이상 고온 조건이 딸기의 생육, 수량 및 생리활성 성분에 미치는 영향 Influence of Abnormally High Temperatures on Growth, Yield and Physiological Active Substances of Strawberry원문보기
In this study, we investigated the influences of abnormal high temperature on growth, yield and physiologically active substances of the strawberry. General strawberry cultivars in the $20^{\circ}C$ growth condition showed much better growth of leaf number, length, diameter along with pla...
In this study, we investigated the influences of abnormal high temperature on growth, yield and physiologically active substances of the strawberry. General strawberry cultivars in the $20^{\circ}C$ growth condition showed much better growth of leaf number, length, diameter along with plant height, compared with those in $22.5^{\circ}C$ or $25^{\circ}C$. But the cultivars of both 'Sulhyang' and 'Mehyang' showed good growth and development at $25^{\circ}C$ with the roots showing great growth at $20^{\circ}C$. The quality and yield of the strawberry were best in the $20^{\circ}C$ growth condition, but the merchantability deteriorated in the $25^{\circ}C$ high temperature condition. As for the content of the physiologically active substances of the strawberry, it increased at $20^{\circ}C$, the optimum growth temperature, but decreased at $25^{\circ}C$. The physiologically active substances in the strawberry differed among the cultivars, the contents of cyanidin-3-glucoside, cinchonine, ellagic acid and cinnamic acid higher in the 'Mehyang', whereas the content of fisetin is higher in the 'Sulhyang' cultivar.Consequentially, the high temperature in summer has a negative effect on the physiological active ingredients of the strawberry, which was increased in the strawberry cultivated at proper temperature, and high quality strawberry production was possible.
In this study, we investigated the influences of abnormal high temperature on growth, yield and physiologically active substances of the strawberry. General strawberry cultivars in the $20^{\circ}C$ growth condition showed much better growth of leaf number, length, diameter along with plant height, compared with those in $22.5^{\circ}C$ or $25^{\circ}C$. But the cultivars of both 'Sulhyang' and 'Mehyang' showed good growth and development at $25^{\circ}C$ with the roots showing great growth at $20^{\circ}C$. The quality and yield of the strawberry were best in the $20^{\circ}C$ growth condition, but the merchantability deteriorated in the $25^{\circ}C$ high temperature condition. As for the content of the physiologically active substances of the strawberry, it increased at $20^{\circ}C$, the optimum growth temperature, but decreased at $25^{\circ}C$. The physiologically active substances in the strawberry differed among the cultivars, the contents of cyanidin-3-glucoside, cinchonine, ellagic acid and cinnamic acid higher in the 'Mehyang', whereas the content of fisetin is higher in the 'Sulhyang' cultivar.Consequentially, the high temperature in summer has a negative effect on the physiological active ingredients of the strawberry, which was increased in the strawberry cultivated at proper temperature, and high quality strawberry production was possible.
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문제 정의
, 2014). 따라서 고온에서 시설딸기의 안전재배를 위한 기초자료를 얻고자 고온조건을 부여하여 딸기의 생육, 수량 및 품질을 비교하였다.
본 연구는 이상고온이 딸기의 생육, 수량, 품질 및 생리활성 성분에 미치는 영향을 검정하고자 하였다. 딸기를 20℃ 에서 재배하였을때 엽수와 엽면적, 엽장, 엽직경, 및 초장 등 지상부 생육이 22.
본 연구는 최근 시설 딸기재배에 빈번하게 일어나고 있는 이상고온이 딸기의 생육과 수량, 품질 및 딸기의 생리활성 성분에 미치는 영향을 구명하여 이상고온 조건에서 고품질의 딸기 생산을 위한 기초자료로 제공하고자 수행하였다.
제안 방법
HPLC는 Agilent 1100 series를 사용하였고, column은 Luna-C18(250 × 4.6 mm I.D.; 5 μm particlesize, Phenomenex, Torrance, CA, USA), 이동상은 0.025% formic acid in distilled water : Acetonitrile로 모두 HPLC grade(Fisher, Fair lawn NJ, USA)를 사용하였으며, 유속 0.5 mL/min, 검출기 PDA 254 nm의 조건으로 분석하였다(Table 1).
