저온습윤 저장기간, 발아온도 및 차광율이 눈개승마 종자의 발아에 미치는 영향 Effects of Storage Duration with Low Temperature and Wet Condition, Germination Temperature and Shading Rate on Germination of Aruncus dioicus var. kamtschaticus Seeds원문보기
Background : Aruncus dioicus var. kamtschaticus, functional wild vegetable, is perennial herb and young leaves with soft texture are generally used as edible food. So the demand for the vegetable has increased recently. This study was carried out to determine the effects of temperature and shading o...
Background : Aruncus dioicus var. kamtschaticus, functional wild vegetable, is perennial herb and young leaves with soft texture are generally used as edible food. So the demand for the vegetable has increased recently. This study was carried out to determine the effects of temperature and shading on germination characteristics of A. dioicus. Methods and Results : The experiment was performed by temperature and shading treatments. Seed pre-treatment before the germination experiment was carried out by the storage in low temperature ($4^{\circ}C$) under wet condition (LTW) for 0, 15, 30, 45 and 60 days and shading treatment were 35%, 50%, and 75% under control, BA (6-benzyladenine) and $GA_3$ (gibberellic acid) condition for 24 hours. Increasing the length of the storage periods led to increases seed germination percent in low temperature ($4^{\circ}C$) under wet condition (LTW), germination rate of A. dioicus seed was the highest at $15^{\circ}C$ with 60 days of seed pre-treatment. In the case of seeds pre-treatment with LTW, the more temperature went up, the more days to 50% of Germination of Final Germination Rate ($T_{50}$) went down. As a result of surveying shading treatment, germination rate was the highest in control of 35% shading and the next higher was in control of 50% shading. Conclusions : It is concluded that the temperature and shading are important factors to produce A. dioicus. Also, We suggest these results as basic data of A. dioicus for sexual propagation.
Background : Aruncus dioicus var. kamtschaticus, functional wild vegetable, is perennial herb and young leaves with soft texture are generally used as edible food. So the demand for the vegetable has increased recently. This study was carried out to determine the effects of temperature and shading on germination characteristics of A. dioicus. Methods and Results : The experiment was performed by temperature and shading treatments. Seed pre-treatment before the germination experiment was carried out by the storage in low temperature ($4^{\circ}C$) under wet condition (LTW) for 0, 15, 30, 45 and 60 days and shading treatment were 35%, 50%, and 75% under control, BA (6-benzyladenine) and $GA_3$ (gibberellic acid) condition for 24 hours. Increasing the length of the storage periods led to increases seed germination percent in low temperature ($4^{\circ}C$) under wet condition (LTW), germination rate of A. dioicus seed was the highest at $15^{\circ}C$ with 60 days of seed pre-treatment. In the case of seeds pre-treatment with LTW, the more temperature went up, the more days to 50% of Germination of Final Germination Rate ($T_{50}$) went down. As a result of surveying shading treatment, germination rate was the highest in control of 35% shading and the next higher was in control of 50% shading. Conclusions : It is concluded that the temperature and shading are important factors to produce A. dioicus. Also, We suggest these results as basic data of A. dioicus for sexual propagation.
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문제 정의
따라서 본 연구는 눈개승마를 대상으로 생산 효율성을 높이기 위해 종자를 저온습윤 조건에서 보관 (전처리) 후 치상온도와 차광율에 따른 종자의 발아특성을 조사하여 눈개승마의 최적 발아환경을 구명하고 눈개승마의 대량생산을 위한 유성증식 기술개발에 이바지하고자 하였다.
제안 방법
Table 1. Characteristics of 1,000 seeds weight, seed weight per liter, and seed number per gram (g) and milliliter (㎖) of Aruncus dioicus seed used in this experiment.
먼저, 온도별 발아 실험은 국립산림과학원 남부산림자원연구소에서 온도를 각각 5℃, 10℃, 15℃, 20℃로 조절하여 실시하였다. 대조구 (저온습윤 저장 0일) 종자는 2014년 12월 11일에 상기 온도로 조절된 항온기에서 각각의 전처리 기간이 끝난 12월 26일, 2015년 1월 9일, 1월 26일, 2월 9일에 발아실험을 실시하였다. 실험은 각 온도별로 filter paper를 2장씩 깐 petri dish에 증류수를 흐르지 않을 정도로 넣은 후 종자를 50립씩 3반복으로 실시하였다.
