 1.60, 1.63, 1.59, 1.59 g cm<SUP>-3</SUP>로 40 cm 지점까지는 깊이가 깊어짐에 따라 높아지는 경향을 나타내었으며, 40 cm 이상의 깊이에서는 다시 낮아지는 경향을 나타내었다. 농경지 이용 형태별 토양의 용적밀도는 논토양, 밭토양, 과수원토양의 깊이 0-10 cm에서 각각 1.37, 1.47, 1.40 g cm<SUP>-3</SUP>으로 가장 낮았으며, 30-40 cm에서 각각 1.66, 1.40, 1.57 g cm<SUP>-3</SUP>로 가장 높았다. 농경지 이용 형태별 전체 깊이(0-60 cm)의 용적밀도 평균값은 밭토양이 1.59 g cm<SUP>-3</SUP>로 가장 높았으며, 과수원 토양이 1.51 g cm<SUP>-3</SUP>로 가장 낮았다. 본 조사 결과는 충청남도 지역 농경지 토양의 깊이별 유기물 함량 추정을 위한 기초자료로 활용 가능할 것으로 판단된다.