상대광도별 삽주 유묘의 생장 및 뿌리 발달 특성
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This study was carried out in order to investigate the early growth and root development characteristics of Atractylodes japonica container seedling. Experiment was performed by light intensity (100%, 60%, 25% and 10% of full sunlight). Height was surveyed well under 25% of full sunlight (overall 11.013.0%). Root collar diameter was the highest in the full sunlight (7.52 mm). It was the highest fresh weight (1.52 g, 0.92 g, 0.90 g and 3.34 g) under 25% of full sunlight, root dry weight was getting higher in the higher light level and the highest in the full sunlight (0.13 g). Total root length, root project area, root surface area and root volume were the highest under 25% of full sunlight (434.7 cm, 17.4 cm2, 54.7 cm2, 0.55 ㎤, respectively) and the lowest under 10% of full sunlight. As a result of surveying the whole experiment, A. japonica is judged nicely by maintaining 25% of full sunlight, excepting 10% of full sunlight. And light levels during the early growth are overly important to improve early growth.
Keywords:
Atractylodes japonica, Dry Weight, Early Growth, Fresh Weight, Root Analysis서 언
우리나라에서 재배하는 약초는 인삼을 비롯하여 당귀, 천궁, 백작약, 백하수오, 백지, 강활, 독활, 익모초, 소엽, 산약, 양 유, 지모, 지황, 해방풍, 고본, 황기, 삽주 등 100여종에 이른 다 (Kwak et al., 2011). 이 중 삽주 (Atractylodes japonica Koidz.)는 국화과에 속하는 다년생 초본으로 한국, 일본, 중국 의 동북지방 산지에 자생하는데, 초장이 30 ~ 100cm에 달하 고 뿌리가 굵으며 마디가 있다. 뿌리는 약용으로 쓰이며 잎은 채소로 이용하는데 가정에서는 이 삽주의 부드러운 싹을 삽주 국, 삽주쌈, 나물 등으로 만들어 먹는다. 천생출, 동출, 산출, 백 출, 선출, 산연이라고 부르기도 한다 (Kwak et al., 2011; Park and Seong, 2007).
근래에 와서 국민소득의 향상과 생활양식의 변화로 사람들 이 건강에 대한 관심도가 높아짐에 따라 유기농, 무농약으로 재배된 작물들에 대한 수요가 증가하면서 삽주에 대한 관심도 커지고 있다. 우리나라에서 삽주는 주로 산에서 자생하고 있 으며 농가에서 약용으로 재배하기도 한다. 삽주는 자연 상태 에서 종자 결실률이 매우 낮을 뿐만 아니라 노지에서 종자번 식을 통한 생장이 아주 느리기 때문에 주로 근경을 이용하여 재배하고 있으며, 농가소득증대를 위한 대체작물로서 재배면 적이 점차 증가되고 있다. 따라서 지속적인 재배 확대를 위해 서는 삽주의 번식과 생산에 관한 연구가 수행되어야 하나 현 재까지 국내에서 삽주에 관한 연구는 삽주의 약리 효과에 관 한 연구가 주로 수행되어 왔다. 즉 삽주의 파골세포 분화 조 절 효과, 황산화 효과, 암세포 증식억제 효과, 췌장 및 신장 보호 효과, 관절염의 예방 및 개선에 대한 효과 등에 대한 연 구 (Choi, 2011; Han and Park, 2011; Kim and Park, 2012; Park, 1999, 2010; Park and Kim, 2008)들이다.
번식 및 생육과 관련된 연구는 삽목에 관한 보고 (Jang et al., 1996)와 자생지 환경과 생육특성 조사 (Park et al., 2000a) 정도로 알려져 있어 앞으로 이와 관련된 연구가 수행 될 필요성이 높게 요구된다.
