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문제 정의
- 한편, 우리나라는 아직까지 식물체내 셀레늄 함량 조사는 물론, 전국 토양통의 셀레늄 함량 조사도 이루어지지 않은 실정이다. 따라서, 본 연구는 식물 중 허브의 실질적인 셀레늄 함량을 조사하고, 셀레늄의 인위적 처리가 허브 식물체의 정유 함량에 미치는 영향을 조사하고자 하였다.
- 따라서, 수경재배 시 사람에게 필수원소이거나 혹은 유용한 원소를 첨가하는 대안이 제시되었으며(Lee, 1999), 본 연구에서는 몇 가지 허브류에 sodium selenate(Na2SeO4)를 수경 양액 내에 2, 4, 6, 8mg·L-1 수준으로 처리한 후 그 효과를 평가하고자 하였다. Table 2와 같이 대부분의 허브에서 4mg·L-1 처리 시 지상부 생체중이 증가하였으며, 민트(field-mint)의 경우 8mg·L-1 처리까지 생체중이 증가하였다.
제안 방법
- 양액 내 Se을 첨가하여 식물체 간 Se 흡수 경향을 조사하였다. Se은 수확 4주 전 배양액 내에 sodium selenate(Na2SeO4) 형태로 각각 2, 4, 6, and 8 ㎎·L-1의 농도로 처리하였다. Field-mint의 경우가 가장 많은 Se를 흡수하였고 외관상 Se의 독성도 나타나지 않았다.
- 양액은 2주에 한번 완전히 교체하였으며, 셀레늄 처리를 위하여 수확 전 4주간 sodium selenate(Na2SeO4)를 양액에 2, 4, 6, 8mg·L-1 수준으로 처리하였다. 개화기에 전체 식물체를 수확하였으며, 수확된 시료는 70 ℃의 송풍건조기에서 완전히 건조시킨 후, 분말화시켜 분석에 이용하였다. 셀레늄 함량 분석은 2,3- diaminonaphtalene(DAN)을 이용한 형광광도법(Whetter와 Ullrey, 1978)을 사용하였다.
- 국내 허브류의 셀레늄 함량 조사를 위하여 유기농법을 사용하는 강원도 평창에서 수확된 허브와 서울 양재동에서 유통되고 있는 허브류를 구입하였다(Table 1). 또한, 수경재배 양액에 셀레늄을 첨가하여 주요 허브류의 셀레늄 흡수 양상을 비교하였다. 대상 허브류는 밤(balm: Melissa officinalis), 바실(basil: Ocimum basilicum), 고수(coriander: Coriandrum sativum L.
- 식물체 내 Se 함량은 종, 품종 그리고 지역에 따라 차이가 있었다. 양액 내 Se을 첨가하여 식물체 간 Se 흡수 경향을 조사하였다. Se은 수확 4주 전 배양액 내에 sodium selenate(Na2SeO4) 형태로 각각 2, 4, 6, and 8 ㎎·L-1의 농도로 처리하였다.
- 본엽 6매 전개 시에 묘를 담액수경시스템(deep flow culture system)에 정식하였고, 양액은 유럽채소연구개발센터(European Vegetable Research and Development Center)에서 개발된 허브전용양액(Benoit와 Ceusternans, 1994)을 이용하였다. 양액은 2주에 한번 완전히 교체하였으며, 셀레늄 처리를 위하여 수확 전 4주간 sodium selenate(Na2SeO4)를 양액에 2, 4, 6, 8mg·L-1 수준으로 처리하였다. 개화기에 전체 식물체를 수확하였으며, 수확된 시료는 70 ℃의 송풍건조기에서 완전히 건조시킨 후, 분말화시켜 분석에 이용하였다.
대상 데이터
- 국내 허브류의 셀레늄 함량 조사를 위하여 유기농법을 사용하는 강원도 평창에서 수확된 허브와 서울 양재동에서 유통되고 있는 허브류를 구입하였다(Table 1). 또한, 수경재배 양액에 셀레늄을 첨가하여 주요 허브류의 셀레늄 흡수 양상을 비교하였다.
- 또한, 수경재배 양액에 셀레늄을 첨가하여 주요 허브류의 셀레늄 흡수 양상을 비교하였다. 대상 허브류는 밤(balm: Melissa officinalis), 바실(basil: Ocimum basilicum), 고수(coriander: Coriandrum sativum L.), 민트(field-mint: Melissa arvensis), 방아(Korean mint: Agastache rugosa)와 오레가노(oregano: Origanum vulgare L.)였다. 육묘를 위하여, 이들 허브류의 종자를 피트모스와 펄라이트(2:1, v/v)의 상토로 충진된 72공 플러그 판에 파종하였다.
- )였다. 육묘를 위하여, 이들 허브류의 종자를 피트모스와 펄라이트(2:1, v/v)의 상토로 충진된 72공 플러그 판에 파종하였다. 본엽 6매 전개 시에 묘를 담액수경시스템(deep flow culture system)에 정식하였고, 양액은 유럽채소연구개발센터(European Vegetable Research and Development Center)에서 개발된 허브전용양액(Benoit와 Ceusternans, 1994)을 이용하였다.
데이터처리
- 정유는 증기증류법(Letchamo 등, 1995)을 이용하였으며, 최종 정유질량(%, w:w)을 표현하였다. 모든 처리 시험은 난괴법을 이용한 시험구 배치 및 SAS 프로그램(SAS, 1985)을 이용한 Duncan’s multiple range test 방법을 적용하였다.
