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문제 정의
- 그러나 균근이 감염되지 않은 인삼의 뿌리를 이용한 통제된 환경에서 다양한 종의 균근균을 접종하여 인삼과 수지상균근균 사이의 공생관계를 규명하고자 시도된 연구는 이루어지지 않았다. 따라서 이들 간의 관계를 파악하기 위해 본 연구에서는 인삼의 종자를 발아시킨 후 어린 인삼묘의 뿌리에 균근균을 접종시킨 후 인삼의 생장 및 광합성을 측정하여 수지상균근균이 인삼의 생장에 미치는 효과를 분석하였다.
- 본 연구에서는 5 종의 수지상균근균을 인삼(Panax gins- eng C. A. Mey.)의 묘에 처리하여 인삼의 생장에 미치는 영향을 확인하였다. 수지상균근균 5종(Glomus mosseae, Glomus intraradices, Glomus etunicatum, Acaulospora longula, Aca-ulospora trappei)의 접종원을 발아 후 60일이 지난 인삼묘에 접종하여 120일간 키운 후 인삼의 건조중량, 지상부의 크기 및 엽록소 형광을 측정하였다.
제안 방법
- 인삼 지상부의 잎 3장 중 가운데 잎 중앙에 클립(Leaf clip, ADC BioScientific, UK)을 이용하여 암처리 하였 다. 15분간의 암처리 후 엽록소형광측정기(OS-30p, ADC BioScientific, UK)를 이용하여 엽록소형광측정 값을 얻어 분석하였다(Maxwell and Johnson, 2000).
- 각 개체 별로 최초의 지상부 길이를 측정하여 기록하였으며 실험 시작 120일이 지난 후 최종 길이를 측정하였다. 인삼 지상부의 길이 측정은 Digimatic Caliper(CD-15CPX, Mytutoyo, Japan)를 이용하였으며 측정의 신뢰도를 높이기 위해 자석식 수평수포(ED-CI, EBISU, Japan)를 이용하였다.
- 개갑 처리된 종자는 다시 저온감응을 통해 생리적 휴면을 타파해야 하며(Stoltz and Snyder, 1985), 이를 위해 4°C의 저온실에서 90일 동안 저온처리를 시행하였다.
- 개갑과 저온감응 처리된 인삼 종자를 4 cm 간격으로 멸균된 모래가 담긴 사각형의 포트(600 × 400 × 70 mm)에 파종하였고, 배양실의 온도를 인삼의 최적 발아 온도인 10°C로 유지하여 발아를 유도하였다.
- 인삼의 생물량은 120일 배양 후에 각 인삼 개체의 지상부와 뿌리를 구분하여 40°C에서 72시간동안 건조(WiseVan, DAIHAN Scientific, Korea) 후 측정하였다. 건조된 샘플들은 전자저울(ABS 220-4, KERN, Germany)을 사용하여 건조 중량을 측정하였다. 또한 각 개체 별로 엽록소형광측정을 수행하였다.
- 건조된 샘플들은 전자저울(ABS 220-4, KERN, Germany)을 사용하여 건조 중량을 측정하였다. 또한 각 개체 별로 엽록소형광측정을 수행하였다. 인삼 지상부의 잎 3장 중 가운데 잎 중앙에 클립(Leaf clip, ADC BioScientific, UK)을 이용하여 암처리 하였 다.
- 배양 기간동안 물로 1일 1회 20 mL씩 관수하였고, 무기양분 공급을 위해 Hoagland's solution을 주 1회 20 mL 처리하였다.
- )의 묘에 처리하여 인삼의 생장에 미치는 영향을 확인하였다. 수지상균근균 5종(Glomus mosseae, Glomus intraradices, Glomus etunicatum, Acaulospora longula, Aca-ulospora trappei)의 접종원을 발아 후 60일이 지난 인삼묘에 접종하여 120일간 키운 후 인삼의 건조중량, 지상부의 크기 및 엽록소 형광을 측정하였다. 그 결과 수지상균근균을 접종한 인삼의 생장이 대조구에 비해 높은 경향을 나타내었으며, 접종한 수지상균근균의 균주(종)에 따라 차이를 보였다.
