최근 4차 산업혁명 시대의 도래로 농업분야에서도 많은 변화가 시도되고 있다(손, 2016). 화학에너지의 일종인 식물생장조절물질은 4차 산업혁명과는 다소 거리가 있는 것처럼 보이지만, 농업분야에 노동인구가 점점 고령화 되어가고 있는 추세에서 식물생장조절물질의 활용은 농업에 생력화를 기여할 수 있다는 관점에서 볼 때 4차 산업혁명에 필요한 분야가 아닐까 생각한다. 현재 국내・외 적으로 다양한 종류의 식물생장조절물질이 농업에 활용되고 있으며(Jiménez et al., 2005), 그 중에서 작물의 다양한 생리적 반응을 조절하는 ...
최근 4차 산업혁명 시대의 도래로 농업분야에서도 많은 변화가 시도되고 있다(손, 2016). 화학에너지의 일종인 식물생장조절물질은 4차 산업혁명과는 다소 거리가 있는 것처럼 보이지만, 농업분야에 노동인구가 점점 고령화 되어가고 있는 추세에서 식물생장조절물질의 활용은 농업에 생력화를 기여할 수 있다는 관점에서 볼 때 4차 산업혁명에 필요한 분야가 아닐까 생각한다. 현재 국내・외 적으로 다양한 종류의 식물생장조절물질이 농업에 활용되고 있으며(Jiménez et al., 2005), 그 중에서 작물의 다양한 생리적 반응을 조절하는 식물호르몬 GA의 생합성을 억제하여 작물에서 원하는 목적형질을 획득하는 생장억제제를 활용하는 기술이 가장 보편적이다(Kim et al., 2010; Sangwan et al., 2001). 농업분야에 등록되어 있는 GA 생합성 억제제는 ancymidal, chlormequat chloride, paclobutrazol, diniconazol, prohexidione-calcium(Pro-Ca) 등이 있다(Kim and Lee, 2015). 여러 GA 생합성 억제제 중 본 연구에서는 비교적 최근에 개발된 생장조절제 prohexidione-calcium을 이용하여 국내 주용 작물을 대상으로 실제 재배시 적절한 처리농도, 시기를 구명하고 뿐만 아니라 Pro-Ca 처리로 인한 대상작물의 수량 및 품질에 관한 종합적인 결과를 바탕으로 Pro-Ca의 적절한 이용법을 구명하기 위해 본 연구를 수행하였으며, 그 결과를 요약하면 아래와 같다. 1. 스프레이국화: 스프레이국화 재배에서는 목표 높이만큼(평균 75~80cm) 초장을 유지하는 것이 품질을 높이는 방법 중 하나이다(da Silva, 2003). 왜냐하면 국화의 품질은 길이와 무게에 따라 구분되기 때문이다. 이런 이유 때문에 국화재배 농민들은 식물생장억제제를 사용하여 무게가 무거운 국화를 생산하기 위해 노력한다. 실험결과 Pro-Ca를 처리한 국화에서 초장의 감소를 확인할 수 있었고, 그 효과는 보편적으로 이용되고 있는 생장억제제 B-9과 비교했을 때 큰 차이가 없었다. 뿐만 아니라 Pro-Ca 처리에서 국화의 화아수, 화색의 변화를 관측할 수 없어 품질에도 영향을 미치지 않는 것으로 조사되었다(결과에서 언급하지 않았지만 흰색과 황색계열 국화에서 Pro-Ca 처리는 화색변화와 관련이 없었으나, 적색계열 국화에 Pro-Ca 처리는 정상적으로 초장의 감소를 유도하였으나, 개화기의 화색이 변하는 문제가 발생되었다. 이는 Pro-Ca 처리가 카르테노이드 계열의 색소체 합성에도 지대한 관여를 한 결과로 판단된다). 다른 식물생장억제제와 같이 Pro-Ca의 처리는 GA의 생합성을 억제한다. 그러나 국화에서 GA의 주된 생합성 경로가 밝혀지지 않았고, 또한 Pro-Ca가 생리적 활성형 GAs 중에서 어느 쪽을 억제하는가에 대한 내용은 밝혀지지 않았으나, 본 연구를 통해 확인된 내용에 따르면 두 가지 활성형 GA는 국화에서 모두 생합성 되는 것으로 밝혀졌고, 상대적인 함량으로 추정해 볼 때, GA1이 국화의 주된 GA생합성 경로일 것으로 사료된다. 이와 같은 이유에서 Pro-Ca를 처리한 국화에서 활성형 GA1의 함량이 크게 감소된 것을 확인할 수 있었다.
