[논문]게르마늄 시용에 따른 녹두 생육 및 부위별 Ge 함량 변화

김동관; 천상욱; 정선요; 이경동; 김관수; 임요섭

게르마늄 시용에 따른 녹두 생육 및 부위별 Ge 함량 변화
Effects of Germanium(Ge) on Growth, Yield and Ge Content of Mungbean 원문보기

Korean journal of crop science = 韓國作物學會誌, v.52 no.4, 2007년, pp.380 - 386

김동관 (전남농업기술원) , 천상욱 ((주)캐러스) , 정선요 (경북대학교) , 이경동 (동신대학교) , 김관수 (목포대학교) , 임요섭 (순천대학교)

초록
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본 연구는 게르마늄 함유 녹두 생산을 위해 게르마늄의 효과적인 처리방법과 이행특성 등을 구명하고자 수행하였다. 1. 액상 게르마늄(7 mg/l) 개화기 엽면살포구 1, 2차 수확 종실의 게르마늄 함량은 각각 38.7, $14.1{\mu}g/kg$로 입상 게르마늄(7 mg/kg)을 기비와 함께 시용하는 것보다 각각 2.5, 2.3배 많다. 2. 게르마늄 3.5, 7, 14, 28 mg/l 를 개화기 엽면살포구 1, 2차 수확 종실의 게르마늄 함량은 각각 $14.9{\sim}77.8{\mu}g/kg,\;6.9{\sim}26.7{\mu}g/kg$로 엽면살포 농도에 비례하여 많았으나 1차 수확 종실이 2차 수확 종실에 비해 $2.2{\sim}4.1$배 많다. 반면에 무처리구 1, 2차 수확 종실의 게르마늄 함량은 각각 1.9, $3.2{\mu}g/kg$이었다. 3. 게르마늄 7 mg/l를 2회나 3회 엽면살포시 $1{\sim}3$차 수확 종실의 게르마늄 함량은 $20{\mu}g/kg$ 이상으로 일정 수준의 게르마늄 축적이 가능하였다. 4. 게르마늄 $96{\mu}g/kg$이 함유된 녹두 종실에서 자엽의 게르마늄 함량은 $138{\mu}g/kg$으로 종피보다 단위 중량당 79% 많았다. 5. 본 연구에 이용된 게르마늄의 제형, 엽면살포 농도 및 횟수에 따른 녹두 생육과 수량은 유의차가 없다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to clarify the effective application method, uptake, and translocation of germanium(Ge) in mungbean plants. The foliar application of liquid Ge at 7 mg/l during the flowering period, seeds containing 38.7, $14.1{\mu}g/kg$ of Ge, from the first and second harvesting. It had 2.5 and 2.3 times more Ge than the seeds raised by using granule Ge at 7 mg/kg with basal fertilization. The foliar application of Ge at 3.5, 7, 14 and 28 mg/l during the flowering period, yielded a relatively high record of seeds containing $14.9{\sim}77.8{\mu}g/kg$ and $6.9{\sim}26.7{\mu}g/kg$ of Ge, from the first and second harvesting. However, seeds from the first harvesting contained $2.2{\sim}4.1$ times more Ge than the seeds of from the second harvesting. On the other hand, seeds from first and second harvesting of the non-treatment group Ge contained 1.9 and $3.2{\mu}g/kg$, respectively. When the foliar application of Ge at 7 mg/l was conducted two or three times, the Ge content of the seeds in the first to third harvesting were all over $20{\mu}g/kg$. This indicates that a certain level of Ge can be accumulated. In seeds of mungbean containing $96{\mu}g/kg$ of Ge, cotyledon had $138{\mu}g/kg$ of Ge, which was 79% more than seed coat per unit weight. The growth and quantity of mungbean was not significantly different according to the formulation of Ge, the concentration and the frequency of foliar application of Ge used for in study.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 게르마늄 함유 녹두 생산을 위해 게르마늄의 효과적인 처리방법과 이행특성 등을 구명하고자 수행하였다.
그러나 예로부터 미백, 해열, 해독 등의 기능성이 있어 민간이나 한방에서 많이 이용한 녹두에 유기게르마늄을 부가함으로써 그 기능성을 강화하려는 연구는 이루어지지 않았다. 이에 본 연구는 녹두재배과정에서 게르마늄의 제형, 엽면살포 농도나 횟수에 따른 게르마늄 흡수와 녹두 생육뿐만 아니라 게르마늄 함유 녹두 종실의 부위별 게르마늄의 분포 등을 구명함으로써 기능성 녹두 생산에 게르마늄의 이용 가능성을 살펴보고자 수행하였다.