발아실험은 종자의 전처리 후 온도와 차광을 각각 조절하여 실시하였다. 먼저, 온도별 발아 실험은 국립산림과학원 남부산림자원연구소에서 온도를 각각 5℃, 10℃, 15℃, 20℃로 조절하여 실시하였다. 대조구 (저온습윤 저장 0일) 종자는 2014년 12월 11일에 상기 온도로 조절된 항온기에서 각각의 전처리 기간이 끝난 12월 26일, 2015년 1월 9일, 1월 26일, 2월 9일에 발아실험을 실시하였다.
종자는 실험전 저온습윤 조건에서 전처리를 하였으며, 종자를 흡습지에 싸서 비닐봉투에 넣은 후 증류수로 비닐봉투 내부를 습윤 처리하여 4℃의 저온저장고에 각각 0일, 15일, 30일, 45일, 60일 동안 저장하였다. 발아실험은 종자의 전처리 후 온도와 차광을 각각 조절하여 실시하였다. 먼저, 온도별 발아 실험은 국립산림과학원 남부산림자원연구소에서 온도를 각각 5℃, 10℃, 15℃, 20℃로 조절하여 실시하였다.
, 2014) 것으로 보고되었다. 본 실험의 눈개승마의 경우 전광 내 대조구에서 T50이 29.9일로 조사되어 각 식물의 종자는 발아에 필요한 적정 광조건이 각기 다름을 확인하였다. 특히, 이 중에서는 삽주의 T50이 가장 짧은 것으로 나타났는데, 이는 삽주가 내음성이 약한 양엽식물의 특성을 갖고 있기 때문인 것으로 판단되며 (Jeon et al.
대조구 (저온습윤 저장 0일) 종자는 2014년 12월 11일에 상기 온도로 조절된 항온기에서 각각의 전처리 기간이 끝난 12월 26일, 2015년 1월 9일, 1월 26일, 2월 9일에 발아실험을 실시하였다. 실험은 각 온도별로 filter paper를 2장씩 깐 petri dish에 증류수를 흐르지 않을 정도로 넣은 후 종자를 50립씩 3반복으로 실시하였다. 항온기는 암조건이었으며, 종자를 배치한 petridish를 넣은 후 습도를 유지하기 위하여 증류수를 수시로 분무하였다.
온도별 및 차광별 발아실험 실시 후, 매일 발아된 종자의 개수를 조사하여 최종 조사일까지의 발아율 (Final Germination Percentage, FGP), 발아세를 알아보기 위한 T50 (Days to 50% of Germination of Final Germination Rate), 발아율지수(Germination Rate Index, GRI), 평균발아일수 (Mean Germination Time, MGT), 발아속도계수 (Coefficient of Velocity of Germination, CVG), 발아속도 (Germination Velocity, Rs), 평균발아속도 (Mean Daily Germination, MDG)를 구하였으며 산출 공식은 다음과 같다.
차광별 광도는 Portable Photometer (LI-250 Light meter, LI-COR Biosciences, Lincoln, NE, USA)를 이용하여 2015년 4월 15일 맑은 날 정오에 측정하였으며, 평균값과 상대광도는 Table 2와 같다. 온도와 습도는 온실 내 온습도 측정기(HOBO U23-001, ONSET Computer Corporation, Bourne, MA, USA)를 지상으로부터 20㎝ 높이에 설치하여 실험기간 동안 측정하였다 (Fig. 1).
종자는 실험전 저온습윤 조건에서 전처리를 하였으며, 종자를 흡습지에 싸서 비닐봉투에 넣은 후 증류수로 비닐봉투 내부를 습윤 처리하여 4℃의 저온저장고에 각각 0일, 15일, 30일, 45일, 60일 동안 저장하였다. 발아실험은 종자의 전처리 후 온도와 차광을 각각 조절하여 실시하였다.
차광별 광도는 Portable Photometer (LI-250 Light meter, LI-COR Biosciences, Lincoln, NE, USA)를 이용하여 2015년 4월 15일 맑은 날 정오에 측정하였으며, 평균값과 상대광도는 Table 2와 같다. 온도와 습도는 온실 내 온습도 측정기(HOBO U23-001, ONSET Computer Corporation, Bourne, MA, USA)를 지상으로부터 20㎝ 높이에 설치하여 실험기간 동안 측정하였다 (Fig.
차광별 발아실험은 남부산림자원연구소 가좌묘포장 내 비닐온실에서 2월 24일부터 60일간 수행하였다. 차광율 35 - 75% 수준의 차광망을 이용하여 차광수준을 전광 및 35%, 50%, 75%로 조절하였는데, 이때 상대 차광율은 Table 2에서와 같다.
