수목 환경 생리학

PART 1 총론

01 서론 9
― 수목의 범위와 구조 9
― 환경 스트레스 27
― 수목의 적응 29
― 수목생리학과 생태학 38
― 스트레스와 원형질연락사, 막공의 역할 43

PART 2 환경 스트레스

02 건조 55
― 물의 이동에 관한 연구 56
― 건조, 염분 스트레스의 차이 61
― 건조회피 혹은 건조저항 62
― 건조와 회복력 63
― 건조에 대한 ascorbate(AA)와 dehydroascorbate(DHA) 변화 65
― 건조환경에서 전자신호전달 65
― 건조해서 수분이 빠져나간 수목 66
― 건조, 염분 스트레스에 대한 반응 68
― 기공의 열림 69
― 기공의 닫힘 69
― 강수량 감소가 생장 감소에 영향 70
― 수분이용효율을 평가하는 안정성동위원소 71
― 목부민감도 72
― 나자식물과 피자식물의 건조에 대한 안정성 차이 75
― 막공과 공동화(空洞化; embolism) 현상 75
― 넓은 탄소 여유와 좁은 탄소 여유 78
― 건조가 수목에 주는 피해 82
― Big data 활용 건조에 대한 방어기작 분석 83
― 온도 상승으로 인한 건조 88
― 건조와 ABA 90
― Isohydry와 Anisohydry 94
― 뿌리와 건조 스트레스 96
― 건조와 수목의 형태적인 차이 98
― 건조와 BVOC 방출량 102
― MEP pathway 105
― 높은 수고에서 수분 유지 109
― 건조저항성과 유전적인 요인 111
― 건조와 뿌리분비물 116
― 수간의 초살도(taperness)와 건조 116
― 천이 초기 및 후기 수종 117
― 건조 스트레스 기간 동안의 질소 이용 118
― 건조와 사부의 역할 121
― 건조 스트레스와 생장 및 생식 123
― Fight(투쟁형)와 flight(회피형) 126
― 건조에 견디는 탄소고정효율 130
― 건조와 aromatic amino acids의 생산 132
― 나자식물과 피자식물의 건조 스트레스 극복 메커니즘 132
― 스트레스 극복 속도 134
― 건조, 오존, ABA, 에틸렌의 상호작용 149
― 건조 스트레스와 탄소기아 151
― 형질전환과 내건성 152
― 건조저항성과 성(性) 153
― 수고와 증산량 156

03 온도 157
― 고온 157
― 저온 178
― 빛과 온도 189
― 도관 189
― 상록수와 온도 191
― 저온저항성 192
― 온도와 수목의 호흡 202

04 광 203
― 광에 의한 기공의 개폐 204
― 광과 수목 군락 204
― 옥신에 의한 생장 촉진 원리 206
― 굴광성을 통한 부족한 광 환경 극복 206
― 엽록소 형광 반응의 원리 208
― 광과 이소프렌의 발생량 209
― 광과 수목의 반응 210
― 수목의 내음성 판단 방법 214

05 이산화탄소 217
― CO2 농도와 기공 219
― CO2 농도와 눈 파열(bud break) 220
― CO2 농도와 수분 221
― 동위원소와 화석 증거를 활용한 고생식물의 광합성능력 추정 222
― CO2 농도와 온도 223
― CO2와 초기 광합성 유도 227

06 기후온난화 231
― 기후변화와 수목생리 232
― 기후변화와 수목에서 수분 이동 233
― 기후변화와 수목 234
― 기후온난화와 광합성 237
― 기후온난화와 개화 238
― 토양 온도 증가와 양료 239
― 기후변화로 인한 성비율의 변화 240
― 기후변화와 열대지역 241
― 온도 실험 챔버 241
― 기후변화와 몬테인 산림 243

07 대기오염 247
― 대기오염 발생원의 분류 247
― 대기오염물질이 독성을 가지는 종류와 피해 현상 248
― APTI (air pollution tolerance index) 249
― 주요 오염물질과 피해 현상 250
― BVOC 256
― 미세먼지 258
― 꽃가루 259
― ROS(reactive oxygen species; 활성산소종)와 항산화효소 260
― 대기오염에 대한 피해 과정을 설명하는 모델 268
― 대기오염 연구를 위한 도구 269

