Climate Change-induced High Temperature Stress on Global Crop Production

Kyoungmi Lee(이경미),Hyun-Suk Kang(강현석),ChunHo Cho(조천호) 대한지리학회 2016 대한지리학회지 Vol.51 No.5

작물의 생산성은 생식기간 중 고온에 노출되면 감소한다. IPCC 5차 평가보고서는 고온의 빈도가 미래에 계속 증가할 것이며, 이는 세계 식량 공급에 영향을 미칠 것으로 전망하였다. 이 연구에서는 기상청의 Had GEM2-AO(the coupled atmosphere-ocean model of Hadley Centre Global Environmental Model version 2) 기후모델과 FAO/IIASA의 GAEZ(Global Agro-Ecological Zone) 작물모델 자료를 이용하여 전 지구 규모에서 4개의 주요 작물(쌀, 옥수수, 콩, 밀)에 대하여 기후변화로 인한 작물의 고온 스트레스를 평가하였다. 과거기간(1961~1990년)에 비해 미래(2070~2090년)에 생식기간 동안 최고기온은 약 1.8~3.5℃ 상승할 것으로 전망되며, RCP2.6 시나리오에 비해 RCP8.5 시나리오에 따른 기온 상승이 더 클 것으로 전망된다. 특히 열 스트레스는 북반구 30~50°N에 위치한 작물 생산 지역에 극심한 피해를 발생시킬 것으로 전망된다. RCP8.5 시나리오에 따르면 모든 작물에 대해서 전체 재배지역의 약 20%는 현재에 경험하지 못한 극단적인 고온 스트레스를 경험하게 될 것이며, 특히 북아메리카에서 쌀과 콩의 고온 스트레스 강도가 클 것으로 전망된다. 기후변화를 완화하기 위한 노력 없이 현재 추세대로 온실기체를 계속 배출한다면 온대 및 아열대 지역에서의 농업이 고온에 크게 영향을 받을 것으로 전망되며, 이는 작물의 대부분을 수입에 의존하는 우리나라 식량안보에 큰 위협이 될 수 있다. 그러므로 기후변화에 따른 식량안보에 대하여 지속적인 예측이 수행되어야 하며, 적응 전략 개발 및 적절한 농업 정책 등이 필요하다. Exposure to high temperatures during the reproductive period of crops decreases their productivity. The Intergovernmental Panel on Climate Change’s (IPCC) fifth Assessment Report predicts that the frequency of high temperatures will continue to increase in the future, resulting in significant impacts on the world’s food supply. This study evaluate climate change-induced heat stress on four major agricultural crops (rice, maize, soybean, and wheat) at a global level, using the coupled atmosphere-ocean model of Hadley Centre Global Environmental Model version 2 (HadGEM2-AO) and FAO/IIASA Global Agro-Ecological Zone (GAEZ) model data. The maximum temperature rise (1.8-3.5°C) during the thermal-sensitive period (TSP) from the baseline (1961-1990) to the future (2070-2090) is expected to be larger under a Representative Concentration Pathway (RCP) 8.5 climate scenario than under a RCP2.6 climate scenario, with substantial heat stress-related damage to productivity. In particular, heat stress is expected to cause severe damage to crop production regions located between 30 and 50°N in the Northern Hemisphere. According to the RCP8.5 scenario, approximately 20% of the total cultivation area for all crops will experience unprecedented, extreme heat stress in the future. Adverse effects on the productivity of rice and soybean are expected to be particularly severe in North America. In Korea, grain demands are heavily dependent on imports, with the share of imports from the U.S. at a particularly high level today. Hence, it is necessary to conduct continuous prediction on food security level following the climate change, as well as to develop adaptation strategy and proper agricultural policy.

The estimation of base temperature for heating and cooling degree-days for Korea

Kyoungmi Lee,Hee-Jeong Baek,ChunHo Cho,JongHo Lee 한국기상학회 2014 한국기상학회 학술대회 논문집 Vol.2014 No.4

A대학의 교수직급별 교수역량강화 프로그램 개발을 위한 요구분석

김경미 ( Kyoungmi Kim ),이병욱 ( Bheonguk Lee ),조경원 ( Kyungwon Cho ) 사단법인 아시아문화학술원 2021 인문사회 21 Vol.12 No.4

