본 연구는 수경재배 방식으로 재배 된 배초향(Agastache rugosa)의 생장과 항산화 물질 축적에 대하여 단색 또는 복합 LEDs의 광질이 미치는 영향을 살펴 보고자 수행하였다. 본엽 4매인 배초향 묘를 수경재배 시스템에 정식하였으며, 백색(W10), 적색(R10), 혼합 LEDs (W2B1G1, R3B1, R2B1G1, W2B1G1: 각 LED의 PPFD 비율) 및 형광등(FL: 대조구)을 이용하여 $180{\pm}5{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$의 광합성광량자속밀도(PPFD)의 조건과, 16/8h 광주기, $22{\pm}1/18{\pm}1^{\circ}C$ (주/야간) 온도, $60{\pm}10%$의 상대 습도로 관리된 재배실에서 4주동안 배초향을 재배하였다. W2B1G1 광조건에서 자란 배초향의 생체중과 건물중은 모든 처리중에서 가장 큰 값을 나타내었다. R10 조건에서 재배 된 배초향은 초장이 가장 길었지만 SPAD는 모든 처리와 비교해서 가장 낮은 값을 보였다. 배초향의 건물중당 rosmarinic acid 농도는 W2B1G1 처리구에서 유의하게 높았다. 건물당 tilianin 함량은 다른 처리구들과 비교할 때, R3B1에서 유의적으로 가장 높았다. 그러나 전체 식물체에 함유 된 rosmarinic acid와 tilianin 함량은 W2B1G1 조건에서 가장 높았다. 식물공장에서 배초향을 재배하기 위해, W2B1G1으로 구성된 혼합 LED 광 조건이 배초향의 생장과 항산화 물질축적에 가장 유리한 것으로 나타났다. 본 연구는 식물 전체에 함유 된 항산화 물질의 총량이 상업적 용도로 중요하다는 것과, 광질의 최적 선택을 통해서 기능성물질의 증대가 가능하다는 것을 보여주었다.
본 연구는 수경재배 방식으로 재배 된 배초향(Agastache rugosa)의 생장과 항산화 물질 축적에 대하여 단색 또는 복합 LEDs의 광질이 미치는 영향을 살펴 보고자 수행하였다. 본엽 4매인 배초향 묘를 수경재배 시스템에 정식하였으며, 백색(W10), 적색(R10), 혼합 LEDs (W2B1G1, R3B1, R2B1G1, W2B1G1: 각 LED의 PPFD 비율) 및 형광등(FL: 대조구)을 이용하여 $180{\pm}5{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$의 광합성광량자속밀도(PPFD)의 조건과, 16/8h 광주기, $22{\pm}1/18{\pm}1^{\circ}C$ (주/야간) 온도, $60{\pm}10%$의 상대 습도로 관리된 재배실에서 4주동안 배초향을 재배하였다. W2B1G1 광조건에서 자란 배초향의 생체중과 건물중은 모든 처리중에서 가장 큰 값을 나타내었다. R10 조건에서 재배 된 배초향은 초장이 가장 길었지만 SPAD는 모든 처리와 비교해서 가장 낮은 값을 보였다. 배초향의 건물중당 rosmarinic acid 농도는 W2B1G1 처리구에서 유의하게 높았다. 건물당 tilianin 함량은 다른 처리구들과 비교할 때, R3B1에서 유의적으로 가장 높았다. 그러나 전체 식물체에 함유 된 rosmarinic acid와 tilianin 함량은 W2B1G1 조건에서 가장 높았다. 식물공장에서 배초향을 재배하기 위해, W2B1G1으로 구성된 혼합 LED 광 조건이 배초향의 생장과 항산화 물질축적에 가장 유리한 것으로 나타났다. 본 연구는 식물 전체에 함유 된 항산화 물질의 총량이 상업적 용도로 중요하다는 것과, 광질의 최적 선택을 통해서 기능성물질의 증대가 가능하다는 것을 보여주었다.
The aim of this study was to evaluate the effect of light quality using either monochromatic or combined LEDs on the growth and antioxidant accumulation of Agastache rugosa cultivated under hydroponics for 4 weeks. This experiment was performed in a controlled-environment room at $22{\pm}1^{\ci...
The aim of this study was to evaluate the effect of light quality using either monochromatic or combined LEDs on the growth and antioxidant accumulation of Agastache rugosa cultivated under hydroponics for 4 weeks. This experiment was performed in a controlled-environment room at $22{\pm}1^{\circ}C$ and $18{\pm}1^{\circ}C$ (day and night temperatures, respectively) and 50-70% relative humidity, with a provided photosynthetic photon flux density (PPFD) of $180{\pm}5{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ and irradiated with either monochromatic (W10 and R10) or mixed LEDs (W2B1G1, R3B1, R2B1G1, and W2B1G1) with a differing ratio of each LED's PPFD and fluorescent lighting (FL: control) with a 16/8 h photoperiod. Fresh and dry weights were highest for plants grown under the W2B1G1 treatment. A. rugosa grown with R10 had the greatest plant height but the lowest SPAD among all treatments. The concentration of rosmarinic acid in plants grown under W2B1G1 was significantly higher than that of plants grown under other treatments. Tilianin content was significantly higher in R3B1 than in the other treatments. However, whole-plant rosmarinic acid and tilianin content was the highest under the W2B1G1 condition. To cultivate A. rugosa in a plant factory, mixed-LED light conditions with W2B1G1 is considered to be more advantageous for the growth and antioxidant accumulation of A. rugosa. It is though that the total whole-plant antioxidant content is more crucial for commercial use; the present study demonstrates the potential to achieve higher content of functional materials in plants through the selection of light quality.
