유기질 및 화학비료 시용수준이 도라지의 생육 및 약용성분에 미치는 영향 Effects on Growth and Medicinal Ingredients of Platycodon grandiflorum Radix by Organic and Chemical Fertilizers원문보기
이 연구는 도라지의 유기재배를 위하여 유기질비료와 화학비료 시용수준에 따른 도라지 뿌리의 생육특성 및 사포닌, 항산화 활성에 미치는 영향을 구명하고자 실시되었다. 뿌리의 길이와 직경은 50% 유기질비료 처리구와 50% 화학비료 처리구가 가장 길거나 굵게 나타났으며, 지근의 수와 뿌리생체중은 50% 유기질비료 처리구에서 가장 많거나 무겁게 나타났다. 사포닌 함량 plantycodin D3 함량에서는 100% 유기질비료 처리구에서 321.7 mg/100 g으로 가장 높게 나타났으며, deapioplatycodin D 함량을 제외한 나머지 사포닌 함량에서 유기질비료군에서 높은 함량을 나타났으며 특히, 유기질비료 시용량이 많을수록 고함량이 나타났다. 사포닌 함량과 항산화성분 deapioplatycodin D와 polyphenol, flavonoid와의 상관관계에서 고도 정의 상관관계를 보였고, 항산화활성인 ABTS 및 DPPH와의 상관관계에서도 고도 정의 상관관계가 나타났다. 200% 화학비료 처리구(질소기준 3 kg/10a)에서는 고사되는 것으로 조사되었다.
이 연구는 도라지의 유기재배를 위하여 유기질비료와 화학비료 시용수준에 따른 도라지 뿌리의 생육특성 및 사포닌, 항산화 활성에 미치는 영향을 구명하고자 실시되었다. 뿌리의 길이와 직경은 50% 유기질비료 처리구와 50% 화학비료 처리구가 가장 길거나 굵게 나타났으며, 지근의 수와 뿌리생체중은 50% 유기질비료 처리구에서 가장 많거나 무겁게 나타났다. 사포닌 함량 plantycodin D3 함량에서는 100% 유기질비료 처리구에서 321.7 mg/100 g으로 가장 높게 나타났으며, deapioplatycodin D 함량을 제외한 나머지 사포닌 함량에서 유기질비료군에서 높은 함량을 나타났으며 특히, 유기질비료 시용량이 많을수록 고함량이 나타났다. 사포닌 함량과 항산화성분 deapioplatycodin D와 polyphenol, flavonoid와의 상관관계에서 고도 정의 상관관계를 보였고, 항산화활성인 ABTS 및 DPPH와의 상관관계에서도 고도 정의 상관관계가 나타났다. 200% 화학비료 처리구(질소기준 3 kg/10a)에서는 고사되는 것으로 조사되었다.
This study was done to elucidate effects on organic and chemical fertilizers for growth characteristics, saponin content and antioxidant activity in Platycodin grandiflorum Ridix root. Chemical and mixed organic fertilizers were treated at levels of 50%, 100% and 200% based on nitrogen 3 kg/10a befo...
This study was done to elucidate effects on organic and chemical fertilizers for growth characteristics, saponin content and antioxidant activity in Platycodin grandiflorum Ridix root. Chemical and mixed organic fertilizers were treated at levels of 50%, 100% and 200% based on nitrogen 3 kg/10a before transplant of Platycodin grandiflorum Ridix. As a result, when 50% mixed organic and chemical fertilizer plots were treated to P. grandiflorum Ridix root, the root length showed the highest scores of 26.9 and 26.5 cm, respectively. Root width exhibited the highest scores of 25.6 mm and 25.2 mm in 50% mixed organic and chemical fertilizer plots, respectively. The number of fine-roots and fresh weight presented the highest values in 50% mixed organic fertilizer plot as 26.7 and 50.4 g, respectively. The content of platycodin D3 was ranged in 183.4~321.7 mg/100 g, which the highest value was observed in 100% mixed organic fertilizer plot. The content of saponin except for deapioplatycodin D presented higher amount in the mixed organic fertilizer plots. Treatment of 200% chemical fertilizer presented to be withered in transplant cultivation of 3 year-old roots.
This study was done to elucidate effects on organic and chemical fertilizers for growth characteristics, saponin content and antioxidant activity in Platycodin grandiflorum Ridix root. Chemical and mixed organic fertilizers were treated at levels of 50%, 100% and 200% based on nitrogen 3 kg/10a before transplant of Platycodin grandiflorum Ridix. As a result, when 50% mixed organic and chemical fertilizer plots were treated to P. grandiflorum Ridix root, the root length showed the highest scores of 26.9 and 26.5 cm, respectively. Root width exhibited the highest scores of 25.6 mm and 25.2 mm in 50% mixed organic and chemical fertilizer plots, respectively. The number of fine-roots and fresh weight presented the highest values in 50% mixed organic fertilizer plot as 26.7 and 50.4 g, respectively. The content of platycodin D3 was ranged in 183.4~321.7 mg/100 g, which the highest value was observed in 100% mixed organic fertilizer plot. The content of saponin except for deapioplatycodin D presented higher amount in the mixed organic fertilizer plots. Treatment of 200% chemical fertilizer presented to be withered in transplant cultivation of 3 year-old roots.
