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문제 정의
- 본 실험에서는 맥류 생육기간증 월동 후 봄철에 발생하는 저온장해의 종류를 정확히 구분하고 이에 대한 피해양상을 관찰·분류하며 저온피해시 외관적인 특징을 규명하고 인위적인 저온장해를 유발하여 저온장해의 온도범위를 알고자 수행하였다.
제안 방법
- 보리, 밀 품종의 조숙화와 온난한 겨울로 인하여 봄에 나타나는 저온장해가 최근에 자주 발생하는데 생육재생기 이후 발생하는 저온장해의 양상, 발생시기 및 증상을 구명하고자 자연조건과 저온항온기 그리고 포장의 비닐 피복을 이용한 저온처리시험을 실시한 결과를 보면 다음과 같다.
- 조광(파성V)을 이용하였다. 위 품종들을 10월 상순 포장에 파종하여 추파성이 소거되는 시기로 알려진 12월 중순(曹 1979)에 식물체를 굴취(掘取)하여 폿트당 4주씩 이식하여 가온(加溫)되지 않은 비닐하우스에서 잔존할지도 모르는 파성을 완전히 소거하였다. 파성소거 후 12월말부터 3일 간격으로 10 회에 걸쳐 온실(주/야: 20/15℃로 이동하여 다양한 생육단계가 되도록 유도하였다.
- 자연조건을 이용한 저온처리 시험과는 별도로 저온 항온기(DS-13 M CLP 온도조절 가능범위: -40~150℃)를 이용하여 시험을 수행하였다. 춘화 처리실(春化處理室; 4±1℃에서 5주 동안 처리된 올보리, 강보리, 은파밀을 폿트당 4주씩 이식 후 온실(주/야 20/15℃)에서 재배하였다.
- 파성소거 후 12월말부터 3일 간격으로 10 회에 걸쳐 온실(주/야: 20/15℃로 이동하여 다양한 생육단계가 되도록 유도하였다. 저온처리 전에 생육단계를 판단하기 위해 일부 식물체를 굴취하여 생육조사를 실시하였는데 초장, 분얼수, 유수장(幼穗長), 간장 등을 측정 (Table 1, Table 2)하여 曹 등(1983)과 趙 등(1983; 1987)이 제시한 유수분화 조사기준(幼穗分化調査幕準)에 의거 생육단계를 구분하였다. 조사로 구분된 생육단계는 Fig.
- 저온장해증상을 관찰하였다. 저온처리 후 생육정도를 판단하고자 각 식물체의 모든 얼자마다 출수기(이삭이 지엽의 엽설 위로 완전히 나왔을 때), 성숙기(이삭목의 색이 노랗게 변할 때)를 조사하였고 간장, 수장, 지엽과 이삭간 거리, 각 절간의 절간장, 유수 이상유무, 일수립수도 조사하였다.
- 저온처리 후에는 온실(주/야: 20/15℃)에서 생육시켜 처리후 10~20일경에 저온장해증상을 관찰하였다. 저온처리 후 생육정도를 판단하고자 각 식물체의 모든 얼자마다 출수기(이삭이 지엽의 엽설 위로 완전히 나왔을 때), 성숙기(이삭목의 색이 노랗게 변할 때)를 조사하였고 간장, 수장, 지엽과 이삭간 거리, 각 절간의 절간장, 유수 이상유무, 일수립수도 조사하였다.
- 처리기 간중의 온도변화는 자동온도기록계 (MP-110 Data Logger, Eco社)를 이용, 1시간 간격으로 지표, 지상 3 cm, 백엽상으로 나누어 폿트 주변의 온도변화를 측정하였다. , 97-99 년에 자연조건을 이용한 저온처리시험을 실시했을 때의 온도의 경과를 살펴보면 Fig.
- 춘화 처리실(春化處理室; 4±1℃에서 5주 동안 처리된 올보리, 강보리, 은파밀을 폿트당 4주씩 이식 후 온실(주/야 20/15℃)에서 재배하였다. 처리당 1폿트(4주)를 완전임의 배치법으로 저온항온기를 이용하여 시험을 실시하였다. 일주일 간격으로 저온처리를 하였으며, 처리전 식물체의 생육 정도는 보리에서는 영화분화전기 , 영화분화후기 , 화기발육기, 수잉기였으며 밀은 수잉기와 화기발육기로 나타났다.
- '97년과 '98년에는 4수준으로 하여 12시간(주야간), 24시간, 48시간 등으로 저온처리를 하였다. 처리당 2폿트(8개체)를 완전 임의 배치법으로 시험구 배치를 하였다. 12시간 주간처리는 처리 당일 09시('98년~08시)에 온실밖에 식물체를 내놓아 저온에 처하게 한 후 21시(, 98년~20시)에 온실 안으로 이동('97.
