생장조정제 처리가 상동나무 열매의 비대와 수확시기에 미치는 영향

서 언

식물은 체내에 존재하거나 생합성되는 식물호르몬에 의하여 생장이 조절된다. 식물호르몬 (옥신, 지베렐린, 사이토카이닌, 에틸렌, abscisic acid 등) 외에도 식물호르몬과 비슷한 역할을 하는 유기합성제 (mepiquat chloride, thidiazuron, ethephon 등)나 식물추출물 (plant extract 620)과 같은 생장조정제는 작 물의 품질향상 (무핵과, 숙기조절, 과실비대 촉진, 수확후 저 장성 향상), 생력화 (적심, 적화, 적립, 적과) 및 기상재해방지 (도복방지, 수확전 낙과방지) 효과를 나타내며 그 종류, 양, 처 리시기 및 방법, 환경과의 관련성에 따라 민감하게 반응을 한 다 (Kang et al., 1995; Kang, 2001). 감에 생장조정제를 처 리하여 인위적으로 숙기를 촉진하거나 품질을 향상시키기도 하며 (Ma, 2007), 사과의 성숙기때 에세폰을 처리하여 착색효 과를 높이고 안토시아닌 함량증가 및 품질향상을 유도하기도 한다 (Bae and Lee, 1995).

국내에 자생하는 상동나무 (Sageretia thea)의 이용도는 매우 낮은 편으로 대부분 관상용으로 방치되거나 일부 지역주민들 이 열매를 채취하여 생과 또는 술을 담아 먹을 뿐 식품으로의 이용은 거의 없는 실정이다 (Song et al., 2014, 2015; Hyun et al., 2015). 이처럼 상동나무의 열매가 식품으로서의 관심을 받지 못하고 있는 것은 상동나무에 대한 연구의 미흡과 열매 의 크기가 작기 때문이다. 따라서 제주지역에 집중적으로 분 포하는 상동나무를 새로운 소득 작물로 발굴하기 위하여 4종 의 생장조정제를 만개 7일전, 만개일, 만개 7일후 및 만개 14 일후 처리에 따른 열매의 비대와 성숙에 미치는 영향을 밝히 고자 하였다.

재료 및 방법

2. 생장조정제 처리 방법

생장조정제 처리가 상동나무 열매의 비대와 성숙에 미치는 영향을 알아보기 위하여 Table 1과 같이 4종 (mepiquat chloride; MC, gibberellic acid; GA₃, forchlorfenuron; CPPU, thidiazuron; TDZ)을 사용하였다. 각각의 생장조정제를 2012년 10월 7일 (만개 7일전), 10월 14일 (만개일), 10월 21일 (만개 7일후), 10월 28일 (만개 14일후)에 처리구당 3개의 과방을 선 정하여 침지 처리하였다. 시험구 배치는 완전임의배치법 3반 복으로 처리하였다.

Table 1.

Concentration and treatment time of plant growth regulators in Sageretia thea.

결과 및 고찰

1. 생장조정제 처리가 상동나무 열매의 비대에 미치는 영향

상동나무 (Sageretia thea) 열매의 비대를 유도하기 위하여 4종의 생장조정제를 처리 (꽃이 만개하기 7일 전, 만개일, 만 개 7일후 및 만개 14일후 과방에 4종의 생장조정제를 침지)한 후 열매의 무게, 크기 및 종자수를 조사하였다.