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문제 정의
따라서 본 연구는 유기질비료와 화학비료의 시용량에 따른 도라지 뿌리의 생육특성 및 약리성 효과를 구명하여, 고품질 친환경 유기재배 도라지생산을 위한 기초자료로 활용하고자 실시되었다.
제안 방법
: 21-17-17, 남해화학)와 유기질비료(오게비트 유기질비료, 유기물 65%(N : 4%), 메몬사)를 시용하여 재배하였다. Jeon 등(2016)이 보고한 화학비료, 유기질비료, 균배양체, 유박 및 퇴비 등의 시용에 따른 보고에서 도라지의 생육 및 약용성분 효과가 우수한 것으로 나타난 유기질 비료와 비교구 화학비료를 각각 질소기준 3 ㎏/10a 기준으로 50%, 100%, 200%를 기비로 시용하여 재배하였다. 시험구 면적은 60.
도라지 뿌리의 생육특성 조사는 생체중, 뿌리직경(원 뿌리의 길이와 뇌두에서 1 cm 아래를 기준으로 두께), 잔뿌리의 개수 및 각 잔뿌리의 굵기를 조사하였다.
Jeon 등(2016)이 보고한 화학비료, 유기질비료, 균배양체, 유박 및 퇴비 등의 시용에 따른 보고에서 도라지의 생육 및 약용성분 효과가 우수한 것으로 나타난 유기질 비료와 비교구 화학비료를 각각 질소기준 3 ㎏/10a 기준으로 50%, 100%, 200%를 기비로 시용하여 재배하였다. 시험구 면적은 60.2 ㎡로 3반복으로 수행하였으며, 손제초는 2회(6월 중순, 8월 초순) 실시하고, 10월에 수확하여 도라지 뿌리의 생육특성을 조사하였다. 45℃에서 건조된 시료는 냉동고에 보관하였으며, 분쇄기로 분쇄하여 0.
대상 데이터
경남과학기술대학교 종합농장에서 3월에 3년근 도라지를 이식하기 전 기비로 화학비료(슈퍼21, N-P2O5-K2 : 21-17-17, 남해화학)와 유기질비료(오게비트 유기질비료, 유기물 65%(N : 4%), 메몬사)를 시용하여 재배하였다. Jeon 등(2016)이 보고한 화학비료, 유기질비료, 균배양체, 유박 및 퇴비 등의 시용에 따른 보고에서 도라지의 생육 및 약용성분 효과가 우수한 것으로 나타난 유기질 비료와 비교구 화학비료를 각각 질소기준 3 ㎏/10a 기준으로 50%, 100%, 200%를 기비로 시용하여 재배하였다.
사포닌 표준시료는 한국한방진흥원 천연물 물질은행(Natural Substance Bank, Korean Promotion Institute for Traditional Medicine Industry, Gyeongsan, Korea)으로부터 분양받은 platycodin D, platycodin D3, deapioplatycodin D, polygalacin D를 각각 1 ㎎씩 취하여 증류수 10 mL에 녹여 HPLC용 표준 사포닌 용액을 조제하였다. 표준품을 각각 100, 50, 25 μg/mL로 조절하여 표준액을 만들었다.
데이터처리
모든 실험은 3회 반복으로 하여 실험결과는 평균으로 나타내고 SAS프로그램(V. 9.2, Cary, NC, USA)을 이용하여 분산 분석하였고, Duncan의 다중검정법 (Duncan's multiple rage test, DMRT)을 통해 5% 유의수준에서 처리구간 유의성을 검정하였으며, 유기질비료와 화학비료 시용수준에 따른 사포닌 함량과 항산화성분량 및 활성과의 상관관계는 Pearson's correlation으로 5%와 1% 수준에서 분석하였다.
이론/모형
사포닌 추출방법은 Park 등(2000)이 제안한 방법으로 도라지 1 g을 70% 에탄올 50 ㎖에 혼합하여 45℃ 항온수조에서 2시간 진탕 후 4,000 rpm에서 15분 원심분리하여 상등액 추출을 2회 반복하고, 이것을 감압 농축하여 HPLC-grade 증류수 10 ㎖에 녹여 분석하였다.
