BACKGROUND: This study was conducted to develop selenium (Se)- and germanium (Ge)-enriched rice by foliar spray application of organic or inorganic Se and Ge. METHODS AND RESULTS: The time and frequency of organic or inorganic Se and Ge treatment were performed at the five main growth stages as foll...
BACKGROUND: This study was conducted to develop selenium (Se)- and germanium (Ge)-enriched rice by foliar spray application of organic or inorganic Se and Ge. METHODS AND RESULTS: The time and frequency of organic or inorganic Se and Ge treatment were performed at the five main growth stages as followings: effective tillering stage (E), maximum tillering stage (M), booting stage (B), heading stage (H), grain filling stage (G). The main treatment plots were consisted of (1) 'once' treatment (at each E, M, B, H, G stage, Se/Ge single apply), (2) 'twice I' (at H + G stages, organic or inorganic Se/Ge apply), (3) 'twice II' (at H + G stages, mixture apply of Se + Ge + pesticide). The organic or inorganic Se treatment concentration was 20 and 40 ppm, and the Ge was 50 and 100 ppm. The Se and Ge contents in rice grain (brown rice and polished rice) were analyzed by inductively coupled plasma (ICP). The highest Se content was noted in brown rice 'twice I' with Se 40 ppm (1394.06) at H + G stages, but the lowest was in 'once' with Se 40 ppm ($367.79{\mu}g{\cdot}kg^{-1}$) at B stage. The highest of Se content in polished rice was found in 'twice I' of Se 40 ppm (1090.25) at H + G stages, but the lowest was in 'once' with Se 40 ppm ($403.53{\mu}g{\cdot}kg^{-1}$) at E stage. On the other hand, The highest of Ge content in brown rice was found in 'twice I' with Ge 100 ppm (398.66) at H + G stages, but the lowest was in 'once' with Ge 100 ppm ($139.64{\mu}g{\cdot}kg^{-1}$) at B stage. The highest of Ge content in polished rice was found in 'twice I' of Ge 100 ppm (300.29) at H + G stages, but the lowest was in 'once' with Ge 100 ppm ($142.24{\mu}g{\cdot}kg^{-1}$) at B stage. CONCLUSION: Se and Ge contents both in brown rice and polished rice treated with organic Se and Ge forms were higher than those of inorganic Se and Ge. Overall results concluded that the supplementation of organic Se and Ge contents in brown and polished rice contents were comparatively higher than the inorganic Se and Ge. This is results also proved that the foliar spray application of organic Se and Ge has positive nutritive effect on the rice for regular consumption.
BACKGROUND: This study was conducted to develop selenium (Se)- and germanium (Ge)-enriched rice by foliar spray application of organic or inorganic Se and Ge. METHODS AND RESULTS: The time and frequency of organic or inorganic Se and Ge treatment were performed at the five main growth stages as followings: effective tillering stage (E), maximum tillering stage (M), booting stage (B), heading stage (H), grain filling stage (G). The main treatment plots were consisted of (1) 'once' treatment (at each E, M, B, H, G stage, Se/Ge single apply), (2) 'twice I' (at H + G stages, organic or inorganic Se/Ge apply), (3) 'twice II' (at H + G stages, mixture apply of Se + Ge + pesticide). The organic or inorganic Se treatment concentration was 20 and 40 ppm, and the Ge was 50 and 100 ppm. The Se and Ge contents in rice grain (brown rice and polished rice) were analyzed by inductively coupled plasma (ICP). The highest Se content was noted in brown rice 'twice I' with Se 40 ppm (1394.06) at H + G stages, but the lowest was in 'once' with Se 40 ppm ($367.79{\mu}g{\cdot}kg^{-1}$) at B stage. The highest of Se content in polished rice was found in 'twice I' of Se 40 ppm (1090.25) at H + G stages, but the lowest was in 'once' with Se 40 ppm ($403.53{\mu}g{\cdot}kg^{-1}$) at E stage. On the other hand, The highest of Ge content in brown rice was found in 'twice I' with Ge 100 ppm (398.66) at H + G stages, but the lowest was in 'once' with Ge 100 ppm ($139.64{\mu}g{\cdot}kg^{-1}$) at B stage. The highest of Ge content in polished rice was found in 'twice I' of Ge 100 ppm (300.29) at H + G stages, but the lowest was in 'once' with Ge 100 ppm ($142.24{\mu}g{\cdot}kg^{-1}$) at B stage. CONCLUSION: Se and Ge contents both in brown rice and polished rice treated with organic Se and Ge forms were higher than those of inorganic Se and Ge. Overall results concluded that the supplementation of organic Se and Ge contents in brown and polished rice contents were comparatively higher than the inorganic Se and Ge. This is results also proved that the foliar spray application of organic Se and Ge has positive nutritive effect on the rice for regular consumption.
