[논문]식물 코팅 소재 선발법과 작물들에 대한 콩 오일의 증산 억제 효과

정인홍; 박노봉; 김상열; 나영은; 김순일

doi:10.7732/kjpr.2014.27.4.380

식물 코팅 소재 선발법과 작물들에 대한 콩 오일의 증산 억제 효과
Screening Methods for Plant-Coating Materials and Transpiration Inhibitory Effect of Soybean Oil to Crops 원문보기

韓國資源植物學會誌 = Korean journal of plant resources, v.27 no.4, 2014년, pp.380 - 391

정인홍 ((주)나리소 연구개발팀) , 박노봉 (국립식량과학원 영덕출장소) , 김상열 (국립식량과학원 영덕출장소) , 나영은 (국립농업과학원) , 김순일 ((주)나리소 연구개발팀)

초록
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작물을 비롯한 식물체들은 작물 생산량 감소에 중요한 요인인 고온 건조풍에 의해 영향을 받는다. 이러한 영향으로부터 식물체들을 보호할 수단으로 코팅재를 고려할 수 있다. 이 연구에서 다양한 요인들에 의해 일어나는 급격한 증산작용으로부터 작물을 보호할 코팅소재를 탐색하기 위한 실내 선발법들을 확립했다. 강낭콩 유묘 포트의 무게 변화를 6일 동안 측정한 시험에서 아비온 처리구는 무처리구에 비해 유의하게 무게 감소를 억제하였다(P = 0.05). 하지만 이 방법은 장시간이 소요되는 단점이 있어 보다 단순한 방법으로 염화코발트지가 수분 접촉 시 푸른색에서 붉은색으로 변화는 색 변화법을 이용하였다. 밀납, 구아검, 유동파라핀, 콩오일 및 PE-635가 처리 30분 및 1시간 후 각각 37%와 43%의 방수력을 나타냈다. 하지만 이들 소재들도 2시간 후에는 유의할만한 방수효과를 보이지 않았다. 비록 이들 방법들이 코팅 소재를 탐색하는데 적절하다 할지라도, 보다 과학적이고 객관적인 자료들을 도출해 낼 선발법이 필요하다. 그래서 고안한 방법이 광합성측정기를 이용하여 증산율을 측정하는 방법이었다. 야외에서 재배한 보리 잎을 이용한 시험에서 2% 콩오일과 아비온 10배 희석액 처리가 증산율 억제효과를 나타냈다. 또한 옥수수 유묘 및 살구나무 신초를 이용한 시험에서 2% 유동파라핀액과 살구씨오일, 아마씨오일, 올리브오일 및 콩오일과 같은 식물체 정유들이 유의할만한 증산율 억제효과를 나타냈다(P = 0.05). 특히, 유동파라핀 및 콩오일 2%를 출수 후 2주 이상된 벼에 처리하였을 때 비슷한 증산율 억제력을 보였다. 또한 2% 콩오일과 전착제 혼합물을 옥수수 유묘에 처리 시 전착제 단독으로 처리한 것에 비해 증산율 억제효과가 증가했다. 이는 전착제가 식물체 잎 표면에서 이들 소수성 소재들이 보다 더 균일하게 확산하는데 도움을 주기 때문으로 보인다. 이 소수성 소재가 잎 표면의 기공들을 효과적으로 잘 도포하고 있음도 전자현미경으로 확인하였다. 이상의 결과는 이들 소수성 소재들이 식물체 코팅재로서 활용될 수 있음을 시사한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Plants as well as crops are damaged by a combination of the hot and dry winds that has been a major factor in the reduction of crop production. A means to protect them from damaging conditions is to consider a coating material. In this study, we established laboratory screening methods to find a coating material to protect a crop from rapid transpiration caused by various factors. In a test measuring the weight loss of kidney bean seedlings for 6 days, Avion treatments decreased its weight loss (P=0.05). Owing to long-time spend in completing this assay, we performed a more simple method using a cobalt chloride paper strip, which changes from blue to red colors under water condition. Beewax, guagum, paraffin liquid, soybean oil, and PE-635 gave a waterproofing effect above 37 and 43% at 0.5 and 1 h after treatment, respectively. However, these tested materials did not show significant waterproofing results at 2 h. Although the methods produced reasonable results, a screening method to obtain more objective data is needed. An alternative is to use an instrument that can detect the transpiration of crop leaves. In a preliminary test using barley leaves, a portable photosynthesis system showed transpiration inhibition of 2% soybean oil and 10 times-diluted Avion under field conditions. In another test using the leaves of maize seedlings and apricot tree, 2% liquid paraffin and plant oils such as apricot oil, linseed oil, olive oil, and soybean oil showed significant transpiration inhibition (P=0.05). Especially, paraffin liquid and soybean oil selected from above tests gave good transpiration inhibitory effects against rice at 2%. In addition, the mixture of 2% soybean oil and a spreader showed more elevated inhibition results comparing with soybean oil or the spreader alone indicating that the spreader may be attributed to more uniform diffusion of the hydrophobic material onto the leaf surface of maize seedlings. The hydrophobic material coated physically the stomata and cuticle layers on leaf surfaces of rice. These hydrophobic materials screened in this study are expected to be used as plant coating materials.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

