초록 ▼

인공수분용 화분의 확보방안으로 제시한 동계전정지를 이용한 수삽시 Energized Powder를 수삽용액에 첨가하였을 때 발아율이 70% 이상 되는 화분을 100화당 140mg 정도 생산할 수 있어서 자연개 화된 꽃에서 얻을 수 있는 정도를 확보할 수 있었다. 이러한 결과는 그 동안 동계전정지를 이용한 화분의 채취는 발아율이 낮고 화분생산량이 낮아 자연 개화된 꽃에서 얻을 수 있는 수준의 화분을 채취하기 어려웠는데(Kho 등, 1983) 본 연구결과는 이러한 문제점을 해결하여 조기에 인공수분용 화분을 확보할 수 있는 방안이 될 수

인공수분용 화분의 확보방안으로 제시한 동계전정지를 이용한 수삽시 Energized Powder를 수삽용액에 첨가하였을 때 발아율이 70% 이상 되는 화분을 100화당 140mg 정도 생산할 수 있어서 자연개 화된 꽃에서 얻을 수 있는 정도를 확보할 수 있었다. 이러한 결과는 그 동안 동계전정지를 이용한 화분의 채취는 발아율이 낮고 화분생산량이 낮아 자연 개화된 꽃에서 얻을 수 있는 수준의 화분을 채취하기 어려웠는데(Kho 등, 1983) 본 연구결과는 이러한 문제점을 해결하여 조기에 인공수분용 화분을 확보할 수 있는 방안이 될 수 있을 것으로 판단되었다.
인공수분용 화분의 질적 저하 현상은 자가채취 과정에서 문제점으로 나타나고 있는데 이러한 화분의 활력저하 현상은 미숙화분을 채취하기 때문이기도 하지만 불량한 수체의 영양상태가 요인이 될 수 있을 것으로 판단되었다. 따라서 많은 선행연구들에서 확인된 붕소와 칼슘이 화분활력에 미치는 효과들을 확인하고 이를 양분의 이동이 가장 활발한 수확 후 엽에서의 양분이 저장조직으로 이동하는 시기에 붕소와 칼슘의 엽면시비를 통하여 다음해 개화된 꽃에서 화분활력이 우수한 화분을 확보하고자 하였다. 기내발아시험을 통하여 확인한 칼슘과 붕소의 화분활력에 미치는 효과는 칼슘은 화분발아력을 높이고, 붕소는 화분관 신장을 촉진시키는 경향을 나타내었다.
붕소와 칼슘의 수확 후 엽면시비는 다음해 개화되는 꽃에서 화분의 양을 증가시키고, 채취된 화분의 화분관 신장을 촉진시키는 것으로 나타났다.
화분이 활력의 차이를 나타내는 원인을 구명하고자 확인한 화분에서 탄수화물의 함량은 화분활력이 높은 화분에서 높게 나타났으며 특히 화분관 신장이 활발했던 화분에서 glucose의 함량이 높게 나타났으며 화분발아율이 높은 화분은 sucrose함량이 높게 나타나 저장양분으로 축적된 전분의 분해형태에 따라 화분의 활력이 영향을 보이는 것으로 나타났다. 이는 전분을 분해하는 효소인 α-amylase의 활성과 관련되는 요인중에 특이적인 무기양분이 cofactor로 작용하여 나타날 수 있는데 아직은 연구결과들이 발표되지는 않았으나 붕소가 그러한 역할을 담당하고 있을 것으로 추측되었다. 거의 모든 종의 화분에서 화분관 신장에 dramatic effect를 보이는 붕소의 특이적인 역할은 계속적인 연구가 필요할 것으로 사료되었다.
