게르마늄 토양처리시 게르마늄 종류가 벼의 생육특성 및 부위별 게르마늄 흡수에 미치는 영향을 조사하기 위해 무기게르마늄 ($GeO_2$)과 수도작용 액상게르마늄으로 시비를 달리하여 게르마늄 종류에 따른 벼의 생육특성, 게르마늄 종류에 따른 부위별 게르마늄 흡수 특성을 각각 조사한 결과 수도작용 액상게르마늄 처리구와 무처리구의 경우 벼에 게르마늄에 의한 독성이 거의 나타나지 않은 반면에 $GeO_2$ 처리구에서는 일부 벼에서 게르마늄의 독성이 나타났다. 게르마늄 종류에 따른 잎의 게르마늄 흡수량은 $GeO_2$ 처리구에서 평균 177.0 ${\mu}g\;m^{-2}$로 수도작용 액상게르마늄 처리구보다 약 6배 높았으나, 줄기와 뿌리의 게르마늄 흡수량은 게르마늄 종류에 따라 전반적으로 큰 차이는 없었다. 게르마늄 종류에 따른 쌀겨 중 게르마늄 함량은 $GeO_2$ 처리구 및 수도작용 액상 게르마늄 처리구 모두 별 차이 없이 비슷한 경향이었고, 현미 중 게르마늄 함량은 $GeO_2$ 처리구에서 평균 40.9 mg $kg^{-1}$으로 수도작용 액상게르마늄 처리구의 평균 31.1 mg $kg^{-1}$보다 유의성 있게 높았다. 하지만 백미 중 게르마늄 함량은 $GeO_2$ 처리구에서 평균 7.9 mg $kg^{-1}$으로 수도작용 액상게르마늄 처리구의 평균 14.3 mg $kg^{-1}$보다 유의성 있게 낮았다. 게르마늄 종류에 따른 벼 부위별 게르마늄 흡수율은 전반적으로 잎 > 쌀겨 > 현미(백미) > 줄기 > 뿌리 순으로 잎에서 가장 높았다. 쌀의 미질은 전반적으로 게르마늄 종류에 따라 별 차이 없었으나 무처리구에 비해 약간 낮은 경향을 나타내었다.
게르마늄 토양처리시 게르마늄 종류가 벼의 생육특성 및 부위별 게르마늄 흡수에 미치는 영향을 조사하기 위해 무기게르마늄 ($GeO_2$)과 수도작용 액상게르마늄으로 시비를 달리하여 게르마늄 종류에 따른 벼의 생육특성, 게르마늄 종류에 따른 부위별 게르마늄 흡수 특성을 각각 조사한 결과 수도작용 액상게르마늄 처리구와 무처리구의 경우 벼에 게르마늄에 의한 독성이 거의 나타나지 않은 반면에 $GeO_2$ 처리구에서는 일부 벼에서 게르마늄의 독성이 나타났다. 게르마늄 종류에 따른 잎의 게르마늄 흡수량은 $GeO_2$ 처리구에서 평균 177.0 ${\mu}g\;m^{-2}$로 수도작용 액상게르마늄 처리구보다 약 6배 높았으나, 줄기와 뿌리의 게르마늄 흡수량은 게르마늄 종류에 따라 전반적으로 큰 차이는 없었다. 게르마늄 종류에 따른 쌀겨 중 게르마늄 함량은 $GeO_2$ 처리구 및 수도작용 액상 게르마늄 처리구 모두 별 차이 없이 비슷한 경향이었고, 현미 중 게르마늄 함량은 $GeO_2$ 처리구에서 평균 40.9 mg $kg^{-1}$으로 수도작용 액상게르마늄 처리구의 평균 31.1 mg $kg^{-1}$보다 유의성 있게 높았다. 하지만 백미 중 게르마늄 함량은 $GeO_2$ 처리구에서 평균 7.9 mg $kg^{-1}$으로 수도작용 액상게르마늄 처리구의 평균 14.3 mg $kg^{-1}$보다 유의성 있게 낮았다. 게르마늄 종류에 따른 벼 부위별 게르마늄 흡수율은 전반적으로 잎 > 쌀겨 > 현미(백미) > 줄기 > 뿌리 순으로 잎에서 가장 높았다. 쌀의 미질은 전반적으로 게르마늄 종류에 따라 별 차이 없었으나 무처리구에 비해 약간 낮은 경향을 나타내었다.
