청색과 적색의 혼합LED광 처리가 인삼의 생육 및 진세노사이드 함량에 미치는 영향 The Effect of Blue and Red LEDs Irradiation on The Growth Characteristics and Ginsenoside Content of Panax ginseng C. A. Meyer원문보기
LED청색광과 적색광을 2년근 인삼에 대하여 혼합 처리하여 생육 반응과 진세노사이드 함량에 미치는 영향을 알아 본 결과 인삼의 지상부의 엽면적과 건물중은 청색광과 적색광의 비율이 1:1 처리에서 상대적으로 가장 높았으나 인삼 뿌리의 건물중은 1:3 비율이 가장 컸다. 진세노사이드 함량은 지상부은 청색광과 적색광 비율이 1:1에서 가장 높았지만 인삼 뿌리의 함량은 1:1 비율이 가장 낮았다.
LED 청색광과 적색광을 2년근 인삼에 대하여 혼합 처리하여 생육 반응과 진세노사이드 함량에 미치는 영향을 알아 본 결과 인삼의 지상부의 엽면적과 건물중은 청색광과 적색광의 비율이 1:1 처리에서 상대적으로 가장 높았으나 인삼 뿌리의 건물중은 1:3 비율이 가장 컸다. 진세노사이드 함량은 지상부은 청색광과 적색광 비율이 1:1에서 가장 높았지만 인삼 뿌리의 함량은 1:1 비율이 가장 낮았다.
An LED plant factory farm is an alternative way to grow crops regardless of weather, season, and blight in such times of climate change. In recent years, it is a currently active and vibrant research field. The industry, which ranges from leaf vegetables to high value products, is expanding. This st...
An LED plant factory farm is an alternative way to grow crops regardless of weather, season, and blight in such times of climate change. In recent years, it is a currently active and vibrant research field. The industry, which ranges from leaf vegetables to high value products, is expanding. This study was conducted to test tthe response of LED (Light-emitting diode) irradiation on the growth characteristics and ginsenoside levels indoors, in order to find out suitable light conditions. Ginseng seedling was transplanted from a styrofoam pot ($L{\times}W{\times}D$:$495{\times}315{\times}215mm$, inside diameter) into a closed plant production system in four blue LED (BL) and red LED (RL) different ratios of 1:1, 1;2, 1:3, 1:4 in a temperature range of $20{\sim}25^{\circ}C$, relative humidity of between 55 and 65%, and a 12-hour photoperiod. The LED irradiation shows the highest levels were found at 1:1 of BL and RL ratio at $61.21{\mu}mol\;s^{-l}m^{-2}$, 1:2 ratio $68.55{\mu}mol\;s^{-l}m^{-2}$, 1:3 ratio $63.85{\mu}mol\;s^{-l}m^{-2}$ and 1:4 ratio $62.41{\mu}mol\;s^{-l}m^{-2}$ from highest to lowest respectively. After analyzing from shoot and root 2 yers old ginseng plant which were cultivated under 1:3 irradiation of BL and RL ratio, it generally showed a positive effect under a 1:3 ratio of BL and RL.
An LED plant factory farm is an alternative way to grow crops regardless of weather, season, and blight in such times of climate change. In recent years, it is a currently active and vibrant research field. The industry, which ranges from leaf vegetables to high value products, is expanding. This study was conducted to test tthe response of LED (Light-emitting diode) irradiation on the growth characteristics and ginsenoside levels indoors, in order to find out suitable light conditions. Ginseng seedling was transplanted from a styrofoam pot ($L{\times}W{\times}D$:$495{\times}315{\times}215mm$, inside diameter) into a closed plant production system in four blue LED (BL) and red LED (RL) different ratios of 1:1, 1;2, 1:3, 1:4 in a temperature range of $20{\sim}25^{\circ}C$, relative humidity of between 55 and 65%, and a 12-hour photoperiod. The LED irradiation shows the highest levels were found at 1:1 of BL and RL ratio at $61.21{\mu}mol\;s^{-l}m^{-2}$, 1:2 ratio $68.55{\mu}mol\;s^{-l}m^{-2}$, 1:3 ratio $63.85{\mu}mol\;s^{-l}m^{-2}$ and 1:4 ratio $62.41{\mu}mol\;s^{-l}m^{-2}$ from highest to lowest respectively. After analyzing from shoot and root 2 yers old ginseng plant which were cultivated under 1:3 irradiation of BL and RL ratio, it generally showed a positive effect under a 1:3 ratio of BL and RL.
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문제 정의
따라서 본 실험은 LED 청·적색광을 혼합 조사하여 2년근 인삼의 생육과 진세노사이드 함량에 미치는 영향을 분석하여 식물공장에서 인삼을 재배할 때 적절한 청·적색 LED 혼합비율을 찾아 친환경적이며 고품질의 인삼을 생산할 수 있는 가능성을 알고자 실시하였다.
