서론
디기탈리스(Digitalis purpurea L.)는 현삼과 식물로 유럽이 원 산이며 다년생 초본 식물이다. 원산지에서는 높이 1~1.5m까지 자 라며, 잎은 호생하고 짧은 단축경에 많은 잎이 나는 저생의 엽서를 가지고 있다. 꽃은 7~8월에 개화하는데 자색, 백색, 분홍색, 황색 등 의 다양한 화색으로 피며, 화형은 종모양이다. 꽃이 아래에서 시작 되어 위쪽으로 지속적으로 피기 때문에 무한화서로 분류되며 관상 기간이 1개월 이상으로 관상가치가 뛰어나다. 유럽에서는 오래 전 부터 강심 배당체인 genin glycoside와 purpurea glycoside 등을 이 식물체로부터 분리하여 사용하여 왔다. 또한 digitoxin, gitoxin, gitaloxin 등과 같은 약리 성분도 추출하여 사용하였다(Ayuso et al., 1993). 이와 같이 유럽에서는 디기탈리스를 관상용으로뿐 아 니라 약용식물로도 널리 이용하여 왔다. 디기탈리스 꽃의 특이한 모양과 꽃무늬 때문에 수요가 많지 않은 편이었으나, 근래에 소비 자들의 요구가 다양해짐에 따라 그 수요가 크게 증가되고 있는 추 세이다. 그러나 디기탈리스는 분화로서는 키가 너무 크게 자라 볼 륨감이 떨어지고 운송 시에도 불편함이 있어 초장을 짧게 하여 상 품가치를 향상시키는 기술 개발이 필요한 실정이다.
분화류의 초장을 조절하는 방법으로는 적심이나 전정과 같은 방 법도 있으나, 편의상 식물생장억제제(왜화제)가 많이 이용되고 있 다. 식물생장억제제로는 uniconazole, paclobutrazol, cycocel, daminozide(B-9) 등이 있는데, B-9는 발암물질이 들어 있다고 해 서 공개적인 이용이 제한되고 있다. Uniconazole과 paclobutrazol 과 같은 triazole 계통의 물질들은 적용대상 식물의 범위가 넓으나 (Bailey, 1992; Barret, 1982; Jeong and Kim, 2001; Park et al., 2001), 대상 식물의 종에 따라 적정 농도는 다양하다(Daivs et al., 1985; Gianfagna and Wulster, 1986). 이러한 이유로 이들 물질을 이용한 분화류의 상품 가치 향상을 위한 연구가 많이 수행되어 왔 다(Kim et al., 2004; Lee et al., 2006; Nam et al., 2009). 생장억 제제의 처리효과는 처리약제의 종류와 농도, 식물의 종류, 처리시 기, 처리방법 등에 따라 효과가 달라질 수 있다(Armitage et al., 1979; Bailey, 1992).
본 연구에서는 분화 디기탈리스의 초장을 적절히 조절하여 상품 가치를 향상시킬 목적으로 uniconazole과 paclobutrazole을 식물 체 전체에 분무처리하고 그 결과를 정리 분석하였다.
연구방법
1. 식물 재배환경 및 관리
본 실험은 2011년 10월부터 2012년 8월까지 경남과학기술대 학교 원예학과 시험포장에서 수행되었다. 2011년 10월에 디기탈 리스(Digitalis purpurea) 종자를 종묘업체로부터 구매하여 128 공 플러그묘판에 파종하고 비닐 1겹 온실에서 관리하였다. 파종 약 2개월 후, 본엽이 3~4장 전개되고 뿌리가 완전히 발달한 유묘를 직 경 8cm의 비닐폿트에 1회 이식하였다. 이때 분용토는 밭흙:부엽토: 모래를 5:3:2(v/v/v)로 혼합하여 사용하였다. 겨울 동안 최저온도 3℃ 이상은 유지되도록 관리하였으며, 관수는 주 2 ~ 3회 두상관수 하였다. 2주에 1회는 하이포넥스 액비(N:P:K=20:20:20, Hyponex, Japan)를 1,000배로 희석하여 관수를 겸하여 살수 관수하였다. 2012년 4월 20일에 직경 21cm 플라스틱 화분에 정식하였다. 이때 부터 관수는 1회/일 오전 중에 살수 관수하였으며, 시비는 Hyponex 액비를 1000배로 희석하여 주 1회 엽면살포하였다.