In order to obtain the basic information for agricultural utilization of germanium (Ge), the growth characteristics, Ge uptake, and grain quality of rice plant (Hopyungbyeo) were investigated under different germanium ($GeO_2$, and commercial Ge) treatments in paddy field. Phytotoxicity w...
In order to obtain the basic information for agricultural utilization of germanium (Ge), the growth characteristics, Ge uptake, and grain quality of rice plant (Hopyungbyeo) were investigated under different germanium ($GeO_2$, and commercial Ge) treatments in paddy field. Phytotoxicity was detected in $GeO_2$ treatment but not in commercial Ge treatment. The grain yield was greater in the order of control treatment > commercial Ge treatment > $GeO_2$ treatment. The dry weight was greater in order of control treatment > $GeO_2$ treatment ${\geq}$ commercial Ge treatment. The Ge content of leaf in $GeO_2$ treatment was 6 times (177 mg $m^{-2}$) higher than that in commercial Ge treatment. The Ge content in rice bran was not different in $GeO_2$, and commercial Ge treatments. The Ge contents of brown rice in$GeO_2$, and commercial treatments were 40.9, and 31.1 mg $kg^{-1}$, respectively. The Ge uptake rates in rice plant was higher in the order of leaf > rice bran > brown rice > stem > root. Under $GeO_2$, 15.56% of Ge absorbed into plant with 11.1% in leaf, 1.6% in stem, 0.03% in root, 2.2% in rice bran and 0.73% in brown rice. Under commercial Ge treatment, 5.19% of Ge absorbed into plant with 1.8% in leaf, 0.46% in stem, 0,01% in root, 2.2% in rice bran, and 0.71% in brown rice. Based on these results, the Ge contents in polished rice in commercial Ge treatment were higher than those in $GeO_2$ treatment. However, the Ge contents of rice grain (containing rice bran and polished rice) in $GeO_2$ treatment were higher than those in commercial Ge treatment.
In order to obtain the basic information for agricultural utilization of germanium (Ge), the growth characteristics, Ge uptake, and grain quality of rice plant (Hopyungbyeo) were investigated under different germanium ($GeO_2$, and commercial Ge) treatments in paddy field. Phytotoxicity was detected in $GeO_2$ treatment but not in commercial Ge treatment. The grain yield was greater in the order of control treatment > commercial Ge treatment > $GeO_2$ treatment. The dry weight was greater in order of control treatment > $GeO_2$ treatment ${\geq}$ commercial Ge treatment. The Ge content of leaf in $GeO_2$ treatment was 6 times (177 mg $m^{-2}$) higher than that in commercial Ge treatment. The Ge content in rice bran was not different in $GeO_2$, and commercial Ge treatments. The Ge contents of brown rice in$GeO_2$, and commercial treatments were 40.9, and 31.1 mg $kg^{-1}$, respectively. The Ge uptake rates in rice plant was higher in the order of leaf > rice bran > brown rice > stem > root. Under $GeO_2$, 15.56% of Ge absorbed into plant with 11.1% in leaf, 1.6% in stem, 0.03% in root, 2.2% in rice bran and 0.73% in brown rice. Under commercial Ge treatment, 5.19% of Ge absorbed into plant with 1.8% in leaf, 0.46% in stem, 0,01% in root, 2.2% in rice bran, and 0.71% in brown rice. Based on these results, the Ge contents in polished rice in commercial Ge treatment were higher than those in $GeO_2$ treatment. However, the Ge contents of rice grain (containing rice bran and polished rice) in $GeO_2$ treatment were higher than those in commercial Ge treatment.
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문제 정의
이에 본 연구는 게르마늄 토양처리시 게르마늄 종류가 벼의 생육특성 및 부위별 게르마늄 흡수에 미치는 영향을 조사하기 위해 선행연구 (Lim et al., 2008a; 2008b)의 최적조건하에서 무기게르마늄 (GeO2)과 수도 작용 액상게르마늄으로 시비를 달리하여 게르마늄 종류에 따른 벼의 생육특성 및 벼 부위별 게르마늄 흡수 특성을 각각 조사하였다.
