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문제 정의
- 그러나 종자의 발아는 침종과정의 광조건에 따라 변화될 수 있기 때문에 (Kendrick & Spruit, 1977) 이러한 처리과정에서의 광질의 영향도 평가되어야 할 뿐만 아니라 이들의 처리방법, 처리 이후의 세척, 건조, 파종 직전의 침종 등 종자처리중 또는 처리 이후의 과정이 적절히 연계되어야만 파종전 종자처리의 효과가 유지 또는 극대화될 수 있을 것이다. 따라서 발아가 불량한 만삼의 유묘출현율을 높이기 위한 방법으로서 포장의 광조건이 고려된 파종전 종자처리를 최적화할 수 있는가를 검토하고자 전보 (Kang et al., 1997a, 1997c, 1997d)에서 제시된 Ca(NO3)2를 이용한 priming, GA3와 광질 처리의 방법을 먼저 설정한 후에 세척, 세척 직후의 건조, 파종 직전의 침종과정을 연계하여 만삼에서 파종전 종자처리를 모형화 하고자 본 연구를 실시 하였다.
- 빈번하다. 따라서 파종전 종자처리를 통하여 만삼의 입묘율을 향상시키고자 종자의 발아와 관련이 있는 파종 후의 광조건을 고정한 후 priming, GA3, 건조, 침종 등 파종전 종자에 손쉽게 가할 수 있는 처리의 효과를 구명하고 이들 처리를 모형화하기 위하여 본 연구를 실시하였던 바 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 이상의 발아시험의 결과로부터 도출된 최적 종자 처리가 출현율 증대로 이어질 수 있는가를 검토하고자 육묘시험이 수행되었다. 처리된 종자를 토 이 상토로 채워진 128구 tray의 각 cell에 1립씩 파종한 후 2 mm정도 버어미큘라이트로 복토하였으며 파종 직후 저면관수로, 그 이후에는 동일한 방법으로 날씨에 따라 1~2일 간격으로 수분을 공급하였다.
제안 방법
- 150 mM에 2일간 priming 처리된 종자를 이상의 건조시험을 통하여 도출된 35℃에서 4시간 건조시키면서 청색광, 적색광, 초적색광 또는 대조구암처리의 4개 광질처리를 가한 후 발아시험을 실시하였다.
- Priming과 GA3 처리는 이미 학계에 보고된 시험결과 (Kang et al., 1997a, 1997b, 1997c, 1997d)를 근거로 20℃에서 Ca(NO3)2를 이용하여 2013항온에서 2일간 priming 처리를 가할 시 처리농도를 0, 50, 150 mM의 3개 수준으로 하여 침종중 그림 1과 같은 특성을 보이는 청색광, 적색광, 초적색광을 1일 12시간의 광질처리를 가하거나, 대조구로서 암처리를 가한 후 발아시험을 수행하였다. 한편 GA3 처리는 3일간의 침종중 처리농도를 0, 0.
- 건조된 종자를 파종하기 전에 침종이 발아에 미치는 효과를 구명하고자 상기시험에서 얻은 최적결과로서 20℃ 항온에서 Ca(NO3)2 150 mM에 2일간 침종하면서 10 rpm으로 교반하였으며 priming에 이용된 Ca(NO3)2가 종자에 미치는 영향을 미치는 가를 파악하고자 3분간 흐르는 수돗물에 세척하거나 하지 않은 세척 유무로 구분하여 처리를 가하고는 암상태에서 건조하였다. 침종처리는 priming 처리된 종자를 세척한 후에 건조시켜 바로 파종하거나 건조된 종자를 1일 또는 2일간 침종시킨 3개 처리로 구분하여 발아시험을 수행하였 다.
- 건조된 종자를 파종하기 전에 침종이 발아에 미치는 효과를 구명하고자 상기시험에서 얻은 최적결과로서 Ca(NO3)2 150 mM에 2일간 침종중 10 rpm으로 교반하면서 1일 12시간의 청색광을 조사하면서 priming 처리를 가한 후에 흐르는 수돗물에 3분간 처리종자를 세척하였다. 세척 후에 종자를 35 ℃의 암상태에서 4시간 건조시켰다.