The aim of this study was to evaluate the effect of light quality using either monochromatic or combined LEDs on the growth and antioxidant accumulation of Agastache rugosa cultivated under hydroponics for 4 weeks. This experiment was performed in a controlled-environment room at $22{\pm}1^{\circ}C$ and $18{\pm}1^{\circ}C$ (day and night temperatures, respectively) and 50-70% relative humidity, with a provided photosynthetic photon flux density (PPFD) of $180{\pm}5{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ and irradiated with either monochromatic (W10 and R10) or mixed LEDs (W2B1G1, R3B1, R2B1G1, and W2B1G1) with a differing ratio of each LED's PPFD and fluorescent lighting (FL: control) with a 16/8 h photoperiod. Fresh and dry weights were highest for plants grown under the W2B1G1 treatment. A. rugosa grown with R10 had the greatest plant height but the lowest SPAD among all treatments. The concentration of rosmarinic acid in plants grown under W2B1G1 was significantly higher than that of plants grown under other treatments. Tilianin content was significantly higher in R3B1 than in the other treatments. However, whole-plant rosmarinic acid and tilianin content was the highest under the W2B1G1 condition. To cultivate A. rugosa in a plant factory, mixed-LED light conditions with W2B1G1 is considered to be more advantageous for the growth and antioxidant accumulation of A. rugosa. It is though that the total whole-plant antioxidant content is more crucial for commercial use; the present study demonstrates the potential to achieve higher content of functional materials in plants through the selection of light quality.
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문제 정의
본 연구는 수경재배 방식으로 재배 된 배초향(Agastache rugosa)의 생장과 항산화 물질 축적에 대하여 단색 또는 복합 LEDs의 광질이 미치는 영향을 살펴보고자 수행하였다. 본엽 4매인 배초향 묘를 수경재배 시스템에 정식하였으며, 백색(W10), 적색(R10), 혼합 LEDs (W2B1G1, R3B1, R2B1G1, W2B1G1: 각 LED의 PPFD 비율) 및 형광등(FL: 대조구)을 이용하여 180±5μmol·m-2·s-1의 광합성광량자속밀도(PPFD)의 조건과, 16/8h 광주기, 22±1/18±1℃ (주/야간) 온도, 60±10%의 상대 습도로 관리된 재배실에서 4주동안 배초향을 재배하였다.
따라서, 이러한 문제를 해결 할 수 있는 많은 방법들 중에서 스마트팜 또는 식물공장을 이용한 연중 생산시스템의 확립이 매우 필요하며, 스마트 팜 식물공장 전방산업을 확장시킬 수 있는 좋은 방법이다. 이에 본 연구는 LED를 이용한 광질의 다양한 조합 조건이 배초향의 생장과 항산화 물질 축적에 미치는 영향 분석을 목적으로 하였다.
제안 방법
3. Concentration of rosmarinic acid and tilianin in A. rugosa per dry weight treated with different light qualities of the fluorescent light control (FL), the red LEDs (R10), the red with blue LEDs (R3B1), the red LEDs with blue and green LEDs (R2B1G1), the white LEDs (W10), and the white LEDs with blue and green LEDs (W2B1G1) in hydroponic systems for 4 weeks after transplanting. The data represent the means and the vertical bars indicate standard errors (n=3).
4. Concentration of rosmarinic acid and tilianin in A. rugosa per plant treated with different light qualities of the fluorescent light control (FL), the red LEDs (R10), the red with blue LEDs (R3B1), the red LEDs with blue and green LEDs (R2B1G1), the white LEDs (W10), and the white LEDs with blue and green LEDs (W2B1G1) in hydroponic systems for 4 weeks after transplanting. The data represent the means and the vertical bars indicate standard errors (n=3).
Rosmarinic acid 및 tilianin 분석은 NS-4000 HPLC system (Futecs Co., Daejeon, Korea)을 사용하여 분석하였고, 컬럼으로는 ProntoSIL 120-5 C18 ace-EPS column (1500×4.6mm, 5μm; ProntoSIL, Bollinger, Germany)을 사용하였으며, 컬럼 온도는 30℃, 유량은 1.0ml·min-1, 검출파장은 340nm로 설정하였다.
2. Stem lengths (A), SPAD (B), leaf length (C), leaf width (D), shoot fresh weight (E), shoot dry weight (F), root fresh weight (G) and root dry weight (H) of A. rugosa grown under the different light qualities with the fluorescent light control (FL), the red LEDs (R10), the red with blue LEDs (R3B1), the red LEDs with blue and green LEDs (R2B1G1), the white LEDs (W10), and the white LEDs with blue and green LEDs (W2B1G1) in hydroponic systems for 4 weeks after transplanting. The data represent the means and the vertical bars indicate standard deviation (n=23).
각 광처리구의 광합성유효광량자속밀도(PPFD: photosynthetic photon flux density)는 광량자 센서(LI-190, LI-COR, Lincolin, NE, USA)를 이용하여 측정하였으며, 광조사장치에 부착된 높낮이 조절장치를 이용하여 재배베드 바닥면을 기준으로 광강도 200±10μmol·m-2·s-1로 조절하였고 16/8h 광주기로 광을 조사하였다.
