초록 ▼

Ⅳ.연구개발결과
세부과제 :기계화 생력파종을 위한 종자 펠렛기술 개발
본 연구는 기계화 생력 파종이 가능한 고품질 펠렛종자 생산기술을 개발하며, 아울러 국내의 종자가공 분야를 고부가가치 산업으로 성장도약 할 수 있도록 연구의 주안점을 두었다.
1. 펠렛 피복물질 중 보수력은 높은 피복물질은 igalite와 bentonite였으며, 이들은 각각 10⁷% 및 92%의 보수력을 보였다. 반면 calcium carbonate, kaolin은 보수력이 32% 및 52%에 불과하여 보수력이 낮은 피복물질이었

Ⅳ.연구개발결과
세부과제 :기계화 생력파종을 위한 종자 펠렛기술 개발
본 연구는 기계화 생력 파종이 가능한 고품질 펠렛종자 생산기술을 개발하며, 아울러 국내의 종자가공 분야를 고부가가치 산업으로 성장도약 할 수 있도록 연구의 주안점을 두었다.
1. 펠렛 피복물질 중 보수력은 높은 피복물질은 igalite와 bentonite였으며, 이들은 각각 10⁷% 및 92%의 보수력을 보였다. 반면 calcium carbonate, kaolin은 보수력이 32% 및 52%에 불과하여 보수력이 낮은 피복물질이었다. Diatomaceousearth(DME)와 diatomaceousearthburning(DMEB), kaoline등의 피복물질을 사용하여 제조한 펠렛종자들은 대체적으로 펠렛층의 외부표면이 부드럽게 매끈하였다.
2. 펠렛종자 제조에 사용되는 피복물질 가운데 diatomaceousearth(DME), diatomaceousearth burning (DMEB), diatomaceousearth(DME)＋ zeolite(ZE)혼합물질, diatomaceousearth burning(DMEB)＋ kaolin(KL)등의 혼합물질에서 높은 발아율을 보여 채소종자의 펠렛제조용 적합한 피복물질이었다.반면 bentonite는 발아지연 현상도 뚜렷하였는데, 그 원인은 피복물질의 높은 전기전도도 및 pH에 원인이었다.
3. 펠렛 종자제조에 사용되는 접착제 중 polyvinylalcoho(PVA)은 처리농도에 관계없이 다른 접착제에 비해 높은 발아율을 보여 종자 펠렛용 접착제로 적합하였다. 반면 sodium silicatesolution에서는 발아율이 급격하게 저하되어 펠렛종자 접착제로는 적합하지 않았다.펠렛제조용 접착제로 우수성이 입증된 polyvinylalcohol(PVA)도 분자량에 따라 펠렛종자의 물리성과 발아성에 영향을 미쳤으며, 펠렛종자 제조에 최적인 polyvinylalcohol(PVA)분자량은 500이 좋았다.
4. 무처리 종자에 대한 펠렛종자의 중량배율이 펠렛배율이며, 펠렛배율에 따라 발아율과 발아속도에는 차이가 있었으며, 펠렛직경이 증가할수록 발아율은 감소되었고, 발아속도는 지연되었다. 적정 펠렛배율은 배추는 φ3.0～3.5mm, 상추에서는 φ3.0~3.5mm, 무에서는 φ4.5～5.0mm로 펠렛하는 것이 좋았다.
5. Priming후 펠렛제조한 종자는 priming처리를 하지 않고 펠렛처리된 종자에 비해 발아율이 높은 경향이었고, 발아속도는 빨랐다. 아울러 파종 후 30일간 생육시킨 초기생육도 높은 경향을 보였다. 따라서 펠렛제조에 의해 발아력이 저하되는 문제를 priming처리를 한 후 펠렛제조 함으로써 극복할 수 있었다.
6. 배추, 상추, 무 등의 채소종자를 펠렛제조하는 과정중에 GA3첨가하면 실내발아조건에서는 발아율 증진과 발아촉진 효과가 크지 않았으나, 포장에 파종하면 GA3첨가하지 않는 펠레종자에 비해 묘출현율과 유묘생육이 향상되는 경향이었다.첨가되는 GA3 처리농도는 100mg·L^-1 좋았다.
7. 펠렛종자에 MSmedium 첨가하면 발아율 향상과 발아촉진 효과가 크지 않았다. 포장조건에서 MS medium이 첨가된 펠렛종자는 나종자에 비해 묘출현율이 저하되었다.그 정도는 첨가농도가 높은 MSmedium 1/2처리에서 현저하였다.그러나 펠렛종자내에 MSmedium 첨가농도가 낮은 1/8이 처리구에서는 전반적인 생육이 좋았다.
8. 펠렛종자내에 산소발생원인 BaO₂첨가는 이를 첨가하지 않은 펠렛종자에 비하여 발아율이 감소되는 경향이었고, 발아속도도 지연되는 것으로 나타났다.이러한 경향은 BaO₂첨가농도가 상대적으로 높은 0.6% 처리구에서 더욱 뚜렷하였다.
9. 펠렛종자내에 살균제를 첨가하면 이를 첨가하지 않은 펠렛종자에 비하여 발아율이 감소하였고, 발아속도는 지연되었다.이러한 경향은 살균제의 첨가농도가 높은 500mg·L^-1처리구에서 뚜렷하였다. 펠렛종자에 적용될 수 있는 살균제 종류는 베노람 이었고 적정농도는 250mg·L^-1 가 좋았다.
10. 펠렛종자에 살충제를 첨가하면 이를 첨가하지 않은 펠렛종자에 비하여 발아율이 약간 감소되었고, 발아속도는 약간 지연되었다.펠렛종자에 적용될 수 있는 살충제 종류는 메치였고, 적정농도는 250mg·L^-1 가 좋았다.
