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문제 정의
- 따라서 본 연구는 갈매보리수나무의 잠재적 가치를 인정하고 재배확대를 위한 대량생산을 목적으로 기능성 작물, 사방용 수종, 토양개량 등 활용성이 뛰어난 갈매보리수나무의 종자 발아 온도조건 및 전처리에 대한 발아특성을 구명함으로서 유용 유전자원의 장기보존 및 실생번식을 위한 기초자료를 제공하고자 실시하였다.
- 본 연구는 기능성 작물, 사방용 수종, 토양개량 등 활용성이 뛰어난 갈매보리수나무의 유용 유전자원의 장기보존 및 실생번식에 도움을 주고자 종자의 발아 온도조건 및 전처리에 대한 발아특성을 구명하고자 실시되었다. 갈매보리수나무 종자는 10～35℃의 온도조건에 치상한 결과, 15, 20℃에서 발아율이 가장 높았으며, 평균발아일수, 발아속도 및 발아치는 25℃에서 가장 좋은 결과를 나타내었다.
제안 방법
- 전처리가 종자 발아에 미치는 영향을 파악하고자 예냉(prechilling), 층적(stratification), priming을 실시하였다. Priming은 방법에 따라 불활성 고체물질을 이용하는 solid matrix priming(SMP)과 고분자 삼투물질을 이용하는 osmo-priming, 무기염류를 이용한 priming으로 구분하여 처리하였다. 예냉 처리를 위하여 종자를 실온에서 24시간 동안 물에 침지하여 수분을 충분히 흡습시킨 후 발아지에 치상하여 저온저장고(2～4℃)에 각각 1, 2, 4, 6, 8주 동안 보관한 후 다시 incubator에 치상하였다.
- 층적 처리는 젖은 모래를 이용하였으며, 2, 4, 6, 8주 동안 예냉 처리구와 같이 저온저장고에 보관하였다. SMP 처리는 microcel E를 이용하였으며, seed(g) : carrier(g) : water(g)의 비율을 5:1:7(A), 8(B), 9(C), 10(D)으로 각각 조절한 다음, 7일 동안 20℃, 암조건에서 처리되었다. Osmo-priming 처리는 polyethylene glycol(PEG)을 이용하여 -0.
- 물리적 및 화학적 처리는 주로 종피의 불투수성이나 종피내 발아억제물질이 함유되어 휴면이 발생했을 때 열이나 기타 물리적 자극 및 화학물질 등을 적용함으로서 이를 제거하는 처리이며, 생리적 처리는 주로 배휴면 종자에 적용하는 방법이다. 갈매보리수나무 종자는 선(先)실험의 결과를 관찰했을 때 종피에 의한 휴면이 아니었으므로 생리적 처리방법인 예냉, 층적 및 priming을 이용하였다. 갈매보리수나무 종자의 전처리별 발아특성 결과는 Table 4와 같다.
- 갈매보리수나무 종자의 적정 발아 온도 조건을 예측하고자 발아율에 의한 2차 회귀분석 모델과 발아속도에 의한 선형회귀분석 모델을 이용하였다(Table 3, Fig. 2).
- 갈매보리수나무 종자의 적정 발아온도 조건을 구명하기 위하여 종자를 100 ㎖ 증류수에 24시간 침수시킨 후, 각각 10, 15, 20, 25, 30, 35℃, 명(明)조건으로 설정된 incubator에 치상하였다.
- PV(peak value)는 누적발아율을 치상 후 조사일수로 나눈 값 중 최고치이며, MDG(mean daily germination)는 일 평균 발아율이다. 또한, 종자 발아에 있어 중요한 온도조건인 기준온도(base temperature, Tb), 최대온도(maximum temperature, Tm), 적정온도(optimum temperature, To)를 일반적으로 이용되고 있는 발아율을 이용한 2차 회귀분석 모델과 발아속도를 이용한 선형 회귀분석 모델로서 비교하였다(Hardegree, 2006; Hardegree and Winstral, 2006).
- 5 MPa로 조절 후, 3일 동안 20℃에서 실시되었다. 무기염류를 이용한 priming 처리를 위해 CaCl2를 100, 200, 300, 400 mM의 농도로 이용하였다.
- Priming은 방법에 따라 불활성 고체물질을 이용하는 solid matrix priming(SMP)과 고분자 삼투물질을 이용하는 osmo-priming, 무기염류를 이용한 priming으로 구분하여 처리하였다. 예냉 처리를 위하여 종자를 실온에서 24시간 동안 물에 침지하여 수분을 충분히 흡습시킨 후 발아지에 치상하여 저온저장고(2～4℃)에 각각 1, 2, 4, 6, 8주 동안 보관한 후 다시 incubator에 치상하였다. 층적 처리는 젖은 모래를 이용하였으며, 2, 4, 6, 8주 동안 예냉 처리구와 같이 저온저장고에 보관하였다.