1. Mepiquat chloride 처리효과

상동나무의 과방을 125 - 1,000mg/ℓ의 MC에 침지하였다 (Table 2). 250mg/ℓ의 MC를 만개기에 처리하였을 경우 열매 의 무게가 0.28 g (21.7% 증가)으로 가장 무거웠다. 종자 수 는 1,000mg/ℓ을 만개 7일전 (2.14개)에 처리한 것이 가장 많았으며, 125mg/ℓ을 만개기에 처리한 경우 1.24개로 가장 적었다. MC 처리가 열매의 횡경에는 유의적인 차이를 나타내 지 않았으나 종경에는 250mg/ℓ을 만개기에 처리한 것이 7.18mm (5.7% 증가)로 종경 비대에 효과가 있었다. Kim 등 (2010)은 600mg/ℓ의 MC를 300mg/ℓ의 IAA와 혼용하여 마 의 구근 생장과 비대 효과를 보고하였으며, Jeyakumar와 Thangaraj (1996)은 땅콩에 125mg/ℓ을 처리하여 증수 효과 를 보고하였다. 또한 Sridhar 등 (2009)은 피망에 1,500mg/ℓ 을 처리하여 총 클로로필 및 비타민 C 함량 증가뿐만 아니라 식물체당 열매수, 평균 열매 무게, 열매 수확량이 증가하였 다는 보고와 같이 상동나무 열매의 무게 증가에서도 효과적 이었다.

Table 2.

Effect of mepiquat chloride treatment on the number of seeds per fruit, fruit weight and fruit size in Sageretia thea.

2. Gibberellic acid 처리효과

상동나무 열매의 비대를 촉진하기 위하여 과방에 25 - 200mg/ℓ의 GA₃를 침지 처리한 결과를 Table 3에 나타내었다. GA₃를 상동나무에 처리하면 열매무게는 200 mg/ℓ을 만개 7 일전에 침지하였을 때 0.28 g으로 가장 무거웠고, 횡경도 7.99mm (6.25% 증가)로 가장 길었다. 종경은 100mg/ℓ을 만 개기에 처리하였을 때가 7.41mm (9.1% 증가)로 가장 길었으 며 200mg/ℓ을 만개 7일전에 처리한 것이 7.32mm로 다음 순 이었다. 또한 종자수는 GA₃ 처리에 따라 유의적 차이를 보이 지 않았다. 이러한 결과는 Cline과 Trought (2007)가 양앵두의 ‘Bing’과 ‘Sam’ 품종에 40mg/ℓ을 처리하여 과실비대가 증대 된다는 보고와 Kil 등 (2011)이 산호수에 처리하여 화아수, 착 과, 열매 비대 증진효과가 있다는 보고와 일치하였다.

Table 3.

Effect of gibberellic acid treatment on the number of seeds per fruit, fruit weight and fruit size in Sageretia thea.

3. Forchlorfenuron 처리효과

CPPU는 포도, 사과, 배, 멜론, 키위 등의 열매의 성장을 촉 진시키기 위해 사용되는 생장조정제로서 (Iwahori et al., 1988) 상동나무의 과방에 2.5 - 20mg/ℓ의 CPPU를 침지하였 다 (Table 4). 처리시기에 따른 과중변화는 처리농도와 유의한 차이가 없었으나 10mg/ℓ을 만개 14일후 처리가 가장 무거 웠다 (0.27 g). 종자 수는 20mg/ℓ을 만개 7일후 처리에서 1.16개로 가장 적었고, 20mg/ℓ을 만개 7일전에 처리하였을 때 1.82개로 가장 많았다. 열매의 종경과 횡경은 10mg/ℓ을 만개 14일후에 처리한 것이 각각 7.99mm (6.25% 증가)와 7.32mm (7.8% 증가)로 가장 컸다. Iwahori 등 (1988)은 세포 의 확대보다 세포분열을 자극하여 열매의 성장에 효과가 있음 을 보고하였고, NeSmith (2002)는 rabbiteye blueberry의 과실 수 및 과실크기를 증진시키는 효과가 있다고 보고하였으며, Blank 등 (1992)은 키위의 과방에 CPPU를 침지하여 27 - 46% 의 열매 무게가 증가되었다고 보고하였는데 상동나무 열매에 서도 유사한 경향을 보였다. 하지만 모든 과수에 효과가 있는 것이 아니어서 일본감에는 처리 효과가 나타나지 않았다 (Sugiyama and Yamaki, 1995).

Table 4.

Effect of forchlorfenuron treatment on the number of seeds per fruit, fruit weight and fruit size in Sageretia thea.