차광별 발아실험은 남부산림자원연구소 가좌묘포장 내 비닐온실에서 2월 24일부터 60일간 수행하였다. 차광율 35 - 75% 수준의 차광망을 이용하여 차광수준을 전광 및 35%, 50%, 75%로 조절하였는데, 이때 상대 차광율은 Table 2에서와 같다. 파종 전, 종자는 증류수 (대조구), BA (200 ㎎ ㆍℓ−1), GA3(200 ㎎ ㆍℓ−1)에 각각 24시간동안 상온에서 침지하여 2015년 2월 24일에 128구 tray (128 cavities, L27.
파종 전, 종자는 증류수 (대조구), BA (200 ㎎ ㆍℓ−1), GA3(200 ㎎ ㆍℓ−1)에 각각 24시간동안 상온에서 침지하여 2015년 2월 24일에 128구 tray (128 cavities, L27.5 × W54.0 × H5.0㎝)에 1셀당 1립씩 파종하여 3반복으로 시험하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용된 식물은 눈개승마 (Aruncus dioicus var. kamtschaticus Hara)로서 종자는 강원도 영월에서 2014년 10월에 구입하였으며, 이 종자의 품질은 Table 1과 같다.
각각의 측정값에 대한 통계 분석은 SPSS (Statistical Package for the Social Science, 20.0K, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 분산분석 (ANOVA)을 실시하였으며, 통계적 유의성은 p < 0.05 수준에서 검정하였다.
성능/효과
2와 같다. 각 온도 내에서는 저온습윤 저장기간이 길어질수록 치상 후 종자의 최초발아일이 짧아지고 발아시작일부터 최종발아율에 도달하는 기간이 짧아지는 것으로 조사되었다. 특히, 저온습윤 저장기간이 증가할수록 발아율이 높아지고 최종발아율에 도달하는 기간이 짧아지는 것으로 나타났다.
눈개승마 종자의 T50 (days to 50% of germination of final germination rates)의 경우 전체적으로는 각 발아온도 내에서 저온습윤 저장기간이 길어질수록 짧아지는 경향을 보였다. 온도가 높아질수록 대부분의 T50이 짧아지는 경향을 보이며,20℃에서 가장 짧은 것으로 조사되었는데, 15℃와 20℃에서는 큰 차이를 보이지 않았다 (Fig.
눈개승마 종자의 T50은 전광의 GA3에서 38.2일로 가장 길고 35% 차광의 대조구에서 28.2일로 가장 짧게 조사되었다. 발아가 전혀 되지 않은 75% 차광을 제외하고 모두 GA3 처리구에서 상대적으로 길게 조사되었다.
눈개승마의 종자는 파종 후 28일부터 발아가 확인되었으며, 발아율은 35% 차광과 50% 차광의 대조구에서 각각 68.3%와 62.5%로 높게 조사되었다. 특히, 발아율이 높은 대조구의 경우에는 35% 차광에서 발아율이 가장 높았으며, 차광율이 높아질수록 낮아지는 경향을 보였다 (Fig.
따라서 눈개승마는 45 - 60일 정도의 전처리 (5℃의 저온습윤 저장)와 15℃정도의 온도에서 발아를 유도한다면 발아율 향상뿐만 아니라 T50과 평균 발아일수가 짧아져 눈개승마 종자를 보다 균일하게 발아되도록 유도하여 눈개승마를 보다 효과적이고 효율적으로 생산·관리할 수 있을 것으로 보인다.
특히, 저온습윤 저장기간이 증가할수록 발아율이 높아지고 최종발아율에 도달하는 기간이 짧아지는 것으로 나타났다. 또한, 발아율이 저조한 대조구를 제외하고 저온습윤 저장 처리구를 중심으로 살펴보면 최종발아율은 저온습윤 저장 60일의 15℃에서 93.3%로 가장 높게 나타났으며, 저온습윤 저장기간이 증가할수록 높아지는 경향을 보였다 (Fig. 3).
평균 발아일수는 대조 구를 제외한 저온습윤 저장 처리구의 경우 온도가 높아질수록 짧아져 T50과 동일한 경향을 보이는 것으로 나타났다. 또한, 평균 발아일수가 가장 긴 30일의 5℃에서는 최종발아율이 가장 높게 나타난 처리구 보다 약 5.2배 더 긴 것으로 조사되었다 (Table 4). 발아율이 상대적으로 높게 나타난 저온습윤 조건에서 저장 30일 이상의 처리구를 살펴보면 각 온도별로는 저온습윤 저장기간이 길어질수록 대부분 짧아지는 경향을 보이는 것으로 나타났다.
