[국내논문]LED를 이용한 장일 처리가 프리지아(Freesia hybrida) '이본느'의 생육 및 개화에 미치는 영향 Effect of Day-length Extension Treatment Using LED on Growth and Flowering of Freesia hybrid 'Yvonne'원문보기
본 연구는 프리지아 '이본느'를 가지고 매일 오후 5시에서 8시까지 150일 동안 LED(청색, 녹색, 적색, 청색:녹색:적색 혼합)광과 백열등, 메탈할라이드등으로 보광을 함으로써, 꽃눈분화 이후부터 개화가 완전히 종료될 때까지 광질에 따른 장일처리가 프리지아의 생육 및 개화에 미치는 영향을 알아보기 위하여 수행되었다. 엽분열기부터 화뢰형성기까지 초장은 광원별 장일처리에 의해 큰 변화는 없었고 엽수는 메탈할라이드등 처리에서 감소하는 경향이었으나 화뢰 발달기 때 엽 내 엽록소 함량은 메탈할라이드등에서 가장 높았다. LED청색광과 녹색광에서 개화기가 빨랐는데 특히 녹색광 처리에서 가장 빨라 무처리와 메탈할라이드등에 비해 6-8일 정도 단축되었다. 포장 내 개화기간은 LED 적색광에서 가장 짧아 일시 수확에는 효과적이었다. 메탈할라이드 등에서 절화중, 소화의 길이와 폭 등 절화특성이 우수하였다. 구근의 특성을 조사한 결과 LED 적색광에서는 구폭과 구중이, 백열등 처리에서는 구고와 구중이 감소하였고, 구근 내 전분함량은 모든 시험구 사이에 특별한 차이가 없었다. 결과적으로 개화촉진은 LED 녹색등에서 효과적이었고 개화품질은 메탈할라이드등 처리에서 우수하였다.
본 연구는 프리지아 '이본느'를 가지고 매일 오후 5시에서 8시까지 150일 동안 LED(청색, 녹색, 적색, 청색:녹색:적색 혼합)광과 백열등, 메탈할라이드등으로 보광을 함으로써, 꽃눈분화 이후부터 개화가 완전히 종료될 때까지 광질에 따른 장일처리가 프리지아의 생육 및 개화에 미치는 영향을 알아보기 위하여 수행되었다. 엽분열기부터 화뢰형성기까지 초장은 광원별 장일처리에 의해 큰 변화는 없었고 엽수는 메탈할라이드등 처리에서 감소하는 경향이었으나 화뢰 발달기 때 엽 내 엽록소 함량은 메탈할라이드등에서 가장 높았다. LED 청색광과 녹색광에서 개화기가 빨랐는데 특히 녹색광 처리에서 가장 빨라 무처리와 메탈할라이드등에 비해 6-8일 정도 단축되었다. 포장 내 개화기간은 LED 적색광에서 가장 짧아 일시 수확에는 효과적이었다. 메탈할라이드 등에서 절화중, 소화의 길이와 폭 등 절화특성이 우수하였다. 구근의 특성을 조사한 결과 LED 적색광에서는 구폭과 구중이, 백열등 처리에서는 구고와 구중이 감소하였고, 구근 내 전분함량은 모든 시험구 사이에 특별한 차이가 없었다. 결과적으로 개화촉진은 LED 녹색등에서 효과적이었고 개화품질은 메탈할라이드등 처리에서 우수하였다.
The aim of this study was to determine the effect of day-length extension treatment using LED lighting (blue, green, red, or 3 mixed) on vegetative growth and flowering of freesia 'Yvonne', in comparison to that using glow lamps and metal halide lamps. Lighting treatments were imposed from 5 PM to 8...
The aim of this study was to determine the effect of day-length extension treatment using LED lighting (blue, green, red, or 3 mixed) on vegetative growth and flowering of freesia 'Yvonne', in comparison to that using glow lamps and metal halide lamps. Lighting treatments were imposed from 5 PM to 8 PM for 150 days from after flower bud differentiation to flowering end. For the period from leaf emergence to floral bud formation, no light source affected plant height but the number of leaves was decreased by the metal halide lamp. The highest SPAD value in the flower bud developing period occurred in the metal halide lamp treatment. The time of flowering was advanced by blue or green LED treatment compared to the no lighting control. The green LED lighting advanced flowering by 6 and 8 days compared to no lighting and metal halide lamp treatment, respectively. The blooming period tended to be shortened by the red LED treatment. As for the flower characteristics of 'Yvonne', floret length and width, and the weight of cut flowers were highest in the metal halide lamp treatment. Red LED decreased corm width and weight of 'Yvonne' while glow lamp decreased height and weight. Starch contents in corm were not influenced by the lighting source. Our results indicate that the green LED lighting advanced the time of flowering and the metal halide lamp was good for cut-flower quality.
