[논문]고추냉이 수경재배시 배양액의 EC 수준이 Allyl-isothiocyanate 함량과 생리적 반응에 미치는 영향

최기영; 이용범; 조영열

고추냉이 수경재배시 배양액의 EC 수준이 Allyl-isothiocyanate 함량과 생리적 반응에 미치는 영향
Allyl-isothiocyanate Content and Physiological Responses of Wasabia japonica Matusum as Affected by Different EC Levels in Hydroponics 원문보기

원예과학기술지 = Korean journal of horticultural science & technology, v.29 no.4, 2011년, pp.311 - 316

최기영 (서울시립대학교 환경원예학과) , 이용범 (서울시립대학교 환경원예학과) , 조영열 (제주대학교 생명자원과학대학 원예환경전공)

초록
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본 연구는 고추냉이 '달마' 품종을 배양액의 EC 수준을 달리하여 수경재배하였을 때, 기능성 성분인 AITC의 조직별 함량, 비타민 C 함량 및 생리적 반응들에 미치는 영향을 구명하고자 하였다. 배양액의 EC는 Yamasaki 배양액 EC $0.5dS{\cdot}m^{-1}$를 기준으로 1N-NaCl로 조절한 5수준(EC 0.5, 1, 2, 3, $5dS{\cdot}m^{-1}$)으로 5주간 담액 수경재배하였다. 고추냉이의 총 AITC 함량은 처리 1주에는 EC $5dS{\cdot}m^{-1}$에서, 처리 5주에는 EC $3dS{\cdot}m^{-1}$에서 가장 높았다. 처리 5주 후 고추냉이 AITC 함량은 처리 1주에 비하여 EC 0.5-$2dS{\cdot}m^{-1}$에서 1.2-1.4배 증가하였으나, EC $3dS{\cdot}m^{-1}$에서는 6%, EC $5dS{\cdot}m^{-1}$에서는 56% 감소하였다. AITC의 상대적 비율이 EC 0.5-$2dS{\cdot}m^{-1}$에서는 처리 1주와 처리 5주 모두 엽신과 뿌리에 비해 엽병(평균 53.4%, 49.5-61.1%)에서 높았다. 그러나 EC 3과 EC $5dS{\cdot}m^{-1}$에서 뿌리의 AITC 상대적 비율이 처리 1주에는 평균 45.1%(43.7-46.1%)로 엽신과 엽병에 비해 높은 반면 처리 5주에는 평균 16.6%(16.0-17.1%)로 낮아져, 엽신에서는 5배, 뿌리에서는 6.8배의 AITC 함량이 감소하였다. 처리 1주 비타민 C 함량은 83.7-$107mg{\cdot}100g^{-1}FW$로 처리에 따른 차이가 없었으나, 처리 5주 후, EC 0.5-$2dS{\cdot}m^{-1}$에서는 117.8-$137.5mg{\cdot}100g^{-1}FW$로 27% 증가하였다. 고추냉이 잎 전해질 유출은 EC $5dS{\cdot}m^{-1}$에서 EC 0.5-$2dS{\cdot}m^{-1}$에 비해 3배 증가하였다. 그러나 엽록소 함량, 광합성 및 증산율은 EC $2dS{\cdot}m^{-1}$ 이상에서, 수분함량과 비엽면적은 EC $5dS{\cdot}m^{-1}$에서 감소하였다. 처리 5주 후 고추냉이 생육은 EC 3과 $5dS{\cdot}m^{-1}$에서 엽수와 지상부 생체중이 감소하였다. 이상의 결과, 기능성 채소로서 고추냉이 수경재배시 품질과 생육을 유지하기 위한 적정 배양액의 EC는 $3dS{\cdot}m^{-1}$ 이하가 적합하리라 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study aimed to determine the effect of EC (electrical conductivity) levels of nutrient solution in hydroponic culture on allyl-isothiocyanate (AITC) content within plant tissues, Vitamin C content and physiological responses in wasabi plant (Wasabia japonica M. 