화분의 활력이 명확하게 차이가 나는 화분에서의 단백질의 조성은 발아력이 낮은 화분에서 세포질의 단백질이 화분의 외피 밖으로 빠져나오는 현상을 명확하게 확인할수 있었다. 화분의 외피 밖으로 쉽게 유출되는 단백질을 확인하기 위하여 수행한 또한 화분활력이 높은 화분에서 세포질내의 단백질을 추출하여 전기영동한 결과는 92kDa 정도에서 특이적인 단백질이 존재하는 것으로 나타났다. 이 단백질은 선행연구에서 당단백질이며 성숙된 화분에서만 존재하기 때문에 화분활력에 관여하는 단백질이 될 수 있음을 확인할 수 있었다. 따라서 이 단백질의 활성에 대한 계속적인 연구가 이루어진다면 화분의 활력을 조절하는 방법을 도출해 낼 수도 있을 것으로 판단되었다.
본 연구에서는 인공수분의 효율성을 확보하기 위하여 먼저 화분의 활력에 큰 영향을 미친다는 온도에 대한 화분의 발아 반응을 확인하고 화분의 발아력을 유지할 수 있는 방안을 모색하였다. 화분의 발아력은 온도에 민감하게 반응하였는데 발아하고 있는 화분이 5${^{\circ}C}$에서 14시간 정도 노출되었을 때 20${^{\circ}C}$ 조건에서도 더 이상 자라지 않아 저온 조건은 화분의 활성을 잃게 할 수도 있다는 것을 확인할 수 있어 개화기 야간에 내리는 서리에 의해 수정이 제한되어 착과가 불량해 질 수도 있을 것으로 판단되었다. 또한 실온에서 화분의 활성은 24시간 후 화분관신장이 현저하게 감소하였고, 36시간 후부터는 화분의 활성을 잃어버리는 경향을 나타내 화분의 보관과 이용시 많은 주의가 필요한 것으로 나타났다.
수분 수정의 효율을 높여 안정착과를 유도하고자 개화기에 EW를 화기에 살포한 시험에서 EW의 살포는 주두의 점액물질을 2-3일간 지속시켰고 1 화총당 6-7개의 유과를 착과시켜 자연수분보다 착과가 우수하였다. 이는 주두의 점액물질이 마르지 않게 EW와 첨가된 Wax가 작용한 것으로 판단되었는데 이 방법은 수분 수정을 안정화시켜 안정착과를 유도할 수 있는 좋은 방안이 될 수 있을 것으로 판단되었다. 기존의 인공수분 시 화분의 증량제로 사용되고 있는 고가의 석송자를 대체하기 위하여 EP를 증량제로 이용하였을 때 착과량은 석송자와 비슷하여 증량제로의 도입이 가능하다고 판단되었으며, 또한 착과된 유과의 생장량이 석송자로 수분한 것보다 많았는데 이는 수분 후 석송자의 경우는 주두의 점액물질이 마르는 반면 EP의 경우는 주두에서 점액물질이 계속적으로 분비되었고 주두의 생명력이 지속적으로 유지된 결과로 판단되었다.
참다래에 있어서 인공수분용 화분의 채취는 화뢰가 40% 정도 열개되는 개화전 2일경이 채취할 수 있는 화분의 양이 많고 화분의 활성이 높은 것으로 나타났다. 또한 최근 개발되어지고 있는 화분을 물과 혼합하여 인공수분할 때에는 화분의 혼합량이 5g · $L{-1}$ 일 때 상품과율로 인정되는 80g 이상의 과일 가장 많이 생산되었다. 인공수분하기 위하여 사용하는 기계장치 종류에 따른 과실의 착과 및 과실생장은 큰 차이를 나타내지는 않았다. 그러나 압축식 분무기의 경우 화분이 파손되는 경향이 다른 기구들 보다 높게 나타났다.
주산단지별로 현재 인공수분을 수행하는 면적은 많은 차이를 나타내고 있으나 공통적으로 인공수분을 수행하는 면적은 급속하게 증가하고 있었으며, 사용되는 화분의 양은 초기의 과다사용 현상이 줄어가고 있었다.