08 경쟁 273
― 춘재, 추재의 특성 273
― 뿌리의 형태와 호흡량 274
― 상층임관에서의 SMA(shoot mass per area; 잎의 신초무게/면적) 276
― 경쟁을 나타내는 social area와 생장 277
― 초식동물에 대한 활엽수와 침엽수의 반응 278
― 경쟁과 탄소 분배 279
― 수분 경쟁에서 항상성을 유지하는 전략 281
― 경쟁으로 인한 단풍나무의 낙엽 과정 281
― 겨우살이와 경쟁 282
― 식물의 가지 구조와 경쟁 288
― 경쟁과 증산량 289
― 생장이 다른 수종도 비슷한 수분 이동을 추구 290
― 경쟁과 산림의 형태 291
― 타감작용 292
― 간벌은 나이테 성장 촉진 295
― 간벌과 xylogenesis 295

09 간벌 및 벌채 295
― 간벌 쇼크 297
― Sunfleck과 sunpatch 297
― 심재와 이차대사산물 299
― 생육 공간과 생장 301

10 가지치기 303
― 가지치기 후 도관에서 수분 이동 303
― 환상박피와 양분 이동 305
― 환상박피와 생리적인 변화 306
― 수목의 회복력 309
― 환상박피에서 ABA의 역할 310
― 고무나무의 tapping panel dryness(TPD) 312
― 수목의 기계적인 상처와 타일로스 314

11 기계적 상처 피해 317
― Traumatic resin ducts(TRD; 상처후 수지구) 320
― 상처 난 곳의 도관은 작아진다 322
― Cyanogenic glycosides(시안 생성 글리코시드) 323

12 산불 325
― 산불의 종류 326
― 산불의 피해 327
― 수종에 따른 산불 저항성 335

13 염분 337
― Ca2+가 염분저항성 높임 337
― 염분 스트레스와 물 흡수 339
― 건조와 염분 스트레스 339
― 염분 스트레스와 수목의 성 341
― 오존 + 염분 341
― 염분에 적응 342
― 염분의 제거 343
― 염분과 NO의 역할 343
― 포플러 잎에 염분 축적 345
― 염선(salt gland) 347
― 내염성 수목 349

14 양료 부족 및 과다 351
― Ca와 K 353
― N과 생존률 356
― C와 N 356
― Zn과 활성산소종 362
― Fe와 활성산소 364
― K와 xylem(목부) 366
― 잎의 P:C 비율과 증산량 367
― P 367
― Cu 369
― B 371

15 토양 중금속 및 산성화 373
― 수목을 활용한 중금속의 저감 373
― Cd 376
― S는 Pb, B는 Al의 독성 완화 377
― Cu 378
― Zn 379
― Al 379
― Hg 381
― As(Arsenic) 381
― Cr(Chromium) 382
― Se(Selenium) 382

16 바람 385
― 이상재(reaction wood) 387
― 바람과 sap flux 390

17 침수(과습, 홍수) 393
― 침수(과습 혹은 홍수) 이후 수목의 회복 394
― 침수(과습)에 대한 저항성 398
― 에틸렌과 과습 399
― 내습성 수목의 적응 399

18 눈(snow) 401
― 눈의 종류와 피해 401
― 산불과 눈 피해 403
― 간벌과 눈 피해 405
― 수종별 눈에 대한 피해 406
― 수목에 쌓이는 눈과의 관계 406

19 병원균 409
― 병원균과 잎의 모노테르펜 함량 409
― 수목은 병원균에 의해서 강해진다 412
― 병원균 관련 수목의 신호전달 캐스케이드 413
― 수나무와 암나무의 저항성 414
― 건조와 병원균 피해에서 proline의 역할 416
― 병원균의 균사가 도관을 막음 416
― 건조의 타이밍과 병원균의 역할 417
― 소나무의 병원균에 대한 반응 418
― 느릅나무시들음병 419
― Pine Pitch Canker(PPC) 421
― 다당류의 도관 폐쇄 421
― HR 반응과 파이토알렉신 422

