KR100203516B1 - 공생균을 이용한 원예용 난속 식물의 재배 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공생균을 이용한 원예용 난속(蘭屬 : Cymbidium) 식물의 재배 방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 원예용 난속 식물종의 조직 배양된 난 유묘에 공생균을 접종하여 공생화시킴으로써 유묘의 성장을 촉진시키는 원예용 난속 식물의 재배 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 방법은 우리나라에서 자생하는 난식물 뿌리에서 분리된 난공생균인 리조옥토니아 레피언스(Rhizoctonia repens) 또는 리조옥토니아 엔도피티카(Rhizoctonia endophytica)를 유묘(幼苗) 배양병의 배지 또는 화분중의 토양에 접종함으로써, 난속 식물의 뿌리에 이들 공생균을 공생화시키는 것에 의하여, 난속 식물의 성장 및 개화를 촉진함과 아울러, 식물 병원균에 대한 내성을 강화시킬 수가 있다.

Description

공생균을 이용한 원예용 난속(蘭屬 : Cymbidium) 식물의 재배 방법

본 발명은 공생균을 이용한 원예용 난속(蘭屬 : Cymbidium) 식물의 재배 방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 난공생균인 리조옥토니아 레피언스(Rhizoctonia repens) 또는 리조옥토니아 엔도피티카(Rhizoctonia endophytica)를 유묘(幼苗) 배양병의 배지 또는 화분중의 토양에 접종하여, 조직배양된 난 유묘의 뿌리에 공생균의 공생화를 유도하는 것에 의하여 난속(蘭屬 : Cymbidium) 식물의 성장을 촉진함과 아울러, 식물 병원균에 대한 내성을 강화시킨 원예용 난속 식물의 재배 방법에 관한 것이다.

난초과(蘭草科 : Orchidaceae)의 식물은 외떡잎 식물에 속하는 다년생 풀로서 매혹적인 꽃을 피우는 식물이며, 원산지는 열대 지방이고 주로 관상용으로 재배되고 있으며, 400∼800 속(屬), 15,000∼35,000 종(種)이 존재하고 있는 것으로 추정되고 있다. 우리 나라에 자생(自生)하고 있는 것으로 알려져 있는 난은 수 많은 종류가 있으나, 원예 특성이 우수한 대표적인 종으로서는 서해안 지역에 주로 자생하는 춘란과, 제주도에 주로 자생하는 한란, 홍도등에 자생하는 풍란등을 들 수 있다. 우리나라에서는 예로부터, 난은 단아하고 맑은 기상을 지닌 식물로서 간주되어 사군자에 등장하며, 선비의 기개를 지녔다 하여 오늘날에도 관상용으로 각광을 받고 있다.

근래, 우리 나라 경제가 급성장함에 따라 화훼 산업도 날로 성장하고 있으며, 이와 관련된 단일 품목으로서의 난 시장은 연간 300∼400 억원대로 추정되고 있다. 최근에는 여러 종의 난들을 육종, 개량하여 다양한 교배종을 만들어 냄으로써, 난 시장이 더욱 활성화되고 있으며, 그 시장 규모는 향후 더욱 급속히 증대될 것으로 전망되고 있다.

종래의 관상용 난의 상품화는 자생난을 채집하여 화분에 식재하는 방법에 의하여 주로 이루어져 왔으며, 이러한 자생난은 우리나라의 풍토에 잘 적응되어 있으므로 성장이 양호하고 식물 병원균에 대한 내성이 강한 장점은 있으나, 이 방법은 필연적으로 자연 훼손 및 자생난의 멸종 문제를 초래하게 되며, 다량 생산에 있어서도 한계가 있을 수 밖에 없었다.