작물이 잎을 통해 수분을 손실하는 기작이 무생물적 또는 내적 스트레스 요인들에 기인할지라도, 작물 줄기 및 잎을 물리적으로 코팅해서 기공을 통한 급격한 수분 손실을 줄일 수 있는 수단이 개발된다면 수분 스트레스에 의한 작물 생산성 감소를 예방하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 생각한다. 본 연구는 식물 오일을 비롯한 계면활성제들 그리고 소수성 고분자물질들을 활용하여 작물 줄기 및 잎에 코팅 가능한 소재를 탐색할 수 있는 방법과 소재를 찾기 위해 수행되었다.

제안 방법

벼 도체 및 잎에 처리된 소수성 물질들이 벼 잎 표면에 제대로 부착이 되어 있는 지를 알아볼 목적으로 코팅 소재를 처리한후 전자현미경(FEG Environmental Scanning Electron Microscope, 한국생명공학연구원)을 활용하여 표면 관찰을 실시하였다. Paraform aldehyde와 glutar aldehyde를 1:1(v/v)로 혼합한 고정액에 벼 잎 시료 절편을 4일 동안 고정하여 표면 관찰을 하였다.
보리에서 광합성측정기를 통한 코팅소재들의 증산율 억제 효과에 대한 수치비교가 가능함을 확인하고, 옥수수와 살구나무를 대상으로 시험 소재들의 증산율 억제 효과에 대해 검정하였다. 살구씨 오일(Apricot seed oil) 2%, 올리브 오일(Olive oil) 2%, 마카다이아 오일(Macadamia oil) 2%, 캐스터 오일(Castor oil) 2%, 호호바 오일(Hohoba oil) 2%, 아마씨 오일(Linseed oil) 2% 및 콩 오일(Soybean oil) 2%, sodium stearate 2%, sodium benzoate 2%, sodium bicarbonate 2%, pottasium bicarbonate 2%, Tween80 2%, LE9(한농화학) 2%, 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol) 2%, 폴리에틸렌글리콜(poylethylene glycol) 2%, 레이트론(Raytrone, 경농) 4000배 희석액 동부 전착제(Dongbusticker) 2000배 희석액, 동부 카바(Dongbucover) 2000배 희석액, 뉴오스막(Newosmak, 제이아그로) 1000배 희석액, 실루엣(Sylluett) 2000배 희석액, 아비온(Avion) 0.
외부에서 수분을 흡수하면 색깔이 변화는 염화코발트지를 이용하여 신속하고 간편하게 스크리닝 할 수 있는 2가지 방법을 사용하였다. 첫 번째 방법은 강낭콩 잎 뒷면에 코발트지(4 ㎝)양끝을 투명테이프로 고정하고 강낭콩 포트를 뚜껑 중앙에 공기 유출입이 가능하도록 200메쉬 망이 있는(직경 3 ㎝) 플라스틱 케이지(10 × 10 ㎝)에 넣어 시간에 따른 색 변화를 육안으로 관찰하였다.

대상 데이터

실내외 스크리닝용으로 선정된 소재들은 왁스계, 천연정유(오일)계, 염화물계, 계면활성제 등으로 구분하여 선정하였다(Table 1). 또한 기존 조경산업용으로 활용되고 있는 증산억제제(아비온, 중앙프라자)도 시험용으로 선정하였다.
실내외 스크리닝용으로 선정된 소재들은 왁스계, 천연정유(오일)계, 염화물계, 계면활성제 등으로 구분하여 선정하였다(Table 1). 또한 기존 조경산업용으로 활용되고 있는 증산억제제(아비온, 중앙프라자)도 시험용으로 선정하였다.
코팅 소재로 미리 선정했던 카나우바왁스(canaubawax), 밀납(beewax), 유동파라핀(paraffin liquid), 아마씨 오일(linseed oil), 콩 오일(soybean oil), 올리브 오일(olive oil), 캐스터 오일(castor oil), 마카다미아 오일(macadamia oil), 살구씨 오일(apricot oil), 호호바 오일(hohoba oil), 탄산수소칼륨(potassium bicarbonate), 탄산수소나트륨(sodium bicarbonate), 안식향산나트륨(sodium benzoate), 소듐스테아레이트(sodium stearate), 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol), 전착제(뉴오스막, 동부전착제, 동부카바, 레이트론, 실루엣) 각 시험소재 20%를 Tween 80 5%와 LE9(한농 화학, polyoxyethylene lauryl ether) 5%에 혼합해서 에탄올 10%에 녹이고 물 60%(w/w)에 녹여 시험용액으로 준비하였다. LE9과 Tween 80 시험액은 각 물질 20 g을 에탄올 10 ㎖에 녹이고 최종적으로 물 70 ㎖를 혼합해서 사용하였다.

