본 실험에 사용된 식물은 눈개승마 (Aruncus dioicus var. kamtschaticus Hara)로서 종자는 강원도 영월에서 2014년 10 월에 구입하였으며, 이 종자의 품질은 Table 1과 같다.

전처리시 사용한 용기는 육묘용기로 많이 이용되는 128구 tray (L27.5 × W54.0 × H5.0cm)이며, 상토는 코코피트, 피트모 스, 질석, 지오라이트, 펄라이트가 6 : 1 : 1 : 1 : 1 (용적기준)로 혼합된 원예용 상토 (Horticulture nursery media, Punong, Kyoungju, Korea)를 시중에서 구입하여 사용하였다.

종자는 실험전 저온습윤 조건에서 전처리를 하였으며, 종자 를 흡습지에 싸서 비닐봉투에 넣은 후 증류수로 비닐봉투 내 부를 습윤 처리하여 4°C의 저온저장고에 각각 0일, 15일, 30 일, 45일, 60일 동안 저장하였다. 발아실험은 종자의 전처리 후 온도와 차광을 각각 조절하여 실시하였다. 먼저, 온도별 발 아 실험은 국립산림과학원 남부산림자원연구소에서 온도를 각 각 5°C, 10°C, 15°C, 20°C로 조절하여 실시하였다. 대조구 (저 온습윤 저장 0일) 종자는 2014년 12월 11일에 상기 온도로 조절된 항온기에서 각각의 전처리 기간이 끝난 12월 26일, 2015년 1월 9일, 1월 26일, 2월 9일에 발아실험을 실시하였다. 실험은 각 온도별로 filter paper를 2장씩 깐 petri dish에 증 류수를 흐르지 않을 정도로 넣은 후 종자를 50립씩 3반복으 로 실시하였다. 항온기는 암조건이었으며, 종자를 배치한 petri dish를 넣은 후 습도를 유지하기 위하여 증류수를 수시로 분 무하였다.

차광별 발아실험은 남부산림자원연구소 가좌묘포장 내 비닐 온실에서 2월 24일부터 60일간 수행하였다. 차광율 35 - 75% 수준의 차광망을 이용하여 차광수준을 전광 및 35%, 50%, 75%로 조절하였는데, 이때 상대 차광율은 Table 2에서와 같다. 파종 전, 종자는 증류수 (대조구), BA (200 mg •ℓ^–1), GA₃ (200 mg •ℓ^–1)에 각각 24시간동안 상온에서 침지하여 2015년 2월 24일에 128구 tray (128 cavities, L27.5 × W54.0 × H5.0cm)에 1셀당 1립씩 파종하여 3반복으로 시험하였다.

차광별 광도는 Portable Photometer (LI-250 Light meter, LI-COR Biosciences, Lincoln, NE, USA)를 이용하여 2015 년 4월 15일 맑은 날 정오에 측정하였으며, 평균값과 상대광 도는 Table 2와 같다. 온도와 습도는 온실 내 온습도 측정기 (HOBO U23-001, ONSET Computer Corporation, Bourne, MA, USA)를 지상으로부터 20cm 높이에 설치하여 실험기간 동안 측정하였다 (Fig. 1).

Fig. 1.  Changes of average temperature (°C) and relative humidity (%) of the experimental site.

온도별 및 차광별 발아실험 실시 후, 매일 발아된 종자의 개 수를 조사하여 최종 조사일까지의 발아율 (Final Germination Percentage, FGP), 발아세를 알아보기 위한 T₅₀ (Days to 50% of Germination of Final Germination Rate), 발아율지수 (Germination Rate Index, GRI), 평균발아일수 (Mean Germination Time, MGT), 발아속도계수 (Coefficient of Velocity of Germination, CVG), 발아속도 (Germination Velocity, Rs), 평균발아속도 (Mean Daily Germination, MDG)를 구하였으며 산출 공식은 다음과 같다.

