염 환경에서 질소공급에 따른 4종 콩과식물의 생장반응과 무기이온양상의 비교

배정진,추연식,송승달 한국생명과학회 2003 생명과학회지 Vol.13 No.4

We analyzed the patterns of mineral ions and growth responses among symbiotic nitrogen fixing legumes by external nitrogen applications under salt gradients. Glycine max, Phaseolus angularis and Albizzia julibrissin showed remarkable growth inhibition above 40 mM NaCl treatments, but Cassia tora did not exhibit any visible injury symptom up to 100 mM NaCl treatments. As to ionic pattern, the $Na^+$ and $Cl^-$contents in leaves of G. max, P. angularis and A. julibrissin progressively increased with higher contents of external salinity. Compared to other plants, C. tora excluded $Na^+$more efficiently and maintained rather constant ionic contents in spite of high salt levels. With a few exception, these 4 legume plants exhibited better growth by the external nitrogen supply rather than the contribution of symbiotic nitrogen fixation only under saline condition. 공생적 질소고정에 의해서 생장에 필요한 질소를 공급받는 콩과식물이 염분 스트레스하에서 보이는 생장반응 및 무기이온 양상을 규명하기 위해 대표적인 콩과식물 4종(대두, 팥, 긴강남차, 자귀나무)을 질소고정균을 접종한 다음, 무질소구와 질소공급구(2.5 mM $NH_4NO_3$)로 나누어서 0, 10, 40 및 100 mM NaCl을 처리하였으며, 식물의 생장반응 그리고 무기이온 및 총질소함량을 정량적으로 분석하였다. 대두, 팥 및 자귀나무의 경우, 40 mM NaCl 이상의 염처리에 의해 현저한 생장저해를 보였으나, 긴강남차는 100 mM NaCl 까지 정상적인 생장을 보였다. 무기이온에 대해서도 대두, 팥 및 자귀나무는 현저한 생장저해현상을 보였던 40 mM NaCl 이상의 처리구에서는 과도한 $Na^+$및 $Cl^+$이온의 축적양상을 보였으나, 긴강남차의 경우 염 농도의 증가에도 불구하고 체내 일정한 무기이온함량을 유지하였다. 4종 콩과식물은 공생적 질소고정에 전적으로 의존하는 식물보다 외부에서 질소를 공급한 경우 체내 일정한 이온함량을 유지하였다. 질소양상에 있어, 대두와 팥은 염 농도가 증가함에 따라 총질소함량이 점차 감소한 반면 긴강남차와 자귀나무는 염 구배에 따라 총질소함량(특히 불용성질소)이 점차 증가하는 양상을 보였다. 대두와 팥에서 총질소함량은 감소하였지만 아미노산 함량은 증가하여 높은 가용성/불용성 질소비를 나타내었다. 다소 예외는 있지만 조사된 4종 콩과식물에서 부가적인 질소공급은 생장의 증가는 물론 특정이온 및 고농도 염에 의한 독성효과를 완화시킴으로써 염에 대한 내성을 증가시키는 것으로 생각된다.

Effect of Calcium and Nitrogen on the Growth and Antioxidative Enzyme Activity in Soybean(Glycine max) under Saline condition

배정진,추연식 한국생태학회 2006 Journal of Ecology and Environment Vol.29 No.2

Growth of G. max treated with NO3--N was decreased by high NaCl treatments, but NH4NO3-fed plants showed good growth with enhanced activity of antioxidative enzymes (SOD and APX). Especially, activity of APX was higher in 5 mM NH4NO3-fed plants than other types of N-supplied plants throughout the stress period. Higher SOD activity under salt stress was accompanied by increase in APX activity in 5 mM NH4NO3-fed plants. Similarly, application of calcium confirmed somewhat positive effects on growth. Salt-treated soybean calcium treatment. Especially, the increase of SOD activity through the strengthened CuZn-SOD isoform was remarkable.