제안 방법
게르마늄은 수도작용 게르마늄과 GeO2를 적당한 농도로 희석하여 벼 이앙 직전의 토양에 최종농도가 8 mg kg-1 되게 주입한 후 혼합하였다. 각 시험구에 호평벼를 300주씩 모내기 하였다. 시비는 농업과학기술원 작물별 시비처방 기준에 따른 표준시비량으로 N-P2O5-K2O = 11-3-3 kg 10a-1 (N-P2O5-K2O = 1.
실험 방법 게르마늄 종류에 따른 벼의 게르마늄 흡수 특성은 농업기술원내 벼 재배포장을 각 구획마다 가로 3 m × 세로 4 m로서 12 m2의 면적을 1구획으로 하여 총 9개 시험구로 구분하였으며, 각 시험구는 각 처리구간에 영향이 최대한 적도록 분할구배치법으로 3반복하였다.
쌀 미질조사는 농촌진흥청 농사시험 연구조사 기준 (RDA, 1995)에 준하여 벼를 수확하여 탈곡한 후 실험실용 현미기를 이용하여 도정하였으며, 도정된 백미는 Cyclone sample mill을 이용하여 쌀가루로 분쇄한 후 100 mesh 체에 통과시켜 분석시료로 사용하였다. 아밀로스 함량은 요오드비색 정량법으로 분석하였고, 단백질 함량은 쌀가루 0.4 g을 H2SO4 용액으로 습식분해시켜 Kjeldahl 증류법에 의해 조단백질 함량을 구한 후 단백질 환산계수 5.95를 곱하여 구하였으며, 심복백은 관능검사를 9단계로 나누어 분석하였고, 알카리붕괴도는 KOH 1.4% 에서 24시간 침지 후 관능검사를 7단계로 나누어 분석하였으며, 질소 함량은 분해 후 Kjeldahl 증류법으로 하였고, 인 함량은 분해 후 Vanadate molybdate법으 로 하였으며, Mg 함량은 분해 후 Atomic absorption spectrophotometer (AA-SCAN8)로 분석하였다.
대상 데이터
36 kg m-2)되게 시비하였다. N, P2O5 및 K2O의 시비에는 각각 요소, 용과린 및 염화칼리 비료를 사용하였다. 질소와 칼리의 분시비율은 밑거름, 분얼비, 수비 및 실비를 각각 50, 20, 20 및 10%되게 하였으 며, 관수 및 기타재배는 관행재배법에 준하였다.
시험 게르마늄은 GeO2 및 수도작용 액상게르마늄을 각각 사용하였다. 벼 재배시험에 사용된 GeO2는 물에 녹여 액상으로 조제한 후 사용하였고, 수도작용 액상게르마늄은 6,000 mg kg-1 으로 조제된 것을 희석한 후 사용하였다.
, 2008b)에서 최적품종인 호평벼를 사용하였으며, 초장 약 12 cm 정도인 어린모를 2008년 6월 20일에 경상남도 농업기술원내 벼 시험 포장에 이앙하여 2008년 10월 20일에 수확하였다. 시험 게르마늄은 GeO2 및 수도작용 액상게르마늄을 각각 사용하였다. 벼 재배시험에 사용된 GeO2는 물에 녹여 액상으로 조제한 후 사용하였고, 수도작용 액상게르마늄은 6,000 mg kg-1 으로 조제된 것을 희석한 후 사용하였다.
시험 토양의 화학적 특성은 Table 1에서 보는 바와 같다. 시험 벼는 선행연구결과 (Lim et al., 2008b)에서 최적품종인 호평벼를 사용하였으며, 초장 약 12 cm 정도인 어린모를 2008년 6월 20일에 경상남도 농업기술원내 벼 시험 포장에 이앙하여 2008년 10월 20일에 수확하였다. 시험 게르마늄은 GeO2 및 수도작용 액상게르마늄을 각각 사용하였다.
시험 재료 벼 재배 시험은 경남 진주시 초전동에 위치한 경상남도 농업기술원 내의 벼 시험 포장에서 실시하였으며, 벼 시험 포장내의 시험 토양은 국제토양학회 분류기준에 의해 분석한 결과 모래, 미사 및 점토가 각각 2.9, 83.8 및 13.3%인 미사질양토이었다. 시험 토양의 화학적 특성은 Table 1에서 보는 바와 같다.
