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J. People Plants Environ > Volume 19(5); 2016 > Article
Parabolic 함수를 이용한 관상용 Linum usitatissimum L.의 발아 최적온도 분석

ABSTRACT

Due to problems concerned with environment pollution in urban areas, the city dwellers’ social demand for urban green space is ever more increasing. The purpose of this investigation is to define the relationship between the Ornamental Linum usitatissimum L. seed germination and temperature for effective use of the seed. The petri-dish (90 mm in diameter) was covered with two sheets of filter papers and 50 Ornamental Linum usitatissimum L. was layered for four times. After then, 10ml of distilled water was supplied. Then, the sprouting test was conducted in chamber where the temperature was controlled at 5, 10, 15, 20, 25, 30 and 35°C. The light was adjusted to 12 hours. The source of light was 1341μmol·m-2s-1 by using fluorescent light and halogen. The germination growth was investigated on two day term after the radicle projected by 3 mm. The investigation stopped when there was no further germination growth for seven days. The finding was that the final sprout growth rate was 80% at 5, 10, 15, 20, 25 and 30°C, while it was 70% at 35°C. In the optimal temperature investigation that leveraged normal distribution function standardized at the reciprocal of T50, the temperature was found to be 12~13°C, and the sprout growth rate was 80% within the range of 5~30°C.

서론

경제발달로 인한 도시민의 소득수준이 향상되었으나 경제발전 중 발생한 생활・공장폐수 등에 의한 수질오염, 자동차 매연 등에 의 한 대기오염 등에 많은 도시민의 노출되어 있다. 때문에 도시에 거 주하는 시민들은 오염된 환경을 정화시키고 아름다운 경관을 제공 할 수 있는 도시녹지에 대한 관심도가 높아지고 있다. 도시녹지는 도시의 자연 환경의 보전, 개선 및 도시 경관의 향상을 도모할 목적 으로 설치는 녹지로 정의된다. 또한 도시녹지의 식물은 주변에 그 늘을 만들고 증산활동을 통하여 토양의 수분을 대기 중 으로 발산하 여 주변 대기의 온도를 낮추는 기능을 한다. 도심지에서 도시녹지 가 많은 공간은 주변보다 온도가 낮은 것으로 나타났다(Jung, 2014). 하지만 높은 지가, 시공비, 식물소재의 정보 부족 등으로 녹 지를 도심에 공급하는데 어려움이 있다. 경제적 도시녹지를 공급 방안으로 도심의 하천변, 공한지 등의 유휴지를 활용과 seed spray 기법 등의 활용방법이 있다.
아마는(Linum usitatissimum L.) 한해살이풀이며 직근성이다. 줄기는 둥글고 비교적 가늘며 높이 60~120cm 정도 곧추 자라고 보 통 웟 부분에서 많은 가지를 친다. 잎은 나선상으로 윤생하고 엽병 은 없다. 엽신은 대상 또는 가는 피침형이다. 꽃은 줄기 윗부분에서 성긴 취산화서를 이루고 핀다. 꽃은 직경 1.5~2cm이고 화경은 길이 3~4cm로서 악편 길이의 5~6배이다. 종자는 납작한 타원형에 가 까운 난형이고 옆은 서로 같지 않고 윗부분의 한쪽 옆이 좀 오목하며 길이 3.3~4mm 정도이고 갈색을 띠며 윤기가 있다. 꽃은 6~7월에 피고 열매는 7~8월에 여문다. 아마는 린넨 등의 섬유를 짜거나 기 름을 내어 약재로도 사용하며 관상용 등으로 사용되고 있다(Doosan, 2010).
아마에 관한 연구는 국외에서는 저온과 파종깊이가 7가지 아마 종자의 발아에 미치는 영향(O’Connor and Gusta, 1993), 발아기 간에 따른 아마 지질의 변화(Wanasundara, 1999), 온도와 종자의 색깔과 라놀릭산이 아마종자에 미치는 영향(Saeidi and Rowland, 1999), 광, 염도, 온도가 아마종자의 발아에 미치는 영향(Zia and Khan, 2004), 온도와 광이 아마종자의 발아에 미치는 영향(Kurt and Bozkurt, 2006), 온도의 영향에 따른 아마종자의 발아 예측 모 델 개발(Kurt, 2012), 프라이밍 처리가 아마종자의 초기발아와 생 리적 발달에 미치는 영향(Rehman et al., 2014), 선형, 쌍곡선과 Beta함수를 이용한 상초의 주요온도 비교(Cha et al., 2014) 등이 진행된 바 있으며 국내에서는 아마종자의 발아에 관한 연구된 자 료는 찾을 수 없었다. 꽃아마 종자의 파종에 관한 정보는 대략 3~5 월 한정되어 있으며 발아가능온도 범위에 대한 정보는 미비한 실 정이다.
따라서 본 연구의 목적은 관상용 꽃아마 종자의 효율적인 사용을 위하여 발아 시 온도가 미치는 영향 분석을 통하여 seed spary용 꽃 아마 종자의 파종기간에 대한 정보 제공에 있다.