0)로 침출하여 ICP (Inductively Coupled Plasma, Perkin Elmer 3300)를 이용하여 분석하였다. 식물체는 60℃에서 72시간 동안 건조 후 곱게 분쇄한 시료를 H2SO4-HClO4 혼액으로 분해하여 T-N은 Kjeldahl법, 인산은 Ammonium Vanadate법, 양이온은 ICP (Perkin Elmer 3300)를 이용 분석하였다.
998)로 나타났으며, 시료 g 중의 ㎎ catechin(dry basis)으로 나타내었다. 총 tannin 함량은 Duval과 Shetty (2001)의 방법에 따라 측정하였다. 즉, 시료 용액 1 ㎖에 95% ethanol 1 ㎖와 증류수 1 ㎖를 가하여 잘 흔들어 주고 5% Na2CO3 용액 1 ㎖와 1 N Folin-Ciocalteu reagent (Sigma-Aldrich, St.
토양화학성 및 도라지 뿌리 분석은 농촌진흥청 농업과학원 토양 및 식물체 분석법(NIAST, 2000)에 따라 pH는 초자전극법, 유기물은 Tyurin법, 질소는 Kjeldahl 증류법, 유효인산은 Lancaster법, 치환성양이온은 1N-NH4OAc (pH 7.0)로 침출하여 ICP (Inductively Coupled Plasma, Perkin Elmer 3300)를 이용하여 분석하였다. 식물체는 60℃에서 72시간 동안 건조 후 곱게 분쇄한 시료를 H2SO4-HClO4 혼액으로 분해하여 T-N은 Kjeldahl법, 인산은 Ammonium Vanadate법, 양이온은 ICP (Perkin Elmer 3300)를 이용 분석하였다.
성능/효과
ABTS는 비교적 안정한 free radical로서 DPPH 방법과 함께 항산화활성을 스크리닝하는데 주로 이용되는 것으로 유기질비료와 화학비료 시용수준에 따른 ABTS radical 소거활성은 100% 화학비료 처리구에서 724 mg TE/100 g으로 가장 높게 나타났으며, 무처리구에서 584 mg TE/100 g으로 가장 낮게 나타났다(Fig. 2).
2 g/㎏으로 화학비료군과 무처리보다 높게 나타났다. EC와 유효인산 함량에서는 화학비료군이 유기질비료군과무처리보다 높게 나타났으며, 나머지 함량에서는 화학비료군과 유기질비료군간의 뚜렷한 차이가 나타나지 않았으나, 무처리구보다는 높은 것으로 나타났다. Jeon 등(2016)이 보고한 유기질비료군에서의 유기물함량 등이 다소 높은 결과는 유사하였으나, 유효인산 함량에 앞의 보고보다 크게 차이가 나타나, 이에 따른 추가 연구 등으로 통해 추적이 이루어져야 할 것으로 생각된다.
도라지의 항산화성분에서 polyphenol과 flavonoid 함량 모두 100% 화학비료 처리구에서 높게 나타났다. 이는 Jeon 등(2016)이 보고한 유기질비료 처리시(질소기준 3 ㎏/10a) polyphenol과 flavonoid 함량이 높게 나타났다는 보고와 다소 차이가 있는 것으로 나타났으며 또한, 200% 화학비료 처리구가 고사로 인해 화학비료 시용량에 따른 변화를 알아보지 못하는 것이 아쉬운 것으로 나타났다.
사포닌 함량 중 deapioplatycodin D 함량을 제외한 나머지 사포닌 함량에서 유기질비료군에서 높은 함량을 나타났으며 특히, 유기질비료 시용량이 많을수록 고함량이 나타났다. 또한, 대부분의 사포닌 함량에서 무처리구에 비해 비료처리구에서 사포닌 함량이 높게 나타났다.
7개로 나타났으며, 무처리구를 제외한 다른 비료처리수준에서는 차이가 없었다. 수량성과 관련이 있는 뿌리생체중은 모든 특성에서 길거나 많았던 50% 유기질비료 처리구에서 50.4 g으로 가장 무겁게 나타났으며, 다음으로 50% 화학비료 처리구로 47.1 g으로 나타났다.
9 ㎎/100 g으로 가장 높게 나타났으며, 화학비료군에서는 처리량이 많을수록, 유기질비료군은 적을수록 높은 값의 경향이 나타났다. 인산을 제외한 칼륨, 칼슘, 마그네슘 및 나트륨 함량에서는 100% 화학비료 처리구에서 가장 높은 함량이 나타났고, 유기질 비료군에 비해 화학비료군이 높은 함량을 보였으며, 무처리는 가장 낮은 함량이 나타났다.