Seoul, Korea)을 이용하여 측정하였다. 건물중 분석을 위하여 분리된 지상부와 지하부를 각각 시료분석용 봉투에 넣은 후 70℃ 조건에서 1주일간 건조 후 동일 전자저울을 이용하여 측정하였다.
, Icheon Korea)을 이용하여 대조구(FL)를 설치하였다. 광 스펙트럼 분포는 휴대용 분광 복사계(LI-1800, LI-COR, Lincolin, NE, USA)로 300-1000nm 범위를 0.4nm 간격으로 측정하여 방사조도로 표현하였다(Fig. 1). 각 광처리구의 광합성유효광량자속밀도(PPFD: photosynthetic photon flux density)는 광량자 센서(LI-190, LI-COR, Lincolin, NE, USA)를 이용하여 측정하였으며, 광조사장치에 부착된 높낮이 조절장치를 이용하여 재배베드 바닥면을 기준으로 광강도 200±10μmol·m-2·s-1로 조절하였고 16/8h 광주기로 광을 조사하였다.
Seoul, Korea)를 설치하여 각 단의 재배베드로 양액을 각각 공급하였으며 배수는 각 재배베드의 독립된 배수구를 통하여 양액탱크로 순환되게 하였다. 높이 조절이 가능한 배수구를 이용하여 semi-DFT 시스템으로 운영하였으며 양액은 15분 ON/OFF 주기로 공급되었다.
본 실험은 완전임의 배치법으로 수행되었으며 생육 및 기능성 물질 분석은 각 처리구별 3반복으로 실시하였다. 통계 분석은 SPSS(Version 22.
본 연구에 사용된 LEDs 광원은 적색(R:660nm), 청색(B:450nm), 녹색(G:545nm)과 색온도가 5500K인 백색(W) LEDs (SungGwang LED Co., Ltd., Seoul Korea)를 이용하여 표준 입력 전압값을 기준으로 LEDs 백색광(W10), 적색광(R10), 적청 혼합광(R3B1), 적청녹 혼합광(R2B1G1), 백청녹 혼합광(W2B1G1) 처리구와 Cool white 형광등(T5 14EX-D, Byulpyo Co. Ltd., Icheon Korea)을 이용하여 대조구(FL)를 설치하였다. 광 스펙트럼 분포는 휴대용 분광 복사계(LI-1800, LI-COR, Lincolin, NE, USA)로 300-1000nm 범위를 0.
본엽 4매인 배초향 묘를 수경재배 시스템에 정식하였으며, 백색(W10), 적색(R10), 혼합 LEDs (W2B1G1, R3B1, R2B1G1, W2B1G1: 각 LED의 PPFD 비율) 및 형광등(FL: 대조구)을 이용하여 180±5μmol·m-2·s-1의 광합성광량자속밀도(PPFD)의 조건과, 16/8h 광주기, 22±1/18±1℃ (주/야간) 온도, 60±10%의 상대 습도로 관리된 재배실에서 4주동안 배초향을 재배하였다.
본엽이 발생한 시점에서 미량원소가 함유된 오츠카 하우스 A(Otsuka House A, OAT Agri Co., Ltd. Tokyo, Japan: NO3-N 17.4me·L-1, NH4-N 1.2me·L-1, P 5.1me·L-1, K 8.6me·L-1, Ca 8.2me·L-1, Mg 3.6me·L-1) 배양액을 이용하여 2일 간격으로 저면관수 하였으며, 본엽이 4매가 전개 된 5주 후에 배초향의 균일한 묘(평균 초장은 8.3mm, 평균 생체중은 56mg)를 각 처리 당 12주씩 선발하여 스티로폼 베드(630mm × 935mm; 가로 × 세로)에 55mm의 주간 간격으로 정식하였다.
재배베드는 PVC재질을 이용하여 1100mm (폭)와 1000mm (길이), 100mm (높이)로 제작하여 각 골조 프레임에 수평으로 정치하였다. 양액탱크 안에 수중펌프(UP100, Hyupshin Design Co. Ltd. Seoul, Korea)를 설치하여 각 단의 재배베드로 양액을 각각 공급하였으며 배수는 각 재배베드의 독립된 배수구를 통하여 양액탱크로 순환되게 하였다. 높이 조절이 가능한 배수구를 이용하여 semi-DFT 시스템으로 운영하였으며 양액은 15분 ON/OFF 주기로 공급되었다.
배초향을 시료분석용 봉투에 넣은 후 동결건조기(TFD5503, Ilshin BioBase, Korea)를 이용하여 -70℃ 초저온 냉동고에 3일간 건조시킨다. 완전히 건조된 배초향은 믹서기(SMX 800SP, SHINIL Co, Ltd. Seoul, Korea)를 이용하여 분쇄 후 유발과 유봉을 이용하여 분말화 하였다. 배초향 분말 0.
이후 발아된 식물체는 형광등(T5 14EX-D, Byulpyo Co. Ltd. Icheon, Korea)을 이용하여 광강도 130±5μmol·m-2·s-1, 온도 22±2℃, 습도 60-75%의 조건에서 5주간 육묘하였다.
각 단의 광원과 재배베드 바닥과의 거리는 600mm였으며 하단에 80L 크기의 양액탱크를 제작하였다. 재배베드는 PVC재질을 이용하여 1100mm (폭)와 1000mm (길이), 100mm (높이)로 제작하여 각 골조 프레임에 수평으로 정치하였다. 양액탱크 안에 수중펌프(UP100, Hyupshin Design Co.