- 총 5종의 수지상균근균(Glomus mosseae, Glomus intrarad- ices, Glomus etunicatum, Acaulospora longula, Archaeospora trap- pei)을 인삼의 뿌리에 접종하여 생장효과를 측정하였다. 수지상균근균 포자를 순수배양 중인 토양에서 100개 추출하여 0.05% tween20 solution으로 세척하고, 2% chloramine T solution으로 10분 간 처리한 후, 멸균수로 2~3회 씻어내어 표면 살균하였다(Becard and Fortin, 1988). 멸균 모래(121°C, 60분)에서 수수(Sorghum bicolor) 씨앗을 발아시켜 지상부가 약 5 cm가 될 때까지 키운 후, 표면살균된 포자를 접종시켰다(Brundrett and Abbott, 1995).
- 순수배양을 통해 배양한 수지상균근균의 접종원을 무균 인삼모에 50 mg씩 접종하였다. 콘형 포트에 멸균 토양을 1/2 채운 후 무균 인삼묘를 세우고 접종원을 10 mg씩 나누어 인삼뿌리의 5곳에 부착시키며 멸균 모래를 채웠다.
- 인삼 종자는 떡잎만 분화되어 있어 형태적으로 불완전한 미성숙배이며 종피가 매우 단단한 경실종자로서 그 상태에서는 발아가 불가능한 형태적 휴면에 처해있다(Kwon and Lee, 1997). 이러한 형태적 휴면을 타파하기 위해서 인삼종자를 90일 동안 멸균된 모래에 충적저장하며 1일 1회 관수하는 개갑 처리를 하였다. 개갑 처리 전 모든 인삼 종자는 70% ethanol 용액에 세척 한 후, 5% NaOCl에 20분 간, 30% H2O2에 10분간 담그고 멸균수로 3회 씻어내어 표면살균 하였다(Brundrett et al.
- 또한 각 개체 별로 엽록소형광측정을 수행하였다. 인삼 지상부의 잎 3장 중 가운데 잎 중앙에 클립(Leaf clip, ADC BioScientific, UK)을 이용하여 암처리 하였 다. 15분간의 암처리 후 엽록소형광측정기(OS-30p, ADC BioScientific, UK)를 이용하여 엽록소형광측정 값을 얻어 분석하였다(Maxwell and Johnson, 2000).
- 인삼의 생물량은 120일 배양 후에 각 인삼 개체의 지상부와 뿌리를 구분하여 40°C에서 72시간동안 건조(WiseVan, DAIHAN Scientific, Korea) 후 측정하였다.
- 사용한 토양의 화학적 분석은 Table 1에 나타내었다. 접종 처리는 수지상균근균이 포함되지 않은 대조군과 5종의 수지상균근균이 포함된 접종원, 그리고 5종의 접종원을 동일 비율로 혼합한 접종원 등, 총 6가지의 처리를 하였으며, 각 처리 당 30 반복을 하였다. 접종 인삼은 무균 인삼의 배양 조건과 동일한 조건으로 총 120일간 배양하였다.
- 총 5종의 수지상균근균(Glomus mosseae, Glomus intrarad- ices, Glomus etunicatum, Acaulospora longula, Archaeospora trap- pei)을 인삼의 뿌리에 접종하여 생장효과를 측정하였다. 수지상균근균 포자를 순수배양 중인 토양에서 100개 추출하여 0.
- 순수배양을 통해 배양한 수지상균근균의 접종원을 무균 인삼모에 50 mg씩 접종하였다. 콘형 포트에 멸균 토양을 1/2 채운 후 무균 인삼묘를 세우고 접종원을 10 mg씩 나누어 인삼뿌리의 5곳에 부착시키며 멸균 모래를 채웠다. 사용한 토양의 화학적 분석은 Table 1에 나타내었다.