주산단지별로 설치된 화분은행들은 인공수분 작업의 특성상 인공수분용 화분의 채취가능일수(20-22일/1년)가 짧은 점등의 영향으로 인공수분용 화분의 충분한 확보에 어려움을 겪고 있었으며 인공수분용 화분에서 가장 중요하다고 인식하는 화분활력 검정은 인력부족 등의 부족으로 소극적으로 수행되고 있었다.

Abstract ▼

Fruitset of pear(Pyrus pyrifolia), most commercial cultivars are self-unfruitful, varies from year to year in Korea. Generally in pear orchards, effective pollination for the fruitset has been severely affected by the weather conditions during the flowering season, even on favorable weather conditio

Fruitset of pear(Pyrus pyrifolia), most commercial cultivars are self-unfruitful, varies from year to year in Korea. Generally in pear orchards, effective pollination for the fruitset has been severely affected by the weather conditions during the flowering season, even on favorable weather conditions for the pollination. Therefore hand pollination in commercial orchards has been increased to produce an appreciable amount of pear fruit, consequently large amounts of pollen are required before blooming. Collecting tremendous amount of pollen is arduous because of limited-time due to the short blooming period. Moreover, the quality of pollen varies. The objectives of this study were to develop early production technique of viable pollen by soaking in water of pruned twigs on the winter season, to investigate concerned nutrients and proteins for pollen viability, and to find high efficiency methods for hand pollination by using physiologically active stimulants such as energized powder and energized water. Soaking in water of twigs were carried out in growth chamber (25${^{\circ}C}$) at 70, 50, 30 days before flowering. Hydroxyquinoline (0, 100, 250 and 400 ppm), benzyladenine (0, 20 and 50 ppm), gibberellic acid (0, 20 and 50ppm) and energized powder (40g) were added in soaking solution. On energized powder treatment, we could gain equal quality flowers and pollens as flowering season at 30 days before flowering. To confirm the role of salts in Brewbaker and Kwack medium such as boric acid, calcium nitrate, magnesium sulphate and potassium nitrate in pollen germination and pollen tube growth, the germination of desiccated pollens of Pyrus phyrifolia were investigated by placing on the agar media for two hours at 20${^{\circ}C}$. The media contained various concentrations of $MgSO_{4}$ (25, 50, 100, 200 and 400 ppm), $H{3}BO_{3}$ (25, 50, 100, 250, and 500 ppm), $Ca(NO_{3})_{2}$ (10, 25, 50, 100, 250 and 500 ppm), and $KNO_{3}$ (50, 100 and 200 ppm), respectively. Also, mineral nutrients in medium were combined with B, B+Ca, B+Ca+K and B+Ca+K+Mg. Pollen germination and pollen tube growth were investigated by using Image analyser (IMT, Korea). Pollen germination and pollen tube growth were significantly increased in the media containing 100 ppm boric acid than in others. However more than 200ppm Ca induced anti-protoplasm and thus denatured the pollen grains. Consequently, we could hypothesize that B and Ca have influence on pollen tube growth and pollen germination, respectively. To increase pollen viability by foliar application just after harvest, Solubor, a