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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 절화 장미의 꽃목굽음 현상에 대한 원인과 발생 기작을 이해하고자 국내 육성품종인 ‘Beast’를 대상으로 연중 꽃목굽음 현상의 발생 빈도, 꽃목굽음지의 생장과 화기 형태, 화아 발육 과정에서의 식물호르몬 옥신과 지베렐린의 변화를 분석하였다.
제안 방법
- 동화산물 축적과 분배를 알아보고자 전탄수화물(T-C)과 전 질소(T-N)를 분석하였다. 전탄수화물 함량은 건조시료 0.
- 또한 2012년 4-6월 수확단계의 정상적인 신초(이하 “정상지”, normal flowering shoots)와 꽃목굽음지 각각 20개를 대상으로 개화소요일수, 신초의 길이, 생체중, 건물중, 마디수, 엽면적, 꽃잎수 등 생장 지표를 조사하였다.
- 먼저 꽃목굽음 현상의 연중 발생 빈도를 알아보고자 절화를 생산 중인 모식물체 444주를 대상으로 2012년 1월부터 12월까지 매월 2회씩 개화 발육 중인 전체 신초에 대하여 꽃받침조각이 변형되며 꽃목굽음 현상을 보이는 신초(이하 “꽃목굽음지”, bent peduncle phenomenon flowering shoots, BPP)를 구분하여 조사하였다.
- 농도를 분석하였다. 생육 단계는 화아형성 이전 단계(bud break, 신초길이 약 2cm 미만)와 화아형성 이후 화아크기에 따른 5단계(S1, 화아길이 0.5cm 미만; S2, 화아길이 1cm; S3, 화아길이 1.5cm; S4, 화아길이 2cm; S5, 화아길이 2.5cm 이상)로 구분하였다.
- 장미 정상지와 꽃목굽음지의 내생 호르몬 수준을 비교하고자 생육단계별로 옥신의 일종인 IAA(3-Indoleacetic acid)와 지베렐린의 일종인 GA3 농도를 분석하였다. 생육 단계는 화아형성 이전 단계(bud break, 신초길이 약 2cm 미만)와 화아형성 이후 화아크기에 따른 5단계(S1, 화아길이 0.
- 전질소 분석을 위해 건조 시료 0.1g에 H2SO4 1mL와 50% HClO4 10mL를 첨가한 후 분해조에서 300°C로 가열하여 투명해질 때까지 분해과정을 거친 다음, 증류수를 첨가한 후 No. 6 여과지를 사용하여 여과 후 100mL로 정량하고 질소증류장치(Kjeltec 2300, Foss, Sweden)로 분석하였다.
- 전탄수화물 함량은 건조시료 0.1g에 0.7N HCl 20mL을 첨가하여 100°C의 항온수조에서 2시간 30분간 반응시킨 후, No. 6 여과지에 여과 후 100mL로 정량한 것을 0.5mL 취하여 anthrone 용액 5mL(95% H2SO4 100mL + anthrone 20mg)와 증류수 0.5mL를 첨가하여 100°C 항온 수조에서 7분 반응 후 급냉하여 UV-2450(UV-VIS spectrophotometer, Shimadzu, Japan) 625nm에서 측정하였다.
- 호르몬 분석을 위해 각각 IAA 이동상[60% methanol, 0.1% phosphoric acid(v/v)], GA3 이동상(25% methanol, phosphoric acid로 pH 3.0 보정)으로 분리하여 시린지 필터 2µL로 1mL 필터링 후 HPLC(LC-20 AD, Shimadzu, Japan)를 이용하여 분석하였다.
대상 데이터
- Seasonal change in occurrence of flowering shoots with bent peduncle phenomenon in greenhouse-grown cut rose ‘Beast’ in Paju, Korea. Data were collected from 444 fouryear-old flowering plants. Vertical bars mean the standard error (n = 1,320).
- 내부표준물질은 IAA[3-Indoleacetic acid ≥ 98%(HPLC), Sigma]와 GA3[90% gibberellin A3 basis(HPLC), Sigma]를 사용하였다.
- 식물재료는 파주시 소재 절화 장미 재배 농가의 4년생 국내육성 장미 ‘Beast’ 품종(Rosa hybrida L. ‘Beast’)을 대상으로 하였다.
데이터처리
- 통계분석용 프로그램인 SAS package(Statistical analysis system, version 9.3, SAS Institute Inc., USA)를 이용하여 ANOVA(Analysis of variance) 분석을 실시하였으며, 각 처리간의 유의성은 DMRT(Duncan’s new multiple range test) 5% 수준으로 하였다.
