지리산바위솔과 제주연화바위솔 종자의 형태특성 및 저온과 GA에 대한 발아 반응 Morphological Characteristics and Germination as Affected by Low Temperature and GA in Orostachys 'Jirisan' and 'Jejuyeonhwa' Seeds, Korea Native Plant원문보기
우리나라 자생식물의 하나인 지리산바위솔($O.$$japonicus$ A. Berger)과 제주연화바위솔[$O.$$iwarenge$ (Mak.) Hara]의 종자 형태를 관찰하고 종자발아생리를 구명하기 위해 저온과 GA를 처리하였다. 종자의 형태를 실체현미경으로 관찰한 결과 2가지 바위솔 모두 세로로 주름진 쌀알 모양이었으며, 크기는 길이 0.77-1.00mm, 폭 0.25-0.37mm로 미세 종자임이 확인되었다. 휴면유무와 발아최적 온도를 구명하기 위해, Petri-dish에 파종후 온도가 다른 파종상에서 발아 시켰을 때, 지리산바위솔은 모든 온도에서 20% 이하의 발아율을 보였고, 제주연화바위솔은 $10^{\circ}C$에서만 80% 정도의 발아율을 보였다. $4^{\circ}C$ 냉장고에 건식저장을 하면서 10일 간격으로 온도별로 파종한 결과, 지리산바위솔은 무처리에서는 발아가 전혀 보이지 않았다. 10일간 저온처리 후 $10^{\circ}C$ 파종상에 두었을 때 발아율 44%로 많이 향상되었으나, 그 이상의 저온 처리에서는 발아율이 다시 감소하였다. 제주연화바위솔의 경우 저온 처리 30일까지는 발아율이 크게 향상되어 $10^{\circ}C$에서 95% 발아율을 보였다. 그러나 그 이상의 저온처리(40일)에서는 발아율이 급격히 저하되었다. $GA_3$ 농도를 $50-400mg{\cdot}L^{-1}$으로 하고, 침지시간은 3-24시간 범위로 하였을 때, 두가지 바위솔 모두 발아 속도가 현저하게 빨라지고 발아율이 획기적으로 높아지는 결과를 얻었다. 지리산바위솔은 모든 침지 시간에서 80-100% 발아율을 보였다. 제주연화바위솔도 $GA_3$ 농도와 시간에 상관 없이 파종 후 6일만에 90-100%의 발아율을 나타내었다.
우리나라 자생식물의 하나인 지리산바위솔($O.$$japonicus$ A. Berger)과 제주연화바위솔[$O.$$iwarenge$ (Mak.) Hara]의 종자 형태를 관찰하고 종자발아생리를 구명하기 위해 저온과 GA를 처리하였다. 종자의 형태를 실체현미경으로 관찰한 결과 2가지 바위솔 모두 세로로 주름진 쌀알 모양이었으며, 크기는 길이 0.77-1.00mm, 폭 0.25-0.37mm로 미세 종자임이 확인되었다. 휴면유무와 발아최적 온도를 구명하기 위해, Petri-dish에 파종후 온도가 다른 파종상에서 발아 시켰을 때, 지리산바위솔은 모든 온도에서 20% 이하의 발아율을 보였고, 제주연화바위솔은 $10^{\circ}C$에서만 80% 정도의 발아율을 보였다. $4^{\circ}C$ 냉장고에 건식저장을 하면서 10일 간격으로 온도별로 파종한 결과, 지리산바위솔은 무처리에서는 발아가 전혀 보이지 않았다. 10일간 저온처리 후 $10^{\circ}C$ 파종상에 두었을 때 발아율 44%로 많이 향상되었으나, 그 이상의 저온 처리에서는 발아율이 다시 감소하였다. 제주연화바위솔의 경우 저온 처리 30일까지는 발아율이 크게 향상되어 $10^{\circ}C$에서 95% 발아율을 보였다. 그러나 그 이상의 저온처리(40일)에서는 발아율이 급격히 저하되었다. $GA_3$ 농도를 $50-400mg{\cdot}L^{-1}$으로 하고, 침지시간은 3-24시간 범위로 하였을 때, 두가지 바위솔 모두 발아 속도가 현저하게 빨라지고 발아율이 획기적으로 높아지는 결과를 얻었다. 지리산바위솔은 모든 침지 시간에서 80-100% 발아율을 보였다. 제주연화바위솔도 $GA_3$ 농도와 시간에 상관 없이 파종 후 6일만에 90-100%의 발아율을 나타내었다.