재배베드의 골조는 목재를 이용하여 1500mm (폭)와 1400mm (길이), 2540mm (높이)의 1개의 재배모듈에 재배 가능한 단수를 3단으로 제작하였다. 각 단의 광원과 재배베드 바닥과의 거리는 600mm였으며 하단에 80L 크기의 양액탱크를 제작하였다.
정식 4주 후 배초향을 수확하였으며, 캘리퍼스를 이용하여 초장, 엽장, 엽폭 및 엽록소 비파괴분석을 위하여 SPAD (SPAD 502, Minolta, Japan)값을 측정하였다. 지하부 생체중을 측정하기 위하여 실험용 티슈(Kimtech Science, Yuhan-Kimber 6ly, Korea)로 뿌리 표면의 수분을 제거한 후 전자저울(CAL MW-2N, CAS Co.
정식 후 오츠카 하우스 A액의 EC 농도는 1.2±0.2dS·m-1, pH 6.2±0.1로 초기 농도로 설정하였으며 이틀에 한번씩 EC 농도와 pH를 측정하였고 2주 후에 양액을 새것으로 교체하였다.
정식 4주 후 배초향을 수확하였으며, 캘리퍼스를 이용하여 초장, 엽장, 엽폭 및 엽록소 비파괴분석을 위하여 SPAD (SPAD 502, Minolta, Japan)값을 측정하였다. 지하부 생체중을 측정하기 위하여 실험용 티슈(Kimtech Science, Yuhan-Kimber 6ly, Korea)로 뿌리 표면의 수분을 제거한 후 전자저울(CAL MW-2N, CAS Co. Ltd. Seoul, Korea)을 이용하여 측정하였다. 건물중 분석을 위하여 분리된 지상부와 지하부를 각각 시료분석용 봉투에 넣은 후 70℃ 조건에서 1주일간 건조 후 동일 전자저울을 이용하여 측정하였다.
, Korea)를 이용하여 주간 22±2℃, 야간 20±2℃와 상대습도 50-70%의 조건을 유지하였다. 휴대용 온습도 센서(testo-174H, TESTO Co. Ltd., Germany) 3개를 이용하여 각 재배단의 온습도 변화를 모니터링 하였다. 냉동기가 가동되지 않는 조건에서는 냉동기에 부속된 송풍팬을 이용하여 재배베드의 하단과 상단의 온도차이가 ±1℃가 되도록 하였다.
대상 데이터
재배베드의 골조는 목재를 이용하여 1500mm (폭)와 1400mm (길이), 2540mm (높이)의 1개의 재배모듈에 재배 가능한 단수를 3단으로 제작하였다. 각 단의 광원과 재배베드 바닥과의 거리는 600mm였으며 하단에 80L 크기의 양액탱크를 제작하였다. 재배베드는 PVC재질을 이용하여 1100mm (폭)와 1000mm (길이), 100mm (높이)로 제작하여 각 골조 프레임에 수평으로 정치하였다.
광수용체인 파이토크롬(phytochrome)은 적색광(600nm)과 근적외광(730nm)을 수용하는데, 흡수 peak는 660nm이다. 660 nm에서 식물의 광합성을 촉진하여 식물 발육을 향상시켜주는 것으로 알려져 있다(Butlet et al.
통계 분석은 SPSS(Version 22.0.0.1, SPSS Inc., Illinois, USA) 프로그램을 이용하여 ANOVA를 실시하였으며 처리 평균간 유의성 검증은 Turkey의 다중검정법을 이용하였다(P≤0.05).
이론/모형
배초향의 rosmarinic acid와 tilianin에 분석 방법은 Park (2014)을 참고하여 분석하였다. 배초향을 시료분석용 봉투에 넣은 후 동결건조기(TFD5503, Ilshin BioBase, Korea)를 이용하여 -70℃ 초저온 냉동고에 3일간 건조시킨다.
성능/효과
건물중 당 tilianin의 함량 또한 형광등에 비해 LEDs 처리에서 유의적으로 높은 값을 나타내었다. FL 처리구와 비교하여 W10, R2B1G1, W2B1G1, R10, R3B1 처리에 대해서 각각 68.4%, 15.7%, 59.1%, 27.3%, 110.3% 높았다. R3B1은 유의적으로 가장 높은 함량을 나타내었는데, tilianin에서 rosmarinic acid와 다르게 적색광에 청색광을 추가하였을 때 건물중 당 tilianin의 함량이 증가하는 경향을 보였다.
W2B1G1 광조건에서 자란 배초향의 생체중과 건물중은 모든 처리중에서 가장 큰 값을 나타내었다. R10 조건에서 재배 된 배초향은 초장이 가장 길었지만 SPAD는 모든 처리와 비교해서 가장 낮은 값을 보였다. 배초향의 건물중당 rosmarinic acid 농도는 W2B1G1 처리구에서 유의하게 높았다.
2). R2B1G1 처리구의 초장은 가장 큰 값을 보인 R10 또는 W10 처리구와 비교하여 9.7%, 10.7% 적은 값을 보였으며, FL 처리구와 비교하여 4.8% 적은 값을 나타내었다. 배초향의 엽장은 모든 처리구에서 유의적인 차이를 보이지 않은 반면, 엽폭의 경우 유의적 차이를 보였는데 R3B1 처리구에서 W10 또는 W2B1G1 처리구보다 12.