L value는 0(black), +100(white), a value는 100(redness), -800 (greenness), b value는 +70(yellowness), -70(blueness) 으로 수치화 하였다. 경도는 물성분석기(TA-XT2, Stable micro systems, U.K.)에 5 mm probe를 장착하여 과실의 동일한 부위에 7 mm 깊이로 측정하였다. 당도 (PR-201a, Atago, Japan)는 경도를 측정한 과실의 앞쪽을 5 mm 가량을 잘라낸 후 착즙하여 측정하였다.
)에 5 mm probe를 장착하여 과실의 동일한 부위에 7 mm 깊이로 측정하였다. 당도 (PR-201a, Atago, Japan)는 경도를 측정한 과실의 앞쪽을 5 mm 가량을 잘라낸 후 착즙하여 측정하였다. 산도는 pH 미터기로 측정하였고, 산도는 Titratable acidity 법으로 그리고 당산비를 조사하였다.
딸기의 주요성분에 대하여 회귀직선식, 검출한계 및 정량한계를 확인하였다. 회귀직선식은 표준용액을 조제 한 후, 그 표준용액을 5단계 이상 희석하여 각 농도 범위에서 y=ax+b의 형태로 시료함량(X)과 피크 면적(Y)의 회귀직선식(calibration curve)을 작성하였다.
생산성 검정을 위해 수확한 딸기의 수량, 과중, 과장, 과경을 조사하였다. 또한 딸기의 품질에 관련된 색도, 경도, 산도, 당도, 당산비를 조사하였는데, 색도는 색차계 (CM-3500d, Minolta, Japan)를 사용하여 Hunter L, a, b 값을 측정한 뒤 평균값으로 나타내었다.
생육조사는 포트에 딸기를 정식 한 후 30일, 60일, 90일째에 실시하였다. 조사방법은 반복 당 10주의 식물체를 대상으로 엽수, 엽면적, 엽장, 엽폭, 초장, 근장, 생체중, 건물중을 조사하였다.
시험구는 난괴법 3반복이었으며, 처리구당 6개의 포트를 배치하고 포트(길이 60 cm × 길이 25 cm × 높이 30 cm) 당 3주의 식물체를 정식하였다.
산도는 pH 미터기로 측정하였고, 산도는 Titratable acidity 법으로 그리고 당산비를 조사하였다. 실험은 시료당 10 개의 딸기를 3반복씩 측정 후 그 평균값을 나타내었다.
육묘하여 본엽이 4장 전개된 유묘를 상토(Chambujs, Farmhannong, Korea)가 충전된 포트에 정식하였다. 시험구는 난괴법 3반복이었으며, 처리구당 6개의 포트를 배치하고 포트(길이 60 cm × 길이 25 cm × 높이 30 cm) 당 3주의 식물체를 정식하였다.
Table 4-5, 및 Fig 2는 이상고온이 딸기의 생육 및 수량에 미치는 영향을 조사하고자 하였다. 이를 위해 생육 적온인 20℃ 를 기준하여 2.5℃ 고온인 22.5℃ 및 5℃ 고온인 25℃ 로 조절된 온실에서 재배하면서 시기별 생육을 조사하였다. ‘설향’ 및 ‘매향’ 모두 생육적온인 20℃ 보다 온도가 높을수록 딸기의 상품성이 낮았고, 과중도 낮았다.
딸기의 생리활성 물질을 분석하기 위해 사용된 딸기는 ‘설향’과 ‘매향’ 품종이었다. 이상 고온이 딸기의 생리 활성에 미치는 영향을 조사하기 위해 생육온도를 20℃, 22.5℃ 및 25℃ 에서 재배하여 수확한 딸기를 동결 건조하여 분말 0.5 g을 각각 15 mL conical tube에 넣었다. 각각의 샘플이 담긴 conical tube에 50%, 70%, 95% EtOH, 증류수를 10 ml을 첨가하여 시료와 잘 섞이게 흔든 다음 1시간 동안 sonication(4020P, KODO Technical Research Co.