This study was conducted to improve the seed germination by low temperature and $GA_3$ in $Orostachys$$japonicus$ A. Berger (Jirisan) and $O.$$iwarenge$ (Mak.) Hara (Jejuyeonhwa), Korean native plants. Observation of the seeds using a stereo m...
This study was conducted to improve the seed germination by low temperature and $GA_3$ in $Orostachys$$japonicus$ A. Berger (Jirisan) and $O.$$iwarenge$ (Mak.) Hara (Jejuyeonhwa), Korean native plants. Observation of the seeds using a stereo microscope showed that all seeds of the two species have wrinkled surface and oblong shape. Seed size ranged 0.77-1.00/0.25-0.37 mm (length/width), indicating that the seeds are minute seeds. When the seeds of two $Orostachsis$ species were sown into petri-dish and placed in a plant growth chamber of 10, 15, 20, or $25^{\circ}C$, 'Jirisan' showed seed germination below 20% at all temperatures and 'Jejuyeonhwa' 80% at only $10^{\circ}C$. Seed germination of 'Jirisan' increased up to 44% at $10^{\circ}C$ by low temperature ($4^{\circ}C$) storage for 10 days, but decreased again at storage for more than 20 days. The seeds of 'Jejuyeonhwa' showed a large increase in seed germination by low temperature for 20-30 days, which was 95% at $10^{\circ}C$, but low temperature for more than 40 days significantly decreased seed germination. Dipping treatment in GA3 solution of $50-400mg{\cdot}L^{-1}$ for different periods (3, 6, 12, and 24 hrs) remarkably improved germination rate and speed in both species, 80-100% in 'Jirisan' and 90-100% in 'Jejuyeonhwa' at all concentrations and dipping times used in this study.
This study was conducted to improve the seed germination by low temperature and $GA_3$ in $Orostachys$$japonicus$ A. Berger (Jirisan) and $O.$$iwarenge$ (Mak.) Hara (Jejuyeonhwa), Korean native plants. Observation of the seeds using a stereo microscope showed that all seeds of the two species have wrinkled surface and oblong shape. Seed size ranged 0.77-1.00/0.25-0.37 mm (length/width), indicating that the seeds are minute seeds. When the seeds of two $Orostachsis$ species were sown into petri-dish and placed in a plant growth chamber of 10, 15, 20, or $25^{\circ}C$, 'Jirisan' showed seed germination below 20% at all temperatures and 'Jejuyeonhwa' 80% at only $10^{\circ}C$. Seed germination of 'Jirisan' increased up to 44% at $10^{\circ}C$ by low temperature ($4^{\circ}C$) storage for 10 days, but decreased again at storage for more than 20 days. The seeds of 'Jejuyeonhwa' showed a large increase in seed germination by low temperature for 20-30 days, which was 95% at $10^{\circ}C$, but low temperature for more than 40 days significantly decreased seed germination. Dipping treatment in GA3 solution of $50-400mg{\cdot}L^{-1}$ for different periods (3, 6, 12, and 24 hrs) remarkably improved germination rate and speed in both species, 80-100% in 'Jirisan' and 90-100% in 'Jejuyeonhwa' at all concentrations and dipping times used in this study.
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문제 정의
본 연구에서는 바위솔 종자의 발아 생리를 구명하여 종자를 이용한 대량 증식 체계를 확립할 목적으로 국내 자생 바위솔 2종의 종자에 대해 형태적 특성과 저온처리 및 GA처리에 대한 발아반응을 조사하였다.
제안 방법
GA3 농도와 침지 시간에 따른 발아율을 조사하기 위하여 농도는 50, 100, 200, 400mg･L-1, 침지시간은 3, 6, 12, 24시간으로 하였다. 처리가 끝난 종자는 수세하여 파종하였다.
iwarenge (B). Seed germination was traced over 40 days at various temperatures, 10, 15, 20, and 25℃. Vertical bars represent SE of the means (n = 3).