한편 본 연구에서는 삽주의 낮은 종자 결실률 및 느린 초기 생장 등의 특성에 따른 포지 직파에 의한 생산의 어려움을 고 려하여 시설 내 육묘생산 방법을 개발하고자 하였다. 즉, 직파 에 따른 종자 손실과 유묘 단계에서의 관리의 어려움을 육묘 상자에서 육묘한 다음 노지에 이식하여 생산하는 방법을 의 미한다. 따라서 본 연구에서는 노지이식 전인, 육묘단계에서 차광처리가 삽주 유묘의 생장과 형태적 특성에 미치는 영향 을 조사하여 유묘단계의 적정 생육환경을 구명하고자 하였다. 또한 육묘과정에서 얻어지는 우량한 유묘를 노지에 이식하여 보다 높은 생산성 추구에 기여할 수 있는 기초자료를 얻고자 하였다.
재료 및 방법
1. 공시재료 및 차광시설
본 실험의 공시식물은 삽주 (Atractylodes japonica Koidz.) 로, 종자는 국립산림과학원 남부산림자원연구소의 월아시험림 임간재배지에서 직접 채취하여 2013년 3월 6일에 가좌시험림 내 비닐온실에서 생육실험을 실시하였다.
공시 육묘상자는 육묘용 플라스틱 72구 Tray (72 cavities, L27.5 ×W54.0 × H4.5, cm)로서 이 연결육묘상자의 구 용적은 약 39.2㎖이며 생육밀도는 1㎡에 484본이다. 상토는 유기물 질이 포함되지 않은 시중에서 구입한 원예용 상토 (부농, 한 국)를 사용하였다.
삽주 생육 실험은 비닐온실 내에서 차광망 (35%, 75%, 95% 차광)을 이용하여 차광처리구의 상대광도를 각각 전광의 60%, 25% 및 10% 정도로 조절하여 전광을 포함한 총 4수준으로 실험을 실시하였다. 유묘의 양호한 생육을 위해 종자를 24시 간 수침처리 (Lee et al., 2013, 2014) 후 파종한 육묘상자는 차광처리별로 6개씩 배치하여 생육하였다.
차광처리별 광도는 2013년 3월 6일 맑은 날에 각 차광 내 세 지점에서 LI-250 Light meter (Li-Cor, USA)를 이용하여 측정하여 평균 낸 결과, 각각 613.3µmol• m−2 • s−1 (전광), 370.4µmol• m−2 • s−1 (35% 차광망), 157.9µmol• m−2 • s−1 (75% 차광망), 38.9µmol• m−2 • s−1 (95% 차광망)로 조사되었다.
관수는 오전 10시에 용기 내 상토가 충분히 젖을 정도로 주 2회 실시하였고, 습도유지를 위하여 모든 차광 처리구에 비 닐을 씌웠으며 고온으로 인한 피해를 방지하기 위해 내부 온 도가 높은 오후 1 ~ 2시에는 비닐을 개방해 주었다.
2. 생장 및 생장량 조사
노지이식을 위한 유묘 생산의 목적에 따라 2013년 5월 21 일에 생장 조사를 하였다. 광수준별 초장, 근원경 및 근장 생 장을 조사하고, 잎, 줄기 및 뿌리를 각각 분리하여 부위별로 생중량을 측정하였다. 건중량은 Drying Oven (DS-80-5, Dasol Scientific Co. Ltd, 한국)에서 105°C로 72시간 건조한 후 부위별로 측정하였다. 또한, 상대광도에 따른 생장 특성을 분석하기 위해 S/R율 (Leaf + Shoot / Root Ratio), 엽건중비 (Leaf Dry Weight Ratio, LWR), 줄기건중비 (Shoot Dry Weight Ratio, SWR), 뿌리건중비 (Root Dry Weight Ratio, RWR)를 구하였다.