- 시험용 종자는 경남농업기술원 함양약초시험장에서 분양 받아 정선한 후에 3℃의 저온저장고에 보관하면서 시험을 수행할 때마다 꺼내어 사용하였다. 발아시험은 직경 9 cm의 petri dish에 흡습지 2매를 깔고 아래의 설명되는 시험별로 처리된 종자를 반복당 100립씩 3반복으로 치상한 후 발아온도를 20℃로 고정하고는 발아일수에 따라 수분공급을 증가시키는 방식으로 수행하였다. 유근이 1 mm 이상 돌출한 것을 발아개체로 하여 매일 발아수를 조사하였다.
- 발아시험은 직경 9 cm의 petri dish에 흡습지 2매를 깔고 아래의 설명되는 시험별로 처리된 종자를 반복당 100립씩 3반복으로 치상한 후 발아온도를 20℃로 고정하고는 발아일수에 따라 수분공급을 증가시키는 방식으로 수행하였다. 유근이 1 mm 이상 돌출한 것을 발아개체로 하여 매일 발아수를 조사하였다. 한편 광질처리에 이용된 광원은 450 nm의 청색광, 660 nm의 적색광, 730 nm의 초적색광, 빛이 없는 암처리로서 청색광, 적색광 및 초적색광 처리는 light emitting diode (LED)를 이용하였다.
- 처리된 종자를 토 이 상토로 채워진 128구 tray의 각 cell에 1립씩 파종한 후 2 mm정도 버어미큘라이트로 복토하였으며 파종 직후 저면관수로, 그 이후에는 동일한 방법으로 날씨에 따라 1~2일 간격으로 수분을 공급하였다. 유묘출현율은 자엽이 완전히 전개된 후 제 1본엽이 육안으로 식별되는 것을 출현개체로 하여 출현일을 기점으로 매일 조사하여 전체에 대한 비율로 환산·표시하였다. 기타 시험절차는 ISTA rule (1985)에 준하여 실시하였다.
- 유묘출현율을 조사하기 위한 육묘시험은 이상의 시험결과로부터 도출된 최적결과인 Ca(NO3)2 150 mM에 2일간 침종중 10 rpm으로 교반시키면서 1일 12시간의 적색광을 조사하는 방법으로 처리된 종자를 건조시키지 않고 바로 파종한 것, 상기와 같이 priming 처리 후에 건조된 종자를 바로 파종한 것과 2일간 침종시킨 후에 파종한 것으로 처리를 구분한 후 앞서 설명 한 바와 같은 방법으로 이루어졌다.
- 종자에 Ca(NO3)2를 이용하여 priming 처리를 가할 때에 일정간격으로 종자와 처리용액이 든 병을 흔들어 줌으로서 이러한 교반이 발아에 미치는 영향을 조사하고자 상기 시험항목에서 얻은 최적결과를 이용하여 rotator (MBS-1B, EYELA)로 10 rpm으로 교반시키거나, 시키지 않은 것으로 구분·처리하면서 상기와 같이 광질처리를 가한 후 발아시험을 실시하였다.
- 육묘시험이 수행되었다. 처리된 종자를 토 이 상토로 채워진 128구 tray의 각 cell에 1립씩 파종한 후 2 mm정도 버어미큘라이트로 복토하였으며 파종 직후 저면관수로, 그 이후에는 동일한 방법으로 날씨에 따라 1~2일 간격으로 수분을 공급하였다. 유묘출현율은 자엽이 완전히 전개된 후 제 1본엽이 육안으로 식별되는 것을 출현개체로 하여 출현일을 기점으로 매일 조사하여 전체에 대한 비율로 환산·표시하였다.
- 에서 건조하였다. 침종처리는 priming 처리된 종자를 세척한 후에 건조시켜 바로 파종하거나 건조된 종자를 1일 또는 2일간 침종시킨 3개 처리로 구분하여 발아시험을 수행하였 다.
