염분은 세계의 많은 지역에서 식물의 성장과 생산성에 영향을 미치는 비생물적 스트레스 제약이다.
이 제약을 해결하는 가능한 해결책 중 하나는 종 내에서 자연적인 유전적 다양성을 활용하여 내염성 수준을 개선하는 것이다.
염분 스트레스 영향 및 내염성의 메커니즘에 대한 최근 정보에 관련하여, 이 논문은 plant and canopy 레벨에서 염분 스트레스에 의해 야기된 정량적, 정성적 변화를 검출하기 위해 상이한 non-invasive 이미지 시스템을 이용하는 phenomic 접근법을 제시한다.
Hyperspectral imaging(초분광 이미지) 기술에 중점을 두어 다양한 구조적, 생화학적, 생리적 특성을 빠르고 안정적으로 추정할 수 있다.
또한 이 방법은 plant and canopy 분석과 토양 염분의 직접적인 연관성을 볼 수 있다. 염분 스트레스 분야의 전망과 한계도 식별할 수 있다.
Nagesh Babu, R., and V. R. Devaraj. "High temperature and salt stress response in French bean (Phaseolus vulgaris)." Australian Journal of Crop Science 2.2 (2008): 40-48.
고온 및 염분 스트레스와 같은 비생물적 스트레스는 작물 생산성을 감소시키는 주요 요인이다.
프랑스의 주요 야채 작물인 프랑스 콩(Phaseolus vulgaris)의 S-9 품종에 대해 항산화제 및 항산화 효소 측면에서 고온(46-48 °C) 및 염 스트레스(0.4M)의 영향을 평가했다. 두 가지 스트레스 모두 식물에서 비슷한 반응을 일으켰다.
H2O2, TBARS, glutathione, ascorbic acid 및 proline과 같은 산화 스트레스 지표가 크게 상승했다.
유사하게, 항산화 효소인 guaiacol-specific peroxidase(POX)가 상당히 크게 상승하였다. 다른 효소, b-아밀라아제 및 acid phospatase(AP)의 활성은 약간 향상되었다.
그러나 glutathione reductase(GR)와 catalase(CAT)에서는 반대의 영향을 보였으며, 온도 스트레스는 급격히 감소하고 염 스트레스는 증가했다.
AP, POX 및 CAT 동종 효소에서는 변이가 관찰되지 않았다.
GR 및 b-아밀라아제 isozymes의 패턴은 온도와 염 스트레스에 따라 달랐다. SDS-PAGE는 온도 및 염 스트레스를 받는 묘목에서 완전히 다른 단백질 조합을 나타냈다.
성장률과 fresh mass는 각각의 대조군과 비교하여 동일한 정도로 영향을 받았다.
염분 스트레스보다 온도 스트레스에서 DNA 손상이 더 두드러졌다.
프랑스 콩의 반응 메커니즘은 두 스트레스에 공통적인 부분과, 개별 스트레스의 특정한 일부분에 대하여 나타났다.
Choi, H. S., et al. "Implications of CaCl2 application to plants in LID facilities." Water Science and Technology 78.5 (2018): 1045-1053.
LID (Low Impact Development) 기술은 식물, filter media, 토양, 미생물의 물리 화학적, 생물학적 상호 작용을 통해 자연의 물 순환을 모방하여 오염 물질의 방출을 줄인다.
LID 시설에서 식물은 광합성을 수행하고, 미생물의 성장을 촉진하며 유출된 폭우에 포함된 오염 물질을 흡수한다.
그러나 겨울 동안 눈을 녹이는 데 사용되는 제설제(CaCl2)는 식물의 성장을 늦추고 심지어 식물의 고사율을 증가시킨다.
또한 제설제는 토양 구조를 변화시켜 토양 함량을 변화시키고 식물과 미생물의 성장에 영향을 끼친다.
따라서 본 연구에서는 CaCl2가 식물의 저항성, 비점 오염원 제거 능력, 물 순환에 미치는 영향을 조사하였다.
CaCl2에 의한 나무와 관목의 사망률은 Rhododendron indicum>Spiraea prunifolia var. simpliciflora>Metasequoia glyptostroboides 순으로 높았으며, 초본에서는 Pratia pedunculata>Aquilegia japonica>Tagetes erecta>Sedum makinoi aurea>Hosta longipes>Dianthus chinensis>Acorus gramineus>Liriope platyphylla 순이었다.
또한, 클로로필 양은 고농도 CaCl2 조건에서 감소하는 것으로 밝혀졌다. 본 연구의 결과는 겨울 동안 포장 지역에서 CaCl2 농도를 고려하여 수종을 선택할 때 유용할 것으로 생각된다.
Applying hyperspectral imaging to explore natural plant diversity towards improving salt stress tolerance.pdf