재료 및 방법

본 연구는 2015년 5월부터 6월까지 국립원예특작과학원에서 진행되었다. 아마종자(우리 꽃, 이천)를 직경 90mm의 페트리디쉬 에 필터페이퍼(Whatman No. 2, GE Healthcare, UK) 2매를 깔고 50립씩 치상하여 4반복을 실시하였다. 그 후 10ml씩 증류수를 관 수한 이후 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35°C로 조절한 생육상(Mutiroom chamber, DS-1044S, Daewon science, Korea)에서 발아시험을 수행하였다. 시험 중 명기와 암기를 12시간으로 각각 조절하였고 광원은 형광등과 할로겐등을 활용하여 100,000Lux가 되도록 하 였다. 처리 후 필터페이퍼의 수분 상태를 고려하여 증류수를 관수 하였고 관수 시 처리온도와 동일한 온도의 증류수를 관수하여 시험 의 정밀도를 높였다. 발아조사는 유근이 3mm 정도 돌출하였을 때 를 기준으로 치상 후 2일 간격으로 발아율을 조사하였고 7일간 더 이상 발아율이 증가하지 않는 시기에 조사를 종료하였다. 발아특성 과 관련된 지표로 발아율, 발아속도, 평균발아속도, 평균발아 일 수, T50을 조사하였으며 조사방법은 Table 1과 같다.
Table 1.
Seed germination research index.
Germination index Definition Equation

Percent germination (PG) Cumulative percentage of germinated seed PG = (N/S ) × 100
N = Total number of germinated seed
S = Total number of seed

Germination rate (GR) Speed of seed germination GR = Σ(ni/ti)
ti = the day of germination, counted since the day of sowing
ni = number of seeds germinated on day ti

Mean daily germination (MDG) Mean number of germinated seeds per day. MDG = N / T
N = Total number of germinated seed
T = Total day of investigation

Mean germination time (MGT) Mean time to germination after seeding MGT = Σ( tini)/N
ti = the day of germination, counted since the day of sowing
ni = number of seeds germinated on day ti
N = Total number of germinated seed

T50 Time to 50% germination Calculated from logistic function
발아 함수식은 로지스틱 함수을 이용하여 계수를 찾았으며 함수 식은 Y = M × [1 + exp(-k × (t – L))]-1 이다. 함수에서 Y는 t시간에 총발아한 개수, M는 잠재적인 발아수, L는 시간 상수, 그리고 k는 증가율(Roche et al., 1997)이다. 최적온도는 Parabolic 함수로 예 측하였다. Parabolic 함수식은 Y = aX2+bX + c 이며 a, b, c 계수는 온도에 따른 발아율이 50%된 시점의 역수를 이용하여 예측하였다. 통계분석은 SigmaPlot 10(Systat software Inc., USA)와 SAS 9.2(SAS Institute Inc., USA)를 이용하였으며 실험결과는 ANOVA (Analysis of Variance) 검정을 하였다.

결과 및 고찰

아마 종자를 5, 10, 15, 20, 25, 30, 그리고 35°C로 처리한 누적발 아율의 결과는 Fig. 1에서와 같다. 모든 처리구에서 높은 발아율을 나타냈다. 통상 치상 후 3일 이내 발아가 시작되었고 최종발아까지 는 10일이 소요되었다. 저온일수록 첫 발아일이 빠르게 나타났으 나 최종 발아일까지 비교적 많은 시간이 소요되었고 온도가 높아질 수록 첫 발아일은 늦어졌으나 최종 발아일 까지 비교적 적은 시간이 소요되었다. 아마종자는 모든 처리온도 수준에서 대체적으로 높은 발아율을 나타내었다.
Fig. 1.
Changes in cumulative germination of Linum usitatissimum L. during the experiment at 6 different temperature. Bars mean ± SE of four replications.
KSPPE-19-5-471_F1.gif
온도별 처리에 따른 발아모델의 계수 값들은 Table 2과 같다. 5°C에서 35°C 처리구간을 보면, 대체적으로 최대발아율(M)과 증 가율(k) 그리고 시간상수(L)간에는 차이가 없었으나, 10°C에서는 최대발아율, 증가율, 시간상수가 낮은 수치가 나왔고 35°C에서는 최대발아율(M)이 낮게, 증가율(k)이 높은 수치가 나왔다.
Table 2.
Coefficients of the germination model at 6 different temperature.
Temperture (°C) Logistic coefficientz
Pr > F
M k L