2. 벼: 벼는 전 세계적으로 주요 식량중 하나로 태풍으로 인한 강풍으로 인해 도복하게 되면 수량의 감소가 발생하게 된다(Grossmann et al., 1994; Nakayama et al., 1992; Yamaji et al. 1991). 이와 같은 이유에서 Pro-Ca 처리를 통해 지상부의 생장을 억제시켜 도복경감을 유도하기 위해 Pro-Ca를 벼 출수기를 기준으로 출수 10일, 5일 및 당일에 각각 처리하여 효과적인 처리시기를 모색하였다. 본 연구에 따르면 식물생장조절물질 Pro-Ca의 처리는 출수 10일전 처리에서 다른 생육시기(출수 5일전 혹은 출수 당일)에 Pro-Ca처리보다 벼 생육과 관련 표현형 형질(초장, 절간장, 이삭길이 등) 억제에 효과적이었고, 반면 벼의 좌절중을 높이는데 효과적이었기 때문에 출수 10일전 Pro-Ca처리가 벼 식물체의 도복을 효과적으로 억제하는 것으로 조사되었다. 뿐만 아니라 Culpepper et al. (1997)의 보고에 따르면 몇몇 작물의 수량구성요소가 Pro-Ca처리에 의해 향상되는 것으로 보고되었는데, 이와 동일한 결과를 확인할 수 있었다. Pro-Ca를 출수기 기준으로 10일전, 5일전 처리하게 되면 등숙율과 천립중이 향상되어 최종적으로 단위면적당 백미중 또한 증가된 것으로 조사되었다. 따라서 선행연구결과와 본 실험을 통해 밝혀진 연구결과를 종합해 볼 때 Pro-Ca의 처리는 벼 수량을 증가시켰으며, 이러한 결과는 천립중과 등숙률을 향상시켜 유도된 것으로 조사되었다. 벼의 주된 GA 생합성 경로는 GA1을 생합성하는 경로로 Pro-Ca 처리에 의해 크게 감소한 것으로 조사되었으나 GA1의 생합성 전 단계인 GA12, GA53, GA19의 함량에는 영향을 미치지 않았다. 이와 같은 결과는 Pro-Ca의 처리가 벼에서 각각의 3β와 2β-수산화 과정을 활성 혹은 억제시켜 유도된 것으로 사료된다. 특히 3β-수산화 과정은 활성형 GA 생합성의 마지막 단계로 생리적으로 비활성형인 GA9과 GA20번이 생리적 활성형 GA4과 GA1번으로 각각 변환되는 과정을 말한다. 즉 결과적으로 GA19과 GA20은 벼 초장신장 촉진에 효과적이지 않는 것으로 보이며, 위와 유사한 연구결과는 벼에서 Nakayama et al. (1992)에 의해서도 보고되었다. 특히 Pro-Ca처리에 의해서 증가된 GA20의 함량은 Pro-Ca처리가 특히 GA생합성 과정 중에서 후반부의 생합성 억제에 관여하기 때문에 생리적 활성형 GA1의 바로 전 전구체인 GA20의 축적이 유도된 것으로 사료된다.
3. 배추: 연구결과 200ppm과 400ppm의 Pro-Ca를 배추 정식 10일, 15일 및 20일 뒤 처리했을 때 배추의 생육과 품질[구중(head weight), 구폭(head width), 구고(head length)]이 크게 향상되었고, 수확량도 무처리 보다 Pro-Ca 처리에서 크게 증가되었다. 이러한 현상은 지상부 영양생장이 억제되어 지상부 생장에 이용될 에너지 혹은 양분들이 품질 개선에 영향을 미쳤기 때문에 유도된 것으로 사료된다. 본 연구에서 배추의 총 가용성 당 함량 및 잎의 경도도 Pro-Ca 처리에서 무처리 보다 높아졌다. 이러한 결과는 Pro-Ca가 GA 생합성을 억제하여 과실 체내 당 함량을 조절하는 과정이 영향을 받아 유도된 결과로 보이며 추가 연구를 통해 관련 메커니즘 구명이 필요할 것이다. 품질이 Pro-Ca 처리에서 개선된 것에 반해 배추의 크기는 오히려 Pro-Ca처리에서 감소되었다. 위 결과는 Pro-Ca가 배추의 GA 생합성과정을 억제하여, 주로 배추에서 생리 활성형 GA4의 함량을 크게 억제했기 때문이다. 배추의 크기가 무처리 보다 줄어든 것에 비해 엽록소 함량은 Pro-Ca 처리에서 증가하였고 수량 또한 무처리 보다 크게 증가된 것으로 조사되었다. 이러한 결과는 Pro-Ca 처리가 기능적으로 배추의 생육시기에 원활히 작용한 결과로 사료되며, 수량의 증가는 Pro-Ca처리에서 무처리 보다 엽수가 증가했기 때문에 유도된 것으로 추정된다. 또한 Pro-Ca를 처리할 경우 배추의 구형성에 유리하기 때문에 무처리 보다 수량이 증가된 것으로 판단되며, 이 같은 결과는 사과 및 배에 Pro-Ca 처리가 엽면적과 엽록소 함량에 긍정적으로 작용했다는 보고와 일치하였다(Sabatini et al., 2003).
