'만풍배'의 생육기별 해부학적 구조와 과실품질 The Characteristics of Anatomical Structure and Fruit Quality According to Fruit Developmental Stage of Pyrus pyrifolia Nakai cv. Manpungbae원문보기
본 연구는 '만풍배'의 생육단계 및 괘대 유무에 따른 과실의 해부학적 차이를 알아보고, 수확기 과실의 품질 및 착색특성 관찰을 통하여 '만풍배'의 생리적 특징을 이해하기 위하여 수행되었다. 만개기의 과실구조는 바깥쪽으로부터 외표피층, 아표피층, 유조직층, 내표피층으로 구성되어 있으며 아표피층을 이루는 세포 층수는 만개기부터 만개 후 77일까지 9-13층까지 최대로 증가하여 '만풍배'의 세포 분열 기간은 만개 후 77일까지로 조사되었다. 이 기간 동안 아표피층에서 유관속조직까지의 두께는 $73.1{\mu}m$부터 $195{\mu}m$까지 증가하였다. 석세포는 만개 후 7일부터 관찰되어 만개 후 49일에는 석세포군이 형성되어 있었다. 코르크층은 만개 후 49-77일 사이에 형성되었다. 성숙기인 만개 후 161일 '만풍배' 과실의 과피는 바깥쪽부터 코르크층은 4.5층, 아표피층은 7개의 세포층으로 구성되어 있었고 아표피층에는 탄닌이 분포해 있었다. '만풍배'의 괘대 유무에 따른 과실비대 및 조직발달을 비교한 결과, 괘대 초기에는 코르크층이 유대재배구에서 더 빨리 생겨나는 것으로 관찰되었으나 성숙기에는 3층 정도 무대재배구에서 더 두꺼워지는 것을 관찰할 수 있었다. 석세포군의 크기는 두 실험구 모두 불균일하게 분포되어 있었으며 과중은 무대재배구에서 더 높았으나 수확기의 당도는 괘대 유무에 따른 차이를 보이지 않았다. '만풍배'의 수확기 과중 등급은 301g부터 900g 이상까지 분포하였고, 그 중 551-800g의 과실이 총 수확량의 71.6%로 가장 많았으며 이 범위의 평균 과중은 677.2g이었다. 과실품질은 가용성 고형물 함량 $10.1-12.1^{\circ}Brix$, 산도 0.10-1.24%, 당산비 9.76-14.31로 분포하였으며 과중과 가용성 고형물 함량은 매우 높은 정의 상관관계를 나타내어 과실 크기가 클수록 가용성 고형물 함량도 높았다. 반면에 경도는 과중 및 가용성 고형물 함량과 높은 부의 상관관계를 나타내어 과실크기가 클수록 낮은 경향을 나타냈다. 과피의 황갈색 부분과 녹색 부분을 구분하여 코르크층 수와 함께 엽록소 함량을 조사한 결과, 코르크층은 황갈색 부분은 3.8층, 녹색부분은 3.5층으로 거의 차이를 보이지 않았으나 엽록소 함량은 녹색부분이 많은 것으로 조사되었다.