'Darma'). The 'Darma' was grown for 5 weeks with a deep flow technique (DFT) system controlled at 5 different EC levels, including 0.5, 1, 2, 3, and $5dS{\cdot}m^{-1}$. In result, the highest total content of AITC showed at EC level 5 and $3dS{\cdot}m^{-1}$ for 1 or 5- week, respectively. The total content of AITC increased about 1.2-1.4 times when the plants were grown in the EC levels between 0.5 and $2dS{\cdot}m^{-1}$, whereas the content decreased about 6 and 56 % in the EC level 3 and $5dS{\cdot}m^{-1}$, respectively. The content of AITC was relatively higher in petiole tissue, about 53 %, taken from 1 week-grown plants when the EC was controlled between 0.5 and $2dS{\cdot}m^{-1}$. Root tissue also had relatively higher content of AITC, about 45.1 %, when the EC was controlled at 3 and $5dS{\cdot}m^{-1}$. However, a 5-fold decrease in the AITC content was found in blade tissue and a 6.8-fold decrease in root when the EC was controlled at $5dS{\cdot}m^{-1}$ for 5 weeks. There was no significant difference in the vitamin C content in 1-week grown leaf tissues under the different EC level treatments; but, the content increased about 27% in 5-week grown plants at the EC level between 0.5 and $2dS{\cdot}m^{-1}$, compared to the 1 week-grown leaf tissue. Electrolyte leakage of leaf tissue taken from 3-week grown plant was 3-fold higher at the EC level $5dS{\cdot}m^{-1}$, compared to the EC level between 0.5 and $2dS{\cdot}m^{-1}$. Chlorophyll content, photosynthesis rate and transpiration rate were decreased when the EC was controlled at higher than $2dS{\cdot}m^{-1}$. Leaf water content, specific leaf area and growth were decreased when the EC was controlled at $5dS{\cdot}m^{-1}$ for 5 weeks. All the integrated results in this study suggest that the EC level of nutrient solution should be maintained at lower than $3dS{\cdot}m^{-1}$ in order to improve nutritional value and quantity required for hydroponically grown wasabi as functional vegetable.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