2. 식물생장억제제 처리
정식하고 2주 후(5월 3일)에 디기탈리스의 정단부에서 꽃눈이 보이기 시작하였다. 꽃눈이 육안으로 확인된 1주일 후(5월 10일) 에 생육이 균일하고 꽃대가 2~3cm 정도 자란 식물체들만 선발하 여 실험에 사용하였다. 생장억제제는 paclobutrazol [(2RS, 3RS) -1-(4-chlorophenyl) -4, 4-dimethyl-2-(1H-1, 2, 4-triazol-l-yl) pentan-3-ol]과 uniconazole[(E)-(RS)-1-(4-chlorophenyl)-4, 4 -dimethyl -2-(1H-1, 2, 4-triazoL-1-yl)pent-1-en-3-ol]을 사용하 였으며, 농도를 paclobutrazol(PBZ)은 1, 3, 10, 20mg·L-1로, uniconazole( UNI)은 1, 2, 4, 8mg·L-1로 희석하여 처리하였다. 소형 분무기를 이용하여 꽃대가 있는 중앙부를 중심으로 식물체 전체에 분무하였으며, 처리량은 화분당 33.3mL 정도가 되도록 하였다. 대 조구는 지하수를 같은 양으로 분무처리하였으며, 실험에 사용된 식 물체는 각 처리당 10주씩 3반복 처리하였다.
3. 생육조사 및 통계처리
왜화제 처리 후 3일 간격으로 개화된 개체수를 2개월간 조사하 여 개화속도와 개화율을 조사하였다. 초장은 지제부에서부터 꽃대 정단부까지의 길이를, 꽃대길이는 단축경 줄기 끝에서 꽃대 정단부 까지의 길이를 측정하였다. 소화수는 꽃이 완전히 개화할 때까지 기 다렸다가 꽃이 지고 생긴 꼬투리를 포함하여 소화수를 조사하였다. 엽록소 함량은 엽록소 측정기(SPAD-502, Konica minolta sensing, INC., Japan)로 각 개체당 건강한 잎들 중 3회 측정하여 평균값을 구하였다. 통계처리는 SPSS 프로그램(버전 7.0)을 사용하여 일원 분산분석을 수행하였으며, 처리 간 평균값의 유의적인 차이는 5% 범위에서 튜키다중 검정(Tukey’s multiple range test)에 의한 사 후분석을 통해 얻어졌다. 시간에 대한 개화율 및 각 변수 간의 선형 관계에 대해서는 SigmaPlot 프로그램(버전 8.0)을 사용해서 비선 형 및 선형 회귀모형을 이용하여 신뢰구간은 95% 범위에서 모형에 따른 R 변화량과 함께 각 회귀계수가 구해졌다.
결과 및 고찰
1. 생장억제제에 의한 디기탈리스의 초장 변화
생장억제제를 농도별로 디기탈리스에 엽면살포 처리하고 초장 과 꽃대길이를 조사한 결과는 Fig. 1과 같다. 초장 및 꽃대길이 모두 생장억제제의 농도가 높아질수록 짧아지는 것을 볼 수 있었다. Paclobutrazol의 경우 농도가 높아질수록 초장과 꽃대길이가 비례 적으로 감소하였으며, 가장 높은 농도인 20mg·L-1에서 초장이 41cm로 대조구 68cm의 40% 감소효과가 있었다. Uniconazole은 paclobutrazol 에 비해 농도차이에 의한 감소폭이 적은 것으로 나 타났으며, 가장 높은 농도인 8mg·L-1에서 초장이 48cm 로 대조구 68cm의 30% 감소 효과가 나타났다. Paclobutrazol 3mg·L-1와 uniconazol 4mg·L-1 를 처리했을 때 초장이 51cm 정도로 대조구에 비해 25% 정도 감소되어 상품가치가 가장 좋은 것으로 판단되었 다. Paclobutrazol 10mg·L-1 이상의 농도에서는 왜화 효과가 지나 쳐 식물의초세가 너무 왜소한 것으로 나타났다. 그러므로 디기탈리 스의 상품성을 높이기 위한 적정 생장억제제 농도는 paclobutrazol 은 1~3mg·L-1, uniconazole은 1~4mg·L-1인 것으로 판단되었다. 일반적으로 triazole 계통인 uniconazole과 paclobutrazol은 식물 체 내에서는 이동이 어려워 엽면살포 보다는 관주처리에 의해 효과 가 더 잘 나타난다고 알려져 있으나, 본 실험에서는 엽면살포에 의 해서도 왜화 효과가 뚜렷이 나타나 그 동안 알려진 것과는 다른 반 응을 보여주었다. Kim(2004)도 층층나무에 uniconazole을 엽면 살포와 토양관주로 처리했을 때, 엽면살포쪽에서 왜화 효과가 더 크게 나타났다고 보고하여, 처리방법에 따른 uniconazole의 왜화 효과는 식물의 종에 따라서는 달라질 수도 있다고 생각된다.