따라서, 이러한 문제를 해소하기 위한 종래의 방안으로서, 조직 배양에 의한 육종 기술의 발달에 힘입어 자연 채취보다는 조직 배양된 난 유묘를 화분에 식재하여 3∼5 년간 온실 재배하는 방법이 최근 널리 사용되고 있으며, 이 방법에 의하여 난을 시기에 관계없이 저가로 다량 생산할 수가 있게 되었다. 그러나, 이러한 종래의 방법에 있어서는, 조직 배양된 난 유묘들의 온실 환경 또는 자연 환경 적응력이 열등하여 성장 상태가 좋치 못하며, 더욱이 연부병이나 프라자름병 등에 대단히 취약하여 통상적으로 30∼80%의 유묘가 손실되는 문제점이 있었다.

본 발명자는, 우리 나라에 자생하는 춘란, 한란, 또는 풍란등의 자생란의 뿌리를 절단하여 현미경 관찰시 여러 공생균들의 왕성한 증식 상태를 관찰할 수 있으며, 이는 온실에서 양호하게 성장한 난에 있어서도 마찬가지이나, 무균 상태에서 조직 배양된 난의 대부분에 있어서는 공생균의 서식이 관찰되지 않는다는 사실에 주목하여 연구 및 실험을 거듭한 결과, 조직 배양된 난 유묘의 뿌리 주변 환경에 이러한 공생균들을 인위적으로 접종하여, 뿌리에 공생균의 증식을 유도시킴으로써 난 유묘의 성장 및 성장후의 개화를 촉진함과 아울러, 식물 병원균에 대한 강한 내성을 부여할 수 있다는 사실을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서, 본 발명의 첫 번째 목적은 조직 배양된 난 유묘의 뿌리에 공생균을 공생시킴으로써, 난 유묘(幼苗)의 성장을 촉진시키고, 조기 개화를 이룰 수 있는 원예용 난속(蘭屬) 식물의 재배 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 두 번째 목적은 조직 배양된 난 유묘의 뿌리에 공생균을 공생시킴으로써, 식물 병원성 세균 또는 진균에 의한 토양식물병에 대한 우수한 내성을 나타내는 원예용 난속((蘭屬) 식물의 재배 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 목적에 따른 양태(樣態)에 의하면, 난속(蘭屬 : Cymbidium) 식물의 뿌리 주위 환경에 리조옥토니아 (Rhizoctonia)속의 난(蘭) 공생균을 접종하는 접종 단계; 접종된 상기한 난(蘭) 공생균을 증식시키는 공생균 증식 단계 및; 공생균이 증식된 난(蘭) 뿌리의 주위 환경으로부터 난(蘭) 뿌리중으로 상기한 공생균의 공생화를 유도하는 공생화 유도 단계로 구성되는 원예용 난속(蘭屬) 식물의 재배 방법이 제공된다.

본 발명의 재배 방법은 자연산 춘란, 한란, 및/또는 풍란에서 분리한 공생균을 현재 상품화되어 있는 다양한 난의 뿌리 주변 환경에 접종하여, 뿌리에 난 공생균의 증식을 유도하는 것으로 구성되며, 본 발명의 재배 방법은 난의 성장 및 개화를 촉진시킴과 아울러, 연부병 및 프라자름병등의 토양식물병에 대한 강한 내성을 부여한다.

우리 나라에 자생하는 자연산 춘란, 한란, 및/또는 풍란의 뿌리에서 증식하여 난으로부터 생육에 필요한 다양한 영양 성분을 얻는 대신에 난의 성장에 필요한 질소원 및 다양한 영양 성분과 생리 활성 물질을 제공하는 것으로 믿어지며, 본 발명의 재배 방법에 사용되는 바람직한 공생균으로서는, 리조옥토니아 레피언스(Rhizoctonia repens) 또는 리조옥토니아 엔도피티카(Rhizoctonia endophytica)를 들 수 있다.

이들 공생균과 난속(蘭屬) 식물종간에는 상호 특이성이 있는 의존 관계가 존재할 수 있으므로, 상기한 2종의 공생균은 난(蘭)의 종류에 따라 선택적 또는 복합적으로 사용될 수 있다.