3% 높았다. R3B1은 유의적으로 가장 높은 함량을 나타내었는데, tilianin에서 rosmarinic acid와 다르게 적색광에 청색광을 추가하였을 때 건물중 당 tilianin의 함량이 증가하는 경향을 보였다.
3). Rosmarinic acid 성분 함량은 적색광만 처리할 경우와 적청 혼합광을 처리하였을 때 다른 결과를 보였는데, 적색광만 처리할 경우 건물중 당 rosmarinic acid의 함량이 증가하는 경향을 보였다(Fig. 3). 건물중 당 tilianin의 함량 또한 형광등에 비해 LEDs 처리에서 유의적으로 높은 값을 나타내었다.
엽록소 함량을 나타내는 SPAD는 적색광 처리에서 낮은 수치를 나타내었다. SPAD값으로는 도장한 것으로 판단된 R10 처리구와 엽면적이 넓고 옅은 녹색을 띈 R3B1 처리구가 유의적으로 낮은 결과를 보였고, 평균값이 가장 높았던 W2B1G1 처리구의 SPAD값은 R10 처리구와 비교하여 22.2% 높았다. 또한, 지상부 생체중도 이 처리구에서 다른 처리구들과 비교하여 유의적으로 높은 값을 보였다.
앞의 생육에서 언급하였듯이 건물중은 W10 처리와 W2B1G1 처리가 형광등 처리에 비해 유의적 차이는 보이지 않았지만 평균값이 크게 나타났다. W10, W2B1G1 처리와 FL 처리 간의 건물중 증가율보다 식물체당 rosmarinic acid와 tilianin 함량 증가율이 높게 나타났고, 이러한 결과는 광질에 대한 상승효과로 항산화물질의 체내 총량이 늘어나는 것으로 나타났다.
본엽 4매인 배초향 묘를 수경재배 시스템에 정식하였으며, 백색(W10), 적색(R10), 혼합 LEDs (W2B1G1, R3B1, R2B1G1, W2B1G1: 각 LED의 PPFD 비율) 및 형광등(FL: 대조구)을 이용하여 180±5μmol·m-2·s-1의 광합성광량자속밀도(PPFD)의 조건과, 16/8h 광주기, 22±1/18±1℃ (주/야간) 온도, 60±10%의 상대 습도로 관리된 재배실에서 4주동안 배초향을 재배하였다. W2B1G1 광조건에서 자란 배초향의 생체중과 건물중은 모든 처리중에서 가장 큰 값을 나타내었다. R10 조건에서 재배 된 배초향은 초장이 가장 길었지만 SPAD는 모든 처리와 비교해서 가장 낮은 값을 보였다.
배초향의 건물중당 rosmarinic acid 농도는 W2B1G1 처리구에서 유의하게 높았다. 건물당 tilianin 함량은 다른 처리구들과 비교할 때, R3B1에서 유의적으로 가장 높았다. 그러나 전체 식물체에 함유 된 rosmarinic acid와 tilianin 함량은 W2B1G1 조건에서 가장 높았다.
3). 건물중 당 tilianin의 함량 또한 형광등에 비해 LEDs 처리에서 유의적으로 높은 값을 나타내었다. FL 처리구와 비교하여 W10, R2B1G1, W2B1G1, R10, R3B1 처리에 대해서 각각 68.
1% 높았다. 그리고 지하부 건물중에서는 W2B1G1 처리구가 R10과 FL 처리구와 비교하여 각각 130.4%, 121% 증가하였다. 단파장 LEDs 광원들보다 혼합광인 백색광을 가진 처리일수록 지상부 생육이 좋은 경향을 보였으며, R10 처리구의 생체중과 건물중은 다른 모든 처리구와 비교하여 유의적으로 낮았다.
4%, 121% 증가하였다. 단파장 LEDs 광원들보다 혼합광인 백색광을 가진 처리일수록 지상부 생육이 좋은 경향을 보였으며, R10 처리구의 생체중과 건물중은 다른 모든 처리구와 비교하여 유의적으로 낮았다. 특히 백색 50%에 청녹색을 혼합한 W2B1G1광원으로 조사할 경우, 생체중이 FL 광원과 비교하여 유의적으로 증가하는 경향을 나타내었다.
, 2012). 데이터로 제시되지 않았지만 본실험에서 W2B1G1 처리구에서 화아분화가 가장 많이발생하여 식물체당 tilianin 함량이 높게 나타난 것으로 판단된다. 따라서, 인공광을 이용한 배초향의 재배시스템에서 W2B1G1과 유사한 광질의 조합을 통하여 배초향의 생장증대와 rosmarinic acid, tilianin과 같은 기능성 물질을 효율적으로 얻을 수 있다고 판단된다.
데이터로 제시되지 않았지만 본실험에서 W2B1G1 처리구에서 화아분화가 가장 많이발생하여 식물체당 tilianin 함량이 높게 나타난 것으로 판단된다. 따라서, 인공광을 이용한 배초향의 재배시스템에서 W2B1G1과 유사한 광질의 조합을 통하여 배초향의 생장증대와 rosmarinic acid, tilianin과 같은 기능성 물질을 효율적으로 얻을 수 있다고 판단된다.