바위솔 종자의 휴면유무와 저온처리에 의한 휴면 타파 효과를 알아보기 위해 저온 처리를 하였다. 각 식물의 종자를 5mL 튜브에 넣어 4℃ 냉장고에 넣어 놓고 10일 간격으로 꺼내서 종자 소독후 직경 6cm의 petri-dish에 파종하였다.
직경 6cm의 petri-dish에 여과지(Toyo Roshi, Japan) 2장을 깔고 종자를 50립씩 3반복으로 치상한 후 각각 10, 15, 20, 25℃의 항온 발아상에서 발아 시험을 수행하였다. 발아 시험중 수분이 마르지 않도록 증류수를 이용하여 1일 1회 정도 공급하였다. 발아 유무는 2일 간격으로 파종 후 40일까지 조사하였다.
발아 시험중 수분이 마르지 않도록 증류수를 이용하여 1일 1회 정도 공급하였다. 발아 유무는 2일 간격으로 파종 후 40일까지 조사하였다. 유근이 2mm 이상 돌출한 것을 발아된 것으로 간주하였다.
미숙 종자는 사용하지 않았으며, 완숙된 종자만을 시험에 사용하였다. 실체 현미경(SMZ-168, Olympus, Japan)을 이용하여 70-400배 범위로 확대하여 종자형태, 종피색 그리고 크기 등을 관찰하였다. 종자크기는 실체 현미경에서 디지털 카메라를 이용해서 촬영된 이미지를 PC로 전송하여, 이미지 분석 프로그램인 Motic Image Plus 2.
제주연화바위솔 종자는 2008년 11월 13일 경기도 고양선인장연구소에서 채종된 것을 분양 받아 사용하였다. 실험실에 반입된 종자는 목적에 따라 상온저장 및 저온저장을 하였다.
바위솔 종자는 육안으로는 구별이 안될 정도로 작기 때문에 꼬투리 잔사로부터 종자만 분리하는 작업을 해야 했다. 종자 분리 시 불순물을 가려낼 때에는 뜰채 미세망을 사용하였고, 2차적으로 흰 A4용지에 종자를 두고 수작업으로 골라 내어 미세 종자가 유실되지 않도록 유의 하였다. 미숙 종자는 사용하지 않았으며, 완숙된 종자만을 시험에 사용하였다.
종자 소독은 매 실험마다 필요량의 종자를 70% EtOH에 2분간, 3% NaOCl에 15분간 소독한 후 증류수로 3회씩 행구어 사용하였다. 종자가 미세하여 마이크로 피펫을 이용하여 용액을 주입하고 제거하였다.
지리산바위솔 종자는 2008년 12월 20일 경남 진주시 진양호 자연 군락지에서 채종하여 사용하였다. 종자 채취 시 폴리 에틸렌 지퍼 백에 담아 이동하였으며, 실험실 내부에서 각각의 종자와 꼬투리를 분리시켜 충분히 건조시킨 뒤 실험에 사용하였다. 제주연화바위솔 종자는 2008년 11월 13일 경기도 고양선인장연구소에서 채종된 것을 분양 받아 사용하였다.
실체 현미경(SMZ-168, Olympus, Japan)을 이용하여 70-400배 범위로 확대하여 종자형태, 종피색 그리고 크기 등을 관찰하였다. 종자크기는 실체 현미경에서 디지털 카메라를 이용해서 촬영된 이미지를 PC로 전송하여, 이미지 분석 프로그램인 Motic Image Plus 2.0(Motic, Japan)를 이용하여 측정하였다.
종자가 미세하여 마이크로 피펫을 이용하여 용액을 주입하고 제거하였다. 직경 6cm의 petri-dish에 여과지(Toyo Roshi, Japan) 2장을 깔고 종자를 50립씩 3반복으로 치상한 후 각각 10, 15, 20, 25℃의 항온 발아상에서 발아 시험을 수행하였다. 발아 시험중 수분이 마르지 않도록 증류수를 이용하여 1일 1회 정도 공급하였다.
