제주도 서귀포시 토평동 일대에 자생하는 하늘타리와 노랑 하늘타리의 완전히 성숙된 주황색 및 노란색 열매를 2012년 11월 11일 채취 후 지퍼백에 담아 실험실로 이동하였으며, 이 동 후 바로 과육을 제거하고 육안으로 충실한 종자만 선별하 였다. 정선된 종자는 야생 종자를 효율적으로 세척하는 방법 인 2% NaOCl로 30분간 세척 (Sauer and Burroughs, 1986) 하고 증류수로 5회 이상 수세 후 음지에서 24시간 동안 자연 건조하여 50ml conical tube에 넣어서 실험 전까지 실험실 상온 (24°C± 4°C)에 11월 19일 저장하였다.

종자저장온도는 Kim 등 (2001b)과 Hwang 등 (2012)에 의 해 종자의 발아력을 상당기간 유지 할 수 있는 −20°C, 2°C, 상온 (실험실 24°C± 4°C)으로 달리하였으며 −20°C와 2°C는 2 월 20일 (60일간)에 저장하였다. 전처리는 파종 하루 전 증류 수 및 GA₃ 용액 (100 ppm)에 24시간 침지처리한 처리구와 대조구로 달리하였다. 박과 식물인 참박 (Lagenaria leucantha Rusby) 종자 발아시 증류수와 GA₃ 100 ppm 1 ~ 2일 침지시 최대 발아율(97%)을 보고 (Kang et al., 2003)한 것과 Sun 등 (2008)에 의해 GA₃ 200 ppm 처리시 최적의 발아율을 보 고하였지만 100 ppm과 별 차이 (4%) 없어 효율적인 측면에서 GA₃ 100 ppm을 선택하였다. 전처리된 종자는 피트모스 (potgrond H, Germany)가 충진된 50구 플러그 셀 트레이 (plug cell tray)의 각 구마다 한 립씩 총 16립의 3반복으로 4 월 19일 (채종 160일 후)에 파종하였다.

종자발아는 자엽이 상토를 뚫고 돌출된 것을 발아 한 것으 로 간주하였으며, 발아율은 6월 5일 (파종 35일 후) 데이터를 공시하였다. 유묘 생육특성인 초장 (mm), 엽수 (매), 엽폭 (mm), 엽장 (mm), 근장 (mm) 및 생중량 (mg, 지상·하)을 각 조건 당 9개체씩 6월 5일 조사하였으며, 건중량 (mg, 지상·하)은 시 료를 15일간 음지에서 충분히 자연건조 한 후 전자저울을 이 용하여 측정하였다. 종자저장온도와 전처리에 따른 생중량 대 비 건중량의 수분 감소율은 아래의 식으로 계산하였다.

- 수분감소율:

(Bw-Dw)/Bw × 100%

Bw: 생중량 (Biomass weight), Dw: 건중량 (Dry weight)

엽폭과 엽장은 완전히 전개된 위에서 2번째 잎을 대상으로 측 정하였으며, 근장은 길이가 긴 5개를 측정하여 평균값을 구하 였다. 또한 유묘의 활력을 나타내는 지표 (Abdul-Baki and Anderson, 1973)로 사용되는 유묘활력지수 (Seedling Vigor Index)와 변형된 유묘활력지수 (Modified Seedling Vigor Index; Afrakhteh et al., 2013)를 통하여 하늘타리 및 노랑하 늘타리의 종자발아와 유묘생육에 적합한 조건을 탐색하였다.

- 유묘활력지수

(Seedling Vigor Index, SVI):

SVI = Germination (%) × [Plant height + Root length]

- 변형된 유묘활력지수

(Modified Seedling Vigor Index, MSVI):

MSVI = Germination (%) × [Plant height +Root length + Fresh weight (Top, Root) + Dry weight (Top, Root)] / 6

모든 실험은 경기도 양평군 용문면에 위치한 국립수목원 유용 식물증식센터 비닐온실에서 수행하였다.

실험결과는 SPSS (ver. 12.0 Kor) 프로그램을 이용하여 다 변량 분산분석 (MANOVA :Multivariate ANOVA)을 통해 처 리간 유의성을 살펴보았으며 유의성이 있는 경우 Duncan Multiple Range Test (DMRT) (p = 0.05)로 2차 검증하였다.