• S/R Ratio = Shoot Dry Weight / Root Dry Weight
• LWR (g • g−1) = Leaf Dry Weight / Total Dry Weight
• SWR (g • g−1) = Shoot Dry Weight / Total Dry Weight
• RWR (g • g−1) = Root Dry Weight / Total Dry Weight
3. 뿌리 특성 분석
뿌리 분석 실험은 WinRhizo 프로그램 (2009 version, Regent Instrument Inc., Canada)을 이용하여 광수준이 뿌리의 영상 및 형태 특성에 미치는 영향을 분석하기 위하여 2013년 5월 21일에 채집되어 생장조사를 마친 삽주를 대상으로 실시 하였다. 이 프로그램은 전체 뿌리의 영상 분석 (root image analysis)과 함께 전체뿌리길이 (total root length), 뿌리투영단 면적 (total projected root area), 뿌리표면적 (total root surface area), 뿌리부피 (total root volume), 평균뿌리직경 (average root diameter) 등을 측정 • 분석할 수 있으며, 뿌리가 겹쳐진 상태도 자체 수정하여 분석할 뿐만 아니라 뿌리의 직 경급별로도 전체뿌리길이, 뿌리투영단면적, 뿌리표면적, 뿌리 부피 등을 분석할 수 있다 (Arsenault et al., 1995; Bouma et al., 2000; Wang and Zhang, 2009).
이 프로그램의 분석과정은, 보다 정확한 분석을 위해 뿌리 가 상하지 않게 뿌리에 붙은 불순물을 물로 조심스럽게 씻어 낸 후 뿌리가 잠길 정도로 물이 채워진 투명한 트레이 안에 뿌리를 넣고, 트레이 안의 뿌리가 최대한 겹치지 않게 조심스 럽게 퍼트린다. 그 다음 뿌리를 넣은 트레이를 스캐너 (Epson Expression 10000XL, Seiko Epson Corp. Japan) 위에 올려 놓고 스캔 후 저장된 이미지를 WinRhizo 프로그램으로 분석 을 실시하였다 (Kim et al., 2010).
결과 및 고찰
1. 생 장
상대광도별 삽주의 생육실험에서 초장 생장은 전체적으로 11.0 ~ 13.0cm로 조사되었으며 이들 간 유의성은 보이지 않 았다. 가장 높은 초장 생장을 보인 처리구는 상대광도 25% 처리구로 나타났다. 근원직경은 전광에서 7.52mm로 가장 높 은 것으로 조사되었으며 상대광도가 낮아지면서 근원경이 유 의적으로 점차 작아지는 경향을 보이는 것으로 나타났다. 근 장의 경우에도 전광에서 가장 긴 것으로 조사되었으며 전체적 으로 상대광도가 낮아질수록 짧아지는 경향을 보였다. 이것은 삽주가 광 수준에 따라 생장의 차이가 발생 (Park et al., 2004) 했기 때문으로 사료된다.
파종 후 생육한 본 실험의 삽주 초장은 삽주의 근경을 510 g으로 분주하여 호르몬 처리 후 실시한 생육 실험의 생육 초기 무처리구의 초장 (Park et al., 2000b) 보다 작은 것으로 나타나 실험 간 생장의 차이를 보인 것으로 나타났다. Jeon 등 (2013)은 전처리 (상온건조, 저온건조, 수침 처리) 후 차광 (전광 및 35%, 50%, 75%, 95% 차광)을 통한 삽주 종자의 발아실험에서 상온건조 처리된 종자의 경우, 35% 차광에서 가 장 낮은 발아속도를 보인 것으로 보고하였는데, 본 실험의 상 대광도 60%에서의 저조한 초장생장은 상대적으로 낮은 발아 속도와도 관련이 있을 것으로 사료된다.
한편, 초본인 바위솔 (Hong et al., 2006) 뿐만 아니라 상 록활엽수인 가시나무 (Sung et al., 2011)와 잎을 약용으로 사 용하기도 하는 굴거리나무 (Song, 2013) 또한 광도에 따라 생 장의 차이가 발생하는 것으로 보고되었다. 이러한 결과들을 보 면 초본과 목본 모두 식물 종에 따라 정도의 차이는 있지만 광 수준의 차이는 생장에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있다.
2. 생장량
삽주의 생중량을 조사한 결과, 잎, 줄기, 뿌리 및 전체 생중 량은 모두 상대광도 25%에서 각각 1.52 g, 0.92 g, 0.90 g, 3.34 g으로 가장 높게 조사되었으며 모두 유의성을 보이는 것 으로 나타났다. 건중량의 경우, 잎은 상대광도 25%에서 0.20 g 으로 가장 높았으며 줄기, 뿌리, 전체 건중량은 전광에서 각각 0.16 g, 0.13 g, 0.46 g으로 가장 높게 나타났다. 특히, 줄기, 뿌 리 및 전체의 건중량은 전광에서 가장 높은 것으로 조사되었 으며 광수준이 낮아질수록 유의적으로 낮아지는 경향을 보인 것으로 나타났다 (Table 2).