상기한 공생균이 뿌리에 증식하고 있는 난은 상기한 공생균으로부터 제공되는 다양한 영양 성분 및 생리 활성 물질과 질소 고정에 의하여 튼튼하게 성장하여 성장 및 개화가 촉진됨과 아울러, 병원성 세균이나 진균에 대한 내성이 강하게 되는 것으로 믿어진다.

본 발명의 재배 방법은 두 가지로 대별될 수 있으며, 그 첫 번째 방법은 상기한 공생균을 조직 배양병내의 멸균 배지중에 접종시켜서 증식시킨 다음 유묘를 무균 상태에서 식재하여 배양, 재배하는 것이며, 그 두 번째 방법은 멸균하여 증규수를 가한 조나 수수에 상기한 공생균을 접종, 증식시킨 다음, 멸균토 및 멸균된 굵은 모래를 상기한 공생균이 증식된 조나 수수와 혼합하여 화분의 상토로서 사용하여 재배하는 것이다.

본 발명의 첫 번째 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

식품으로 사용되는 오트밀(Oatmeal) 15∼25g을 1L의 증류수에 넣어, 30∼60분간 끓인 후에, 추출액을 가아제로 여과하고, 여과액에 10∼20g의 한천(agar)을 첨가, 용융시켜 혼합(이하, '오트밀 배지'라 칭함)한 후, 배양병에 붓고 냉각 고화시킨다.

오트밀 배지의 첨가량은 배양병 높이의 1/5∼1/3의 높이로 넣고, 면봉한후, 오토클레이브에서 약 110∼125℃, 0.5∼1 kg/㎠ 의 압력하에 습열 멸균한다.

멸균된 배지에 본 발명에 이용되는 순수 분리된 난공생균 리조옥토니아 레피언스(Rhizoctonia repens) 또는 리조옥토니아 엔도피티카(Rhizoctonia endophytica)를 접종하여 2∼3일간 23∼28℃의 온도에서 정치 배양한 뒤, 공생균이 오트밀 배지에 증식된 것을 확인한 후, 조직 배양하여 얻은 난 유묘를 배양병의 배지중에 무균 분위기하에 심고, 약 15∼28℃에서 약 6∼8주간 배양한다. 접종량은 제한적이지 않으나, 배지 중량에 대하여 약 0.3∼5 중량%의 비율로 사용하는 것이 유도기를 단축시킬 수 있으므로 바람직하다.

배양된 난 유묘의 뿌리를 특수 염색(Lactophenol과 cotton blue)하여 관찰하면, 접종된 난 공생균이 증식하고 있음을 확인할 수 있으며, 이러한 유묘를 화분으로 이식한 다음, 통상적인 난 재배 방법에 의하여 난을 재배한다.

본 발명의 첫 번째 재배 방법에 의하여 재배된 난 유묘들은 온실이나 야외등의 자연 환경에 대한 적응력이 우수하여, 대조군과 비교하여 개체 성장률이 우수한 동시에, 재배 과정에서 대조구에 식재한 대조군 유묘에 비하여 고사율이 월등히 낮다.

이어서, 본 발명의 두 번째 방법에 대하여 설명하기로 한다.

이 방법은 화분의 공생균을 증식시킨 상토를 통하여 난의 뿌리에 공생균의 공생화를 유도하는 방법이다. 원예시 관용적으로 사용되는 통기성을 악화시키지 않을 정도의 약간 굵은 모래 1 kg을 원예용 부식토 (바람직하게는 춘난 자생지의 토양) 1kg 과 함께 1 : 1 혼합하여 고압 멸균시킨다(이하, '멸균토'라 칭함).