종자저장온도 (−20°C, 2°C, 상온)와 전처리 (대조구, 증류수 및 GA₃ 100 ppm 24시간 침지처리)가 하늘타리와 노랑하늘타 리 종자발아에 미치는 영향을 조사한 결과 하늘타리는 상온저 장 후 증류수 침지처리에서 95%의 가장 높은 발아율을 나타 냈으며, 동일 저장온도의 GA₃ 용액 (100 ppm) 침지처리 (94%) 및 대조구 (92%) 순으로 높은 발아율을 보였다 (Table 1, Fig. 1). 하지만 상온저장 조건 내에서 전처리는 유 의성이 인정되지 않았다. 노랑하늘타리는 2°C 저온저장 후 GA₃ 용액 (100 ppm) 침지처리에서 96%의 가장 높은 발아율 을 나타내었으며 동일 저장온도의 대조구 (92%), 증류수 침지 처리 (85%) 순으로 높은 발아율을 보였다 (Fig. 2). 하늘타리 와 마찬가지로 2°C 저온저장 내에서 전처리는 유의성이 인정 되지 않았다.

2°C와 상온저장에 비해 −20°C 저장종자는 하늘타리 43 ~ 66%, 노랑하늘타리 67 ~ 72%의 발아율을 보여 2°C 및 상온저장에 비해 발아율이 24 ~ 52% 감소하였다. 이러한 결과 는 −20°C 저장시 백수오 (Cynanchum wilfordii; Hwang et al., 2012)와 황기 (Astragalus membranaceus; Kim et al., 2001b)의 발아율이 향상됨을 보고한 결과와 상이하였는데 주 요원인은 백수오나 황기는 난온대 일본에서부터 중온대 중국 동북부지역까지 자생 (Lee, 2007a; 2007b)하기 때문에 −20°C 에서도 종자활력을 잃지 않고 오히려 높은 발아율을 나타낸 것으로 생각된다. 하지만 하늘타리와 노랑하늘타리는 우리나 라 중남부 이하 및 일본의 난온대 지역에서 자라는 식물로 추 운 지역을 싫어하기 때문에 −20°C에서 저장한 경우 모수가 자 라는 환경과 상이하여 장기휴면에 돌입한 것으로 생각된다. 특 히 저장온도가 발아율에 고도의 유의성 (하늘타리; p < 0.001, 노랑하늘타리; p < 0.01)이 인정된 것이 이를 뒷받침하였고, 이 미 하늘타리의 최적 종자저장온도를 25 ~ 35°C로 보고 (Sun et al., 2008) 한 것과 일치하였다. 또한 하늘타리는 2°C 혹은 상 온저장종자의 경우 전처리는 발아율에 유의적인 차이가 인정 되지 않았고, −20°C 저장종자 조건에서만 유의성이 인정되 었다. 노랑하늘타리는 모든 조건에서 전처리가 발아율에 유의 적인 영향을 미치지 않았다.

하늘타리, 노랑하늘타리 모두 2°C와 상온에 저장된 종자를 전처리 없이 파종할 시 90% 이상의 높은 발아율을 보였다. 따라서 하늘타리와 노랑하늘타리는 증류수 및 GA₃ 용액 (100 ppm) 24시간 침지처리가 종자 발아율 향상에 영향을 미 치지 않는 것으로 판단된다. 이러한 결과는 박과 식물 인 오 이, 참외, 호박의 수분 침종 시간에 따라 종자 발아율과 평균 발아시간에 차이를 나타낸 것과 상이한 결과를 나타내었다 (Lee et al., 2009). 그 이유는 하늘타리와 노랑하늘타리는 종 자저장온도 (2°C와 상온)가 적절하여 휴면에 돌입하지 않고 최 적의 발아율을 보인 것으로 생각된다.

하늘타리와 달리 상온 저장된 노랑하늘타리 종자의 GA₃ 침 지처리는 대조구나 증류수 처리에 비해 발아율이 9 ~ 18% 이 상 감소하여 GA₃ 침지시 박 종자의 발아율이 감소됨을 보고 한 연구결과 (Kang et al., 2003)와 일치하였다. 하지만 같은 속 근연종인 하늘타리와 큰 차이를 보여 보다 면밀한 원인 분 석이 필요한 것으로 생각된다.

지금까지 보고된 하늘타리의 발아율은 송이석에 파종 시 88% (Choi et al., 2010)와 GA₃ 200 ppm 침지처리시 48% 로 보고 (Sun et al., 2008) 된 바 있으나 본 연구에서 96% 의 발아율을 보였다. 이처럼 발아율에 차이를 보인 이유는 종 자저장조건과 토양 (피트모스), 그리고 채종 개체와 지역 차이 에서 기인한 것으로 생각된다.

저장온도와 전처리가 유묘의 생육에 미치는 영향을 살펴본 결과 하늘타리는 2°C 저장 후 GA₃ 용액 (100 ppm)에 24시간 침지처리 된 종자를 발아시킨 유묘의 생육특성이 초장 54mm 엽수 8매, 엽폭 12mm, 엽장 13mm, 근장 113mm, 생중량 지상 부 739mg, 지하부 723mg, 건중량 지상부 176mg, 지하부 103mg으로 우수하였다 (Table 2). 특히 기존 및 변형된 유묘 활력지수가 각각 15737과 29869로 본 실험조건 중에서 가장 높게 나타났으며 상온저장 후 GA₃ 용액 (100 ppm)에 24시간 침지처리 조건에서도 동일 수준 (p < 0.001)에서 우수한 유묘 의 생육특성과 활력지수를 나타내었다.

