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문제 정의
- 본 연구에서는 Bee-bee tree라고 불리며 고품질 벌꿀 생산을 위한 밀원수종으로 관심의 대상이 되고 있는 쉬나무를 대상으로 수꽃과 암꽃의 화밀 분비량, 당 함량 및 아미노산을 분석하고 수확할 수 있는 꿀의 양을 추정하는데 그 목적이 있다.
제안 방법
- Borate buffer, OPA/Mercaptopropionic acid(MPA), FMOC 시약에 시료를 단계적으로 혼합한 다음, 0.45 µM syringe filter(Millipore, Billerica, USA)로 여과하여 고속 액체 크로마토그래피(1200 series, Aglient, USA.)를 이용 하여 분석하였다.
- , 2010). 개화한 꽃을 수집하여 암술과 수술을 제거한 후에 원심분리기(1,000 rpm, 6 min.)를 이용하여 화밀을 분리하고 채취한 양을 기록한 후 꽃 한 개의 화밀량을 추정하였으며 휴대용 당도계(GMK-703T)를 이용하여 화밀 당도를 측정하였다. 조사시간마다 날씨개황, 온도와 상대습도를 기록하여 기상요인과의 상관분석을 통하여 화밀요인과의 상관을 확인하였다.
- 꿀벌 및 곤충에 의한 화밀의 손실을 방지하기 위해 교배봉투를 본 당 3개씩 씌웠으며 쉬나무의 화밀 분비량과 꿀벌 방화수가 가장 많았던 오전 9시와 10시 사이에 화밀을 채취하였다(Ryu et al., 2007; Han et al., 2010). 개화한 꽃을 수집하여 암술과 수술을 제거한 후에 원심분리기(1,000 rpm, 6 min.
- 수집된 화밀 시료를 0.45 µM syringe filter(Millipore, Billerica, MA, USA)로 여과하여 고속 액체 크로마토그래피(Dionex ultimate 3000, Dionex, USA)를 이용하여 분석하였다.
- 이동상은 10 mM Na2HPO4, 10 mM Na2B4O7·10H2O가 포함된 A용액(pH 8.2)과 Water: Acetonitrile:Methanol=10:45:45로 혼합된 B용액에 대하여 A용액:B용액으로 초기 100:0(v/v, %)에서 26~28분에 55:45, 28~30.5분에 0:100, 30.5분부터는 100:0으로 구배 조건을 설정하였다.
- 경기도 화성시 매송면 어천리에 식재되어 있는 수고 4 m, 흉고직경 14 cm인 쉬나무 3본을 조사목으로 선정하였다. 조사기간은 전체 개화기간 중, 전체 수관에서 개화율이 60~80% 사이일 때 조사를 실시하였으며 수꽃은 2012년 7월 24일부터 26일, 암꽃은 8월 7일부터 9일까지 실시하였다.
- )를 이용하여 화밀을 분리하고 채취한 양을 기록한 후 꽃 한 개의 화밀량을 추정하였으며 휴대용 당도계(GMK-703T)를 이용하여 화밀 당도를 측정하였다. 조사시간마다 날씨개황, 온도와 상대습도를 기록하여 기상요인과의 상관분석을 통하여 화밀요인과의 상관을 확인하였다. 그리고 고속 액체 크로마토그래피 분석 전까지 화밀을 0.
- 채취된 화밀 시료의 아미노산을 O-phthalaldehyd(OPA)-Fluorenylmethyl chloroformate(FMOC) 유도체화하여 분석하였다. Borate buffer, OPA/Mercaptopropionic acid(MPA), FMOC 시약에 시료를 단계적으로 혼합한 다음, 0.
대상 데이터
- 6 mm × 150 mm, 5 µM)을 사용하였다. 검출기는 자외선 검출기와 형광 검출기를 연결시켜, 자외선은 338 nm에서, OPA유도체는 방출 파장은 450 nm, 여기 파장은 340 nm, FMOC유도체의 방출 파장은 305 nm, 여기 파장은 266 nm에서 검출하였다. 또한 수꽃과 암꽃 화밀을 대상으로 21개의 아미노산 함량의 통계적인 차이를 검정하기 위해 U-test를 실시하였다.
- 경기도 화성시 매송면 어천리에 식재되어 있는 수고 4 m, 흉고직경 14 cm인 쉬나무 3본을 조사목으로 선정하였다. 조사기간은 전체 개화기간 중, 전체 수관에서 개화율이 60~80% 사이일 때 조사를 실시하였으며 수꽃은 2012년 7월 24일부터 26일, 암꽃은 8월 7일부터 9일까지 실시하였다.
데이터처리
- 또한 분석된 수꽃과 암꽃의 꽃 한 개당 당 함량의 통계적인 차이를 검정하기 위해 U-test를 실시하였으며 각각의 화서 1개의 화밀 당량과 꿀의 양을 Petanidou(2003)의 비례식 방법을 통하여 추정하였다.