Photochemical Response in 0-Year-Old and 1-Year-Old Needles of Picea glehnii during Cold Acclimation and Low Temperature

배정진,Toshihiko Hara,추연식 한국생태학회 2008 Journal of Ecology and Environment Vol.31 No.4

P. glehnii, an evergreen conifer found in northern areas, is known as a cold-resistant species. In this experiment, we measured the water content, PSⅡ efficiency, chlorophyll fluorescence, pigments of the xanthophyll-cycle and activity of enzymes of the ascorbate-glutathione cycle during cold acclimation and at subsequent low-temperature conditions to examine the importance of acclimation to cold tolerance. P. glehnii showed a decrease in PSⅡ efficiency (especially in Fv) during cold acclimation and at subsequent low temperatures. However, cold-acclimated needles showed higher PSⅡ efficiency at low temperatures than nonacclimated needles. In addition, 0-YON (first-year needles) showed an increase in β-carotene and lutein, while 1-YON (one-year-old needles) immediately developed an antioxidant mechanism in the ascorbate-gluthathione cycle as soon as they were exposed to low temperature and both 0-YON and 1-YON showed increased zeaxanthin and de-epoxidation ratios at continuous low temperature. Based on our results, we suggest that P. glehnii maintain PSⅡ efficiency at low temperature by effectively protecting the photosynthetic apparatus from photo-damage by rapid induction of an antioxidant mechanism in 1-YON and dissipation of excess energy by β-carotene and lutein in 0-YON. P. glehnii, an evergreen conifer found in northern areas, is known as a cold-resistant species. In this experiment, we measured the water content, PSⅡ efficiency, chlorophyll fluorescence, pigments of the xanthophyll-cycle and activity of enzymes of the ascorbate-glutathione cycle during cold acclimation and at subsequent low-temperature conditions to examine the importance of acclimation to cold tolerance. P. glehnii showed a decrease in PSⅡ efficiency (especially in Fv) during cold acclimation and at subsequent low temperatures. However, cold-acclimated needles showed higher PSⅡ efficiency at low temperatures than nonacclimated needles. In addition, 0-YON (first-year needles) showed an increase in β-carotene and lutein, while 1-YON (one-year-old needles) immediately developed an antioxidant mechanism in the ascorbate-gluthathione cycle as soon as they were exposed to low temperature and both 0-YON and 1-YON showed increased zeaxanthin and de-epoxidation ratios at continuous low temperature. Based on our results, we suggest that P. glehnii maintain PSⅡ efficiency at low temperature by effectively protecting the photosynthetic apparatus from photo-damage by rapid induction of an antioxidant mechanism in 1-YON and dissipation of excess energy by β-carotene and lutein in 0-YON.

국내엔지니어링 기술분석 평가 및 관리시스템에 관한 연구

배정진 과학기술정책연구원 1990 연구보고 Vol.- No.-

연구의 목적본 연구의 목적은 1973년 제정 공포된 기술용역에 의해 도입되고 있는 외국기술용역도입의 효율화를 통해, 많히 도입된 외국기술용역도입자료와, 국내용역업계의 국내용역수행실적, 특정연구과제 중 엔지니어링 산업 분야 연구실적들을 자료화하여, 국내기술용역활용을 적극화 및 기술적 타당성 검토를 효율화하여, 외국업체와의 도입을 위한 제공자선정 및 협상과정에서 유용한 정보를 제공하고자 함.또한 도입된 외국기술용역을 소화흡수와 국내산업의 용역수주및 협상과정에서 발생한 問聞點을 분석하여 개선방향을 제시함으로써, 국내엔지니어링산업의 고도화와 도입기술활용의 효율화를 위한 정책방향을 제시하고자 함.