제안 방법
4 m의 이층선반을 4등분하여 청색광(BL, 450 nm)과 적색광(RL, 660 nm)의 LED조명을 1:1, 1;2, 1:3, 그리고 1:4의 비율로 설치하였고 외부 빛 차단 및 빛의 반사율을 높이기 위해 흰색반사필름으로 둘렀다. LED조명을 점등한 시간은 오전 6시부터 오후 6시까지 12시간의 광주기로 하였으며, 재배시설 내부의 습도는 65~70%, 온도는 20~25℃으로 유지하였다. 광량은 Quantum semsor (Li0190SA, U.
같은 방법으로 총 2회 추출한 여과액을 100 ㎖ 정용 플라스크에 담아 부피를 정확히 100 ㎖ 로 맞춘다. Sep-pak Plus c18 cartidge를 먼저 3 ㎖ MeOH 로 서서히 용출 시켜 조정한 후 다시 3 ㎖ dd-H₂O로 2차 조정한 후 이전에 준비된 추출 시료액 1 ㎖를 cartridge에 loading 하고 10 ㎖ dd-H₂O로 서서히 용출하여 극성이 높은 당류 등을 제거한 다음 이 cartridge에 2 ㎖ MeOH를 처리하여 서서히 ginsenoside 성분을 용출 시키는데 이때 용출액 2 ㎖ EP tube에 받은 다음 EP tube에 용출된 시료액을 포함하여 정확히 부피가 2 ㎖가 되도록 MeOH로 조절한 후 시료액은 0.45 ㎛ membrane filter로 여과한 후 이 시료액을 autosampler vial에 옮겨 HPLC분석을 실시하였다. HPLC은 NS-4000 (Futecs, Korea)에 ELSD Detector 300s (Soft, USA) 를 사용하였다.
생육조사는 이식 후 약 4개월 후인 7월 15일에 경장, 경직경, 잎면적, 지상부 건물중을 측정하였으며 지하부는 6개월 후인 10월 중순에 근경, 근직경, 근중 등을 측정하였다. 사포닌 추출과 분석은 인삼분말시료 2 g에 50% MeOH을 30 ㎖ 첨가하여 ultrasonic bath (Powersonic 410)에 넣은 후 15분 동안 초음파 추출한 후 여과 하였다. 같은 방법으로 총 2회 추출한 여과액을 100 ㎖ 정용 플라스크에 담아 부피를 정확히 100 ㎖ 로 맞춘다.
6이하인 인삼전용상토를 사용하였다. 생육조사는 이식 후 약 4개월 후인 7월 15일에 경장, 경직경, 잎면적, 지상부 건물중을 측정하였으며 지하부는 6개월 후인 10월 중순에 근경, 근직경, 근중 등을 측정하였다. 사포닌 추출과 분석은 인삼분말시료 2 g에 50% MeOH을 30 ㎖ 첨가하여 ultrasonic bath (Powersonic 410)에 넣은 후 15분 동안 초음파 추출한 후 여과 하였다.
재배시설은 4.4 m×5.8 m×3.8 m의 방안에 너비 1.6 m, 길이 2.6 m, 높이 2.4 m의 이층선반을 4등분하여 청색광(BL, 450 nm)과 적색광(RL, 660 nm)의 LED조명을 1:1, 1;2, 1:3, 그리고 1:4의 비율로 설치하였고 외부 빛 차단 및 빛의 반사율을 높이기 위해 흰색반사필름으로 둘렀다.
칼럼은 Prontosil NC (250×4.6 ㎜)였으며, 시료는 5 ㎛ PVDF filter (Whatman)로 여과한 후에 20 ㎕씩 주입하였으며 용매는 A (Water : Acetonitrile = 97 : 3), B (20 mM Ammonium acetate : Acetonitrile :Methanol = 55: 40 : 5), C (Acetonitrile :Water =90 : 10)를 사용하였다.
대상 데이터
45 ㎛ membrane filter로 여과한 후 이 시료액을 autosampler vial에 옮겨 HPLC분석을 실시하였다. HPLC은 NS-4000 (Futecs, Korea)에 ELSD Detector 300s (Soft, USA) 를 사용하였다. 칼럼은 Prontosil NC (250×4.
본 실험은 충청남도 농업기술원 금산 인삼약초 시험장에 구입한 묘삼(품종: 자경종)을 스티로폼 포트(L×W×D:495×315×215 mm)에 6×9 cm간격으로 2013년 3월 15일에 이식 하였다.
한편, 적색광과 청색광 처리 비율에 다른 인삼 뿌리의 진세노사이드 함량을 살펴보면, 잎의 함량과는 달리 청색과보다는 적색광의 비율이 높을 때 더 많은 함량을 보이는 경향을 보였다(Table 5). BL+RL의 1:1 비율이 약 6.24 mg을 보인 반면 1:2, 1:3 그리고 1:4의 광 비율은 7.53~7.72 mg/g 상대적으로 높은 함량을 보였는데 잎의 경우 1:1 비율에서 가장 높은 함량을 보였지만 뿌리는 청색광보다는 적색광의 비율이 높을 경우 진세노사이드 총 햠량은 높아지는 경향을 보였다. 일반적으로 인삼 뿌리의 진세노사이드 함량은 투광량이 많은 조건에서 증가하는 경향을 보이고 있고 특히 잎의 생존기간이 중요한 역할을 담당한다고(Lee et al.