이론/모형
분석방법 식물체 분석을 위한 시료는 열풍건조기로 80℃에서 건조하여 40 mesh 이하로 분쇄한 후 사용하였다. 식물체 분석은 농업과학기술원의 토양 및 식물체 분석법 (RDA, 1998)에 준하여 시료를 습식분해액으로 분해시킨 여액을 필요에 따라 희석하여 T-N은 Kjeldahl 법, P2O5는 Vanado-molybdate법으로 분석하였으며, 무기성분은 Atomic absorption spectrophotometer (AA-SCAN8)로 분석하였으며, 게르마늄은 Inductively coupled plasma (ICP) spectrometer [Atomscan25 (TJA), OPTIMA 5300DV (PerkinElmer)] 및 ICP-MS로 분석하였다.
쌀 미질조사는 농촌진흥청 농사시험 연구조사 기준 (RDA, 1995)에 준하여 벼를 수확하여 탈곡한 후 실험실용 현미기를 이용하여 도정하였으며, 도정된 백미는 Cyclone sample mill을 이용하여 쌀가루로 분쇄한 후 100 mesh 체에 통과시켜 분석시료로 사용하였다. 아밀로스 함량은 요오드비색 정량법으로 분석하였고, 단백질 함량은 쌀가루 0.
성능/효과
게르마늄 종류별 벼의 생육특성 게르마늄 종류에 따른 벼의 생육특성을 조사한 결과 GeO2 처리구의 출수 기에서 잎 표면에 갈색 반점이 약간 나타났으나, 수도작용 액상게르마늄과 무처리구에서는 거의 나타나지 않았는데, 이는 게르마늄의 독성에 의한 효과로 판단된다. Lee et al.
게르마늄 종류별 쌀 미질 특성 게르마늄 종류에 따른 쌀의 미질 특성을 조사한 결과 Table 5와 같이 단백질 함량은 GeO2 및 수도작용 액상게르마늄 처리구가 모두 평균 8.6% 정도로 무처리구의 평균 10.0%에 비해 약간 낮았으나 모든 조건에서 쌀의 단백질 함량 기준인 6.5% 이상으로 단백질 함량으로 쌀의 품질을 비교하는 것은 의미가 없었다. Amylose 함량은 게르마늄 종류에 따라 별 차이 없이 15.
게르마늄 종류별 쌀 생산량은 Fig. 3과 같이 전반적으로 게르마늄을 처리하지 않은 무처리구가 게르마늄 처리구에 비해 약간 높은 결과를 보였다. 또한 GeO2 처리구의 쌀 생산량은 수도작용 액상게르마늄 처리구에 비해 약간 저조하였는데, 이는 게르마늄의 독성에 의한 것으로 판단된다.
게르마늄 종류별 잎과 줄기의 게르마늄 함량은 GeO2처리구의 경우 각각 평균 807.3 및 143.4 mg kg-1 정도로 수도작용 액상게르마늄 처리구에 비해 월등히 많았고, 뿌리의 게르마늄 함량은 GeO2 및 수도작용 액상 게르마늄 처리구의 경우 각각 평균 2.3 및 1.3 mg kg-1로 게르마늄 종류에 따라 큰 차이는 없었으며, 잎과 줄기에 비해서도 게르마늄 함량이 매우 적은 편이었다.
게르마늄 종류에 따른 벼 부위별 게르마늄 흡수량을 조사한 결과 잎의 게르마늄 흡수량은 GeO2 처리구에서 평균 177.0 μg m-2로 수도작용 액상게르마늄 처리구보다 약 6배 정도 높았다 (Fig. 2).
게르마늄 종류에 따른 벼 부위별 게르마늄 흡수율 비교 게르마늄 종류에 따른 벼 부위별 게르마늄 흡수율 (Fig. 4)은 전반적으로 잎 ＞ 쌀겨 ＞ 현미(백미) ＞ 줄기 ＞ 뿌리 순으로 잎에서 가장 높았다. 게르마늄 종류에 따른 게르마늄 흡수율은 GeO2 처리구의 경우 잎이 11.
