A002_032_철

Iron (Fe)

철은 광합성과 호흡동안 양자이동자(Proton Carrier)로서 행동할 뿐만 아니라, 많은 단백질과 효소의 필수 성분이다. 부족 증상은 철 클로로시스(Iron Chlorosis), 석회클로로시스(Lime Chlorosis), 그리고 석회가 유발시킨 클로로시스(lime-induced chlorosis)등으로 불린다. 부족증상은 보통 춥고, 습한 기후일 때 일어나는데, 이때는 토양에서 철의 이동이 아주 느리다. 증상은 보통 석회함랴이 많은 토양에서 나타난다.(Pearson and Goheen, 1988). 증상은 알려진 것처럼 심하면 흰색까지 될 수 있는 엽맥간 클로로시스로 나타난다.(Salisbury and Ross, 1992). 과일 또한 철 부족에 의한 영향을 받는다. (Pearson and Goheen, 1988).

 

Bertamini and Nandunchezhian (2005)는 철결핍에 대한  Pinot noir의 반응을 조사했다. 잎들은 연구를 위하여 잎속의 클로로필 함량에 기초하여 부족한 것과 충분한 것으로 분류되었으며, 각각 10 nmol chlorophyll/cm2 이하(부족)과 30 nmol chlorophyll/cm2(충분)이다. 결과는 철 결핍이 신초성장을 감소시키고, 세포막 유지에 영향을 주었으며, 잎의 CO2교환 및 광합성 효율을 감소시켰으며, 과일의 낙화 또는 낙과를 증가시킬 뿐만 아니라 엽면적, 건물 축적을 감소시켰다.

 

비록 눈에 보이는 Fe결핍을 쉽게 파악할 수 있지만, 알칼리 토양에서 흔하게 일어나는 이 문제를 완화시키는 것은 비교적 어렵다.  엽변 시비는 비교적 효율적이지 않는데, 이것은 철이 식물내에서 비교적 잘 움직이지 않기 때문이다. 철 클로로시스의 문제를 경감시키기 위해서 토양에 황산을 뿌리는 방법이 Nikolic et al. (1998).에 의해 조사되었다. 시험은 30%의 탄산칼슘과 9mg Fe/kg를 가진 pH8, 5kg의 화분 토양에서 키운 Riesling/Kober 5BB에 대해서 실시되었다. 나무는 조절된 공간에서 키워졌고, 10~20ml(각각 6,000리터와 12,000리터 상당)의 1:4의 황산용액이 한번 살포되어졌다. 토양은 습한 상태로 유지되었다.(60% 함수용량) 

 

살포는 클로로필 a+b가 65%, 철(Fe2+) 53~55%의 증가 및 토양 pH가 감소되는 결과를 나타냈다. 또한 CaCO3와 HCO3 -(탄산칼슘과 탄산) 수준의 감소가 살포의 결과로서 나타났다.  처리된 나무는 철 결핍증상을 보이지 않았으며 결과는 철 클로로시스 문제를 완화시키기 위해서는 낮은 농도가 적당하다는 것을 나타낸다. 저자는 아래의 반응 (1)은 황산의 살포 결과에 따른 것이며,  황산은 토양에서 탄산칼슘을 중화시키기 위한 양성자의 기부자 역할을 한다고 했다.(2), (3)

 

H2SO4 + CaCO3 → CaSO4 + CO2 + H2O       (1)
H2SO4                   → 2H+ +SO42-                       (2)
H+ + HCO3-          → CO2 + H2O                         (3)

 

2004년 Chen et al.은 Fe-EDDHA형태로서 철 시비에 대한 1년생 Concord자근의 CO2동화, 광합성 효소, 그리고 탄수화물의 반응을 연구했다. 이 조사는 철의 수준이 높이면 잎의 활성철의 수준도 높였지만, 총 철의 함량은 크게 높아지지 않았다는 것을 보여준다. 저자는 이것을 식물의 적응 방법이라고 설명했는데, 이는 충분한 양의 철이 여전히 나무에 의해 흡수되었지만, 세포안의 Apoplast.(Plasma 밖의 자유롭게 확산될 수 있는 공간)의 높은 pH의 결과로서 불활성화되었다고 설명했다. 그러므로, Fe-EDDHA가 높은 pH에서 보다 안정적이며 세포의 Apoplast에서 활성적으로 남는다. 또한 철을 제한했을 경우 엽면적과 클로로필 함량이 감소되었다고 했다. 철을 제한하는 것은 Rubisco의 활동을 줄이고, 차례로 CO2동화작용과 비구조 탄수화물(Non-structural Carbohydrates)이 이들을 부족해지게 만든다.

 

[A002_032] Australia CRCV