4. Thidiazuron 처리효과

상동나무에 0.5 - 4.0mg/ℓ의 TDZ를 처리한 결과 (Table 5), 1mg/ℓ을 만개기에 처리한 것이 0.28 g으로 열매의 무게 가 가장 무거웠으며, 종자 수는 0.5mg/ℓ을 만개 7일전에 처 리한 것이 2.22개로 가장 많았다. 또한 열매의 횡경과 종경은 1mg/ℓ을 만개기에 처리한 것이 횡경 8.13mm (8.1% 증가), 종경 7.21mm (6.2% 증가)로 가장 컸다. 따라서 TDZ를 상동 나무 열매의 무게나 크기 증가를 위해서 처리할 때는 1mg/ℓ 을 만개기에 처리하는 것이 가장 바람직하리라 본다. Lee (2004)는 포도에 TDZ 10 - 20mg/ℓ을 만개 후부터 5일 간격 으로 처리하면 열매의 무게가 증가된다고 보고하였으며, Byun 과 Kim (1995)은 거봉포도의 수체에 만개 5일후에 GA₃ (과 립크기 증가) 및 TDZ (과립수 증가)의 단독처리 효과도 컸지 만 혼용처리로 인하여 과립크기 및 과립수가 증가하였다고 하 였으며, Kim 등 (2003)은 시설참외에 TDZ를 만개 2일전부터 만개기까지 5mg/ℓ을 자방에 분무 처리하여 착과 효과와 열 매의 비대 효과를 얻었다는 보고와 같이 상동나무 열매에서도 TDZ 처리가 열매의 비대기에 영향을 주었다.

Table 5.

Effect of thidiazuron treatment on the number of seeds per fruit, fruit weight and fruit size in Sageretia thea.

2. 생장조정제 처리별 상동나무 열매의 숙기변화

생장조정제는 열매의 숙기를 조절하거나, 비대 또는 과형을 개선시키기 위해 사용되는 물질이다. 생장조정제 처리가 상동 나무 열매의 숙기에 미치는 영향을 조사하기 위하여 과방에 4 종의 생장조정제 (MC, GA₃, CPPU, TDZ)를 농도별로 상동 나무 꽃의 만개 7일전, 만개일, 만개 7일후, 만개 14일후에 각 각 침지 처리한 후 시기별로 수확된 열매수의 비율을 조사하 였다 (Table 6 - 9). 생장조정제 처리에 따른 상동나무 열매의 성숙률이 50% 정도를 나타내는 5월 17일을 기준으로 비교해 보면, 125mg/ℓ MC 처리구에서는 만개 7일전 처리 시 61.3%의 성숙률을 나타내었고, 250mg/ℓ MC 처리구에서는 만개일에 69.8%를 나타내었다. 