9% 높았다. 또한 W2B1G1 처리구에서 지하부 생체중이 유의적으로 높은 값을 보였고, 가장 작은 값을 보인 R10과 FL 처리구와 비교하여 113.3%, 122.1% 높았다. 그리고 지하부 건물중에서는 W2B1G1 처리구가 R10과 FL 처리구와 비교하여 각각 130.
2% 높았다. 또한, 지상부 생체중도 이 처리구에서 다른 처리구들과 비교하여 유의적으로 높은 값을 보였다. 이는 R10 처리구와 비교하여 43.
배초향 1주에 포함된 rosmarinic acid의 함량은 W2B1G1이 유의적으로 높았고 FL 처리구와 비교하여 182.9% 높았다(Fig. 4). 식물체당 tilianin의 함량은 W10과 W2B1G1 처리에서 유의적으로 높았고 FL 처리구와 비교하여 각각 82.
, 2013)와 일치하였으며, 쌈 채소용으로 고추냉이 재배 시 적색, 청색, 백색혼합광을 처리 할 경우 혼합광에서 잎의 생산량이 증가한 연구결과(Kim and You, 2013)와도 일치된다. 배초향 재배시 단파장 LEDs를 처리했을 때보다, 혼합 LEDs를 처리하였을 때 광합성에 효율적으로 이용되어 생장에 긍정적인 영향을 미친 것으로 판단된다.
배초향의 단위 건물중에 대한 rosmarinic acid 함량은 FL 처리구에 비해 LEDs 처리구가 유의적으로 높은 값을 나타내었고, W10과 R2B1G1, W2B1G1, R10, R3B1 처리구 순으로 대조군인 FL 처리구에 비하여 98.8%, 100.5%, 150.6%, 131.9%, 65.6% 높았다(Fig. 3). Rosmarinic acid 성분 함량은 적색광만 처리할 경우와 적청 혼합광을 처리하였을 때 다른 결과를 보였는데, 적색광만 처리할 경우 건물중 당 rosmarinic acid의 함량이 증가하는 경향을 보였다(Fig.
8% 적은 값을 나타내었다. 배초향의 엽장은 모든 처리구에서 유의적인 차이를 보이지 않은 반면, 엽폭의 경우 유의적 차이를 보였는데 R3B1 처리구에서 W10 또는 W2B1G1 처리구보다 12.1%, 14.1% 차이를 보였다. 특히 FL 처리구와 비교하여 17.
식물공장에서 배초향을 재배하기 위해, W2B1G1으로 구성된 혼합 LED 광 조건이 배초향의 생장과 항산화 물질축적에 가장 유리한 것으로 나타났다. 본 연구는 식물 전체에 함유 된 항산화 물질의 총량이 상업적 용도로 중요하다는 것과, 광질의 최적 선택을 통해서 기능성물질의 증대가 가능하다는 것을 보여주었다.
그러나 전체 식물체에 함유 된 rosmarinic acid와 tilianin 함량은 W2B1G1 조건에서 가장 높았다. 식물공장에서 배초향을 재배하기 위해, W2B1G1으로 구성된 혼합 LED 광 조건이 배초향의 생장과 항산화 물질축적에 가장 유리한 것으로 나타났다. 본 연구는 식물 전체에 함유 된 항산화 물질의 총량이 상업적 용도로 중요하다는 것과, 광질의 최적 선택을 통해서 기능성물질의 증대가 가능하다는 것을 보여주었다.
6% 높았다. 식물체당 rosmarinic acid와 tilianin의 함량은 건물중이 클수록 높은 경향을 보였다. 앞의 생육에서 언급하였듯이 건물중은 W10 처리와 W2B1G1 처리가 형광등 처리에 비해 유의적 차이는 보이지 않았지만 평균값이 크게 나타났다.
4). 식물체당 tilianin의 함량은 W10과 W2B1G1 처리에서 유의적으로 높았고 FL 처리구와 비교하여 각각 82.9%, 79.6% 높았다. 식물체당 rosmarinic acid와 tilianin의 함량은 건물중이 클수록 높은 경향을 보였다.
7% 높은 결과이다. 지상부 건물중 값을 비교하면 W10, W2B1G1, FL 처리간에는 유의적 차이를 보이지 않았지만, R10과 비교하여 각각 69.7%, 61.9%, 60.9% 높았다. 또한 W2B1G1 처리구에서 지하부 생체중이 유의적으로 높은 값을 보였고, 가장 작은 값을 보인 R10과 FL 처리구와 비교하여 113.
혼합 LEDs 광조건과 형광등을 사용한 배초향의 생육실험 결과 R2B1G1 처리구의 초장은 R10, W10, W1B1G1, R3B1 처리와 비교하여 유의적으로 낮은 값을 나타내었다(Fig. 2). R2B1G1 처리구의 초장은 가장 큰 값을 보인 R10 또는 W10 처리구와 비교하여 9.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
배초향이 함유하고 있는 이차대사산물은 무엇이 있는가?
, 2001). 특히, 꿀풀과(Lamiaceae)의 대표적인 작물인 배초향은 페닐프로파노이드(phenylpropanoid) 화합물을 많이 함유하고 있으며 폴리페놀계의 rosmarinic acid(RA)와 플라보노이드 계통의 tilianin의 함량이 높다고 보고되었다(Han, 1987). 폴리페놀(polypenol) 화합물이자 타닌(tanin) 유형인 rosmarinic acid는 꿀풀과(Lamiaceae)와 지치과(Boraginaceae) 식물에 상대적으로 높게 함유된 성분이다(Hakkim et al.