The aim of this study was to determine the effect of day-length extension treatment using LED lighting (blue, green, red, or 3 mixed) on vegetative growth and flowering of freesia 'Yvonne', in comparison to that using glow lamps and metal halide lamps. Lighting treatments were imposed from 5 PM to 8 PM for 150 days from after flower bud differentiation to flowering end. For the period from leaf emergence to floral bud formation, no light source affected plant height but the number of leaves was decreased by the metal halide lamp. The highest SPAD value in the flower bud developing period occurred in the metal halide lamp treatment. The time of flowering was advanced by blue or green LED treatment compared to the no lighting control. The green LED lighting advanced flowering by 6 and 8 days compared to no lighting and metal halide lamp treatment, respectively. The blooming period tended to be shortened by the red LED treatment. As for the flower characteristics of 'Yvonne', floret length and width, and the weight of cut flowers were highest in the metal halide lamp treatment. Red LED decreased corm width and weight of 'Yvonne' while glow lamp decreased height and weight. Starch contents in corm were not influenced by the lighting source. Our results indicate that the green LED lighting advanced the time of flowering and the metal halide lamp was good for cut-flower quality.
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문제 정의
엽록소 함량은 광원설치 9주가 경과되었을 때 SPAD meter(SPAD-502, Minolta, Japan)를 이용하여 3번째 잎의 중간부위를 특정하였다. 광원별 장일 처리에 따른 개화반응을 보기 위하여 개화특성을 조사하였다. 1번 소화가 착색되어 봉오리가 1-2mm 정도 열개되었을 때를 개화시로 조사하고, 전체 조사 개체의 80%가 개화 되었을 때를 개화종으로 조사하였다.
본 실험은 프리지아 ‘이본느’을 가지고 꽃눈이 분화된 이후부터 개화가 종료될 때까지 장일 처리가 프리지아의 생육및 개화 반응에 미치는 영향과 구근 생성에 미치는 영향을 알아보고자 최근에 주목 받고 있는 LED등과 기존 인공광원 으로 많이 쓰이던 백열등과 메탈헬라이드를 이용하여 실험을 수행하였다.
제안 방법
10월 15일 구근을 정식하여 화아가 분화된 이후 11월 1일부터 매일 17시에서 20시까지 광조사를 하였으며 장일처리 2주가 경과된 11월 15일부터 12월 27일까지 6주 동안 초장과 엽수의 변화를 관찰하였다(Figs. 2 and 3). 초장은 4주 동안 처리구간에서 뚜렷한 차이가 관찰되지 않았으나 이후 12월 27일 조사에서는 메탈헬라이드등(MH) 처리가 67.
광원별 장일 처리에 따른 개화반응을 보기 위하여 개화특성을 조사하였다. 1번 소화가 착색되어 봉오리가 1-2mm 정도 열개되었을 때를 개화시로 조사하고, 전체 조사 개체의 80%가 개화 되었을 때를 개화종으로 조사하였다. 1번화의 첫 번째 소화가 완전히 개화하였을 때 초장, 측지수, 줄기직경, 1번화의 절 화장, 소화수, 화장, 화폭, 1･2번 소화의 간격, 절화중을 측정하였다.
1번 소화가 착색되어 봉오리가 1-2mm 정도 열개되었을 때를 개화시로 조사하고, 전체 조사 개체의 80%가 개화 되었을 때를 개화종으로 조사하였다. 1번화의 첫 번째 소화가 완전히 개화하였을 때 초장, 측지수, 줄기직경, 1번화의 절 화장, 소화수, 화장, 화폭, 1･2번 소화의 간격, 절화중을 측정하였다.
SPAD 값은 엽록소 함량과 관계가 있어(Campbell et al., 1990), 인공광원 처리에 따른 엽 내 엽록소함량을 간이 측정하기 위하여 장일처리 9주째인 1월 4일부터 2주 동안 SPAD 값을 조사하였다(Table 2). MH등 처리가 60.
장일처리가 신구 형성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 모구의 수, 구고, 구폭, 무게, 자구의 개수와 무게를 조사하였다. 구근 내전분의 함량은 40℃에서 건조시킨 구근을 마쇄한 다음 0.2g을 취해 perchloric acid(70% HClO4) 9.2N과 4.6N을 용매로 사용하여 추출하였고, Anthrone으로 발색시킨 후 비색계 (Power wave XS2, Bio Tek, USA)를 이용하여 660nm에서 흡광도를 측정하였다(Morris, 1948; MaCready et al., 1950). Glucose(Sigma Chemical Co.
