[향문사]작물생리학 연습문제_3.작물의 무기영양생리

1.작물생육에 필요한 필수원소란 무엇인가?

작물의 구조나 대상 반드시 필요하며, 결핍 시 작물의 생장, 발육 또는 생식생장에 치명적인 문제를 유발하는 원소를 필수원소라고 한다.
필수원소의 기준은 다음과 같다.
1)그 원소가 없으면 생육이 불량하고 종자를 맺을 때까지 살아남지 못하여 생활사를 완성할 수 없다.
2)어떤 원소가 작물의 필수적인 분자나 구성분을 이루고 있다.
이 두가지 기준에 잘 맞는걸 필수원소라고 하며, 총 19개가 있다.

2.대량원소와 미량원소 각각 5개 이상씩 나열하시오.

대량원소-산소, 탄소, 수소, 질소, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 인, 황, 규소
미량원소-염소, 철, 붕소, 망간, 아연, 나트륨, 구리, 니켈, 몰리브덴

 

 

3.N, P, K의 기능과 결핍증상을 설명하시오.

질소(N)
식물이 가장 많이 필요로 하는 무기원소로 단배질, 핵산, 엽록소 등의 구성원소이다.
질소가 결핍되면 하위엽에 있던 질소가 생장점으로 재분배되므로 하위엽부터 황색을 나타내며, 줄기와 잎은 많이 자라지 않고, 세포벽 구성물질이 많이 축적되어 줄기는 튼튼해지며, 종실이 잘 발달하지 않으므로 도복은 잘 되지 않는다.

인(P)
핵산의 구성성분으로 세포분열과 생장에 필수적인 성분이며, 세포막을 구성하고 있는 인지질에도 들어있다. 그리고 호흡에 의한 당분해와 전분합성과정에서 당인산을 형성하고, 또 ATP, NADP 등의 구성분으로 모든 대사작용에서 에너지 공급과 수소전달에 관여한다.
화곡류에서 인이 부족하면 분얼이 억제되고, 줄기와 잎이 짙은 녹색으로 된다. 옥수수에는 인이 부족하면 안토시아닌 색소의 생성이 촉진되어 잎이 자색을 나타낸다. 또, 인이 부족하면 과실과 종자의 성숙이 늦어지고, 크기도 비교적 작아진다.

칼륨/가리(K)
식물체 내에서 효소의 활성화, 단백질합성, 과합성과 그 산물의 수송, 삼투조절 등에 관여하고 있다. 또한, 세포의 팽압을 조절하여 잎의 기공개폐에 관여하거나 세포의 신장을 돕니다.
칼륨결핍증은 생육 초기에 나타나는 일은 드물고, 발육이 어느 정도 진행된 다음에 나타난다. 어린잎보단 늙은 잎에서 결핍증이 먼저 나타나는데, 오래된 잎에서부터 잎의 가장자리가 황색, 갈색 또는 회색으로 변하며, 변색부는 점점 잎의 중심으로 퍼진다. 줄기는 약해지고, 바람이 불면 도복하기 쉽니다. 그리고 뿌리도 가늘어지고, 뿌리의 생장저해는 지상부보다 더욱 뚜렷해진다.

4.필수원소의 체내 이동성과 결핍증상과의 관계를 설명하시오.

필수원소의 체내 이동성이 높으면 하위엽에 있던 필수원소가 생장점으로 재분배되므로 하위엽부터 결핍증상이 나타나고, 필수원소의 체내 이동성이 낮으면 결핍증상이 어린 잎에서 먼저 발생한다.

5.순수한 인지질2중층으로 된 인공막과 식물세포 세포막의 선택적 투과성의 차이를 비교하 설명하시오.