이어서, 식용으로 시판되는 조나 수수를 적당량의 물에 침지시킨 후, 상기한 바와 같이 고압 습열 멸균하여 공생균용 고체 배지로 사용한다. 멸균된 조나 수수에 상기한 공샌균을 접종하여 3∼4주일 동안 23∼28℃에서 배양한다. 접종량은 제한적이지 않으나, 배지 중량에 대하여 약 0.3∼5중량%의 비율로 사용한다. 공생균이 배양된 조나 수수는 상기한 멸균토에 부피비로 1/10∼1/6 정도의 비율로 혼합하여 난 화분의 상토로 사용한다. 이 때, 공생균을 배양한 조나 수수를 상기한 비율을 초과하게 첨가하면, 부패균이나 병원성균이 증식하기 쉬운 환경이 되어 난 유묘가 고사할 우려가 있으므로 상기한 비율을 초과하지 않는 것이 바람직하며, 또한 상기한 비율에 미달하는 경우에는 난 유묘의 뿌리에 대한 상기한 공생균의 증식 유도가 원활히 이루어지지 않을 가능성이 있으므로 바람직하지 못하다.

상기한 바와 같이 조성된 상토를 사용하여 화분에 식재한 난 유묘를 15∼25℃의 온도에서 8∼10주 동안 재배한 후, 그 성장도를 관찰하면, 상기한 공생균을 접종시키지 않은 대조구에 식재한 대조군 유묘에 비하여 고사율이 극히 낮을 뿐만 아니라, 난 유묘가 튼튼하게 성장함을 관찰할 수 있다.

본 발명의 두 번째 재배 방법에 의하여 재배된 난 유묘들 역시 온실이나 야외등의 자연 환경에 대한 적응력이 우수하여, 대조군과 비교하여 개체 성장률이 우수한 동시에, 재배 과정에서 대조구에 식재한 대조군 유묘에 비하여 고사율이 월등히 낮다.

본 발명의 재배 방법에 사용되는 상기한 공생균들은 어느 한 종의 단독으로 사용하거나, 또는 2종 이상의 혼합 증식군을 사용할 수도 있으며, 이는 임의적이다.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.

[공생균의 순수 분리 및 집적 배양]

건강한 자생난 뿌리를 멸균된 나이프로 절단한 후, 시험관에 넣고 흐르는 수돗물로 수분간 세정하였다. 절단된 뿌리의 표면을 시판되는 2% 표백제 (Latex)에 1분간 넣어서 표면 살균한 다음, 95% 알코올로 살균한 후, 다시 5% H₂O₂분위기하에서 1∼4 분간 노출시켜 표면 살균하였다. 그 후, 멸균수로 2-4 차례 다시 세정한 후, 무균상자 내에서 절단하여 공생균을 분리하였다. 표면 살균되고 절단된 식물의 뿌리를 무균 분위기하에서 일반적인 균분리 배지(water agar) 혹은 오트밀배지(제조예 1)에 핀셋으로 고정시켜서, 28℃에서 균사 배양을 유도하였다.

균분리 배지는 한천 15.0g에 수돗물 1L을 혼합하고, pH는 4.5∼5.0으로 조절하였다. 배지에서 증식된 균사를 현미경 관찰하여 리조옥타니아(Rhizoctonia)속의 종으로 동정되는 균사(참고문헌 : Sneh, B., Burpee, L., and Ogoshi, A. 1991. Identification of Rhizoctonia species. APS press, The American Phytopathological Society, St. Paul, Minnesota, USA)를 다시 감자 한천 배지(PDA; Potato Dextrose Agar)에 재배양시키면서 보관한다. PDA 한천 사면 배지에 배양된 균은 2℃에서 1∼2년간 보존될 수 있으며, 동결 건조시키는 경우에는 10% 수크로오스 및 5% 글리세롤의 멸균 용액중에 배양균을 현탁시킨 후 동결-건조시켰으며, 이에 의하여 더욱 장기간의 보관이 가능하다.

본 명세서중에서 언급된 리조옥토니아속의 2가지 종(種)의 균주는 본 발명자에 의하여 분리 동정된 표준 균군으로서, 서산, 고창 및 해남에 자생하는 춘란등의 뿌리로부터 당업자라면 앞에서 언급한 바에 따라 용이하게 분리할 수가 있다.

