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식물종자의 액상오존처리에 의한 종자 발아 및 초기 성장 증진
Enhanced Germination & Initial Seedling Development by Liquid Phase Ozonation of Plant Seeds 원문보기

지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment, v.24 no.5, 2019년, pp.1 - 10  

양희경 (가천대학교) ,  정윤아 (가천대학교) ,  최원철 (가천대학교) ,  배범한 (가천대학교)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The effects of liquid phase ozonation on seed dormant alleviation and subsequent seedling growth were studied using two plant seeds of Indian jointvetch (Aeschynomene indica L.) and Indian mallow (Abutilon avicennae Gaertn.). At a constant ozone concentration ($80g/m^3$), contact time var...

주제어

표/그림 (8)

AI 본문요약
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제안 방법

  • SmartRoot 프로그램으로 변환된 이미지를 읽고 축척에 해당하는 픽셀수와 뿌리 시작점을 ρroot 지정해 주면, 음영에 따라 픽셀단위로 식물을 인식하고 뿌리 발달방향으로 뿌리 축과 타원크기를 자동 판독하여 길이와 부피를 산정하였다(Fig. 1 row 3).
  • , 2017). 각각의 응고제를 포함한 MS배지는 고압멸균한 다음, 주사기 필터로 멸균한 항생제 streptomycin과 항진균제 fenbendazole을최종농도 20 mg/L가 되도록 각각 주입하였다. 이후, 2cm 크기의 격자 눈금이 있는 4각 페트리 디시(125 ×125 × 20 mm)에 배지 두께 1 cm로 넣고 식힌 다음 종자발아 배지로 사용하였다.
  • 대조군(control) 종자는 표면 살균 후, 거름종이로 물을 제거하고 준비한 고체배지(agar-MS 및 Gelrite-MS 배지)에 파종하였다. 종자는 4각 페트리 접시의 2/3 지점에 1cm 간격으로 11개를 일렬로 배치하였다.
  • 또한 사진 분석에서 종자에서 유근 길이가 1 mm 이상 발달하면 발아한것으로 간주하였다(KS&VS, 2017). 동시에 배지에서 성장한 각 식물체 뿌리를 15개체씩 60oC에서 3일간 건조하여 건조 중량을 측정하고, SmartRoot로 평가한 뿌리부피와 건조중량으로 밀도를 산정한 다음, 식 (1)에 의해 SRL(specific root length)을 계산하였다(Eissenstat, 1991). 실험 결과는 대조군과 처리군으로 구분하여 95% 신뢰수준의 t-검정(이분산 가정)을 실시하였다.
  • 또한agar와 Gelrite를 각각 사용하여, 두 배지에서의 발아율과유식물 성장 차이를 비교·분석하였다.
  • 모든 실험은 3배수로 하였고, 2주 간격을 두고 재반복 실험을 실시하여 총 6배수로실험하였다. 모든 과정에서 사용하는 도구는 Autoclave를 통해 멸균된 것을 사용하고, 파종 작업은 모두 멸균작업대 내에서 실시하였다.
  • , Korea)에 87도 각도로 세워 25oC에서 4일 동안 암배양하였다. 모든 실험은 3배수로 하였고, 2주 간격을 두고 재반복 실험을 실시하여 총 6배수로실험하였다. 모든 과정에서 사용하는 도구는 Autoclave를 통해 멸균된 것을 사용하고, 파종 작업은 모두 멸균작업대 내에서 실시하였다.
  • 배양 3일째에 실험을 종료하고, 일정 조건에서 페트리디시의 사진을 촬영하고 사진 분석프로그램으로 발아, 뿌리 길이 및 부피를 산정하였다. 사진은 Canon G7 XMark II로 해상도 3648×2432 DPI로 촬영하였고, ImageJ(Schneider er al.
  • 배지에 오존처리한 종자를 식재하고 24시간 간격으로 사진을 촬영하면서, 발아 및 유식물 뿌리 성장을 관찰하였다. 대부분 3일 배양 후에는 식물의 뿌리가 충분히 생장하여 3일차 사진으로 발아 여부를 판독하고, 뿌리 길이 및 부피를 산정하였다.