4. 감자: 감자의 괴경 발달 후 비대기까지 식물호르몬 GA가 관여하는 것으로 알려져 있다. 이러한 이유에서 식물생장억제제 Pro-Ca 처리를 통해 감자의 괴경비대를 유도하기 위해서 본 실험을 진행하였으며, 그 결과 감자 파종 후 40일 뒤부터 70일 사이에 Pro-Ca 처리는 지상부 생장을 효과적으로 억제하는 것으로 조사되었다. 특히 정식후 50일과 60일 Pro-Ca 처리가 지상부 생장을 가장 효과적으로 억제하였다. 감자의 크기는 Pro-Ca 처리에서 무처리 보다 과대서의 비율이 높아진 것을 확인할 수 있었으나, Pro-Ca 처리 시기 사이에서는 뚜렷한 차이는 확인하기 힘들었다. 이 결과로 볼 때 식물호르몬 GA가 지상부 생육은 촉진시키는 반면 괴경비대는 억제하려는 생리적 메커니즘을 지니고 있기 때문에, GA 생합성 억제제 Pro-Ca의 처리는 괴경비대를 유도하는 것으로 확인되었다. 효과적인 괴경비대를 위해서는 정식 후 50일과 60일 100ppm으로 2회 처리하는 것이 가장 효과적이었다.
5. 마늘, 양파: 감자의 괴경비대에 GA가 관여하듯 마늘과 양파의 인경 비대에도 GA에 의해 조절되는 것으로 알려져 있다. 위와 같은 이유에서 마늘, 양파의 구 비대를 유도하기 위한 적절한 Pro-Ca 처리시기를 구명하기 위해서 본 연구를 진행하였다. 두 작물 모두 구 비대기를 기준으로 20일, 10일 및 구 비대 당일 200ppm의 Pro-Ca를 처리하였다. 그 결과 지상부의 생장은 모든 Pro-Ca 처리에서 무처리보다 억제되었고, 특히 구 비대 20일전 Pro-Ca 처리에서 가장 억제율이 높았다. 그러나 엽록소 함량과 구목의 사이즈는 마늘과 양파 모두 Pro-Ca 처리에 따른 차이를 확인할 수 없었다. 마늘과 양파의 수량관련 형질들은 Pro-Ca 처리에서 차이를 나타냈고, 두 작물에서 공통적으로 구의 높이 보다는 구의 넓이가 보다 더 증가되었다. 마늘의 구 크기도 감자와 같이 5.5cm 이상의 구 비율이 Pro-Ca 처리에서 무처리 보다 높았고, 그 효과는 구 비대 10일전 처리에서 가장 높은 효과를 보였다. 그러나 양파의 품질관련 형질인 경도는 Pro-Ca 처리와 무처리 간 차이는 없었다. 결론적으로 GA 생합성 억제제인 Pro-Ca 처리는 국화, 벼, 배추, 감자, 마늘 및 양파의 지상부 생장을 억제하고, 품질관련 형질에도 영향을 미쳤다. 이러한 결과는 GA가 각각의 작물의 생리적 반응을 조절하는 형질들의 변화를 통해서 유도되었다. 연구내용에서는 언급하지 않았지만 Pro-Ca의 처리시기와 생장억제와 품질관련 형질 향상을 위한 적절한 처리 농도를 구명하기 위한 수많은 선행 실험을 진행했고 이를 통해서 각각의 작물 재배에 적절한 처리 시기와 처리 농도를 밝힐 수 있었다. 예를 들어 국화의 경우 적색계열 국화에 Pro-Ca 처리는 화색이 변화를 유도하기 때문에 사용을 지양해야 했으며, 벼에서 Pro-Ca 처리도 출수일 기준으로 너무 이른 시기에(출수 20일, 30일전) 처리할 경우 초장억제가 심각해져 오히려 수량감소를 초래하는 결과도 확인할 수 있었다. 본 연구는 작물재배에 활용할 수 있는 실질적인 방법을 모색하기 위해 많은 노력을 기울였다. 학문적으로도 국화와 배추에서 주된 GA의 생합성 경로를 구명하고 Pro-Ca가 어느 생리 활성형 GA의 생합성에 관여하는지 밝혀내었기에, 본 연구결과가 다양한 작물재배와 생리연구에 활용될 수 있을 것으로 기대한다.