[오트밀 배지의 제조 : 제조예 1]

식품으로 사용되는 통상적인 오트밀(Oatmeal) 20g을 1L의 증류수에 넣어, 45분간 끓인 후에, 추출액을 가아제로 여과하고, 여과액의 온도가 약 60∼70℃로 냉각되었을 때 15g의 한천(agar)을 첨가, 용융시켜 혼합한 후, 배양병에 붓고 냉각 고화시켜 오트밀 배지를 준비하였다. 이 오트밀 배지는 공생균과 난속 식물을 동시에 넣어서 배양하는 것으로서, 공생 과정을 유도하기 위한 배지로 사용되었다. 조직 배양한 난속 식물의 유묘를 직접 공생균과 함께 배양시키면, 6-8 주후에 공생의 효과가 나타나며, 현미경 관찰로 식물의 뿌리에 공생화된 공생균을 확인할 수 있다.

[종균용 상토의 제조 : 제조예 2]

원예시 관용적으로 사용되는 통기성을 악화시키지 않을 정도의 약간 굵은 모래 1 kg을 원예용 부식토 1 kg과 함께 1 : 1로 혼합한 후, 고압 멸균시켜 '멸균토'를 준비하였다.

이어서, 300g의 조를 적당량의 물속에 침지시킨 후, 오토클레이브중에서 고압 멸균하여 공생균용 고체 배지로 사용하였다. 멸균된 조에 상기한 공생균의 균사를 주입함으로, 4주일 동안 28℃에서 배양하였다. 공생균이 증식된 조를 상기한 멸균토에 대하여 부피비로 1/10의 비율로 혼합하여 난 화분의 상토를 제조하였다.

[실시예 1, 2 및 비교예 1]

제조예 1에서 제조한 오트밀 배지가 들어 있는 배양병중에 순수 분리된 공생균을 접종하여 약 25℃에서 3일간 정치 배양하여 공생균을 증식시킨 후, 조직 배양하여 얻은 한란의 유묘를 무균 분위기하에서 배양병에 식재한 다음, 동일 온도에서 8주간 한난을 유묘 배양하였다. 배양후, 난 유묘의 뿌리를 절단하여 공생균의 유도 증식 여부를 염색하여 현미경 관찰하였으며, 엽장, 엽수, 근수, 근장, 증가된 생체 무게를 비교하였다.

그 결과를 표 1에 나타내며, 위로부터 순서대로 실시예 1, 2, 비교예 1로 하였다.

위의 실시예 1, 2 및 비교예 1에 사용된 한란 유묘의 크기는 6∼7cm인 것을 사용하였으며, 공생균은 유묘 식재전 3일전에 접종 배양한 균체를 사용하였고, 한란 유묘의 성장 측정은 99%의 신뢰도로 통계 분석하였다. 반복수는 반복 실험수를 나타낸다.

[실시예 3∼7 및 비교예 2∼6]

오트밀 배지중에서 2개월 또는 4개월 동안 난교 잡종을 하여 배양하였으며, 그 결과를 표 2에 나타낸다.

교잡종 도요(Cymbidium hybrid TOYO), 교잡종 오토모론(Cymbidium hybrid OTOMORON), 자란(Blestiela striata), 호접란(Phalaenopsis unnamed), 풍란(Neofinetia falcata)에 대한 실험을 각각, 실시예 3, 4, 5, 6, 7로 하였으며, 각 경우의 대조균에 대한 실험을 각각, 비교예 2, 3, 4, 5, 6으로 하였다.

또한, 순수 분리된 공생균 리조옥토니아 레피언스(Rhizoctonia repens)를 접종한 경우를 (A)로 표기하였으며, 리조옥토니아 레피언스(Rhizoctonia repens)를 접종한 경우를 (B)로 표기하였다.