배초향은 무엇인가?
배초향(Agastache rugosa Kuntze)은 꿀풀과에 속하는 다년생 약용작물로 보통 동아시아 국가, 특히 한국과 중국 전역에서 자라며 우리나라에서 천연조미료와 약초로 오래전부터 사용되어 왔다(Ahn and Yang, 1991). 식물의 기능성 화합물(photochemical)은 이차대사산물(secondary metabolite)이라고도 불리며 식물체 내에 존재하면서 약효를 나타내는 다수의 성분들을 가리킨다(Verpoorte1 et al.
식물의 기능성 화합물은 무엇인가?
배초향(Agastache rugosa Kuntze)은 꿀풀과에 속하는 다년생 약용작물로 보통 동아시아 국가, 특히 한국과 중국 전역에서 자라며 우리나라에서 천연조미료와 약초로 오래전부터 사용되어 왔다(Ahn and Yang, 1991). 식물의 기능성 화합물(photochemical)은 이차대사산물(secondary metabolite)이라고도 불리며 식물체 내에 존재하면서 약효를 나타내는 다수의 성분들을 가리킨다(Verpoorte1 et al., 2000).
참고문헌 (46)
Ahn, B. and C.B. Yang. 1991. Volatile flavor components of Bangah (Agastache rugosa O. Kuntze) Herb. Korean Journal of Food Science and Technology 23:582-586.
Aksenova, N.P., Konstantinova, T.N., Sergeeva, L.I. Machackova, I. and Golyanovskaya, S.A. 1994. Morphogenesis of potato plants in vitro. I. Effect of light quality and hormones. Journal of Plant Growth Regulation 13:143-146.
Barros, L., Carvalho, A.M. and Ferreira, I.C. 2011. Exotic fruits as a source of important phytochemicals: Improving the traditional use of Rosa canina fruits in Portugal. Food Research International 44:2233-2236.
Bourgaud, F., Gravot, A., Milesi, S. and Gontier, E. 2001. Production of plant secondary metabolites: a historical perspective. Plant Science 161:839-851.
Cha, M.K., Cho, J.H. and Cho, Y.Y. 2013. Growth of leaf lettuce as affected by light quality of LED in closed-type plant factory system. Protected Horticulture and Plant Factory 22:291-297.
Chen, J.H., and Ho, C.T. 1997. Antioxidant activities of caffeic acid and its related hydroxycinnamic acid compounds. Journal of Agricultural and Food Chemistry 45:2374-2378.
Cuvelier, M.E., Richard, H. and Berset, C. 1996. Antioxidative activity and phenolic composition of pilot plant and commercial extracts of sage and rosemary. Journal of the American Oil Chemists Society 73:645-652.
Gerke, B.F., Ngo, A.T., Alstone, A.L., and Fisseha, K.S. 2014. The evolving price of household LED lamps: Recent trends and historical comparisons for the US market.
Gertlowski, C., and Petersen, M. 1993. Influence of the carbon source on growth and rosmarinic acid production in suspension cultures of Coleus blumei. Plant Cell, Tissue and Organ Culture 34:183-190.
Giliberto, L., Perrotta, G., Pallara, P., Weller, J.L., Fraser, P.D., Bramley, P.M., Fiore, A., Tavazza, M. and Giuliano, G. 2005. Manipulation of the blue light photoreceptor cryptochrome 2 in tomato affects vegetative development, flowering time, and fruit antioxidant content. Plant Physiology 137:199-208.
Hakkim, F.L., Shankar, C.G. and Girija, S. 2007. Chemical composition and antioxidant property of holy basil (Ocimum sanctum L.) leaves, stems, and inflorescence and their in vitro callus cultures. Journal of Agricultural and Food Chemistry 55:9109-9117.
Han, D.S., Y.C. Kim, S.E. Kim, H.S. Ju and Byun, S.J. 1987. Studies on the diterpene constituent of the root of Agastache rugosa O. Kuntze. Korean Journal of Pharmacognosy 18:99-102.
Hong, J.J., Choi, J.H., Oh, S.R., Lee, H.K., Park, J.H., Lee, K.Y., Kim, J.J., Jeong, T.S. and Oh, G.T. 2001. Inhibition of cytokine?induced vascular cell adhesion molecule 1 expression; possible mechanism for anti-atherogenic effect of Agastache rugosa. Federation of European Biochemical Societies Letters 495:142-147.
Johkan, M., Shoji, K., Goto, F., Hahida, S.N. and Yoshihara, T. 2012. Effect of green light wavelength and intensity on photomorphogenesis and photosynthesis in Lactuca sativa. Environmental and Experimental Botany 75:128-133.
Kang, B., Grancher, N., Koyffmann, V., Lardemer, D., Burney, S. and Ahmad, M. 2008. Multiple interactions between cryptochrome and phototropin blue-light signalling pathways in Arabidopsis thaliana. Planta 227:1091-1099.
Kim, S.J., Hahn, E.J., Heo, J.W., and Paek, K.Y., 2004. Effects of LEDs on net photosynthetic rate, growth and leaf stomata of chrysanthemum plantlets in vitro. Scientia Horticulturae 101:143-151.
Kim, H.H., Wheeler, R., Sager, J., and NORIKANE, J. 2005. Photosynthesis of lettuce exposed to different short term light qualities. Environmental Control in Biology 43:113-119.