노랑하늘타리 또한 하늘타리와 마찬가지로 2°C저장 후 GA₃ 용액 (100 ppm)에 24시간 침지처리 종자를 발아시킨 유묘의 생육특성이 초장 44mm, 엽수 10매, 엽폭 21mm, 엽장 22mm, 근장 130 mm, 생중량 지상부 553 mg 및 지하부 363 mg, 건중량 지상부 103mg 및 지하부 93mg으로 우수하였다 (Table 3). 특히 기존 및 변형된 유묘 활력지수가 각각 16807 과 20611로 본 실험조건 중에서 가장 높게 나타났으며 상온 저장 후 GA₃ 용액 (100 ppm)에 24시간 침지처리 조건에서도 동일 수준 (p < 0.01)에서 우수한 유묘의 생육특성과 활력지수 를 나타내었다.

하늘타리와 노랑하늘타리 종자의 GA₃ 처리로 인해 유묘의 생육특성과 활력지수가 양호해지는 경향이었으며 특히 2°C 저 장 종자의 경우 유의적으로 뚜렷한 상승을 나타내었다. 이는 종자의 GA₃ 침지처리는 배축의 신장을 도와 발아를 촉진시키 는 것은 물론 발아묘 생육특성까지 긍정적인 영향을 미치는 것으로 보고 (Balaguera-Lopez et al., 2009)된 바와 일 치하였다. 유묘 활력지수는 종자 발아 및 생육특성에 대한 정 보를 제공하며 무엇보다 후기 생존율과 잠재성장을 결정짓는 매우 중요한 요소이다 (Mishra and Salokhe, 2008). 하지만 유묘 활력지수의 좋고 나쁨은 추후 유묘 활력지수를 바탕으로 등급을 나누어 재배를 통해 검증 (Manangkil et al., 2008)되 어야 되기 때문에 본 연구에서 제시된 발아 조건과 유묘 활력 지수를 바탕으로 다양한 재배 실험 적용이 필요한 것으로 생 각된다.

하늘타리의 −20°C 저장 종자의 전처리 대조구 유묘의 생육 특성 중 생체중 (지상, 지하)은 612mg, 546mg으로 나타났으 나 건중량 (지상, 지하)은 88mg, 73mg으로 최적의 생육을 보 인 상온저장 조건의 전처리 대조구에 비해 수분이 큰 폭으로 감소하여 높은 수분감소율을 나타내었으며 노랑하늘타리 또한 비슷한 경향을 나타내었다. 종자저장온도가 적절하지 않으면 종자내부의 식물생장조절제인 GA₃와 ABA가 감소되며 특히 ABA가 비정상적으로 감소하여 결국 내부의 GA₃가 비정상적 으로 활성화되어 (Finch-Savage and Leubner-Metzger, 2006) 식물세포의 급격한 성장과 수분흡수 (Al-Hawezy, 2013)로 인 해 수분 감소율이 하늘타리와 노랑하늘타리에서 가장 높게 나 타난 것으로 생각된다 (Tables 2, 3). −20°C 저장 종자의 증 류수 및 GA₃ 침지처리로 인해 유묘의 생육특성 및 활력지수 가 양호해지는 경향을 나타내었으나 상온 및 2°C 저장 종자에 비해 상대적으로 저조하였다. 따라서 하늘타리와 노랑하늘타 리 자생지의 온도조건에 벗어난 저장온도는 종자휴면을 유도 하고 내부 식물생장조절물질과 활성물질 저조화로 인해 비정 상적인 유묘 생육특성과 저조한 활력지수를 보이는 것으로 나 타났다.

본 실험에서 최종발아율을 파종 35일 이후 (6월 5일) 데이 터를 공시한 이유는 하늘타리는 35일 이내에 발아가 완료되며 (Sun et al., 2008) 식물생활사 중 발아단계에서 치사율이 가 장 높기 (Mark and Prince, 1981) 때문에 치사율이 지난 유 묘를 측정하기 위함이었다. 발아단계를 벗어난 수준에서의 최 종 발아율 (유묘 획득율)을 조사하는 것은 그만큼 건실한 유 묘를 획득하는 의미와 같다. 따라서 본 연구에서는 종자저장 온도와 전처리를 달리하여 90% 이상의 높은 발아율과 양질의 유묘를 획득할 수 있었고 최적의 저장방법과 전처리는 2°C 저 장과 GA₃ 100 ppm 24시간 침지처리로 나타났다.