본 연구는 '만풍배'의 생육단계 및 괘대 유무에 따른 과실의 해부학적 차이를 알아보고, 수확기 과실의 품질 및 착색특성 관찰을 통하여 '만풍배'의 생리적 특징을 이해하기 위하여 수행되었다. 만개기의 과실구조는 바깥쪽으로부터 외표피층, 아표피층, 유조직층, 내표피층으로 구성되어 있으며 아표피층을 이루는 세포 층수는 만개기부터 만개 후 77일까지 9-13층까지 최대로 증가하여 '만풍배'의 세포 분열 기간은 만개 후 77일까지로 조사되었다. 이 기간 동안 아표피층에서 유관속조직까지의 두께는 $73.1{\mu}m$부터 $195{\mu}m$까지 증가하였다. 석세포는 만개 후 7일부터 관찰되어 만개 후 49일에는 석세포군이 형성되어 있었다. 코르크층은 만개 후 49-77일 사이에 형성되었다. 성숙기인 만개 후 161일 '만풍배' 과실의 과피는 바깥쪽부터 코르크층은 4.5층, 아표피층은 7개의 세포층으로 구성되어 있었고 아표피층에는 탄닌이 분포해 있었다. '만풍배'의 괘대 유무에 따른 과실비대 및 조직발달을 비교한 결과, 괘대 초기에는 코르크층이 유대재배구에서 더 빨리 생겨나는 것으로 관찰되었으나 성숙기에는 3층 정도 무대재배구에서 더 두꺼워지는 것을 관찰할 수 있었다. 석세포군의 크기는 두 실험구 모두 불균일하게 분포되어 있었으며 과중은 무대재배구에서 더 높았으나 수확기의 당도는 괘대 유무에 따른 차이를 보이지 않았다. '만풍배'의 수확기 과중 등급은 301g부터 900g 이상까지 분포하였고, 그 중 551-800g의 과실이 총 수확량의 71.6%로 가장 많았으며 이 범위의 평균 과중은 677.2g이었다. 과실품질은 가용성 고형물 함량 $10.1-12.1^{\circ}Brix$, 산도 0.10-1.24%, 당산비 9.76-14.31로 분포하였으며 과중과 가용성 고형물 함량은 매우 높은 정의 상관관계를 나타내어 과실 크기가 클수록 가용성 고형물 함량도 높았다. 반면에 경도는 과중 및 가용성 고형물 함량과 높은 부의 상관관계를 나타내어 과실크기가 클수록 낮은 경향을 나타냈다. 과피의 황갈색 부분과 녹색 부분을 구분하여 코르크층 수와 함께 엽록소 함량을 조사한 결과, 코르크층은 황갈색 부분은 3.8층, 녹색부분은 3.5층으로 거의 차이를 보이지 않았으나 엽록소 함량은 녹색부분이 많은 것으로 조사되었다.
This study was carried out to understand the physiological characteristics of 'Manpungbae' (Pyrus pyrifolia Nakai) pears through the seasonal changes of pericarp structure and anatomical differences between bagging and non-bagging treatment, and also fruit quality and peel coloration characteristics...
This study was carried out to understand the physiological characteristics of 'Manpungbae' (Pyrus pyrifolia Nakai) pears through the seasonal changes of pericarp structure and anatomical differences between bagging and non-bagging treatment, and also fruit quality and peel coloration characteristics at the harvest time. The pericarp at full bloom was consists of outer epidermis, hypodermis, parenchyma cell, and inner epidermis from the exterior. The cell layers from the outer epidermis to vascular bundle increased rapidly 7-10 layers to 18-26 layers from full bloom (FB) to 77 days after full bloom (DAFB) and did not change significantly until maturity. Thus, the cell division period of 'Manpungbae' pear was until 77 DAFB and during this period, the thickness from hypodermis to vascular bundle increased from $73.1{\mu}m$ to $195{\mu}m$ in this period. Stone cells were formed from seven to 21 DAFB and stone cell clusters were formed around 49 DAFB. The cork cell layer was formed between 49 and 77 DAFB. 'Manpungbae' fruit pericarp was consists of 4.5 layers of the cork cell layers and seven layers of hypodermis which has the tannin at harvest time (161 DAFB). Comparison of the fruit enlargement and fruit structure development by bagging or non-bagging showed that 'Manpungbae' fruits without bagging had more than three cork cell layer than those with bagging at maturity. The size of stone cell clusters were varied in two treatments. Fruit weight was higher in the non-bagging treatment but there was no difference in soluble solid contents (SSC) between two treatments. The weight of the 'Manpunbae' fruit was distributed from 301 g to more 900 g and the average fruit weight was 677.2 g at harvest time, and fruits in the range of 551-800 g accounted for 71.6% of total production. The SSC, acidity and SSC/acidity ratio was $10.2-12.1^{\circ}Brix$, 0.10-1.24% and 9.76-14.31 respectively, and the SSC was higher in bigger fruit which had a very higher positive correlation with a fruit weight. However, the fruit firmness tended to be lower with fruit size which had a very higher negative correlation with the fruit weight and SSC. The cork cell layer numbers between yellowish brown and green pericarp were not different significantly, in 3.8 and 3.5 respectively.