Kim, H.R., and Young H.Y. 2013. Effects of red, blue, white, and far-red LED source on growth responses of Wasabia japonica seedlings in plant factory. Korean Journal of Horticultural Science and Technology 31:415-422.
Kim, E.Y., Park, S.A., Park, B.J., Lee, Y., and Oh, M.M. 2014. Growth and antioxidant phenolic compounds in cherry tomato seedlings grown under monochromatic light-emitting diodes. Horticulture, Environment, and Biotechnology 55:506-513.
Kopsell, D.A. and Kopsell, D.E. 2008. Genetic and environmental factors affecting plant lutein/zeaxanthin. Agro. Food Industry High-Tech. 19:44-46.
Kopsell, D.A., and M.G. Lefsrud. 2006. Biomass production and pigment accumulation in kale grown under different radiation cycles in a controlled environment. HortScience 41:1412-1415.
Lefsrud, M.G., Kopsell, D.A., Auge, R.M., and Both, A.J. 2006. Biomass production and pigment accumulation in kale grown under increasing photoperiods. HortScience 41:603-606.
Lee, J.S., and Kim, Y.H. 2014. Growth and anthocyanins of lettuce grown under red or blue light-emitting diodes with distinct peak wavelength. Korean Journal of Horticultural Science and Technology 32:330-339.
Lee, G.I., Kim, H.J., Kim, S.J., Lee, J.W., and Park, J.S. 2016. Increased growth by LED and accumulation of functional materials by florescence lamps in a hydroponics culture system for Angelica gigas. Protected Horticulture and Plant Factory 25:42-48.
Lin, K.H., M.Y. Huang, W.D. Huang, M.H. Hsu, Z.W. Yang, and C.M. Yang. 2013. The effects of red, blue, and white light-emitting diodes on the growth development, and edible quality of hydroponically grown lettuce (Lactuca sativa L. var. capitata). Scientia Horticulturae 150:86-91.
McCree, Keith J. 1972. Test of current definitions of photosynthetically active radiation against leaf photosynthesis data. Agricultural Meteorology 10:443-453.
McMahon, M.J., Kelly, J.W., Decoteau, D.R., Young, R.E. and Pollock, R.K. 1991. Growth of Dendranthemaxgrandiflorum (Ramat.) Kitamura under various spectral filters. Journal of the American Society for Horticultural Science 116:950-954.
Meng, X., T. Xing, and X. Wang. 2004. The role of light in the regulation of anthocyanin accumulation in Gerbera hybrida. Plant Growth Regulation 44:243-250.
Nam, K.H., Choi, J.H., Seo, Y.J., Lee, Y.M., Won, Y.S., Lee, M.R., Lee, M.N., Park, J.G., Kim, Y.M., Kim, H.C. and Lee, C.H. 2006. Inhibitory effects of tilianin on the expression of inducible nitric oxide synthase in low density lipoprotein receptor deficiency mice. Experimental & Molecular Medicine. 38:445-452.
Oh, H.M., Kang, Y.J., Lee, Y.S., Park, M.K., Kim, S.H., Kim, H.J., Seo, H.G., Lee, J.H., and Chang, K.C. 2006. Protein kinase G-dependent heme oxygenase-1 induction by Agastache rugosa leaf extract protects RAW264.7 cells from hydrogen peroxide-induced injury. Journal of Ethnopharmacology 103:229-235.
Park, W.T., Kim, H.H., Chae, S.C., Cho, J.W. and Park, S.U. 2014. Phenylpropanoids in Agastache foeniculum and its cultivar A. foeniculum 'Golden Jubilee'. Asian Journal of Chemistry 26:4599-4601.
Rao, S.R. and G.A. Ravishankar. 2002. Plant cell cultures: chemical factories of secondary metabolites. Biotechnology Advances 20:101-153.
Rajapakse, N.C. and Kelly, J.W. 1992. Regulation of chrysanthemum growth by spectral filters. Journal of the American Society for Horticultural Science 117:481-485.
Son, K.H., Park, J.H., Kim, D. and Oh, M.M. 2012. Leaf shape index, growth, and phytochemicals in two leaf lettuce cultivars grown under monochromatic light-emitting diode. Korean Journal of Horticultural Science and Technology 30:664-672.
Son, K.H., Song, M.J., and Oh, M.M. 2016. Comparison of combined light-emitting diodes and fluorescent lamps for growth and light use efficiency of red leaf lettuce. Protected Horticulture and Plant Factory 25:139-145.
Taiz, L. and Zeiger, E. 1991. Cytokinins. Plant Physiology (ed. Taiz a. Zeiger) 452-472.
Takeda, H., Tsuji, M., Miyamoto, J. and Matsumiya, T. 2002. Rosmarinic acid and caffeic acid reduce the defensive freezing behavior of mice exposed to conditioned fear stress. Psychopharmacology 164:233-235.
Tuan, P.A., Park, W.T., Xu, H., Park, N.I., and Park, S.U. 2012. Accumulation of tilianin and rosmarinic acid and expression of phenylpropanoid biosynthetic genes in Agastache rugosa. Journal of Agricultural and Food Chemistry 60:5945-5951.
Verpoorte, R., van der Heijden, R., and Memelink, J. 2000. Engineering the plant cell factory for secondary metabolite production. Transgenic Research 9:323-343.
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