시험은 2016년 5월부터 2017년 5월까지 부산대학교 온실(경남 밀양시 삼랑진읍 청학리 산50번지)의 고설 벤치 베드에서 수행하였다. 이상고온이 딸기의 생육 및 수량에 미치는 영향을 분석하기 위해 생육적온인 20℃, 생육적온보다 2.5℃ 높은 22.5℃ 및 생육적온보다 5℃ 높은 25℃ 로 온도환경을 설정하여 재배하였다.
시험구는 난괴법 3반복이었으며, 처리구당 6개의 포트를 배치하고 포트(길이 60 cm × 길이 25 cm × 높이 30 cm) 당 3주의 식물체를 정식하였다. 재배기간중 양액은 400 배로 희석한 물푸레 1호 과채류용(대유)를 사용하였고, 자동 타이머를 이용하여 하루에 각 2분씩 5회 걸쳐 점적 튜브를 통해 총 400 ml의 양액을 공급하였다. 공급되는 양액의 pH는 6.
생육조사는 포트에 딸기를 정식 한 후 30일, 60일, 90일째에 실시하였다. 조사방법은 반복 당 10주의 식물체를 대상으로 엽수, 엽면적, 엽장, 엽폭, 초장, 근장, 생체중, 건물중을 조사하였다.
딸기의 주요성분에 대하여 회귀직선식, 검출한계 및 정량한계를 확인하였다. 회귀직선식은 표준용액을 조제 한 후, 그 표준용액을 5단계 이상 희석하여 각 농도 범위에서 y=ax+b의 형태로 시료함량(X)과 피크 면적(Y)의 회귀직선식(calibration curve)을 작성하였다. 회귀직선식은 상관계수 r2(correlation coefficient)로 평가하였다.
대상 데이터
본 시험에 사용된 딸기품종은 ‘설향’과 ‘매향’(Fragaria × ananassa Duch. cv. Seolhyang and Maehyang)이 였다.
Seolhyang and Maehyang)이 였다. 시험은 2016년 5월부터 2017년 5월까지 부산대학교 온실(경남 밀양시 삼랑진읍 청학리 산50번지)의 고설 벤치 베드에서 수행하였다. 이상고온이 딸기의 생육 및 수량에 미치는 영향을 분석하기 위해 생육적온인 20℃, 생육적온보다 2.
데이터처리
실험 결과의 통계분석은 SAS 프로그램(Statistical Analysis System, Inc., Version 9.4, NC. USA)를 이용한 최소유의차(Least Significant Difference)검정과 Excel 프로그램(Microsoft, USA)을 이용한 평균값±표준편차를 사용하였다.
회귀직선식은 표준용액을 조제 한 후, 그 표준용액을 5단계 이상 희석하여 각 농도 범위에서 y=ax+b의 형태로 시료함량(X)과 피크 면적(Y)의 회귀직선식(calibration curve)을 작성하였다. 회귀직선식은 상관계수 r2(correlation coefficient)로 평가하였다. 검출한계(Limits Of Detection, LOD)는 3.
이론/모형
딸기의 주요 생리활성 성분의 함량을 분석하기 위하여 High-Performance Liquid Chromatography (HPLC)를 이용하였다. HPLC는 Agilent 1100 series를 사용하였고, column은 Luna-C18(250 × 4.
당도 (PR-201a, Atago, Japan)는 경도를 측정한 과실의 앞쪽을 5 mm 가량을 잘라낸 후 착즙하여 측정하였다. 산도는 pH 미터기로 측정하였고, 산도는 Titratable acidity 법으로 그리고 당산비를 조사하였다. 실험은 시료당 10 개의 딸기를 3반복씩 측정 후 그 평균값을 나타내었다.
성능/효과
‘물’ 추출물에서 가장 함량이 많았으며, cyanidin-3-glucoside와 같은 경향으로 ‘매향’ 품종에서 더 높았다.