This study was carried out to understand the physiological characteristics of 'Manpungbae' (Pyrus pyrifolia Nakai) pears through the seasonal changes of pericarp structure and anatomical differences between bagging and non-bagging treatment, and also fruit quality and peel coloration characteristics at the harvest time. The pericarp at full bloom was consists of outer epidermis, hypodermis, parenchyma cell, and inner epidermis from the exterior. The cell layers from the outer epidermis to vascular bundle increased rapidly 7-10 layers to 18-26 layers from full bloom (FB) to 77 days after full bloom (DAFB) and did not change significantly until maturity. Thus, the cell division period of 'Manpungbae' pear was until 77 DAFB and during this period, the thickness from hypodermis to vascular bundle increased from $73.1{\mu}m$ to $195{\mu}m$ in this period. Stone cells were formed from seven to 21 DAFB and stone cell clusters were formed around 49 DAFB. The cork cell layer was formed between 49 and 77 DAFB. 'Manpungbae' fruit pericarp was consists of 4.5 layers of the cork cell layers and seven layers of hypodermis which has the tannin at harvest time (161 DAFB). Comparison of the fruit enlargement and fruit structure development by bagging or non-bagging showed that 'Manpungbae' fruits without bagging had more than three cork cell layer than those with bagging at maturity. The size of stone cell clusters were varied in two treatments. Fruit weight was higher in the non-bagging treatment but there was no difference in soluble solid contents (SSC) between two treatments. The weight of the 'Manpunbae' fruit was distributed from 301 g to more 900 g and the average fruit weight was 677.2 g at harvest time, and fruits in the range of 551-800 g accounted for 71.6% of total production. The SSC, acidity and SSC/acidity ratio was $10.2-12.1^{\circ}Brix$, 0.10-1.24% and 9.76-14.31 respectively, and the SSC was higher in bigger fruit which had a very higher positive correlation with a fruit weight. However, the fruit firmness tended to be lower with fruit size which had a very higher negative correlation with the fruit weight and SSC. The cork cell layer numbers between yellowish brown and green pericarp were not different significantly, in 3.8 and 3.5 respectively.
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문제 정의
따라서 본 연구는 고품질 중생종으로 육성된 ‘만풍배’의 만개기에서 성숙기까지 과실 발달과 변화과정, 봉지씌우기(괘대) 유무에 따른 형태학적 차이를 알아보고 과실 품질 분석과 착색특성 구명을 통하여 향후 ‘만풍배’의 생리적 특성을 이해하기 위하여 수행되었다.
제안 방법
‘만풍배’의 수확기 과실의 과중 및 품질 분포를 구명하기 위하여 전라남도 나주의 재배농가에서 생장조절제 등 아무것도 처리 되지 않은 채 관행재배된 4주를 선정한 후 과실을 전량 수확하여 과중등급을 나누어 4반복씩 품질을 분석하였다.
‘만풍배’의 수확기 과피 착색 특성을 관찰하기 위해 과중 분포 등급을 나누어 각각 4개씩 선별하고 과피의 황갈색 부분과 녹색 부분을 구분하여 직경 1.1cm의 cork borer를 이용하여 disk를 각각 10개씩 채취하였다.
5% glutaraldehyde와 1% osmic acid 용액을 이용한 이중 고정방법을 사용하였다. 고정된 시료는 40%, 60%, 80%, 90%, 95%, 100% ethanol을 이용하여 탈수한 이후, ethanol과 propylene oxide를 1:1의 비율로 섞은 용액에 15분간 시료를 침지시키고 propylene oxide로 유리화 하였다. 그 뒤 propylene oxide와 epon을 2:1과 1:1에 섞은 용액에 각각 1시간 동안 처리한 뒤 순수한 epon에서 하룻밤 동안 보관하고, 다음날 silicon mold에 epon에 DMP-30(2,4,6,-(Tri(Dimethylaminoethyl) phenol)을 섞은 것과 앞서 만들어진 시료를 넣어 60℃의 oven에서 4일간 경화시켰다.
