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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 수출용으로 많이 재배되고 있는 ‘매향’ 딸기 품종에서 옥신의 종류 및 처리 농도에 따른 발근율, 생육 및 뿌리 형태 특성을 조사하고 이를 통해 옥신의 딸기 삽목용 발근제로써 사용 가능성을 확인하기 위해 수행되었다.
- 본 연구는 옥신의 종류와 처리 농도가 온실 내 딸기(Fragaria × ananassa Duch. cv. Maehyang) 삽목묘의 발근과 생육에 미치는 영향을 알아보기 위해 수행되었다. 삽수는 NAD(1- naphthylacetamide), IAA(3-indoleacetic acid), 그리고 IBA (indole-3-butyric acid)에 각각 50, 100, 150, 및 200mg·L-1 농도로 1시간 동안 침지 처리되었다.
제안 방법
- 2020년 5월 31일에 ‘매향’ 품종의 모주에서 삽수를 채묘하여 일시 삽목과 화아분화 유도를 위해 5℃ 농업용 저온 냉장고에 4일간 저온 보관한 뒤 2020년 6월 4일에 농도 50, 100, 150, 200mg·L-1로 증류수에 용해한 NAD(1-naphthylacetamide, Sigma-Aldrich Co. Ltd., St. Louis, MO, USA), IBA(indole- 3-butyric acid, Sigma-Aldrich Co. Ltd., St. Louis, MO, USA), 그리고 IAA(3-indoleacetic acid, Sigma-Aldrich Co. Ltd., St. Louis, MO, USA) 수용액에 각각 1시간 동안 침지 처리하였으며, 무처리구를 대조구로 설정하였다. 처리가 끝난 삽수는 48시간 동안 수돗물로 포화시킨 코이어(Coir; Cocopeat Co.
- 발근율을 비교하기 위해 2mm 이상 자란 새 뿌리만을 발근이 된 것으로 간주하였다. SPAD값은 엽록소 측정기(SPAD- 502, Konica Minolta Inc., Tokyo, Japan)를 이용하여 생장점을 기준으로 완전히 전개된 세 번째 잎을 측정하였다. 엽면적은 엽면적 측정기(LI-3000, LICOR Inc.
- , Lincoln, NE, USA) 를 이용하여 측정하였다. 관부 직경을 측정하기 위해 버니어 캘리퍼스(CD-20CPX, Mitutoyo Co. Ltd., Kawasaki, Japan) 를 사용하였으며, 생체중과 건물중은 전자저울(EW220-3NM, Kern&Sohn GmbH., Balingen, Germany)을 이용하여 측정하였다. 건물중은 시료를 항온 건조기(Venticell-222, MMM Medcenter Einrichtungen GmbH.
- 발근율을 비교하기 위해 2mm 이상 자란 새 뿌리만을 발근이 된 것으로 간주하였다. SPAD값은 엽록소 측정기(SPAD- 502, Konica Minolta Inc.
- 삽목 후 14일째에 각 처리 별 삽목묘를 채취하여 발근율, 생존율, 주근 수, 엽병장, 엽장, 엽폭, 엽수, SPAD, 엽면적, 관부직경, 그리고 지상부와 지하부의 생체중 및 건물중을 측정하였다. 발근율을 비교하기 위해 2mm 이상 자란 새 뿌리만을 발근이 된 것으로 간주하였다.
- 삽목 후 21일째 옥신의 종류 및 처리 농도에 따른 삽목묘의 생존율을 조사하였다(Fig. 3). 대조구는 100%의 생존율을 보였다.
- Maehyang) 삽목묘의 발근과 생육에 미치는 영향을 알아보기 위해 수행되었다. 삽수는 NAD(1- naphthylacetamide), IAA(3-indoleacetic acid), 그리고 IBA (indole-3-butyric acid)에 각각 50, 100, 150, 및 200mg·L-1 농도로 1시간 동안 침지 처리되었다. 무처리는 대조구로 설정되었다.
- , Gunpo, Korea)를 설치한 소형 삽목 터널에 14일간 가습처리를 하였다. 실험기간 동안 온습도 데이터 로거(TR-74Ui, T&D Co. Ltd., Matsumoto, Japan)를 이용하여 소형 삽목 터널 내의 온습도를 측정하였으며, 측정한 소형 삽목 터널 내부의 평균 상대습도는 62.4 ± 15%, 주간 평균온도는 29.3 ± 5℃, 야간 평균온도는 16.2 ± 5℃였다(Fig. 1).