염분 환경하에서 종 콩과식물의 생장 아미노산 및 질소함량에 미치는 질소원의 영향

배정진,추연식,김진아,노광수,송종석,송승달 한국생태학회 2003 Journal of Ecology and Environment Vol.26 No.3

Atriplex gmelini(가는갯능쟁이)의 내염성과 항산화 효소 반응

배정진,윤호성,추연식,송승달 한국생태학회 2003 Journal of Ecology and Environment Vol.26 No.5

해안에 주로 분포하는 Atriplex gmelini(가는갯능쟁이)의 염 내성이 항산화 효소의 활성증가에 의한 것인가를 조사하기 위해 다양한 농도의 염 처리에 의한 광계 Ⅱ 양자효율 및 항산화 효소의 활성 변화를 조사하였다. A. gmelini는 100 mM NaCl처리구에서 가장 높은 지상부 건물함량(대조구의 116%) 및 최적의 생장을 보였으며, 300 mM NaCl처리에 의해서도 체내 수분함량과 건물량의 감소를 보이지 않아 염에 대한 높은 내성을 보였다. 단기간(2, 4일)의 염 처리시 외부 염 농도 구배에 따른 Fv/Fm값(양자효율)의 증가, Fo/Fm값(스트레스지표)의 감소 및 SOD, APX, GR과 같은 항산화 효소의 활성 증가를 나타내어 광화학적 스트레스 혹은 항산화 방어시스템의 손상을 보이지 않았다. 그러나 400 mM NaCl을 처리한 식물의 경우, 비록 대조구(0 mM NaCl)에 비해 높은 항산화 효소 활성값(SOD 171%, APX 114%, GR 134%)을 보였지만 생장감소(잎, 줄기 각각 30%, 16%) 및 고농도 염에 의한 활성의 감소양상을 나타내었다. 흥미롭게도, H₂O₂제거에 중요한 역할을 하는 또 다른 효소인 CAT의 활성이 염에 의한 빠른 감소(200, 300, 400 mM NaCl 처리구의 경우 각각 대조구의 38%, 22%, 15%)를 보여, A. gmelini는 염에 의해 생성된 활성산소 제거와 염분 내성에 ascorbate-glutathione cycle의 APX, GR이 중요한 역할을 수행하는 것으로 생각된다. 그러나, 염 처리 6일 후, Fv/Fm값의 감소, Fo/Fm값의 증가 및 항산화 효소의 활성감소를 보여 광화학적 저해 및 항산화 방어시스템의 손상을 나타내었다. A. gmelini는 단기간의 염 처리(염 처리 2, 4일)시, 염에 의해 유도된 ROS증가에 대해 항산화 시스템의 활성 강화를 통해 균형을 이루지만, 6일 이상의 지속적인 염에 의해서는 항산화 효소의 활성감소와 광화학적 손상으로 인한 ROS증가로 산화적 스트레스가 유발되는 것으로 여겨진다. Saline conditions invoke oxidative stress attributed to the overproduction of reactive oxygen species (ROS). Changes in quantum efficiency and antioxidative enzyme activity upon salt treatment were examined in a salt-tolerant plant, Atriplex gmelini, to test the hypothesis that salt tolerance of A. gmelini is due to the increased activity of antioxidative enzymes. A. gmelini showed optimum growth at 100 mM NaCl producing 116% of the shoot dry weight over control plants in 0 mM NaCl treatment. Healthy growth persisted up to 300 mM NaCl treatment maintaining normal internal water content and dry weight. No photochemical stress or damages on antioxidative defense system was obvious in plants of 2 and 4 day salt treatment which was indicated by increased quantum efficiency (Fv/Fm value), decreased stress index (Fo/Fm value), and increased activity of antioxidative enzymes such as SOD, APX, GR. However, the plants treated with 400 mM NaCl showed decrease in growth and in antioxidative enzyme activity although the enzyme activity was still higher than that of the 0 mM NaCl treated plants (l31%, 114%, and 134% of the SOD, APX, and GR activity, respectively). Interestingly, another important antioridative enzyme that scavenges H₂O₂ in plant cells, CAT, showed rapid decrease in its activity as salt concentration increased; 38%, 22%, 15% of the 0 mM NaCl treated plants at 200, 300, 400 mM NaCl treatments, respectively. It appears that the enzymes in ascorbate-glutathione cycle such as APX and GR play the major roles in scavenging ROS produced by salt stress in A. gmelini. After 6 days of salt treatment, the damage in photochemical and antioxidative defense system was indicated by decreased Fv/Fm value and increased Fo/Fm value. A. gmelini appears to cope with short term salt treatment by enhanced activity of the antioxidative defense system, whereas long term stress invoke oxidative stress by increased ROS due to the damages in photochemical and antioxidative system.