11. 필름코팅에 적합한 증량제는 talc, 접착제로는 PVA, 살균제로는 베노람이었고, 적정농도는 250mg·L^-1가 좋았다.필름코팅 종자에 사용되는 착색제는 수입에 의존하고 있는데, 본 연구에서는 수성 페인트 색소로 필름코팅 착색제로 사용한 결과 발아를 크게 저해하지 않았고, 외관도 우수하여 수입산을 대체할 수 있었다.
12. 배추 펠렛종자내에 유용미생물의 적정 처리농도는 미생물의 종류에 따라 달랐다. KACC13068(Bacillusthuringiensis)의 처리에서는 16.3X10⁷CFU(표준용액의 1/4희석 배양액)처리에서 좋았고, KACC13073(Bacillussp)은 0.9 X 10⁷ CFU 처리(표준용액의 1/8희석 배양액)에서, KACC13087(Bacillussp.)은 16.3X10⁷CFU처리(표준배양액)에서 그리고 KACC13751(Bacillussutilis)은 30.5X 10⁷ CFU 처리(표준용액의 1/2희석 배양액)에서 유묘생장이 무처리에 비해 좋았다.
13. 상추 펠렛종자에 용용미생물인 KACC13068(Bacillus thuringiensis), KACC13073(Bacillus sp), KACC13087(Bacillussp.)KACC13751(Bacillussutilis)처리하면 무처리보다는 발아율이 높았고, 건전 발아율도 높았다.또한 발아속도는 표준용액을 1/4희석한 배양액에서는 신속한 발아가 진행되는 경향이었다.
14. 유용미생물 처리방법에 따라 종자 및 유묘활력에 영향을 받았으며, 전반적으로 펠렛제조 하는 과정 중 미생물에 분무하는 것이 좋았다.온실에서 유묘생육을 비교한 결과에서도 펠렛제조 하는 과정 중 미생물에 분무하는 것이 미생물에 침지 후 펠렛하는 것보다 유묘생장에 좋았다.
15. 미생물로 펠렛된 종자의 미생물 생존율은 미생물의 종류 및 저장기간에 따라 차이가 있었다. 대적으로 미생물로 펠렛된 종자는 저장 6주 후에도 높은 생존율을 유지하였다.
16. 토양함수량이 60% 조건에서는 bentonite와 diatomaceousearth로 펠렛된 종자에서 묘출현율이 높았다. 그러나 토양함수량이 80% 조건에서는 diatomaceousearth와 calcium carbonate로 펠렛된 종자들이 묘출현율이 높았다.따라서 건조토양에서는 bentonite로 펠렛된 종자를 과습토양에서는 calcium carbonate로 펠렛된 종자를 선택적으로 이용하면 입묘율을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다. 반면 diatomaceousearth로 펠렛된 종자는 토양함수량에 관계없이 높은 묘출현을 보였다.
17. 배추 나종자의 종단 및 횡단직경이 1.63x1.71mm 였으나 펠렛종자를 완성한 후에는 직경이 3.48x3.66mm로 증가하였다. 상추 나종자의 종단 및 횡단직경이 1.19x3.87mm 였으나 펠렛종자를 완성한 후에는 직경이 2.93x4.60mm로 직경이 증가하였다.무 나종자의 종단 및 횡단직경이 2.59x3.49mm 였으나 펠렛종자를 완성한 후에는 펠렛종자의 직경이 5.20x5.60mm로 직경이 증가하였다.
18. 칼라 펠렛종자 생산을 사용되는 착색제 종류에 따라 발아율에는 큰 차이는 없었다. 그러나 착색제로 펠렛된 종자는 무처리 종자에 비해 발아속도는 약간 지연되었으나 현저하지는 않았다. 따라서 칼라 펠렛제조에 사용되는 착색제 자체는 발아를 크게 억제하지 않았다.
협동1과제 :고품질 종자선별 기술개발
1. 누출성분 표지를 이용한 비파괴 종자 품질 검정법 개발
가. 종자 누출물 중 아미노산 누출을 이용한 검정은 닌하이드린 반응을 이용하여 개개 종자에서 누출된 아미노산을 96-wellplate상에서 발색하는데 성공함으로서 이루어졌다. 발색 강도가 매우 뚜렷하여 육안으로 발색 강도를 무색, 약한 색, 중간 색 및 강한 색으로 구분하여 조사하였고, 아울러 96-wellplate에서 발색된 누출액을 multi-platereader로 개개 종자에서 누출된 아미노산의 흡광도를 읽어서 흡광도 값과 발아와의 관계를 조사하였다.
나. 공시된 무와 배추종자 전체 평균의 직선회귀 상관에서 발색강도와 발아와의 관계는 무 및 배추 종자에서 r²=0.97 및 r²=0.95이었고, 흡광도와 발아와의 관계는 무 및 배추 종자에서 r²=0.90및 r²=0.94로서 매우 상관관계가 높았다.따라서 관찰된 발색강도와 흡광도에 속하는 종자의 발아를 예측하기 위하여 logisticregression 통계방법으로 발색강도와 흡광도에 속하는 종자의 발아확률을 구하는 logisticregressionmodel을 구축하였다.
다. 무와 배추종자의 퇴화종자와 건전종자에서 누출되는 무기성분 중 Ca, Mg, P, Na, K, B, Mo, Mn, Cu, Fe및 Zn 성분을 분석하였다. 분석된 무기성분 중에서 인산은 퇴화종자에서 건전종자 보다 많은 차이로 누출되는 것을 발견하고 종자판별을 위한 표지 성분으로 선택하여 분석방법을 탐구한 결과 개개 종자에서 누출되는 인산을 molybdenum bluemethod 방법으로 발색반응을 유도하는데 성공하였다.