농촌진흥청 국립원예특작과학원 과수과 배 유전자원포장(경기도 화성시 봉담읍 수영리)에 재식된 12년생 ‘만풍배’(Pyrus pyrifolia Nakai) 나무에서 만개기부터 수확기까지 과실을 채취하여 생육시기별 해부학적 구조와 과실품질을 조사하였다. 과실의 세포 및 조직 발달 과정을 관찰하기 위하여 과실의 초기 발달이 빠르게 일어나는 만개기부터 만개 후 60일까지는 1주 간격으로 3개씩 과실을 현장채취하여 즉시 현미경 검경용 시료 제작과 과실품질을 조사하였다. 또한 봉지씌우기(괘대) 처리에 따른 과실의 해부학적 차이를 관찰하기 위해 황색 이중 노루지(겉지 황/내지 황, (주)농협 아그로) 봉지를 사용하여 괘대처리를 실시하였고 만개 후 60일에 봉지를 씌운 후 수확기까지는 2주 간격으로 3개씩 시료를 채취하였다.
, CD-15CP, Japan)를 이용하여 종경과 횡경을 측정하고 경도는 texture analyzer(Stable micro systems, TA_XT express, UK)를 이용하여 조사하였다. 과실의 품질은 디지털 당도계(Suntex Corp., SP-2000, Japan)를 이용하여 가용성 고형물 함량을 측정하였으며 pH meter(Suntex Corp., SP-2200, Japan)를 이용하여 0.1N NaOH로 적정산도를 측정하였다.
그 뒤 propylene oxide와 epon을 2:1과 1:1에 섞은 용액에 각각 1시간 동안 처리한 뒤 순수한 epon에서 하룻밤 동안 보관하고, 다음날 silicon mold에 epon에 DMP-30(2,4,6,-(Tri(Dimethylaminoethyl) phenol)을 섞은 것과 앞서 만들어진 시료를 넣어 60℃의 oven에서 4일간 경화시켰다. 그 뒤 얻어진 epon block은 단면도로 treaming 작업을 거쳐 초미세절단기(Powertome X, RMC, USA)에서 1,500nm의 두께로 절단하여 PAS(periodic acid Schiff) 방법으로 염색한 후 광학현미경(Olympus SZX10, Japan)으로 관찰하였다.
과실의 세포 및 조직 발달 과정을 관찰하기 위하여 과실의 초기 발달이 빠르게 일어나는 만개기부터 만개 후 60일까지는 1주 간격으로 3개씩 과실을 현장채취하여 즉시 현미경 검경용 시료 제작과 과실품질을 조사하였다. 또한 봉지씌우기(괘대) 처리에 따른 과실의 해부학적 차이를 관찰하기 위해 황색 이중 노루지(겉지 황/내지 황, (주)농협 아그로) 봉지를 사용하여 괘대처리를 실시하였고 만개 후 60일에 봉지를 씌운 후 수확기까지는 2주 간격으로 3개씩 시료를 채취하였다. ‘만풍배’의 수확기 과실의 과중 및 품질 분포를 구명하기 위하여 전라남도 나주의 재배농가에서 생장조절제 등 아무것도 처리 되지 않은 채 관행재배된 4주를 선정한 후 과실을 전량 수확하여 과중등급을 나누어 4반복씩 품질을 분석하였다.
생육기간 동안의 과실품질 변화를 알아보기 위해 시기별로 3개씩 시료를 채취하였다. 또한 수확기 과실의 과중 등급별 품질을 알아보기 위해 수확된 과실을 과중 50g 단위로 등급 분류하고, 등급별로 vernier calipers(Mitutoyo Corp., CD-15CP, Japan)를 이용하여 종경과 횡경을 측정하고 경도는 texture analyzer(Stable micro systems, TA_XT express, UK)를 이용하여 조사하였다. 과실의 품질은 디지털 당도계(Suntex Corp.
생육기간 동안의 과실품질 변화를 알아보기 위해 시기별로 3개씩 시료를 채취하였다. 또한 수확기 과실의 과중 등급별 품질을 알아보기 위해 수확된 과실을 과중 50g 단위로 등급 분류하고, 등급별로 vernier calipers(Mitutoyo Corp.
1cm의 cork borer를 이용하여 disk를 각각 10개씩 채취하였다. 채취한 시료들은 100% MeOH에 담가 암조건에서 24시간 추출한 후 Spectro Photometer(Shimadzu., UV mini 1240, Japan)를 이용하여 651nm와 664nm에서 흡광도를 측정한 뒤 총 엽록소 함량을 환산하였다.