발아속도계수는 모든 처리에서 2.5 - 3.1이었으며, 발아속도의 경우 전처리별로는 모두 전광에서 가장 느렸고 각 차광 내에서는 대조구에서 가장 빠르게 나타났다. 발아속도는 발아율지수와 유사한 경향을 보이는 것으로 나타났다.
발아속도계수의 경우 저온습윤 저장기간이 긴 45일 이상의 처리구에서 상대적으로 높았으며, 대부분 저온습윤 저장 60일에서 가장 높게 나타났다. 발아속도와 평균 발아속도는 저온 습윤 처리기간이 증가할수록 빨라지는 경향을 보여 최종발아율과 정의 상관관계를 보이는 것으로 나타났다.
발아속도계수의 경우 저온습윤 저장기간이 긴 45일 이상의 처리구에서 상대적으로 높았으며, 대부분 저온습윤 저장 60일에서 가장 높게 나타났다. 발아속도와 평균 발아속도는 저온 습윤 처리기간이 증가할수록 빨라지는 경향을 보여 최종발아율과 정의 상관관계를 보이는 것으로 나타났다. 발아속도의 경우에는 15일, 30일, 45일, 60일 전처리에서 각각 1.
2배 더 긴 것으로 조사되었다 (Table 4). 발아율이 상대적으로 높게 나타난 저온습윤 조건에서 저장 30일 이상의 처리구를 살펴보면 각 온도별로는 저온습윤 저장기간이 길어질수록 대부분 짧아지는 경향을 보이는 것으로 나타났다. 이렇게 눈개승마 종자의 저온습윤 저장기간이 길어질수록 평균 발아일수가 짧아지는 것은 저온습윤 저장에 의한 발아촉진효과가 나타났기 때문으로 사료된다.
발아율지수는 온도가 높아질수록, 저온습윤 저장기간이 증가할수록 높아지는 것으로 조사되었다. 평균 발아일수는 대조 구를 제외한 저온습윤 저장 처리구의 경우 온도가 높아질수록 짧아져 T50과 동일한 경향을 보이는 것으로 나타났다.
발아율지수는 전광에서 가장 낮았고 모든 전처리구 (대조구, BA, GA3 처리)에서는 35% 차광에서 각각 2.1, 1.2, 1.0으로 가장 높았으며, 차광율이 높아질수록 낮아지는 경향을 보였다. 각 차광 내에서는 대조구, BA, GA3 처리 순으로 낮아졌다.
, 2003a, 2003b; Salisbury and Ross, 1992). 본 실험의 눈개승마 또한 고산지대에서 자생하는 초본으로서 저온습윤 처리를 통해 휴면타파가 가능한 것으로 사료된다.
전체적으로 눈개승마는 30일 이상의 전처리와 10℃ 이상의 온도 조건에서 발아율이 60% 이상으로 양호한 것으로 나타났다. 이는 저온습윤저장을 통해 발아억제물질이 제거되어 발아율이 향상된 것으로 판단된다 (Schopmeyer, 1974).
5%로 높게 조사되었다. 특히, 발아율이 높은 대조구의 경우에는 35% 차광에서 발아율이 가장 높았으며, 차광율이 높아질수록 낮아지는 경향을 보였다 (Fig. 5). 차광 처리구 중에서는 75% 차광에서 발아율이 가장 저조하였는데, 이는 유입되는 광량의 부족이 종자의 발아에 영향을 미쳤기 때문으로 보인다 (Bonner, 1988; Kang et al.
각 온도 내에서는 저온습윤 저장기간이 길어질수록 치상 후 종자의 최초발아일이 짧아지고 발아시작일부터 최종발아율에 도달하는 기간이 짧아지는 것으로 조사되었다. 특히, 저온습윤 저장기간이 증가할수록 발아율이 높아지고 최종발아율에 도달하는 기간이 짧아지는 것으로 나타났다. 또한, 발아율이 저조한 대조구를 제외하고 저온습윤 저장 처리구를 중심으로 살펴보면 최종발아율은 저온습윤 저장 60일의 15℃에서 93.
발아속도는 발아율지수와 유사한 경향을 보이는 것으로 나타났다. 평균 발아속도는 35% 차광의 대조구에서 가장 빨랐고 각 차광 내에서는 대조구, BA, GA3 순으로 빨랐는데, 이러한 결과는 발아율지수와 정의 상관관계를 보이는 것으로 나타났다.