5 84.50±1.4 1.43±0.3 4.40±0.1 < 0.0001
10 79.30±1.6 0.82±0.1 2.92±0.2 < 0.0001
15 90.09±1.6 1.00±0.2 4.19±0.2 < 0.0001
20 87.82±1.8 1.04±0.2 4.40±0.2 < 0.0001
25 84.70±1.5 1.22±0.2 4.25±0.2 < 0.0001
30 82.80±1.9 1.05±0.2 4.33±0.2 < 0.0001
35 70.21±1.4 1.24±0.2 4.16±0.2 < 0.0001

z The time course of germination was modeled using the logistic function; Y = M × [1 + exp(-k × (t - L))]-1, where, Y is cumulative percentage germination at time t, M is maximum potential germination, L is time scale constant, and k is the rate of increase.

통계처리결과 모든 온도 처리의 발아율, 발아속도, 평균발아속 도, 평균발아일수, T50은 유의한 차이를 나타나지 않았다. 전체 발 아율은 5, 10, 15, 20, 25, 30°C에서 80%이상 높은 발아율을 보였 으며 35°C에서 발아율이 70% 로 편차가 나타났다. 아마도 35°C 수준에서 아마종자가 고온에 의해 발아가 억제된 것으로 생각된다. 발아속도는 5, 10°C 처리에서 빠르게 나타났으나 15, 20, 25, 30, 35°C 처리에서 느려지게 나타났다. 평균발아속도는 5, 10, 15, 20, 25°C 처리는 빠르게 나타났으나 30, 35°C 처리는 느리게 나타났 다. 모든 온도 처리에서의 평균발아일수는 결과 값이 유사하게 나 타났다. T50은 5, 10, 15, 20, 25, 30°C처리에서 유사하게 나타났으 며 35°C에서 비교적 길게 나타났다(Table 3).
Table 3.
Effect of 6 different temperature on the seed germination characteristic of Linum usitatissimum L.
Temperature (°C) PGz(%) GRy(days) MDGx(days) MGTw(days) T50v(days)

5 87.0au 16.2ab 2.5a 4.1a 4.7a
10 82.0a 25.7a 3.4a 3.3a 3.7a
15 92.0a 19.3ab 3.2a 3.3a 4.1a
20 91.0a 11.9ab 3.6a 4.4a 4.8ab
25 86.5a 11.8ab 4.0a 3.8a 4.9ab
30 88.5a 11.4b 2.8a 4.7a 5.3ab
35 72.0a 9.9b 2.7a 3.9a 5.8b
F 1.124 1.790 0.784 1.482 1.527
p 0.382 0.150 0.592 0.232 0.218

z Percent germination.

y Germination seed rate

x Mean daily germination

w Mean germination Time.

v Number of days for 50% seed germination.

u Ns, *, **, ***, Nonsignificant or significant at P<0.05, 0.01, 0.001 by ANOVA test.

