[논문]에케베리아 6품종의 엽삽 시 식물공장시스템 내 LED 파장에 따른 번식 효율

김성민; 김지선; 오욱

doi:10.12791/ksbec.2018.27.4.363

초록
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다육식물인 에케베리아(Echeveria)는 최근 전세계적으로 수요가 증가하고 있지만, 번식효율이 품종이나 환경요인의 영향을 크게 받으므로 연중 고품질 묘를 공급하는 것이 어렵다. 이 연구는 밀폐형 식물공장 내에서 LED 파장 조합이 에케베리아 엽삽번식 효율에 미치는 영향을 구명하여 주년 생산의 기초자료를 제공하고자 실시되었다. 번식이 어려운 'Afterglow(AG)', 'Berkeley Light(BL)', 'Mason(MS)', 'Subsessilis Light(SL)', 'Cream Tea(CT)', 'Ben Badis(BB)' 등 6품종의 모주로 부터 균일한 잎을 채취하여 실내온도 $24{\pm}2^{\circ}C$, 상대습도 $60{\pm}10%$의 식물공장 내에서 혼합상토에 삽목하였다. 청색(B, 450nm), 녹색(G, 530nm), 적색(R, 660nm), 원적색(FR, 730nm) LED를 이용하여 R10, R8+B2, R5+B5, R7+B2+FR1, R7+B2+G1의 비율로 광질을 달리하여 처리하였고, PPFD는 $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, 광주기는 16/8(명/암) 시간이었다. 그 결과, 번식 효율은 품종에 따라 차이가 있었는데, 'SL'은 상대적으로 발근과 신초 형성이 쉽게 되었으나, 'AG'는 발근과 뿌리 생장이 잘 되지 않았다. LED 파장 또한 번식효율에 영향을 주었는데, B 비율이 높은 R5+B5, R7+B2+FR1, R7+B2+G1 하에서 신초 형성과 생장이 촉진된 반면, 발근과 뿌리 생장은 억제되었다. 반대로, R 비율이 높은 R10나 R8+B2 하에서는 부정근 형성 및 생장이 촉진된 반면, 신초 형성 및 생장이 억제되었다. 한편, FR은 잎의 크기와 무게를 증가시켰다. 따라서, 번식이 어려운 에케베리아 품종의 엽삽 시 번식효율을 높이기 위해서는 각 파장별 효과를 활용한 적정파장 조성에 대한 연구가 필요하다.

Abstract ▼ AI-Helper

The succulent plants of Echeveria genus are in increasing demand worldwide, but it is difficult to supply good quality young plants throughout the year because propagation efficiencies are depend on cultivar and environmental factors. This study was carried out to investigate the propagation efficie...

The succulent plants of Echeveria genus are in increasing demand worldwide, but it is difficult to supply good quality young plants throughout the year because propagation efficiencies are depend on cultivar and environmental factors. This study was carried out to investigate the propagation efficiencies of leaf cutting in Echeveria cultivars at different LED light qualities in a closed-type plant factory system. Leaf cuttings cut from stock plants of six difficult-to-propagated cultivars 'Afterglow (AG)', 'Berkeley Light (BL)', 'Mason (MS)', 'Subsessilis Light (SL)', 'Cream Tea (CT)', and 'Ben Badis (BB)' were put into cutting media in the plant factory system maintained at a temperature of $24{\pm}2^{\circ}C$ and relative humidity of $60{\pm}10%$, and watered with over-head irrigation twice a week. Cuttings were irradiated with sole or mixed red (R, 660 nm), blue (B, 450 nm), green (G, 530 nm), and far-red (FR, 730 nm) LEDs as follows: R10, R8+B2, R5+B5, R7+B2+FR1, and R7+B2+G1. PPFD just above the cuttings was $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ and photoperiod was 16/8 (light/dark) hours. As a result, propagation efficiencies were dependent on cultivar. Rooting and shooting were relatively easy in 'SL' but shoot formation in 'AG' was very difficult. Light qualities from LEDs also affected plant regeneration. Light conditions with a higher ratio of B, R5+B5, R7+B2+FR1, and R7+B2+G1, promoted shoot formation and growth but inhibited rooting and root growth. R10 and R8+B2 with a higher ratio of R promoted rooting and root growth and inhibited shoot formation and growth of cuttings. In addition, the treatment with FR increased leaf size and biomass of the all plants. Therefore, further studies are needed to investigate the optimum compositions of LED light quality for the improvement of leaf cutting efficiency in difficultto-propagated Echeveria cultivars.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이 연구는 밀폐형 식물공장 내에서 엽삽 효율이 매우 낮은 에케베리아 6품종(‘Afterglow’, ‘Berkeley Light’,‘Mason’, ‘Subsessilis Light’, ‘Cream Tea’, ‘Ben Badis’)을 대상으로 LED 파장 조성이 엽삽 번식 효율에 미치는 영향을 구명하여 번식효율을 높이고 연중 고품질 묘생산의 기초자료를 제공하고자 실시되었다.

