[논문]피속 잡초 종자의 등온흡습곡선 특성

이용호; 변지영; 나채선; 김태완; 김정규; 홍선희

doi:10.5660/wts.2015.4.2.111

피속 잡초 종자의 등온흡습곡선 특성
Moisture Sorption Isotherms of Four Echinochloa Species Seeds 원문보기

Weed & Turfgrass Science, v.4 no.2, 2015년, pp.111 - 117

이용호 (고려대학교 야생자원식물종자은행) , 변지영 (한경대학교 농업생명과학대학) , 나채선 (한경대학교 농업생명과학대학) , 김태완 (한경대학교 농업생명과학대학) , 김정규 (고려대학교 야생자원식물종자은행) , 홍선희 (고려대학교 야생자원식물종자은행)

Abstract ▼ AI-Helper

The equilibrium moisture contents (EMC) in seeds of four Echinochloa (E. crus-galli var. crus-galli, E. crus-galli var, echinata, E. crus-galli var. praticola, E. esculenta) were measured at $20^{\circ}C$ with equilibration over a series of lithium chloride solutions with relative humidities ranging from 0.11 to 0.8 to determine sorption isotherms and safe storage relative humidity. Standard seed sorption isotherm models i.e. modified Henderson, modified Chung-Pfost, modified Halsey, modified Oswin and Guggenheim-Anderson-deBoer (GAB) equations were adopted to evaluate the goodness of fit to sorption isotherms. This study indicated that EMC of seeds was significantly different in four Echinochloa species at various relative humidity. The modified Oswin equations for E. crus-galli var. crou-galli, E. crus-galli var, echinata, E. esculenta and GAB equation for E. crus-galli var. praticola were adequate models for the EMC data. Seeds of four Echinochloa species have monolayer moisture contents when stored at RH < 0.1. These results show that seed moisture isotherm model should be selected according to genetic variation.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 연구에서는 피속 4종, 돌피, 물피, 좀돌피, 피 종자의 등온흡습곡선의 최적 모델을 선발하기 위하여 미국 농공학회의 등온흡습곡선 표준 모델(ASABE, 2007) 인 modified Henderon, modified Chung-Pfost, modified Halsey, modified Oswin, Guggenheim-Anderson-de Boer (GAB) 모델을 비교하고, 각 종 종자에 대한 단분자층 수분 함량을 추정하였다. 이를 통하여 피속 근연종 별 등온흡습특성을 비교하고, 유전자원으로서 피속 종자의 장기저장을 위한 비파괴 수분함량 측정법에 활용 가능한 데이터를 제공하며, 각 종 종자의 최적 건조, 저장조건을 제시하고자 한다.

제안 방법

9 상대습도 조건에서 사전에 수분평형을 맞추었다. 이 후 상대습도 0.9에서 수분 평형이 이루어진 종자시료는 20 ^oC, 0.11, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.9의 상대습도 조건에서 건조시켜 수분평형을 시켰다. 상대습도는 다양한 농도의 LiCl 용액을 밀폐용기에 넣어 조성하였다(Gold and Hay, 2014).
, 2008). 본 연구에서는 피속 4종, 돌피, 물피, 좀돌피, 피 종자의 등온흡습곡선의 최적 모델을 선발하기 위하여 미국 농공학회의 등온흡습곡선 표준 모델(ASABE, 2007) 인 modified Henderon, modified Chung-Pfost, modified Halsey, modified Oswin, Guggenheim-Anderson-de Boer (GAB) 모델을 비교하고, 각 종 종자에 대한 단분자층 수분 함량을 추정하였다. 이를 통하여 피속 근연종 별 등온흡습특성을 비교하고, 유전자원으로서 피속 종자의 장기저장을 위한 비파괴 수분함량 측정법에 활용 가능한 데이터를 제공하며, 각 종 종자의 최적 건조, 저장조건을 제시하고자 한다.

대상 데이터

연구에 사용된 돌피, 물피, 좀돌피, 피(Echinochloa crusgalli var. crus-galli, E. crus-galli var, echinata, E. crus-gallivar. praticola, E. esculenta)의 종자는 고려대학교 야생자원 식물종자은행에서 분양 받아 이용하였다. 각 시료는 2010, 2012, 2011, 2008년에 경기도 남양주시에서 수집되었으며, 상온에서 한달 이상 음건 후 밀폐용기에 담겨 -20^oC에서 보관되었다.

데이터처리

조사는 모든 종에 대하여 상대습도 별 3반복으로 진행되었다. 각 상대습도에 대한 식물 종별 수분함량의 분산분석과 LSD test (α=0.05)는 SAS 9.2 (SAS institute, Inc.)의 Proc ANOVA를 이용하여 수행하였다. 또한 등온흡습곡선 모델에 대한 비선형 회귀분석은 SigmaPlot 10.
)의 Proc ANOVA를 이용하여 수행하였다. 또한 등온흡습곡선 모델에 대한 비선형 회귀분석은 SigmaPlot 10.0 (Systat software, Inc., USA)을 활용하였다.