라. 96-wellplate상에서 종자 누출액의 인산을 발색하여 흡광도를 측정하고 흡광도와 발아와의 관계를 조사하였다. 공시된 무와 배추종자 각 5품종에 대한 전체 평균의 직선회귀 상관에서 흡광도와 발아와의 관계는 무 및 배추 종자에서 r²=0.98로서 매우 높은 상관을 나타내었다.
마. 아미노산에서와 마찬가지로 관찰된 흡광도에 속하는 종자의 발아를 예측하기 위하여 logistic regression 통계방법으로 발색강도와 흡광도에 속하는 종자의 발아확률을 구하는 logisticregressionmodel을 구축하였다.
바. 마그네슘은 무와 배추종자에서 매우 적은 양이 누출되나 퇴화종자에서 건전종자 보다 많은 차이로 마그네슘이 누출되기 때문에 검정방법을 탐구하여 EriochromeBlackT(EBT)방법으로 개개 종자 누출액의 마그네슘 성분을 발색하고 흡광도(570 nm)를 읽는데 성공하였다. 그러나 무 종자 8품종과 배추종자 10품종의 자연퇴화 종자에서 누출된 마그네슘과 발아와의 관계를 조사한 결과 대체적으로 부의 상관관계를 나타내었으나 무 종자에서 상관계수 r²= 0.59에서 0.93이었고, 배추 종자에서는 r²= 0.40에서 0.87로 다양하게 나타나 품종 간 차이가 심한 경향을 보였다.
사. 상기 연구에서 아미노산 누출과 인산누출 방법 중에서 통계적으로 인산누출방법이 정확도가 높다는 결과가 나왔다. 또한 인산발색은 발색시약을 첨가하면 즉시 발색하였고 아미노산 발색은 발색시약 첨가 후 일정시간 고온에 두어야 발색하는 특성을 가지고 있어서 검정시간 면에서도 인산방법이 유리하다고 볼 수 있다.그러나 종자의 성분 누출 특성에 따라 아미노산이나 인산 또는 마그네슘 등이 유리할 수도 있을 것으로 생각된다.
2. 누출성분 표지를 이용한 비파괴 종자 선별시스템 확립
가. 비파괴 종자 선별시스템의 개요는 퇴화종자에서 누출되는 아미노산을 종자코팅을 통하여 코팅 층에 흡착시켜서 발색함으로써 퇴화종자를 선별하는 기술이다. 따라서 종자에 수분흡수->코팅-> 건조의 순서를 거치는데 이러한 단계에서 최적의 조건을 탐구하는 것이 결론이라고 할 수 있다.
나. 수분흡수는 종자를 물에 2-3시간 침지하거나 perlite에 수분을 44% 첨가하여 25℃에서 48시간 SMP처리하는 것이 좋았다.종자코팅은 cellulose(microcrystalline):talc=2:1을 이용하고, binder는 gum arabic3%와 ninhydrin0.3를 이용하여 film coating하는 것이 가장 적당하였다.
다. 코팅된 종자는 20℃에서 2시간 건조하고 이어서 35℃에서 2시간 건조하면 발색되었다. 발색된 종자는 colorsorter를 이용하여 단시간에 선별이 가능하였다.발색된 종자를 선별하여 무처리, 코팅종자, 발색종자 및 무색종자로 나누어 실내 및 육묘 트레이에서 파종한 결과 무색종자가 발아 및 유묘출현이 가장 좋았고 발색종자는 거의 발아하지 않았다.
협동2과제 :채소종자의 고품질화를 위한 종자처리 기술 개발
1. Priming은 토마토와 고추종자의 발아촉진을 위한 종자처리기술로 잘 확립되어 있지만, 종자처리시 각종 무기염을 사용해야하는 단점을 가지고 있다.이러한 단점을 보완하여 priming처리효과를 배가시키고 초기 생육촉진을 위한친환경적인 bio-control종자처리기술을 개발하고자 GABA 등 생리활성물질을 종자처리하여 발아촉진과 입묘율 증진 효과를 검정하였다.고추종자의 발아촉진에는 큰 효과가 없었지만, 토마토 종자에서는 발아촉진효과 있었다.치상 후 1일째의 발아율이 priming처리 대비 GABA, GB, SPD, SPM 및 JA 처리 시 발아촉진 효과가 뚜렷하였으며 특히 JA 0.05mM 처리구에서는 1일째 100% 발아하여 priming처리보다 우수한 발아촉진 효과를 보였다.또한 이러한 토마토 종자의 입묘율도 priming종자보다 우수하여 bio-control종자처리기술의 기초자료로 활용할 가치가 있었다.따라서 이러한 기초기술을 실용화하기 위해서는 추후에 대량처리기술과 포장에서의 생육촉진 효과를 검정할 필요가 있을 것으로 사료되었다.
2. 가지과와 박과작물의 육묘 시 가장 큰 문제점 중의 하나가 토양전염성 병원균에 의한 발병인데, 이러한 병원균을 방제하기 위해서 화학농약을 사용하기 때문에 친환경농업의 장애물로 작용하고 있다. 제 3세대 농약으로 잘 알려진 ASM, BABA, 및 JA 등의 이용 가능성을 검토하고자 이러한 물질 처리가 가지과 박과종자의 발아와 발병억제 단백질의 발현에 미치는 영향을 분석하였다. 고추종자의 경우 ASM과 JA 처리시에는 처리농도에 의한 발아억제 현상은 없었지만 고농도 ASM(0.5mM)과 INA(0.1mM)처리 시에는 발아가 억제되는 경향을 보였다.또한 오이와 멜론 종자의 발아에도 BABA와 JA는 처리농도에 따른 발아율 차이가 없었지만 ASM과 INA 처리시에는 처리농도에 따른 발아억제 현상이 뚜렷하였다.발아율에 영향을 미치지 않는 농도를 선발하여 처리한 결과 발병억제 단백질의 활혁도 증가하는 경향을 보여 육묘기 발병억제를 위한 친환경 bio-control종자처리기술의 기초자료로 활용가치가 있을 것으로 기대된다.