제안 방법

종피제거기(grain polisher, Kett)를 이용하여 종실을 순수한종피와 자엽으로 완전히 분리하여 게르마늄을 분석하였다. 게르마늄 분석방법, 유의성검정은 ''제형에 따른 게르마늄흡수와 생육” 시험과 동일한 방법으로 실시하였다.
본 시험에 이용된 품종, 재배법, 게르마늄 분석시료 채취와 분석방법, 생육특성 및 유의성검정 등은 ''제형에 따른 게르마늄 흡수와 생육'' 시험과 동일한 방법으로 실시하였고, 게르마늄 엽면살포는 액상제품을 이용 0, 3.5 7, 14, 28 mg/ℓ농도로 개화기(7월 18일)에 실시하였다. 시험에 이용된 제품은 (주)캐러스에서 생산한 지플러스 알파(엽면살포용)®(Ge 3, 000 mg/ℓ)을 이용하였다.
게르마늄 엽면살포 농도에 따른 녹두 생육과 수량 및 종실과 엽의 게르마늄 흡수 정도를 검토하였다. 경장, 주당협수, 협당립수 및 종실수량은 Table 4와 같이 3.
기타 재배법, 게르마늄 분석방법, 생육특성 및 유의성검정 등은 ''제형에 따른 게르마늄 흡수와 생육'' 시험과 동일한 방법으로 실시하였다. 게르마늄 엽면살포는 7 mg/ℓ 농도로 1회(개화기, 8월 4일), 2회(1 회+1차 수확 후, 8월 2] 일), 3회(2회+2차 수확 후, 9월 4일) 실시하였다. 종실의 게르마늄은 1차(8월 21 일), 2차(9월 4일), 3차(9월 20일) 수확 종실과 엽의 무기 성분은 주경 5절위 엽을 9월 25일에 채취하여 증류수로 세척 건조하여 분석하였다.
게르마늄 입상제형 시용과 액상제형 엽면살포에 따른 녹두 생육과 수량 및 종실과 엽의 게르마늄 함량을 검토하였다. 경장, 주당협수 등 수량구성요소 및 종실수량은 Table 3과 같이 입상 또는 액상 게르마늄 처리와 무처리 간에 유의차 없었다.
액상 게르마늄은 (주)캐러스 제품 지플러스알파(엽면살포용)®(Ge 3, 000 mg/ℓ)을 7 mg/농도로 개화기(7월 18일)에잎에 충분히 젖도록 엽면살포하였고, 입상 게르마늄은 (주) 캐러스 제품 지플러스알파(입상)®(Ge 3, 000 ㎎/㎏)을 10 kg/10a로 기비와 함께 균일하게 시용하였다. 게르마늄 함량은 1차(8월 17일)와 2차(9월 1일)에 수확한 종실과 주경 5 절위 엽을 8월 23일에 채취하여 증류수로 세척 건조 후 분석하였다. 종실과 엽의 게르마늄은 시료 0.