이론/모형
- 각 개체 별로 최초의 지상부 길이를 측정하여 기록하였으며 실험 시작 120일이 지난 후 최종 길이를 측정하였다. 인삼 지상부의 길이 측정은 Digimatic Caliper(CD-15CPX, Mytutoyo, Japan)를 이용하였으며 측정의 신뢰도를 높이기 위해 자석식 수평수포(ED-CI, EBISU, Japan)를 이용하였다. 생장율은 최종 길이와 최초 길이 차를 계산하여 얻었다.
성능/효과
- 수지상균근균 5종(Glomus mosseae, Glomus intraradices, Glomus etunicatum, Acaulospora longula, Aca-ulospora trappei)의 접종원을 발아 후 60일이 지난 인삼묘에 접종하여 120일간 키운 후 인삼의 건조중량, 지상부의 크기 및 엽록소 형광을 측정하였다. 그 결과 수지상균근균을 접종한 인삼의 생장이 대조구에 비해 높은 경향을 나타내었으며, 접종한 수지상균근균의 균주(종)에 따라 차이를 보였다. 특히, Glomus intraradices 가 다른 종에 비해 인삼의 생장에 미치는 효과가 크게 나타났으며, 엽록소형광값은 모든 종에 대하여 유의미한 차이를 보이지 않았다.
- longula의 건중량은 대조구와 유의미한 값의 차이를 나타내지 않았다. 또한 수지상균근균의 처리에 따른 인삼의 엽록소형광을 측정한 결과, A. longula를 제외한 모든 수지상균근균의 처리구에서 대조구보다 증가하는 경향을 나타내었으나 통계적으로 유의미한 결과를 나타내지는 않았다(Table 2).
- 배양 기간동안 물로 1일 1회 20 mL씩 관수하였고, 무기양분 공급을 위해 Hoagland's solution을 주 1회 20 mL 처리하였다. 배양 기간 이후 뿌리는 모래를 완전히 세척한 후 건조시켜 인삼모의 접종원으로 사용하였으며 접종원으로 사용한 뿌리의 균근 감염율을 측정한 결과 35%-57%의 감염율을 나타내었다.
- 본 연구 결과, 인삼의 재배에 수지상균근균을 처리하는 것이 인삼의 생장에 보다 효과적인 것을 확인하였다. 특히, 수지상균근균의 종에 따라 효과의 차이가 있음을 알 수 있었으며, 이는 인삼과 수지상균근균 그리고 인삼의 생장 및 성분분석 변화 등에 있어서 앞으로 규명해야 할 것이다.
- 그 외에도 다양한 수지상균근균을 인삼에 접종한 Zeuske와 Weber (2000)의 연구에서도 접종원에 따라 다양한 생장효과를 보였으며, 토양의 양분함량에 따라서도 다른 효과를 나타내었다고 보고하였다. 본 연구에서는 인삼묘가 자라는 토양의 성분을 일정하게 유지하고 접종원만을 달리한 결과 G. intraradices는 다른 균주에 비해 지상부 길이생장과 생체량에서 인삼의 생장을 높여주는 효과를 나타내었다. Kil et al.
- , 1995; Zeuske and Weber, 2000). 본 연구에서도 인삼의 지상부의 생장이 대부분의 균주의 접종에서 균주를 접종하지 않은 대조구에 비해 유의미하게 증가하였음을 알 수 있었다. Zhu등 (2010)은 옥수수를 이용한 연구에서 수지상균근균 처리구와 비처리구 간에 엽록소의 차이 뿐만이 아니라 최종적으로는 건중량에 있어서도 차이가 발생하는 것을 보고하였다(Zhu et al.
- etunicatum 순으로 생장에 긍정적인 효과가 있었다. 수지상균근균 처리에 따른 인삼의 건중량 차이를 측정한 결과 수지상균근균을 접종한 인삼의 건중량이 대조구보다 모두 높은 값을 나타내었다(Table 2). 통계적으로는 G.