, 침지시간은 3, 6, 12, 24시간으로 하였다. 처리가 끝난 종자는 수세하여 파종하였다. 파종 후 15℃의 항온 발아상에 넣어두고 2일 간격으로 발아 유무를 조사하였다.
처리가 끝난 종자는 수세하여 파종하였다. 파종 후 15℃의 항온 발아상에 넣어두고 2일 간격으로 발아 유무를 조사하였다.
파종 후 petri-dish를 10, 15, 20, 25℃ 항온 발아상에 넣어 놓고 2일 간격으로 발아율을 조사하였다. 대조구는 실온(20-25℃)에 보관된 것으로 저온 처리를 하지 않은 종자로 사용하였다.
대상 데이터
파종 후 petri-dish를 10, 15, 20, 25℃ 항온 발아상에 넣어 놓고 2일 간격으로 발아율을 조사하였다. 대조구는 실온(20-25℃)에 보관된 것으로 저온 처리를 하지 않은 종자로 사용하였다.
본 연구는 2008년 10월부터 2009년 5월까지 진주산업대학교 원예실험실습포장과 원예생명공학실험실에서 실시되었다. 연구에 사용된 식물은 지리산바위솔(O.
본 연구는 2008년 10월부터 2009년 5월까지 진주산업대학교 원예실험실습포장과 원예생명공학실험실에서 실시되었다. 연구에 사용된 식물은 지리산바위솔(O. japonicus A. Berger)과 제주연화바위솔[O. iwareng (Mak.) Hara]이었다. 지리산바위솔 종자는 2008년 12월 20일 경남 진주시 진양호 자연 군락지에서 채종하여 사용하였다.
종자 채취 시 폴리 에틸렌 지퍼 백에 담아 이동하였으며, 실험실 내부에서 각각의 종자와 꼬투리를 분리시켜 충분히 건조시킨 뒤 실험에 사용하였다. 제주연화바위솔 종자는 2008년 11월 13일 경기도 고양선인장연구소에서 채종된 것을 분양 받아 사용하였다. 실험실에 반입된 종자는 목적에 따라 상온저장 및 저온저장을 하였다.
) Hara]이었다. 지리산바위솔 종자는 2008년 12월 20일 경남 진주시 진양호 자연 군락지에서 채종하여 사용하였다. 종자 채취 시 폴리 에틸렌 지퍼 백에 담아 이동하였으며, 실험실 내부에서 각각의 종자와 꼬투리를 분리시켜 충분히 건조시킨 뒤 실험에 사용하였다.
성능/효과
저온처리 30일까지는 발아속도와 발아율이 높아졌으나 그 이상의 처리기간에서는 발아율이 오히려 낮아졌다. 10일간 저온처리에서는 최종 발아율에서는 대조구와 크게 차이가 없었지만, 발아일이 8일 정도 앞당기는 것으로 나타났다. 저온 20일간 처리시에는 최종 발아율이 10℃에서 100%에 이르렀고, 30일 처리시에는 10℃뿐 아니라 15℃에서도 80% 이상의 높은 발아율을 보였다.
37mm(길이/폭)로 제주연화바위솔이 지리산바위솔보다 조금 컸다. 2종의 바위솔 모두 1mm 이하의 크기로 미세종자임을 알 수 있었다(Table 1).
7일로 급격히 감소하는 경향을 나타낸다고 보고하였는데, 제주연화바위솔 종자도 저온처리에 의해 발아속도가 현저하게 빨라지는 것으로 나타났다. 그러나 40일간의 저온처리에서는 발아율이 급격하게 떨어져 모든 온도에서 20% 이하로 낮아졌으며, 50일간의 저온처리에서는 모든 온도에서 10%이하의 낮은 발아율을 보여 상기 지리산 바위솔과 마찬가지로 장기간 저온처리는 종자발아를 오히려 억제시키는 것으로 판단되었다.
5와 같다. 무처리구에서는 10% 이하의 낮은 발아율을 보였으나, 모든 농도의 GA 처리에 의해 발아율이 뚜렷하게 향상되어 80-100%의 발아율을 보였다. 처리시간에 따른 차이는 거의 보이지 않았으나 처리시간이 짧을수록 고농도에서, 반대로 처리시간이 길수록 저농도에서 발아율이 더 높아지는 경향이 보였다.