게르마늄의 엽면살포(7 mg/ℓ) 횟수에 따른 녹두 생육과수량 및 종실의 게르마늄 흡수 정도를 검토하였다. 경장, 주당협수, 협당립수 및 종실수량은 Table 5와 같이 처리간 유의차가 없어 게르마늄 7 mg/C 의 농도로 3회 엽면살포 하여도 녹두 생육과 수량 등에 영향을 미치지 않는 것으로 보여진다.
게르마늄 함량은 1차(8월 17일)와 2차(9월 1일)에 수확한 종실과 주경 5 절위 엽을 8월 23일에 채취하여 증류수로 세척 건조 후 분석하였다. 종실과 엽의 게르마늄은 시료 0.2 g에 혼합산(HNO₃ 5 me + H₃PO₄ 0.5 ㎖)을 처리하여 가열(159℃/6 hr) 냉방 후 gel 상태가 될 때까지 증발하고 증류수로 mass up후 ICP-Mass Spectrometer(ELAN 6100, PERKIN ELMER)로분석하였다. 토양의 게르마늄은 시료 0.
게르마늄 엽면살포는 7 mg/ℓ 농도로 1회(개화기, 8월 4일), 2회(1 회+1차 수확 후, 8월 2] 일), 3회(2회+2차 수확 후, 9월 4일) 실시하였다. 종실의 게르마늄은 1차(8월 21 일), 2차(9월 4일), 3차(9월 20일) 수확 종실과 엽의 무기 성분은 주경 5절위 엽을 9월 25일에 채취하여 증류수로 세척 건조하여 분석하였다. 시험구 배치는 난괴법 3반복으로 수행하였으며 시험 전 토양화학성은 Table 2와 같다.
이용하였다. 종피제거기(grain polisher, Kett)를 이용하여 종실을 순수한종피와 자엽으로 완전히 분리하여 게르마늄을 분석하였다. 게르마늄 분석방법, 유의성검정은 ''제형에 따른 게르마늄흡수와 생육” 시험과 동일한 방법으로 실시하였다.
5 ㎖)을 처리하여 가열(159℃/6 hr) 냉방 후 gel 상태가 될 때까지 증발하고 증류수로 mass up후 ICP-Mass Spectrometer(ELAN 6100, PERKIN ELMER)로분석하였다. 토양의 게르마늄은 시료 0.2 g에 혼합산(#) 을 처리하여 가열(159℃/6hr) 냉방 후 gel 상태가 될 때까지 증발하고,다시 Boric acid 4 과 HC₁O₄ 1 를 처리하여 가열(159℃/ 2 hr) 냉방 후 gel 상태가 될 때까지 증발하고 증류수로mass up 후 ICP-Mass Spectrometer(ELAN 6100, PERKINELMER, USA)로 분석하였다. 시험구 배치는 난괴법 3 반복으로 수행하였으며 시험 전 토양화학성은 Table 1과 같다.