- 전처리가 종자 발아에 미치는 영향을 파악하고자 예냉(prechilling), 층적(stratification), priming을 실시하였다. Priming은 방법에 따라 불활성 고체물질을 이용하는 solid matrix priming(SMP)과 고분자 삼투물질을 이용하는 osmo-priming, 무기염류를 이용한 priming으로 구분하여 처리하였다.
- 각각의 온도조건 및 전처리에 따른 갈매보리수나무 종자는 50립 4반복으로 petri-dish에 치상되었다. 전처리별 종자의 치상온도는 온도조건 실험에서 도출된 적정온도를 적용하였다. 종자는 유근이 2 mm 이상 신장하였을 때 발아한 것으로 간주하였으며, 치상 후 24시간 마다 발아된 종자의 수를 조사하여 발아율(germination percentage; GP), 평균발아일수(mean germination time; MGT), 발아속도(germination rate; GR) 및 발아치(germination value; GV)를 산출하였다.
- 전처리별 종자의 치상온도는 온도조건 실험에서 도출된 적정온도를 적용하였다. 종자는 유근이 2 mm 이상 신장하였을 때 발아한 것으로 간주하였으며, 치상 후 24시간 마다 발아된 종자의 수를 조사하여 발아율(germination percentage; GP), 평균발아일수(mean germination time; MGT), 발아속도(germination rate; GR) 및 발아치(germination value; GV)를 산출하였다. 발아율은 총 공시종자에 대한 발아종자의 백분율로 표시하였으며, GP=(N/S)×100의 식을 이용하였다.
- 예냉 처리를 위하여 종자를 실온에서 24시간 동안 물에 침지하여 수분을 충분히 흡습시킨 후 발아지에 치상하여 저온저장고(2～4℃)에 각각 1, 2, 4, 6, 8주 동안 보관한 후 다시 incubator에 치상하였다. 층적 처리는 젖은 모래를 이용하였으며, 2, 4, 6, 8주 동안 예냉 처리구와 같이 저온저장고에 보관하였다. SMP 처리는 microcel E를 이용하였으며, seed(g) : carrier(g) : water(g)의 비율을 5:1:7(A), 8(B), 9(C), 10(D)으로 각각 조절한 다음, 7일 동안 20℃, 암조건에서 처리되었다.
대상 데이터
- 본 연구를 위해 사용된 공시재료는 2009년 10월 몽골 중앙도 좀모트시 지역(Fig. 1)에서 채취된 갈매보리수나무 종자로 연구협의된 몽골국립대로부터 시험용으로 소량 채취한 것을 제공받았다. 공시재료의 물리적 특성은 Table 1과 같다.
- 원산은 중앙아시아 몽고 티벳고원이며, 암·수가 다른 자웅이주이다.
데이터처리
- 또한 처리간 비교를 위하여 Duncan의 다중검정(Duncan’s multiple range test, DMRT)을 실시하였다.
- 조사된 자료의 통계분석은 SAS 통계 package(Ver. 8.0)를 이용하였으며, 실험치의 정확한 분석을 위하여 20% 이하 80% 이상의 퍼센트(percent)값은 각도수변형법을 이용하여 각도수로 변형하는 등 수치변형 후 분산분석(ANOVA)을 실시하여 처리에 대한 유의성을 검정하였다. 또한 처리간 비교를 위하여 Duncan의 다중검정(Duncan’s multiple range test, DMRT)을 실시하였다.
이론/모형
- 발아치는 GV=PV×MDG의 식을 이용하였다(Czabator, 1962).
성능/효과
- 4%) 처리구는 부적정 조건에 의한 발아 지연으로 해석 할 수 있다. 가장 짧은 발아일수는 나타낸 층적 6주, 8주 처리구는 발아율이 30.0%와 28.7%에 불가한 것으로 보아 발아일수의 단축보다는 발아의 조기 종료로 판단된다. 또한 발아속도 결과에서도 알 수 있듯이 발아율이 높고 발아일수가 짧으면 발아속도가 높았는데, 예냉 2주 처리는 처리구들 중 가장 높은 발아속도를 보였으며, 대체적으로 발아속도는 예냉과 층적 처리구에서 높게 나타났다.