생육특성 조사는 1번화의 1번 소화가 완전히 개화하였을때 실시하였다. 식물체 초장과 측지수 등은 처리간 통계적으로 유의적인 차이가 발견되지 않았지만(Table 4), 1번화의 절화장은 개별 LED등보다 백열등에서 작았다(Table 5).
시험구는 3반복으로 완전임의배치 하였으며, 화아 분화 이후 11월 1일부터 개화가 종료된 3월 31일까지 매일 17:00부터 3시간 동안 전조하여 장일 처리를 하였다. 무처리 대조구와 청색, 녹색, 적색, 혼합(청색:녹색:적색)광의 LED(비엘텍㈜과 농진청 공동제작) 그리고 비교 광원으로 백열등과 메탈 헬라이드등을 설치하였고, 광원과 식물체와의 높이는 1.
초장과 엽수는 장일처리 후 2주가 경과되었을 때, 2주 간격으로 4회에 걸쳐 조사하였다. 엽록소 함량은 광원설치 9주가 경과되었을 때 SPAD meter(SPAD-502, Minolta, Japan)를 이용하여 3번째 잎의 중간부위를 특정하였다. 광원별 장일 처리에 따른 개화반응을 보기 위하여 개화특성을 조사하였다.
4월경 개화가 종료된 시점에서 단수하기 시작하여 5월 초 식물체가 완전히 마른 후 구근을 수확하였다. 장일처리가 신구 형성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 모구의 수, 구고, 구폭, 무게, 자구의 개수와 무게를 조사하였다. 구근 내전분의 함량은 40℃에서 건조시킨 구근을 마쇄한 다음 0.
장일처리에 따른 ‘이본느’ 품종의 생장 변화를 알아보기 위하여 초장, 엽수 및 엽록소 함량(SPAD)을 측정하였다.
장일처리에 따른 ‘이본느’ 품종의 생장 변화를 알아보기 위하여 초장, 엽수 및 엽록소 함량(SPAD)을 측정하였다. 초장과 엽수는 장일처리 후 2주가 경과되었을 때, 2주 간격으로 4회에 걸쳐 조사하였다. 엽록소 함량은 광원설치 9주가 경과되었을 때 SPAD meter(SPAD-502, Minolta, Japan)를 이용하여 3번째 잎의 중간부위를 특정하였다.
대상 데이터
시험구는 3반복으로 완전임의배치 하였으며, 화아 분화 이후 11월 1일부터 개화가 종료된 3월 31일까지 매일 17:00부터 3시간 동안 전조하여 장일 처리를 하였다. 무처리 대조구와 청색, 녹색, 적색, 혼합(청색:녹색:적색)광의 LED(비엘텍㈜과 농진청 공동제작) 그리고 비교 광원으로 백열등과 메탈 헬라이드등을 설치하였고, 광원과 식물체와의 높이는 1.5m 를 유지하였다(Fig. 1). 광 처리 시 대조구는 암막 필름을 사용하여 자연광 이외에 다른 빛의 간섭을 받지 않게 하였고, LED 처리 시 청색광(460nm)은 3.
본 연구에 사용된 프리지아는 네덜란드 수입종인 이본느 (Freesia hybrida ‘Yvonne’) 품종으로 휴면 타파한 구근을 저온처리 하지 않고 최저온도 9℃가 유지되는 연동형의 가온 비닐하우스에 정식하여 수행하였다.
데이터처리
yMean separation within columns by Duncan’s multiple range test at 5% level.
yMean separation within columns by Duncan’s multiple range test at 5% level.
, USA) 표준용액을 만들어 표준검량 곡선을 만들었다. 실험 결과에 대한 통계분석은 SAS (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA) 9.1 통계프로그램을 이용하여 5% 유의수준으로 실시하였다.
성능/효과
7일만에 개화해 다른 처리구보다 늦은 경향이었으며 가장 빨리 개화한 LED 녹색광 처리와는 8일 정도 차이가 났다. 개화된 개체 수가 80%가 될 때까지 전체 개화기간을 조사한 결과, 백열등 처리구가 12.7일로 가장 길었고 LED 적색광 처리구가 8일로 4.7일간 빨리 개화되어 LED 적색광이 일시에 전체적으로 개화하는 것으로 조사되 었다(Table 3).
개화시기를 조사한 결과, LED의 청색광과 녹색광 처리에 의해 개화가 앞당겨진 것을 관찰할 수 있었다(Table 3). 특히 LED 녹색광 처리구가 정식 119일만에 개화하여 전체 처리구 중에서 개화가 가장 빨랐고, 무처리구가 정식 124.
