간헐적 조명 조건이 상추의 생장 및 광합성 적응 반응에 미치는 영향 = Effects of Intermittent Lighting Conditions on Growth and Photosynthetic Acclimation Responses in Lettuce

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 서로 다른 광주기 조건(L12/D12, L6/D6, L1/D1) 에서 상추의 생육 반응과 광계 II(PSII)의 광합성 적응 특성을 조사하였다. 빛은 식물의 광합성, 생장 및 형태형성을 조절하 는 핵심 환경 요인이지만, 총 광량뿐만 아 니라 명암 주기의 시 간적 구성 역시 생육 성과를 결정하는 데 중요한 역할을 한다. 생육 지표 분석 결과 생체중, 엽면적, 초장은 L12/D12 광주기 에서 가장 높았으며, L6/D6 처리구에서는 실험 기간 전반에 걸쳐 유의한 생육 저해가 관찰되었다. L1/D1 처리구는 중간 수준의 생육을 유지하였다. 엽록소 형광 분석에서는 광주기 처리 간 PSII 반응의 뚜렷한 차이가 확인되었다. L6/D6 처리 구에서는 OJIP 유도 곡선의 J–I–P 구간에서 형광 강도가 지속적으로 감소하였고 PI, F /F v m, Fv/Fo, RC/CSm, ETo/RC의 감소가 동반되어 PSII 기능 저하 및 전자전달 능력의 제한을 시사하였다. 반면, L1/D1처리구에서는 ABS/RC, DI /RC, V , o j Mo와 같은 초기 스트레스 관련 지표가 증가했음에도 불구하고 전자전달 효율과 통합 성능 지표는 비교적 안정적으로 유지되어 짧은 간헐적 광 노출 조건에서의 빠른 손상－복구 순환 메커니즘을 반영하는 것으로 해석된다. L12/D12 처리구에서는 실험 기간 동안 PSII 관련 지표들이 전반적으로 안정적인 상태를 유지하였다. 상관분석 결과 L1/D1 조건에서는F －F (r = 0.90), V －PI(r = －0.37), M －PI(r = －0.93) 간om j o o 에 강한 상관관계가 나타나 초기 전자전달 단계의 제한이 전체 PSII 성능에 큰 영향을 미침을 보여주었다. L6/D6 조건에서는 ABS/RC와 PI(r = －0.81), DI /CS와 PI(r = －0.83) 간에 강한 음의 상관관계가 관찰되어, 에너지 소산 증가와 광저해의 심화를 반영하였다. 반면, L12/D12 조건에서는 Fo와RC/CS (r = 0.93), ET /TR 와 RC/CS (r = 0.82) 간에 강한moom 양의 상관관계가 유지되었다. 종합적으로, 본 연구 결과는 총 광량만이 아니라 광주기의 시간적 구조가 PSII 적응 반응을 통해 상추의 생육 성과와 품질을 결정하는 주요 요인임을 명 확히 보여준다. 본 연구는 인공광 기반 식물공장 시스템에서 최적의 광주기 설계를 위한 생리학적 근거를 제공한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Light is a critical environmental factor regulating photosynthesis, growth, and morphogenesis in plants; however, beyond total light quantity, the temporal configuration of light-dark cycles play an important role in determining growth performance. This study investigated lettuce growth responses and photosystem II (PSII) photosynthetic adaptation under different photoperiod conditions (L12/D12, L6/D6, and L1/D1). Growth parameters, including fresh weight, leaf area, and plant height, were highest under the L12/D12 photoperiod, whereas the L6/D6 treatment showed significant growth suppression throughout the experimental period. The L1/D1 treatment maintained an intermediate level of growth. Chlorophyll fluorescence analysis revealed distinct PSII responses among photoperiod treatments. The L6/D6 treatment exhibited a consistent decrease in fluorescence intensity in the J–I–P phase of the OJIP curve, accompanied by reductions in PI, F /F v m, Fv/Fo, RC/CSm, and ETo/RC, indicating impaired PSII function and restricted electron transport capacity. In contrast, the L1/D1 treatment showed increases in early stress-related indices such as ABS/RC, DI /RC, V , and M , while maintaining relatively stable electron transport efficiency and integrated o j o performance indices, suggesting rapid damage-repair cycling under short intermittent light exposure. Under the L12/D12 treatment, PSII parameters remained largely stable throughout the experimental period. Correlation analysis further demonstrated that under the L1/D1 condition, strong relationships were observed for F －F (r = 0.90), V －PI om j (r = －0.37), and M －PI (r = －0.93), highlighting the influence of early electron transport limitations on overall PSII o performance. Under the L6/D6 h condition, strong negative correlations were detected between ABS/RC and PI (r = － 0.81) and between DIo/CS and PI (r = －0.83), reflecting increased energy dissipation and photoinhibition. In contrast, under the L12/D12 condition, strong positive correlations were maintained between F and RC/CS (r = 0.93) and o m between ET /TR and RC/CS (r = 0.82). Overall, these findings demonstrate that photoperiod temporal structure, oo m beyond total light quantity alone, is a key determinant of lettuce growth performance and quality through its influence on PSII adaptive responses. This study provides a physiological basis for optimizing photoperiod design in artificial lighting-based plant factory systems.