commercial product ($Na_{2}B_{8}O_{13}$ · $4H_{2}O$; U.S. Borax, Valencia, Calif.) containing 20.5% B, and Da-Calcium (Daeyou, Korea), a commercial product containing 18% Ca, were sprayed at rate of 0, 100, 200, 500 and 1000 mg · $L^{-1}$ to pear cultivars ‘Won-whang’ and ‘Husui’ using a handgun operated sprayer 2 times with 10 day-interval just after the harvest. As a result, pollen tube length extended vigorously by applying B. Pollen germination rate were increased from 55% for the pollen from non-treated trees to over 70% for the pollen collected from trees that had applied with 100 ppm B. In order to investigate the cause of differences of mature pollen activity that are collected from various sources for the artificial pollination, various factors were measured as below: the composition of nonstructural carbohydrate in bud at 30 days after full bloom, the contents of crudeprotein in skin, cytosol and membrane, and the affinity for lectin (con A: Concanavalin, type III A) of glycoprotein in cytosol of pollen were measured. Contents of sucrose and glucose in buds influenced pollen germination rate and pollen tube growth, respectively. Therefore, soluble types of carbohydrates stored in bud were regarded as influencing on pollen germination rate and pollen tube growth. Pollen, which showed low activity, had low affinity on Con A, lectin of glycoprotein, because it had fragile membrane, proteins in cells were denatured to pollen surface and certain enzymes concerned in pollen germination lost stability and activity. Pollens that showed high activity contained 92kDa protein while others not. This was assumed as influencing on control of pollen viability. The influence of safekeeping conditions on pollen germination and pollen tube growth was investigated by locating various conditions as below: room temperature, low temperature and chilling conditions. Pollens were cultured for 2 hours at 20${^{\circ}C}$ after keeping for various hours (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 and 10 hours) at temperature settings (15, 20, 25 and 30${^{\circ}C}$) and various hours (6, 12, 24, 36 and 48 hours) at room temperature. Also, pollens that are cultured beforehand for 2 hours at 20${^{\circ}C}$ were cultured at chilling temperatures (5, 10 and 15${^{\circ}C}$) for various hours (0, 2, 6, 10, 14 and 18 hours), then these pollens were cultured for 2 hours at 20${^{\circ}C}$. Pollen grains cultured at 15${^{\circ}C}$ resulted in low germination rate than those at other temperature settings. Interestingly, pollen tubes that are cultured at 30${^{\circ}C}$ were abnormally thinned and curved. Pollens that are germinated at 2 hours were cultured at 5${^{\circ}C}$, and pollen tube elongation was strongly inhibited as time passed. Such pollens were again cultured at 20${^{\circ}C}$, but no more elongation was occurred in pollen treated over 14 hours at 5${^{\circ}C}$. It described that capability of pollen tube elongation might be lost by low tem- perature during pollination period. Consequently, pollens for the use of hand