20 해충 423
― 소나무 423
― 수종 간 이차대사산물의 발현 차이 424
― 산불과 해충의 피해 후 차이 425
― 해충의 가해와 이차대사산물 426
― 탈분화 431

21 탄소 분배 433
― 비구조탄수화물 433
― 건조와 탄소 분배 434
― 뿌리의 형태와 호흡량 438
― 건조 회복에 의한 탄소의 분배 특성 440
― 시기별 탄소의 분배 441
― 탄소와 산소의 분배 441
― 건조, 고온에 따른 탄소 분배 443
― 처음 만들어진 탄소 분배 443
― 탄수화물의 전환 속도 445
― 증가된 CO2 농도, 온도와 탄소 분배 447
― 탄소 부족으로 인한 수목의 고사 시기 448
― 생장과 탄소고정 449
― 건조와 탄소고정 449
― 생태계 내에서 탄소 축적량의 측정 451

22 산림쇠퇴 453
― 질소 축적 455
― 단풍나무의 낙엽 과정 456
― 기후변화와 산림쇠퇴 459
― 구상나무의 쇠퇴 461

1장 오염 종류 및 효소 종류  11
1. 대기오염  2
2. 대기의 구성  4
3. 대기오염의 역사  5
1) 벨기에 뮤즈 벨리 스모그 사건(1930년 12월)  5
2) 미국 도노라 분지 사건(1948년 10월)  5
3) 멕시코 포자리카 사건(1950년 11월)  5
4) 영국 런던 사건(1962년 12월)  5
5) 미국 LA 지역 사건(1954년 여름)  6
4. 기온역전현상  7
5. 대기오염 발생원의 분류  7
6. 대기오염물질이 독성을 가지는 종류와 피해현상  8
7. 주요 오염물질과 피해현상  10
1) 오존(O3)  10
2) 질산과산화아세틸(PAN)  10
3) 질소화합물(NOx)  11
4) 아황산가스(SO2)  11
5) 불화수소(HF)  12
6) 염소(Cl) 및 염화수소(HCl)  13
7) 황화수소(H2S)  13
8) 에틸렌 가스  14
9) 고체 입자상 물질(분진, 먼지)  14
8. 활성산소종(ROS)과 항산화 효소  14
1) 엽록소 형광 반응  16
2) 아스코르브산 과산화효소  17
3) 글루타치온 환원효소  17
4) 슈퍼옥사이드 디스뮤타제  18
5) 카탈라아제(Catalase)  18
6) 페록시데이즈  19
7) 알파-토코페롤  19
8) 베타-카로틴  19
9) 글루타치온  19
10) 탄닌, 플라보노이드  22
11) 아스코르베이트  26
12) 티올  27
13) 아스코르베이트-글루타치온 경로  27
14) 티올페록시데이즈: 글루타치온 페록시데이즈와 페록시레독신  27
15) 단백질 이황화 환원효소: 티오레독신과 글루타레독신  29
16) 글루타치온 황-전이효소  29
17) 아스코르브산  29
18) 식물호르몬  29
19) 폴리아민  31

2장 오염물질 제거  33
1. 수목의 대기오염물질 흡수 및 흡착  34
1) 수목에서 활성산소 제거  34
2) 항산화물질의 활용  35
3) 안정성 동위원소의 활용  36
4) 연륜연대학에서 동위원소 이용  39
5) 산화스트레스  39
6) 항산화과정에서 산소의 신호전달  41
7) 대기오염에 대한 피해과정  47

3장 대기오염 연구를 위한 장비  57
1. 장비의 종류  58
1) 큐벳  59
2) 가지챔버  59
3) 이동형 소규모 온실챔버  60
4) 이동형 야외 챔버  61
5) 터널  62
6) FACE  63
7) 오픈탑 챔버  63
8) 환경제어시설  63
2. 수목에 의한 오염물질흡수량  66
1) 오염물질흡수 계산식의 예  66

4장 아황산가스  75
1. 대기오염내성지수  78
2. 아황산가스 피해 증상  81
3. 수종별 아황산가스 피해 회복 차이  84

5장 오존  87
1. 오존 발생  88
2. 오존 저항성  91
3. 오존에 대한 수목의 반응  98
4. 수목의 오존 흡수능력  100
5. 오존과 이산화탄소 복합작용  102
6. 트라이콤은 오존방어 첫 관문  104
7. 오존과 신호전달  105
8. 오존에 의한 피해  108