3. 새싹채소의 생육촉진을 위한 생리활성물질 처리 및 발아조건에 따른 처리효과를 분석한 결과, GABA, GB, SPD 및 SPM 처리 시 발아 적온하에서는 큰 차이가 없었지만 고온하에서 발아촉진 효과와 더불어 생체중도 증가하는 경향을 보였다.배추의 새싹채소 종자에서는 공시된 생리활성 물질 초리 효과가 뚜렷하였다.그러나 알팔파와 양배추 새싹채소 종자에서는 물질에 따라 통계적 유의성이 인정되지 않아 재검토가 필요한 것으로 사료된다.
협동3과제 :초분광 영상을 이용한 우량종자 비파괴 선별기술 개발
1. 우량종자 비파괴 검사를 위한 초분광 영상계측 시스템을 개발하였음.분광 영상 기술은 빛의 각 파장별 전자기적 정보를 이용하여 영상을 분석하는 기술로 의학, 과학 수사, 군사 등의 분야에서 널리 이용되는 첨단 기술임
2. 이는 각 파장에서 연속적으로 영상이 회득되고 초분광 영상기술과 분광기술이 융합한 기술로 기존의 분광기술이 대상물 전체의 분광정보를 제공하는 것과는 달리 대상물 세부 공간 영역에 대한 미세 영역별 분광정보를 제공하므로 대상물의 공간영역별 물리, 화학적 분석이 가능하게 됨
3. VIS/NIR(300 nm ~ 1000 nm)영역을 측정할 수 있는 초분광 시스템과, 단파적외선 영역(1000nm ~ 2500nm)영역을 측정할 수 있는 초분광 시스템 2개를 구축하였으며 초분광 시스템을 구동할 수 있는 소프트웨어를 개발함.본 개발된 소프트웨어를 이용하여 발아종자와 퇴화종자의 판별측정을 시행함
4. 위 시스템을 이용하여 건전종자와 퇴화종자의 판별을 위해 건전종자와 인위적으로 퇴화시킨 퇴화종자를 측정, 판별모델을 개발함.이는 초분광 시스템이 시료의 물리・화학적인 특성을 측정할 수 있는 장점을 이용하여 퇴화종자내의 물리・화학적인 변화를 측정하고 다양한 전처리 분류 모델을 개발함.이 분류모델을 이용하여 우량종자의 비파괴 선별 가능성을 평가하였음
5. 2종류의 초분광 시스템과 FT-NIR, Raman분광시스템을 이용한 건전종자와 퇴화종자의 측정 데이터와 8개의 전처리별 결과를 통해 최적의 분석방법 도출하였음.이러한 측정결과를 바탕으로 데이터베이스를 구축하여 채소종자별 최적의 판별분석 모델을 제시하였음.최적의 판별모델을 이용하여 종자별로 최적 선별모델을 개발하고 판별정확도와 속도 향상 및 산업화에 이바지 할 것으로 기대됨
협동4과제 :첨단가공 기술을 활용한 채소종자의 산업화
1. 1차년도에서 일반적인 종자의 발아 확인하고, 생산종자의 연도별 생산지, Lot별 크기와 품종별 생산량의 비율을 규명하고 분류된 품목의 사이즈별로 incubator와 상토에서 발아 조사하여 priming처리와 펠렛처리를 위한 데이터를 구축하였다.
2. 2차년도에는 부산대학교의 펠렛기술과 경상대의 priming처리를 적용해 산업체에서 적용 가능성을 모색하고자 채소작물별 실내와 상토에서 종자활력을 확인하였고, 농가에 공급하여 실증실험을 실시하였다.Priming 처리종자는 다양한 채소종자에서 발아촉진 효과가 인정되어 산업화를 위한 양산체계를 구축하였다.
3. 종자크기별로 정선·분류된 종자 중 크기가 작은 소립종자와 유전적으로 소립종자에 해당되는 상추종자를 기계화 파종을 위한 세부 1과제의 방법에 따라 펠렛제조하여 펠렛공정 기술을 확립하였다.아울러 다양한 펠렛피복 물질로 펠렛제조된 종자를 실내와 상토에서 발아력을 평가하였다.또한 노지에 재배하여 종자의 특성을 비교 관찰하였다.
4. 현대종묘에서 생산된 고추, 토마토, 수박, 무, 배추 종자를 입자선별을 실시해 채소작물별 시판에 적합한 크기를 구명하고자 크기로 다섯 가지로 구분하었다.각각의 크기별로 입자 선별된 종자의 비율과 발아력을 조사하였다.선별된 종자 가운데 극대립 종자와 극소립 종자는 상대적으로 활력이 떨어졌으며, 이들 종자를 제거만으로도 발아력이 향상되었다.
5. 종자의 크기별로 발아에 차이가 있었고, 모든 품종들에서 중립이 발아세, 발아율이 높았다. 고추, 토마토의 소립 및 극소립 종자들은 중립종자에 비해 발아율이 약간 낮았다.소립 종자의 경우 중립 종자에 비해 발아세가 다소 낮지만 priming처리하여 활력을 증진시킨 후 시판하거나 큰 무리가 없었다.
6. 2009년도 생산된 5종의 채소작물 종자를 크기별로 입자선별을 실시하였다.그 결과 실제 판매가능한 대립종 및 중립 종자비율은 무 45%, 배추 55%를 차지하였다.특히 수박은 시판가능한 대립 및 중립 비율이 85%로 공시된 채소작물 중에서 가장 높았다.