이론/모형
- 육묘를 위하여, 이들 허브류의 종자를 피트모스와 펄라이트(2:1, v/v)의 상토로 충진된 72공 플러그 판에 파종하였다. 본엽 6매 전개 시에 묘를 담액수경시스템(deep flow culture system)에 정식하였고, 양액은 유럽채소연구개발센터(European Vegetable Research and Development Center)에서 개발된 허브전용양액(Benoit와 Ceusternans, 1994)을 이용하였다. 양액은 2주에 한번 완전히 교체하였으며, 셀레늄 처리를 위하여 수확 전 4주간 sodium selenate(Na2SeO4)를 양액에 2, 4, 6, 8mg·L-1 수준으로 처리하였다.
- 개화기에 전체 식물체를 수확하였으며, 수확된 시료는 70 ℃의 송풍건조기에서 완전히 건조시킨 후, 분말화시켜 분석에 이용하였다. 셀레늄 함량 분석은 2,3- diaminonaphtalene(DAN)을 이용한 형광광도법(Whetter와 Ullrey, 1978)을 사용하였다. 정유는 증기증류법(Letchamo 등, 1995)을 이용하였으며, 최종 정유질량(%, w:w)을 표현하였다.
- 셀레늄 함량 분석은 2,3- diaminonaphtalene(DAN)을 이용한 형광광도법(Whetter와 Ullrey, 1978)을 사용하였다. 정유는 증기증류법(Letchamo 등, 1995)을 이용하였으며, 최종 정유질량(%, w:w)을 표현하였다. 모든 처리 시험은 난괴법을 이용한 시험구 배치 및 SAS 프로그램(SAS, 1985)을 이용한 Duncan’s multiple range test 방법을 적용하였다.
성능/효과
- 허브의 정유 함량도 Se에 의해 증가하는 경향을 보였다. Basil과 balm은 Se 처리효과가 컸으며 무처리구에 비해 처리구에서 2-3배나 정유 함량이 증가하였다. 그러나 정유 함량이 배양액 내 Se농도에 따라 계속적으로 증가하지는 않았다.
- Table 4는 허브류의 정유생성량에 미치는 셀레늄의 처리효과를 보여준다. 바실과 밤의 경우는 셀레늄 처리구(4mg·L-1)에서 정유량이 2배 이상 증가하였고, 고수, 방아, 오레가노는 4mg·L-1 이상의 Na2SeO4 처리에서 오히려 정유 함량이 감소되었다. 이 결과는 식물체마다 셀레늄이 정유생성량에 미치는 효과가 다름을 나타내며, 셀레늄 처리 시 작물별로 최적 농도실험이 필요함을 의미한다.
- 이상의 농도로 처리할 경우, 생육이 상당히 저해된다고 하였다. 본 연구에서의 허브류는 8mg·L-1 이상의 농도에서 생육이 저하된 고수를 제외하고는 별다른 외형적인 과잉증을 보이지 않아, 허브류가 일반 채소류에 비하여 셀레늄 축적량이 높음을 알 수 있었다. 또한, 이 결과로 보아 허브류의 분석을 통하여 토양 내 셀레늄 함유량을 유추하는데 도움을 줄 수 있으리라 사료된다.
- 본 연구의 정유생성 및 축적량에 미치는 셀레늄의 효과는 좀더 면밀한 분석이 요구되나, 적정량의 셀레늄 처리 시는 흡수된 셀레늄에 의해 활성화되는 효소 및 산화적 스트레스에 의한 정유 함량의 증가가 이루어졌고, 셀레늄의 과잉흡수는 황이온 대사과정의 저해를 통한 정유 생합성 경로의 저해를 유발하여 체내 정유합성을 억제한 것으로 판단된다.
- Table 2와 같이 대부분의 허브에서 4mg·L-1 처리 시 지상부 생체중이 증가하였으며, 민트(field-mint)의 경우 8mg·L-1 처리까지 생체중이 증가하였다. 셀레늄 처리 후 축적량을 비교해 보면, 바실(basil: 4.38-65.8μg Se·kg-1 FW), 민트(field-mint: 24.9-1191.8μg Se·kg-1 FW), 밤(balm: 0.3-512.7μg Se·kg-1 FW), 고수(coriander:74-769μg Se·kg-1 FW) 등이 오레가노(oregano: 0.3-362.8μg Se·kg-1 FW)와 방아(Korean-mint: 58-187μg Se·kg-1 FW)보다 상대적으로 높았으며, 방아와 오레가노는 8mg·L-1 처리에서 오히려 셀레늄 축적량이 감소하는 결과를 나타내었다(Table 3). 농업작물에서 보통 셀레늄의 함량은 건물량을 기준으로 1mg·kg-1 이하이며, 이보다 약간 많은 함량에서도 가축과 사람에게 과잉증을 유발하지는 않는다고 한다(Lauchli, 1993).
- 20가지 허브류의 셀레늄 함량은 Table 1과 같다. 이들 허브류 중 유기농법을 사용하는 강원도 평창지역에서 수확한 카라웨이(caraway: 167.8μg Se·kg-1 FW), 카모마일(chamomile: 116.6 μg Se·kg-1 FW), 그리고 본 연구팀의 시험포장에서 재배된 안젤리카(angelica: 138.4μg Se·kg-1 FW)에서는 상대적으로 높은 셀레늄 함량을 나타내었다. 한편, 다른 지역에서 수확된 허브류에서는 셀레늄 함량이 낮거나 혹은 측정되지 않았다.
후속연구
- 본 연구에서의 허브류는 8mg·L-1 이상의 농도에서 생육이 저하된 고수를 제외하고는 별다른 외형적인 과잉증을 보이지 않아, 허브류가 일반 채소류에 비하여 셀레늄 축적량이 높음을 알 수 있었다. 또한, 이 결과로 보아 허브류의 분석을 통하여 토양 내 셀레늄 함유량을 유추하는데 도움을 줄 수 있으리라 사료된다.
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