단파장 UV 광원기반 형광영상을 이용한 마늘의 생리적 특성평가 = Physiological Evaluation of Garlic Using Fluorescence imaging based on UV Light Source
저자
박범진 ( Beomjin Park ) ; 정환조 ( Hwanjo Jeong ) ; 이훈수 ( Hoonsoo Lee )
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2023
작성언어
-주제어
KDC
500
자료형태
학술저널
수록면
145-145(1쪽)
제공처
작물 생산은 급증하는 세계적인 식량 수요를 충족시키기 위한 중요한 과제 중 하나이다. 그러나 변화하는 기후 조건 및 환경학적 스트레스로 인해 작물 생산에 대한 압력이 증가하고있는 상황이다. 특히 고온에서의 작물 스트레스는 이상기온에 따른 가속화가 진행 될 전망이다. 이에 따른 정량적인 작물 생산량을 파악하기 위해서는 다양한 환경 상태에 있는 작물들의 정보를 수집하고 평가하는 기술이 요구된다. chlorophyll a b는 작물 생육에 있어 식물이 빛을 흡수하고 에너지를 생산하는 데 중요한 역할을 한다. 높은 온도에서의 chlorophyll a b는 식물 세포 내에서 광합성이 이루어지는 구조적 단위를 손상시킬 수 있고 이로 인하여 chlorophyll 분자가 제대로 조직되지 못하게 되는 열 퇴색과 엽록소 분해장애, 유전자 발현 변화 등의 결과를 만들게 된다. 따라서 높은 온도는 직접적으로나 간접적으로나 클로로필 a와 b의 생산 및 농축에 영향을 줌으로써 작물 내에서 그들의 상대적인 양과 비율을 변경시킬 수 있다. 이를 분석하기 위하여 지난 연구들은 클로로필 형광 활성화(Chlorophyll Fluorescence Excitation)라는 현상을 활용하여 작물의 생리는 평가하는 기술을 도입하였다. 클로로필 형광은 식물이 광합성을 위하여 광 에너지로부터 흡수된 에너지의 일부를 다시 방출하는 것을 의미한다. 기존 이미징 기법과 달리 클로로필 형광 활성화는 식물의 생리 상태와 광에너지 수용능력 등을 평가하는 데 사용된다. 식물이 스트레스 상태에 있는 경우 형광 활성화가 억제되거나 감소할 수 있으며, 작물 건강 상태를 판단하는 교정 조치를 취할 수 있다.
본 연구는 난지형 마늘 남도를 대상으로 농촌진흥청 원예과학원 이상기온 연구동에서 실시 하였으며, 대조구와 2 단계별 고온 스트레스, 다습 적습의 이중 스트레스를 구현하였다. 408 nm 의 UV Light를 활용해 클로로필 형광 활성화를 유도하였고 Vis/NIR 다분광 카메라를 사용하여 마늘의 생육을 평가하였다. 촬영된 분광영상 데이터는 영상처리프로그램을 사용하여 취득하였다. 취득된 다중분광 데이터는 PLS-DA, LV-SVM을 통해 학습 및 적용 후 마늘의 온도별 습도별 특성분류를 평가하였다. 온도 변화에 따른 PLS-DA 에서의 특성 분류 평가 결과는 대조구와 고온 2단계에서 99.66의 높은 분류 성능을 보였고, 대조구와 고온 1단계에서 86.33의 분류 성능을 보였다. LS-SVM 분류 평가 결과는 대조구와 고온 2단계에서 99.9%의 매우 높은 분류 성능을 보였고, 대조구와 고온 1단계에서 96.167의 분류 성능을 보여 PLS-DA 보다 높은 분류 성능을 보였다.
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