7. 최종적으로 선별과 비중선별을 거친 후 시판 가능종자는 고추는 76%, 토마토는 85%, 수박은 81%, 배추는 67% 무는 68%의 정선된 중실한 종자를 확보할 수 있었다.
8. 생산된 십자화과 채소종자들은 소립종과 극소립종이 30% 이상 혼재되어 있어 priming처리 후 펠렛제조하면 98% 이상 까지도 사용이 가능하였다.따라서 종자회사는 채종비용 절감과 더불어 시판되지 못했던 소립종자의 재활용이 가능하여 불필요한 종자의 낭비를 줄일 수 있다.
9. 고추종자에서 K3PO4로 priming처리된 종자는 무처리 종자보다 발아세와 발아율이 향상되었다. 그러나 그 효과는 1개월까지만 지속되었고, 3개월 저장 후에는 발아율이 급속히 감소하였다. 반면 SMP 처리종자는 처리직후에는 무처리 종자와 비슷한 발아세와 발아율을 보였지만 저장기간이 경과할수록 발아력이 향상하였고, 저장 12개월 후에도 발아촉진 효과가 지속되었다.따라서 K3PO4로 priming처리된 종자는 3개월 이내의 단기 판매용으로, SMP 처리종자는 장기판매용으로 적당하였다.
10. 토마토 100mM의 KNO3로 priming처리된 종자는 무처리 종자보다 20%~30% 높은 발아세를 보였고, 발아율도 높았다.저장 1개월 후에는 발아세와 발아력이 감소되었다. 반면 50% 수분공급한 SMP처리종자는 저장 6개월 후에도 발아촉진 효과가 지속되었다.
11. 채소작물 종자를 SMP처리한 결과 MicroCel-E(syntheticcalcium silicate)를 고체 carrier로 사용했을 때 전체적으로 높은 발아율을 보였으나, 발아속도 단축되었다. 적정 처리는 작물에 따라 달랐지만 토마토와 고추에서도 종자, carrier, 수분 혼합배율 5.0:6.0:6.0(v/v/v)에서 발아촉진 효과가 높았다.처리온도 및 처리기간은 20℃에서 4일 처리가 좋았다.
12. 작물별 펠렛배열에 따른 유묘생장을 조사한 결과 배추, 상추종자는 φ3.0~3.5mm, 무에서는 φ4.5～5.0mm 크기로 펠렛하는 것이 기계화 파종 및 묘출현과 유묘생장에 좋았다.
13. 종자산업체에서 손쉽게 이용할 수 있는 종자가공 처리의 매뉴얼이 필요하다. 본 과제를 통해 산업체 직접 활용 가능한 작물별 priming, SMP, 필름코팅, 펠렛 가공기술의 매뉴얼을 구축하였다.
14. 펠렛종자의 대량생산에 적용될 수 있는 제조기술은 펠렛제조기에 종자를 넣고 이어서 접착제와 피복물질을 서서히 첨가하는 공정방법이었다. 이러한 방식은 피복물질＋ 접착제 +종자를 혼합한 후 수분을 공급하면서 펠렛 제조하는 방식보다 펠렛종자 생산의 효율성이 높았다.
15. 펠렛종자의 발아율은 저장기간에 큰 영향을 받았다.상추종자의 경우 펠렛직후의 발아세는 나종자보다 14% 높았지만 그 이후 1개월 후부터는 급격히 발아가 감소하였고, 저장 3개월에서는 전혀 발아하지 않았다.
16. 현대종묘에서는 협동 3과제 연구기관인 경상대로부터 priming기술과 bio-control기술을 이전받아 종자처리 시스템을 구축하였고 이미 산업화를 진행중에 있다.펠렛종자의 산업화는 현대종묘의 펠렛기술에 부산대학교의 펠렛기술을 접목하여 내년부터는 십자화과 작물에서 펠렛종자의 양산체계를 구축할 예정이다.또한 협동1과제인 대구대학교 개발된 누출성분 표지를 이용한 비파적 종자선별 시스템을 도입하여 십자화과 작물에서 활용할 수 있는 시스템 구축하였다.아울러 초분광 영상을 이용한 비파괴 우량종자 선별기술은 2016년부터 도입하여 산업화 할 계획이다.

Abstract ▼

Subject 1. Development of Seed pelleting technology for mechanized labor-saving sowing
This study aimed to develop high-quality pelleted seed production system, and pave the way to develop the field of seed processing as a high value-added business
1. Among the coating materials tested for

Subject 1. Development of Seed pelleting technology for mechanized labor-saving sowing
This study aimed to develop high-quality pelleted seed production system, and pave the way to develop the field of seed processing as a high value-added business
1. Among the coating materials tested for seed pelleitng, igalite and bentonite showed the highest moist retention of 107% and 92%, respectively. Whereas, calcium carbonate and kaolin showed only 32% and 52% moist retention, respectively, and were the coating materials of low water folding capacity. Seeds pelleted by diatomaceous earth(DME), diatomaceous earth burning (DMEB), and kaoline showed soft and smooth outer surface.
2. Among the coating materials tested for seed pelleitng, diatomaceous earth(DME), diatomaceous earth burning (DMEB), diatomaceous earth(DME) + zeolite(ZE) mixture, and diatomaceous earth burning (DMEB) + kaolin(KL) mixture showed high germination rate and were appropriate for pelleting vegetable seeds. Whereas, bentonite showed significantly delayed germination, which was caused by high electric conductivity and pH.