LED 청색광과 적색광을 2년근 인삼에 대하여 혼합 처리하여 생육 반응과 진세노사이드 함량에 미치는 영향을 알아본 결과 인삼의 지상부의 엽면적과 건물중은 청색광과 적색광의 비율이 1:1 처리에서 상대적으로 가장 높았으나 인삼 뿌리의 건물중은 1:3 비율이 가장 컸다. 진세노사이드 함량은 지상부은 청색광과 적색광 비율이 1:1에서 가장 높았지만 인삼 뿌리의 함량은 1:1 비율이 가장 낮았다.
광 처리에 따른 인삼 지상부 생육 변화는 Table 2와 같다. 경장은 BL과 RL의 비율이 1:4에서 8.74 cm를 보였고, 1:2비율에서 8.66 cm, 1:1 비율은 8.37 cm, 그리고 1:3의 비율이 8.08 cm로 처리간에 유의한 차이를 보였으며 특히 BL과 RL의 비율이 1:4에서 다른 처리에 비하여 1~8% 증가하는 경향을 보였다. 경직경은 BL과 RL의 비율이 1:1과 1:2 처리가 상대적으로 두꺼운 경향을 보였다.
81 cm²로 가장 낮은 경향을 보였다. 또한 인삼의 지상부 건물중은 BL과 RL의 비율이 1:1에서 1.48 g로 1:2, 1:3 그리고 1:4 보다 상대적으로 높은 경향을 보였다.
이식 후 약 3개월 후인 7월 15일 측정한 BL과 RL LED 광 조건에 따른 인삼 잎의 saponin 함량을 살펴보면 총 함량은 BL과 RL의 비율이 1:1에서 58.27 g으로 가장 많았으며 BL과 RL의 비율이 1:4에서 50.30 g으로 총 함량이 가장 낮았다(Table 4). 진세노사이드를 성분별로 살펴보면 대체적으로 BL과 RL 비율이 1:1에서 많았는데 특히 Rd와 Re 함량이 상대적으로 많았으며 Rb1 함량 역시 1:1 비율에서 많은 경향을 보였다.
30 g으로 총 함량이 가장 낮았다(Table 4). 진세노사이드를 성분별로 살펴보면 대체적으로 BL과 RL 비율이 1:1에서 많았는데 특히 Rd와 Re 함량이 상대적으로 많았으며 Rb1 함량 역시 1:1 비율에서 많은 경향을 보였다. 대부분의 성분은 청색광 비율이 상대 적으로 클 경우 높은 함량을 보였다.
한편, BL과 RL 비율에 따른 인삼 뿌리의 근장은 BL+RL 비율이 1:2에서 18.63 cm로 가장 길었으며 1:4 비율이 17.11 cm으로 가장 작았으며 근경은 4가지 처리 모두 유의적인 차이를 보이지 않았지만 인삼 근중은 BL+RL 비율이 1:3에서 3.94 g으로 가장 높았으며 상대적으로 BL과 RL 비율이 1:2이나 1:4가 적게 나타나 인삼 묘삼의 LED 효과를 얻게 위하서는 청색광과 적색광의 비율이 1:3의 비율로 재배해야 할 것으로 생각되었다(Table 3, Fig. 1).
한편, 적색광과 청색광 처리 비율에 다른 인삼 뿌리의 진세노사이드 함량을 살펴보면, 잎의 함량과는 달리 청색과보다는 적색광의 비율이 높을 때 더 많은 함량을 보이는 경향을 보였다(Table 5). BL+RL의 1:1 비율이 약 6.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
식물공장은 무엇인가?
식물공장은 시설 내에 광, 온도, 습도, CO₂농도 등 환경 조건을 인공적으로 제어 하여 계절과 병해충, 장소에 관계없이 안정적으로 농산물을 공산품처럼 계획적으로 연속 생산할 수 있는 시스템으로 우리나라는 외국에 비해 30년 정도 늦은 1990년대부터 도입하기 시작하여 1993년 양액재배에 의한 시설채소의 육모공장의 상업화, 농촌진흥청 고령농업 연구 센터에서 부분제어형 식물 공장 시스템으로 무병주 씨감자를 생산하는 등으로 발전되어 왔다.
인삼 잎에서 진세노사이드 함량이 높을 때는 어떤 조건일 때 인가??
진세노사이드를 성분별로 살펴보면 대체 적으로 BL과 RL 비율이 1:1에서 많았는데 특히 Rd와 Re 함량이 상대적으로 많았으며 Rb1 함량 역시 1:1 비율에서 많은 경향을 보였다. 대부분의 성분은 청색광 비율이 상대 적으로 클 경우 높은 함량을 보였다.
인삼의 뿌리 수량이 낮아지는 원인은 무엇인가?
, 2014; MAFRA, 2014). 또한 인삼은 해가림으로 재배되고 있기 때문에 광 부족으로 동화작용이 부진 하여 근부의 비대가 저조해지며 광량이 지나치게 많으면 엽록소의 분해로 근부의 비대가 저조하여 인삼의 뿌리 수량이 낮아지는 원인으로 알려져 있다(Cheon et al., 1991).
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