• Final Germination Percentage (FGP) : (Al-Mudaris, 1998; Gharineh et al., 2004), FGP = Ng / Nt × 100 [Ng :총 발아수, Nt :치상 종자수]
• Days to 50% of germination of final germination rates (T₅₀) : (Coolbear et al., 1984), T₅₀= Ti + (Tj- Ti) × (N/2-Ni) / (Nj-Ni), [N :총 발아수, Ni: N에 대한 50% 발아 직전까지 총 발아수, Nj : N에 대한 50% 발 아 직후까지 총 발아수, Ti : Ni 시점까지 소요된 발아기 간, Tj : Nj 시점까지 소요된 발아기간]
• Germination Rate Index (GRI): (Ruan et al., 2002), GRI = (G₁ / 1) + (G₂ / 2) + .......... + (G_x / X), [G₁ :치상 후 1일차의 발아율, G₂ :치상 후 2일차의 발아율]
• Mean Germination Time (MGT) : (Andalibi et al., 2005; Kulkarni et al., 2007), MGT = Σ (Ni • Ti) / Σ Ni = 100 / CVG, [Ni :조사 당일 발아수, Ti :치상 후 조사일수]
• Coefficient of Velocity of Germination (CVG) : (Ranal and Santana, 2006), CVG = 100 × Σ Ni / Σ Ni • Ti, [Ni :조사 당일 발아수, Ti :치상 후 조사일수]
• Germination Velocity (Rs) : (Rajabi and Poustini, 2005), Rs = Σ Si / Di [Si :조사 당일 발아수, Di :치 상 후 조사일수]
• Mean Daily Germination (MDG) : (Scott et al., 1984), MDG = FGP / d, [FGP :최종 발아율, d :최종 발아일수]

각각의 측정값에 대한 통계 분석은 SPSS (Statistical Package for the Social Science, 20.0K, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 분산분석 (ANOVA)을 실시하였으며, 통 계적 유의성은 p < 0.05 수준에서 검정하였다.

눈개승마 (Aruncus dioicus var. kamtschaticus Hara)를 저온 습윤 조건에서 저장기간을 달리하여 온도별로 처리한 결과, 각 처리구 내 종자 치상 후 경과일수에 따른 발아율의 변화는 Fig. 2와 같다. 각 온도 내에서는 저온습윤 저장기간이 길어질 수록 치상 후 종자의 최초발아일이 짧아지고 발아시작일부터 최종발아율에 도달하는 기간이 짧아지는 것으로 조사되었다. 특히, 저온습윤 저장기간이 증가할수록 발아율이 높아지고 최 종발아율에 도달하는 기간이 짧아지는 것으로 나타났다. 또한, 발아율이 저조한 대조구를 제외하고 저온습윤 저장 처리구를 중심으로 살펴보면 최종발아율은 저온습윤 저장 60일의 15°C 에서 93.3%로 가장 높게 나타났으며, 저온습윤 저장기간이 증 가할수록 높아지는 경향을 보였다 (Fig. 3).

Fig. 2.  Changes of germination percent in A. dioicus seeds after LTW (storage in low temperature and wet condition) at the temperature of 5 - 20°C.

(A); 5°C, (B); 10°C, (C); 15°C, (D); 20°C. Bars indicate SE.

Fig. 3.  Changes of germination percent in A. dioicus seeds by the increase of storage duration in low temperature and wet condition.

(A); 5°C, (B); 10°C, (C); 15°C, (D); 20°C.

일반적으로 야생상태의 초본식물이나 수목류의 종자의 경우 대부분 겨울에 휴면을 하는데, 이러한 종자의 휴면을 인위적 으로 타파하기 위해서는 1 - 5°C 정도의 저온에서 공기의 유통 이 가능하도록 처리하여 1개월-6개월간 저장하면 되는 것으로 알려져 있다. 하지만, 이러한 저온층적 또는 저온습윤 처리는 식물의 종에 따라 처리온도와 기간이 달라지는 것으로 보고되 고 있다 (La and Jeong, 2008; Lee et al., 2003a, 2003b; Salisbury and Ross, 1992). 본 실험의 눈개승마 또한 고산지 대에서 자생하는 초본으로서 저온습윤 처리를 통해 휴면타파 가 가능한 것으로 사료된다.