‘설향’ 및 ‘매향’ 모두 생육적온인 20℃ 보다 온도가 높을수록 딸기의 상품성이 낮았고, 과중도 낮았다.
‘설향’, ‘매향’ 두 품종 모두 지상부 생육은 25℃ 에서 좋았고, 지하부 생육은 20℃ 에서 좋았다
딸기는 미숙상태에서 완숙상태로 숙성이 진행되면서 밝기를 나타내는 L값이 낮아지고 붉은색을 나타내는 a값이 높아지며, 황색을 띄는 b값이 낮아지면서 전체적으로 짙은 빨간색으로 착색이 완료된다. 25℃에서 과실의 밝기를 나타내는 Hunter L값과 황색을 띄는 b값이 가장 낮았고, 붉은색을 나타내는 a값이 가장 높았다. 따라서 딸기의 숙기는 재배온도에 따라 차이가 있었으며, 25℃ 에서는 숙기가 가장 빨랐고, 반면 20℃에서 가장 늦었다.
두 품종 모두 22.5℃ 에서 함량이 증가하였으며, ‘설향’ 품종이 ‘매향’보다 fisetin 함량이 높았다.
두 품종 모두 생육적온인 20℃ 에 가까울수록 함량이 높아졌으며 95% EtOH 조건으로 추출한 ‘설향’ 품종의 ellagic acid 함량은 528.8 μg/g 였으나, ’매향‘은 1238.8 μg/g으로 높았다.
딸기 과실의 경도는 재배온도에 따라 차이가 있었으며, ‘설향’과 ‘매향’ 두 품종 모두 20℃ 에서 재배한 딸기에서 경도가 가장 높았고, 고온인 25℃ 에서는 과실의 경도가 낮았다.
딸기 수량 및 품질은 20℃ 에서 가장 좋았고, 25℃ 의 고온재배에서는 딸기의 상품성이 감소하였다. 또한 딸기의 생리활성물질 함량은 생육적온인 20℃ 에서 증가하였으나, 고온인 25℃ 에서는 함량이 감소하였다.
본 연구는 이상고온이 딸기의 생육, 수량, 품질 및 생리활성 성분에 미치는 영향을 검정하고자 하였다. 딸기를 20℃ 에서 재배하였을때 엽수와 엽면적, 엽장, 엽직경, 및 초장 등 지상부 생육이 22.5℃ 나 25℃ 보다 좋았다. ‘설향’, ‘매향’ 두 품종 모두 지상부 생육은 25℃ 에서 좋았고, 지하부 생육은 20℃ 에서 좋았다
딸기를 25℃ 에서 재배하였을때 엽수와 엽면적, 엽장, 엽직경, 및 초장 등 전반적인 지상부 생육이 20℃ 나 22.5℃ 보다 좋았고, 이러한 경향은 90일간의 전 생육기간 동안 유지되었다. 온도에 따른 생육은 품종에 따라 큰 차이는 없었으며, ‘설향’, ‘매향’ 두 품종 모두 지상부 생육은 25℃ 에서, 지하부 생육은 20℃ 에서 좋았다(Table 2).
또한 딸기의 생리활성물질 함량은 생육적온인 20℃ 에서 증가하였으나, 고온인 25℃ 에서는 함량이 감소하였다. 딸기의 생리활성 물질은 품종간 차이가 있었으며, cyanidin-3 -glucoside, cinchonine, ellagic acid 및 cinnamic acid 함량은 ‘매향’ 품종에서 높았다. 반면 fisetin 함량은 ‘설향’ 품종에서 높았다.
딸기의 생리활성 물질을 분석하기 위해 사용된 딸기는 ‘설향’과 ‘매향’ 품종이었다.
딸기의 생리활성 성분은 생육온도에 따라 차이가 있었으며, 대체적으로 고온 생육조건인 25℃ 에서는 생리활성 성분의 함량이 감소하였으나, 생육적온인 20℃ 로 근접할수록 생리활성 성분의 함량이 증가하는 경향이 관측되었다(Table 7). 따라서 여름철 고온 조건은 딸기 생리활성 성분에 부정적인 영향을 끼치며 생육 적온에서 재배된 딸기에 항산화 물질 증가하여 고품질 딸기를 생산할 수 있음이 판단된다.