순수한 인지질2중층으로 된 인공막은 비극성이기때문에 산소, 탄화수소같은 비극성 화합물은 막에 잘 녹아 쉽게 투과할 수 있고, 물, 이산화탄소 같은 극성 화합물은 막에 잘 녹지 않지만, 크기가 작고 이온화되지 않으면 비교적 쉽게 인지질막을 투과할 수 있다. 하지만 이온화된 무기양분은 막을 투과하지 못하고, 이온화되지 않았더라도 당과 같은 큰 분자는 인지질 막을 투과하지 못한다.
하지만 식물세포 세포막은 인지질2중층을 관통하는 수송단백질을 통해 이온화된 분자의 선택적인 무기양분 흡수가 이루어진다. 수송단백질의 수송관은 입구의 크기와 내부의 전하에 의하여 통과할 수 있는 이온이 결정되므로 이온화된 무기양분을 선택적으로 흡수한다.

6.무기이온의 막투과에 관계되는 단백질에 대하여 설명하시오.

식물세포 세포막은 인지질2중층을 관통하는 수송단백질을 통해 선택적인 무기양분 흡수가 이루어진다. 이러한 수송단백질에는 단백질체 내부에 용질이 통과 할 수 있는 수송관단백질, 수송관이 없는 운반체단백질, ATP의 가수분해에 의해 발생되는 에너지를 사용하여 용질을 운반하는 펌프 세가지가 있다.  

7.일방수송, 역방수송, 공동수송을 비교 설명하시오.

일방수송-무기이온을 한 방향으로만 수송하는 수송
역방수송-한 이온을 내보내고 같은 전하의 이온을 들여오는 수송
공동수송-두 이온을 모두 같은 방향으로 수송

8.수확체감의 법칙에 대해 설명하시오.

어떤 무기양분이 심하게 결핍될 때에는 그 성분 특유의 결핍증상이 나타나고, 생육이 억제되어 수량이 크게 감소한다. 그리고 그 결핍원소를 비료로 공급하면 최적 농도가 될 때 까지는 수량이 직선적으로 증가하지만 최적 농도에 가까워질수록 수량증가율이 감소하는 그러한 경향
=자본과 노동 등 생산요소가 한 단위 추가될 때 이로 인해 늘어나는 한계생산량은 점차 줄어든다는 것을 의미한다. 즉 생산요소를 추가적으로 계속 투입해 나갈 때 어느 시점이 지나면 새롭게 투입하는 요소로 인해 발생하는 수확의 증가량은 감소한다는 것이다.

9.양분최소율의 법칙에 대해 설명하시오.

여러 가지 무기물이 부족할 때에는 가장 부족한 무기물에 의하여 생육이 영향을 가장 크게 받으며, 그 부족한 것을 비료로 공급해 주면 그 다음에 부족한 무기물에 의하여 생육과 수량이 결정되는 것

10.엽면시비가 필요한 경우와 장점을 설명하시오.

1)토양 속에서 불용태가 되기 쉽고, 요구량이 적은 무기양분을 시용할 경우
2)지효성 무기물을 시용할 경우
3)토양조건에 따라 무기물의 흡수가 저해되는 경우
4)영양부족 상태를 급속히 회복시키는 경우
5)작물의 생육시기 때문에 토양시비의 효과가 적은 경우
6)시비를 원하지 않는 작물과 같이 재배할 경우

뿌리의 흡수력이 떨어졌을 때 또는 미량원소를 토양에 시용하면 효과를 볼 수 없을 때 엽면시비 시 효과가 있다. 미량원소는 작물의 요구량이 극히 적으며, 엽면시비를 한 미량원소는 잎으로 흡수가 잘 되고 1~2회 살포로 충분한 양을 공급할 수 있으므로 잎에서 쉽게 이동되는 성분은 토양시비보다 훨씬 효과적이다.

11.수경액 조제 시 철과 같은 금속원소의 가용성을 높이기 위한 방법을 설명하시오.

모든 질소를 질산태질소로 공급시 음이온이 흡소될때 OH-가 나오게 되므로 배양액의 pH가 상승하여 몰리브덴을 제외한 미량원소가 불용태로 되어 결핍이 쉽다. 
그래서 Hoagland2액에서는 Hoagland1액에 비해 질산태질소를 줄이는 대신 암모니아태질소를 첨가하여 질소의 흡수에 따른 배양액의 pH변화를 줄여서 철과 같은 금속원소의 가용성을 높였다.