발아율지수는 온도가 높아질수록, 저온습윤 저장기간이 증가할수록 높아지는 것으로 조사되었다. 평균 발아일수는 대조 구를 제외한 저온습윤 저장 처리구의 경우 온도가 높아질수록 짧아져 T50과 동일한 경향을 보이는 것으로 나타났다. 또한, 평균 발아일수가 가장 긴 30일의 5℃에서는 최종발아율이 가장 높게 나타난 처리구 보다 약 5.
각 차광 내에서는 대조구, BA, GA3 처리 순으로 낮아졌다. 평균 발아일수는 전광에서 37.0 - 39.9일, 35% 차광에서는 33.8 - 36.0일, 50% 차광에서는 32.7 - 38.6일, 75% 차광에서는 35.7 - 39.0일로 조사되었으며, 각 차광 내에서는 대부분 대조구 보다 식물생장조정제 처리구에서 더 길게 나타났다(Table 6).
한편, 모든 전처리구 (대조구, BA, GA3 처리)는 전광에서 발아율이 가장 낮았으며, 각 차광 내에서는 대조구에서 가장 높고 그 다음은 BA 처리구, GA3 처리구 순으로 높은 것으로나타나 식물생장조정제의 처리효과가 없었다.
후속연구
등)의 농도와 침지시간을 달리한 실험이 수행되어야 할 것으로 생각된다. 또한, 전광의 몇몇 개체에서 황화현상이 일부 발생하였는데, 이는 고온에 의한 피해로 판단되며, 이러한 문제점 해결뿐만 아니라 눈개승마의 효율적인 발아와 생육을 위해서는 적정한 차광이 반드시 필요할 것으로 판단된다.
이러한 결과는 15℃에서 가장 짧은 기간에 발아가 완료되고 발아율이 가장 높게 나타난 것과 상통하는 것으로 눈개승마 종자의 발아율 향상을 위한 눈개승마의 적정 온도는 15℃임을 알 수 있다. 이러한 온도를 유지한다면 높은 발아율과 균일한 발아를 유도할 수 있어 눈개승마의 생산성 향상과 관리에 보다 효과적일 것으로 사료된다.
일반적으로 종자는 대부분 겨울에 휴면을 하며, 이러한 종자의 발아율 향상을 위한 휴면타파는 실내에서의 GA3 처리(Kim et al., 2014, 2015; Kwon et al., 1995; Ryu et al., 2002)와 일정기간 동안의 저온습윤 처리 (Milberg and Andersson, 1998)가 노천매장을 극복하는 효율적인 방법으로 보고된 바 있는데, 본 실험에서는 식물생장조정제 처리의 효과가 나타나지 않았으며, 추후 보다 세밀한 실험이 수행되어야 할 것으로 판단된다.
전체적으로 눈개승마 종자는 35% 차광에서 발아가 가장 좋고 효율적인 생산·관리가 가능할 것으로 보이며, 추후 식물 생장조정제 (BA, GA3 등)의 농도와 침지시간을 달리한 실험이 수행되어야 할 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
눈개승마란 무엇인가?
눈개승마 (Aruncus dioicus var. kamtschaticus Hara)는 고산지대에서 자라는 다년초로서 울릉도에서 삼나물로도 불리며, 전초는 해독, 편도선염에 효과가 있어 약용으로 쓰인다. 어린순은 탄수화물과 무기물함량이 풍부해 수확하여 식용으로 이용한다.
눈개승마의 어린순은 어떤 방법으로 이용하는가?
kamtschaticus Hara)는 고산지대에서 자라는 다년초로서 울릉도에서 삼나물로도 불리며, 전초는 해독, 편도선염에 효과가 있어 약용으로 쓰인다. 어린순은 탄수화물과 무기물함량이 풍부해 수확하여 식용으로 이용한다. 이러한 눈개승마는 DNA 손상 보호와 항염증 활성, 항산화 등의 기능성 성분을 함유하고 있는 것으로 알려져 있다(Kim et al.
눈개승마 종자의 T50은, 어떤 조건에서 긴 경향을 보였는가?
발아가 전혀 되지 않은 75% 차광을 제외하고 모두 GA3 처리구에서 상대적으로 길게 조사되었다. 눈개승마의 T50은 대체적으로 전광 보다는 차광에서 긴 경향을 보였다.
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