본 연구에서는 갈대 지상경 채취시기와 관련된 제한점을 극복하기 위한 방안으로 가을에 채취한 갈대에 생장조절 식물호르몬인 옥신(IAA)을 다양한 농도($10^{-3}$ M, $10^{-6}$ M, $10^{-9}$ M, $10^{-12}$ M)로 처리하였다. 2012년 9월 5일, 상당 부분 경화가 진행된 산지 습지 갈대에 옥신을 처리한 결과 240개의 절편으로부터 총 19개의 경엽부 출현이 확인되었으며, $10^{-6}$ M에서 옥신의 효과가 가장 크게 나타났다. 산지 습지로부터 이식하여 서울대학교에서 1년간 생육시켜온 갈대의 경우 약 2주 가량 늦게(2012년 9월 19일) 실험을 수행하였음에도 불구하고 $10^{-6}$ M의 옥신 처리 후 60개의 삽목 절편으로부터 총 50개의 경엽부가 출현하였다. 하지만 동일한 방법으로 약 40일 가량 더 경과한 시점인 10월 29일 삽목 실험 결과 60개의 절편으로부터 오직 2개의 경엽부만을 확인할 수 있었다. 앞선 두 실험 시 서울의 기온이 $20^{\circ}C$ 안팎이었던데 반해 세 번째 실험시엔 $10^{\circ}C$ 수준으로 부정아 형성이 이뤄지기엔 다소 낮은 기온이 그 원인으로 보여 진다. 삽목 절편의 직경이 두꺼울수록 출현 경엽부의 직경도 두꺼웠으며(경엽부의 직경은 삽목한 절편 직경의 약 20% 수준이었다.), 이는 더 큰 초고 생장을 가능케 하는 중요한 요소이므로 되도록 두꺼운 갈대 절편을 삽목에 활용하는 것을 제안한다.
본 연구에서는 갈대 지상경 채취시기와 관련된 제한점을 극복하기 위한 방안으로 가을에 채취한 갈대에 생장조절 식물호르몬인 옥신(IAA)을 다양한 농도($10^{-3}$ M, $10^{-6}$ M, $10^{-9}$ M, $10^{-12}$ M)로 처리하였다. 2012년 9월 5일, 상당 부분 경화가 진행된 산지 습지 갈대에 옥신을 처리한 결과 240개의 절편으로부터 총 19개의 경엽부 출현이 확인되었으며, $10^{-6}$ M에서 옥신의 효과가 가장 크게 나타났다. 산지 습지로부터 이식하여 서울대학교에서 1년간 생육시켜온 갈대의 경우 약 2주 가량 늦게(2012년 9월 19일) 실험을 수행하였음에도 불구하고 $10^{-6}$ M의 옥신 처리 후 60개의 삽목 절편으로부터 총 50개의 경엽부가 출현하였다. 하지만 동일한 방법으로 약 40일 가량 더 경과한 시점인 10월 29일 삽목 실험 결과 60개의 절편으로부터 오직 2개의 경엽부만을 확인할 수 있었다. 앞선 두 실험 시 서울의 기온이 $20^{\circ}C$ 안팎이었던데 반해 세 번째 실험시엔 $10^{\circ}C$ 수준으로 부정아 형성이 이뤄지기엔 다소 낮은 기온이 그 원인으로 보여 진다. 삽목 절편의 직경이 두꺼울수록 출현 경엽부의 직경도 두꺼웠으며(경엽부의 직경은 삽목한 절편 직경의 약 20% 수준이었다.), 이는 더 큰 초고 생장을 가능케 하는 중요한 요소이므로 되도록 두꺼운 갈대 절편을 삽목에 활용하는 것을 제안한다.
In this study, we tried to overcome a limit in cutting timing of reed culm by applying a plant hormone, indole-acetic acid (IAA) as a growth regulator with various contents ($10^{-3}$ M, $10^{-6}$ M, $10^{-9}$ M, $10^{-12}$ M). 19 shoots emerged from 240 s...