  • 본 연구에서는 콩과식물인 자귀풀(Aeschynomene indicaL.)과 아욱과 식물인 어저귀(Abutilon avicennae Gaertn.)종자를 물에 넣고 일정 농도의 오존으로 폭기한 다음 인공배지에서 배양하여, 오존 폭기 시간이 종자 발아와 유식물 성장에 미치는 영향을 발아율, 뿌리 성장 및 고유뿌리길이(specific root length, SRL)로 비교하였다. 또한agar와 Gelrite를 각각 사용하여, 두 배지에서의 발아율과유식물 성장 차이를 비교·분석하였다.
  • 사진은 Canon G7 XMark II로 해상도 3648×2432 DPI로 촬영하였고, ImageJ(Schneider er al., 2012) 프로그램으로 24 비트 RGB로 포맷을 전환하여 SmartRoot(Lobet et al., 2011) 프로그램으로 뿌리길이 및 부피를 분석하였다.
  • 실험에 사용한 종자는 오존 처리를 하지 않은 대조군(control)과 10분 간격으로 총 60분까지 오존으로 처리한실험군으로 구분하였다. 오존처리는 pyrex 유리 재질의 오존 반응조(1.
  • 2 L)에 1L의 인산염 완충용액(10 mM, pH7)과 종자를 넣은 다음, 오존을 주입하여 유리산기관으로 폭기하면서 10분 간격으로 종자를 건져 사용하였다. 오존발생기(PC57-20, Ozonetech, Korea)에서 발생된 오존(80g-O3/m3)은 질량유량계(mass flow controller, TeledyneTechnologies, USA)로 유량을 1.5 L/min으로 조절하여 주입하였는데, 사전에 기상 오존농도측정기(OM-1500B,Ozonetech, Korea)로 기체상 오존 농도를 일정하게 조절하였다. 반응조에서 배출된 배오존은 활성탄으로 충진된 칼럼을 통과시켜 모두 제거하였다.
  • 오존으로 처리한 자귀풀 및 어저귀를 실험실 배지에서 배양하면서, 오존처리가 종자 발아율, 유식물의 초기 길이성장 및 고유뿌리길이(SRL)의 변화를 비교분석하였다. 연구 결과, 오존처리는 발아율, 뿌리생장에 긍정적 영향을 주었으나.
  • 실험에 사용한 종자는 오존 처리를 하지 않은 대조군(control)과 10분 간격으로 총 60분까지 오존으로 처리한실험군으로 구분하였다. 오존처리는 pyrex 유리 재질의 오존 반응조(1.2 L)에 1L의 인산염 완충용액(10 mM, pH7)과 종자를 넣은 다음, 오존을 주입하여 유리산기관으로 폭기하면서 10분 간격으로 종자를 건져 사용하였다. 오존발생기(PC57-20, Ozonetech, Korea)에서 발생된 오존(80g-O3/m3)은 질량유량계(mass flow controller, TeledyneTechnologies, USA)로 유량을 1.
  • 25배 MS 배지(Murashige andSkoog, 1962)를 사용하였다. 이때, 응고제(젤)로는 agar와Gelrite를 각각 사용하여 식물성장 차이를 비교하였다.Agar는 1.
  • 어저귀 종자는 껍질이 거칠고 표면에 요철이 있어 차아염소산과 접촉이 원활하지 않았다. 이에 세척종자를 80% 에탄올 100mL에 5분간 교반하여 표면을 적신 후, 0.5% 차아염소산100 mL에 넣고 5분간 교반하면서 부유 종자를 제거하고 마지막으로 잔류 차아염소산 제거를 위해 0.01 N HCl100 mL에 넣고 10분간 교반하였다(Abdul-Baki, 1974;Sauer and Burroughs, 1986). 잔류 살균제는 각 단계마다 멸균된 탈이온수로 3회 이상 세척하여 제거하였고, 종자살균 및 세척은 모두 멸균작업대 내에서 실시하였다.
  • 종자의 표면살균은 종자 특성에 맞추어 변경하였다. 자귀풀은 종자 겉껍질이 매끈하고 두꺼워 차아염소산과 접촉이 원활하기에 4% NaOCl에 넣고 20분간 교반하면서 부유 종자를 계속 제거하고 수거한 다음, 80% 에탄올100 mL에 5분간 침지하여 표면 살균하였다. 어저귀 종자는 껍질이 거칠고 표면에 요철이 있어 차아염소산과 접촉이 원활하지 않았다.
  • 01 N HCl100 mL에 넣고 10분간 교반하였다(Abdul-Baki, 1974;Sauer and Burroughs, 1986). 잔류 살균제는 각 단계마다 멸균된 탈이온수로 3회 이상 세척하여 제거하였고, 종자살균 및 세척은 모두 멸균작업대 내에서 실시하였다.
  • 종자의 표면살균은 종자 특성에 맞추어 변경하였다. 자귀풀은 종자 겉껍질이 매끈하고 두꺼워 차아염소산과 접촉이 원활하기에 4% NaOCl에 넣고 20분간 교반하면서 부유 종자를 계속 제거하고 수거한 다음, 80% 에탄올100 mL에 5분간 침지하여 표면 살균하였다.