, 1995). 생육온도에 따라 딸기 과실의 cinchonine 함량에 차이가 있었으며, 두 품종 모두 고온에서는 함량이 낮았으나 22.5℃ 에서 함량이 증가하였다. ‘물’ 추출물에서 가장 함량이 많았으며, cyanidin-3-glucoside와 같은 경향으로 ‘매향’ 품종에서 더 높았다.
딸기의 대표적인 생리활성 물질인 ellagic acid는 항산화 및 항암작용이 뛰어나다고 알려져 있다(Stoner and Gupta, 2001). 생육온도에 따라 딸기 과실의 ellagic acid 함량은 차이가 있었으며, 95% EtOH 용매에서 높은 함량이 추출되었다. 두 품종 모두 생육적온인 20℃ 에 가까울수록 함량이 높아졌으며 95% EtOH 조건으로 추출한 ‘설향’ 품종의 ellagic acid 함량은 528.
생육온도에 따라 딸기 과실의 quercetin 함량에 뚜렷한 차이가 없으나, ‘설향’과 ‘매향’ 두 품종 모두 생육적온인 20℃ 에서 함량이 증가하는 경향이었다.
온도에 따른 생육은 품종에 따라 큰 차이는 없었으며, ‘설향’, ‘매향’ 두 품종 모두 지상부 생육은 25℃ 에서, 지하부 생육은 20℃ 에서 좋았다(Table 2).
이상의 결과에서 딸기는 생육온도에 따라 생육 및 품질에도 차이가 있었으며, 생육적온인 20℃ 에서는 균형 적인 영양생장과 생식생장이 전개되어 딸기의 생산성 및 품질이 높았다. 반면 생육적온을 벗어난 25℃ 의 고온재 배에서는 딸기의 상품성이 감소하였다(Table 4).
지하부의 생체 중 및 건물중은 앞선 근장의 생육결과와 일치하였으며, 생육적온인 20℃ 에서 가장 좋았다. 이상의 연구결과에서 고온의 25℃ 에서 딸기의 생육은 지상부가 우수하였으나, 생육적온인 20℃ 에서는 지하부의 생육이 우수하였다.
이와 같이 ellagic acid 함량은 품종간 차이가 있었으며, ‘매향’이 ‘설향’ 품종보다 ellagic acid 함량이 1.5-2배 함량이 높았다.
(2013)의 결과와 일치하였다. 지하부의 생체 중 및 건물중은 앞선 근장의 생육결과와 일치하였으며, 생육적온인 20℃ 에서 가장 좋았다. 이상의 연구결과에서 고온의 25℃ 에서 딸기의 생육은 지상부가 우수하였으나, 생육적온인 20℃ 에서는 지하부의 생육이 우수하였다.
특히 20℃ 에서 재배한 ‘매향’ 품종은 당산비가 18.2%로 가장 높았다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
딸기 재배의 적정 온도는?
딸기 재배의 적정 온도는 일평균 17-20℃ 이며, 25℃ 이상이 되면 생육이 지연되며 30℃ 이상에서는 생육이 정지된다(Ryou et al., 2008).
딸기의 생산성과 품질을 떨어뜨리는 요인은?
, 2008). 고온 다습한 시설 환경은 딸기의 탄저병, 시들음병, 역병 등의 병해 뿐 아니라 낙화 및 낙과율을 증가시켜 생산성과 품질을 떨어뜨리는 요인이 된다(Nam et al., 2014).
딸기의 다양한 기능성 식물화합물(phytochemicals)의 종류와 효과는?
, 2007). 딸기는 안토시아닌, 비타민 C 및 페놀화합물 등의 항산화 물질을 다량 함유하고 있으며 특히, 페놀화합물은 활성산소에 의해 생성되는 암세포를 억제하는 것으로 알려져 있다(Zhang et al., 2008).
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