3. Among the adhesives tested for seed pelleitng, polyvinyl alcoho(PV A) showed a germination rate higher than other adhesives regardless of treatment concentrations and was the most appropriate for seed pelleting. Whereas, germination rate drastically deceased in sodium silicate solution, which was not suitable adhesive for seed pelleting. Polyvinyl alcohol(PV A), a previously known superior adhesive, deferentially influenced the physical property and germination depending on molecular weight(MW), and the best MW for pelleting was 500.
4. Pellet magnification represents the magnification of the weight of pelleted seeds on that of untreated seeds. Seed germination rate decreased and germination time increased as the pellet diameter increased. Suitable pellet magnifications were Φ3.0~3.5mm for Chinese cabbage and lettuce and Φ4.5~5.0mm for raclish.
5. Seeds pelleted after priming showed higher germination rate and speed compared to seeds pelleted without priming. In addition, higher growth rates were observed for seedlings grown for 30 days. Therefore, the problem of impoverished germination by pelleting could be overcome by priming before pelleting.
6. For pelleting of vegetable seeds including Chinese cabbage, lettuce, and radish, fhe addition of GA3 did not significantly increase germination rate and effects for promoted germination under the interior germination condition. However, under the field condition, improved seedling emergence and growth were observed compared to pellted seeds wifhout addition of G~. The best concentration of GA3 was 100mg·L^-1
7. The addition of MS medium did not improved germination rate and effects for promoted germination. In the field, MS medium-added pelleted seeds showed lower seeclling emergence compared to bare seeds. Seedling emergence rate was fhe lowest in the treatment of MS medium 2/1, a relatively high concentration. However, seedling growth for pelleted seeds was better in the treatment of low concentration of MS medium 1/8.
8. The addition of BaO₂, a causaive for oxygen generation deceased germination rate and speed compared to untreated pelleted seeds. The tendency was more distinct in fhe treatment of 0.6%, a relative high BaO₂ concentration.
9. The addition of fungicide to pelleted seeds decreased germination rate and speed compared to untreated pelleted seeds. The tendency was more distinct in fhe treatment of 500mg·L^-1 a relative high fungicide concentration. The fungicide applicable to pelleted seeds was 'Benoram' and its suitable concentration was 250mg·L^-1
Subject 2. Development of High-quality Seed classification technology
1. Use of chemical compounds leaked from single seed as an indicator for assessing viability
We have established mefhods to evaluate seed viability and predict seed germination using amino acid, phosphate and magnesium leakage from single seed of Chinese cabbage and radish.
Amino acid leakage from artificially aged single seed was verified by developing color with ninhydrin treatment on seed leachate. Eight different cultivars of naturally-aged (and intact) radish, seven cultivars of Chinese cabbage and one cultivar of cabbage (B. oleracea var.capitata L.) seeds were used. The seeds were individually soaked in distilled water and treated wifh the ninhydrin reagent. A clearly distinct purple color was observed for the treated seed leachate, with intensities fhat varied wifh the seed quality. Four separate fractions were identified based on their color intensity: colorless, weak, medium, and strong. Nine fractions from fhe radish seeds and eleven fractions from the Chinese cabbage and cabbage seeds were identified based on color absorbance values. A germination test was performed with seeds in each fraction identified. In a test of three cultivars of artificially aged radish and Chinese cabbage seeds, the relationship between percent germinated and color intensity appeared to have a very high negative correlation in linear regression with r²=0.97 for radish seeds and r²=0.95 for Chinese cabbage seeds. Similarly, there relationship between the percent germinated and the absorbance had a high negative correlation, with r²=0.90 for radish seeds and r²=0.94 for Chinese cabbage seeds. The probability of germination was calculated using a logistic regression model based on the color intensity or the absorbance of the seed leachate to predict germination.
Inorganic compounds, Ca, Mg, P, Na, K, B, Mo, Mn, Cu, Fe and Zn, in the seed leachate of artificially aged seeds from three cultivars of radish (Raphanus sativus L.) and Chinese cabbage (Brassicarapa ssppekinensis) seeds were measured and compared to those of non-aged seeds, and a technique to detect phosphate leakage from the leachate from single seeds was developed as a tool for assessing viability. Phosphate leakage from single seed leachate of naturally aged seeds of five cultivars of radish (Raphanus sativus L.) and Chinese cabbage (Brassicarapa ssppekinensis) was used to assess viability. Seeds were individually soaked in distilled water in 96 well plates, after which 50 μL of leachate was taken from each well and treated with phosphate assay reagent from molybdenum blue method. An intense bluish-purple color formed instantly with intensities that varied by seed quality. Absorbance was read using multi-plate reader, after which the absorbance values were divided into five fractions that were subjected to germination tests using seeds from each fraction. Linear regression analysis for normal seedlings and absorbance revealed a very high negative correlation with r² = -0.99 for both radish and Chinese cabbage seeds. The probability of germination was calculated using a logistic regression model according to the absorbance fraction. As the value of the absorbance fraction increased, the probability of germination decreased. Both the prediction model for Chinese cabbage and radish predicted the probability of germination well. Magnesium leakage from single seed leachate of naturally aged seeds of eight cultivars of radish (Raphanus sativus L.) and ten cultivars of Chinese cabbage (Brassicarapa ssp. pekinensis) was used to assess viability. Seeds were individually soaked in distilled water in 96 well plates, after which 50 μL of leachate was taken from each well and treated with 80 μL of magnesium assay reagent from Eriochrome Black T(EBT) method and succeeded to have redish color formed instantly with intensities that varied by seed quality. Absorbance was read at 570 nrn using multi-plate reader, after which the absorbance values were divided into five fractions that were subjected to germination tests using seeds from each fraction. Linear regression analysis for germination and absorbance revealed a various level of negative correlation which was r² from 0.59 to 0.93 in radish seeds and from 0.40 from 0.87 in Chinese cabbage seeds. High differences of magnesium leakage among cultivars could be from small quantities of magnesium leakage from individual seed and big differences among cultivars in leakage of magnesium.