- 총 5종류의 수지상균근균의 접종원을 인삼묘에 처리한 후, 120일 후 인삼의 생장촉진 효과를 측정한 결과, 대체로 수지상균근균을 접종한 인삼은 접종하지 않은 대조구에 비해 생장량이 증가하였다(Table 2). 인삼의 지상부 길이 생장률의 경우, G. intraradices의 처리 시 대조구에 비해서 약 2배 이상의 생장률의 증가를 보였으며, A. trappei, G. mosseae, A. longula, G. etunicatum 순으로 생장에 긍정적인 효과가 있었다. 수지상균근균 처리에 따른 인삼의 건중량 차이를 측정한 결과 수지상균근균을 접종한 인삼의 건중량이 대조구보다 모두 높은 값을 나타내었다(Table 2).
- 총 5종류의 수지상균근균의 접종원을 인삼묘에 처리한 후, 120일 후 인삼의 생장촉진 효과를 측정한 결과, 대체로 수지상균근균을 접종한 인삼은 접종하지 않은 대조구에 비해 생장량이 증가하였다(Table 2). 인삼의 지상부 길이 생장률의 경우, G.
- 수지상균근균 처리에 따른 인삼의 건중량 차이를 측정한 결과 수지상균근균을 접종한 인삼의 건중량이 대조구보다 모두 높은 값을 나타내었다(Table 2). 통계적으로는 G. intraradices, A. trappei, G. etunicatum의 처리구에서 유의수준 0.05에서 유의미한 차이를 나타내었으나 G. mosseae 와 A. longula의 건중량은 대조구와 유의미한 값의 차이를 나타내지 않았다. 또한 수지상균근균의 처리에 따른 인삼의 엽록소형광을 측정한 결과, A.
- 그 결과 수지상균근균을 접종한 인삼의 생장이 대조구에 비해 높은 경향을 나타내었으며, 접종한 수지상균근균의 균주(종)에 따라 차이를 보였다. 특히, Glomus intraradices 가 다른 종에 비해 인삼의 생장에 미치는 효과가 크게 나타났으며, 엽록소형광값은 모든 종에 대하여 유의미한 차이를 보이지 않았다.
후속연구
- , 2010). 그러나 본 연구에서는 수지상균근균의 접종이 엽록소형광의 값에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으며, 더욱이 인삼의 생장에 큰 차이를 나타내지 않았으나 이는 다년생 작물인 인삼의 특성을 고려한 장기간의 연구가 필요하다는 것을 보여주고 있다.
- intraradices 와 같은 수지상균근균을 처리하여 생장을 촉진시키는 방법을 개발할 필요가 있다. 끝으로 본 연구에서는 실험에 사용한 토양이 동일한 토양조건임에도 인삼의 생장에 영향을 미칠 수 토양의 양분함량은 고려하지 않았으므로 향후 토양조건을 포함한 실제 야외의 환경 요인을 고려한 실험의 설계가 요구된다.
- 숙주식물과 수지상균근균간의 공생관계는 식생이 내·외부의 교란으로 인해 파괴되지 않는 한 급격히 변화되는 않는 것으로 알려져 있으므로(Zhang et al., 2010), 인삼의 재 배 초기에 G. intraradices 와 같은 수지상균근균을 처리하여 생장을 촉진시키는 방법을 개발할 필요가 있다.
- 특히, 수지상균근균의 종에 따라 효과의 차이가 있음을 알 수 있었으며, 이는 인삼과 수지상균근균 그리고 인삼의 생장 및 성분분석 변화 등에 있어서 앞으로 규명해야 할 것이다. 이를 위해서 우선적으로 순수배양된 수지상균근균과 무균 상태의 인삼묘 그리고 이들 공생체의 다년간의 재배를 통해 보다 유용한 결과를 도출할 수 있을 것으로 생각된다.
- 본 연구 결과, 인삼의 재배에 수지상균근균을 처리하는 것이 인삼의 생장에 보다 효과적인 것을 확인하였다. 특히, 수지상균근균의 종에 따라 효과의 차이가 있음을 알 수 있었으며, 이는 인삼과 수지상균근균 그리고 인삼의 생장 및 성분분석 변화 등에 있어서 앞으로 규명해야 할 것이다. 이를 위해서 우선적으로 순수배양된 수지상균근균과 무균 상태의 인삼묘 그리고 이들 공생체의 다년간의 재배를 통해 보다 유용한 결과를 도출할 수 있을 것으로 생각된다.
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