pollination lost the viability easily at room temperature condition. Thereby, pollen storage condition especially temperature should be considered carefully. Energized water (EW), which was sprayed on 1 day before anthesis as assistant of hand pollination for extending effective pollination period, could maintain stigma viability. Thus it was determined as a fruiting promoter. Energized powder (EP) as a diluent of pollen had economic effects because it overall resulted in secure fruit set. Therefore, it was considered as a noble alternative of lycopodium that are commonly and commercially used at the moment.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...3
• 요약문 ...4
• SUMMARY ...9
• CONTENTS...12
• 목차 ...15
• 제1장 연구개발과제의 개요 ...18
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ...23
• 1. 동계전정지의 수삽이 배꽃의 개화와 화분활력에 미치는 영향 ...24
• 2. 화분의 기내발아 시 무기성분이 배 화분 발아와 화분관 신장에 미치는 영향 ...25
• 3. 수확 후 붕소와 칼슘의 엽면시비가 이듬해 화분의 활력에 미치는 영향 ...27
• 4. 탄수화물과 단백질의 조성이 화분활력에 미치는 영향 ...29
• 5. 온도조건이 배 화분발아와 화분관신장 및 화분활성유지에 미치는 영향 ...30
• 6. 개화기 배꽃의 주두 점액물질 형성이 유효수분기간과 착과에 미치는 영향 ...31
• 7. 배 인공수분용 증량제가 과일착과에 미치는 영향 ...33
• 8. 참다래의 유효수분기간과 화분을 물에 희석하여 수분 시 수용액 조건이 화분활력에 미치는 영향 ...34
• 제3장 연구수행 방법 ...36
• 1. Hydroxyquinoline(HQ), benzyl adenine(BA), gibberellic acid(GA) 및 energized powder(EP)를 이용한 동계전정지의 수삽 ...37
• 1.1. HQ 및 눈 크기와 가지 두께에 따른 동계 전정지의 수삽 ...37
• 1.2. 동계 전정지의 수삽시 GA 와 BA 처리 ...37
• 1.3. EP와 EW의 조제 ...38
• 1.4. 동계 전정지의 수삽시 EP의 처리 ...39
• 1.5. 수삽된 동계전정지의 개화율 조사 및 아세톤을 이용한 화분 채취 ...40
• 1.6. 화분 발아율과 화분관 신장율 조사 ...40
• 2. 화분의 기내발아 시 무기성분이 배의 화분 발아와 화분관 신장에 미치는 영향 ...40
• 2.1. 무기성분의 첨가에 따른 화분의 기내발아 ...40
• 2.2. 화분특성이 서로 다른 과원의 선정 및 눈 채취 ...41
• 2.3. 식물체 무기성분 함량 조사 ...41
• 3. 수확 후 붕소와 칼슘의 엽면시비가 화분활력에 미치는 영향 ...42
• 4. 탄수화물과 단백질의 조성이 화분활력에 미치는 영향 ...42
• 4.1. 배지내 sucrose 함량에 따른 화분발아 조사 ...43
• 4.2. 눈과 화분에서의 질소와 비구조성 탄수화물함량조사 ...43
• 4.3. 화분에서의 단백질 추출 ...43
• 4.4. ConA-agarose column을 이용한 화분에서의 당단백질 추출 및 분획 ...44
• 5. 온도조건에 따른 배 화분의 발아율과 화분관신장 조사 ...45
• 6. 개화기 인공수분 보조제의 살포가 배꽃의 유효수분기간과 착과에 미치는 영향 ...45
• 7. EP의 증량제로의 이용이 주두 생명력과 착과에 미치는 영향 ...46
• 8. 참다래 수꽃의 채취시기에 따른 화분채취량과 화분 활력 조사 ...47
• 9. 참다래 화분을 물에 희석하여 수분(물수분)시 화분 희석 비율 및 살포기구의 종류 ...47
• 10. 인공수분방법과 수분시간에 따른 과실의 착과와 생장량조사 ...47
• 제4장 결과 및 고찰 ...49
• 1. 인공수분용 화분의 조기확보를 위한 동계전정지의 수삽시 HQ, BA, GA 및 EP의 수삽용액 첨가가 배꽃의 개화와 화분활력에 미치는 영향 ...50
• 2. 화분의 기내발아 시 무기성분이 배 화분 발아와 화분관 신장에 미치는 영향 ...56
• 3. 수확 후 붕소와 칼슘의 엽면시비가 이듬해 화분의 활력에 미치는 영향 ...61
• 4. 화분의 탄수화물과 단백질의 조성이 화분활력에 미치는 영향 ...67
• 5. 온도조건이 배 화분 발아와 화분관신장 및 화분 활성 유지에 미치는 영향 ...73
• 6. 개화기 인공수분 보조제의 살포가 배꽃의 유효수분기간과 착과에 미치는 영향 ...77
• 7. EP의 증량제로의 이용이 주두생명력과 과일착과에 미치는 영향 ...81
• 8. 위도별 개화기 차이를 이용한 꽃가루 확보 ...84
• 9. 참다래 수꽃의 채취시기가 화분채취량과 화분 활력에 미치는 영향 ...86
• 10. 참다래 화분을 물에 희석하여 수분(물수분)시 꽃가루 희석 비율 및 살포기구의 종류가 과실 착과와 품질에 미치는 영향 ...88
• 11. 참다래 인공수분시 수분시간이 과실 착과와 품질에 미치는 영향 ...92
• 12. 주산단지별 화분은행의 진단 및 실태조사 ...94
• 13. 배 및 참다래 꽃가루 은행 인터넷 사이트 운용 프로그램 개발 ...98
• 1) 화분 은행의 인터넷 사이트 운용 프로그램 개발의 목적 ...98
• 2) 인터넷 화분은행 운용의 장점 ...99
• 3) 화분 은행 전체 이용도 ...100
• 4) 화분 은행 사용자 가이드(일반 사용자용) ...101
• 5) 화분 은행 사용자 가이드(지역별 화분은행 관리자용) ...123
• 제5장 참고문헌 ...147