- 본 연구는 기능성 작물, 사방용 수종, 토양개량 등 활용성이 뛰어난 갈매보리수나무의 유용 유전자원의 장기보존 및 실생번식에 도움을 주고자 종자의 발아 온도조건 및 전처리에 대한 발아특성을 구명하고자 실시되었다. 갈매보리수나무 종자는 10～35℃의 온도조건에 치상한 결과, 15, 20℃에서 발아율이 가장 높았으며, 평균발아일수, 발아속도 및 발아치는 25℃에서 가장 좋은 결과를 나타내었다. 또한 주요 발아온도를 예측하기 위하여 2차 및 선형 회귀분석모델을 이용하였는데, 발아율을 이용한 2차 회귀분석모델에서는 기준온도 0.
- 갈매보리수나무 종자를 생리적 처리 방법인 예냉, 층적 및 priming을 이용하여 전처리한 후 발아특성을 조사한 결과, 발아율에서는 CaCl2 300, 400 mM priming 처리구에서 가장 높은 수치를 나타내었다. 평균발아일수는 층적 6, 8주 처리구에서 가장 짧게 나타났으나 대조구 보다 발아율이 낮은 것으로 보아 발아일수의 단축보다는 발아의 종기 종료로 판단되었다.
- 2로 가장 높게 나타났으며 발아속도와 마찬가지로 예냉 처리구와 층적 처리구에서 높은 수치를 보였다. 결과적으로, 양적인 지표(발아율)에서는 CaCl2 300, 400 mM priming 처리가 가장 높은 효과를 보였으나 발아속도, 발아치 등 질적 지표에 있어서는 예냉 1, 2주 처리가 가장 효과적이었다. 그러나 예냉 2주 처리가 CaCl2 300, 400 mM 처리에 이어 높은 발아율을 나타낸 점을 감안할 때 유묘 생산시 질적·양적 측면에서 효과를 거두기 위행서는 예냉 2주 처리가 가장 적정한 처리 조건이라고 판단된다.
- 7%에 불가한 것으로 보아 발아일수의 단축보다는 발아의 조기 종료로 판단된다. 또한 발아속도 결과에서도 알 수 있듯이 발아율이 높고 발아일수가 짧으면 발아속도가 높았는데, 예냉 2주 처리는 처리구들 중 가장 높은 발아속도를 보였으며, 대체적으로 발아속도는 예냉과 층적 처리구에서 높게 나타났다. 발아세를 추정하는 발아치의 경우 역시 예냉 1, 2주 처리구에서 47.
- 갈매보리수나무 종자는 10～35℃의 온도조건에 치상한 결과, 15, 20℃에서 발아율이 가장 높았으며, 평균발아일수, 발아속도 및 발아치는 25℃에서 가장 좋은 결과를 나타내었다. 또한 주요 발아온도를 예측하기 위하여 2차 및 선형 회귀분석모델을 이용하였는데, 발아율을 이용한 2차 회귀분석모델에서는 기준온도 0.6℃, 최대온도 36.4℃, 적정온도 18.5℃로 나타났으며, 발아가능 온도범위는 35.8℃이었다. 발아속도를 이용한 선형 회귀분석모델에서는 기준온도 8.
- 양적 지표인 발아율은 대체적으로 높은 온도에서 발아가 취약함을 알 수 있었는데, 이 같은 특성은 저온지대에 주로 생육하고 있는 갈매보리수나무의 환경과 연관이 있는 것으로 사료된다. 반면 질적 지표라고 할 수 있는 평균발아일수, 발아속도, 발아치의 경우 25℃에서 가장 좋은 결과를 나타냈는데, 특히 발아치의 경우 다른 온도조건과의 차이가 현저하였다. 이와 결과를 통해 갈매보리수나무 종자는 비교적 낮은 온도인 15, 20℃에서 다량의 종자발아가 이루어지나 그 속도나 균일성, 발아세에 있어서는 우수하지 못함을 알 수 있다.
- 또한 발아속도 결과에서도 알 수 있듯이 발아율이 높고 발아일수가 짧으면 발아속도가 높았는데, 예냉 2주 처리는 처리구들 중 가장 높은 발아속도를 보였으며, 대체적으로 발아속도는 예냉과 층적 처리구에서 높게 나타났다. 발아세를 추정하는 발아치의 경우 역시 예냉 1, 2주 처리구에서 47.8과 44.2로 가장 높게 나타났으며 발아속도와 마찬가지로 예냉 처리구와 층적 처리구에서 높은 수치를 보였다. 결과적으로, 양적인 지표(발아율)에서는 CaCl2 300, 400 mM priming 처리가 가장 높은 효과를 보였으나 발아속도, 발아치 등 질적 지표에 있어서는 예냉 1, 2주 처리가 가장 효과적이었다.
