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문제 정의
- 본 연구 결과는 개갑이 끝난 인삼 종자를 봄에 파종하기 위해 생리적 휴면타파 목적으로 저온에 저장할 때 내과피를 건조 후 저장하는 것이 유리하며, 냉동 저장 시 파종 전에 냉장 순화하면 출아율을 높일 수 있음을 보여 주어 봄파종 입모율 확보에 도움이 될 것으로 생각되는 바이다.
- 본 연구는 인삼 공정육묘에서 개갑된 종자를 봄파종을 위해 생리적 휴면타파 목적으로 동절기 저온 저장 시 건조 처리와온도 및 종자 처리가 출아율과 생육에 미치는 영향을 조사하였고 그 결과를 논의하고자 한다.
가설 설정
- 1)EDM; endocarp of seeds were dried mildly. Data presented are means ± SD of 4 replicates.
제안 방법
- −3.5℃ 저장 종자를 파종 전에 2℃에 보관하였는데 이를‘냉장 순화’라 하였으며, 처리 일수는 건조 저장 시험구는 1일, 기간별 시험은 3 - 14 일, 그 외 시험은 14 일간 하였다.
- −3.5℃에 저장하였던 음성-1 종자를 파종 전에 종자 처리하였는데, 처리 방법을 간단히 서술하면 플루디옥소닐은 사용법에 따라 분의처리 하였고, 락스 소독은 시판 락스를 1/4 희석하여 10 분간 처리 후 물로 충분히 세척하였으며, 친환경 약제로는 CJ4 (Burkholderia ambifaria)와 ES17 (Paenibacillus polymyxa) 미생물 부유액에 1 시간 침지 하였으며, 무기유황수용액, 목초액, 석회보르도액에 설정 농도에 따라 30 분간 침지 후 물기를 제거하여 1 일 2℃에 보관하였다가 파종하였다.
- 건조 종자 시험구는 3월 중순 연동 비닐하우스에 파종하였으며, 그 외 시험구는 5월 이후 유리온실에 파종하였다. 5월 이후는 기온이 상승하여 발아에 불리할 수 있으므로 (Won et al., 1988), 10 - 15℃로 유지되는 생장상 (와이즈산전, Seoul, Korea)에 백색 LED (LEO, Cheongju, Korea)를 12 시간씩 조사하면서 2 주간 배양하다가 온실로 이동하였다.
- 종자 파종은 음성 인삼특작부 시험지에 설치된 연동 비닐하우스와 유리온실에서 수행하였다. 건조 종자 시험구는 3월 중순 연동 비닐하우스에 파종하였으며, 그 외 시험구는 5월 이후 유리온실에 파종하였다. 5월 이후는 기온이 상승하여 발아에 불리할 수 있으므로 (Won et al.
- 분리된 각 균사체로부터 gDNA를 추출하여 16s rRNA ITS(intergene specific) 영역의 primer (5'-GGATTAGATACCCTGGTA-3', ’5'-CCGTCAATTCMTTTRAGTTT-3')로 PCR하여 절편의 염기서열을 결정하였다 (Macrogen, Daejon, Korea). 결정된 염기서열을 NCBI nucleotide blast기능을 이용하여 유사성 검색을 통해 분리한 균을 동정하였다.
- 본 연구에서는 인공 상토를 사용하였으므로 국내 인삼 노지 묘포에서 발생하는 입고병 원인균과는 차이가 있을 수 있으므로, 본 실험 중 발생한 입고병 이병주로부터 균분리를 하고 동정하였다. 48 개 이병주에서 균분리를 시도하였는데, 그 중 25 개체에서 균이 분리되었고, ITS 염기서열 조사 결과 Pythium irregulare과 Fusarium solani가 각각 20% 검출되었는데 (Table 5) 이들은 인삼의 뿌리 썩음병에 관련된다는 보고된 바 있다 (Lee, 2004; Ivanov and Bernards, 2012).
- 본 연구에서도 −3.5℃ 저장 종자들을 추가적으로 냉장 처리, ‘냉장 순화’, 해주었을 때 출아율이 증가되는지조사하였다.
- 분리된 각 균사체로부터 gDNA를 추출하여 16s rRNA ITS(intergene specific) 영역의 primer (5'-GGATTAGATACCCTGGTA-3', ’5'-CCGTCAATTCMTTTRAGTTT-3')로 PCR하여 절편의 염기서열을 결정하였다 (Macrogen, Daejon, Korea).