최근 4차 산업혁명 시대의 도래로 농업분야에서도 많은 변화가 시도되고 있다(손, 2016). 화학에너지의 일종인 식물생장조절물질은 4차 산업혁명과는 다소 거리가 있는 것처럼 보이지만, 농업분야에 노동인구가 점점 고령화 되어가고 있는 추세에서 식물생장조절물질의 활용은 농업에 생력화를 기여할 수 있다는 관점에서 볼 때 4차 산업혁명에 필요한 분야가 아닐까 생각한다. 현재 국내・외 적으로 다양한 종류의 식물생장조절물질이 농업에 활용되고 있으며(Jiménez et al., 2005), 그 중에서 작물의 다양한 생리적 반응을 조절하는 식물호르몬 GA의 생합성을 억제하여 작물에서 원하는 목적형질을 획득하는 생장억제제를 활용하는 기술이 가장 보편적이다(Kim et al., 2010; Sangwan et al., 2001). 농업분야에 등록되어 있는 GA 생합성 억제제는 ancymidal, chlormequat chloride, paclobutrazol, diniconazol, prohexidione-calcium(Pro-Ca) 등이 있다(Kim and Lee, 2015). 여러 GA 생합성 억제제 중 본 연구에서는 비교적 최근에 개발된 생장조절제 prohexidione-calcium을 이용하여 국내 주용 작물을 대상으로 실제 재배시 적절한 처리농도, 시기를 구명하고 뿐만 아니라 Pro-Ca 처리로 인한 대상작물의 수량 및 품질에 관한 종합적인 결과를 바탕으로 Pro-Ca의 적절한 이용법을 구명하기 위해 본 연구를 수행하였으며, 그 결과를 요약하면 아래와 같다. 1. 스프레이국화: 스프레이국화 재배에서는 목표 높이만큼(평균 75~80cm) 초장을 유지하는 것이 품질을 높이는 방법 중 하나이다(da Silva, 2003). 왜냐하면 국화의 품질은 길이와 무게에 따라 구분되기 때문이다. 이런 이유 때문에 국화재배 농민들은 식물생장억제제를 사용하여 무게가 무거운 국화를 생산하기 위해 노력한다. 실험결과 Pro-Ca를 처리한 국화에서 초장의 감소를 확인할 수 있었고, 그 효과는 보편적으로 이용되고 있는 생장억제제 B-9과 비교했을 때 큰 차이가 없었다. 뿐만 아니라 Pro-Ca 처리에서 국화의 화아수, 화색의 변화를 관측할 수 없어 품질에도 영향을 미치지 않는 것으로 조사되었다(결과에서 언급하지 않았지만 흰색과 황색계열 국화에서 Pro-Ca 처리는 화색변화와 관련이 없었으나, 적색계열 국화에 Pro-Ca 처리는 정상적으로 초장의 감소를 유도하였으나, 개화기의 화색이 변하는 문제가 발생되었다. 이는 Pro-Ca 처리가 카르테노이드 계열의 색소체 합성에도 지대한 관여를 한 결과로 판단된다). 다른 식물생장억제제와 같이 Pro-Ca의 처리는 GA의 생합성을 억제한다. 그러나 국화에서 GA의 주된 생합성 경로가 밝혀지지 않았고, 또한 Pro-Ca가 생리적 활성형 GAs 중에서 어느 쪽을 억제하는가에 대한 내용은 밝혀지지 않았으나, 본 연구를 통해 확인된 내용에 따르면 두 가지 활성형 GA는 국화에서 모두 생합성 되는 것으로 밝혀졌고, 상대적인 함량으로 추정해 볼 때, GA1이 국화의 주된 GA생합성 경로일 것으로 사료된다. 이와 같은 이유에서 Pro-Ca를 처리한 국화에서 활성형 GA1의 함량이 크게 감소된 것을 확인할 수 있었다.