3 mg kg-1 보다 유의성 있게 낮았다. 게르마늄 종류에 따른 벼 부위별 게르마늄 흡수율은 전반적으로 잎 ＞ 쌀겨 ＞ 현미(백미) ＞ 줄기 ＞ 뿌리 순으로 잎에서 가장 높았다. 쌀의 미질은 전반적으로 게르마늄 종류에 따라 별 차이 없었으나 무처리구에 비해 약간 낮은 경향을 나타내었다.
0 μg m-2로 수도작용 액상게르마늄 처리구보다 약 6배 높았으나 줄기와 뿌리의 게르마늄 흡수량은 게르마늄 종류에 따라 전반적으로 큰 차이는 없었다. 게르마늄 종류에 따른 쌀겨 중 게르마늄 함량은 GeO2 처리구 및 수도작용 액상 게르마늄 처리구 모두 별 차이 없이 비슷한 경향이었고, 현미 중 게르마늄 함량은 GeO2 처리구에서 평균 40.9 mg kg-1으로 수도작용 액상게르마늄 처리구의 평균 31.1 mg kg-1 보다 유의성 있게 높았다. 하지만 백미 중 게르마늄 함량은 GeO2 처리구에서 평균 7.
게르마늄 종류에 따른 잎의 게르 마늄 흡수량은 GeO2 처리구에서 평균 177.0 μg m-2로 수도작용 액상게르마늄 처리구보다 약 6배 높았으나 줄기와 뿌리의 게르마늄 흡수량은 게르마늄 종류에 따라 전반적으로 큰 차이는 없었다.
게르마늄 토양처리시 게르마늄 종류가 벼의 생육특성및 부위별 게르마늄 흡수에 미치는 영향을 조사하기 위해 무기게르마늄 (GeO2)과 수도작용 액상게르마늄으로 시비를 달리하여 게르마늄 종류에 따른 벼의 생육특성, 게르마늄 종류에 따른 부위별 게르마늄 흡수 특성을 각각 조사한 결과 수도작용 액상게르마늄 처리구와 무처 리구의 경우 벼에 게르마늄에 의한 독성이 거의 나타나지 않은 반면에 GeO2 처리구에서는 일부 벼에서 게르마 늄의 독성이 나타났다. 게르마늄 종류에 따른 잎의 게르 마늄 흡수량은 GeO2 처리구에서 평균 177.
쌀 중 마그네슘 함량은 게르마늄 종류에 따라 별 차이 없이 552-655 mg kg-1로 무처리구의 평균 722 mg kg-1에 비해 낮았다. 따라서 쌀의 미질은 전반적으로 게르마늄 종류에 따라 별 차이 없었으나, 무처리구에 비해서는 미질이 떨어지는 것으로 나타났다. 일반적으로 단백질 함량이 높으면 영양 학적 가치는 높아지지만 식미는 떨어지게 하는 요인으로 작용하며, 아밀로스 함량이 높으면 밥의 찰기와 질감을 높이며 (Lee et al.
6%에 비해 약간 낮았다. 또한, 알칼리붕괴도 및 쌀의 호화온도는 모든 처리구에서 전반적으로 별 차이 없었으며, 쌀의 심복백은 모든 처리구에서 거의 없었다. 쌀 중 질소 함량은 게르마늄 종류에 따라 별 차이 없이 1.
벼 줄기의 게르마늄 흡수량은 게르마늄 종류에 따라 전반적으로 큰 차이는 없었으나 GeO2 처리구의 경우 평균 24.8 μg m-2로 수도작용 액상게르마늄 처리구보다 약간 높았다.
또한, 알칼리붕괴도 및 쌀의 호화온도는 모든 처리구에서 전반적으로 별 차이 없었으며, 쌀의 심복백은 모든 처리구에서 거의 없었다. 쌀 중 질소 함량은 게르마늄 종류에 따라 별 차이 없이 1.2-1.3%로 무처리구의 평균 1.5%에 비해 약간 낮았고, 쌀 중 인 함량 또한 게르마늄 종류에 따라 별 차이 없이 2,577- 3,023 mg kg-1로 무처리구의 평균 3,212 mg kg-1에 비해 약간 낮았다. 쌀 중 마그네슘 함량은 게르마늄 종류에 따라 별 차이 없이 552-655 mg kg-1로 무처리구의 평균 722 mg kg-1에 비해 낮았다.