2. 생장억제제가 디기탈리스의 개화에 미치는 영향
디기탈리스는 생장억제제를 처리했을 때 종류나 농도에 상관없 이 개화개시일이 6일 정도 지연되는 것으로 나타났다(Fig. 2). 대체 적으로 uniconazole보다는 paclobutrazol 처리에서 개화가 지연 되는 경향이 더 강했다. 최종 개화율에 도달하는 기간은 대조구가 개화개시일로부터 27일이 소요되었고 생장억제제 처리구에서는 30일이 소요되어 약 3일 정도 지연되는 것으로 나타나, 개화개시일 은 지연되지만 최종개화에 이르는 기간은 대조구보다 오히려 짧아 졌다. 또한 고농도의 생장억제제 처리에 의해 디기탈리스 하엽 일 부가 황화되는 경우도 관찰되었다. 백합(Bailey, 1992)과 층층나 무(Kim, 2004)에서도 uniconazole을 고농도로 처리했을 때, 개화 가 늦어지고 하엽이 황화되는 현상이 나타났다고 하였다. 금강초롱 의 경우도 5mg·L-1 이상의 농도에서는 개화가 지연되고 꽃수도 감 소하였다(Ryu et al., 2002)고 하여 본 연구와 비슷한 결과를 보고 하였다. 그러나 수국(Bailey et al., 1986)과 제라니움(Park and Kim, 2001)의 경우 uniconazole 0.1mg·L-1 을 처리했을 때 개화 시기가 14일이 촉진되었다는 보고도 있어 생장억제제가 개화 시기 에 미치는 영향은 식물종에 따라 달라진다고 보여진다.
Fig. 2.
Effect of of uniconazole (A) and paclobutrazol (B) on flowering of Digitalis purpurea. All regressions were significant(P<0.05). Plants were treated with growth retardants when bolting were 2-3 cm in length. Values are means of 3 replicates.
생장억제제에 따른 최종개화율과 소화수 그리고 엽록소 함량에 미치는 영향은 Table 1과 같다. 최종 개화율은 대조구와 uniconazole 1mg·L-1 처리구에서 100%로 차이가 없었으나, 나머지 생장억제 제 처리구에서는 대조구에 비해 7~10% 정도 낮게 나타났다. Park and Kim(2001)도 제라니움에 uniconazole과 CCC(chlormequat chloride)를 처리했을 때, 고농도 uniconazole처리(10~20mg·L-1) 에 의해서는 소화수가 증가하는 경향이었으나, CCC 1000mg·L-1 이상의 고농도 처리에서는 감소하였다고 하였다(Fig. 3). 이러한 결과들은 생장조절제의 종류와 식물의 종류에 따라 개화 반응이 달 라진다는 것을 보여주고 있다. 따라서 생산 농가에서 생장억제제를 사용하고자 할 때는 반드시 이런 점을 염두해 둘 필요가 있다고 생 각된다.
Table 1.
Effect of foliar application of plant retardants on growth, number of floret, and chlorophyll content of Digitalis purpurea.