2. 벼: 벼는 전 세계적으로 주요 식량중 하나로 태풍으로 인한 강풍으로 인해 도복하게 되면 수량의 감소가 발생하게 된다(Grossmann et al., 1994; Nakayama et al., 1992; Yamaji et al. 1991). 이와 같은 이유에서 Pro-Ca 처리를 통해 지상부의 생장을 억제시켜 도복경감을 유도하기 위해 Pro-Ca를 벼 출수기를 기준으로 출수 10일, 5일 및 당일에 각각 처리하여 효과적인 처리시기를 모색하였다. 본 연구에 따르면 식물생장조절물질 Pro-Ca의 처리는 출수 10일전 처리에서 다른 생육시기(출수 5일전 혹은 출수 당일)에 Pro-Ca처리보다 벼 생육과 관련 표현형 형질(초장, 절간장, 이삭길이 등) 억제에 효과적이었고, 반면 벼의 좌절중을 높이는데 효과적이었기 때문에 출수 10일전 Pro-Ca처리가 벼 식물체의 도복을 효과적으로 억제하는 것으로 조사되었다. 뿐만 아니라 Culpepper et al. (1997)의 보고에 따르면 몇몇 작물의 수량구성요소가 Pro-Ca처리에 의해 향상되는 것으로 보고되었는데, 이와 동일한 결과를 확인할 수 있었다. Pro-Ca를 출수기 기준으로 10일전, 5일전 처리하게 되면 등숙율과 천립중이 향상되어 최종적으로 단위면적당 백미중 또한 증가된 것으로 조사되었다. 따라서 선행연구결과와 본 실험을 통해 밝혀진 연구결과를 종합해 볼 때 Pro-Ca의 처리는 벼 수량을 증가시켰으며, 이러한 결과는 천립중과 등숙률을 향상시켜 유도된 것으로 조사되었다. 벼의 주된 GA 생합성 경로는 GA1을 생합성하는 경로로 Pro-Ca 처리에 의해 크게 감소한 것으로 조사되었으나 GA1의 생합성 전 단계인 GA12, GA53, GA19의 함량에는 영향을 미치지 않았다. 이와 같은 결과는 Pro-Ca의 처리가 벼에서 각각의 3β와 2β-수산화 과정을 활성 혹은 억제시켜 유도된 것으로 사료된다. 특히 3β-수산화 과정은 활성형 GA 생합성의 마지막 단계로 생리적으로 비활성형인 GA9과 GA20번이 생리적 활성형 GA4과 GA1번으로 각각 변환되는 과정을 말한다. 즉 결과적으로 GA19과 GA20은 벼 초장신장 촉진에 효과적이지 않는 것으로 보이며, 위와 유사한 연구결과는 벼에서 Nakayama et al. (1992)에 의해서도 보고되었다. 특히 Pro-Ca처리에 의해서 증가된 GA20의 함량은 Pro-Ca처리가 특히 GA생합성 과정 중에서 후반부의 생합성 억제에 관여하기 때문에 생리적 활성형 GA1의 바로 전 전구체인 GA20의 축적이 유도된 것으로 사료된다.
3. 배추: 연구결과 200ppm과 400ppm의 Pro-Ca를 배추 정식 10일, 15일 및 20일 뒤 처리했을 때 배추의 생육과 품질[구중(head weight), 구폭(head width), 구고(head length)]이 크게 향상되었고, 수확량도 무처리 보다 Pro-Ca 처리에서 크게 증가되었다. 이러한 현상은 지상부 영양생장이 억제되어 지상부 생장에 이용될 에너지 혹은 양분들이 품질 개선에 영향을 미쳤기 때문에 유도된 것으로 사료된다. 본 연구에서 배추의 총 가용성 당 함량 및 잎의 경도도 Pro-Ca 처리에서 무처리 보다 높아졌다. 이러한 결과는 Pro-Ca가 GA 생합성을 억제하여 과실 체내 당 함량을 조절하는 과정이 영향을 받아 유도된 결과로 보이며 추가 연구를 통해 관련 메커니즘 구명이 필요할 것이다. 품질이 Pro-Ca 처리에서 개선된 것에 반해 배추의 크기는 오히려 Pro-Ca처리에서 감소되었다. 위 결과는 Pro-Ca가 배추의 GA 생합성과정을 억제하여, 주로 배추에서 생리 활성형 GA4의 함량을 크게 억제했기 때문이다. 배추의 크기가 무처리 보다 줄어든 것에 비해 엽록소 함량은 Pro-Ca 처리에서 증가하였고 수량 또한 무처리 보다 크게 증가된 것으로 조사되었다. 이러한 결과는 Pro-Ca 처리가 기능적으로 배추의 생육시기에 원활히 작용한 결과로 사료되며, 수량의 증가는 Pro-Ca처리에서 무처리 보다 엽수가 증가했기 때문에 유도된 것으로 추정된다. 또한 Pro-Ca를 처리할 경우 배추의 구형성에 유리하기 때문에 무처리 보다 수량이 증가된 것으로 판단되며, 이 같은 결과는 사과 및 배에 Pro-Ca 처리가 엽면적과 엽록소 함량에 긍정적으로 작용했다는 보고와 일치하였다(Sabatini et al., 2003).
4. 감자: 감자의 괴경 발달 후 비대기까지 식물호르몬 GA가 관여하는 것으로 알려져 있다. 이러한 이유에서 식물생장억제제 Pro-Ca 처리를 통해 감자의 괴경비대를 유도하기 위해서 본 실험을 진행하였으며, 그 결과 감자 파종 후 40일 뒤부터 70일 사이에 Pro-Ca 처리는 지상부 생장을 효과적으로 억제하는 것으로 조사되었다. 특히 정식후 50일과 60일 Pro-Ca 처리가 지상부 생장을 가장 효과적으로 억제하였다. 감자의 크기는 Pro-Ca 처리에서 무처리 보다 과대서의 비율이 높아진 것을 확인할 수 있었으나, Pro-Ca 처리 시기 사이에서는 뚜렷한 차이는 확인하기 힘들었다. 이 결과로 볼 때 식물호르몬 GA가 지상부 생육은 촉진시키는 반면 괴경비대는 억제하려는 생리적 메커니즘을 지니고 있기 때문에, GA 생합성 억제제 Pro-Ca의 처리는 괴경비대를 유도하는 것으로 확인되었다. 효과적인 괴경비대를 위해서는 정식 후 50일과 60일 100ppm으로 2회 처리하는 것이 가장 효과적이었다.
