온도구배온실에서 온도상승이 생육시기별 팥의 수량, 항산화 성분, 화분 임성에 미치는 영향

The Effects of Increased Temperature on Yield Properties, Antioxidant Contents, and Pollen Viability of Adzuki Bean (Vigna angularis L.) Responses in Temperature Gradient Greenhouse and Growth Periods

본 연구는 최근 빈번한 고온 노지 재배 피해가 빈번함에따라 팥 대표 품종 ‘아라리’의 2021과 2022년 고온구배온실에서 수행된 고온 반응 실험이다. 적정 온도 보다 높은온도 범위에서 팥의 노지 재배시 고온 연구로 국내 품종‘아라리’의 생육 반응, 수량, 화분 활력, 종실 성분 등을 최초로 비교분석 하였다. 1. 세부적인 기상 조건은 2021과 2022년의 최저, 평균, 최고기온 연차간 차이는 2022년 보다 2021년이 전생육기는 0 - 1.0°C로 차이가 적었고 영양생장기 0 - 3.7°C, 개화기는 0.4 - 2.4°C로 높았다. 2021년 보다 2022년에서등숙기는 최저, 평균 온도는 낮았지만 최고온도는 1.7 - 3.9°C로 높아 연차별 온도에 따라 생육특성이 다르게 나타났다. 2. 연차별 생육기간을 비교해 보면 개화기는 평균 기온차에의해 2021년 13일, 2022년 27일로 차이가 있었으며 등숙기는 2021년 30일, 2022년 19일로 차이가 있었다. 영양생장기에는 최고 온도가 40.3서도 생육이 양호하였지만 개화기 고온 처리는 평균온도가 27.0°C 이상이 되면생육이 불량하여 수량이 낮아지는 경향을 보였다. 2021 년에 비해 2022년 등숙기 온도가 최저 온도 1.6 - 1.9°C 낮고 최고 온도 1.7 - 3.9°C로 높고 기간이 늘어나니 팥의 수량성이 높았다. 3. 전생육기와 영양생장기의 고온 스트레스시 총폴리페놀과 총플라보노이드 함량이 증가하였고 화분 형태와 활력은 대조구와 전생육기T1에서는 통계적으로 차이가 없었지만 T4 (최저온도 22.9°C; 평균온도 28.8°C; 최고온도 36.9°C)에서는 비정상 화분 형태가 45.62%, 급격히화분 활력이 40.75%로 떨어졌다. 4. 고온 스트레스시 수량은 2021년 개화기 T4 (최저온도23.6°C; 평균온도 28.5°C; 최고온도 35.8°C)에 2022년은 수량과 화분 임성은 전생육기 T4 (최저온도 22.9°C; 평균온도 28.8°C; 최고온도 36.9°C)에 가장 낮았으며 반면 총폴리페놀과 총플라보노이드는 영양생장기 T4 고온스트레스가 높은 시기일 때 가장 높았다.

The quality and yield of crops produced using field cultivation are expected to decrease due to the recent global climate change caused by extreme weather. The plant reproductive stage associated with crop yields is a highly vulnerable period to global warming caused by high temperatures. This study analyzed the adzuki bean’s yield properties, antioxidant contents, and pollen viability of adzuki bean (Vigna angularis L.) under high-temperature stress and growth periods in a temperature gradient greenhouse that forms 0 to 4°C above the outside temperatures. As the main variety of red beans cultivated in Korean farms, the “Arari” red bean was grown in the rain shield greenhouse and the temperature gradient greenhouse from 2021 to 2022 in Milyang, Korea. Compared to 2022, it showed a 0 - 1.0°C lower temperature during the whole growth period in 2021. However, its average temperatures were 0 - 3.7°C higher in the vegetative stage and 0.4 - 2.4°C higher in the anthesis stage in 2021. The lowest yield (6.8 ± 0.7 g) was at the highest temperature (T4: low, 23.6°C; average, 28.5°C; high, 35.8°C) during the anthesis stage in 2021. The temperatures of the mature stage were 1.7 - 3.9°C, which were higher in 2022 than in 2021, although the low temperatures of 2022 were lower than in 2021. The yields of the mature stage in 2022 increased more than in 2021 because of the high temperature of the mature stage. The growth and yield were good at 40.5°C in the vegetative stage. However, growth was poor when the average temperature was 27.0°C or higher, and yields decreased during the flowering period. Total polyphenol and flavonoid contents were increased, and the pollen viability was 40.75% in the whole growth period at high temperature (T4: low, 22.9°C; average, 28.8°C; high, 36.9°C). These results showed that the antioxidant levels increased when the antioxidant component was affected at higher temperatures than at normal. In contrast, the pollen viability-related yield decreased as the temperature increased. Our results are the basic data for field growers and the breeding of thermos-tolerance in adzuki beans to prepare for the changeable future climate.