제안 방법

다양한 파장 조성을 위해 청색(B, 피크 파장 440nm), 녹색(G, 530nm), 적색(R, 660nm), 원적색(FR, 730nm) LED를 활용하여 R100%(R10), R:B=80:20(R8+B2), R:B=50:50(R5+B5), R:B:FR=70:20:10(R+B+FR), R:B:G =70:20:10(R+B+G)의 5가지 파장 조합(Fig. 2)의 LED 패널들을 식물생장용 LED 24HR조정기(LED lighting cycle controller;Neosystem Corp., 연우과학, 대한민국)에 연결하여 광환경을 제어하였다. 광도는 삽수 바로 위에서 200µmol·m^-2·s^-1PPFD로 설정하였고, 명기와 암기의 비율은 24시간 주기로 16:8로 하였다.
삽목 후 15일 간격으로 각 처리별 삽수의 발근, 신초발생 여부를 조사하였으며, 60일째에 엽수, 엽장, 엽폭,부정근 수, 부정근 길이, 생체중, 건물중, 신초 형성률,발근율을 조사하였다. 60일 후 삽수의 모습은 Fig.
처리별로 삽수 30개씩을 26개의 용기에 삽목하였다. 처리기간 중 주 2회 용기당 500mL씩 두상관수로 수분을 공급하였다.

대상 데이터

본 실험에 사용된 다육식물 에케베리아(Echeveria) 6품종은 Echeveria ‘Afterglow(AG)’, ‘Berkeley Light(BL)’,‘Mason’(MS), ‘Subsessilis Light(SL)’, ‘Cream Tea(CT)’,그리고 ‘Ben Badis(BB)’(Fig. 1)로, 경기도 고양시 다육식물 전문농가(홍해농장, Goyang, Korea)에서 식물체를 분화 또는 적심(deheading)한 상태로 구입하였다. 실험장소는 영남대학교 농장에 위치한 밀폐형 식물공장에서 실시하였는데, 실내의 온도는 24±3^oC, 상대습도는 65±5%였다.

데이터처리

3과 같았다. 실험 자료에 대한 통계분석을 위해 SPSS 프로그램(SPSS Statistics ver. 23, IBM, Amonk, NY, USA)을 사용하여 분산분석(ANOVA)을 실시하였고, Duncan의 다중범위검정으로 5% 유의수준에서 처리 평균 간 유의차를 검정하였다.

성능/효과

광질에 따른 신초 형성률의 차이를 보면, 전반적으로 적색광 비율이 높은 R10이나 R8+B2 처리에서 신초 형성이 상대적으로 저조하였으며, 청색광 비율이 높은 R+B+FR, R5+B5 하에서 신초 형성률이 상대적으로 높았다(Fig. 4). 조직배양 시 LED 광질이 소식물체 생장이나 형태형성에 대한 연구 결과를 보면, 청색광이 신초유도 및 발달에 효과적이며 적색광은 부정적인 효과를 나타낸 경우가 많았다(Dutta Gupta와 Jatothu, 2013).
본 실험의 결과, 에케베리아 엽삽 시 청색광은 신초형성에, 적색광은 발근에 좋은 효과를 주었으며, 원적색광은 지상부 생장을 촉진하는 것으로 나타났다. 따라서 각 파장별 효과를 활용한 적정 파장 조성에 대한 연구가 필요하다.
이 실험에 사용된 에케베리아 품종들은 다육식물 전문 농가에서 영양번식이 어렵다고 추천된 것들인데, LED 파장에 따른 식물체 재생 양상이 품종에 따라 차이가 있었다. 즉, ‘SL’은 엽삽이 상대적으로 잘 되었고 ‘AG’는 가장 어려웠다. 실험한 품종 중 ‘Subsessilis Light’는 발근율과 발아율이 모두 높아 엽삽 성공률이 다른 품종에 비해 높았으며, ‘Afterglow’는 각 처리에서 모두 발근하였지만 신초 형성률이 낮아 엽삽 번식이 가장 어려운 품종으로 판단된다.