또한, 실험 결과를 실제 농업에 적용하기 위해 유기 또는 무기 Se와 Ge를 엽면처리하여 처리 횟수별 및 Se와 Ge 단독 처리구와 농약 혼합 처리구의 Se와 Ge 함량 변화를 조사하였다. 따라서 본 실험은 유기 또는 무기 Se과 Ge 을 벼의 생장단계에 따라 농도 및 처리 횟수별로 엽면시비하여 Se과 Ge 강화 쌀을 개발하는 것이다. 또한 이 연구결과를 통하여 Se과 Ge 함유량 비교 및 최적의 기능성 쌀을 개발하기 위한 벼에 대한 Se과 Ge의 처리 횟수와 시기를 특정 짓는 것이다.
따라서 본 실험은 유기 또는 무기 Se과 Ge 을 벼의 생장단계에 따라 농도 및 처리 횟수별로 엽면시비하여 Se과 Ge 강화 쌀을 개발하는 것이다. 또한 이 연구결과를 통하여 Se과 Ge 함유량 비교 및 최적의 기능성 쌀을 개발하기 위한 벼에 대한 Se과 Ge의 처리 횟수와 시기를 특정 짓는 것이다.
제안 방법
벼의 생장 단계는 유효분 얼기(effective tillering stage, 75 DAS, 6월 11일), 최고분 얼기(maximum tillering stage, 97 DAS, 8월 2일), 수잉기 (booting stage, 120 DAS, 8월 25일), 출수기(heading stage, 145 DAS, 9월 19일), 등숙기(grain filling stage, 155 DAS, 9월 29일)로 구분하였다. 이에 따라 유기 또는 무기 Se 과 Ge의 처리 시기 및 횟수는 생장 단계(유효분얼기, E; 최고 분얼기, M; 수잉기, B; 출수기, H; 등숙기, G)에 따라 ① 1회 처리구(E, M, B, H, G), ② 2회 처리구 I (Se과 Ge 단독처리) (H+G), ③ 2회 처리구 II (Se + Ge + 농약 4 ppm 혼합처리) (H+G)로 나누어 처리하였다(Scheme 1). 각 시험구의 유기 또는 무기 Se 처리 농도는 20, 40 ppm 이고, 유기 또는 무기 Ge 처리 농도는 50, 100 ppm 이다.
대상 데이터
벼(Oryza. sativa L. ssp. japonica)는 농업 기술원에서 보급하는 볍씨(벼 ‘삼광’)를 비닐하우스(충남대학교 농업생명 과학대학교)에서 2017년 4월 28일 모판(30 × 50 × 10 cm3 ) 에 파종하였다. 파종 후 27일(day after sowing, DAS)에 어린모를 가로 15cm, 세로 30cm의 재식간격으로 부속농장 실험 포장에 이앙기로 이앙하였다.
데이터처리
ICP분석 결과(n=3)는 Microsoft Office Excel 2016을 이용하여 Se과 Ge 함량에 대한 평균값과 반복(n=3)의 표준 편차(SD, standard deviation)를 구하였다. 통계프로그램은 IBM SPSSⓇ version 21 프로그램을 사용하여 일원배치 분산분석(one‐way ANOVA)과 반복측정 다변량 분산분석 (repeated measures ANOVA)을 실시하였고, 유의수준(P)은 0.05 이하로 설정하여 사후분석(post‐hoc analysis)은 Tukey 검정법을 사용하였다.