500mg/ℓ MC 처리구에서는 만개 7일후 처리에서 79.4%로 가장 많았으며, 1,000mg/ℓ MC 처리구에서는 만개일 처리 시 57.1%의 성숙률을 보였다 (Table 6). GA₃ 25mg/ℓ을 만개 7일전에 처리하여 80.4%의 성숙률을 나타내었고, 50mg/ℓ을 처리하여 74.3%의 성숙률 을 나타내었다. 100mg/ℓ을 만개일에 처리하였을 때 88.6% 로 가장 높았으며, 200mg/ℓ을 만개 7일전에 처리하면 82.1%를 나타내었다 (Table 7). CPPU 2.5mg/ℓ을 만개 7일 후에 처리하였을때 82.0%로 나타났으며 각각의 처리구에서 대 조구보다 높은 성숙률을 보였다. 5mg/ℓ을 만개 7일전에 처 리하여 79.5%의 성숙률을 나타내었으며, 10mg/ℓ 역시 만개 7일전 처리구에서 76.3%의 성숙률을 보였고, 전체적으로 대조 구보다 높은 성숙률을 나타내었다. 20mg/ℓ 처리구에서는 만 개 7일후 조건을 뺀 나머지 조건에서 대조구보다 높은 성숙률 을 나타내었으며, 만개 7일전 처리구에서는 65.2%로 나타났다 (Table 8). TDZ 0.5mg/ℓ을 만개 7, 14일후 처리하여 57.1% 의 성숙률을 보였으며, 만개일을 기준으로 이전에 처리하면 대 조구보다 성숙률이 낮게 나타났다. 1mg/ℓ을 만개 7일후에 처리하면 75%의 성숙률을, 2mg/ℓ을 만개 7일전에 처리하면 84.1%로 농도별 처리조건에서 가장 높은 성숙률을 보였다. 4mg/ℓ 처리구에서는 만개일 처리를 제외한 나머지 처리에서 대조구보다 높은 성숙률을 나타냈으며 그중 만개 7일전 처리 가 높았다 (Table 9). 생장조정제 처리구와 무처리구의 숙기를 비교해 보면 GA₃> TDZ > CPPU > MC >무처리구 순이었다. 특히 GA₃ 처리구는 대조구 (50.5%)에 비해 38.1%가 더 많이 성숙되었으며, 이는 Kil 등 (2011)이 GA₃를 산호수에 처리하 여 착색에는 영향을 미치지 않았다는 보고와 Reynolds 등 (1992)이 CPPU의 처리에 의해 당 함량이 떨어지고 동시에 산 함량의 감소가 지연되어 숙기가 늦어진다는 보고와는 상반된 결과를 보였지만 Lee 등 (1996)이나 Jeong (1998)이 GA₃가 포도에 있어서 안토시아닌 형성을 촉진하여 착색이 증진되고 5 - 7일 숙기가 촉진되었다는 보고와는 일치하였다. 지금까지의 결과를 종합해보면 각각의 생장조정제를 상동나무에 처리하였 을 경우, 200mg/ℓ의 GA₃을 만개 7일전에 처리하면 열매의 무게 (대조구 대비 21.7% 증가)나 횡경 (대조구 대비 6.25% 증가) 뿐만아니라 성숙률 (94.9%; 대조구 대비 12.7% 증가)이 높아 가장 적합할 것으로 생각된다.