2. Establishment of nondestructive seed separation system using seed coating to capture amino acid leaked from single seed
A nondestructive system for detecting deteriorated seeds by amino acid leakage was established on radish and Chinese cabbage seeds. Seeds were first soaking or SMP treated to absorb water about 40% and then coated wifh cellulose powder to trap amino acid leakage. The best coating material to make film coating was revealed cellulose (microcrystalline):talc=2:1 because it had good physical character and commercial value as smooth surface after coating. The optimum ninhydrin concentration was 0.3% mixed with binder to develop color. Binder mixed wifh ninhydrin was gum arabic 3.0%. In drying process after coating, fhe optimum temperature was first 20℃ for 2 hand fhen 35℃ for 2 h to have good color intensity. Coated color seeds could be separated using color sorter very fast and efficiently. In germination test of seeds inclucling control, coated seeds, color seeds and non-color seeds in the lab and nursery tray, fhe highest percentage of germination revealed in the non-color seeds and the worst or nearly non germination was in the color seeds.
Subject 3. Development of seed treatment technology for high quality of vegetable crops seeds
In order to improve seed germination and establishment of cucurbitaceae and solanaceae crops, fhe effects of priming on seeds were investigated. The conditions for priming such as osmotic potential, chemicals, priming duration and priming temperature have been optimized to insure an early germination and more uniform growfh of seedlings in cucurbitaceae and solanaceae crops. Seed priming increased germination rate, and reduced Tso (days for 50% of fhe final germination) and MGT (mean germination time) in cucurbitaceae and solanaceae crops.
To establish the mefhods of bio-control seed treatment, the effects of treatment of plant defense activators and plant growth activators were determined. Seed pre-treatment wifh plant defense activators such as ASM, BABA and INA reduced germination rate and activated PR proteins. However, seed pre-treatment with low concentration of ASM and INA successfully controlled germination rate and activation of PR proteins. Seed pre-treatment wifh plant growth activators such as ALA, GB and JA increased germination rate and reduced Tso and MGT in cucurbitaceae and solanaceae crops. Our results in seed pre-treatment of plant defense and growth activators seems to be useful tools for bio-control seed treatment.
Subject 4. Development of nondestructive sorting tedmology for seed using hyperspectral imaging
From the last several decades demanding of food has been inclined rapidly with the shortage of food caused by a number of factors such as, raising population, climate change, limitation of arable land area and post harvesting waste of cereal or vegetables occurs notably in developing countries due to the improper handling and lack of suitable techniques. The seed industries across the world which cover a large portion of economical gain, have been highly working on the development of reliable cultivation techniques suitable to the geographical conclition of the area, with the objective to provide high quality seeds and crops to overcome the problem of food shorting.
The importance of vegetables is well known in human daily life. vegetable is one of the main food that is produced and adopted worldwide, and the Most important food in many food. and all vegetable comes from seed. However, low germination ability of seed highly affected the vegetable crop production. During storage, a number of Many physiological and biochemical changes which take place during seed deterioration are or have been used to assess seed quality (McDonald 1999). However in the case of prolonged storage, the seed viability decrease with the change in lipid peroxidation (Svetlana Balesevic et al., 2011). Conventional ways to estimate seed aging are time consuming and leads to end use of seeds. Thus, need to develop fast and nondestructive seed sorting system based on the germination ability to improve the cucumber's productivity and marketability.
In measurement of germination ability, the most popular methods is spectroscopy in non-destructive testing agricuIture. In spectroscopy, near-infrared spectrometry is one of spectroscopy in non-destructive testing agriculture. near-infrared spectrometry which measures the reflectance spectra at a wavelength rage from 900-2500 nrn was can measure quantitative analysis from detecting C-H, N-H, O-H or monofunctional, in many area, just like that food science, pharmaceutical science or chemical science have wide application. And SWIR (Short Wave Infrared Reflectance) hyper spectroscopy is state-of-the-art technology in non, a nondestructive and fast hyperspectral imaging technique was used, which can measure a large number of samples at a single time and provide both spectral and spatial information from the scanned sample. Hyperspectral imaging is a fast emerging technique, nowadays highly in use for quality measurement of agricultural and food products. Hyperspectral short wave infrared (SWIR) is the state-of-the-art technology, fusion between spectrographic and image technique that can analysis the physicochemical characteristic because it can build the physicochemical display using the detail spectral information of sample's area.
In this work we attempt to develop a fast and non-destructive technique for detection of viable and non-viable vegetable seeds by means of image processing using Hyper maging system. In addition, FT-NIR, Raman using pre-processing methods. and Suggest the best method and pre-processing model.
Subject 5. Indusbialization of vegetable seeds by Advanced Processing Technology
These days, the reducing agricultural labor by sharp industrialization led into a rise in farming cost including an increase in wage, and consequently preference to high-quality seeds is on the rise every day. The purpose of this research was to improve uniformity of seeds in various selection ways in order to avoid waste of the bad seeds degenerated by seed-aging and secure profitability; define priming technique of each crop to maintain vitality of seeds and thereby establish the technology of germination energy and life extension of seeds; use Pelleting technique to make possible seeding through mechanization; and ultimately make high-quality seeds by using seed-processing techniques.
As for selection of seeds, from the 1st year, this research had defined the size and rate of each item in the process of collecting control seeds, sorting out them by size and weight, removing immature seeds, checked and inspected germination energy Irate according to each selection process.