데이터처리
yMeans separation within columns by Duncan’s multiple range test, at p = 0.05.
수집된 데이터들의 통계처리는 PASW Statistics 18(SPSS Inc., USA) 프로그램을 이용하여 Duncan 다중검정(P = 0.05)과 T-검정(P = 0.05, 0.01)을 실시하여 유의성을 분석하였다.
이론/모형
시료의 제작은 Park(1995)의 방법을 이용하여 생육기별로 과실의 적도부위에서 절편을 채취하여 5mL Vial에 넣어 2.5% glutaraldehyde와 1% osmic acid 용액을 이용한 이중 고정방법을 사용하였다. 고정된 시료는 40%, 60%, 80%, 90%, 95%, 100% ethanol을 이용하여 탈수한 이후, ethanol과 propylene oxide를 1:1의 비율로 섞은 용액에 15분간 시료를 침지시키고 propylene oxide로 유리화 하였다.
성능/효과
가용성 고형물 함량은 만개 후 91일까지 유대재배구와 무대재배구에서 6.6-6.9°Brix로 낮게 유지되다가 그 이후 증가하여 만개 후 147일에 12.0°Brix 이상 도달하였으며, 성숙기에는 유대재배구와 무대재배구 모두 13.0-13.1°Brix를 나타내었다.
사과와 배 과실에 있어서, 과실의 크기나 과피색 등의 외관 품질인자들은 내부 품질 인자에 의한 영향을 받으므로(Kingston, 1991), 따라서 ‘만풍배’는 과실의 크기가 클수록 단맛이 높을 것으로 생각되었다. 경도는 과중, 종경, 횡경 및 가용성 고형물 함량과 상관계수가 음의 값을 나타내어 과실크기가 클수록 경도는 낮은 것으로 조사되었다. 이러한 결과는 Kwon et al.
8%였다. 과실의 외관 특성과 품질과의 상관분석을 수행한 결과, 과중은 종경, 횡경, 가용성 고형물 함량과 높은 정의 상관을 나타내었고 산 함량과는 부의 상관을 나타내었다(Table 4). 사과와 배 과실에 있어서, 과실의 크기나 과피색 등의 외관 품질인자들은 내부 품질 인자에 의한 영향을 받으므로(Kingston, 1991), 따라서 ‘만풍배’는 과실의 크기가 클수록 단맛이 높을 것으로 생각되었다.
과육 세포의 횡경을 시기별로 조사한 결과 과육 세포는 만개기의 10.2µm에서 성숙기의 69.2µm까지 계속 크기가 증가하였으며 만개 후 77일 이후에 급격히 증가하는 것으로 조사되었다.
따라서 ‘만풍배’는 괘대 유무에 따라 과실 크기에는 차이를 보였으나 가용성 고형물 함량 저하가 거의 나타나지 않아 품종 고유의 당도를 올리는 데는 큰 문제가 없는 것으로 생각되었다.
따라서 ‘만풍배’의 과실비대는 만개 후 77일까지는 세포분열과 세포비대에 의해 크기가 증가하였으며 그 이후에는 세포비대에 의해서만 과실이 비대하는 것으로 조사되었다.
따라서 ‘만풍배’의 괘대 유무에 따른 조직발달 및 과실비대의 차이를 알아보기 위하여 만개 후 60일에 봉지를 씌워 광학현미경을 이용하여 관찰한 결과, 코르크층은 만개 후 77일에 뚜렷이 구분되었고 층수가 증가되었으며 유대과실은 3-4층으로 무대과실이 2층인 것에 비해 약 2층이 더 많이 형성되었다(Figs. 2A and 2B).
만개 후 21일부터는 과실의 외곽에 위치한 외표피와 아표피층의 세포들은 내부의 과육세포에 비해 납작하고 얇은 형태로 신장하는 것이 관찰되어 과육세포와 과피세포의 구분이 가능하였고, 만개 후 49일에는 과실 표면에 있는 기공이 퇴화되어 과점이 형성된 것(Glenn and Pooviah, 1985)을 관찰할 수 있었다(Figs. 1B, 1C, and 1D). 만개 후 77일에는 코르크층이 쉽게 관찰되어(Fig.