5. 마늘, 양파: 감자의 괴경비대에 GA가 관여하듯 마늘과 양파의 인경 비대에도 GA에 의해 조절되는 것으로 알려져 있다. 위와 같은 이유에서 마늘, 양파의 구 비대를 유도하기 위한 적절한 Pro-Ca 처리시기를 구명하기 위해서 본 연구를 진행하였다. 두 작물 모두 구 비대기를 기준으로 20일, 10일 및 구 비대 당일 200ppm의 Pro-Ca를 처리하였다. 그 결과 지상부의 생장은 모든 Pro-Ca 처리에서 무처리보다 억제되었고, 특히 구 비대 20일전 Pro-Ca 처리에서 가장 억제율이 높았다. 그러나 엽록소 함량과 구목의 사이즈는 마늘과 양파 모두 Pro-Ca 처리에 따른 차이를 확인할 수 없었다. 마늘과 양파의 수량관련 형질들은 Pro-Ca 처리에서 차이를 나타냈고, 두 작물에서 공통적으로 구의 높이 보다는 구의 넓이가 보다 더 증가되었다. 마늘의 구 크기도 감자와 같이 5.5cm 이상의 구 비율이 Pro-Ca 처리에서 무처리 보다 높았고, 그 효과는 구 비대 10일전 처리에서 가장 높은 효과를 보였다. 그러나 양파의 품질관련 형질인 경도는 Pro-Ca 처리와 무처리 간 차이는 없었다. 결론적으로 GA 생합성 억제제인 Pro-Ca 처리는 국화, 벼, 배추, 감자, 마늘 및 양파의 지상부 생장을 억제하고, 품질관련 형질에도 영향을 미쳤다. 이러한 결과는 GA가 각각의 작물의 생리적 반응을 조절하는 형질들의 변화를 통해서 유도되었다. 연구내용에서는 언급하지 않았지만 Pro-Ca의 처리시기와 생장억제와 품질관련 형질 향상을 위한 적절한 처리 농도를 구명하기 위한 수많은 선행 실험을 진행했고 이를 통해서 각각의 작물 재배에 적절한 처리 시기와 처리 농도를 밝힐 수 있었다. 예를 들어 국화의 경우 적색계열 국화에 Pro-Ca 처리는 화색이 변화를 유도하기 때문에 사용을 지양해야 했으며, 벼에서 Pro-Ca 처리도 출수일 기준으로 너무 이른 시기에(출수 20일, 30일전) 처리할 경우 초장억제가 심각해져 오히려 수량감소를 초래하는 결과도 확인할 수 있었다. 본 연구는 작물재배에 활용할 수 있는 실질적인 방법을 모색하기 위해 많은 노력을 기울였다. 학문적으로도 국화와 배추에서 주된 GA의 생합성 경로를 구명하고 Pro-Ca가 어느 생리 활성형 GA의 생합성에 관여하는지 밝혀내었기에, 본 연구결과가 다양한 작물재배와 생리연구에 활용될 수 있을 것으로 기대한다.
The plant hormones such as gibberellic acid (GA), abscisic acid (ABA), jasmonic acid (JA) etc. are known as a key regulator of plant growth, development and stress resistance against biotic and abiotic factors. Among various plant hormones, GA is a main plant growth regulator thus, have been using a...