- 세척 후에 종자를 35 ℃의 암상태에서 4시간 건조시켰다. 침종처리는 건조된 종자를 바로 파종하거나 20℃에서 1일 또는 2일간 침종시키는 3개 수준으로 분리·처리한 후 발아시험을 수행하였다.
- , 1997a, 1997b, 1997c, 1997d)를 근거로 20℃에서 Ca(NO3)2를 이용하여 2013항온에서 2일간 priming 처리를 가할 시 처리농도를 0, 50, 150 mM의 3개 수준으로 하여 침종중 그림 1과 같은 특성을 보이는 청색광, 적색광, 초적색광을 1일 12시간의 광질처리를 가하거나, 대조구로서 암처리를 가한 후 발아시험을 수행하였다. 한편 GA3 처리는 3일간의 침종중 처리농도를 0, 0.01, 0.1 mM의 3개 수준으로, 침종중 4개의 광질처리는 앞의 priming 처리와 동일하게 가한 후 발아시험을 수행하였다.
- 한편 파종전 처리된 종자를 유통 또는 저장시키기 위한 최적 건조방법을 설정하기에 앞서 적정 건조 시간을 결정하고자 24시간 침종시킨 종자를 35℃의 암상태에서 건조시키면서 1시간 간격으로 적외선 수분측정기 (MB 300, OHAUS)를 이용하여 함수량의 변화를 측정한 다음 처리 전의 본래 함수량으로 되돌아가는 시간을 계산하여 건조시간을 결정하였다. 150 mM에 2일간 priming 처리된 종자를 이상의 건조시험을 통하여 도출된 35℃에서 4시간 건조시키면서 청색광, 적색광, 초적색광 또는 대조구암처리의 4개 광질처리를 가한 후 발아시험을 실시하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 1999년 4월부터 1999년 10월까지 경상대학교 응용생명과학부 농업생태학연구실의 종자 발아상 및 경상대학교 부속시험농장의 유리온실을 이용하여 수행되었다. 시험용 종자는 경남농업기술원 함양약초시험장에서 분양 받아 정선한 후에 3℃의 저온저장고에 보관하면서 시험을 수행할 때마다 꺼내어 사용하였다.
- 수행되었다. 시험용 종자는 경남농업기술원 함양약초시험장에서 분양 받아 정선한 후에 3℃의 저온저장고에 보관하면서 시험을 수행할 때마다 꺼내어 사용하였다. 발아시험은 직경 9 cm의 petri dish에 흡습지 2매를 깔고 아래의 설명되는 시험별로 처리된 종자를 반복당 100립씩 3반복으로 치상한 후 발아온도를 20℃로 고정하고는 발아일수에 따라 수분공급을 증가시키는 방식으로 수행하였다.
- 유근이 1 mm 이상 돌출한 것을 발아개체로 하여 매일 발아수를 조사하였다. 한편 광질처리에 이용된 광원은 450 nm의 청색광, 660 nm의 적색광, 730 nm의 초적색광, 빛이 없는 암처리로서 청색광, 적색광 및 초적색광 처리는 light emitting diode (LED)를 이용하였다. 발아시험은 종자가 흙으로 복토된 상태에서는 적색광에 비하여 초적색광의 비율이 상대적으로 많으며 이러한 변화가 발아와 출현에 영향을 미친다는 시험결과로부터 (Frankland & Taylorson, 1982; Tester & Morris.
이론/모형
- Spectrum of blue, red and far-red light used in the experiment. Measurement was done by Spectra-radiometer (LI-1800, LI-COR).
- 유묘출현율은 자엽이 완전히 전개된 후 제 1본엽이 육안으로 식별되는 것을 출현개체로 하여 출현일을 기점으로 매일 조사하여 전체에 대한 비율로 환산·표시하였다. 기타 시험절차는 ISTA rule (1985)에 준하여 실시하였다.
성능/효과
- 1. 발아율은 0.1 mM에 3일간 1일 12시간의 청색광 또는 적색광을 가하면서 GA3를 처리하는 것보다는 적색광 또는 암상태에서 Ca(NO3)2 150 mM에 2일간 priming 처리하는 것에서 높았다.
