대기 이산화탄소 수준과 광 조건이 멸종위기종 나도풍란의 생장과 생리적 특성에 미치는 영향

이경철1, 안지애2, 김남영2*

(국립생태원 멸종위기종복원센터, 한국농수산대학 산림학과)

Effects of Atmospheric CO2 Level and Light Condition on Growth and Physiological Characteristics of the Endangered Species,  Sedirea japonica

Lee Kyeong Cheol1, An Jiae2, Kim Nam-Young2*

(1Department of Forestry, Korea National College of Agriculture and Fisheries,

2Research Center for Endangered Species, National Institute of Ecology)

요약: 이 연구는 기내에서 배양한 나도풍란을 대상으로 광조건과 대기 중 CO2 수준에 따른 생리적 반응 및 생장 특성을 조사하기 위해 수행되었다. 나도풍란은 SPAR 챔버에서 CO2 400 및 650 ppm 조건과 함께 세가지 다른 차광처리(60%, 90% 차광 및 무차광)하에서 생육시켰다. 나도풍란은 야간에 CO2 흡수가 일어나는 전형적인 CAM(Crassulacean acid metabolism) 식물의 특징을 보였으며, 대기 CO2 수준과 차광처리는 나도풍란의 잎두께에 큰 영향을 미치지 않았지만, 차광율이 증가함에 따라 빛을 효율적으로 흡수하고 이용하기 위해 엽록소 a, b, a+b, 카로티노이드 함량, 엽면적 및 엽건중의 증가가 나타났다. 이와 대조적으로 28℃ 이상의 온도범위에 대한 CO2 흡수능력은 차광율 90% x 400 ppm에서 크게 감소하는 것으로 나타났다. 특히 차광율 0% x 650 ppm은 PIABS 와 DFABS 의 감소와 같은 광저해 현상을 보였으며, 엽건중, 뿌리건중, 총건중, 기공전도도 및 광계 2의 활성이 가장 낮은 것으로 나타났다. 결과적으로 CO2 650 ppm의 무차광 조건은 나도풍란의 생장과 생리 반응에 부정적인 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

Abstract: This study was conducted to investigate the physiological responses and growth characteristics of Sedirea japonica cultured in vitro as affected by light condition and atmospheric CO2 level. Sedirea japonica were grown under the 400 and 650 μmol·mol−1 CO2 concentratoins with three different shading levels(Shaded 60%, 90% and non-treated) in the SPAR chambers. Sedirea japonica showed the characteristics of typical CAM(Crassulacean acid metabolism) plants in which CO2 absorption occurs at night. Atmospheric CO2 level and shading treatments did not significantly affect the leaf thickness of Sedirea japonica, however, the chlorophyll a, b, a+b, carotinoide content, leaf area and leaf dry weight were significantly increased with elevating shading level in order to absorb and utilize light efficiently. In contrast, the CO2 uptake capacity at temperatures above 28℃ was significantly reduced in the shaded 90% x 400 ppm. Especially, non-treated x 650 ppm exhibited photoinhibition such as reduction of PIABS and DFABS, and also, leaf dry weight, root dry weight, total dry weight, stomatal conductivity and photosystem II activity were lowest. In conclusion, the non-treated x 650 ppm condition was negative effect to the growth and physiological response of Sedirea japonica.

Key words: CAM plant, CO2 absorption, shading level, SPAR chamber