| Plant growth retardant | Flowering rate(%) | No. of floret | Chlorophyll content(SPAD) | |
|---|---|---|---|---|
|
|
||||
| Control | 100.0 | 40.00 a | 39.80 az | |
|
|
||||
| Paclobutrazol(mg L-1) | 1 | 93.3 | 39.61 a | 36.36 ab |
| 3 | 93.3 | 36.54 ab | 36.21 ab | |
| 10 | 90.0 | 35.37 b | 36.78 ab | |
| 20 | 90.0 | 33.11 b | 34.67 b | |
|
|
||||
| Uniconazole(mg L-1) | 1 | 100.0 | 37.80 a | 38.63 ab |
| 2 | 90.0 | 38.70 a | 37.78 ab | |
| 4 | 90.0 | 35.19 b | 35.04 b | |
| 8 | 90.0 | 34.56 b | 34.85 b | |
엽록소 함량(SPAD)은 왜화제 농도가 낮은 처리구에서는 대조 구와 유의적인 차이가 보이지 않았으나 고농도 처리에서는 대조구 보다 유의적으로 낮아졌으며 육안으로도 다른 처리구보다 먼저 황 화되는 것으로 관찰되었다(Table 1). 그러나 Cathey(1975)는 관 상식물에 ancymidol이나 chlormequat와 같은 생장억제제를 처 리했을 때 엽록소 함량이 증가하여 엽색이 진해졌다고 하였고, Baik et al.(2002)도 국화에 uniconazole를 처리했을 때 엽색이 진 해졌다고 하였다. 이렇게 결과가 다른 이유는 식물마다 생장조절제 에 대해 다른 반응을 보이기 때문이라고 생각된다. 따라서 생산 현 장에서 실용적으로 사용하고자 할 경우에는 이런 점들을 고려하여 사용할 필요가 있을 것이다.
3. 생장억제제와 조사항목간의 상관관계 분석
생장억제제와 다른 조사항목(초장, 화경장, 경장, 엽록소 함량, 소화수)과의 상관관계를 분석한 결과는 Fig. 4와 같다. 관측치 변수 의 상관관계의 정도를 나타내는 R값은 생장억제제 농도와 초장에 서 두 생장억제제 모두에서 R값이 약 0.8이상으로 높게 나타났으 며, 화경장에서도 R값이 두 생장억제제 모두 0.9에 가까운 높은 수 치를 나타내며 매우 강한 선형 상관관계를 나타냈다(Fig. 4A). 줄기 길이와의 상관관계는 R값이 uniconazole에서 0.73, paclobutrazol 에서는 0.87로 uniconazole보다 paclobutrazol이 보다 강한 선형 관계를 나타냈다. 그러나 생장억제제와 엽록소 함량과의 상관관계 는 uniconazole에서 R값이 0.48로 매우 낮았으나, paclobutrazol에 서는 0.71로 선형관계로 설명될 수 있다. 소화수와의 상관관계는 R 값이 uniconazole에서 0.65, paclobutrazol에서 0.57로 매우 낮은 것으로 나타났다.
Fig. 4.
The linear relationship between plant growth retardants and flower stalk length, stem length, chlorophyll content, or number of floret in Digitalis purpurea applied with uniconazole and paclobutrazol at various concentrations. Relationships between individual variables were examined using simple linear regression. All regressions were conducted with 95% confidence interval. R represents the linear correlation between the dependent variable. Its large value indicates a strong relationship.
적요
디기탈리스의 초장을 조절하여 분화가치를 높일 목적으로 paclobutrazol과 uniconazole을 농도를 달리하여 엽면살포하고 초장의 변화와 개화에 미치는 영향을 조사하였다. 두 가지 생장억제 제 모두 디기탈리스의 초장을 억제하는 효과가 뚜렷이 나타났으며, 농도가 높아질수록 왜화효과는 일직선상으로 증가하였다. 적당한 초장으로 관상가치가 더 높게 되었던 디기탈리스는 pacloburazol 1~3mg·L-1와 uniconazole 1~2mg·L-1 처리구에서 얻을 수 있었 다. 개화개시일은 생장억제제 처리에 의해 대조구보다 6일 정도 늦 어졌으며, 최종 개화율에 이르는 시간도 대조구 보다 3일 정도 지연 되었다. 최종 개화율은 생장억제제 처리구에서 대조구에 비해 10% 정도 낮아졌다. 소화수와 엽록소 함량은 낮은 농도에서는 대조구와 유의적인 차이가 보이지 않았으나 고 농도에서는 대조구보다 감소 하는 것으로 나타났다. 생장억제제와 다른 조사항목과의 상관관계 를 분석한 결과, 생장억제제 농도와 초장 및 화경장과의 상관관계 는 생장억제제 종류와 관계없이 매우 강한 선형 상관관계(R>0.8) 를 보여주었다. 그러나 생장억제제와 소화수와의 상관관계는 매우 약한 선형 상관관계(R=0.57~0.65)가 인정되었다.
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