눈개승마 종자의 T₅₀ (days to 50% of germination of final germination rates)의 경우 전체적으로는 각 발아온도 내에서 저온습윤 저장기간이 길어질수록 짧아지는 경향을 보였다. 온 도가 높아질수록 대부분의 T₅₀이 짧아지는 경향을 보이며, 20°C에서 가장 짧은 것으로 조사되었는데, 15°C와 20°C에서는 큰 차이를 보이지 않았다 (Fig. 4)Table 3.

Fig. 4.  Effects of LTW (pre-treatment of low temperature and wetting) on T₅₀ (days to 50% of germination of final germination rates) in A. dioicus seeds at the temperature of 5 - 20°C.

(A); 5°C, (B); 10°C, (C); 15°C, (D); 20°C.

본 실험의 눈개승마 종자가 대조구보다 저온습윤 저장 처리 구에서 발아율이 높고 T₅₀이 짧아진 것은 저온습윤 저장을 통 해 건조된 종자에 수분이 흡수되어 발아에 영향을 미쳤기 때 문으로 생각된다 (Bewley and Black, 1985). 이러한 결과는 15°C에서 가장 짧은 기간에 발아가 완료되고 발아율이 가장 높게 나타난 것과 상통하는 것으로 눈개승마 종자의 발아율 향상을 위한 눈개승마의 적정 온도는 15°C임을 알 수 있다. 이 러한 온도를 유지한다면 높은 발아율과 균일한 발아를 유도할 수 있어 눈개승마의 생산성 향상과 관리에 보다 효과적일 것 으로 사료된다.

한편, Yoon 등 (1999)은 방풍, 갯방풍, 구릿대, 참당귀 종자 의 경우에 온도가 높아지고 저온습윤 저장기간이 길어질수록 T₅₀이 짧아지는 것으로 보고하여 산채인 본 실험의 눈개승마 와 동일한 경향을 보였다. 이러한 결과는 저온저장고에 저장 되었던 성숙 종자가 저온습윤 처리를 통해 생리적 휴면이 타 파되어 나타난 것으로 사료된다.

발아율지수는 온도가 높아질수록, 저온습윤 저장기간이 증 가할수록 높아지는 것으로 조사되었다. 평균 발아일수는 대조 구를 제외한 저온습윤 저장 처리구의 경우 온도가 높아질수록 짧아져 T₅₀과 동일한 경향을 보이는 것으로 나타났다. 또한, 평균 발아일수가 가장 긴 30일의 5°C에서는 최종발아율이 가 장 높게 나타난 처리구 보다 약 5.2배 더 긴 것으로 조사되었 다 (Table 4). 발아율이 상대적으로 높게 나타난 저온습윤 조 건에서 저장 30일 이상의 처리구를 살펴보면 각 온도별로는 저온습윤 저장기간이 길어질수록 대부분 짧아지는 경향을 보 이는 것으로 나타났다. 이렇게 눈개승마 종자의 저온습윤 저 장기간이 길어질수록 평균 발아일수가 짧아지는 것은 저온습 윤 저장에 의한 발아촉진효과가 나타났기 때문으로 사료된다.

발아속도계수의 경우 저온습윤 저장기간이 긴 45일 이상의 처리구에서 상대적으로 높았으며, 대부분 저온습윤 저장 60일 에서 가장 높게 나타났다. 발아속도와 평균 발아속도는 저온 습윤 처리기간이 증가할수록 빨라지는 경향을 보여 최종발아 율과 정의 상관관계를 보이는 것으로 나타났다. 발아속도의 경 우에는 15일, 30일, 45일, 60일 전처리에서 각각 1.9 - 2.4배, 1.6 - 5.7배, 2.0 - 5.1배, 1.9 - 6.8배 빠른 것으로 조사되어 발아 균일도와는 다른 경향을 보였다 (Table 4).