The plant hormones such as gibberellic acid (GA), abscisic acid (ABA), jasmonic acid (JA) etc. are known as a key regulator of plant growth, development and stress resistance against biotic and abiotic factors. Among various plant hormones, GA is a main plant growth regulator thus, have been using at various crops cultivation. On the other hands, plant growth inhibitors also have broadly applied into crop cultivation due to improvement of crop quality. Untill now many plant growth inhibitors such as daminozide (B-9), paclobutrazol (PA), chlormequat chloride (CCC), hexaconazole (HEX) and tetcyclacis (TET) have been released in agriculture market. In particular, B-9 had been used broadly because it showed very strong growth inhibition as compared to other plant growth inhibitors. According to FDA, however, utilization of B-9 at fruits and vegetables have been prohibited due to its toxicological impacts. Thus, prohexidione calcium (Pro-Ca) which was plant growth retardant as well as it could easily catalase in soil was used for plant growth retardant in chrysanths, rice, chinese cabbage, potato, garlic and onion. 1. Three concentrations (100, 200 and 400 ppm) of Pro-Ca and a single concentration of B-9 (800 ppm) were applied to chrysanths three times at 7days interval. According to results, Pro-Ca applied plant showed 30.7% growth inhibition while B-9 applied plant showed 27.12% growth inhibition as compared to non-treated plant. Another phenotype parameters such as chlorophyll content and stem diameter showed increased tendency in comparison with control. However, the number of flowers and fresh weight did not showed any significant difference between Pro-Ca treated plant and control. Gibberellin (GA) analysis showed that both GA biosynthesis pathways were existed in Chrysanthemum morifolium and early C13 hydroxylation pathway (leading to GA1) was main pathway. Therefore, the significant suppression of bioactive GA1 was detected in Pro-Ca applied plant as compared to control. 2. When rice seedlings were treated with 10 ppm Pro-Ca, very well developed rice root mat was observed as compared to non-Pro-Ca applied rice plant. In addition, Pro-Ca application at 10 days before flowering (DBF), 5DBF and at flowering time (FT) revealed significantly inhibited growth characteristics such as stem length, panicle length and internode length. In particular, 10DBF showed most inhibited growth data in comparison with other Pro-Ca application to rice growth stages. Therefore, our result assumed that 10 days before flowering is most appropriate application time for Pro-Ca. The Pro-Ca application could also induce enhanced yield components such as ripened grain ratio and 1,000 grain weight. In rice plant, early-13-hydroxylation pathway was known as a main GA producing pathway. Thus, significantly decreased GA1 level and increased GA20 concentration was judged in Pro-Ca applied plant in comparison with control. In conclusion, the current results were hypothesized that Pro-Ca was seriously involved in last stages of GA biosynthesis especially, inhibited a 3β-hydroxylation resulted in decreased bioactive GA1 and more accumulation of GA20 was observed. 3. The growth attributes such as head weight, head width and head length of Chinese cabbage were also significantly increased in 200 ppm and 400 ppm of Pro-Ca application at 10 days after transplant (DAT), 15DAT and 20DAT. According to our results, sugar contents and leaf hardness was significantly increased in Pro-Ca application. However, size of Chinese cabbage was decreased by Pro-Ca supplementation. Because, Pro-Ca application could affect the GA biosynthesis in Chinese cabbage. Particularly, Pro-Ca inhibited bioactive GA4 production. 4. The involvement of plant hormone GA is well known in tuber initiation and tuber development. Thus, this study was conducted for improving tuber size of potato after Pro-Ca application. The results of current study revealed that shoot growth of potato was significantly decreased by Pro-Ca supplementation. Especially, most inhibited shoot characteristics were observed at 50 and 60 days after planting (DAP). However, no significant difference was found in potato size among Pro-Ca treatments (40/50 DAP, 50/60 DAP and 60/70 DAP). Although, significantly increased big size potato (above 151 g) was observed at all Pro-Ca treatments in comparison with control. Therefore, the current data assumed that suppressed shoot growth by Pro-Ca application was affected. 5. According to previous researches, the plant hormone GA was found to involed in tuber enlargement of garlic and onion. For this reason, the current study was conducted for the evaluation and identification of proper Pro-Ca treatment period for enhancement of tuber size in garlic and onion. The 200 ppm Pro-Ca was applied to garlic and onion plant on 20 and 10 days before tuber enlargement (DBT). The results showed that plant height was significantly decreased at Pro-Ca application in particular, Pro-Ca application on 20DBT showed most suppressed plant height in comparison with control. However, chlorophyll content and tuber neck size in garlic and onion did not show any significant difference among treatments. Tuber width of garlic and onion was significantly increased in Pro-Ca application as compared to control whilst hardness of onion did not show significant difference among treatments. In conclusion, Pro-Ca application could inhibit shoot growth characteristics as well as Pro-Ca treatment could enhance the fruit quality of chrysanths, rice, chinese cabbage, potato, garlic and onion. The current results were induced by inhibited GA biosynthesis. Moreover, I have conducted many previous researches for the identification of proper Pro-Ca application time and concentration such as, when I applied Pro-Ca to white and yellow chrysanths, it did not affect the flower color while Pro-Ca application to red color chrysanths resulted in changed flower color. Moreover, I could confirm that improper Pro-Ca application to rice plant induced significant yield loss and growth inhibition. Therefore, this research mean that results made a standard in using at real agriculture.