- 실험은 처리당 48개체씩 3반복의 난괴법으로 배치하였으며 균일한 12개체의 삽목묘를 채취하여 조사하였다. 통계분석은 SAS 프로그램(SAS 9.
- , Tokyo, Japan)를 이용하여 생장점을 기준으로 완전히 전개된 세 번째 잎을 측정하였다. 엽면적은 엽면적 측정기(LI-3000, LICOR Inc., Lincoln, NE, USA) 를 이용하여 측정하였다. 관부 직경을 측정하기 위해 버니어 캘리퍼스(CD-20CPX, Mitutoyo Co.
- , Planegg, Germany)를 이용하여 70℃에서 72시간 건조 시킨 후 측정하였다. 옥신의 종류와 농도에 따른 삽목묘의 생존율과 뿌리 발달 정도를 확인하기 위해, 삽목 후 21일째에 각 처리별 삽목묘의 생존율을 확인하였으며, 삽목묘의 지하부를 채취하여, WinRhizo Pro 2007a 형태 분석 시스템(Regent Instruments Inc., Sainte-Foy, QC, Canada)을 이용하여 처리별 총 뿌리 길이, 뿌리 표면적, 근단수, 및 뿌리 분기 수를 측정하였다.
- , Okcheon, Korea) 에 삽목하였다. 이후 산업용 가습기(UH-303, JB Natural Co. Ltd., Gunpo, Korea)를 설치한 소형 삽목 터널에 14일간 가습처리를 하였다. 실험기간 동안 온습도 데이터 로거(TR-74Ui, T&D Co.
데이터처리
- , Cary, NC, USA)을 이용하여 분산분석(ANOVA)을 실시하였고, 평균간 비교는 Tukey 다중검정을 이용하여 5% 유의수준에서 각처리 간 유의성을 검증하였다. 그래프는 SigmaPlot 프로그램 (SigmaPlot 12.5, Systat Software Inc., San Jose, CA, USA) 을 이용하여 나타냈다.
- 통계분석은 SAS 프로그램(SAS 9.4, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)을 이용하여 분산분석(ANOVA)을 실시하였고, 평균간 비교는 Tukey 다중검정을 이용하여 5% 유의수준에서 각처리 간 유의성을 검증하였다. 그래프는 SigmaPlot 프로그램 (SigmaPlot 12.
성능/효과
- 대조구는 100%의 생존율을 보였다. IBA 처리는 50mg·L-1 농도에서 다른 농도에 비해 유의적으로 높은 95.8%의 생존율을 보였으며, IAA 처리는 150mg·L-1 이상의 농도를 처리했을 때 생존율이 50% 이하로 낮아지는 것을 확인하였다. IBA 처리에서 IAA 처리보다 150mg·L-1 이상의 고농도에서 안정적인 생존율을 보이는 것을 확인할 수 있다.
- 8%의 생존율을 보였으며, IAA 처리는 150mg·L-1 이상의 농도를 처리했을 때 생존율이 50% 이하로 낮아지는 것을 확인하였다. IBA 처리에서 IAA 처리보다 150mg·L-1 이상의 고농도에서 안정적인 생존율을 보이는 것을 확인할 수 있다. IBA는 천연옥신(IAA)의 전구물질로서 식물에 흡수되며(Van der Krieken 등, 1993), 식물체 내에서 천연옥신과 별개의 이동 및 작용기작을 거치기 때문에(Strader 와 Bartel, 2011), 농도에 따른 식물체 내 천연옥신의 이동 및 대사에 비교적 끼치는 영향이 적다(Strader 등, 2011; Strader 와 Bartel, 2011).
- 그러므로, 세포에 흡수되어 바로 옥신 대사에 관여하는 IAA와 다르게 IBA는 고농도에서도 안정적인 생존율을 보이는 것으로 판단된다. NAD 처리는 전체적으로 가장 낮은 생존율을 보였고 처리 농도가 100mg·L-1 이상일 때 생존율은 0%였다. 이는 앞서 조사된 낮은 발근율과 이에 따른 늦은 착근에 의한 결과로 여겨진다.
- 총 뿌리길이, 뿌리 표면적, 근단 수 및 뿌리 분기 수는 대조구에서 유의적으로 가장 높은 값을 보였다. 결과적으로, 대조구, IAA, 그리고 IBA 처리는 유사한 지상부와 지하부 생육을 보였다. 그러나, NAD 처리는 가장 좋지 않은 지상부와 지하부 생육을 보였다.