, 2008) 등에 의해 가능성이 제시된 바 있다. 따라서 본 연구는 고추냉이 잎 수경재배시 배양액의 전기전도도 (EC) 수준이 기능성분인 AITC의 부위별 함량, 비타민 C 함량 및 엽록소함량 등의 품질과 생육에 미치는 영향을 구명 하고자 하였다.
본 연구는 고추냉이 ‘달마’ 품종을 배양액의 EC 수준을 달리하여 수경재배하였을 때, 기능성 성분인 AITC의 조직별 함량, 비타민 C 함량 및 생리적 반응들에 미치는 영향을 구명하고자 하였다.
본 연구에서 엽록소 함량과 광합성의 감소는 비타민 C와 AITC의 생합성 기질로 사용되는 glucose의 합성을 감소시킬 수 있어 처리 5주 EC 5dS·m-1에서 AITC와 비타민 C 함량 감소에 영향을 주었으리라 생각된다.

제안 방법

AITC 함량 분석은 잎의 엽신(엽폭 10-15cm)과 엽병 및뿌리로 구분하여 deep freezer(-70℃)에 보관하면서 HPLC (CTO 20A, Shimadzu, Japan)로 정량 분석하였다. 시료 5g에 멸균수 10ml를 첨가하여 mechnical stirrer로 분쇄하고 37℃에서 90분 동안 항온시킨 후 dichlorometane 5ml를 첨가하여 7000rpm, 20분간 원심 분리시킨 후 0.
5로 조절하였다. EC 수준에 따른 분석항목은 처리 1주 후 AITC 함량과 비타민 C 함량을, 처리 3주 후 잎의 전해질 유출, 엽록소 함량, 광합성 및 증산율 등을 측정하였으며, 처리 5주 후 AITC 함량, 비타민 C 함량, 잎 수분함량, 비엽면적 및 생육 등을 측정하였다
HPLC 조건은 UV detector, ODS C18 5μm(3.9 × 150cm) 컬럼을 사용하였으며, 이동상 용매는 KH2PO4:Methanol(90:10)을 0.5mL·min-1으로 흘려 254nm에서 측정하였다.
HPLC(CTO 20A, Shimadzu, Japan) 조건은 UV detector, ODS C18 5μm(3.9 × 150cm) 컬럼을 사용하였으며, 이동상 용매 0.025M NH4OAC:Metanol을 1mL·min-1 유속으로 흘려 242nm에서 측정하였다.
배양액의 EC는 Yamasaki 배양액 EC 0.5dS·m-1를 기준으로 1N-NaCl로 조절한 5수준(EC 0.5, 1, 2, 3, 5dS·m-1)으로 5주간 담액 수경재배하였다.
비타민 C 함량은 생체 시료 10g에 2.5% KH2PO4 30mL 을 첨가하여 10,000rpm으로 5분간 마쇄한 후 30,000rpm으로 10분간 원심 분리한 상등액을 0.45μm membrane filter로 여과하여 HPLC로 정량 분석하였다.
생육 측정 항목으로는 초장, 엽병장, 엽장, 엽폭, 엽수, 분주 수 및 지상부 생체중을 조사하였다. 분석 측정한 결과는 SAS 프로그램(SAS 9.
일본 Yamasaki 배양액(N-P-K-Ca-Mg = 6-1.5-4-2-1me·L-1)의 0.5배액으로 2주간 재배한 후 3월 18일 배양액의 EC 농도를 5수준(0.5, 1, 2, 3, 5dS·m-1)으로 조성한 후 완전임의 배치법으로 실험구를 배치하여 5주간 처리하였다.
잎 수분함량(WC, water content, %)과 비엽면적(SLA, Specific Leaf Area)은 엽폭 5-7cm인 잎을 채취하여 산정하였으며, 건물중은 80℃에서 24시간 건조 후 측정하였다.
잎의 전해질 유출은 고추냉이 잎 크기를 0.2 × 0.2cm로 잘라 생체중 1g에 증류수 50mL를 첨가하여 2시간 진탕한 후전기전도도계(CM-20E, TOA, Japan)로 측정하였다.

대상 데이터

2006년 3월 5일 고추냉이 달마종 조직배양 순화 9개월 된묘(엽수 17-20매, 엽병장 15-21cm)를 담액수경(15 × 15cm 재식간격)에 정식하였다.

데이터처리

생육 측정 항목으로는 초장, 엽병장, 엽장, 엽폭, 엽수, 분주 수 및 지상부 생체중을 조사하였다. 분석 측정한 결과는 SAS 프로그램(SAS 9.1, SAS Institute Inc., USA)을 이용하여 처리 평균간 유의성 검정을 하였다.

이론/모형

엽록소 함량은 생체 시료 0.5g을 80% Acetone 10ml를 넣어 24시간 4℃ 암 상태에서 추출시켜 UV spectrophotometer(UV-2450, Shimadzu, Japan)를 이용하여 파장 663nm와 645nm에서 흡광도를 측정한 후 Mackney(1941) 방법으로 계산하였다.