The plant hormones such as gibberellic acid (GA), abscisic acid (ABA), jasmonic acid (JA) etc. are known as a key regulator of plant growth, development and stress resistance against biotic and abiotic factors. Among various plant hormones, GA is a main plant growth regulator thus, have been using at various crops cultivation. On the other hands, plant growth inhibitors also have broadly applied into crop cultivation due to improvement of crop quality. Untill now many plant growth inhibitors such as daminozide (B-9), paclobutrazol (PA), chlormequat chloride (CCC), hexaconazole (HEX) and tetcyclacis (TET) have been released in agriculture market. In particular, B-9 had been used broadly because it showed very strong growth inhibition as compared to other plant growth inhibitors. According to FDA, however, utilization of B-9 at fruits and vegetables have been prohibited due to its toxicological impacts. Thus, prohexidione calcium (Pro-Ca) which was plant growth retardant as well as it could easily catalase in soil was used for plant growth retardant in chrysanths, rice, chinese cabbage, potato, garlic and onion. 1. Three concentrations (100, 200 and 400 ppm) of Pro-Ca and a single concentration of B-9 (800 ppm) were applied to chrysanths three times at 7days interval. According to results, Pro-Ca applied plant showed 30.7% growth inhibition while B-9 applied plant showed 27.12% growth inhibition as compared to non-treated plant. Another phenotype parameters such as chlorophyll content and stem diameter showed increased tendency in comparison with control. However, the number of flowers and fresh weight did not showed any significant difference between Pro-Ca treated plant and control. Gibberellin (GA) analysis showed that both GA biosynthesis pathways were existed in Chrysanthemum morifolium and early C13 hydroxylation pathway (leading to GA1) was main pathway. Therefore, the significant suppression of bioactive GA1 was detected in Pro-Ca applied plant as compared to control. 2. When rice seedlings were treated with 10 ppm Pro-Ca, very well developed rice root mat was observed as compared to non-Pro-Ca applied rice plant. In addition, Pro-Ca application at 10 days before flowering (DBF), 5DBF and at flowering time (FT) revealed significantly inhibited growth characteristics such as stem length, panicle length and internode length. In particular, 10DBF showed most inhibited growth data in comparison with other Pro-Ca application to rice growth stages. Therefore, our result assumed that 10 days before flowering is most appropriate application time for Pro-Ca. The Pro-Ca application could also induce enhanced yield components such as ripened grain ratio and 1,000 grain weight. In rice plant, early-13-hydroxylation pathway was known as a main GA producing pathway. Thus, significantly decreased GA1 level and increased GA20 concentration was judged in Pro-Ca applied plant in comparison with control. In conclusion, the current results were hypothesized that Pro-Ca was seriously involved in last stages of GA biosynthesis especially, inhibited a 3β-hydroxylation resulted in decreased bioactive GA1 and more accumulation of GA20 was observed. 3. The growth attributes such as head weight, head width and head length of Chinese cabbage were also significantly increased in 200 ppm and 400 ppm of Pro-Ca application at 10 days after transplant (DAT), 15DAT and 20DAT. According to our results, sugar contents and leaf hardness was significantly increased in Pro-Ca application. However, size of Chinese cabbage was decreased by Pro-Ca supplementation. Because, Pro-Ca application could affect the GA biosynthesis in Chinese cabbage. Particularly, Pro-Ca inhibited bioactive GA4 production. 4. The involvement of plant hormone GA is well known in tuber initiation and tuber development. Thus, this study was conducted for improving tuber size of potato after Pro-Ca application. The results of current study revealed that shoot growth of potato was significantly decreased by Pro-Ca supplementation. Especially, most inhibited shoot characteristics were observed at 50 and 60 days after planting (DAP). However, no significant difference was found in potato size among Pro-Ca treatments (40/50 DAP, 50/60 DAP and 60/70 DAP). Although, significantly increased big size potato (above 151 g) was observed at all Pro-Ca treatments in comparison with control. Therefore, the current data assumed that suppressed shoot growth by Pro-Ca application was affected. 5. According to previous researches, the plant hormone GA was found to involed in tuber enlargement of garlic and onion. For this reason, the current study was conducted for the evaluation and identification of proper Pro-Ca treatment period for enhancement of tuber size in garlic and onion. The 200 ppm Pro-Ca was applied to garlic and onion plant on 20 and 10 days before tuber enlargement (DBT). The results showed that plant height was significantly decreased at Pro-Ca application in particular, Pro-Ca application on 20DBT showed most suppressed plant height in comparison with control. However, chlorophyll content and tuber neck size in garlic and onion did not show any significant difference among treatments. Tuber width of garlic and onion was significantly increased in Pro-Ca application as compared to control whilst hardness of onion did not show significant difference among treatments. In conclusion, Pro-Ca application could inhibit shoot growth characteristics as well as Pro-Ca treatment could enhance the fruit quality of chrysanths, rice, chinese cabbage, potato, garlic and onion. The current results were induced by inhibited GA biosynthesis. Moreover, I have conducted many previous researches for the identification of proper Pro-Ca application time and concentration such as, when I applied Pro-Ca to white and yellow chrysanths, it did not affect the flower color while Pro-Ca application to red color chrysanths resulted in changed flower color. Moreover, I could confirm that improper Pro-Ca application to rice plant induced significant yield loss and growth inhibition. Therefore, this research mean that results made a standard in using at real agriculture.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.