- 딸기는 가지나 잎을 삽수로 사용하는 타원 예 작물과 달리, 유근이 발생한 자묘를 삽수로 사용하기 때문에(Saito 등, 2008; Zheng 등, 2019), 옥신의 발근 유도 보다 뿌리 생육 억제 효과가 더 강하게 작용하였을 것으로 판단된다. 결론적으로 NAD 처리를 한 ‘매향’ 삽목묘는 발근이 제대로 이뤄지지 않았고 삽목묘의 생존율 또한 가장 저조했으며, IAA 처리는 옥신을 처리한 다른 처리들에 비해 많은 주근 수를 보였고, IBA 처리는 높은 생존율과 엽수를 보였다. 대조 구는 유의적으로 높은 발근율과 생존율을 보였으며, 총 뿌리 길이, 뿌리 표면적, 근단 수 및 뿌리 분기 수, 그리고 지하부 건물 중에서 옥신 처리구에 비해 높은 값을 보여 우수한 뿌리 생육을 확인할 수 있었다.
- 결론적으로 NAD 처리를 한 ‘매향’ 삽목묘는 발근이 제대로 이뤄지지 않았고 삽목묘의 생존율 또한 가장 저조했으며, IAA 처리는 옥신을 처리한 다른 처리들에 비해 많은 주근 수를 보였고, IBA 처리는 높은 생존율과 엽수를 보였다. 대조 구는 유의적으로 높은 발근율과 생존율을 보였으며, 총 뿌리 길이, 뿌리 표면적, 근단 수 및 뿌리 분기 수, 그리고 지하부 건물 중에서 옥신 처리구에 비해 높은 값을 보여 우수한 뿌리 생육을 확인할 수 있었다. 따라서, 옥신 기반의 딸기 삽목 발근제 개발을 위해서는 NAD보다 IAA나 IBA를 사용하는 것이 좋으며, 유근이 어느 정도 발생한 자묘를 삽수로 이용하는 딸기 삽목법의 특징을 고려하였을 때 단일 옥신 처리가 아닌 다른 생장조절물질을 혼용한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- 가습 처리는 2주 동안 처리되었다. 대조구, IBA, 및 IAA는 처리간 발근율에 있어 유의적인 차이가 없었다. 그러나 NAD 처리에서는 유의적으로 낮은 발근율이 관찰되었다.
- 3). 대조구는 100%의 생존율을 보였다. IBA 처리는 50mg·L-1 농도에서 다른 농도에 비해 유의적으로 높은 95.
- 총 뿌리 길이, 근단 수, 뿌리 표면적 및 뿌리 분기 수는 대조구에서 모두 유의적으로 가장 높은 값을 나타내었으며, NAD 처리에서 농도에 관계없이 유의적으로 가장 낮은 값을 보였다. 대조구를 제외하고 옥신 처리가 된 ‘매향’ 딸기의 총 뿌리 길이는 IBA와 IAA 처리 100mg·L-1 농도에서 각각 49.4와 49.9mm로 유의적으로 길었으며, 근단 수는 IAA 처리 100mg·L-1 농도에서 67개로 유의적으로 많았고, 뿌리 표면적과 뿌리 분기 수는 IBA 처리 100mg·L-1 농도에서 각각 13.0cm2와 197개로 유의적으로 높은 값을 보였다. 또한 모든 항목에서 IBA와 IAA 처리는 처리농도가 150mg·L-1 이상일 때 감소하는 경향을 보였다.
- 2는 삽목 후 14일째 옥신의 종류 및 처리 농도에 따른 삽목묘의 발근율을 조사한 것이다. 대조구와 IBA 및 IAA 처리에서는 모두 100%의 발근율을 나타내었으나, NAD 처리에서 다른 처리에 비해 낮은 발근율을 나타내었으며, 처리 농도가 높아질수록 발근율이 더욱 낮아지는 경향을 보였다. 고농도의 옥신은 세포 수용체의 작용 부위에 비효율적으로 부착되어 세포가 옥신을 정상적으로 수용했을 때 나타나는 세포의 대사 작용 및 생육을 억제하는 경향이 있다(Gardner 등, 2020).
- 옥신은 조직 내 축적 정도에 따라 세포에 영양을 집중시켜 조직의 분화 및 발달을 활발하게 할 수 있으나(Krouk 등, 2010), 최적 농도 이상 처리될 경우 오히려 생육을 억제하게 된다(Gardner 등, 2020). 따라서, IBA 처리 100mg·L-1 농도가 ‘매향’ 딸기의 잎 세포 발달 및 분화에 적절한 농도인 것으로 판단된다. Table 2는 삽목 후 14일째 옥신의 종류 및 처리 농도에 따른 삽목묘의 지상부와 지하부 생체중 및 건물중과 엽면적을 나타낸 것이다.