후속연구
따라서 본 연구를 통해 3년근 도라지의 친환경 유기재배를 위해 혼합 유기질비료 시용이 뿌리의 생육과 사포닌 함량의 비교에서 화학비료 시용보다 더 우수한 것으로 나타났으며 특히, 유기질 비료시용에 대한 보다 세분화한 연차연구가 이루어진다면 고품질 친환경 유기재배생산에 매우 활용도가 높을 것으로 생각된다.
또한, 대부분의 사포닌 함량에서 무처리구에 비해 비료처리구에서 사포닌 함량이 높게 나타났다. 이는 Lee 등(2014b)이 보고한 토양의 화학성과 부의 상관이 나타났다는 보고와 상반된 결과로 약리성 증대를 위한 고품질 도라지 생산에서 유기질비료 시용이 중요한 결과로 생각되며 추후, 상품성이 우수한 3년근 도라지의 친환경 유기재배기술을 위해 유기질비료 시용 연구를 보다 세부적인 처리와 연차 간 시험이 이루어져야 할 것으로 사료된다.
, 2015)에서는 deapioplatycodin D와 항산화성분 및 활성과의 상관관계에서는 고도 부의 상관관계가 나타났다고 보고하였다. 이에 deapioplatycodin D와의 항산화성분 및 활성과의 상관관계에 대한 보다 다양한 관점에서의 추가 연구가 이루어짐으로써의 도라지 다양한 활용에 대한 기초자료로 활용도 높을 것으로 사료된다.
Park (2013)이 보고한 친환경 농자재 처리에 따른 전자공여능의 변화에 있어서 유의성이 없는 것과는 일치하지 않는 것으로 나타났다. 이에 앞서와 같이 유기질비료와 화학비료 시용량에 대해 보다 세분화한 시용처리와 다년간 추적연구가 진행된다면 친환경 유기재배 도라지생산을 위한 기초자료로 활용 될 것으로 사료된다.
이는 Jeon 등(2016)이 보고한 유기질비료 처리시(질소기준 3 ㎏/10a) polyphenol과 flavonoid 함량이 높게 나타났다는 보고와 다소 차이가 있는 것으로 나타났으며 또한, 200% 화학비료 처리구가 고사로 인해 화학비료 시용량에 따른 변화를 알아보지 못하는 것이 아쉬운 것으로 나타났다. 이에 추후 유기질비료와 화학비료 시용량에 대해 보다 세분화한 시용처리와 다년간 추적연구가 진행된다면 친환경 유기재배 도라지생산을 위한 기초자료로 활용 될 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
도라지는 토양의 어떤 성질에 영향을 받는 가?
, 2004; Lee et al., 2010 ), 토양수분과 입경분포, 경도, 통기성 등의 토양 물리성(Jo et al., 1978; Hallmark and Barber, 1981)과 더불어 유기물, 양이온 등의 토양화학성에 영향을 받는다(Kwon et al., 1998).
유기질비료와 화학비료 시용수준에 따른 도라지 뿌리의 생육특성을 연구한 결과는?
이 연구는 도라지의 유기재배를 위하여 유기질비료와 화학비료 시용수준에 따른 도라지 뿌리의 생육특성 및 사포닌, 항산화 활성에 미치는 영향을 구명하고자 실시되었다. 뿌리의 길이와 직경은 50% 유기질비료 처리구와 50% 화학비료 처리구가 가장 길거나 굵게 나타났으며, 지근의 수와 뿌리생체중은 50% 유기질비료 처리구에서 가장 많거나 무겁게 나타났다. 사포닌 함량 plantycodin D3 함량에서는 100% 유기질비료 처리구에서 321.7 mg/100 g으로 가장 높게 나타났으며, deapioplatycodin D 함량을 제외한 나머지 사포닌 함량에서 유기질비료군에서 높은 함량을 나타났으며 특히, 유기질비료 시용량이 많을수록 고함량이 나타났다. 사포닌 함량과 항산화성분 deapioplatycodin D와 polyphenol, flavonoid와의 상관관계에서 고도 정의 상관관계를 보였고, 항산화활성인 ABTS 및 DPPH와의 상관관계에서도 고도 정의 상관관계가 나타났다. 200% 화학비료 처리구(질소기준 3 kg/10a)에서는 고사되는 것으로 조사되었다.
도라지는 무엇인가?
도라지(Platycodon grandiflorum A. DC)는 한국, 일본 및 중국의 산간지방에 널리 자생하는 초롱꽃과 한약재 명으로 길경(Platycodonis radix)이라 불리며, 약리적 성분인 다량의 사포닌을 함유(Tada et al., 1975; Konishi et al., 1978)하고 있다. 도라지에 함유된 주요 사포닌 종류 중, 특히 Platycodin D는 동물실험에서 진해 거담작용, 중추신경억제작용(Sung and Seo, 1998), 혈당강화작용 및 콜레스테롤 대사개선작용(Zhao et al.
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