6과 같다. 무처리구에서는 발아가 전혀 이루어지지 않았으나, GA를 처리한 경우 모든 농도에서 80% 이상의 높은 발아율을 얻을 수 있었다. 특히 200mg･L-1와 400mg･L-1의 높은 농도에서는 100%의 발아율을 얻을 수 있었다.
발아 속도도 2종 모두 늦은 편으로 파종후 20일이 되어야 발아하기 시작했으며 최고 발아율은 파종 40일 후에 나타났다. 이러한 결과로 보아 지리산바위솔 종자는 휴면기작이 있는 것으로 보이며, 제주연화바위솔 종자는 휴면은 없으나 온도에 매우 민감하여 10℃에서만 발아가 이루어진 것으로 판단되었다.
이상의 결과를 종합하면, 지리산바위솔과 제주연화바위솔 종자는 쌀알모양이며 크기는 1mm 이하의 미세종자임을 알 수 있었고, 지리산바위솔 종자는 휴면을 하나 제주 연화 바위솔은 휴면을 하지 않거나 휴면을 하더라도 휴면이 매우 낮은 것으로 판단되었다. GA3 침지처리에 의해 2종 모두 발아 속도와 발아율이 현저하게 향상된 결과를 얻어, 금후 자생 바위솔의 종자를 이용한 대량 증식을 하고자 할 때, 본 연구 결과는 매우 유용한 기초데이터가 될 것으로 판단되었다.
3과 같다. 저온처리를 하지 않았을 때는 발아율이 20% 미만이었으나, 10일간 저온 처리했을 때 최종 발아율이 10℃에서 48%로 무처리에 비해 28% 향상되었다. 그러나 저온 처리 기간이 20일 이상이 되자 발아율이 오히려 감소하여 20일 처리에서 약 12%를 보였고 30일 이상이 되면 오히려 발아가 거의 이루어지지 않았다.
iwarenge)이 매우 가까운 군임을 밝혀낸 결과와 일치하였다. 종자의 크기는 지리산바위솔 종자가 0.77/0.28mm(길이/폭), 제주연화바위솔은 1.00/0.37mm(길이/폭)로 제주연화바위솔이 지리산바위솔보다 조금 컸다. 2종의 바위솔 모두 1mm 이하의 크기로 미세종자임을 알 수 있었다(Table 1).
지리산바위솔과 제주연화바위솔 종자를 수집하여 형태적 특성을 조사한 결과, 2 종류의 바위솔 간의 형태적 차이는 크게 없었다. 종자의 형태는 2종 모두 세로로 주름진 쌀알 모양으로 동일하였으며, 종피색은 지리산바위솔 종자는 엷은 갈색, 제주연화바위솔 종자는 짙은 갈색으로 색깔이 옅고 진함에 약간의 차이가 있었다(Fig. 1). 종자의 색은 종자간의 유의적 차이를 나타내기도 하는데, 이는 Lee 등(2003)이 RAPD를 이용한 분석 결과 둥근바위솔(O.
지리산바위솔과 제주연화바위솔 종자를 수집하여 형태적 특성을 조사한 결과, 2 종류의 바위솔 간의 형태적 차이는 크게 없었다. 종자의 형태는 2종 모두 세로로 주름진 쌀알 모양으로 동일하였으며, 종피색은 지리산바위솔 종자는 엷은 갈색, 제주연화바위솔 종자는 짙은 갈색으로 색깔이 옅고 진함에 약간의 차이가 있었다(Fig.
무처리구에서는 10% 이하의 낮은 발아율을 보였으나, 모든 농도의 GA 처리에 의해 발아율이 뚜렷하게 향상되어 80-100%의 발아율을 보였다. 처리시간에 따른 차이는 거의 보이지 않았으나 처리시간이 짧을수록 고농도에서, 반대로 처리시간이 길수록 저농도에서 발아율이 더 높아지는 경향이 보였다. GA3 200ppm에서 6 또는 12시간 처리에서 발아속도와 발아율이 가장 높게 나타났다.