대상 데이터

녹두 종실에 흡수된 게르마늄의 부위별 분포를 구명하고자 ''엽면살포 농도에 따른 게르마늄 흡수와 생육'' 시험의 게르마늄 28 mg/ℓ 처리구 1차 수확 종실을 이용하였다. 종피제거기(grain polisher, Kett)를 이용하여 종실을 순수한종피와 자엽으로 완전히 분리하여 게르마늄을 분석하였다.
본 시험은 금성녹두, 어울녹두, 삼강녹두를 이용하여 전남 나주에서 60x10 cm 재식밀도로 2005년 6월 5일에 점파하여 본엽 3엽기에 주당 2개체로 고정하였다. 시비량은 1, 000 m2 당 질소 4 kg, 인산 7 kg, 칼리 6 kg을 경운 쇄토전에 전량기비 하였고 기타 재배법은 관행에 준하였다.
본 시험은 어울녹두를 이용하여 전남 나주에서 60x10 cm 재식밀도로 2006년 6월 21일에 점파하였다. 기타 재배법, 게르마늄 분석방법, 생육특성 및 유의성검정 등은 ''제형에 따른 게르마늄 흡수와 생육'' 시험과 동일한 방법으로 실시하였다.
5 7, 14, 28 mg/ℓ농도로 개화기(7월 18일)에 실시하였다. 시험에 이용된 제품은 (주)캐러스에서 생산한 지플러스 알파(엽면살포용)®(Ge 3, 000 mg/ℓ)을 이용하였다.
시비량은 1, 000 m2 당 질소 4 kg, 인산 7 kg, 칼리 6 kg을 경운 쇄토전에 전량기비 하였고 기타 재배법은 관행에 준하였다. 액상 게르마늄은 (주)캐러스 제품 지플러스알파(엽면살포용)®(Ge 3, 000 mg/ℓ)을 7 mg/농도로 개화기(7월 18일)에잎에 충분히 젖도록 엽면살포하였고, 입상 게르마늄은 (주) 캐러스 제품 지플러스알파(입상)®(Ge 3, 000 ㎎/㎏)을 10 kg/10a로 기비와 함께 균일하게 시용하였다. 게르마늄 함량은 1차(8월 17일)와 2차(9월 1일)에 수확한 종실과 주경 5 절위 엽을 8월 23일에 채취하여 증류수로 세척 건조 후 분석하였다.

데이터처리

시험구 배치는 난괴법 3 반복으로 수행하였으며 시험 전 토양화학성은 Table 1과 같다. 녹두 생육특성은 농업과학기술 연구조사 분석기준(농촌진흥청, 2003)에 준하여 조사하였고 모든 결과는 SAS program 을 이용하여 a=0.05에서 DMRT(duncan's multiple range test)에 의해 유의성을 검정하였다.

이론/모형

Table 3. Grain yield and yield components of mungbean according to Ge application method.
시비량은 1, 000 m2 당 질소 4 kg, 인산 7 kg, 칼리 6 kg을 경운 쇄토전에 전량기비 하였고 기타 재배법은 관행에 준하였다. 액상 게르마늄은 (주)캐러스 제품 지플러스알파(엽면살포용)®(Ge 3, 000 mg/ℓ)을 7 mg/농도로 개화기(7월 18일)에잎에 충분히 젖도록 엽면살포하였고, 입상 게르마늄은 (주) 캐러스 제품 지플러스알파(입상)®(Ge 3, 000 ㎎/㎏)을 10 kg/10a로 기비와 함께 균일하게 시용하였다.
2)">) 을 처리하여 가열(159℃/6hr) 냉방 후 gel 상태가 될 때까지 증발하고,다시 Boric acid 4 과 HC₁O₄ 1 를 처리하여 가열(159℃/ 2 hr) 냉방 후 gel 상태가 될 때까지 증발하고 증류수로mass up 후 ICP-Mass Spectrometer(ELAN 6100, PERKINELMER, USA)로 분석하였다. 시험구 배치는 난괴법 3 반복으로 수행하였으며 시험 전 토양화학성은 Table 1과 같다. 녹두 생육특성은 농업과학기술 연구조사 분석기준(농촌진흥청, 2003)에 준하여 조사하였고 모든 결과는 SAS program 을 이용하여 a=0.
종실의 게르마늄은 1차(8월 21 일), 2차(9월 4일), 3차(9월 20일) 수확 종실과 엽의 무기 성분은 주경 5절위 엽을 9월 25일에 채취하여 증류수로 세척 건조하여 분석하였다. 시험구 배치는 난괴법 3반복으로 수행하였으며 시험 전 토양화학성은 Table 2와 같다.