부위별 (잎, 줄기, 뿌리) 및 전체의 생중량과 건중량은 모두 상대광도 10%에서 가장 낮은 값을 보인 것으로 조사되었다. 이러한 결과는 삽주의 초장생장 결과와 다른 경향을 보였는데 이것은 Fig. 1에서와 같이 상대광도 10%에서 삽주가 웃자라 는 현상을 보였기 때문으로 사료되며, 암조건에서 생육된 백 수오 (Yoo et al., 2013)가 고사한 것과 부합되는 결과로 판 단된다. 또한, 나머지 처리구에서는 삽주가 필요로 하는 광수 준을 충족시켰기 때문에 상대적으로 양호한 생장을 보인 것으 로 사료된다. 따라서 삽주 유묘의 양호한 생장을 위해서는 적 정한 광도를 유지해야할 필요가 있는 것으로 판단되며 상대적 으로 큰 종자를 파종 (Lim et al., 2012) 한다면 보다 높은 생장량을 보일 것으로 사료된다. 본 실험에서 웃자라 생장 이 좋지 못한 상대광도 10% 처리구를 제외한, 상대광도 25% ~ 100%에서 잎, 줄기 및 전체의 건중량은 이들 처리구간 에 유의성은 나타나지 않았다. 한편, 다른 종류의 산채인 병풍 쌈 (Lee et al., 2012a)과 수리취 (Lee et al., 2012b)를 전광, 약차광 (45 ~ 55%), 중차광 (65 ~ 75%), 강차광 (88 ~ 92%)으 로 각각 생육한 결과, 잎 건중량은 병풍쌈과 수리취 모두 중 차광에서 가장 높은 값을 보인 것으로 보고되었다. 이처럼 본 실험의 결과와 함께 산채 종류에 따라 광 수준 차이에 대한 생장 반응의 차이는 이들 산채 종들이 산림 내 자연 생육지 환경의 다양한 광 수준 조건에서의 적응 결과로 사료된다.
S/R율은 전체적으로 유의성을 보이며 2.6 ~ 6.9의 범위로 조 사되었다. 또한, 상대광도 10%에서 가장 높고, 전광에서 가장 낮은 것으로 조사되었는데 이것은 차광처리 후 생육된 병풍쌈 (Yoon et al., 2013)의 결과와 동일한 경향을 보인 것으로 나 타났다. 이러한 결과는 상대적으로 전광의 높은 뿌리 생장량 에 기인한 것으로 판단된다.
3. 부위별 건중비 (LWR • SWR • RWR)
부위별 건중비의 경우, LWR은 상대광도 25%에서 0.52로 가장 높은 것으로 조사되었다. 유의적으로 현저하게 저조한 생 장량을 보인 10% 처리구를 제외하면, 광수준이 높아질수록 LWR이 낮아지는 경향을 보이며 전광에서 상대적으로 가장 낮 은 값을 보인 것으로 조사되었다. SWR의 경우에는 상대광도 10%에서 0.40으로 가장 높게, 상대광도 25%에서 0.28로 가장 낮게 나타났다. 특히, 뿌리의 건중비를 나타내는 RWR의 경우 에는 전광에서 0.28로 가장 높게 조사되었으며 광도가 낮아질 수록 결과 값도 유의적으로 낮아지는 경향을 보이는 것으로 나타났다 (Fig. 2).
한편, 다른 산채인 병풍쌈의 경우에는 상대광도가 10% 정 도인 처리구에서 가장 높은 LWR을 보인 것으로 나타났다 (Lee et al., 2012a; Yoon et al., 2013). Park 등 (2000a)은 광투과율이 높을수록 삽주의 지하부 생중량이 증가한다는 연 구결과를 보여, 광수준이 높아질수록 유의적으로 높아지는 경 향을 보인 본 실험과 유사한 경향을 보인 것으로 사료된다.