대상 데이터

  • 발아실험에는 2011년 실외에서 재배하여 수확한 어저귀와 자귀풀 종자를 사용하였다. 두 식물은 화약물질을 흡수/분해할 수 있는 식물로(Bae et al.
  • 배지 준비에는syringe filter(0.22 um PVDF, Millex-GV, Millipore Co.)와 사각 petri dish(SPL Co.)를, 배지 제작 및 세척에는탈이온수(18.3 MΩ-cm)를 사용하였다.
  • 실험에 사용한 화학약품은 ACS 급으로 agar(대정화학),Gelrite(MB cell, USA)이며, streptomycin, fenbendazole및 MS medium(Sigma-Aldrich), NaOCl(SHC, Korea),HPLC급 에틸알코올(덕산화학)이었다. 배지 준비에는syringe filter(0.
  • 종자발아실험에는 0.25배 MS 배지(Murashige andSkoog, 1962)를 사용하였다. 이때, 응고제(젤)로는 agar와Gelrite를 각각 사용하여 식물성장 차이를 비교하였다.

데이터처리

  • 동시에 배지에서 성장한 각 식물체 뿌리를 15개체씩 60oC에서 3일간 건조하여 건조 중량을 측정하고, SmartRoot로 평가한 뿌리부피와 건조중량으로 밀도를 산정한 다음, 식 (1)에 의해 SRL(specific root length)을 계산하였다(Eissenstat, 1991). 실험 결과는 대조군과 처리군으로 구분하여 95% 신뢰수준의 t-검정(이분산 가정)을 실시하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
식물상 정화공법의 특징은? 식물상 정화공법은 경제적이고 친환경적 토양정화공법이며, 부가적으로 오염지역을 식피하여 오염토양이동과 인체접촉을 저감함으로써 위해도도 감소시킬 수 있다(Rock, 2003). 오염토양에 정화식물을 식재하는 방법으로 유식물을 옮겨 심는 식물정식법 혹은 종자를 살포하는 파종법을 사용하는데, 오염범위가 넓은 지역에서는 식물정식 인건비가 높기 때문에 파종법이 경제적이다.
오존에 의한 휴면타파 연구 결과 토마토씨를 어떻게 처리하는 경우 발아율이 가장 높은가? Sudhakar et al.(2011)은 토마토씨를 오존으로 처리한 결과, 고농도로 오래 처리하는 것 보다는 종자 1g 당 0.01 g-O3의 농도로 20분간 처리할 경우 발아율이 가장 높았으며, 휴면타파는 토마토씨 내부 ABA 농도 감소에 기인하는 것으로 보고하였다. 부채선인장( Opuntia) 종자를 치사용량 이하의 오존으로 처리한 실험에서는 발아율이 17.
종자 발아는 무엇의 농도와 민감도에 의해 조절되는가? 종자 발아는 휴면호르몬 abscisic acid(ABA)과 성장호르몬 gibberellin(GA) 농도와 이에 대한 민감도에 의해 조절된다(Koornneef et al., 2002; Finkelstein et al.
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참고문헌 (31)

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