정족산 무제치늪 식물의 무기이온, 질소 및 인의 양상

배정진,추연식,송승달 한국생태학회 2003 Journal of Ecology and Environment Vol.26 No.3

고층습지식물의 생리생태학적 특성을 규명하기 위하여 경상남도 양산시에 위치한 정족산 무제치늪에 서식하는 14과 22종의 식물을 대상으로 체내 무기양이온(K, Ca, Mg), 중금속이온(Al, Fe, Mn), 질소 및 인 함량의 계절적인 변화를 정량적으로 분석하였다. 무제치의 물은 15∼30 μ S/cm의 전기전도도(EC)와 pH 5.0∼5.6 (토양 4.3∼5.1)의 산도를 나타내었으며, Ca, Mg과 같은 2가 양이온의 함량이 낮은 반면 높은 중금속함량(특히 Al)을 보여 전형적인 산성토양의 특성을 보였다. 조사된 습지식물은 무기양이온함량에 있어 종간 뚜렷한 차이를 보였으며, 골풀, 진퍼리새, 기장대풀, 억새, 진달래, 산철쭉, 개미탑, 끈끈이주걱은 400 μ Mg DW 이하의 매우 낮은 함량을 나타내었으며, 동의나물, 숫잔대, 산제비난, 멱쇠채, 제비꽃, 바디나물은 체내 높은 무기양이 온 함량을 보였다. 특히 국화과의 멱쇠채와 제비꽃과의 제비꽃은 Ca과 Mg을 축적하는 경향성을 보였으며, 생육이 진전됨에 따라 오이풀과 꽃창포의 무기양이온 함량은 점차 감소하는 양상을 나타내었다. 한편 조사된 대부분의 식물들은 토양의 높은 중금속 함량에도 불구하고 체내 낮은 농도의 중금속을 함유하였으며, 축적된 총 중금속함량 및 조성은 식물 종간에 뚜렷한 차이를 보였다. 토양의 낮은 질소 및 인 함량에도 불구하고 조사된 대부분의 식물종들은 생육초기단계에 있어 비교적 높은 질소 및 인 함유하였으며, 생육이 진전됨에 따라 서서히 감소하는 양상을 나타내었다. 결론적으로 무제치늪에 서식하는 식물종들은 생육초기에 무기양이온 및 질소를 축적하고 생육과정에 이를 재이용하고, 중금속을 배제하는 기작을 발달시킴으로서 빈영양의 산성 환경을 극복하는 것으로 생각된다. To investigate ecophysiological characteristics of plants species adapted to moor habitat, we selected 22 species plants and analyzed inorganic cations (K, Ca, Mg), heavy metals (Al, Fe, Mn) and total nitrogen and phosphorus quantitatively. Moojechi moor indicated typical acidic and oligotrophic conditions with pH of 5.0∼5.6 (pH 4.3∼5.1 in soil) and EC of 15∼30μ S/cm, and contained very low contents of soil divalent cation such as Ca and Mg but high contents of heavy metals (esp. Al). With respect to inorganic cation contents, investigated plants species showed remarkable interspecific difference. Plant species belonging to J. effusus var. decipiens, M. japonica, I. globosa, M. sacchariflorus, R. mucronulatum, R. yedoense var. poukhanense, H. micrantha, D. rotundifolia showed very low contents of inorganic cation below 400 μ M/g DW, but plant species of C. palustris var. spontanea, L. sessilifolia, P. mandarinorum, C. lineare, S. austriaca sub. glabra, V. mandshurica, A. decursiva showed high cation contents in leaves. Especially, S. austriaca sub. glabra (Compositae) and V. mandshurica (Violaceae) showed pattern accumulating Ca and Mg with plant growth, but I. ensata var. spontanea (Iridaceae) and S. officinalis (Rosaceae) showed decreasing tendency. Meanwhile, most plant species showed low contents of soluble metal ions in leaves in spite of high heavy metal contents on soil, and indicated remarkable interspecific differences in the total contents and composition of heavy metals accumulated. Despite low contents of N and P on soil, most plant species indicated relatively high contents of N and P in leaves at the early stage of growth, and showed slowly decreasing pattern according to growth. Consequently, it seems that plant species inhabited on Moojechi moor cope with acidic-oligotrophic conditions, accumulating inorganic cations and nitrogen at the early growing stage and reutilizing them in the course of growth, and developing heavy metal excluding mechanism.