이상의 결과를 미루어 볼 때 벼 낟알에 흡수된 게르마늄은 대부분 쌀겨에 분포되어 있었고, 현미의 게르마늄 함량은 전반적으로 백미에 비해 약간 높았으며, 이들 결과는 Lim et al. (2008a)의 결과와도 유사한 경향이 었다. 일반적으로 게르마늄과 유사한 특성을 가지는 스트론튬은 벼의 잎, 줄기, 뿌리 및 쌀겨에 대부분 축적되고, 현미로 전이된 스트론튬의 함량은 전체흡수량의 약 1.
7 mg kg-1으로 게르마늄 종류에 따라 별 차이 없이 비슷한 경향이었다. 현미 중 게르마늄 함량은 GeO2 처리구에서 평균 40.9 mg kg-1으로 수도작용 액상게르마늄 처리구의 평균 31.1 mg kg-1 보 다 유의성 있게 높았다. 하지만 무처리구에서 현미 중게르마늄 함량은 평균 0.
후속연구
이들 결과에 의하면 벼의 게르마늄 흡수량은 게르마늄 종류별로 매우 상이한 것으로 판단된다. 더욱이 현재 다양한 수도작용 액상 게르마늄이 제대로 검증되지 않고 시중에 유통 중에 있어 이들 농자재의 검증이 필요할 것으로 판단된다. 따라서 게르마늄 함유 기능성 쌀 생산을 위해서는 게르마늄 종류별 게르마늄의 흡수특성을 파악하여 게르마늄 농자재의 적합성을 조사해야 할 필요가 있을 것으로 판단된다.
더욱이 현재 다양한 수도작용 액상 게르마늄이 제대로 검증되지 않고 시중에 유통 중에 있어 이들 농자재의 검증이 필요할 것으로 판단된다. 따라서 게르마늄 함유 기능성 쌀 생산을 위해서는 게르마늄 종류별 게르마늄의 흡수특성을 파악하여 게르마늄 농자재의 적합성을 조사해야 할 필요가 있을 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
게르마늄은 어떻게 분류할 수 있는가?
게르마늄 (Germanium)은 무기게르마늄과 유기게르마 늄으로 분류할 수 있는데, 무기게르마늄 (GeO2)은 인체 내 유입시 빈혈, 신기능장해, 근육 장애를 유발하는 것으로 알려져 있으나 (Obara et al., 1991), 유기게르마늄은 항종양 효과 (Jang et al.
유기게르마늄은 어떤 약리적 작용을 가지고 있는가?
게르마늄 (Germanium)은 무기게르마늄과 유기게르마 늄으로 분류할 수 있는데, 무기게르마늄 (GeO2)은 인체 내 유입시 빈혈, 신기능장해, 근육 장애를 유발하는 것으로 알려져 있으나 (Obara et al., 1991), 유기게르마늄은 항종양 효과 (Jang et al., 1991), 항돌연변이 효과 (Mochizuki and Kada, 1982), natural killer 세포 및 macrophages의 활성화를 포함하는 면역강화 작용 (Suzuki et al., 1986)과 virus 감염의 치료 (Aso et al., 1985), 관절염 치료 효과와 같은 항염증 작용 (Dimartino, 1986), 해열･진통 작용 (Suzuki and Taguchi, 1983), 중금속 해독작용 (Lee and Chung, 1991) 및 운동성 증가 (Ho et al., 1990) 등의 다양한 약리작용을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 최근 게르마늄은 한방약재, 키토산, 인삼, 칼슘, 녹차, 목초액, 참숯, 맥반석 등의 농자재와 함께 유기게르마늄이 약리효과를 가진다는 보고로 기능성 농산물 생산을 위한 농자재에 사용되고 있는 실정이다.
게르마늄 함유 쌀을 위해 일미벼에 무기게르마늄 및 유기게르마늄 토양을 사용시 흡수량은 어떠한가?
, 2005). 무기게르마늄 (GeO2)의 토양 시용시 일미벼 (Ge 7.5 mg kg-1 토양시용)의 경우 2.26 mg kg-1 의 게르마늄이 흡수되었으나, 유기게르마늄을 토양에 시용한 경우 무기게르마늄 처리에 비해 쌀의 게르마늄 흡수량이 낮은 것으로 보고되었다 (Lee, 2004). Lee et al.
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