- 생육조사가 필요한 시험구는 33 × 51 × 20 ㎝ 크기의 화분에, 출아 조사만 한 시험구는 22 × 32 × 7 ㎝ 화분에 인삼 전용상토 (황금뿌리, 농경, Jincheon, Korea)를 채우고 3×3 ㎝ 간격으로 종자를 파종하였다.
- 파종 후에는 수분함량을 30% (V/V) 이상으로 높게 유지하다가 2 개월 후에는 20 - 25% (V/V)로 관리하였는데 수분 측정은 WP-1000N (미래센서, Seoul, Korea)을 이용하였다. 시험은 4 반복으로 수행하였으며, 난괴법으로 배치하였다.
- 지상부 생육은 파종 후 4 개월에, 지하부 생육은 파종 후 7 개월에 하였으나, 파종 전 종자 처리구는 기간이 짧아 파종 후 5 개월에 조사하였다. 엽록소 함량은 엽색계 (SPAD-502Plus, Konica Minolta, Tokyo, Japan)을 이용하여 측정하였다.
- 입고병 이병주를 물로 씻은 후 1% NaOCl (Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)에 담가 표면을 2 분간 살균하였다. 멸균수로 2 회 세척한 다음 멸균 여과지에서 10 분간 건조하였다.
- 종자 건조는 음성-1 종자는 2016년 11월 23일, 음성-2 종자는 12월 2일, 진부 종자는 12월 13일에 하였으며 차광막을 설치한 유리온실에서 (18 - 25℃, 40 - 60% RH) 수행하였고, 대형 선풍기 (Hanil, Seoul, Korea)로 바람을 불어주어 건조가 쉽게 되도록 하였다. 건조 후 내과피의 수분함량은 WS 51%, EDM 44%, EDH 11%였으며, 진정 종자의 수분함량은 WS 55.
- 종자 처리 약제는 인삼 (Panax ginseng C. A. Meyer)이나다른 작물에서 모잘록 방제에 효과가 있었던 약제를 문헌 조사를 통해 선발하였는데, 락스는 차아염소산을 유효성분으로 가지고 있어 종자 살균에 많이 사용되고 있으므로 대조구로써 사용하였다 (Vaartaja, 1956; Sauer and Burroughs, 1986; Lee and Yu, 2011; Lee et al., 2014; Shin et al., 2015; Park et al., 2014b, 2017). 약제 정보는 Table 1에 표기하였다.
- 출아율은 파종 종자 수 대비 지상부가 출아한 수의 백분율을 구한 후 개갑율로 나누어 출아율을 보정하였으며, 입고병 발생률은 출아수 대비 이병주 발생수의 백분율로 구하였다. 지상부 생육은 파종 후 4 개월에, 지하부 생육은 파종 후 7 개월에 하였으나, 파종 전 종자 처리구는 기간이 짧아 파종 후 5 개월에 조사하였다. 엽록소 함량은 엽색계 (SPAD-502Plus, Konica Minolta, Tokyo, Japan)을 이용하여 측정하였다.
- 출아율은 파종 종자 수 대비 지상부가 출아한 수의 백분율을 구한 후 개갑율로 나누어 출아율을 보정하였으며, 입고병 발생률은 출아수 대비 이병주 발생수의 백분율로 구하였다. 지상부 생육은 파종 후 4 개월에, 지하부 생육은 파종 후 7 개월에 하였으나, 파종 전 종자 처리구는 기간이 짧아 파종 후 5 개월에 조사하였다.
- 파종 전 종자 처리 효과를 보는 시험에서는 플루디옥소닐,락스 소독, 길항균 외에 무기유황 0.5%, 목초액 50 배, 100배 희석액, 석회보르도 0.5%, 1%를 처리하였다. 종자 처리 후 4월 7일 비닐하우스에 파종을 하였으나 무처리구의 출아가 불량하였고 (15% 미만), 종자 처리구에 따른 출아율 변동은 거의 없었다.
- 파종 후에는 수분함량을 30% (V/V) 이상으로 높게 유지하다가 2 개월 후에는 20 - 25% (V/V)로 관리하였는데 수분 측정은 WP-1000N (미래센서, Seoul, Korea)을 이용하였다. 시험은 4 반복으로 수행하였으며, 난괴법으로 배치하였다.
대상 데이터
- 05). Seeds that produced in Eumseong-1 were used.
- 05). Seeds that produced in Eumseong-1 were used.