본 연구는 A대학의 교수직급별 교수역량강화 프로그램에 대한 인식과 경험 및 요구사항을 확인하고자 실시되었다. 이를 위해 대학의 전체 교원을 대상으로 설문지를 배부하여 최종적으로 75건의 설문조사자료에 대한 분석 및 교수 6인을 대상으로 면담을 실시하였다. 대상자들은 교수역량강화프로그램의 필요성을 높은 수준으로 인식하였으며, 교육관련 각종지원확대에 대한 요구가 높았다. 교수, 부교수 군에서는 학문특성 반영한 교수법이, 조교수 군에서는 교육매체 제작 등에 대한 요구가 높았다. 본 연구에서 확인된 결과를 바탕으로, 교수직급에 따른 교수역량강화 프로그램을 구성하고 이를 실행하는 것이 필요할 것이다. 또한 Covid-19로 인해 교수역량강화 활동들이 제한된 상황에서 추후 연구에서는 본 연구를 바탕으로 온택트상황에서의 다양한 활동에 대한 연구가 필요하다고 본다. This survey was distributed to faculty members to derive the direction of improvement of the faculty competency program, and 75 survey data were eventually analyzed, six faculty members were interviewed. The subjects recognized the need for teaching competency enhancement programs at a high level, as well as for the expansion of education-related support. There was high demand for teaching methods reflecting academic characteristics in professors and associate professors, and for producing educational media for assistant professors. It is need to organize and implement a program to strengthen teaching capacities according to professorship.

The Recent (2001-2010) Changes on Temperature and Precipitation Related to Normals (1971-2000) in the Republic of Korea

Lee Kyoungmi,Back Hee-Jeong,Cho ChunHo,Kwon Won-Tae 대한지리학회 2011 대한지리학회 컨퍼런스 자료집 Vol.- No.6

구조적응 자기조직화 신경망

이경미(Kyoungmi Lee),조성배(Sung-Bae Cho),이일병(Yillbyung Lee) 한국정보과학회 언어공학연구회 1995 한국정보과학회 언어공학연구회 학술발표 논문집 Vol.1995 No.10

패턴 분류를 위한 구조적응 자기조직화 신경망

이경미(Kyoungmi Lee),조성배(Sung-Bae Cho),이일병(Yillbyung Lee) 한국정보과학회 1995 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2A

벡터양자화(Vector Quantization : VQ)등에 널리 사용되어 온 코호넨의 SOFM(Self-Organizing Feature Maps)는 고정된 크기와 구조의 네트워크를 사용하기 때문에 실제 패턴을 적절히 분류하지 못하는 문제가 있다. 반면, 이것은 기본적으로 빠른 점증 학습이 가능하여 다층 퍼셉트론의 단점을 보완할 수 있는 패턴분류기로 부각되고 있다. 본 논문에서는 네트워크의 구조도 학습과정에서 주어진 패턴에 적응적으로 변형되는 구조적응 자기조직화 신경망과 그 학습 알고리즘을 제안한다. 제안된 신경망은 기존의 SOFM에 구조적응 기능을 부여함으로써 주어진 패턴의 분류에 적합한 네트워크의 구조 및 크기를 자동적으로 찾는다. 여러가지 크기의 활자체에 대한 인쇄체 숫자인식에 적용한 결과 페턴분류에 적절한 구조가 생성되었으며, 보다 복잡한 필기체 인식문제에서도 그 가능성을 보여주었다.

고해상도 지역기후변화 시나리오를 이용한 한국의 미래 기온극값 변화 전망

이경미(Kyoungmi Lee),백희정(Hee-Jeong Baek),박수희(Suhee Park),강현석(Hyun-Suk Kang),조천호(ChunHo Cho) 대한지리학회 2012 대한지리학회지 Vol.47 No.2

이 연구에서는 한국의 미래 기온극값의 변화를 전망하고자 하였다. 이를 위해 12.5㎞ 고해상도의 지역기후모델(HadGEM3-RA)에서 생산된 일 최고 및 최저 기온 자료와 관측 자료를 이용하여 RCP4.5/8.5 시나리오에 따른 6개 극한기온 지수를 산출하고, 현재(1971-2000) 대비 21세기 말(2070-2099)의 공간 변화를 분석하였다. 현재 기간에 대해 모델에서 생산된 일 최고 및 최저 기온은 관측 자료의 확률분포 형태와 범위를 비교적 잘 모의한다. 현재 대비 21세기 말에 결빙일(ID)과 서리일(FD)은 전 지역에서 감소하고 여름일(SD)과 열대야(TR)는 증가할 것이며, 95퍼센타일을 초과하는 일 최고기온(TX95)과 5퍼센타일 미만 일 최저기온(TN5)의 평균값은 전 지역에서 상승할 것으로 전망된다. 이는 RCP4.5보다 RCP8.5 시나리오의 경우에 더 강하다. 고도는 ID, SD, TR, TX95, TN5와 위도는 ID, TR, TN5의 변화와 유의한 상관관계를 보인다. 21세기 말에 산지에서는 기온의 하위 극값 상승, 남해안에서는 열대야 증가로 인한 영향이 강하게 나타날 것으로 전망된다. The spatial characteristics of changes in extreme temperature indices for 2070-2099 relative to 1971-2000 in the Republic of Korea were investigated using daily maximum (Tmax) and minimum (Tmin) temperature data from a regional climate model (HadGEM3-RA) based on the IPCC RCP4.5/8.5 at 12.5㎞ grid spacing and observations. Six temperature-based indices were selected to consider the frequency and intensity of extreme temperature events. For validation during the reference period (1971-2000), the simulated Tmax and Tmin distributions reasonably reproduce annual and seasonal characteristics not only for the relative probability but also the variation range. In the future (2070-2099), the occurrence of summer days (SD) and tropical nights (TR) is projected to be more frequent in the entire region while the occurrence of ice days (ID) and frost days (FD) is likely to decrease. The increase of averaged Tmax above 95th percentile (TX95) and Tmin below 5th percentile (TN5) is also projected. These changes are more pronounced under RCP8.5 scenario than RCP4.5. The changes in extreme temperature indices except for FD show significant correlations with altitude, and the changes in ID, TR, and TN5 also show significant correlations with latitude. The mountainous regions are projected to be more influenced by an increase of low extreme temperature than low altitude while the southern coast is likely to be more influenced by an increase of tropical nights.

