작물생리학 핵심 요점 정리 농업직 공무원, 농촌지도사, 농업연구사 11. 이상환경과 작물생육

<한 해 ; 旱害> - 내건성
① 구조적 내건성 : 기공의 폐쇄, 잎면적의 감소, 수분을 향한 신장, CAM 식물, 잎 표면의 납축적

기공의 폐쇄	<기공의 개폐기구> ① 개방 : 광합성을 시작 → CO2 농도 감소 → K+, H2O 공변세포로 유입 → 기공이 열림 ② 폐쇄 : 수분부족 → 세포질에서 ABA 농도 증가 → 공변세포로 ABA 유입 → K+, H2O가 공변세포에서 방출 → 기공이 닫힘
잎면적의 감소	∙ ∙단자 쌍자엽 엽 식물 식물 : : 수분 잎이 부족시 아래로 잎이 늘어져말린다 광에. 노출되는 면적이 줄어든다.
수분을 향한 신장	근계가 잘 발달하는 심근성 작물을 재배하거나 품종을 육종하면 일시적으로 오는 한발에는 견딜수 있으나 한발이 장기간 지속되어 심토까지 수분이 부족하면 초기의 생육촉진으로 엽면적이 크게 증가하면 생육후기에는 오히려 증산량이 많아 한발의 피해가 심해질수 있다.
CAM 식물	증산이 심한 낮에는 기공을 닫고, 상대습도가 높은 밤에는 기공을 열어 탄산가스를 흡수하여 말산이나 시트르산 등으로 저장하여 낮에 이들 유기산이 분해될 때 나오는 탄산가스를 이용하여 광합성 ☞ 상대습도가 높고 온도가 낮은 밤에 기공을 열고 낮에는 닫고 있어 수분손실 억제
잎 표면의 납축적	수분이 결핍되면 잎 표면에 蠟이 축적되어 각피 증산을 감소시킨다.(각피증산은 총 증산량의 10%)
생육특성	∙콩 유한생육형 : 개화기에 한발이 오면 결실에 영향이 크다. 우리나라 한발기간이 짧아 주로 재배 ∙콩 무한생육형 : 생육기간 계속 개화 특성, 한발이 지나고 비가 온 후 개화 결실하여 한발을 피할 수 있으나 가을에 저온이 오면 종자가 성숙하기 전 서리가 와서 수량감소, 우리나라 재배 안함

② 원형질 내건성 : 세포 삼투퍼텐셜 조절, 단백질의 특성
- 세포 조절 : 수분 부족시 세포의 크기가 작아지고 세포액의 농도가 높아지므로 삼투퍼텐셜이 감소
- 단백질의 특성 : 내건성이 강한 작물과 품종에는 단백질분자에 -SH기가 많고 약한 것에는 -S-S-기가 더 많다.

<습해 및 관수장해>
* 작물체내 저해물질의 생성 : 산소가 없으면 해당과정에서 피루브산으로 분해된 후 젖산발효에 의하여 젖산이 생성되어
세포내 pH가 내려간다. 그러면 포도당은 알코올발효에 의하여 분해되고 에탄올이 축적되면
세포막과 같은 지방성 물질로 구성된 부분이 용해되어 장해를 받는다.

* 토양내 환원물질의 생성 : NO3-는 탈질되어 질소가 공중으로 날아가므로 비료효과를 감소, 철분은 Fe+2, 망간은 Mn+2
변하여 가용성이 되므로 습할 때 밭작물은 미량원소인 철과 망간 과잉의 해가 문제된다.