- 2. Priming중에 처리용기를 교반시키거나, priming 후에 행하여지는 세척이 발아율을 향상시키는 것으로 조사되었다.
- , 1997a, 1997b, 1997c, 199d) 만삼 종자의 발아율을 현저히 증가시킬 것으로 기대되는 priming과 GA3 처리의 최적결과를 도출한 후 그 결과를 비교하기 위하여 실시한 priming과 GA3 처리의 농도에 따른 발아율은 표 1과 표 2와 같다. 20℃에서 2일간 Ca(NO3)2를 이용한 priming시의 처리농도를 0, 50, 150 mM로, priming 중에는 청색광, 적색광, 초적색광 또는 대조구의 암처리로 광질을 구분하여 1일 12시간 처리를 가한 후 발아시험을 수행한 결과로는 7일부터 9일까지, 즉 후기발아율은 priming 처리를 가하지 않은 것에 비하여 처리를 가한 것에서 높은 것으로 분석되었다. 한편priming을 실시할 경우 50 mM보다는 150 mM 농도로 처리할 경우 발아율이 높았다.
- 3. Ca(NO)2150 mM에 2일간 priming 처리된 만삼종자의 최적건조 방법은 빛이 없는 암상태에서 35℃에 4시간 건조하는 것이 가장 양호한 발아율을 보였다.
- 4. Priming 후에 건조처리된 종자는 파종 직전 2일간 침종하여야만 발아율과 유묘출현율이 가장 높은 것으로 나타났다.
- 5. 이상의 결과로부터 만삼의 입묘율을 높이기 위한 파종전 종자처리는 20℃에서 1일 12시간의 적색광을 가하면서 Ca(NO3)2 150 mM에 2일간 처리 용기를 흔드는 방법으로 priming된 종자를 물에 세척한 후 35℃에서 4시간 적색광을 처리하여 건조한 다음 파종 직전 20℃의 물에 2일간 침종하는 과정으로 요약된다.
- Ca(NO3)2를 이용하여 priming된 종자를 둘로 세척한 후 건조하는 것이 priming된 종자를 바로 건조하는 것보다 발아율이 향상되었다. 초롱꽃과인 도라지와 더덕 종자에 GA3, 즉 hormone을 처리할 경우 세척의 효과가 없었던 반면, 만삼은 화학물질을 이용한 priming시에는 처리 이후 세척이 행하여져야 처리효과를 극대화할 수 있을 것으로 예상된다.
- 같다. Priming중 용기를 흔들지 않고 그대로 두는 것보다는 교반시킬 경우 치상 후 5~6일을 제외하고는 발아율이 높은 것으로 나타났다. 따라서 만삼종자의 priming은 처리용액이 움직이도록 흔들어 주어야 처리효과를 극대화할 수 있을 것으로 판단된다.
- 1 mM에서 가장 높게 나타났다. 그러나 0.1 mM에서 9일차의 최종 발아율은 적색광과 청색광 처리에서 차이가 없다고 할지라도 치상 7일후까지의 발아율과 T50은 적색광에서 높아 priming 처리에서와 같이 GA3 처리시에는 적색광 처리가 바람직할 것으로 사료된다(표 2).
- Priming중 용기를 흔들지 않고 그대로 두는 것보다는 교반시킬 경우 치상 후 5~6일을 제외하고는 발아율이 높은 것으로 나타났다. 따라서 만삼종자의 priming은 처리용액이 움직이도록 흔들어 주어야 처리효과를 극대화할 수 있을 것으로 판단된다.
- 발아율은 조사일 모두 priming 처리 후에 건조된 종자를 2일간 침종시켰을 경우 1일간 침종시키거나 침종시키지 않은 것에 비하여 높은 것으로 나타났다. 따라서 만삼종자의 파종전 종자처리는 20℃에서 Ca(NO3)2 150 mM에 2일간 10 rpm으로 처리용기를 흔들면서 priming을 실시함과 동시에 1일 12시간의 적색광으로 처리된 종자를 증류수로 세척하여 암상태에서 건조시킨 다음 파종 직전 2일간 침종하여 파종하는 것이 발아율을 향상시키는 처리과정이라 할 수 있다.