데이터처리

실험조건 및 방법에 따라 모든 검정은 3반복 또는 5반복으로하였으며, 실험결과는 평균값과 표준오차(SE, standard error) 로 표시하였다. 무처리구와 처리구 간 통계학적 유의성 검증은 t-test (P = 0.05)를 이용하였고, 처리군 간 평균 비교는 Tukey의 다중검정법을 이용하였다(SAS, 2004).

성능/효과

특히 시험된 전착제들은 완두콩에서 살충제들의 잔류력을 크게 증진시켰다. 본 연구에서 선발된 콩 오일과 전착제 단독 그리고 이들 혼합물을 옥수수 유묘에 처리 후 증산율을 비교한 결과, 각 소재를 단독으로 처리하는 것 보다 콩 오일과 전착제를 혼합 처리하면 옥수수 유묘 잎의 증산율을 감소시킴을 확인하였다(Table 6). 이는 전착제가 소수성 소재를 작물 잎 표면에 골고루 확전시켜 코팅막을 보다 더 잘 형성시키는데 기여하기 때문으로 보인다.
밀납, 유동파라민, 콩 오일, 살구씨오일, 구아검, 아비온 또는 PE-635를 포함하는 조성물에 침지시킨 여지들은 37% 이상의 방수율을 처리 30분 후 보였고, 처리 60분 후에는 살구씨 오일을 제외한 상기 물질들이 43% 이상의 방수율을 보였으며, 유동파라핀, 콩 오일 및 아비온을 포함하는 조성물은 처리 90분 후 각각 57%, 33%, 43%의 방수율을 나타내었으나, 120분 이후에는 방수율을 거의 나타내지 않았다(Table 3). 이상의 결과로부터 밀납, 유동파라핀, 콩 오일, 살구씨 오일, 구아검, 아비온, PE-635 등이 코팅을 통한 방수력을 나타낼 수 있는 소재임을 확인하였다.
이를 통해 소재들이 벼 잎 표면을 코팅할 수 있음을 확인하였다. 이와 같이 기공 및 잎 큐티클층의 물리적인 코팅이 잎을 통한 수분 손실을 억제함으로써 전체적으로 벼의 증산율을 감소시키는 효과를 가져오는 것으로 생각한다.

후속연구

하지만 본 방법 역시 관능적으로 색 변화 정도 및 시간을 측정하기 때문에 관찰자의 주관이 개입되는 문제가 발생하여 이를 보완할 수 있는 보다 객관적인 스크리닝법을 탐색할 필요가 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	전착제란 무엇인가?	전착제는 농약 살포액 조제 시 첨가하여 살포약액의 습전성과 부착성을 향상시킬 목적으로 사용하는 보조제로 계면활성 제도 전착제로서 효과를 나타내기도 한다(SCCDA, 2005). 농약 혼합물 내 보조제들의 사용은 병해충 방제 목적 및 습윤이 어려운 작물들에서 농약 효용성을 증대시키기 위한 효과적인 수단으로 알려져 있다(Stock, 1998; Young et al.
	조직 증산은 언제 일어나는가?	이러한 변화들은 대개 조직 증산의 산물들인데(Dobra et al., 2010; Kacperska, 2004), 조직 증산은 뿌리의 수분 흡수 및 잎의 증산작용 간 불균형이 존재할 때 일어난다(Aroca et al., 2001; Jackson et al.
	식물은 스트레스로 야기된 생장 저해에 대처하기 위해 무엇을 진화시켰는가?	식물은 환경적인 제한요인들로부터 도망칠 수 없는 고착성 생물이어서 외부적인 스트레스들에 대처하기 위해 삼투 조절, 저항성 유전자 발현, 식물 호르몬들의 복합적인 반응 경로와 같은 수많은 적응 반응들을 진화시켰다(Ha et al., 2014; Morgan, 1984; Wen et al.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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