- 종자 건조 시험은 2016년에 음성 두 지점과 (음성-1, 음성2), 진부에서 수확한 재래종 종자를 한 개갑장에서 개갑 후 사용하였다. 종자 건조는 Suh 등 (2017)에 준하여 하였는데, 종자를 건조시키지 않은 무건조 (WS), 진정 종자는 건조되지 않고 내과피만 약간 건조되어 희끗해진 정도로 건조된 반건조(EDM), 내과피를 완전히 건조시킨 완전건조구 (EDH)를 처리 구로 하였다.
-
4. 파종
종자 파종은 음성 인삼특작부 시험지에 설치된 연동 비닐하우스와 유리온실에서 수행하였다. 건조 종자 시험구는 3월 중순 연동 비닐하우스에 파종하였으며, 그 외 시험구는 5월 이후 유리온실에 파종하였다.
데이터처리
- 인삼의 출아율과 입고병 발생률 및 생육 조사 결과를 SASv9.2 (SAS Institute inc., Cary, NC, USA)을 이용하여DMRT (Duncan‘s Multiple Range Test)로 일원 또는 이원분산 분석하였으며, 생육 조사 결과는 반복 당 15 개체의 평균을 구하고 반복들 간의 통계처리를 하였다.
이론/모형
- 종자 건조 시험은 2016년에 음성 두 지점과 (음성-1, 음성2), 진부에서 수확한 재래종 종자를 한 개갑장에서 개갑 후 사용하였다. 종자 건조는 Suh 등 (2017)에 준하여 하였는데, 종자를 건조시키지 않은 무건조 (WS), 진정 종자는 건조되지 않고 내과피만 약간 건조되어 희끗해진 정도로 건조된 반건조(EDM), 내과피를 완전히 건조시킨 완전건조구 (EDH)를 처리 구로 하였다.
성능/효과
- 1)WS; seeds were not dried, 2)EDM; endocarp of seeds were dried mildly, 3)EDH; endocarp of seeds were dried highly, 4)TM; storage temperature, 5)ED: Endocarp dryness, 6)NS; Not significant, 7)ND; Not determined. Data presented are means ± SD of 4 replicates.
- 2℃에 저장한 EDM의 경장이 6.8 ㎝로 가장 높았고 엽폭,SPAD, 근장, 근경 또한 다른 처리구에 비해 높았으며, 근중은 2℃에 저장한 EDH가 0.7 g으로 가장 높았다 (Table 1). 출아율이 높을수록 경장이 높은 상관관계를 보였으나 (R2=0.
- 2℃에 저장한 WS는 종자부족으로 파종하지 않아 출아 특성을 조사할 수 없었으며, EDM과 EDH는 파종 후 각각 76.5%, 53.3% 출아하였다 (Table 1). EDM은 WS에 비해 내과피 수분함량이 낮아 발아를 억제하면서도 출아에 큰 지장을 주지 않았지만 EDH는 내과피 건조가 심하여 발아에도 불리하였던 것으로 생각된다.
- 3 일 냉장 순화 처리구의 입고병 발생은 11.9%였으며 냉장 순화처리가 길수록 점차 증가하여 4 주 처리구는 20.6%, 6주차에는 다소 감소하여 19.6%였다. 냉장 순화처리를 2달 넘게 처리하면 역시 저장 중에 발아를 시작하고 입고병 발생이 더욱 증가하였다 (자료 미제시).
- WS와 EDH에서도 냉장 순화처리 효과를 조사하였는데, 냉장 순화처리를 2 주 하였을 때 WS와 EDH는 각각 82.7%, 86.4% 출아하여 WS 역시 출아가 향상되었다. 그러나 생산지가 달랐던 음성-2와 진부 종자의 경우 냉장 순화 처리 후 음성-2의 WS와 EDH의 출아율은 40.
- 그 외 Penicillium sp.가 24%, Plectosphaerella cucumerina가 12%, Mucorstictus strain이 8%, Fusarium oxysporum이 8%, Tricoderma viride strain, Umbelopsis isabellina가 각각 4% 검출되었다. F.
- 종자 건조는 음성-1 종자는 2016년 11월 23일, 음성-2 종자는 12월 2일, 진부 종자는 12월 13일에 하였으며 차광막을 설치한 유리온실에서 (18 - 25℃, 40 - 60% RH) 수행하였고, 대형 선풍기 (Hanil, Seoul, Korea)로 바람을 불어주어 건조가 쉽게 되도록 하였다. 건조 후 내과피의 수분함량은 WS 51%, EDM 44%, EDH 11%였으며, 진정 종자의 수분함량은 WS 55.6%, EDM 55.2%, EDH 52.8%이였다.