염 환경하에서 근대(Beta vulgaris var. cicla)의 생장과 항산화효소(SOD, APX, GR)의 활성변화

배정진,추연식,송승달 한국생명과학회 2003 생명과학회지 Vol.13 No.5

환경 스트레스에 대해 내성을 가지는 것으로 알려진 명아주과에 속하는 근대(지상부길이 15 cm)를 이용하여, 다양한 염 농도에서의 건물함량 측정을 통한 생장반응과 항산화 효소(SOD, APX, GR)의 효과를 밝히기 위하여 다양한 농도(0, 50, 200, 1000 mM NaCl)의 염을 처리한 후 24시간 동안의 효소의 활성변화를 측정하였다. 근대는 처리 2시간째 200 mM NaCl처리구 에서 SOD, APX, GR의 최대활성을 보였으며, 50 mM NaCl처리구에서 가장 낮은 활성을 나타내었다. PAGE에 의한 isoforms의 확인결과, 근대는 3개의 SOD isoforms(Fe-SOD, CuZn-SOD, Mn-SOD)를 함유하고 있었으며, major isoform은 CuZn-SOD로 밝혀졌다. APX의 경우, 9개의 bands 중 특별히 저분자 isoforms (No. 7,8)의 강한 발현양상을 보였다. SOD의 경우 50 mM NaCl처리에서 Mn-SOD isoform의 불활성을 보여 활성의 증감에 있어 Mn-SOD가 직접적인 연관성을 가질 것으로 생각된다. 근대의 항산화 효소는 염 처리후 단시간내 효소 활성의 증가양상(특별히 처리후 2시간째 200 mM NaCl처리구)을 보여, 고농도 염 환경하에서 항산화시스템의 빠른 작동을 통해 염스트레스에 의해 생성된 활성산소를 제거함으로써 염에 의한 산화적 스트레스에 대해 효과적으로 대처해 나가는 것으로 생각된다. 검색어-근대, 염, 활성산소, SOD, APX, GR. Antioxidative enzymes (superoxide dismutase; SOD, ascorbate peroxidase; APX, glutathione reductase; GR) play major roles in scavenging mechanism of reactive oxygen species which were involved in various stress conditions including salt. In order to investigate the relation between their growth responses (dry weight) and the changes of antioxidative enzymes activity, salt-tolerant spinach beet having 15cm of shoot length were treated with various salt levels (0, 50, 200, 1000 mM NaCl) for 24 hours. Spinach beet exhibited an increase in the activity of antioxidative enzymes by salt, the maximal activity at 200 mM NaCl and the lowest activity at 50 mM NaCl in 2 hrs. after treatments. As a result of PAGE, it has been confirmed that spinach beet contained 3 isoforms (Fe-SOD, CuZn-SOD and Mn-SOD) of SOD and main isoform was CuZn- SOD form. In case of APX, isoforms of the low molecular weight(No. 7, 8) were showed strong expression especially at 200 and 400 mM NaCl treatment. Meanwhile, GR did not show specific pattern of isoforms among the salt treatments. Especially, in case of 50 mM treatment, plant showed the lowest activity of SOD with the best growth, a low enzyme activity was induced by inactivation of the Mn-SOD. Therefore, we suggested that the decrease of SOD activity at a low salt level (50 mM NaCl) or the increase of enzyme activity at a high salt level (200 mM NaCl) may be related to expression of the Mn-SOD isoform. These antioxidative enzymes showed the increase of activity in a short time by salt addition. So, it is considered that spinach beet copes effectively with a stressful condition such as salt by operating effective antioxidative defense mechanism rapidly under high salt level.