전체적으로 눈개승마는 30일 이상의 전처리와 10°C 이상의 온도 조건에서 발아율이 60% 이상으로 양호한 것으로 나타났 다. 이는 저온습윤저장을 통해 발아억제물질이 제거되어 발아 율이 향상된 것으로 판단된다 (Schopmeyer, 1974). 이러한 결 과를 통해 눈개승마는 종자의 전처리 (저온습윤 저장)가 발아 율 향상에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있으며, 온도가 발아 에 영향을 주는 것을 확인하였다 (Bonner, 1988). 따라서 눈 개승마는 45 - 60일 정도의 전처리 (5°C의 저온습윤 저장)와 15°C정도의 온도에서 발아를 유도한다면 발아율 향상뿐만 아 니라 T₅₀과 평균 발아일수가 짧아져 눈개승마 종자를 보다 균 일하게 발아되도록 유도하여 눈개승마를 보다 효과적이고 효 율적으로 생산 • 관리할 수 있을 것으로 보인다.

식물생장조정제 뿐만 아니라 광 등의 환경요인 또한 종자의 발아에 영향을 미치는 중요한 요소로 보고되었다 (Bonner, 1988; Cho and Kim, 1993).

눈개승마의 종자는 파종 후 28일부터 발아가 확인되었으며, 발아율은 35% 차광과 50% 차광의 대조구에서 각각 68.3%와 62.5%로 높게 조사되었다. 특히, 발아율이 높은 대조구의 경 우에는 35% 차광에서 발아율이 가장 높았으며, 차광율이 높 아질수록 낮아지는 경향을 보였다 (Fig. 5). 차광 처리구 중에 서는 75% 차광에서 발아율이 가장 저조하였는데, 이는 유입 되는 광량의 부족이 종자의 발아에 영향을 미쳤기 때문으로 보인다 (Bonner, 1988; Kang et al., 1997; Yu et al., 1995).

Fig. 5.  Effects of shading rate on germination rate and T₅₀ (days to 50% of germination of final germination rates) in A. dioicus seeds pre-treated with control, BA and GA₃.

Bars indicate SD.

한편, 모든 전처리구 (대조구, BA, GA₃ 처리)는 전광에서 발아율이 가장 낮았으며, 각 차광 내에서는 대조구에서 가장 높고 그 다음은 BA 처리구, GA₃ 처리구 순으로 높은 것으로 나타나 식물생장조정제의 처리효과가 없었다.

일반적으로 종자는 대부분 겨울에 휴면을 하며, 이러한 종 자의 발아율 향상을 위한 휴면타파는 실내에서의 GA₃ 처리 (Kim et al., 2014, 2015; Kwon et al., 1995; Ryu et al., 2002)와 일정기간 동안의 저온습윤 처리 (Milberg and Andersson, 1998)가 노천매장을 극복하는 효율적인 방법으로 보고된 바 있는데, 본 실험에서는 식물생장조정제 처리의 효 과가 나타나지 않았으며, 추후 보다 세밀한 실험이 수행되어 야 할 것으로 판단된다.

산채인 곰취 종자의 경우 GA₃ 100 mg• ℓ^–1와 70% 차광 처리구에서 가장 높은 발아율일 보인 것으로 보고되었다 (Cho et al., 2013). 이처럼 종자의 발아촉진 뿐만 아니라 식물의 우 수한 생육을 위해서 식물생장조정제 처리 (GA₃, BA 등)를 실 시하고 있으나 (Hayati et al., 2005; Koornneef et al., 2002) 노랑하늘타리 (Lee et al., 2014)와 박 종자 (Kang et al., 2003)의 경우에는 GA₃ 처리 시 발아율이 낮아진 것으로 보고 되어 본 실험과 동일한 결과를 보인 것으로 나타났다.