만개 후 77일에는 코르크층이 쉽게 관찰되어(Fig. 1E) ‘만풍배’는 만개 후 49일과 77일 사이에 코르크층이 발달되는 것으로 조사되었다.
반면에 가용성 고형물 함량이 12°Brix를 전후한 상품성 있는 과실은 과중이 601g 이상되어야 하는 것으로 조사되었으며 이에 해당하는 과실 생산량은 전체의 70.8%였다.
반면에 부위별 총 엽록소 함량을 조사하여 비교한 결과, 황갈색 부분은 0.13µg・cm-2, 녹색부분은 0.49µg・cm-2으로 녹색부분에서 더 많았으며 유의성 분석 결과 차이가 나타났다.
한편 ‘만풍배’의 조직발달 관찰과 더불어 만개기부터 성숙기까지 생육기별 과실비대 양상을 조사한 결과(Table 2), 생육일수가 증가함에 따라 과중은 만개기에 0.02g에서 만개 후 77일까지는 46.0g으로 약 1,600배가 증가하였으며 만개 후 77일부터 성숙기까지는 약 16배가 증가하여 생육 초반의 세포 분열 시기에 과실이 급격히 비대하는 것을 확인할 수 있었다.
한편 봉지를 씌운 뒤 유대재배구와 무대재배구의 생육기별 과실 비대양상을 비교한 결과(Table 2), 괘대 처리 후부터 성숙기인 만개 후 161일까지 무대재배 과실이 유대재배 과실에 비해 크기가 큰 것으로 조사되었다. 가용성 고형물 함량은 만개 후 91일까지 유대재배구와 무대재배구에서 6.
후속연구
(2003)의 보고에 의하면 ‘만풍배’는 수확 후 경도의 저하 등 상온 저장력이 약한 편이므로 고품질을 위한 대과 생산 시 향후 저장력에 관한 연구가 수반되어야 할 것으로 생각되었다.
또한 일부 수확 후 저장 중에 발생하는 생리장해와 관련하여 과피흑변, 얼룩과, 탈피과의 발생과정에 관한 연구가 있으나(Hong et al., 2008) 대부분 ‘신고’에 대한 것으로 점차 재배면적이 확대되고 있는 ‘만풍배’에 관한 해부학적 연구가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
만풍배는 무엇인가?
‘만풍배’(Pyrus pyrifolia Nakai)는 농촌진흥청 국립원예특작과학원에서 1982년 ‘풍수’와 ‘만삼길’을 교배하여 육성한 중생종으로, 육질은 극히 유연하고 과즙이 풍부하며 식미가 매우 우수한 것으로 보고(Cho et al., 2003)되었으나, 과실이 성숙되어도 과피에 녹색이 많이 남아 과실의 상품성이 저하되는 요인이 되고 있다(Kim et al.
만풍배 과피의 황갈색 부분과 녹색 부분을 구분하여 코르크층 수와 함께 엽록소 함량을 조사한 결과는 어떠한가?
반면에 경도는 과중 및 가용성 고형물 함량과 높은 부의 상관관계를 나타내어 과실크기가 클수록 낮은 경향을 나타냈다. 과피의 황갈색 부분과 녹색 부분을 구분하여 코르크층 수와 함께 엽록소 함량을 조사한 결과, 코르크층은 황갈색 부분은 3.8층, 녹색부분은 3.5층으로 거의 차이를 보이지 않았으나 엽록소 함량은 녹색부분이 많은 것으로 조사되었다.
만풍배 만개기의 과실구조는 어떻게 구성되어 있는가?
본 연구는 '만풍배'의 생육단계 및 괘대 유무에 따른 과실의 해부학적 차이를 알아보고, 수확기 과실의 품질 및 착색특성 관찰을 통하여 '만풍배'의 생리적 특징을 이해하기 위하여 수행되었다. 만개기의 과실구조는 바깥쪽으로부터 외표피층, 아표피층, 유조직층, 내표피층으로 구성되어 있으며 아표피층을 이루는 세포 층수는 만개기부터 만개 후 77일까지 9-13층까지 최대로 증가하여 '만풍배'의 세포 분열 기간은 만개 후 77일까지로 조사되었다. 이 기간 동안 아표피층에서 유관속조직까지의 두께는 $73.
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