- 검출기는 자외선 검출기와 형광 검출기를 연결시켜, 자외선은 338 nm에서, OPA유도체는 방출 파장은 450 nm, 여기 파장은 340 nm, FMOC유도체의 방출 파장은 305 nm, 여기 파장은 266 nm에서 검출하였다. 또한 수꽃과 암꽃 화밀을 대상으로 21개의 아미노산 함량의 통계적인 차이를 검정하기 위해 U-test를 실시하였다.
- 또한 수꽃과 암꽃에서 조사된 화밀 분비량과 당도의 통계적인 차이를 검정하기 위해 각각 꽃의 날짜별로 화밀 특성에 대해 분산분석 후에 수꽃과 암꽃의 화밀 특성에 대해 T-test를 실시하였다.
이론/모형
- 8 mm/Bio-rad, USA)을 사용하였다. 함량은 적분계에 의한 외부표준법으로 계산하였으며, 표준품으로는 설탕, 포도당, 과당(Sigma, USA)을 사용하였다.
성능/효과
- HPLC 분석 결과, 총 유리당 함량은 수꽃에서 약 17.7 µg/µL, 암꽃에서 60.2 µg/µL로 나타났으며, 화밀당도(w/w, %) 결과와 마찬가지로 암꽃에서 더 많은 유리당 함량이 분석되었다.
- 쉬나무 수꽃과 암꽃의 아미노산 함량에 대한 Mann Whiteny test를 실시한 결과, Serine 등 7개 아미노산에서만 통계적인 유의성이 인정되었다. Serine, Glycine 및 Alanine은 수꽃에서 더 많은 함량이 검출된 반면, Asparatate, Glutamate, Asparagine 및 Glutamine은 암꽃에서 더 많은 함량을 나타냈다. 꿀벌의 섭식 활동에 긍정적인 Proline과 Glycine, 부정적인 Asparagine과 같은 아미노산을 통해 꿀벌 방화를 예측할 수 있었다.
- 49 µL가 분비되었다. 그리고 각각 화밀의 농도에 대해서 날짜별로 유의적인 차이가 없었으며 수꽃 화밀이 약 17.4%를 나타냈고 암꽃 화밀이 약 25.7%를 나타내 화밀 분비량과 다르게 암꽃의 당도가 더 높음을 알 수 있었다. 또한 수꽃과 암꽃의 화밀 분비량과 당도의 차이를 검정하기 위해 T-test를 실시한 결과, 각각의 꽃에서 평균 화밀 분비량과 평균 화밀 당도는 데이터 오차분산의 동질성(Levene’s test p=0.
- 꽃에서 한번 채취한 당 함량이기 때문에 최소한의 꿀 수확량을 나타낸 것이고 수정이 이루어질 때까지 꿀벌의 섭식이 한 번 이상 이루어지기 때문에 본 연구 결과보다 더 많은 꿀의 양을 수확할 수 있다고 판단된다. 꿀이 만들어지는 것은 꿀벌의 소화 생식과 연관이 있지만 수확할 수 있는 꿀의 양을 산출하기 위한 추정식 개발을 위해서는 밀원수종으로서 가능성이 있는 수종을 대상으로 지속적인 연구가 더 필요하다.
- Serine, Glycine 및 Alanine은 수꽃에서 더 많은 함량이 검출된 반면, Asparatate, Glutamate, Asparagine 및 Glutamine은 암꽃에서 더 많은 함량을 나타냈다. 꿀벌의 섭식 활동에 긍정적인 Proline과 Glycine, 부정적인 Asparagine과 같은 아미노산을 통해 꿀벌 방화를 예측할 수 있었다. 아미노산은 수분매개자들에게 화밀의 맛을 결정하는 중요한 역할을 하기 때문에 쉬나무 수꽃과 암꽃 화밀의 아미노산 조성 차이로 인해서 꿀벌 방화에 영향을 미친다고 판단된다.
- 또한 수꽃과 암꽃의 화밀 분비량과 당도의 차이를 검정하기 위해 T-test를 실시한 결과, 각각의 꽃에서 평균 화밀 분비량과 평균 화밀 당도는 데이터 오차분산의 동질성(Levene’s test p=0.119 and p=0.148)이 인정되었으며, 각각의 꽃에서 분비되는 화밀 분비량과 화밀 당도는 유의적인 차이가 있다는 결과가 도출되었다(p=0.000 and p=0.000).
- Petanidou(2003)는 화밀당량에서 꿀의 양을 추정하기 위해서는 화밀 당량과 꿀의 양은 85:100의 비율로 계산될 수 있다고 하였고, 화밀 당량이 85% 이상 농축되면 꿀의 레벨로 도달할 수 있다고 하였다. 본 연구 결과에서는 쉬나무 수꽃 한 화서에서는 67.8 g과 암꽃 한 화서에서는 53.3 g의 꿀 수확량을 추정할 수 있었다.