- 평균발아일수는 층적 6, 8주 처리구에서 가장 짧게 나타났으나 대조구 보다 발아율이 낮은 것으로 보아 발아일수의 단축보다는 발아의 종기 종료로 판단되었다. 발아속도 및 발아치의 경우 예냉 1, 2주 처리구에서 가장 높게 나타났으며 발아율 또한 CaCl2 300, 400 mM 처리구에 이어 높은 수치를 나타내어 유묘 생산시 양적·질적 측면을 고려했을 때 가장 적정한 조건으로 판단되었다.
- 8℃로 나타났다. 발아속도를 이용한 선형회귀분석모델에서는 기준온도 8.3℃, 최대온도 35.4℃, 적정온도 25.3℃로 나타났으며, 발아가능 온도범위는 27.2℃로 나타났다. 종자발아는 광, 온도, 기타 환경인자에 영향을 받으며(Bewley and Black, 1994; Baskin and Baskin, 1998), 이 중 온도는 최대 발아율(Heydecker, 1977)과 발아속도(Flores and Briones, 2001; Phartyal et al.
- 갈매보리수나무 종자의 전처리별 발아특성 결과는 Table 4와 같다. 발아율, 평균발아일수 등 모든 발아특성은 처리 간에 1% 수준에서 통계적 유의성이 인정되었다. 발아율의 경우 예냉 2주, SMP C, CaCl2 300, 400 mM 처리구에서 무처리구 보다 높은 수치를 보였으며, 특히 CaCl2 300, 400 mM 처리구에서 52.
- 발아율을 이용한 2차 회귀분석 모델에서 주요 발아 온도조건 중 기준온도(Tb)는 0.6℃, 최대온도(Tm)는 36.4℃, 적정온도(To)는 18.5℃로 나타났으며, 발아가능 온도범위는 35.8℃로 나타났다. 발아속도를 이용한 선형회귀분석모델에서는 기준온도 8.
- 발아율, 평균발아일수 등 모든 발아특성은 처리 간에 1% 수준에서 통계적 유의성이 인정되었다. 발아율의 경우 예냉 2주, SMP C, CaCl2 300, 400 mM 처리구에서 무처리구 보다 높은 수치를 보였으며, 특히 CaCl2 300, 400 mM 처리구에서 52.6%와 50.9%로 가장 높은 발아율을 나타내었다. 평균 발아일수는 CaCl2 300 mM 처리구와 PEG -0.
- 반면 질적 지표라고 할 수 있는 평균발아일수, 발아속도, 발아치의 경우 25℃에서 가장 좋은 결과를 나타냈는데, 특히 발아치의 경우 다른 온도조건과의 차이가 현저하였다. 이와 결과를 통해 갈매보리수나무 종자는 비교적 낮은 온도인 15, 20℃에서 다량의 종자발아가 이루어지나 그 속도나 균일성, 발아세에 있어서는 우수하지 못함을 알 수 있다.
- 9%로 가장 높은 발아율을 나타내었다. 평균 발아일수는 CaCl2 300 mM 처리구와 PEG -0.25 MPa에서 각각 10.7일과 10.8일로 가장 길게 나타났고, 층적 6주와 8주 처리가 각각 1.7일과 1.2일로 가장 짧았다. 발아율 결과와 비교해 보았을 때 평균발아일수 10.
- 300, 400 mM priming 처리구에서 가장 높은 수치를 나타내었다. 평균발아일수는 층적 6, 8주 처리구에서 가장 짧게 나타났으나 대조구 보다 발아율이 낮은 것으로 보아 발아일수의 단축보다는 발아의 종기 종료로 판단되었다. 발아속도 및 발아치의 경우 예냉 1, 2주 처리구에서 가장 높게 나타났으며 발아율 또한 CaCl2 300, 400 mM 처리구에 이어 높은 수치를 나타내어 유묘 생산시 양적·질적 측면을 고려했을 때 가장 적정한 조건으로 판단되었다.
- 4℃이상에서 발아 등 생장이 불가능한 것으로 나타난다. 한편, 기준온도와 적정온도는 선형회귀분석 모델에서, 최대온도와 발아가능 온도범위는 2차 회귀분석 모델에서 더 높게 나타났다. 이처럼 두 회귀분석 모델에서 주요 발아온도 조건이 차이를 나타내었는데, 대부분 종자의 발아특성간 상관분석시 발아율과 발아속도는 높은 정(+)의 상관을 나타내었으나(Tak et al.
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