후속연구

본 실험의 결과, 에케베리아 엽삽 시 청색광은 신초형성에, 적색광은 발근에 좋은 효과를 주었으며, 원적색광은 지상부 생장을 촉진하는 것으로 나타났다. 따라서 각 파장별 효과를 활용한 적정 파장 조성에 대한 연구가 필요하다. 즉, 에케베리아 엽삽 효율 향상을 위해 적색광과 청색광의 적정 비율, 그리고 원적색광의 활용 방법 등을 찾는 정밀한 실험이 필요하며, 신초 형성과 발근이 이루어지기 전과 후 다른 파장을 조사하는 연구도 의미가 있을 것으로 보인다.
따라서 각 파장별 효과를 활용한 적정 파장 조성에 대한 연구가 필요하다. 즉, 에케베리아 엽삽 효율 향상을 위해 적색광과 청색광의 적정 비율, 그리고 원적색광의 활용 방법 등을 찾는 정밀한 실험이 필요하며, 신초 형성과 발근이 이루어지기 전과 후 다른 파장을 조사하는 연구도 의미가 있을 것으로 보인다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	엽삽의 장단점은?	이중 엽삽(leaf cutting)은 다른 삽목방법보다 더 많은삽수를 얻을 수 있고 모주를 희생시키지 않으면서 새로운 개체를 만들 수 있다는 장점이 있어서(Schulz와 Kapitany, 2005) 에케베리아 번식에 많이 활용되지만 일부 품종에서 번식효율이 낮은 경향이 있다. 삽수 채취 시 잎 기저부의 생장조직(액아)이 다치지 않도록 조심스럽게 떼어내며, 변색되고 시든 잎은 제거하고 두껍고 건강한 잎을 채취해야 한다.
	에케베리아란 무엇인가?	에케베리아(Echeveria)는 미국과 중남미 지역이 원산의 다육식물로 잎이 두껍고 육질이 많은 로제트형의 다년생식물이다(Kapitany와 Schulz, 2004; Schulz와 Kapitany,2005). 적은 관수 노력으로도 키울 수 있고, 형태도 철화(crest), 기형(monstrose), 금(variegate), 변종(sport)으로 다양하고 관상가치가 높아 국내는 물론 중국 등 전세계적으로 인기가 높다.
	에케베리아의 인기가 좋은 이유는?	에케베리아(Echeveria)는 미국과 중남미 지역이 원산의 다육식물로 잎이 두껍고 육질이 많은 로제트형의 다년생식물이다(Kapitany와 Schulz, 2004; Schulz와 Kapitany,2005). 적은 관수 노력으로도 키울 수 있고, 형태도 철화(crest), 기형(monstrose), 금(variegate), 변종(sport)으로 다양하고 관상가치가 높아 국내는 물론 중국 등 전세계적으로 인기가 높다. 에케베리아는 종의 특성과 형태적 변화에 따라 종자번식, 단측지 번식(offset), 측지삽목(lateral branch cutting), 철화번식(cutting from crestes),정단부 삽목(head cutting), 엽삽(leaf cutting), 화경엽삽(leaf cutting from flower stalk), 조직배양 등 다양한 번식 방법이 사용되는데(Schulz와 Kapitany, 2005), 관상가치가 높은 일부 종 또는 품종의 경우 번식효율이 낮고 번식법이 제한되는 단점이 있다.

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