온도수준별 추세선 함수식을 이용하여 발아율 50% 시 소요시간 의 역수를 구한 결과를 그래프에 나타내고 그 추세선의 함수식은 Y = -0.0001x2 + 0.0025x + 0.2245, (R2=0.6893)으로 나타났다. 함 수식을 이용한 결과 아마종자의 발아 최적온도는 12~13°C로 나타 났다(Fig. 2).
Fig. 2.
Estimation of germination rate of Linum usitatissimum L. GR50 (the inverse of the time to 50% germination) by parabolic formula. Estimated equation was y = -0.0001x2 + 0.0025x + 0.2247.
KSPPE-19-5-471_F2.gif
본 연구에서 아마종자의 최적발아온도는 12~13°C로 나타났 으며 발아율 80%이상 기준으로 아마종자의 발아온도의 범위는 5~30°C으로 나타났다. 온도수준별 최종발아율의 통계처리결과 처리온도범위와 발아율 간에서는 유의한 차이가 없는 것으로 나타 났다. 아마종자의 적정발아온도에 관한 연구로는 아마종자의 발아 에 온도가 미치는 영향의 예측모델 개발에 관한 연구(Kurt, 2012) 에서는 0~44°C 사이에서 50%이상의 발아율을 나타내었으며 아 마종자의 발아적정온도를 22.05~22.10°C으로 주장하였다. 아마 종자의 발아에 온도, 종자색깔, 라놀릭산이 미치는 영향에 관한 연 구(Saeidi and Rowland, 1999)에서는 아마종자는 10~15°C에서 높은 발아율을 보였다. 7가지 아마 종자의 발아에 저온이 미치는 영 향에 관한연구(O’Connor and Gusta, 1993)에서는 5~15°C에서 아마종자의 발아율이 90%로 나타났다. 아마 종자의 발아에 있어 서 온도와 광의 영향에 관한 연구(Kurt and Bozkurt, 2006)에서는 15~30°C 사이에서 80%이상 발아율을 나타내었다. 본 시험에서 도출된 아마종자의 발아 최적온도와 80%이상 발아 온도범위를 다 른 연구와 비교 시 온도범위가 유사하였다. 이로보아 아마종자의 발아 주요온도는 매우 넓은 특성을 가지고 있는 것으로 나타났는데 이는 아마종자가 유지작물로 내부적인 특성을 가지고 있는 이유로 생각된다. 아마종자의 발아에 온도, 종자색깔, 라놀릭산이 미치는 영향에 관한 연구에서는 아마종자의 발아 주요온도 범위가 넓은 이 유는 라놀릭산과 연계된 유전적 관계, 스트레스 저항성의 영향을 주장하였고 아마종자의 지방산의 변화에 따른 발아력에 관한 연구 (Wanasundara et al., 1999)에서는 옥탄가 높은 지방산(C18:3)이 많 을 경우 0°C에서도 높은 발아력을 나타냈다. 아마종자의 지방산에 의해 0°C의 낮은 온도와 30°C이상의 높은 온도에서도 높은 발아력 을 나타내는 것으로 예상된다. 아마와 참깨(Sesamum indicum L.) 의 비교 시 참깨의 발아특성에 관한 연구(Kim, 1983)에서 참깨는 20~35°C에서 90%이상 발아력을 나타내어 고온에서 높은 발아력 을 유지하는 것은 아마와 유사하였으나 참깨는 15°C에서 30% 낮 은 발아력을 나타내었다. 그리고 발아의 경과에 따른 참깨 종실내 주요성분의 변화에 관한 연구(Kim and Chung, 1998)에서는 지방 산의 옥탄값(C18:3)이 높을수록 발아력이 높은 것으로 나타났다. 아마 종자의 발아 주요온도가 넓은 원인은 유지작물로서 내부의 지방산과 관계되었을 것이라 예상되어진다. 참깨종자는 아마와 종은 다르나 같은 유지작물이며 높은 지방산의 함량을 보이는 참 깨종자도 고온의 온도에서 높은 발아력을 나타내었으며 국외 아마 관련 참고문헌의 분석결과 지방산의 종류에 따라 온도별로 발아력 의 차이가 있었으며 옥탄가 높은 지방산을 많이 보유한 품종은 저 온에서 높은 발아력을 나타내는 경향을 보였다. 여러 참고문헌에서 지방산이 아마종자의 주요온도에 직・간접으로 영향을 줄 것이라 주장하였다. 이로보아 아마종자의 80%이상 발아율을 보이는 온도 범위 5~30°C로 넓은 원인은 유지작물로써 아마종자의 지방산이 때문인 것으로 생각된다. 따라서 관상용 아마종자의 파종기는 3~5 월 사이로 알려져 있는데 실제로는 여름철까지 파종이 가능할 것이 라 생각되어지며 고온에서 발아가 가능하므로 여름 Seed spary 시 공 시 적합한 식물재료로 생각되어진다.

적요

도시의 환경오염 등의 문제로 도시민의 도시 녹지에 대한 사회적 요구도가 점차 증대하고 있습니다. 본 연구의 목적은 도시녹화용 관 상용 아마 종자의 효율적인 활용을 위하여 아마 종자의 발아와 온도 간의 관계를 구명하고자 한다. 관상용 아마종자를 페트리디쉬에(직 경 90mm) 필터페이퍼 2매를 깔고 50립씩 4반복으로 치상하였다. 그 후 10ml씩 증류수를 관수한 이후 5, 10, 15, 20, 25, 30, 그리고 35°C로 조절한 생육상에서 발아시험을 수행하였다. 시험 중 명기 와 암기를 12시간으로 각각 조절하였고 광원은 형광등과 할로겐등 을 활용하여 1341μmol・m-2s-1가 되도록 하였다. 발아조사는 유근이 3mm 정도 돌출하였을 때를 기준으로 치상 후 2일 간격으로 발아를 조사하였고 7일간 발아율이 증가하지 않는 시기에 조사를 종료하였 다. 처리결과 최종 발아율은 5, 10, 15, 20, 25, 30°C에서 80% 발아율 을 보였으며 35°C에서는 70% 발아율을 나타내었다. T50의 역수를 기준으로 정규분포 함수를 이용한 최적온도 분석에서는 12~13°C 로 나타났으며 5~30°C 범위에서 80% 이상 발아를 하였다.

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