6장 이산화탄소  115
1. CO2 농도가 양료순환에 영향  116
2. CO2 농도와 기공  118
3. CO2 농도와 눈파열  118
4. CO2 농도와 수분  119
5. 동위원소와 화석증거를 활용한 고생식물의 광합성능력 추정  120
6. CO2 농도와 온도  122
7. CO2와 초기 광합성유도  124
8. 증가된 CO2와 수목생장, 식물계절  127
9. 탄소흡수원으로서의 수목  131

7장 기후온난화  133
1. 온도상승  134
2. 온도상승과 수목  135
3. 온도상승과 뿌리생장  137
4. 기후변화와 수목생리  139
5. 기후변화와 수분이동  141
6. 온도변화와 코르크참나무(Quercus suber)의 수액이동 변화  143
7. 토지이용형태와 온도  151
8. 기후변화와 수목  152
9. 기후변화와 수고생장  154
10. 기후온난화와 광합성  154
11. 기후온난화와 개화  154
12. 토양온도 증가와 양료  156
13. 기후변화와 암수 다른 나무 성비율  157
14. 기후변화와 열대지역  159
15. 기후변화와 한대산림  160
16. 기후온난화와 질소이용효율  161
17. 비구조탄수화물  162

8장 미세먼지  165
1. 미세먼지의 국내외 기준  166
2. 미세먼지와 수목의 생리적 장애  167
1) 미세먼지와 시간·공간적 분포  168
2) 수종별 미세먼지 흡착정도  172
3) 엽면적지수를 활용한 수종별 미세먼지 흡착 비교  175
4) 미세먼지와 수목의 항산화  176
5) 잎의 특성과 미세먼지 흡착  177
6) 미세먼지와 잎의 거칠기  180
7) 미세먼지 입자의 크기와 잎에 머무는 정도  180

9장 산성우  185
1. 산성우의 정의  186
2. 산성우의 형성  186
3. 산성우가 수목에 미치는 영향  187
4. 산성우와 산림의 쇠퇴징후  189
1) 잎 표면의 왁스층 침식  189
2) 토양에서 용탈로 인한 양분 결핍  189
3) 수목의 수분 결핍  189
5. 산성우와 지표식물  190
6. 산성우와 수목생리  192
7. 산성우에 대한 대응  196
8. 산성우와 활성산소종  197

10장 꽃가루  201
1. 졸참나무 꽃가루의 비산  203
2. 기후변화와 꽃가루의 성숙  205
3. 꽃가루 생산량과 종자(도토리) 수확량  206
4. 격년결실과 꽃가루 생산  209
5. 식물 꽃가루와 감작률  209

11장 질소화합물  215
1. 질소화합물의 두 얼굴  216
2. 포플러에 주는 피해  221
3. 생장과 적정 농도의 NO2  224
4. 질소산화물의 양료화  225

12장 식물유래 휘발성유기화합물(BVOC)  227
1. 식물유래 휘발성 유기화합물의 형성  228
2. 환경스트레스에 대한 이소프렌과 모노테르펜의 변화  232
3. 이소프렌과 모노테르펜 생성과정  236
4. 비메발론산경로(MEP pathway)  241
5. 이소프렌 생성에 CO2와 온도의 영향  243
6. 건조, 고온과 식물유래 휘발성유기화합물 발생량  248
7. 침수(flooding)와 식물유래 휘발성유기화합물 발생량  249
8. 초식동물, 벌레의 잎 가해와 식물유래 휘발성유기화합물  250
9. 대기오염과 식물유래 휘발성 유기화합물  256

13장 산림쇠퇴  263
1. 산림쇠퇴  264
2. 질소축적  267
3. 계절 변화와 낙엽  269
4. 고산지대에서 온도변화와 생장  271
5. 구상나무의 쇠퇴  271
6. 북아프리카 지중해 지역 코르크참나무 쇠퇴  273
7. 코르크참나무 숲 쇠퇴와 관련된 인위적 요인  277
참고문헌  281
찾아보기  287