To apply Priming technique which is used to shorten a germination period of seeds and improve germination capability, this research combined the Priming technique (the second collaborative project) established by the research team led by Prof. Kang Nam-jun of Gyeongsang National University with the Priming technique which was applied to some varieties by this research team; defined Priming conditions of each crop; analyzed the processing effect and retention period by Lot and by production region.
Pellet technology is transferred after expensive royalty is paid, or seeds are pelleted with the expensive equipment and materials imported. Therefore, relatively expensive pelleted seeds are supplied domestically. For the reason, this research applied the domestic Pellet technique studied by Pusan National University to analyze the availability and salability of Pellet technique.
In the 1st year of the project, germination of general seeds was investigated; the year based production region of each seed, the size by Lot, and the yield rate by variety were defined; germination of the classified seeds by size in incubator and bed soil was inspected to build the data to be used for Priming and Pelleting. Since the second year of the project, the Pellet technique of Pusan National University and Priming technique of Gyeongsang National University were applied to look into their applicability in the industry in the processing course and in incubator and bed soil by item; the techniques expanded to other varieties than the control seeds in order to examine the process effects, and were supplied to farms to find their possibility. Although there were different results according to some production environments and cultivation conditions, Priming effect and retention period were verified, and applicability to many different varieties was also proved. In addition, the Pellet manufacturing process for mechanization seeding of small seeds and small lettuce seeds among the selected and classified seeds by size was tested on the basis of the research method of the 1st detailed task, and its forming possibility was verified. And the characteristics of seeds were observed in the processes of forming various solid materials, testing performance in bed soil and incubator, and cultivating the germinated seeds in the bare ground. The lettuce tested showed the characteristics of its seed as it is, and was supplied to local farms to test its performance.
What has done in the 1st year of the project in 2011 was to survey the germination capability of the seeds randomly collected (red pepper, tomato, watermelon, radish, cabbage); sort out the seeds of red pepper, tomato, watermelon, radish, and cabbage by size to define the size of each seed by item, to classify them into five types by size, and to study and examine the germination capability and rate of the classified seeds by size; to verify that germination capability was improved only in the way of removing extremely large and small seeds which have relatively low vitality; to sort out the screened seeds by weight for the purpose of removing immature seeds to study a way of increasing germination capability.
The Priming technique which had been applied since the 2nd year of the project was employed to recycle the seeds which have weak germination capability; prevent waste of seeds; reduce production cost; and secure economic feasibility and market competitiveness. To apply the Priming technique of the 2nd collaborator Gyeongsang National University and the Priming technique applied to some crops by this research team, red pepper was processed with K3P04; tomato with KN03; watermelon and stock with calcium silicate, and then the SMP process effect and a retention period were analyzed. The existing SMP technique was applied to red pepper and tomato seeds, solanaceous crops, for analysis, and then in the course of studying and analyzing the effect up to 19 months by crop, Lot, and production region, its effect was proved.
Since mechanization seeding is on the rise, this research team used Pelleting process to form originally small seeds and the seeds that have excellent germination capability but are small and thus hardly sells into solid materials to examine germination capability and look into whether the characteristics of the seeds appeared through cultivation test; applied the technique to local farms to compare the Pelleted seeds with other control seeds in terms of size, hardness and germination capability and analyze salability.
In application of the ways defined in Priming technique of each crop, the Priming technique was applied to the seeds of watermelon, stock, red pepper and others, and the processed seeds are on sale. Because their germination energy and rate are uniformed, farmers' response to them is good.
Therefore, the primrned seeds increased from 200kg at fhe early stage of fhe project to over 900kg, more than four times. The volume of primrned seeds is expected to rise annually, and is considered to go up to over 3,000kg wifhin fhree years. It is scheduled to apply fhe priming technique to various varieties of solanaceae and cucurbitaceae to analyze their salability. In fhe condition fhat Pelleting process was recognized, a germination retention period was analyzed by bed soil test, and cultivation test proved that the process didn't affect the characteristics of seeds. Local farms were instructed to cultivate fhe pelleted seeds. And fhe Pelleted seeds were compared with other control seeds in terms of size, hardness and germination capability and cultivation performance to check fhe possibility of fhe process and analyze somefhing to be improved. The future plan is to expand fhe technique to nationwide suburb regions where green vegetables are cultivated to let farmers employ the technique and thereby analyze the possibility of fhe technique; and apply the Pelleting process to many different seeds to increase proficiency.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• SUMMARY ... 30
• Contents ... 38
• 목차 ... 41
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 44
• 제1절 연구개발 목적과 필요성 ... 44
• 제2절 연구개발 범위 및 내용 ... 51
• 제2장 국내·외 기술개발 현황 ... 56
• 제3장 연구 개발수행 내용 및 결과 ... 64
• 제1절 이론적 실험적 접근방법 ... 64
• 제2절 연구개발 수행내용 ... 69
• 제3절 연구개발 결과 ... 78
• 세부과제:기계화 생력파종을 위한 종자 펠렛기술 개발 ... 78
• 협동1과제 :고품질 종자선별 기술개발 ... 278
• 협동2과제 :채소종자의 고품질화를 위한 종자처리 기술 개발 ... 394
• 협동3과제: 초분광 영상을 이용한 우량종자 비파괴 선별기술 개발 ... 467
• 협동4과제: 첨단가공 기술을 활용한 채소종자의 산업화 ... 554
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 644
• 제5장 연구개발 성과 및 성과활용 계획 ... 648
• 제1절 실용화·산업화계획 ... 648
• 제2절 교육·지도홍보 등 기술확산 계획 ... 649
• 제3절 특허, 품종, 논문 등 지적재산권 확보계획 등 ... 653
• 제4절 추가연구, 타연구에 활용 계획 ... 657
• 제5절 연구기획사업 ... 658
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술 정보 ... 659
• 제7장 참고문헌 ... 660
• 끝페이지 ... 681