성능/효과

2. 게르마늄 3.5, 7, 14, 28 mg/ℓ 를 개화기 엽면살포구 1, 2차 수확 종실의 게르마늄 함량은 각각 14.9-77.8 ng/kg, 6.9-26.7 ㎍/kg로 엽면살포 농도에 비례하여 많았으나 1 차 수확 종실이 2차 수확 종실에 비해 2.2~4.1배 많다. 반면에 무처리구 1, 2차 수확 종실의 게르마늄 함량은 각각 1.
3. 게르마늄 7 mg/ℓ 를 2회나 3회 엽면살포시 1 ~3차 수확 종실의 게르마늄 함량은 20 ng/kg 이상으로 일정 수준의 게르마늄 축적이 가능하였다.
4. 게르마늄 96 ug/kg이 함유된 녹두 종실에서 자엽의 게르마늄 함량은 138 ㎍/kg으로 종피보다 단위 중량당 79% 많았다.
5. 본 연구에 이용된 게르마늄의 제형, 엽면살포 농도 및 횟수에 따른 녹두 생육과 수량은 유의차가 없다.
9 pg/kg으로 년차간 변이가 큰 것으로 보아 엽면살포 당시나 이후의 기상 등이 게르마늄 흡수에 영향을 미치는 것으로 예측된다. 9월 25일에 채취한 제 5본엽의 질소, 인산 함량은 게르마늄 엽면살포와 무처 리간 차이가 없는 반면, 3회 엽면살포구는 무처리에 비해 칼리 함량은 적고 석회와 고토 함량은 많은 경향이었다(Table 6). 따라서 게르마늄 처리에 따른 녹두 엽 무기성분 변화와 항산화력 및 병저항성 등에 대한 검토가 필요할 것으로 보여진다.
즉 게르마늄 28 mg/Z 의 높은 농도로 엽면살포 하였을 경우에도 녹두 생육에는 지장이 없음을 확인할 수 있었다. 게르마늄 엽면살포 농도에 따른 종실의 게르마늄 함량은 Fig. 2와 같이 무처리구 1차와 2차 수확 종실의 경우 각각 1.9, 3.2 ng/kg인 반면 게르마늄 3.5, 7, 14, 28 mg/ℓ 의 농도로 엽면살포 호였을 경우 1차 수확 종실은 각각 14.9, 39.8, 56.5, 77.8 ng/kg, 2차 수확 종실은 각각 6.9, 11.6, 13.9, 26.7 ㎍/kg로 게르마늄 엽면살포 농도가 증가함에 따라 녹두 종실로의 흡수 축적이 증가됨을 알 수 있다. 그러나 무처리구 2 차 수확 종실이 1차 수확 종실에 비해 게르마늄 함량이 많은 반면 엽면살포구 1차 수확 종실이 2차 수확 종실에 비해 농도에 따라 2.
7 ㎍/kg로 게르마늄 엽면살포 농도가 증가함에 따라 녹두 종실로의 흡수 축적이 증가됨을 알 수 있다. 그러나 무처리구 2 차 수확 종실이 1차 수확 종실에 비해 게르마늄 함량이 많은 반면 엽면살포구 1차 수확 종실이 2차 수확 종실에 비해 농도에 따라 2.2 ~ 4.1 배 많은 것은 전술한바와 같이 녹두 뿌리와 엽에서의 게르마늄 흡수가 용이하고 종실로의 축적 또한 빠름을 재확인할 수 있었다. 따라서 1회 엽면살포만으로 게르마늄이 균일하게 함유된 녹두 종실을 얻기는 곤란하다고 판단되었다.
이와 같이 액상제품 엽면살포구에서 엽의 게르마늄 함량이 매우 많은 것은 엽 채취과정에서 증류수로 정밀하게 세척하였으나 물리적 세척으로는 완전 세척이 어렵고 엽면살포에 따른 생리적 흡수뿐만 아니라 물리적인 흡수로 인한 것으로 실제 생리적인 흡수량은 분석치와 다를 것으로 보여진다. 따라서 게르마늄 7 mg/C 를 엽면살포하거나 7 ㎎/㎏을 입상시용을 하였을 경우 녹두 생육과 수량 등은 무처리 대비 유의차가 없는 반면 종실의 게르마늄 흡수량은 현저하게 많았으며 특히 엽면살포가 효과적이라고 본다.