* 관수장해의 기구
① 청고 : 벼가 수온이 높은 정체 탁수 중에서 급속히 죽게 될 때 단백질을 소모하지 못하고 푸른채로 급격히 죽는 현상
② 적고 : 맑고 흐르는 물에 잠기면 수온이 높지 않아 탄수화물이 서서히 소모된 후 엽록소에 붙어 있는 단백질도 분해
되어 호흡기질로 이용되고 엽록소의 색깔이 없어지고 적갈색을 나타내며 죽는 현상

* 내습성 및 관수저항성
① 통기조적의 발달 : 내습성 식물 뿌리의 피층세포는 직렬로 배열되어 세포간극이 크다.(내습성 : 직렬 > 사열)
② 세포벽의 코르크화 및 목질화 : 담수해서 자라는 벼는 뿌리의 표피가 심하게 코르크화(suberization), 목질화 되어있다.
- 대사경로의 변경 : 관수 저항성 식물은 유해한 에탄올을 축적하는 대신 해가 없는 malate를 축적하기 때문에 물속에서도 장해를 받지 않는다.
☞ 해당과정 발생 phosphoenolpyruvate(PEP)가 pyruvate → acetaldehyde → ethanol로 변하지 않고,
PEP가 PEP carboxylase에 의해 탄산가스와 결합하여 oxalaceticc acid(OAA) → malate로 변한다.
☞ 토양이 환원되면 산화상태에서 인산과 결합하여 불용화 된 철·망간 등이 많이 나와 봄철 비는 미량원소를 많이
흡수시켜 장해가 높아진다.

<저온 장해 - 冷害, 寒海, 東海, 凍傷海>
* 기온이 높고 지온이 낮은 경우 : 뿌리의 호흡률이 낮아 무기양분의 흡수가 억제되고, 점성이 낮아져 물의 흡수도 억제되며, 뿌리에서 생성되는 시토키닌과 같은 생장조절물질의 생성도 억제되어 생육이 저하

* 작물의 내동성 정도
① 세포내의 자유수 함량이 적을수록, 전분함량이 낮을수록 내동성이 높다.
② 삼투압의 높을수록, 유지 함량이 높을수록, 가용성 당함량이 높을수록 내동성이 높다.
③ 같은 수분함량이면 친수성함량이 많을수록 내동성 증가 ☞ 친수성 콜로이드에 들어 있는 수분은 얼지 않는다.
④ 원형질의 투과성이 클수록 내동성 증가
⑤ 포복성, 잎의 색이 진함, 생장점의 위치가 땅속 깊은 일수록 내동성이 강하다.
⑥ 원형질의 점도와 연도 : 점도가 낮고 연도가 크면 세포 외 결빙에 의해서 세포가 탈수될 때나 융해시 세포가 물을
다시 흡수할 때 원형질의 변형이 적으므로 내동성이 크다.
⑦ 내동성이 강한 작물과 품종에는 단백질분자에 -SH기가 많고 약한것에는 -S-S-기가 더 많다. - 내건성도 높다.
☠ 내냉성 작물은 불포화지방산의 비율이 높고, 내열성 작물은 포화지방산의 비율이 높아 고온에서 세포막의 안정성이 크다.
☞ 내냉성이 약한 식물의 세포막에는 포화지방산이 다량 포함되며 기온이 낮을 경우 저온 반결정, 막의 유동성 떨어지면
단백질의 기능이 상실된다.
☞ 봄의 일변화가 많을 경우(기온이 높고 지온이 낮을 경우) : 낮은 지온에서는 물의 점성이 높아 흡수는 잘되지 않지만 기온이
높아 증산량이 많아지므로 벼는 수분의 불균형으로 잎이 시들고 심하면 고사·뜸묘가 발생되므로 관수 및 ABA처리가 대책이다.

<풍 해>
* 풍해의 생리적 기구 : 탈수, 기공폐쇄와 광합성 저하, 호흡증가(傷害呼吸)
↳ 풍속이 빠르면 기공의 공변세포가 탈수되는 속도가 주위 세포에서 물이 이동되는 속도보다 더 빨라 팽압을 잃고 기공이 닫힌다.

<대기오염 스트레스>
* 산성비 저항성 : 쌍떡잎초본 < 쌍떡잎목본 < 외떡잎 < 침엽수
* 볏과 작물의 O3 내성 : 겨울밀 < 옥수수 < 수수 / O3 민감작물 : 목화, 콩과(땅콩, 콩)
* 산성비의 기준 : pH 5.6 / H2SO4 : HNO3 = 2 : 1