눈개승마 종자의 T₅₀은 전광의 GA₃에서 38.2일로 가장 길 고 35% 차광의 대조구에서 28.2일로 가장 짧게 조사되었다. 발아가 전혀 되지 않은 75% 차광을 제외하고 모두 GA₃ 처 리구에서 상대적으로 길게 조사되었다. 눈개승마의 T₅₀은 대 체적으로 전광 보다는 차광에서 긴 경향을 보였다.Table .5

한편, 삽주는 상대적으로 전광에서 T₅₀이 21.6일로 가장 짧 게 나타났고 (Jeon et al., 2013b), 갯기름나물은 전광에서 T₅₀ 이 35.8일로 가장 길게 나타난 (Song et al., 2014) 것으로 보고되었다. 본 실험의 눈개승마의 경우 전광 내 대조구에서 T₅₀이 29.9일로 조사되어 각 식물의 종자는 발아에 필요한 적 정 광조건이 각기 다름을 확인하였다. 특히, 이 중에서는 삽주 의 T₅₀이 가장 짧은 것으로 나타났는데, 이는 삽주가 내음성 이 약한 양엽식물의 특성을 갖고 있기 때문인 것으로 판단되 며 (Jeon et al., 2015), 눈개승마의 경우 상대적으로 삽주보다 는 내음성이 강하고 갯기름나물보다는 약한 특성을 가지고 있 기 때문으로 생각된다.

발아율지수는 전광에서 가장 낮았고 모든 전처리구 (대조 구, BA, GA₃ 처리)에서는 35% 차광에서 각각 2.1, 1.2, 1.0 으로 가장 높았으며, 차광율이 높아질수록 낮아지는 경향을 보 였다. 각 차광 내에서는 대조구, BA, GA₃ 처리 순으로 낮아 졌다. 평균 발아일수는 전광에서 37.0 - 39.9일, 35% 차광에서 는 33.8 - 36.0일, 50% 차광에서는 32.7 - 38.6일, 75% 차광에 서는 35.7 - 39.0일로 조사되었으며, 각 차광 내에서는 대부분 대조구 보다 식물생장조정제 처리구에서 더 길게 나타났다 (Table 6).

발아속도계수는 모든 처리에서 2.5 - 3.1이었으며, 발아속도 의 경우 전처리별로는 모두 전광에서 가장 느렸고 각 차광 내 에서는 대조구에서 가장 빠르게 나타났다. 발아속도는 발아율 지수와 유사한 경향을 보이는 것으로 나타났다. 평균 발아속 도는 35% 차광의 대조구에서 가장 빨랐고 각 차광 내에서는 대조구, BA, GA₃ 순으로 빨랐는데, 이러한 결과는 발아율지 수와 정의 상관관계를 보이는 것으로 나타났다.

한편, 산채인 곰취 종자를 수침처리 후 각 차광조건 (전광 및 35%, 50%, 75%, 95% 차광)에 파종한 결과, 전체적으로 평균 발아일수와 발아속도는 각각 17.8 - 18.8과 2.10 - 2.64로 보고되어 (Jeon et al., 2013a) 본 실험의 눈개승마와 큰 차이 를 보이는 것으로 나타났다. 눈개승마의 경우 곰취 보다 평균 발아일수가 길고 발아속도는 느린 것으로 나타났는데, 이는 식 물마다 내음성의 정도가 다르기 때문인 것으로 보인다.

전체적으로 눈개승마 종자는 35% 차광에서 발아가 가장 좋 고 효율적인 생산 • 관리가 가능할 것으로 보이며, 추후 식물 생장조정제 (BA, GA₃ 등)의 농도와 침지시간을 달리한 실험 이 수행되어야 할 것으로 생각된다. 또한, 전광의 몇몇 개체에 서 황화현상이 일부 발생하였는데, 이는 고온에 의한 피해로 판단되며, 이러한 문제점 해결뿐만 아니라 눈개승마의 효율적 인 발아와 생육을 위해서는 적정한 차광이 반드시 필요할 것 으로 판단된다.