In this study, we tried to overcome a limit in cutting timing of reed culm by applying a plant hormone, indole-acetic acid (IAA) as a growth regulator with various contents ($10^{-3}$ M, $10^{-6}$ M, $10^{-9}$ M, $10^{-12}$ M). 19 shoots emerged from 240 segments of hardened reed culm from montane fen and eight out of the 19 shoots emerged by $10^{-6}$ M IAA treatment as the most in $5^{th}$ Sep. 2012. 50 shoots emerged from 60 segments of non-hardened reed culm from a population in Seoul National University transplanted from Mt. Odae by $10^{-6}$ M IAA treatment despite the cutting was performed about two weeks later ($19^{th}$ Sep.). Via third cutting experiment performed about 40 days later ($29^{th}$ Oct.), only two shoots out of 60 segments were observed by the same experimental condition except atmospheric temperature. It seemed likely that it was too low temperature in third experiment ($10^{\circ}C$) than the former experiments (about $20^{\circ}C$) to form adventitious buds from culm segment. We recommend to utilize the thick reed culm in culm cutting as possible because the thicker culm segment we used, the thicker emerged shoot we could observe (i.e., diameters of emerged shoots were about 20% of the planted segment's diameters).
In this study, we tried to overcome a limit in cutting timing of reed culm by applying a plant hormone, indole-acetic acid (IAA) as a growth regulator with various contents ($10^{-3}$ M, $10^{-6}$ M, $10^{-9}$ M, $10^{-12}$ M). 19 shoots emerged from 240 segments of hardened reed culm from montane fen and eight out of the 19 shoots emerged by $10^{-6}$ M IAA treatment as the most in $5^{th}$ Sep. 2012. 50 shoots emerged from 60 segments of non-hardened reed culm from a population in Seoul National University transplanted from Mt. Odae by $10^{-6}$ M IAA treatment despite the cutting was performed about two weeks later ($19^{th}$ Sep.). Via third cutting experiment performed about 40 days later ($29^{th}$ Oct.), only two shoots out of 60 segments were observed by the same experimental condition except atmospheric temperature. It seemed likely that it was too low temperature in third experiment ($10^{\circ}C$) than the former experiments (about $20^{\circ}C$) to form adventitious buds from culm segment. We recommend to utilize the thick reed culm in culm cutting as possible because the thicker culm segment we used, the thicker emerged shoot we could observe (i.e., diameters of emerged shoots were about 20% of the planted segment's diameters).
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문제 정의
먼저 서로 다른 농도에서 부정근(adventitious root)이나 눈(bud) 등의 발생을 달리 조절하는 것으로 알려져 있는 옥신을 다양한 농도로 처리하여 어떤 농도의 옥신이 갈대 지상경 삽목 효율성 증진에 효과적인지 확인하고자 하였다. 그리고 일반적으로 지상경 삽목을 위한 적정 시기로 제안되는 여름 이후의 여러 시기에 채취한 갈대에 옥신을 처리하여 어떠한 농도의 옥신 처리와 처리 시기(삽목 시기)가 지상경 삽목 효율에 적합한지 규명함으로써 늦은 삽목 시기와 관련된 한계점을 보완해 보고자 하였다.
먼저 서로 다른 농도에서 부정근(adventitious root)이나 눈(bud) 등의 발생을 달리 조절하는 것으로 알려져 있는 옥신을 다양한 농도로 처리하여 어떤 농도의 옥신이 갈대 지상경 삽목 효율성 증진에 효과적인지 확인하고자 하였다. 그리고 일반적으로 지상경 삽목을 위한 적정 시기로 제안되는 여름 이후의 여러 시기에 채취한 갈대에 옥신을 처리하여 어떠한 농도의 옥신 처리와 처리 시기(삽목 시기)가 지상경 삽목 효율에 적합한지 규명함으로써 늦은 삽목 시기와 관련된 한계점을 보완해 보고자 하였다.
그럼에도 불구하고 갈대 지상경 삽목에 있어 이와 같은 지상경 삽목 시기 문제로 인한 취약점을 보완할 수 있는 직접적인 연구들은 국내외로 충분히 수행되질 못했다(Hong and Kim, 2011, 2012). 본 연구에서는 늦은 삽목 시기로 인해 낮아질 수 있는 지상경 삽목의 효율성을 증진시키기 위해 생장 조절 식물 호르몬인 옥신 (IAA, indole-acetic acid)을 처리하였다. 실제로 육상 초본이나 목본 등을 대상으로 옥신이나, 합성 옥신인 2,4-D를 활용한 연구들은 몇 차례 진행된 바 있으나 (Kang et al.