Table 6.

Harvest ratio of Sageretia thea according to mepiquat chloride treatments.

Table 7.

Harvest ratio of Sageretia thea according to gibberellic acid treatments.

Table 8.

Harvest ratio of Sageretia thea according to forchlorfenuron treatments.

Table 9.

Harvest ratio of Sageretia thea according to thidiazuron treatments.

REFERENCES

• Bae, RN, Lee, SK, Effects of some treatments on the anthocyanin synthesis and quality during maturation in 'Fuji' apple, Korean Journal of Horticultural Science and Technology, (1995), 36, p655-661.
• Blank, RH, Richardson, AC, Oshima, K, Hampton, RE, Olson, MH, Dawson, TE, Effect of a forchlorfenuron dip on kiwi fruit size, New Zealand Journal of Crop and Horticultural Science, (1992), 20, p73-78.
• Byun, JK, Kim, JS, Effects of GA₃, thidiazuron and ABA on fruit set and quality of ‘Kyoho’ grapes, Horticulture, Environment And Biotechnology, (1995), 36, p231-239.
• Cline, JA, Trought, M, Effect of gibberellic acid on fruit cracking and quality of 'Bing' and 'Sam' sweet cherries, Canadian Journal of Plant Science, (2007), 87, p545-550.
• Hyun, TK, Song, SC, Song, CK, Kim, JS, Nutritional and nutraceutical characteristics of Sageretia theezans fruit, Journal of Food and Drug Analysis, (2015), http://www.dx.doi.org/10.1016/j.jfda.2015.04.006.2015. [https://doi.org/10.1016/j.jfda.2015.04.006]
• Iwahori, S, Tominaga, S, Yamasaki, T, Stimulation of fruit growth of kiwifruit, Actinidia chinensis Planch., by N-(2-chloro-4-pyridyl)-N'-phenylurea, a diphenylurea-derivative cytokinin, Scientia Horticulturae, (1988), 35, p109-115. [https://doi.org/10.1016/0304-4238(88)90042-8]
• Jeong, SB, Production of high quality seedless berries by plant growth regulators treatments in grapes. Ph. D. Thesis, (1998), Chonnam National University, p28-105.
• Jeyakumar, P, Thangaraj, M, Effect of mepiquat chloride on certain physiological and yield characteristics of groundnut(Arachis hypogea L), Journal of Agronomy and Crop Science, (1996), 176, p159-164. [https://doi.org/10.1111/j.1439-037x.1996.tb00459.x]
• Kang, CK, Current status and new trend in the development and registration of plant growth regulators, Korean Journal of Horticultural Science and Technology, (2001), 19, p244-252.
• Kang, JG, Whang, TE, Chung, SJ, Effect of 6-benzylaminopurine on the growth and flowering in soil and hydroponically grown chrysanthemum, Horticulture, Environment and Biotechnology, (1995), 6, p401-409.
• Kil, MJ, Huh, YJ, Kwon, YS, Effect of GA₃treatment on bud formation, fruit set, and enlargement in Ardisia pusilla, Korean Journal of Horticultural Science and Technology, (2011), 29, p555-560.
• Kim, SK, Choi, HJ, Lee, IJ, Kim, HY, Effect of combined indole acetic acid and mepiquat chloride on endogenous gibberellins and tuber growth in Chinese yam (Dioscorea opposita Thunb), Journal of Crop Science and Biotechnology, (2010), 13, p29-32. [https://doi.org/10.1007/s12892-009-0115-7]
• Kim, SM, Park, YS, Park, YK, Lee, ST, Effects of thidiazuron on fruit set and growth of oriental melon grown in a plastic house, Korean Journal of Horticultural Science and Technology, (2003), 44, p403-406.
• Lee, CH, Han, DH, Kim, SB, Effects of GA₃and Fulmet(KT-30) on fruit set and quality in 'Kyoho' grapes, Korean Journal of Horticultural Science and Technology, (1996), 37, p686-690.
• Lee, KS, Improvement of grape(Vitis Iabrusca) fruit quality through the application of thidiazuron. Ph. D. Thesis, (2004), Chungnam National University, p24-74.
• Ma, JM, Study on the ripening stimulation and quality promotion by plant growth regulators in sweet persimmon. Master Thesis, (2007), Gyeongnam National University of Science and Technology, p34-36.
• NeSmith, DS, Response of rabbiteye blueberry(Vaccinium ashei Reade) to the growth regulators CPPU and gibberellic acid, HortScience, (2002), 37, p666-668. [https://doi.org/10.21273/hortsci.37.4.666]
• Reynolds, AG, Wardle, DA, Zurowski, C, Looney, NE, Phenylureas CPPU and thidiazuron affect yield components, fruit composition, and storage potential of four seedless grape selections, Journal of the American Society for Horticultural Science, (1992), 117, p85-89. [https://doi.org/10.21273/jashs.117.1.85]
• Song, SC, Song, CK, Kim, JS, Vegetation and habitat environment of Sageretia thea in Jeju island, Korean Journal of Medicinal Crop Science, (2014), 22, p301-305. [https://doi.org/10.7783/kjmcs.2014.22.4.301]
• Song, SC, Song, CK, Kim, JS, Characteristics of seedgerminationand fruit for Sageretia thea in Jeju region, Korean Journal of Medicinal Crop Science, (2015), 23, p8-12. [https://doi.org/10.7783/kjmcs.2015.23.1.8]
• Sridhar, G, Koti, RV, Chetti, MB, Hiremath, SM, Effect of naphthalene acetic acid and mepiquat chloride on physiological components of yield in bell pepper(Capsicum annuum L), Journal of Agricultural Research, (2009), 47, p53-62.
• Sugiyama, N, Yamaki, YT, Effects of CPPU on fruit set and fruit growth in Japanese persimmon, Scientia Horticulturae, (1995), 60, p337-343. [https://doi.org/10.1016/0304-4238(94)00712-o]