- 한편priming을 실시할 경우 50 mM보다는 150 mM 농도로 처리할 경우 발아율이 높았다. 또한 priming중에 처리되는 초적색광은 단순히 증류수에 침종하는 무처리에서 발아 억제효과가 뚜렷하였으나 이러한 억제효과는 Priming 처리가 이루어질 경우 상당히 희석되는 것으로 나타났다. 한편 발아율이 가장 양호한 150 mM에서 priming중 가하여지는 적색광과 암처 리간에 차이가 없는 것으로 조사되었다.
- 1 mM의 3개 수준으로 처리농도를 달리하여 3일간 침종하는 중에 상기 priming 처리시 가하여지는 것과 동일하게 4개의 광질을 처리한 결과로는 종자를 GA3 용액에 침종하는 중에 가하여지는 초적색광은 priming 처리에서 관찰되는 것과 같이 만삼 종자의 발아를 일부분 억제시키는 것으로 나타났다. 만삼 종자는 도라지와 더덕에 비하여 GA3 용액에 침종중가하여지는 적색광과 청색광의 처리효과가 뚜렷한 차이가 없을지라도 다른 광질처리에 비하여 발아가 높았으며, 특히 이러한 효과는 0.1 mM에서 가장 높게 나타났다. 그러나 0.
- & Black, 1994). 만삼종자의 발아율을 높이기 위한 현재까지의 시험결과를 종합하면 발아적온은 20~25℃이며 (충북농진원, 1989), 발아율은 파종전 저온을 처리할 경우 계속 암상태로 유지하거나, 치상 후 발아기에서는 1일 12시간의 빛이 있는 조건에서 가장 높았다 (Kang et al., 1997d). 미처리종자보다는 파종전 종자처리로 발아율이 향상되는 priming은 KNO3보다는 Ca(NO3)2로 처리할 경우 향상되는 것으로 보고되고 있다 (Kang et al.
- 와 같다. 발아율은 조사일 모두 priming 처리 후에 건조된 종자를 2일간 침종시켰을 경우 1일간 침종시키거나 침종시키지 않은 것에 비하여 높은 것으로 나타났다. 따라서 만삼종자의 파종전 종자처리는 20℃에서 Ca(NO3)2 150 mM에 2일간 10 rpm으로 처리용기를 흔들면서 priming을 실시함과 동시에 1일 12시간의 적색광으로 처리된 종자를 증류수로 세척하여 암상태에서 건조시킨 다음 파종 직전 2일간 침종하여 파종하는 것이 발아율을 향상시키는 처리과정이라 할 수 있다.
- 상기 priming 시험과는 달리 GA3 0, 0.01, 0.1 mM의 3개 수준으로 처리농도를 달리하여 3일간 침종하는 중에 상기 priming 처리시 가하여지는 것과 동일하게 4개의 광질을 처리한 결과로는 종자를 GA3 용액에 침종하는 중에 가하여지는 초적색광은 priming 처리에서 관찰되는 것과 같이 만삼 종자의 발아를 일부분 억제시키는 것으로 나타났다. 만삼 종자는 도라지와 더덕에 비하여 GA3 용액에 침종중가하여지는 적색광과 청색광의 처리효과가 뚜렷한 차이가 없을지라도 다른 광질처리에 비하여 발아가 높았으며, 특히 이러한 효과는 0.
- GA3에 비하여 처리효과가 양호한 상기 priming 방법으로 처리가 이루어진 만삼종자의 건조방법을 설정하고자 35℃에서 처리된 종자를 건조하면서 매시간마다 측정된 함수율의 변화는 그림 3과 같다. 약 3시간 건조시킬 경우 함수율이 가장 낮은 것으로 분석되었으나, 다량처리 후에 저장 또는 유통과정에서의 안정성을 고려한다면 4시간 정도 건조시키는 것이 바람직할 것으로 판단되었다. 따라서 priming 처리된 종자를 35℃에서 4시간의 건조과정에서 가하여지는 청색광, 적색광, 초적색광과 대조구의 암처리가 발아에 미치는 영향을 조사한 것은 그림 3와 같다.