- 쉬나무 수꽃과 암꽃의 아미노산 함량에 대한 Mann Whiteny test를 실시한 결과, Serine 등 7개 아미노산에서만 통계적인 유의성이 인정되었다. Serine, Glycine 및 Alanine은 수꽃에서 더 많은 함량이 검출된 반면, Asparatate, Glutamate, Asparagine 및 Glutamine은 암꽃에서 더 많은 함량을 나타냈다.
- 6%를 차지하였다(Kim and Smith, 2000). 암꽃 화밀에서는 Glutamine, Asparagine, Glutamate, Aspartate, Serine, Proline 순으로 많은 함량이 검출되었으며, 이들은 전체 화밀 아미노산의 63.0%를 차지하였다. Glutamine은 암꽃에 가장 많은 함량비인 13.
- 원심분리기에 의해 추정된 꽃 한 개당 화밀량과 HPLC에서 분석된 단위용량 당 당 함량을 곱해주어 꽃 한 개당 당 함량을 산출한 결과, 수꽃은 48.0 µg, 암꽃은 37.8 µg으로 수꽃과 암꽃에서 분비되는 꽃 한 개당 당 함량은 차이가 없었다(Mann-Whitney’s U test p=0.400).
- , 1997; Nepi and Pacini, 2001), 자웅동주인 Polyascias sambucifolia에서도 상대적으로 암꽃에서 화밀 농도가 높음이 보고 되었다(Gillespie and Henwood, 1994). 이러한 결과들을 볼 때 수종마다 수꽃과 암꽃의 화밀량과 화밀 농도 차이는 종 특유의 특성을 보이는 것으로 사료된다.
- 전체적으로 쉬나무의 화밀의 유리당 구성은 설탕의 비율이 높았으며, 과당의 비율이 낮았다. 설탕/6탄당의 비율은 수꽃에서 2.
- , 2006). 특히, GABA(Gammaaminobutyric acid)와 Phenylalanine은 지중해 지역 대부분 식물의 화밀 아미노산 중 꿀벌과와 가위벌과의 선호도에 큰 비중을 차지하는 것으로 알려져 있으나, 본 연구에서는 GABA가 약 3.4~5.8% 함량비를 보였으며, Phenylalanine은 검출되지 않아 수종 특성 및 기후적인 차이로 인하여 상이성을 보이는 것으로 나타났다.
- 조사된 시점의 기상인자는 Table 1과 같으며, 쉬나무 꽃에서 분비되는 화밀분비량과 당도를 온도와 습도에 Spearman의 상관관계를 분석한 결과는 Table 2와 같다. 화밀 분비량과 화밀 당도는 높은 부의 상관을 나타냈으며, 온도와 습도의 영향을 각각 많이 받는 것으로 나타났다. 화밀 분비량은 온도와는 부의 상관을 습도와는 정의 상관을 보였으며, 반면 화밀 당도는 온도와는 정의 상관을 습도와는 부의 상관을 나타냈다.
후속연구
- 꽃에서 한번 채취한 당 함량이기 때문에 최소한의 꿀 수확량을 나타낸 것이고 수정이 이루어질 때까지 꿀벌의 섭식이 한 번 이상 이루어지기 때문에 본 연구 결과보다 더 많은 꿀의 양을 수확할 수 있다고 판단된다. 꿀이 만들어지는 것은 꿀벌의 소화 생식과 연관이 있지만 수확할 수 있는 꿀의 양을 산출하기 위한 추정식 개발을 위해서는 밀원수종으로서 가능성이 있는 수종을 대상으로 지속적인 연구가 더 필요하다.
- 이러한 결과는 암꽃 화밀에도 꿀벌에게 선호되는 아미노산의 함량비가 높았지만 무엇보다 수분매개자가 선호하지 않는 Asparagine 등의 함량이 높았기 때문이라고 판단된다. 따라서 밀원수종 선발을 위해서는 아미노산 함량에 따른 꿀벌의 섭식 행동에 관한 연구를 지속적으로 수행해야 할 것이다.
- 또한 온도는 직·간접적으로 광합성효율과 관련하여 화밀 생산에 영향을 주며(Burquez and Corbet, 1998), 낮은 온도에서 화밀분비가 감소하는 것이 일반적이나 높은 온도에서 감소하는 경우도 있다(Jakobsen and Kristjansson, 1994). 이러한 연구 결과를 토대로 외부적인(기후, 환경) 조건과 더불어 꽃의 구조적, 생리학적인 특성들을 연관시켜 지속적인 연구를 수행해야 할 것이다.
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