성능/효과

그러나 EC 3과 EC 5dS·m-1에서 뿌리의 AITC 상대적 비율이 처리 1주에는 평균 45.1%(43.7-46.1%)로 엽신과 엽병에 비해 높은 반면 처리 5주에는 평균 16.6%(16.0-17.1%)로 낮아져, 엽신에서는 5배, 뿌리에서는 6.8배의 AITC 함량이 감소하였다.
그러나 처리 5주후, EC 0.5-2dS·m-1에서는 117.8-137.5mg·100g-1 FW로 처리 1주에 비해 27% 증가하는 경향을 보인 반면, EC 3과 5dS·m-1에서는 감소 경향을 보였다.
배양액의 EC 수준이 높아짐에 따라 고추냉이 총엽록소 함량, 광합성 및 증산율은 유의하게 감소하여, EC 5dS·m-1에서 가장 낮았다.
배양액의 농도가 높아짐에 따라 고추냉이의 부위별 엽신, 엽병 및 뿌리와 총 AITC 함량은 증가하여 EC 5dS·m-1에서 가장 높았다.
3dS·m^-1으로, 이는 함유된 비료의 조성이 거의 없는 수질 상태이다. 본 실험에서 높은 EC 수준에서 수경재배되었을 때 고추냉이는 생육 저하뿐 아니라, 조직의 AITC 함량, 비타민 C 함량 및 엽록소 함량 등에 영향을 주었다. Choi et al.
본 실험에서 처리 1주 고추냉이 AITC 함량은 EC 증가에 따라 증가하였으나, 처리 5주 후 EC 5dS·m-1에서는 감소하였다.
본 연구에서 처리 기간에 따른 상대적인 AITC 비율을 살펴보면(Tables 1 and 2), EC 0.5-2 dS·m-1에서 처리 1주 엽병의 AITC 평균 비율은 평균 53.4% (49.5-61.1%)였으며, 처리 5주 엽병의 평균비율은 평균 44.3% (43.9-45.1%)로 엽신과 뿌리에 비해 높았다.
처리 5주 후 고추냉이 생육은 EC 3과 5dS·m^-1에서 엽수와 지상부 생체중이 감소하였다. 이상의 결과, 기능성 채소로서 고추냉이 수경재배시 품질과 생육을 유지하기 위한 적정 배양액의 EC는 3dS·m^-1이하가 적합하리라 판단된다.
처리 1주 비타민 C 함량은 83.7-107mg·100g-1FW로 처리에 따른 차이가 없었으나, 처리 5주 후, EC 0.5-2dS·m-1에서는 117.8-137.5mg·100g-1FW로 27% 증가하였다.
처리 5주 고추냉이 총 AITC 함량은 EC 3dS·m-1에서 높았으며, 부위별 AITC 함량을 보면, 엽신과 엽병은 EC 3dS·m-1에서, 뿌리는 EC 1dS·m-1에서 가장 높았다(Table 2).
처리 5주 고추냉이 총 AITC 함량은 처리 1주에 비하여 EC 0.5-2dS·m-1에서는 1.2-1.4배의 증가 경향을 보였으나, EC 3dS·m-1에서는 6%, EC 5dS·m-1에서는 56% 감소하였다.
처리 5주 후 고추냉이 AITC 함량은 처리 1주에 비하여 EC 0.5-2dS·m-1에서 1.2-1.4배 증가하였으나, EC 3dS·m-1에서는 6%, EC 5dS·m-1에서는 56% 감소하였다.
처리 5주 후 잎의 수분 함량과 비엽면적은 EC 5dS·m-1에서 가장 낮았다(Table 4).
특히 처리 5주 후 EC 5dS·m-1의 총 AITC 함량은 처리 1주에 비해 56%의 감소율로 엽신에서는 5배, 뿌리에서는 6.8 배의 AITC 함량이 감소하였다.

후속연구

그러나 비타민 C 함량은 EC 3dS·m-1에서도 감소하여, AITC 함량에 비타민 C가 직접적으로 영향을 주는지에 관해서는 면밀한 연구를 진행 해야 하리라 본다.
따라서 본 실험에서 품질과 관련된 고추냉이 AITC 함량, 비타민 C 함량 및 적정 생육을 유지하기 위해서는 배양액 농도 EC 3dS·m-1이하에서 재배하는 적합하리라 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	고추냉이 매운 맛의 주성분은?	고추냉이의 독특한 매운 맛 성분은 생선회, 육류 등의 양념 조미 향신채소로 주로 이용되었으나 근래에는 술, 차, 아이스크림, 국수 등 다양한 식품 첨가제로도 활용하고 있다. 고추냉이 매운 맛의 주성분은 isothiocyanates(ITC)이며 이 중 allyl isothiocyanate (AITC)가 정유성분의 약 80%를 차지하며, 그 외 20여 종의 휘발성 성분이 확인되었다(Depree et al., 1999).
	고추냉이란?	고추냉이(Wasabia japonica Matsum)는 배추과에 속하는 다년생 숙근성 작물로 저온, 반음지성이다. 고추냉이의 독특한 매운 맛 성분은 생선회, 육류 등의 양념 조미 향신채소로 주로 이용되었으나 근래에는 술, 차, 아이스크림, 국수 등 다양한 식품 첨가제로도 활용하고 있다.
	glucosinolates에 변화를 주는 요인은?	, 1999). 황과 질소를 함유한 배당체인 GLS는 2차 대사산물로 작물, 품종, 연령, 양분, 기후 조건, 재배 환경 등에 따라 다양하게 변화한다(Kinae et al., 2006; Rosa et al.

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저자의 다른 논문 :

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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