國民學校 音樂科의 授業設計

裵正鎭 淸州敎育大學 初等敎育硏究所 1990 初等敎育硏究 Vol.1 No.-

염분 환경하에서 4종 콩과식물의 생장, 아미노산 및 질소함량에 미치는 질소원의 영향

배정진,추연식,김진아,노광수,송종석,송승달 한국생태학회 2003 Journal of Ecology and Environment Vol.26 No.3

콩과식물의 염분 내성에 대한 질소원의 영향을 규명하기 위하여 4종 콩과식물을 선택하여 100 mM까지의 NaCl을 처리하였다. 염-민감성 종으로 알려진 대두와 팥은 염분 농도가 증가함에 따라 총 질소 함량이 점차 감소하는 반면, 아미노산 함량은 현저히 증가(100 mM NaCl 처리된 대두 무질소구의 경우 대조구의 4.7배)하여 높은 가용성/불용성 질소 비를 보였다. 대조적으로 염분 내성을 보이는 긴강남차와 자귀나무는 아미노산을 거의 함유하지 않았으며, 염 구배에 따라 총 질소 함량(특히 불용성 질소)이 점차 증가하는 양상을 보였다. 대두와 팥은 아미노산 중 asparagine (Asn)을 다량으로 함유하였으며, Asn은 이들 식물의 대표적인 질소의 수송 및 저장형태로서 염분 환경하에서 이들 식물의 세포질 내 삼투조절에 관여하는 것으로 생각된다. 염 환경에서 대두의 생장에 대한 질소원 및 농도의 영향은 5 mM NH₄NO₃-N 처리구에서 가장 높은 건물함량(10mM NaCl 처리구의 지상부건물함량의 경우 대조구의 약 1.5배)을 보였고, NH₄-N을 공급한 식물의 경우 질소를 공급하지 않은 대조구보다 생장이 저해되었으며, 처리 15일 이후 40과 80 mM NaCl 처리구에서 모두 고사하였다. 따라서 대두의 생장은 NH₄-N, 대조구, NO₃-N, NH₄NO₃-N의 순으로 질소공급량이 증가할수록 염에 대한 저항성이 증가하는 것으로 나타났다. Four legume plants showed better growth by the external nitrogen supply rather than the symbiotic nitrogen fixation only under salt additions. In case of Glycine max and Phaseolus angularis, total nitrogen contents decreased by high salinity level but their amino acid levels significantly increased with the increase of salt treatments and indicated high soluble-/insoluble-N ratios. Cassia tora and Albizzia julibrissin contained less amino acids than G. max and P. angularis but total N (esp. insoluble N fraction) increased with higher salt levels. Asparagine occurred as a main amino acid especially in G. max and P. angularis and can be seen as potential N-storage form in these plants. It might be play an important role for the osmoregulation mechanism under the saline condition. Meanwhile, to investigate what kinds of nitrogen sources are effective for overcoming salt stress on soybean plants, various N forms and concentrations (NH₄NO₃-N, NO₃-N, NH₄NO₃-N; 2.5 and 5 mM) were additionally supplied to the salt gradient medium. Soybean plants treated with NH₄NO₃-N showed the best growth up to 40 mM NaCl and NO₃- fed plants indicated good growth even at 80 mM NaCl treatments. Contrary to NH₄NO₃- and NO₃- fed plants, NH₄/sup +/- fed plants showed remarkable growth reduction and died by 40 and 80 mM NaCl treatments after the first harvest (15th day). Consequently, these results suggest that salt excluding and resistant capacities of soybean plants under NaCl treatments are increased in order of NH₄ - N, control, NO₃- N and NH₄NO₃- N depending on N concentration except NH₄- N treatments.