후속연구
이상의 결과를 종합하면, 지리산바위솔과 제주연화바위솔 종자는 쌀알모양이며 크기는 1mm 이하의 미세종자임을 알 수 있었고, 지리산바위솔 종자는 휴면을 하나 제주 연화 바위솔은 휴면을 하지 않거나 휴면을 하더라도 휴면이 매우 낮은 것으로 판단되었다. GA3 침지처리에 의해 2종 모두 발아 속도와 발아율이 현저하게 향상된 결과를 얻어, 금후 자생 바위솔의 종자를 이용한 대량 증식을 하고자 할 때, 본 연구 결과는 매우 유용한 기초데이터가 될 것으로 판단되었다.
그러나 Yoo 등(1999)도 금강 초롱꽃의 종자를 20일 이상 저온 처리할 경우 오히려 발아율이 떨어진다고 보고하였으며, Kang 등(2001)이 활나물 종자 발아를 0, 1, 2주간 저온 처리한 것 중 1주간 저온 처리한 것이 발아율 향상에 가장 효과적이었다는 보고가 있어, 식물의 종류에 따라서는 저온처리기간이 어느 이상이 되면 오히려 발아가 억제되는 경우도 있는 것으로 생각되었다. 특히 본 연구에서는 종자들을 건조한 상태로 저온저장을 한 경우로, 금후 습한 상태로 저온저장해서 실험을 할 필요가 있다고 사료되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
휴면중인 종자를 인위적으로 휴면 타파하기 위한 조건은?
우리나라에 자생하는 대부분의 식물 종자는 휴면기작이있으며, 겨울에 일정 저온을 일정 기간 겪어야만 휴면이 타파되는 것으로 알려져 있다. 휴면중인 종자를 인위적으로 휴면을 타파하기 위해서는 1-8℃의 저온에서 1개월에서 3개월정도 처리하는 것이 일반적이다. 그러나 식물의 종에 따라 효과적인 처리 온도와 처리 기간이 달라지는 것으로 보고(Salisbury와 Ross, 1992)되고 있어 바위솔 종자의 휴면 타파를 위한 온도 및 처리기간이 구명될 필요가 있다.
바위솔 속식물은 왜 분화용, 암석원 및 온상조경 등의 소재로 이용되는가?
식물체가 국소적으로 분포하고 충매와 무성 생식을 겸하는 생식 양상 때문에 대체적으로 낮은 유전적 변이를 나타내고 있다(Kim과 Park, 2005). 바위솔 속식물은 종간뿐만 아니라 같은 종 내에서도 지역환경에 의하여 엽형, 엽색, 엽내의 붉은 점과 붉은 테두리가 생기는 등 자생지마다 다양하고 독특한 형태적 특성과 변종을 나타내며 내건성이 강하여 분화용, 암석원 및 옥상조경의 소재로서 관상 가치가 매우 높은 식물이다. 또한, 한방에서 와송(瓦松)으로 불리는 바위솔은 간염, 지혈, 습진, 화상 및 항암 효과가 있으며, 생체를 그대로 녹즙으로 이용하거나 가을철 수확된 전초 또는 환 등으로 가공한 후 이용되고 있다(Shin 등, 1994).
휴면을 타파하고 발아율을 향상시키기 위해 식물호르몬으로 GA3을 이용한 경우 어떤 효과가 있는가?
또한 휴면을 타파하고 발아율을 향상시키기 위해 식물호르몬을 이용하는 경우가 있는데, GA3(Amen, 1967; Kim, 1992) 와 BA(Kim, 1992)의 효과가 크게 인정받고 있다. GA3처리는 배의 휴면과 여타 원인에 의하여 유발되는 종자휴면을 타파하여 발아율을 증진시킬 뿐만 아니라, 저온처리를 대체하는 효과도 있는 것으로 알려져 있다(Yoon 등, 1997). 발아율 향상을 위한 GA3의 적정 처리 농도 및 처리시간은 식물종에 따라 달라지는데(Bewley와 Black, 1982), Yoon 등(1997)은 약용작물 중 참당귀, 갯방풍 및 시호 등 산형과에 속하는 종들에 있어서 1-500mg･L-1까지 농도가 증가할수록 발아율이 높아졌다고 보고하였고, Kang 등(2001)은 활나물 종자를 0.
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