이상의 연구를 통해 게르마늄을 처리하지 않고 재배한 녹두의 게르마늄 함량은 1.2-3.9 ug/kg로 극히 미량이라는 결과를 얻었다. 그러나 게르마늄 처리 없이 경남지역에서 재배한 쌀과 보리의 게르마늄 함량은 각각 68, 48 ngeg, 약용작물 중 신선초, 토천궁, 인삼, 삽주, 백지, 맥문동, 도라지 등은 100 ng/kg 이상, 선학초, 일당귀은 40 ng/kg 이하이고, 전반적으로 약용작물, 곡류, 채소류, 과일류 순으로 높다는보고(Lee et al.
5배 많았다. 이처럼 액상제형의 엽면살포 뿐만 아니라 입상제형을 기비와 함께 시용하였을 경우에도 녹두 종실에 게르마늄이 흡수되는 것으로 보아 녹두 뿌리와엽에서의 게르마늄 흡수가 용이하고 종실로의 축적 또한 빠르게 이루어짐을 확인할 수 있었다. 한편 협 형성 이전인 개화기에 엽면살포 하였기 때문에 협에 흡착되어 탈곡 등 기타 농작업 과정에서 종피에 흡착되지 않았을 것으로 보여진다.
종실에서 자엽의 게르마늄 함량은 138 Hg/kg으로 종피보다 단위 중량당 79% 많았다. 이처럼 자엽에 게르마늄이 함유된 것으로 보아 종실 함유 게르마늄은 개화기 1회 엽면살포로 협에 게르마늄이 흡착될 가능성이 낮을 뿐만 아니라 탈곡과정에서 엽면살포로 협에 흡착되었던 게르마늄이 종실로 흡착될 가능성 또한 매우 낮아 실질적인 흡수 축적에 따른 것으로 보여진다. 그리고 본 실험에 이용된 녹두 종실의 자엽과 종피의 구성비는 각각 81, 19%이었다(not table).
5~28 mgH 의 농도로 엽면살포시에는 처리간 유의차가 없었다. 즉 게르마늄 28 mg/Z 의 높은 농도로 엽면살포 하였을 경우에도 녹두 생육에는 지장이 없음을 확인할 수 있었다. 게르마늄 엽면살포 농도에 따른 종실의 게르마늄 함량은 Fig.
그러므로 인위적인 처리 없이는 녹두의 게르마늄을 증진하기는 어려울 것으로 판단된다. 한편 게르마늄의 액상 제형 엽면살포 뿐만 아니라 입상제형을 기비와 함께 시용하였을 경우에도 무처리에 비해 녹두 종실의 게르마늄 함량이 매우 높은 것으로 보아 게르마늄의 인위적인 처리가 녹두의 게르마늄 흡수에 긍정적인 영향을 주는 것으로 보여진다. 또한 녹두 재배과정에서 인위적인 게르마늄 처리 방법으로는 입상제형을 기비와 함께 시용하는 것보다는 액상 제형 7 mg/ℓ 를 개화기와 1차 수확직후 2회 엽면살포하는 것이 1~3차 수확 종실의 게르마늄 함량이 19.

후속연구

9월 25일에 채취한 제 5본엽의 질소, 인산 함량은 게르마늄 엽면살포와 무처 리간 차이가 없는 반면, 3회 엽면살포구는 무처리에 비해 칼리 함량은 적고 석회와 고토 함량은 많은 경향이었다(Table 6). 따라서 게르마늄 처리에 따른 녹두 엽 무기성분 변화와 항산화력 및 병저항성 등에 대한 검토가 필요할 것으로 보여진다.

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Suzuki, Y. and K. Taguchi. 1983. Pharmacological studies of carboxyethylgermanium sesquioxide (Ge-132). Pharmacometrics 26(5) : 803-810

저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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