3. 뿌리 특성
삽주는 뿌리부분을 약용으로 이용하기 때문에 지상부 보다 상대적으로 지하부의 더 생장이 중요하다고 할 수 있다. 본 실험에서 광 수준을 달리하여 생육한 삽주 유묘의 뿌리는 상 대광도 25%에서 가장 좋은 뿌리 발달을 보인 것으로 조사되 었다 (Fig. 3). 뿌리는 전광 및 상대광도 60%와 10%에서 상 대적으로 양호한 생장을 한 것으로 보였으며, 이들의 뿌리 분 이 비교적 잘 형성된 것으로 조사되었다. 한편, 본 실험과 같 이 포지에 이식을 위한 유묘생산의 경우에는 생산의 효율성을 위해 이식 시기 구명과 함께 보다 다양한 용적의 용기에서 추 가 실험이 필요할 것으로 사료된다.
뿌리의 길이와 직경급의 분포 비율은 뿌리체계를 묘사하거 나 비교하는데 있어서 매우 중요한 형질로 고려될 수 있다 (Bouma et al., 2000). 광 수준에 따른 삽주 유묘의 뿌리 형 태 특성을 조사한 결과, 전체뿌리길이, 뿌리투영단면적, 뿌리 표면적 및 뿌리부피는 모두 상대광도 25%에서 각각 434.7cm, 17.4cm2, 54.7cm2, 0.55㎤로 유의성을 보이면서 가장 높은 값 으로 조사되었다 (Table 3). 또한, 전광에서도 상대광도 25% 처리구와 유의성을 보이지 않으며 높게 조사되었는데, 이것은 삽주가 광투과율이 높을수록 좋은 생장을 보인다 (Park et al., 2000a)는 연구결과와 유사한 경향을 보인 것으로 사료된다. 상 대광도 10%에서는 전체뿌리길이, 뿌리투영단면적, 뿌리표면적 및 뿌리부피 모두 가장 낮은 값으로 조사되었는데 특히, 전체 뿌리길이의 경우에는 다른 처리구의 18.8 ~ 27.0% 수준으로 조 사되었다. 한편, 평균뿌리직경은 전광과 상대광도 25%에서 상 대적으로 낮게 조사되었는데 전체뿌리길이가 긴 처리구에서 이러한 결과가 나타난 것을 보면, 이것은 상대적으로 세근이 많았기 때문으로 사료된다. 잔대의 경우에는 전체뿌리길이가 25% 차광에서 가장 높은 값으로 조사 (Kim et al., 2012)되 어 본 실험의 삽주와는 다른 경향을 보였다.
전체 뿌리길이를 직경급별 비율로 나타낸 결과, 0.4mm 이상 의 뿌리 직경급에서는 17.8%의 비율로 전광에서 상대적으로 가장 높게 조사되었는데 이것은 근원직경과 뿌리 부위의 건물 생산량의 결과와 동일한 결과로서 광량이 지하부의 생장에 영 향을 미쳤기 때문으로 사료된다. 한편, 세근으로 판단되는 0 ~ 0.2mm의 뿌리 직경급에서는 상대광도 10% 차광에서 약 30.4%로 가장 높은 비율로 조사되었는데 이것은 상대적으로 전체뿌리길이가 현저히 저조했기 때문으로 판단된다 (Table 4).
따라서 본 실험결과를 종합적으로 살펴볼 때 상대광도 10% 를 제외한 처리구에서는 초장 생장 및 건중량이 유의성을 보 이지 않았는데, 뿌리 발달의 경우에는 상대광도 25%에서 좋 은 것으로 나타나 포지 이식을 위한 삽주 유묘의 생산은 광수 준을 상대광도 25%로 유지하여 생육하는 것이 보다 좋을 것 으로 판단된다. 삽주의 수확을 위해서는 3년 이상 소요되는데 이와 같은 결과를 활용하여 뿌리 발달을 유도해 삽주의 생산 기간을 단축시킬 수 있을 것으로 사료되며 보다 생산성이 높 은 수확 시기를 구명하기 위해서는 지속적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
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