자구의 무게는 전체 처리구간에서 유의적 차이가 관찰되지 않았다(Table 6). 구근 내 전분 함량은 543-602mg･g -1DW의범위로 조사되었으며, 무처리구보다 LED를 비롯한 다른 광원에서의 전분함량이 수치적으로 다소 높게 측정되었지만, 대조구를 포함한 전체 처리구간 통계적 유의성은 없었다 (Fig. 5). 프리지아 구근은 개화기 이후 점차 휴면기에 들어가면서 전분축적이 이루어지고, 수확시기에는 완전히 휴면 상태가 되며, 휴면이 깊어짐에 따라 구근 내 전분함량도 같이 증가하는 것으로 알려져 있다(Kaneko and Imanishi 1985; RDA, 2008).
4mm로 가장 길게 조사되었으나, 백열등 처리구를 제외한 광원 처리구와 유의적 차이는 나타나지 않았다. 구폭도 마찬가지로 전체 광원간에 크게 차이가 없었으며, LED 적색광 처리구가 무처리구와 유의적 차이로 구폭이 감소한 것으로 나타났다. 자구의 무게는 전체 처리구간에서 유의적 차이가 관찰되지 않았다(Table 6).
지상부가 완전히 고사한 5월 초순 구근을 수확하였다. 모구의 조사 결과(Table 6), 구고는 백열등처리구가 27.98mm 로 가장 짧게 측정되어 무처리구와 비교 시 구고의 길이가 감소한 것으로 조사되었다. 무처리구의 구고는 38.
본 실험결과 프리지아 재배에 있어 특정 LED 광질이 엽록소함량 변화에 미치는 차이를 판단하기 어려웠으며, 광원 간에는 광도가 가장 높게 나타난 MH등 처리에서 엽록소 함량이 가장 높았고 광도가 가장 낮은 LED 적색광에서 낮게 나타난 것은, 같은 높이로 설치된 광원등에서 나오는 광도의 영향이 큰 것으로 사료된다.
, 2000). 본 실험에서는 LED 녹색광 처리구가 무처리보다 6일 정도 앞당겨진 것으로 조사되었는데, 여러 분석된 결과로 미루어 개화에 영향을 주는 일부 특정 광질의 효과는 식물 종에 따라 다른 것으로 판단된다. Lee et al.
프리지아 구근은 개화기 이후 점차 휴면기에 들어가면서 전분축적이 이루어지고, 수확시기에는 완전히 휴면 상태가 되며, 휴면이 깊어짐에 따라 구근 내 전분함량도 같이 증가하는 것으로 알려져 있다(Kaneko and Imanishi 1985; RDA, 2008). 본 실험에서도 LED 광원처리가 무처리구와 다른 광원들과 마찬가지로 구근내 전분축척도 양적으로 이상 없이 잘 이루어진 것으로 분석되었다.
프리지아의 개화에 미치는 일장의 영향에 관한 지금까지의 연구결과에 따르면, 단일에 의해 화아 분화가 시작되어 이후 장일에 의해 발달되는 것으로 알려져 있으며(Kosugi, 1953), 단일보다는 장일에서 재배되었을 때 개화일과 개화 기간이 단축되었다(Blom and Piott, 1992)는 보고가 있다. 본 연구결과 프리지아의 개화일을 앞당기는데 있어 효과적인 LED광은 녹색광이었으며, 장일처리를 통한 개화시기조절에 있어 일장이나 광도보다는 광질이 더 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다. 녹색광과 프리지아의 개화촉진에 관한 원인을 규명하기 위해서는 좀더 세부적인 연구가 진행되어야 할 것으로 사료된다.
본 연구에서 처리 광원별 광도를 보면 MH등(773.2Lux) 처리가 다른 광원보다 7-9배 이상 높게 나타났지만 낮 시간이외에 일장이 연장된 시간에 1,000Lux 이하의 광도처리는 개화에 영향을 미치지 못한 것으로 판단된다.
, 2011a)은 식물의 개화기 형질에 관여하는 것으로 알려져 있다. 본 장일 실험에서는 각 광원마다 프리지아의 개화기 생육에 미친 영향은 조금씩 다르게 조사되었으나 전체적으로 볼 때 녹색LED처리에서 개화가 가장 빨랐고MH등 처리는 개화시는 늦었지만 개화기 생육에는 긍정적인 영향을 끼쳤다. Bae et al.