제안 방법
2012년 9월 5일(실험 1)에 옥신이 처리된 갈대 지상경 삽목체의 경엽부 출현 여부를 지속적으로 관찰한 뒤 상대적으로 많은 수의 경엽부 출현이 이뤄진 농도의 옥신을 2주가 경과한 9월 19일 서울대학교에서 생육시켜온 오대산 갈대 지상경에 동일하게 처리하여 삽목 시켰다[15(절편 수) x 4(플라스틱 상자 수) = 60(개체)](실험 2). 더불어, 기온 하강이 지상경 삽목에 있어 옥신의 효과에 어떻게 작용하는지 확인하기 위해 그로부터 약 40일이 경과된 2012년 10월 29일 추가적으로 실험 2와 동일한 오대산 갈대에 동일한 방법으로 삽목 실험을 수행하였다(실험 3).
2012년 9월 5일(실험 1)에 옥신이 처리된 갈대 지상경 삽목체의 경엽부 출현 여부를 지속적으로 관찰한 뒤 상대적으로 많은 수의 경엽부 출현이 이뤄진 농도의 옥신을 2주가 경과한 9월 19일 서울대학교에서 생육시켜온 오대산 갈대 지상경에 동일하게 처리하여 삽목 시켰다[15(절편 수) x 4(플라스틱 상자 수) = 60(개체)](실험 2). 더불어, 기온 하강이 지상경 삽목에 있어 옥신의 효과에 어떻게 작용하는지 확인하기 위해 그로부터 약 40일이 경과된 2012년 10월 29일 추가적으로 실험 2와 동일한 오대산 갈대에 동일한 방법으로 삽목 실험을 수행하였다(실험 3). 9월 5일과 19일 서울의 기온이 각각 약 22, 21℃였던 반면 9월 19일로부터 약 40일이 경과된 10월 29일의 경우 약 11℃까지 내려갔다.
식재한 직후 각각의 농도에 해당하는 옥신을 상자 별로 500 mL 씩 분무기를 활용하여 모든 절편의 드러난 부위에 고루 살포되도록 1회 처리하였다. 삽목 이후 모래가 마르지 않도록 수돗물 500 mL를 동일하게 상자 별로 매일 오전 중(1일 1회) 분무기를 활용하여 살포하였다. 삽목 효율 비교를 위해 삽목 시 삽목체 절편의 길이와 직경을 측정하였으며 이후 새롭게 출현한 경엽부도 마찬가지로 초고 생장이 더 이상 이뤄지지 않는 시점까지 관찰한 뒤 최종 초고와 기저부의 직경을 측정하였다(Fig.
삽목 이후 모래가 마르지 않도록 수돗물 500 mL를 동일하게 상자 별로 매일 오전 중(1일 1회) 분무기를 활용하여 살포하였다. 삽목 효율 비교를 위해 삽목 시 삽목체 절편의 길이와 직경을 측정하였으며 이후 새롭게 출현한 경엽부도 마찬가지로 초고 생장이 더 이상 이뤄지지 않는 시점까지 관찰한 뒤 최종 초고와 기저부의 직경을 측정하였다(Fig. 1, right).
식재한 직후 각각의 농도에 해당하는 옥신을 상자 별로 500 mL 씩 분무기를 활용하여 모든 절편의 드러난 부위에 고루 살포되도록 1회 처리하였다. 삽목 이후 모래가 마르지 않도록 수돗물 500 mL를 동일하게 상자 별로 매일 오전 중(1일 1회) 분무기를 활용하여 살포하였다.
대상 데이터
2012년 9월 5일, 강원도 오대산 조개동 갈대 습지 (E128°55' N37°83', 해발고도 871 m)로부터 총 240개의 갈대 절편(reed segment)를 채취하여(자세한 방법은 Hong and Kim, 2012 참고) 서울시에 위치한 서울대학교 (N37°27' E126°57', 해발고도 120 m) 내 온실에 식재하였다.
) 농도(10 -3 M, 10 -6 M, 10 -9 M, 10 -12 M)로 처리하기 위해 플라스틱 상자(가로 x 세로 x 높이 = 40 cm x 25 cm x 10 cm)를 준비하여 각 상자별로 15개의 절편을 식재하였다[15(플라스틱 상자 당 절편 수) x 4(플라스틱 상자수) x 4(옥신 농도 조건 수) = 240개]. 갈대 절편을 식재할 매질로 이물질이 제거된 강모래를 사용하였으며 플라스틱 상자 높이의 절반가량(약 5,000 cm 3 )을 채워 넣은 뒤 절편의 표면이 살짝 드러날 정도로만 묻어 식재하였다(Fig. 1, left).