Peroxisomal mungbean alanine glyoxylate aminotransferase gene induced by low temperature stress

Eunsook Chung,Kyoungmi Kim,Chang-Woo Cho,Hyun-A So,Jee-Sook Kang,Jai-Heon Lee 한국작물학회 2008 한국작물학회 학술발표대회 논문집 Vol.2008 No.10

Photorespiration reduces carbon fixation rate, but is essential process in plant. Photorespiration involves reactions in chloroplasts, peroxisomes, and mitochondria. In photorepiratory peroxisome, alanine glyoxylate aminotransferase (AGT) catalyzes alanine and glyoxylate into glycine and pyruvate. We isolated a low temperature-inducible cDNA encoding AGT from mungbean leaves. The full-length cDNA, designated as MLT9, contains an open reading frame of 1,203 nucleotides coding for a protein of 401 amino acids. Genomic DNA blotting showed that the mungbean genome has one copy of MLT9. MLT9 mRNA was induced not only by low temperature but also by drought stress, but ABA and NaCl did not induce RNA expression of MLT9. In mungbean, AGT activity was higher in the non-stressed leaves compared to the low-temperature treated leaves. Based on GFP/RFP targeting experiment, GFP-MLT9 fusion protein and SKL-RFP, a peroxisome marker, were colocalized to peroxisome in tobacco protoplasts. This suggests that peroxisomal MLT9 plays a role in photorespiratory metabolism in response to low temperature and drought stress.

Cloning and molecular analyses of mungbean (Vigna radiata L.) 2-Cys Prx

Chang-Woo Cho,Eunsook Chung,Hyun-A So,Jee-Sook Kang,Kyoungmi Kim,Jai-Heon Lee 한국작물학회 2008 한국작물학회 학술발표대회 논문집 Vol.2008 No.10

We isolated low temperature inducible genes using suppression subtractive hybridization (SSH) method and were able to obtain to clone MLT7 gene encoding peroxiredoxin and aminotransferase. The full-length cDNA of MLT7 is 1,049 bp with an open reading frame (ORF) consisting of 261 amino acid (aa). Genomic southern blot confirmed that mungbean genome has two copies of MLT7 gene. Northern blot analysis was also carried out for the gene expression during ABA, NaCl, drought, wounding and H2O2 stresses. The expression of MLT7 gene significantly decreased by ABA, NaCl and drought stress, but wounding and H2O2 stress significantly induced MLT7 gene expression. Especially, H2O2 strongly induced the MLT7 gene expression. The expression of MLT7 gene during low temperature stress started to increase in 3 h after treatment, and than slightly decreased and again increased at 24 h. Using GFP fusion vector, GFP-MLT7 was targeted both to mitochondria and chloroplast. However, it was mostly targeted to mitochondria and partially targeted to chloroplast. For the functional analysis of MLT7, MLT7 recombinant protein was heterologously expressed in E. coli. The MLT7 recombinant cells showed enhanced antioxidant activity compared to that of vector control cells.

Tetracycline resistance of bacteria isolated from aquacultured fish in Korea

JiHye Lee,NaYoung Kim,KyoungMi Won,Kwang Il Kim,Seung Joo Cha,Junyoung Song,Aram Heo,Mi Young Cho,Myoung Sug Kim 한국수산해양기술학회(구 한국어업기술학회) 2017 한국수산해양기술학회 학술발표대회 Vol.2017 No.11