- 최근 10년내 3월~4월 초순의 갑작스러운 기온강하온도로 알려진 -3~-5℃의 일 최저기온을 보일 것으로 예상되는 날에 온실 밖으로 식물체를 내놓아 저온 하에서 경과되도록 하였다. '97년과 '98년에는 4수준으로 하여 12시간(주야간), 24시간, 48시간 등으로 저온처리를 하였다.
- 수행하였다. 춘화 처리실(春化處理室; 4±1℃에서 5주 동안 처리된 올보리, 강보리, 은파밀을 폿트당 4주씩 이식 후 온실(주/야 20/15℃)에서 재배하였다. 처리당 1폿트(4주)를 완전임의 배치법으로 저온항온기를 이용하여 시험을 실시하였다.
- 위 품종들을 10월 상순 포장에 파종하여 추파성이 소거되는 시기로 알려진 12월 중순(曹 1979)에 식물체를 굴취(掘取)하여 폿트당 4주씩 이식하여 가온(加溫)되지 않은 비닐하우스에서 잔존할지도 모르는 파성을 완전히 소거하였다. 파성소거 후 12월말부터 3일 간격으로 10 회에 걸쳐 온실(주/야: 20/15℃로 이동하여 다양한 생육단계가 되도록 유도하였다. 저온처리 전에 생육단계를 판단하기 위해 일부 식물체를 굴취하여 생육조사를 실시하였는데 초장, 분얼수, 유수장(幼穗長), 간장 등을 측정 (Table 1, Table 2)하여 曹 등(1983)과 趙 등(1983; 1987)이 제시한 유수분화 조사기준(幼穗分化調査幕準)에 의거 생육단계를 구분하였다.
- 프로그래밍 저온항온기내에서 20분에 걸쳐 상온 (y, c로 조절하고 이어 1시간 동안 유지하다가 20분에 걸쳐 0℃ →-5℃로 조절한 후 5시간 동안 -5℃로 유지하면서 저온에 처하게 한 후 다시 1시간에 걸쳐 -5→10℃로 올려 온실로 옮기는 온도 프로그래밍을 하여 처리를 1회 또는 2회 실시하였다.
대상 데이터
- 1997년부터 1999년까지 공시품종으로 보리는 조숙성인 올보리(파성IV)와 월동전 초기생육이 빠르고 조숙성인 강보리 (파성 D를 이용하였고, 밀은 조숙성인 은파밀(파성 Ⅲ)과 만숙성인 조광(파성V)을 이용하였다. 위 품종들을 10월 상순 포장에 파종하여 추파성이 소거되는 시기로 알려진 12월 중순(曹 1979)에 식물체를 굴취(掘取)하여 폿트당 4주씩 이식하여 가온(加溫)되지 않은 비닐하우스에서 잔존할지도 모르는 파성을 완전히 소거하였다.
성능/효과
- '97~, 99년 3년 동안 폿트시험으로 외부기온조건을 이용한 저온처리시험을 수행하였는데 시험결과 종합해 보면 유발해낸 생육장해가 망(芒) 탈색, 이삭 탈색, 백수, 이삭 부분퇴화, 이삭 퇴화, 줄기 갈변 및 연화, 절간신장 중단, 줄기고사, 불임 등의 유형으로 나눌 수 있었다. 그 중 가장 많이 발생한 장해가 유수퇴화였는데 전체이삭중 26%를 차지하였고 이어 부분퇴화(21%) > 백수(18%) > 줄기고사(14%) 순 이었다.
- 따라 전 생육기에 걸쳐 발생하였다. '98년 2월 2~4일 시험에서 출수기에 올보리와 강보리에서 고사율이 가장 높아 고사도 출수기에 가장 많이 발생하는 것으로 나타났다. 저온 항온기 이용 저온처리시험에서는 올보리 고사율이 영화분화 후기 > 화기발육기 > 영화분화 전기 순이었으나 강보리는 화기 발육기 > 영화분화전기 순으로 차이를 보였다.
- 1. 저온장해중 줄기 고사는 -2.4 ~-10.21, 퇴화, 백수, 탈색 등은 -2.4 - -8.6℃, 불임은 -1.3~ -7.6℃의 저온에서 6~39시간 지속될 때 발생하였는데 특히 자연포장에서 많이 나타나는 저온장해는 불임과 퇴화로, 이의 유발온도는 -2.5 ~-3.0℃였다.
- 2. 보리, 밀 모두 수잉기에 불임이 많이 발생하였고 출수기, 영화분화기, 화기발육기 순으로 발생정도에 차이를 보였다. 백수는 출수 전후 10일에 주로 발생하였으며 발생정도는 출수후 10일>출수기 >수잉기 순이 었다.