- 그림 4 와 같다. 유묘출현율은 priming 후에 건조시켜 파종 직전 2일간 침종시킬 경우 가장 높았고, 건조처리된 종자를 물에 침종시키지 않고 파종한 것, priming에 이어 세척한 후 건조시키지 않고 파종한 처리 순으로 감소되었다. 특히 발아율이 비교적 높았던 priming 후에 세척만 시킨 종자의 유묘출현율은 파종 17일 이후에 10% 정도로서 매우 불량한 것으로 나타나 실내에서 평가된 발아율과 포장에서의 유묘출현율간에는 차이가 아주 크기 때문에 만삼종자는 적어도 priming 또는 여타 종자처리 후에 반드시 건조과정을 거쳐야만 할 것으로 판단된다.
- 이상의 만삼 종자에 가하여지는 파종전 priming과 GA3 처리의 결과를 비교하면 조사일 모두 GA3 처리에서 가장 앙호한 결과를 보인 3일간 0.1 mM 농도에 침종하는 과정에서 1일 12시간의 적색광을 가한 것보다는 priming 처리에서 가장 양호한 결과를 보인 Ca(NO3)2 150 mM에 2일간 침종증 1일 12시간의 적색광 처리를 가하는 것이 파종 5일후까지는 발아율이 낮았으나 그 이후에는 발아율이 높은 것으로 나타났다(표 1, 표 2). 따라서 발아율을 높이기 위한 만삼 종자의 파종전 종자처리로는 GA3보다는 priming 처리가 효과적일 것으로 평가됨과 아울러 암상태에서 priming 처리된 종자를 이용한 유묘출현율 시험의 조사결과에서도 GA3보다는 priming 처리로 출현율이 증가된다는 보고로부터 (Kang et al.
- 유묘출현율은 priming 후에 건조시켜 파종 직전 2일간 침종시킬 경우 가장 높았고, 건조처리된 종자를 물에 침종시키지 않고 파종한 것, priming에 이어 세척한 후 건조시키지 않고 파종한 처리 순으로 감소되었다. 특히 발아율이 비교적 높았던 priming 후에 세척만 시킨 종자의 유묘출현율은 파종 17일 이후에 10% 정도로서 매우 불량한 것으로 나타나 실내에서 평가된 발아율과 포장에서의 유묘출현율간에는 차이가 아주 크기 때문에 만삼종자는 적어도 priming 또는 여타 종자처리 후에 반드시 건조과정을 거쳐야만 할 것으로 판단된다.
후속연구
- 만삼종자는 건조과정에서 주어지는 빛 처리, 청색광, 적색광과 초적색광 처리간에는 차이가 없었던 반면, 치상 5일 이후부터는 암처리에서 높은 것으로 나타났다. 같은 초롱꽃과인 도라지, 더덕과는 달리 만삼에서는 파종 이후의 빛에 대한 반응이 현저하였음에도 불구하고 건조시 가하여지는 특정 파장의 빛, 특히 Phytochrome의 광가역적 반응과 관련이 있는 적색광과 초적색광, Phytochrome 기작에 의하여 일어나는 발아 반응을 증폭시키는 청색광에 대한 반응이 전혀 없었던 것은 만삼종자의 배가 종자의 중앙에 위치하여 일정한 두께의 배유에 쌓여 있는 조직적 특성으로부터 기인되는 것으로 추측되나 추후 이에 대하여는 면밀한 검토가 있어야 할 것으로 사료된다 (Kang et al., 1997b; Mohr, 1994).
- , 1997c). 이러한 연구결과로부터 상대적으로 우수한 처리방법이 도출될 수 도 있으나 파종전 종자처리에 관한 시험이 분리되어 개별적으로 진행된 결과이기 때문에 priming과 GA3의 최적결과를 이용하여 진행된 시험결과를 비교하는 것이 합리적일 것이다.
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