)의 지하경을 활용한 삽목 연구를 수행한 Lee and Kim(2012)에 따르면 조름나물 지하경 삽목체의 마디수는 조름나물의 생장량 증가에 크게 기여하지 않았다고 한다. 갈대 지상경을 활용한 본 삽목 연구에선 모든 실험 조건에서 동일한 마디수(절편 당 2마디)를 포함한 절편을 활용하였다. 길이나 직경 그리고 부피 등은 같되 서로 다른 수의 마디를 포함한 갈대 지상경 절편을 활용하여 마디(node) 수가 경엽부 출현 및 생장, 나아가 식물 생산(biomass production) 등에 미치는 영향에 관한 추후 연구가 이뤄진다면 갈대 지상경을 활용한 무성 생식 효율성 제고에 도움이 될 수 있을 것이라 기대한다.
동일한 유전체임에도 불구하고 서로 다른 기온 환경 에서 상이한 생활사를 보이는 갈대 개체군들의 옥신 처리에 대한 반응 차이를 확인하기 위해 지난 해(2011년 11월) 강원도 오대산에서 채취하여 서울대학교에서 미리 생육시켜온 동일한 유전체의 오대산 갈대 지상경을 추가적으로 준비하였다.
실험 1과 달리 실험 2에서는 60개의 식재 절편으로부터 총 50개(83.3%)의 경엽부가 출현하였으며 삽목으로부터 약 2주 정도 경과 뒤 최종 평균 초고는 18.3 ± 6.1 cm였다(Table 1).
7 cm로 모든 절편 당 2개의 마디가 포함될 수 있도록 하였다(Table 1). 채취한 갈대 절편을 네 가지 옥신(Indole-3-acetic acid 98%, FW = 175.19, Sigma Aldrich Corp.) 농도(10 -3 M, 10 -6 M, 10 -9 M, 10 -12 M)로 처리하기 위해 플라스틱 상자(가로 x 세로 x 높이 = 40 cm x 25 cm x 10 cm)를 준비하여 각 상자별로 15개의 절편을 식재하였다[15(플라스틱 상자 당 절편 수) x 4(플라스틱 상자수) x 4(옥신 농도 조건 수) = 240개]. 갈대 절편을 식재할 매질로 이물질이 제거된 강모래를 사용하였으며 플라스틱 상자 높이의 절반가량(약 5,000 cm 3 )을 채워 넣은 뒤 절편의 표면이 살짝 드러날 정도로만 묻어 식재하였다(Fig.
성능/효과
마지막으로, 본 연구는 늦은 시기의 삽목 효율을 높이기 위한 방도로 네 가지 농도의 옥신을 처리하였으나 추후엔 호르몬 처리를 하지 않은 대조구를 둠으로써 호르몬 농도뿐만 아니라 호르몬 처리 유무에 따른 결과 도출을 통해 보다 명료한 해석이 이뤄질 수 있도록 할 필요가 있다. 더불어 10 -6 M의 옥신이 지상경 삽목에 효율적인 농도라는 사실을 오직, 다소 늦은 시기에 현지(산지성 습지)로부터 확보한 갈대를 활용한 결과로부터 도출하였다. 그로 인해 출현한 경엽부의 수가 전반적으로 너무 적어 예상과 달리 통계적 유의미성을 확보할 수 없었다.
실험 3(2012년 10월 29일 식재)의 경우 60개의 식재 절편 중 오직 두 개(3.3%)의 경엽부만 출현하였으며 초기 식재 절편의 평균 직경이 실험 2의 경엽부보다 약 1.0 mm 가량 더 두꺼웠음에도(6.0 ± 1.0 mm) 불구하고 초고 및 직경 생장 모두 불량하였으며(평균 초고 및 직경; 7.0 ± 8.2 cm, 0.5 ± 0.3 mm), 그 중 한 개체는 blade 와 뿌리 발달 모두 이뤄지질 못했다.
오대산 현지에서 채취(2012년 9월 4일)한 갈대 지상경의 옥신 농도별 삽목 실험(실험 1) 후 약 2주간의 생장 동안 10-6 M에서 상대적으로 많은(8개체, 13.3%) 경엽부 출현이 확인되었다(Table 1).
4 cm). 총 240개의 갈대 절편을 식재하고 옥신을 처리하였음에도 불구하고 더 이상 초고 생장이 이뤄지지 않았던 2주 뒤, 모든 실험구를 통틀어 오직 19개(7.9%)의 경엽부만이 관찰되었다(Table 1). 새롭게 출현한 경엽부 기저 직경(basal diameter)의 경우 2.