소화의 장･폭 조사에서 MH등 처리구가 각각 5.4cm와 7.0cm로 측정되었으며 전체 처리구 중에서 꽃의 크기가 가장 컸다. 1번화 절화중 또한 MH등 처리구가 13.
개화시기를 조사한 결과, LED의 청색광과 녹색광 처리에 의해 개화가 앞당겨진 것을 관찰할 수 있었다(Table 3). 특히 LED 녹색광 처리구가 정식 119일만에 개화하여 전체 처리구 중에서 개화가 가장 빨랐고, 무처리구가 정식 124.7일만에 개화하여 대조구보다 6일 정도 앞당겨진 것을 확인할수 있었다(Fig. 4). 생육이 우수한 것으로 조사된 MH등 처리구는 정식 126.
하지만 무처리와 전체 광원간에 초장에서는 유의성이 없는 것으로 나타나 LED광을 이용한 장일처리가 초장의 증감에 어떤 효과도 없는 것으로 조사되었다(Fig. 2). 엽수도 무 처리가 5.
후속연구
본 연구결과 프리지아의 개화일을 앞당기는데 있어 효과적인 LED광은 녹색광이었으며, 장일처리를 통한 개화시기조절에 있어 일장이나 광도보다는 광질이 더 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다. 녹색광과 프리지아의 개화촉진에 관한 원인을 규명하기 위해서는 좀더 세부적인 연구가 진행되어야 할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
LED 광원 외에 작물재배용 인공광원으로는 무엇이 있는가?
작물재배용 인공광원으로는 지금까지 형광등, 메탈헬라이드등, 수은등, 백열등과 고압나트륨등(HPS) 등이 사용되고 있다. 이러한 광원들은 작물의 생육에 필요한 적색과 청색의 비율이 적어 광 이용효율이 낮고 열의 방출과 수명이 짧은 단점을 가지고 있다.
프리지아란 무엇이며 외적인 형태는 어떠한가?
프리지아(Freesia hibrida)는 붓꽃과 프리지아속에 속하며 8-12개의 소화가 상향 수상꽃차례로 피고 구근은 변형된 줄기가 비대하여 형성된 원추형의 인피구경이며, 정식 후 잎이 분화되는 기간에 줄기 아랫부분이 비대화되면서 신구가 형성된다(Kawa and De Hertogh, 1992; RDA, 2008). 프리지아는 가을정식 후 4-7주 사이에는 화아 분화가 이루어지며(Heide, 1965) 개화기 이후 구근은 비대가 시작될 무렵 휴면에 들어가 봄 철 수확시기가 될 때쯤이면 깊은 휴면상태가 되고(Kaneko and Imanishi, 1985; RDA, 2008), 여름 동안 고온에 노출되면 자연스럽게 휴면이 타파되며 가을철 저온에 의해 맹아와 화아의 형성이 유도된다(Kosugi, 1953; Lee et al.
LED 광과 백열등, 메탈할라이드 등으로 보광을 함으로써, 꽃눈분화 이후부터 개화가 완전히 종료될 때까지 광질에 따른 장일처리가 프리지아의 생육 및 개화에 미치는 영향을 분석한 결과는 어떠한가?
본 연구는 프리지아 '이본느'를 가지고 매일 오후 5시에서 8시까지 150일 동안 LED(청색, 녹색, 적색, 청색:녹색:적색 혼합)광과 백열등, 메탈할라이드등으로 보광을 함으로써, 꽃눈분화 이후부터 개화가 완전히 종료될 때까지 광질에 따른 장일처리가 프리지아의 생육 및 개화에 미치는 영향을 알아보기 위하여 수행되었다. 엽분열기부터 화뢰형성기까지 초장은 광원별 장일처리에 의해 큰 변화는 없었고 엽수는 메탈할라이드등 처리에서 감소하는 경향이었으나 화뢰 발달기 때 엽 내 엽록소 함량은 메탈할라이드등에서 가장 높았다. LED 청색광과 녹색광에서 개화기가 빨랐는데 특히 녹색광 처리에서 가장 빨라 무처리와 메탈할라이드등에 비해 6-8일 정도 단축되었다. 포장 내 개화기간은 LED 적색광에서 가장 짧아 일시 수확에는 효과적이었다. 메탈할라이드 등에서 절화중, 소화의 길이와 폭 등 절화특성이 우수하였다. 구근의 특성을 조사한 결과 LED 적색광에서는 구폭과 구중이, 백열등 처리에서는 구고와 구중이 감소하였고, 구근 내 전분함량은 모든 시험구 사이에 특별한 차이가 없었다. 결과적으로 개화촉진은 LED 녹색등에서 효과적이었고 개화품질은 메탈할라이드등 처리에서 우수하였다.
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