- 3. 유수퇴화는 출수기에 가장 많이 발생한 것으로 나타났고 수잉기, 화기발육기에도 많이 발생하였다. 부분퇴화도 수잉기에 많이 발생하였다.
- 4. 망 탈색은 주로 밀에서 발생하였는데 수잉기에 일부 발생하긴 했으나 출수기의 식물체에서 대부분이 발생하여 출수기에 주로 나타나는 장해라 할 수 있었다. 식물체 고사는 전 생육기에 걸쳐 발생하였고 가장 심한 피해는 출수기 >수잉기 > 영화분화기 > 화기 발육기 순으로 발생한 것으로 나타났다.
- 5. 저온장해 발생지표로 유수장, 제1절간장, 지엽-이삭간 거리가 유용하였다. 유수장이 밀에서는 망 탈색시 9.
- 정지하였다. Fig. 5에서 보면 자연조건 이용처리시 제1절간의 감소가 가장 눈에 띄었고 올보리, 강보리는 무처리에 비해 각각 13 cm, 7 cm나 줄어들었으며 제2절간장도 각각 8, 5 cm, 3절 간장은 모두 2 cm 줄었다. 올보리의 간장감소정도가 강보리보다 커 품종간 차이가 있었다.
- 백수는 자연조건 이용처리에서만 발생하였다. 고사가 자연조건 처리에서 출수기에서만 일부 발생하였는데 반해 저온항온기 처리에서는 공시된 시기에서 모두 고르게 발생하여 -5<>C로 조절된 저온항온기를 이용한 경우, 식물체가 받는 Stress 정도가 훨씬 컸음을 알 수 있었다. 즉, 자연조건을 이용한 처리가 처리기간도 길고 온도변화 폭도 커서 다양한 장해증상이 관찰된 반면 저온항온기 처리에서는 저온장해가 다양하지 못하여 주로 고사만 발생하였다.
- 망 탈색은 주로 밀에서 발생하였는데 특히 은파밀에서 많이 발생하여 출수기의 식물체에서 38%로 가장 많았으나 수잉기에는 9% 정도밖에 발생하지 않아 망 탈색은 출수기의 저온장해인 것으로 나타났다.
- 밀에서 유수장의 신장에 저온이 영향하는 것으로 나타났는데 망 탈색시 9.0-9.8 cm, 이삭 탈색시 7.5 cm, 백수발생시5.7~9.4 cm, 이삭 퇴화시 0.2-9.2 cm, 줄기고사시 0.3~3.8cm로 나타나, 저온이 이삭의 생육에 큰 영향을 미친 것으로 확인되었다(Fig. 6). 보리에서도 저온장해로 인해 유수장에 차이를 보여 백수가 평균 3.
- 본 시험에서는 보리, 밀 모두에서 수잉기가 자연조건과 저온 항온기에 의한 저온처리시험에서 가장 피해가 많았던 생육단계였고 이어 출수기 >화기발육기 > 영화분화후기 > 영화분화전기 순이었다. 이는 Paulsen 등(1995)이 밀에서 출수기, 개화기 > 화기발육기, 수잉기, 유숙기 > 분얼기 순으로 표현한 것과 차이를 보였다.
- 처리당 1폿트(4주)를 완전임의 배치법으로 저온항온기를 이용하여 시험을 실시하였다. 일주일 간격으로 저온처리를 하였으며, 처리전 식물체의 생육 정도는 보리에서는 영화분화전기 , 영화분화후기 , 화기발육기, 수잉기였으며 밀은 수잉기와 화기발육기로 나타났다.
- '99년에 10~18시간으로 나타났다. 자연조건 처리는 저온 상태로 계속 유지되는 것이 아니고 두차례에 걸쳐 반복적으로 온도변화가 이루어지는 것이라 이것이 金 등(1985a)이 제시한 것처럼 저온이 반복되는 것이 저온장해의 발생 유무와 정도에 큰 영향을 끼치는 것으로 생각되어 자연 포장에서의 검정이 저온장해 발생에 유리할 것으로 판단되었다.
- '98년 2월 2~4일 시험에서 출수기에 올보리와 강보리에서 고사율이 가장 높아 고사도 출수기에 가장 많이 발생하는 것으로 나타났다. 저온 항온기 이용 저온처리시험에서는 올보리 고사율이 영화분화 후기 > 화기발육기 > 영화분화 전기 순이었으나 강보리는 화기 발육기 > 영화분화전기 순으로 차이를 보였다. 은파밀은 출수기 >수잉기 순으로 고사가 발생 하였다.