즉 동일한 오대산 갈대임에도 불구하고 다른 기후 환경인 서울대학교에서 키울 경우 동일한 농도의 옥신에 완전히 다른 경엽부 출현 빈도가 나타날 수 있다는 것이다. 하지만, 그로부터 약 40일이 경과된 10월 29일 실험 3의 결과 지상경 삽목체로부터 경엽부 출현이 거의 이뤄지질 않는 것으로 보아 기온이 일정 수준 이하로 떨어지게 되면 삽목 절편의 경화가 이뤄지지 않더라도 부정아 형성이 되지 않는 것으로 보인다. 즉 동일한 식물체일지라도 삽목 시기에 따라 완전히 다른 양상이 관찰될 수 있다는 것이다(Kang et al.
후속연구
갈대 지상경을 활용한 본 삽목 연구에선 모든 실험 조건에서 동일한 마디수(절편 당 2마디)를 포함한 절편을 활용하였다. 길이나 직경 그리고 부피 등은 같되 서로 다른 수의 마디를 포함한 갈대 지상경 절편을 활용하여 마디(node) 수가 경엽부 출현 및 생장, 나아가 식물 생산(biomass production) 등에 미치는 영향에 관한 추후 연구가 이뤄진다면 갈대 지상경을 활용한 무성 생식 효율성 제고에 도움이 될 수 있을 것이라 기대한다.
마지막으로, 본 연구는 늦은 시기의 삽목 효율을 높이기 위한 방도로 네 가지 농도의 옥신을 처리하였으나 추후엔 호르몬 처리를 하지 않은 대조구를 둠으로써 호르몬 농도뿐만 아니라 호르몬 처리 유무에 따른 결과 도출을 통해 보다 명료한 해석이 이뤄질 수 있도록 할 필요가 있다. 더불어 10 -6 M의 옥신이 지상경 삽목에 효율적인 농도라는 사실을 오직, 다소 늦은 시기에 현지(산지성 습지)로부터 확보한 갈대를 활용한 결과로부터 도출하였다.
그로 인해 출현한 경엽부의 수가 전반적으로 너무 적어 예상과 달리 통계적 유의미성을 확보할 수 없었다. 최적인 옥신 농도 선별을 위한, 보다 신뢰성 있는 결과물 도출을 위해 여름철 등 본 실험보다 이른 시기에 실험을 상세히 수행함으로써 통계적 유의미성을 확보한 결과물 도출이 이뤄질 수 있도록 할 필요가 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
갈대를 증식시키기 위한 방법에는 어떤 것들이 있는가?
, 2002). 이와 같은 기능을 가지는 갈대를 증식시키기 위한 방법으로 종자를 활용한 유성생식 방법과 지상경이나 지하경을 활용한 무성생식 방법 그리고 캘러스 분화를 유도하는 조직배양기술 등이 알려져 있다(Hwang et al., 1996; Jeong and Shim, 1999; Jeong et al.
갈대란 어떤 종인가?
ex Steud.]는 다년생 정수식물로서 다양한 미생물이나 동물의 먹이와 서식처를 제공할 뿐만 아니라 담수습지 및 염습지 등 여러 종류의 습지 생태계에서 오염물질을 정화하고 아름다운 경관을 조성하는 등 다양하게 활용되며, 생태적 가치 또한 높은 종이다(Lee et al., 2001; Oh and Ihm, 1983; Rejmánková, 2012; Ro et al.
지상경 삽목시 한계점은 무엇인가?
지상경 삽목 시 고려해야할 중요한 요소로 절편부위와 더불어 채취시기가 있다(Hong and Kim, 2011). 너무 이른 시기일 경우 갈대의 초고 생장이 충분히 이뤄지지 못해 부정아가 발생하는 마디가 포함된 절편을 충분하게 확보하기 어렵고 너무 늦을 경우 기온이 낮아지며 줄기가 딱딱해지는 경화로 지상경의 무성생식 능력이 급격하게 저하될 수 있다. 지상경 채취 시기의 경우 보통 6, 7월의 여름이 적합한 것으로 알려져 있으나(Hwang et al., 1996), 갈대 개체군이 분포한 지역의 위도나 고도 등의 기후 조건이나 여러 가지 환경 차이 등으로 동일한 채취시기에도 불구하고 그 효과는 완전히 달라질 수 있다(Hong and Kim, 2011, 2012). 즉 지역 및 생활사에 따라 적절히 채취시기를 달리해야 할 필요가 있으며 이는 적절한 채취시기를 놓칠 경우 높은 삽목 효율을 기대할 수 없다는 한계점을 시사한다.
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