위의 실시예 3∼7 및 비교예 2∼6에 사용된 한란 유묘의 크기는 6∼7cm인 것을 사용하였으며, 공생균은 유묘 식재전 3일전에 접종 배양한 균체를 사용하였고, 한란 유묘의 성장 측정은 99%의 신뢰도로 통계 분석하였다. 측정된 생체 무게는 15개체의 평균치이며. 생체 성장률은 최종 성장된 생체 무게에서 접종전의 생체 무게의 차이를 기간으로 나눈 값이다. 난 공생균의 여부는 난 뿌리를 염색하여 난균근(펠레톤 : peletons) 형성을 현미경 관찰하여 평가하였다.

[실시예 8∼10 및 비교예 7∼9]

제조예 2에서 제조한 종균용 상토를 화분에 사용하여 조직 배양된 난 유묘를 식재하고 상온에서 8∼10주후에 그 성장 상태 및 공생균의 증식 여부를 관찰하였다.

그 결과를 표 3에 나타내며, 위로부터 순서대로 풍란, 춘란, 한란에 대한 실험을 실시예 8, 9, 10으로 하였으며, 각각의 대조군을 비교예 7, 8, 9로 하였다.

또한, 순수 분리된 공생균 리조옥토니아 레피언스(Rhizoctonia repens)를 접종한 경우를 (A)로 표기하였으며, 리조옥토니아 레피언스(Rhizoctonia repens)를 접종한 경우를 (B)로 표기하였다.

위의 실시예 10 및 비교예 9에 사용된 난 유묘의 크기는 6∼7cm인 것을 사용하였으며, 공생균은 유묘 식재전 3일전에 접종 배양한 균체를 사용하였고, 한란 유묘의 성장 측정은 99%의 신뢰도로 통계 분석하였다. 측정된 생체 무게는 15개체의 평균치이며. 생체 성장률은 최종 성장된 생체 무게에서 접종전의 생체 무게의 차이를 기간으로 나눈 값이다. 난 공생균의 여부는 난 뿌리를 염색하여 난균근(펠레톤 : peletons) 형성을 현미경 관찰하여 평가하였다. 엽장에서 풍란은 길이와 폭을 곱한 값이며 한란과 춘란은 길이만을 측정한 결과이다.

이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 원예용 난속 식물의 재배 방법에 의하면, 조직 배양에 의한 난 유묘의 경우에 있어서도 온실이나 야외등의 자연 환경에 대한 적응력이 우수하여 개체 성장률이 우수한 동시에, 고사율이 월등히 낮다.

따라서, 본 발명의 방법은 조직 배양에 의한 난 유묘의 성장 및 개화를 촉진함과 아울러, 식불병원균에 대한 강한 내성을 난 유묘에 부여할 수 있으므로, 난을 조속하고도 튼튼하게 다량 생산할 수가 있는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 멸균된 모래 및 원예용 부식토를 동일 중량으로 혼합하는 멸균토 준비 단계; 조 또는 수수에 물을 가한 후, 오토클레이브중에서 고압 습열 멸균한 후, 리조옥토니아 레피언스(Rhizoctonia repens) 및 리조옥토니아 엔도피티카(Rhizoctonia endophytica)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 난(蘭) 공생 균주를 접종하는 난(蘭) 공생 균주 접종 단계; 접종된 균주를 3∼4주일 동안 23∼28℃의 온도에서 정치 배양하여, 상기한 공생균을 증식시키는 공생균 증식 단계; 상기한 멸균토 준비 단계에서 준비된 멸균토에 공생균 증식 단계를 거친 조 또는 수수를 부피비로 6 : 1∼10 : 1의 비율로 혼합하는 화분 상토 제조 단계 및: 상기한 상토를 사용한 화분에 난(蘭) 유묘를 식재하고, 상기한 유묘를 15∼25℃의 온도에서 8∼10주 동안 재배하여, 난(蘭) 유묘의 뿌리중에 상기한 공생균의 공생화를 유도하는 공생화 유도 단계로 이루어지는, 원예용 난속(蘭屬 : Cymbidium) 식물의 재배 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 리조옥타니아(Rhizoctonia)속의 난(蘭) 공생균이 한란, 춘란 및, 풍란으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 난(蘭)으로 부터 유래하는 공생균인 재배 방법.