성능/효과
- 꽃목굽음지의 화기 형태를 관찰한 결과, 특정 꽃받침조각 하나가 나머지 4개의 꽃받침조각 위치보다 1-2cm 아래에 위치하였고 정상적인 모양의 꽃받침조각이 아닌 잎과 유사한 형태로 변형되어 발육하였으며, 변형된 꽃받침조각과 정상적인 꽃받침 사이에서 꽃자루의 일부가 편평해지는 대화 현상(fasciation)과 함께 변형된 꽃받침조각 방향으로 꽃목이 굽는 화기 형태를 나타냈다(Fig. 1). 이것은 화아기관 분화과정에서 최초로 형성되는 5개의 꽃받침조각 중에서 특정 꽃받침조각 하나가 조기에 형성된 결과로 보이며, 이것이 잎과 유사한 형태로 변형되는 증상은 Masters(1869)가 명명한 “phyllody”, 즉 엽상화 현상으로 판단된다.
- 한편, 꽃목굽음지의 경우 개화소요일수, 신초 길이, 생체중, 마디수, 엽면적, 꽃잎수 등 생장지표가 정상지와 유의적인 차이를 보이지 않아 꽃목이 굽는 현상 외에 신초 생장은 정상적으로 진행되고 있는 것으로 확인되었으나, 꽃 부분에서 정상지보다 꽃목굽음지의 생체중이 유의적으로 낮게 나타나 꽃목굽음지는 줄기 조직의 대화현상으로 인한 세포 불균형에 의해 수분이동에 영향을 받는 것으로 판단된다. 또한 신초 전체 생체중에 대한 꽃 부분의 생체중이 꽃목굽음지가 19%로 정상지 25.3%보다 감소하는 경향을 보였으나 통계적인 유의성은 확인되지 않았다(Table 1).
- 3%로 나타났다(Table 2). 이것을 종합해보면 꽃으로의 건물 분배와 동화산물(T-C) 축적은 정상지보다 상대적으로 감소하였으며, 꽃에서의 C/N율 역시 낮아지는 경향을 보였다(Fig. 3).
- 이상의 결과에서 꽃목굽음 현상은 엽상화된 꽃받침조각으로부터 생성되는 IAA의 직접적인 영향뿐만 아니라 꽃목 조직 내 세포분열 속도의 불균형과 대화 현상으로 유발되는 동화산물의 불균형 분배와도 관련이 있는 것으로 판단된다. 또한 꽃목굽음 현상이 고온기에 증가하는 점을 고려할 때, 이탈되는 특정 꽃받침조각의 조기 형성이 부적합한 고온 환경에 의해 유발될 것으로 생각되지만 이에 뒷받침할 만한 명확한 증거는 확인되고 있지 않아 금후 장미 화아 형성과 관련하여 화아기관 분화단계, 특히 꽃받침조각의 분화 단계에서 분자수준의 관련 인자 탐색 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- 정상지에서 IAA 함량은 bud break 단계를 기준으로 화아 발육 초기 단계(S1)에서 가장 높았고 이후 화아가 발육할수록(S1 → S5) 점차 감소하였다(Fig. 4).
- 3). 한편 T-C와 T-N 함량은 부위별로 유의적인 차이를 보이지 않았고, C/N율 역시 유의적 차이를 보이지 않았으나, 꽃으로의 T-C와 T-N의 분배 특성을 살펴보면 꽃목굽음지에서는 T-C 12.9%, T-N 15.4%, 정상지에서는 각각 19.7%, 14.3%로 나타났다(Table 2). 이것을 종합해보면 꽃으로의 건물 분배와 동화산물(T-C) 축적은 정상지보다 상대적으로 감소하였으며, 꽃에서의 C/N율 역시 낮아지는 경향을 보였다(Fig.
- 2). 한편, 꽃목굽음지의 경우 개화소요일수, 신초 길이, 생체중, 마디수, 엽면적, 꽃잎수 등 생장지표가 정상지와 유의적인 차이를 보이지 않아 꽃목이 굽는 현상 외에 신초 생장은 정상적으로 진행되고 있는 것으로 확인되었으나, 꽃 부분에서 정상지보다 꽃목굽음지의 생체중이 유의적으로 낮게 나타나 꽃목굽음지는 줄기 조직의 대화현상으로 인한 세포 불균형에 의해 수분이동에 영향을 받는 것으로 판단된다. 또한 신초 전체 생체중에 대한 꽃 부분의 생체중이 꽃목굽음지가 19%로 정상지 25.
후속연구
- 이상의 결과에서 꽃목굽음 현상은 엽상화된 꽃받침조각으로부터 생성되는 IAA의 직접적인 영향뿐만 아니라 꽃목 조직 내 세포분열 속도의 불균형과 대화 현상으로 유발되는 동화산물의 불균형 분배와도 관련이 있는 것으로 판단된다. 또한 꽃목굽음 현상이 고온기에 증가하는 점을 고려할 때, 이탈되는 특정 꽃받침조각의 조기 형성이 부적합한 고온 환경에 의해 유발될 것으로 생각되지만 이에 뒷받침할 만한 명확한 증거는 확인되고 있지 않아 금후 장미 화아 형성과 관련하여 화아기관 분화단계, 특히 꽃받침조각의 분화 단계에서 분자수준의 관련 인자 탐색 연구가 필요할 것으로 판단된다.
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