- 저온장해가 가장 잘 나타난 자연조건 처리시 저온 지속시간을 Table 5에서 보면 0℃ 이하의 저온이 지속된 시간이 97 년에는 39시간인 것에 비해 '98, '99년에는 25~32시간으로 저온 강하 정도가 덜하였음을 알 수 있고 저온장해발생온도로 판단한 -3℃ 이하로 내려간 시간이 저온장해가 많이 발생한 '98, '99년에 10~18시간으로 나타났다. 자연조건 처리는 저온 상태로 계속 유지되는 것이 아니고 두차례에 걸쳐 반복적으로 온도변화가 이루어지는 것이라 이것이 金 등(1985a)이 제시한 것처럼 저온이 반복되는 것이 저온장해의 발생 유무와 정도에 큰 영향을 끼치는 것으로 생각되어 자연 포장에서의 검정이 저온장해 발생에 유리할 것으로 판단되었다.
- 올보리의 간장감소정도가 강보리보다 커 품종간 차이가 있었다. 저온장해를 받아 유수가 퇴화되었다는 증상으로 줄기의 생육정지 특히 제 1절간의 신장 감소가 뚜렷하였다.
- 저온처리에 대한 생육시기별 반응을 보면 우선 불임은 보리, 밀 모두 수잉기에 많이 발생하고 출수기 , 영화분화기 > 화기 발육기 순으로 불임에 대한 반응이 생육단계와 밀접한 관계가 있음을 보여 주었다.
- 1%)는 3~6절간이 갈변되고 연약해지는 증상을 보였는데 그 중 하나는 줄기가 고사하였으나 다른 두 개는 건전하였다. 줄기의 3~6절간이 갈변하기는 하였으나 줄기조직이 연화되지 않고 정상적인 줄기도 4개(10.8%)가 있었음이 관찰되어 줄기가 이삭보다 민감하게 저온에 반응한 것으로 볼 수 있었다.
- 그 중 가장 많이 발생한 장해가 유수퇴화였는데 전체이삭중 26%를 차지하였고 이어 부분퇴화(21%) > 백수(18%) > 줄기고사(14%) 순 이었다. 출수기,수잉기, 화기발육기, 영화분화기의 식물체가 모두 저온에 민감한 장해증상을 보였으며 보리, 밀 모두에서 가장 저온 피해가 많았던 생육단계는 수잉기 > 출수기 > 화기발육기 > 영화분화 후기 > 영화분화전기 순 이었다. 생육단계에 따라 반응양상도 달라 출수기, 수잉기였을 때 여러 종류의 장해가 발생한 반면 화기 발육기와 영화분화기에 속한 유수의 장해는 상대적으로 장해 종류가 적었으며 나타난 장해 종류는 주로 고사와 불임이었다.
후속연구
- 5 ~-3.CTC의 온도로 처리하면 퇴화, 불임 등의 내성 검정을 실내에서 정밀한 관찰을 할 수 있을 것으로 판단된다.
- 이용한 경우는 영화분화기로 나타났는데 영화분화기(金등 1985a; 關根&花房 1950), 감수분열기(大谷 1942)를 가장 저온에 민감한 시기라는 보고와 일치하였다. 그 중 수잉기 처리가 가장 피해가 큰 것으로 나타났으나 자연상태의 기상 조건에서 보면 3월에서 4월 상순까지는 유수형성기에 해당되어 우리나라 기후조건을 감안하면 유수형성기의 저온피해가 가장 우려되고 실제로 많이 발생하고 있으므로 저온장해 검정은 영화분화기와 수잉기에 이루어져야 할 것이다.
- 이는 좁은 항온기내에서 저온 처리되면 포장에서 저온에 경과하는 것보다는 받는 스트레스가 더 큼을 알 수 있다. 저온 항온기 처리에서도 퇴화, 불임이 적지만 발생하였기 때문에 저온 항온기의 처리온도를 1~2℃ 정도 높여 처리하면 충분히 저온장해시험을 할 수 있을 것으로 판단되며 이를 이용한 저온장해 내성 품종 실내선발도 가능할 것으로 생각되었다. 저온 항온기를 이용하는 처리는 저온장해 검정을 원하는 시기에 즉시 할 수 있는 장점이 있어 이에 대한 보다 세밀한 시험이 요구된다.
- 저온 항온기 처리에서도 퇴화, 불임이 적지만 발생하였기 때문에 저온 항온기의 처리온도를 1~2℃ 정도 높여 처리하면 충분히 저온장해시험을 할 수 있을 것으로 판단되며 이를 이용한 저온장해 내성 품종 실내선발도 가능할 것으로 생각되었다. 저온 항온기를 이용하는 처리는 저온장해 검정을 원하는 시기에 즉시 할 수 있는 장점이 있어 이에 대한 보다 세밀한 시험이 요구된다.
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