이론/모형

다양한 상대습도에서의 수분평형 여부는 Hygrometer (HP23-AW, Rotronic, UK)를 이용하여 확인하였다(Gold and Manger, 2008). 수분평형이 이루어진 종자의 수분함량은 국립종자원 고시 종자검사요령에 따라 103^oC 건조법을 이용하여 측정하였다(103^oC, 72 hr).
피속 4종의 등온흡습곡선을 예측하기 위하여 상대습도별 수분흡수에 가장 광범위하게 사용되고 있는 5가지의 미국 농공학회(ASABE)의 표준 등온흡습곡선모델을 이용하였다(Table 1). Modified Henderson 모델은 깁스의 흡착이론에 근거한 생체 시료에 가장 광범위하게 사용되는 준실험모델이다.

성능/효과

타 종 종자들의 최적 등온흡습곡선 모델로서 완두는 modified Henderson 모델이 벼 종자는 Strohman-Yoerger equation, 옥수수종자는 Oswin 모델, 랜틸콩(lentil)은 modified Oswin과 GAB 모델이 선발된 보고가 있다(Chen, 2003;Menkov, 2000; Soleimani and Shahedi, 2006; Sun, 1999). 본 실험의 피속 4종에서 2가지의 최적 모델이 선발된 결과와 종합해 보았을 때 종들의 유전적 근연성은 등온흡습곡선의 선발에 주요한 요인으로 나타나지 않았다. 그러므로 종별로 종자 수분함량의 정확한 비파괴 측정을 위한 등온흡습곡선 구축을 위해서는 식물 종별로 최적 등온흡습곡선 모델을 선발해야 할 것으로 사료된다.
그에 비하여 Modified Chung-Pfost와 modified Oswin모델은 비교적 균일한 패턴이 나타났다. 이러한 결과를 종합해 보았을 때 가장 적합한 등온흡습곡선 모델은 돌피, 물피, 피에서 modified Oswin모델, 좀돌피는 GAB모델로 판단된다. MRE와 SEM, 잔차분석을 통하여 선정된 피속 4종 종자에 대한 최적 등온흡습곡선은 Fig.
피속 4종 종자의 상대습도 0.40 이하의 평형수분함량 데이터를 BET model에 비선형회귀분석을 수행하여 단분자층 수분함량을 분석한 결과 돌피, 물피, 좀돌피, 피 종자는 각각 6.78, 6.70, 6.92, 7.27%로 돌피 종자가 가장 낮았고, 피 종자가 가장 높았다. 4종 종자의 평균 단분자층 수분함량은 약 7%였다(Table 4).

후속연구

본 실험의 피속 4종에서 2가지의 최적 모델이 선발된 결과와 종합해 보았을 때 종들의 유전적 근연성은 등온흡습곡선의 선발에 주요한 요인으로 나타나지 않았다. 그러므로 종별로 종자 수분함량의 정확한 비파괴 측정을 위한 등온흡습곡선 구축을 위해서는 식물 종별로 최적 등온흡습곡선 모델을 선발해야 할 것으로 사료된다.
이는 대부분의 진정종자에서 적절한 수준의 건조 조건으로 많은 야생식물 종자은행에서 적용되고 있으나 이러한 획일화된 건조 조건은 일부 종에는 과건 또는 최적 건조 조건에 못 미칠 것으로 사료된다. 또한 야생 식물 종자은행에서 단분자층 수분함량과 같은 지표의 활용을 위해서는 단분자층 수분함량의 종자 저장 생리학적 영향에 대한 연구와 함께 많은 야생 식물종 종자들의 등온흡습곡선에 대한 데이터베이스 구축이 이루어져야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	야생식물 종자보존의 장점은?	야생식물의 종자보존은 아직 가치가 발견되지 않은 식물들의 유전자 다양성을 보존하는 가장 효율적인 현지 외 보존법이다(Hamilton, 1994; Schoen and Brown, 2001). 하지만 종자의 장기 보존 중에는 중요한 생리화학적 변화가 발생하고 그 결과 영양학적 변화뿐만 아니라 발아율과 활력의 감소가 발생하게 되며 이는 보존 자원의 손실로 이어진다.
	저장종자의 품질관리에서 중요한 조사는?	그러므로 종자의 건조, 저장 조건에서의 정확한 수분함량의 조사는 저장종자의 품질관리에서 매우 중요하다. 하지만 기존의 건조를 이용한 종자 수분함량 측정법은 많은 양의 종자의 손실이 불가피하다.
	장기간 종자보존 할때 발생하는 문제점은?	야생식물의 종자보존은 아직 가치가 발견되지 않은 식물들의 유전자 다양성을 보존하는 가장 효율적인 현지 외 보존법이다(Hamilton, 1994; Schoen and Brown, 2001). 하지만 종자의 장기 보존 중에는 중요한 생리화학적 변화가 발생하고 그 결과 영양학적 변화뿐만 아니라 발아율과 활력의 감소가 발생하게 되며 이는 보존 자원의 손실로 이어진다. 저장 조건 중 종자수분함량과 저장온도는 퇴화 속도에 매우 큰 영향을 미치며 일반적으로 진정종자(Orthodox seed) 는 낮은 온도, 낮은 수분함량에서 퇴화를 억제할 수 있다(Ellis et al.

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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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