- 4% 출아하여 WS 역시 출아가 향상되었다. 그러나 생산지가 달랐던 음성-2와 진부 종자의 경우 냉장 순화 처리 후 음성-2의 WS와 EDH의 출아율은 40.1%, 93.8%으로, 진부 종자의 WS와 EDH는 82.7%, 96.9% 출아하여 종자의 생산지에 따라 출아율에 영향을 줄 수 있으며 저온 저장 전 내과피 건조처리는 출아율 저하를 방지하는데 효과적임을 알 수 있었다(Table 3).
- 냉동 저장하였던 EDM 종자를 냉동고에서 꺼내 2℃에 3 일, 1 주, 2 주, 4 주, 6 주간 보관하였다가 파종하였는데, 출아율이 각각 74.2%, 82.9%, 82.9%, 85.0%, 94.6%으로 조사되어−3.5℃ 저장 종자들도 냉장 순화하였을 때 출아가 성공적이었으며, 냉장 처리 일수가 길수록 효과가 좋았다 (Table 2).
- 본 시험은 묘삼을 저장하는 저장고를 공동 사용하여 −3.5℃에서 종자 저장을 하였는데 −3.5℃에 저장하였던 WS는 파종 후 13.1%, EDM은 45.0%, EDH는 27.1% 출아하여 냉동 조건에서도 내과피를 건조시키는 것이 출아율 향상에 도움이 되었다.
- Ziezold 등 (1998)의 연구에서 파종 전 종자에서 뿌리썩음병 유발 병원균이 다수 발견되었으나 이들의 연구에서도 인공 상토에 파종 후 종자 처리에 의한 입고병 저감 효과는 없었으며, 이병주로부터 병원균 발견이 없었다. 본 연구 결과 역시 종자 처리 효과는 미비하였으며 (Table 4), 병원균의 분리율은 낮았는데 (Table 5), 입고병 증가 요인으로 파종 전 종자 냉장 처리 기간이 증가되었을 때 입고병 발생이 증가하는 것을 관찰하였다 (Table 2).
- 출아율을 높이기 위해 2 주간 냉장 순화를 한 후 종자처리를 하여 재시험을 하였는데 무처리가 86.9% 출아한 것에 비하여 종자 처리구들의 출아율이 크게 다르지 않았으며, 지상부 생육과 근장, 근경 또한 처리구들 간에 큰 차이가 나지 않았다. 다만 석회보르도 1% 처리구의 근중이 무처리보다 적었다.
- 출아율이 높을수록 경장이 높은 상관관계를 보였으나 (R2=0.9437, r = 0.971), 근중 등 다른 생육과는 연관성이 없었다 저장 온도는 출아율, 지상부 생육, 근경, 근중에 영향을 주었으며, 종자 건조도는 출아율, 지상부 생육, 근경에 영향을 준 것으로 분석되었다 (p < 0.05).
후속연구
- 2℃와 −3.5℃ 저장 모두 짧은 순화 조건에서는 EDM이 EDH보다 높았지만 순화를 어떻게 하느냐에 따라 EDH가 EDM보다 출아율이 높은 경우도 있어 (자료 미제시), EDM과 EDH 중 무엇이 유리한 조건인지는 추후 연구가 필요하다.
- 그러나 한편 냉장 순화 기간이 짧아도 영향을 주는 점은 냉동 저장 시험구의 출아율 저조를 단순히 휴면타파의 문제로 보기에는 의문이 남는다. 또한 냉장 순화 처리를 하여도 출아율이 크게 회복되지 않는 경우가 발생하기도 하는데 (결과 미제시) 봄파종 출아율 불량을 일으키는 원인은 복합적인 요소들이 작용하는 것 같으며, 좀 더 안정적인 봄파종을 위해서는 추후 연구가 필요할 것으로 생각된다.
- 인삼 공정육묘 입고병 원인에 대한 추후 연구가 필요한 것은 명확하나, 병발생이 기주와 숙주, 환경의 요소가 함께 작용함을 감안할 때 본 연구는 입고병의 발병 원인으로 종자 활력을 고려해야 할 것으로 보인다.
- 종자 처리에 의한 출아율 향상이나 입고병 감소효과가 뚜렷하게 없었으나, 화기삼 (Panax quinquefolius L) 종자에서 뿌리 썩음병을 유도할 수 있는 병원균들이 발견된 바 있어(Ziezold et al., 1998; Reeleder et al., 2002), 종자를 통한 병 발생 방지를 위해 종자 처리에 대한 연구는 지속되어야 할 것으로 생각된다.
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