성능/효과
99 µgㆍkg‐1 ) 순으로 높았다. 같은 처리농도, 시기 및 횟수 일 때 현미가 백미에 비해 Se 함량이 높았고 처리농도가 높을수록 횟수가 증가할수록 Se 함량은 증가하였다.
Seo (2010)는 흡수된 Ge 이 대부분 쌀겨에 분포되어 있고, 현미의 Ge 함량이 전반적 으로 백미에 비해 높다고 보고하였다. 또한, 동일한 처리농도, 처리시기 및 처리횟수 일 때 현미가 백미에 비해 Ge 함량이 높다고 보고하였다. 또한 Ge을 토양 처리한 실험에서도 처리 횟수가 증가함에 따라 Ge 함량이 증가하였고(Cheon et al.
1회 처리구(G)가 2회 처리구 I (H+G)에 비해 Se, Ge 함량 모두 낮았지만, 실제 농업에서 양액을 처리한다면 규모에 비례하여 비용이 들고 노동력이 요구된다. 이번 실험 결과에서 유기 Se 또는 유기 Ge의 1회 처리(각 생장 단계)와 2회처리(출수기와 등숙기)의 처리구에서 현미와 백미의 평균 Se와 Ge 함량이 약 20%의 차이가 나지만 쌀 가격에 큰 차이가 없다면, 2회 처리를 하는 것보다 시기(등숙기)에 맞춰 1회 처리를 하는 것이 경제적인 방법이 될 수도 있다.
후속연구
2회 처리구 II 의 Se 함량은 2회 처리구 I 의 Se 함량보다 낮았고 2회 처리구 II 의 Ge 함량은 2회 처리구 I 의 Ge 함량보다 근소한 차이로 낮았다. 실제 농업에서 제초제 등의 농약사용은 필수적인 것이기 때문에 농약 처리시 Se과 Ge을 혼합하여 사용하고 한번 더 처리한다면 경제적인 Se, Ge 강화 쌀 상품을 개발 할 수 있을 것이다. 하지만 반대로 농약의 작용에 미치는 영향은 향후 실험을 통하여 검증이 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
Se의 약리효과는 무엇인가?
사람 등의 동물체 내에서는 주로 셀레노시스테인(Selenocysteine) 과 셀레노메티오닌(selenomethionine) 등의 유기성 셀레늄 인 셀레노 아미노산 형태로 존재한다. 많은 연구에서 Se은 종양질환을 억제하는 효과가 있는 것으로 알려져 있으며, 암환자에게 혈청 내 Se 농도가 비정상적으로 낮게 나타나는 것과 연관이 있다. 또한 Se은 암세포의 성장을 억제하면서 암세포의 자살을 유도해서 여러 발암물질의 활성화를 막고, 각종 바이러스성 질병에도 상당한 방지효과가 있다(Choi et al., 2010).
벼란 무엇인가?
ssp. japonica)는 밀, 옥수수와 함께 세계 3대 곡물에 속하며, 아시아에서 전체의 90% 이상이 생산되며 대부분 소비된다. 쌀의 영양성분은 도정 상태에 따라 다소 차이가 있으나 수분 15.
유기 Ge의 약리작용은 무엇인가?
무기 Ge은 장기적으로 복용할 시 빈혈, 신기능장해, 신경병증, 근장애를 유발하는 것으로 알려져 있으나(Obara et al., 1991), 유기 Ge인 Ge‐132는 항종양 효과, 항돌연변이 효과, 면역강화 작용, 해열⋅진통 작용, 중금속 해독작용(Jang et al., 1991) 등의 다양한 약리작용을 가지고 있다. 벼는 Ge 을 약 1 % 정도까지 Ge이 함유된 것도 있는 것으로 보아 쉽게 축적하는 농작물로 Ge 강화 기능성 작물로 적합하다고 판단된다.
참고문헌 (12)
Korean Journal of Environmental Agriculture Y. H., Cheong 28 2 179 (2009) 10.5338/KJEA.2009.28.2.179
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