- (Kim 등, 2020). 따라서, 본 현상은 상대적으로 세포막에서의 작용 능력이 떨어지는 NAD가 고농도로 처리됨에 따라 옥신대사 장애가 발생하여 정상적인 딸기 묘의 발근이 억제된 것으로 판단된다.
- 0cm2와 197개로 유의적으로 높은 값을 보였다. 또한 모든 항목에서 IBA와 IAA 처리는 처리농도가 150mg·L-1 이상일 때 감소하는 경향을 보였다. 옥신은 삽수의 상처 조직의 치유 및 미분화 세포의 발근 유도를 하는 것으로 알려져 있으며, 실제로 이를 위해 농가에서 삽목용 발근제로 많이 사용하는 식물생장조절물질이다(Gardner 등, 2020).
- 그러나 NAD 처리에서는 유의적으로 낮은 발근율이 관찰되었다. 생존율은 대조구와 IBA 50mg·L-1 처리에서 다른 처리에 비해 유의적으로 높았다. 엽수는 IBA 100mg·L-1 처리에서 가장 많았다.
- 4는 삽목 후 14일째 옥신의 종류 및 처리 농도에 따른 삽목묘의 발근 및 생육 상태를 나타낸 것이며, 삽목 후 14일째 옥신의 종류 및 처리 농도에 따른 삽목묘의 지상부 생육을 Table 1에 나타내었다. 엽병장, 엽장, 엽폭, 관부직경 및 SPAD는 처리 간 유의적인 차이가 없었다. Hwang 등(2020a)은 ‘매향’ 품종에 IBA를 처리했을 때 처리 간 지상부 생육 및 런너 신장에서 유의적인 차이가 없었다고 보고하였으며, Kim 등(2020) 도 ‘설향’ 딸기에 옥신을 처리하였을 때 지상부 생육에서 유의적인 차이가 없었다고 보고하였다.
- 11g으로 유의적으로 가장 낮은 건물중을 보였다. 지상부의 생체중과 건물중, 지하부 생체중, 그리고 엽면적은 처리 간 유의적인 차이가 없었다. 이는 앞서 옥신 처리에 따른 대부분의 지상부 생육에서 유의적인 차이가 없었기 때문인 것으로 판단된다.
- Table 2는 삽목 후 14일째 옥신의 종류 및 처리 농도에 따른 삽목묘의 지상부와 지하부 생체중 및 건물중과 엽면적을 나타낸 것이다. 지하부 건물중은 대조구에서 0.17g으로 유의적으로 가장 무거웠으며, NAD 처리에서 다른 옥신 처리에 비해 농도에 관계없이 평균 0.11g으로 유의적으로 가장 낮은 건물중을 보였다. 지상부의 생체중과 건물중, 지하부 생체중, 그리고 엽면적은 처리 간 유의적인 차이가 없었다.
- 6은 이를 바탕으로 뿌리 형태 분석을 실시한 것이다. 총 뿌리 길이, 근단 수, 뿌리 표면적 및 뿌리 분기 수는 대조구에서 모두 유의적으로 가장 높은 값을 나타내었으며, NAD 처리에서 농도에 관계없이 유의적으로 가장 낮은 값을 보였다. 대조구를 제외하고 옥신 처리가 된 ‘매향’ 딸기의 총 뿌리 길이는 IBA와 IAA 처리 100mg·L-1 농도에서 각각 49.
- 지하부 건물중은 대조구에서 가장 무거웠다. 총 뿌리길이, 뿌리 표면적, 근단 수 및 뿌리 분기 수는 대조구에서 유의적으로 가장 높은 값을 보였다. 결과적으로, 대조구, IAA, 그리고 IBA 처리는 유사한 지상부와 지하부 생육을 보였다.
후속연구
- 대조 구는 유의적으로 높은 발근율과 생존율을 보였으며, 총 뿌리 길이, 뿌리 표면적, 근단 수 및 뿌리 분기 수, 그리고 지하부 건물 중에서 옥신 처리구에 비해 높은 값을 보여 우수한 뿌리 생육을 확인할 수 있었다. 따라서, 옥신 기반의 딸기 삽목 발근제 개발을 위해서는 NAD보다 IAA나 IBA를 사용하는 것이 좋으며, 유근이 어느 정도 발생한 자묘를 삽수로 이용하는 딸기 삽목법의 특징을 고려하였을 때 단일 옥신 처리가 아닌 다른 생장조절물질을 혼용한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
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