KR100217304B1 - 종자 발아촉진기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파종전에 종자의 발아를 촉진시켜주는 종자 발아촉진기에 관한 것으로, 상하부에 각각 공급로와 배출로가 갖추어져 있으면서 산이나 알카리 등에 대하여 내성이 강한 재질을 이용하여 밀폐형 용기를 제작하여, 그 안쪽 상부에 전 과정이 진행되는 동안 적색광을 조사할 수 있도록 적색광발생수단을 설치하는 동시에, 안쪽 하부에는 외부로부터 공기를 공급하여 기포를 발생시켜 충분한 산소를 공급하면서 용기내에서 교반을 일으킬 수 있도록 교반수단을 구비하고, 더불어 산소의 원활한 공급을 가능하게 하여 종자내 물질대사를 활발하게 촉진시켜, 용기의 저부에는 발아시키고자하는 종자의 습도 및 온도를 조절할 수 있도록 가열수단을 갖춤으로써, 종자가 발아할 수 있는 환경에서 적색광 처리에 의해 종자의 배에 축적된 ABA(Abscicis acid)를 GA(Giberellic acid)로 활성화시켜주게 되어, 각 종자의 발아조건에 맞는 최적의 환경을 조성하여 발아율을 높일 수 있는 종자 발아촉진기를 제공하는데 있다.

Description

종자 발아촉진기

본 발명은 종자를 파종하기 전에 발아촉진 및 동시발아를 유도하기 위한 종자 발아촉진기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물에 잠겨진 종자에 기포를 발생시키면서 충분한 산소를 공급하는 동시에, 적색광을 조사하여 종자를 발아 전 상태로 고정할 수 있게 함으로써, 발아율을 높힐 수 있는 종자 발아 촉진기에 관한 것이다.

일반적으로 환경과 생태계를 복원시키기 위한 녹화사업이나 환경복원의 일부로 휴면중인 종자를 인위적으로 촉진처리를 하여 발아전 상태로 고정시킨 후 파종하게 된다.

이러한 환경사업에 이용되는 종자는 보통 목초종자와 자생종자를 혼파하게 되는데, 특히 목초종자는 발아율이 높고 초기생장이 빨라 사면안정의 효과가 크기 때문에 사면효과를 높이기 위해 자생종자와 함께 혼파하게 된다.

그러나, 자생종자는 발아기간이 길 뿐만 아니라 발아율이 낮고, 목초종자는 자생종자에 비해 먼저 발아되어 정착하기 때문에 자생종자가 제대로 발아되지 못하거나 발아되더라도 먼저 발아된 목초종자에 의해 피압되어 쇠퇴하게 되어, 자생종자의 발아율을 높힐 수 있도록 종자 발아촉진기를 개발하여 사용하게 되었다.

미국특허 5119589는 회전가능한 용기 내부에 종자를 담은 다음 스팀을 불어 넣어 종자의 발아를 촉진시켜주는 장치로, 이 장치는 열에 대하여 어느 정도 내성을 갖지 않는 종자가 아니면 발아율이 떨어지게 되는 문제점이 발생하게 된다.

또 다른 발아촉진기로서, 영국특허 1382262 및 이와 유사한 독일특허DE-C-1091791는 용기를 회전시키면서 내부에 직접 물을 분사하여 종자의 발아를 촉진시켜주는 장치이나 일반적인 종자의 발아조건 중 산소와 온도 및 습도를 충족시켜 줄 수 없게 되고, 미리 종자를 침지한 다음 파종하는 방법을 보여주고 있는 미국특허 4750438와 습윤과 건조를 반복하여 발아를 촉진하는 미국특허 5020273는 빛을 제공받아 효소를 활성화시켜서 발아를 하게 되는 광발아 종자의 경우 발아율이 떨어지게 된다.

또한, 기존의 장치는 너무 복잡한 구조로 설계되어 제작과 이용에 실용적이지 못한 단점을 가지게 되어, 이에 대한 개선이 필요하게 되었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 상하부에 각각 공급로와 배출로가 갖추어져 있으면서 산이나 알카리 등에 대하여 내성이 강한 재질을 이용하여 밀폐형 용기를 제작하여, 그 안쪽 상부에 전 과정이 진행되는 동안 적색광을 조사할 수 있도록 적색광발생수단을 설치하는 동시에, 안쪽 하부에는 외부로부터 공기를 공급하여 기포를 발생시켜 충분한 산소를 공급하면서 용기내에서 교반을 일으킬 수 있도록 교반수단을 구비하고, 더불어 산소의 원활한 공급을 가능하게 하여 종자내 물질대사를 활발하게 촉진시켜, 용기의 저부에는 발아시키고자하는 종자의 습도 및 온도를 조절할 수 있도록 가열수단을 갖춤으로써, 종자가 발아할 수 있는 환경에서 적색광 처리에 의해 종자의 배에 축적된 ABA(Abscicis acid)를 GA(Giberellic acid)로 활성화시켜주게 되어, 각 종자의 발아조건에 맞는 최적의 환경을 조성하여 발아율을 높일 수 있는 종자 발아촉진기를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 종자 발아촉진기의 구성을 나타내는 단면도,

도 2a는 본 발명의 발아촉진기를 이용하여 애기똥풀의 발아일수에 대한 발아개체수의 비를 나타내는 도면,

도 2b는 본 발명의 발아촉진기를 이용하여 노랑꽃창포의 발아일수에 대한 발아개체수의 비를 나타내는 도면,

도 2c는 본 발명의 발아촉진기를 이용하여 담쟁이의 발아일수에 대한 발아개체수의 비를 나타내는 도면,

도 2d는 본 발명의 발아촉진기를 이용하여 흰병꽃의 발아일수에 대한 발아개체수의 비를 나타내는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 용기 11 : 공급로

12 : 배출로 13 : 덮개

20 : 적색광발생수단 21 : 커버

30 : 교반수단 31 : 공기펌프

32 : 공급관 40 : 최저수위

41 : 가열수단 42 : 온도감지센서

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은 상하부에 각각 공급로(11)와 배출로(12)가 갖추어진 밀폐형 용기(10)와, 이 용기(10)의 내부 윗면에 설치되는 적색광발생수단(20)과, 상기 용기(10)의 저부로 공기를 공급하여 기포를 발생시켜 주는 교반수단(30)과, 상기 용기(10)의 하부에 설치되어 습윤과 건조를 반복하여 실시할 수 있도록 설치된 가열수단(41)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 적색광발생수단(20)과 교반수단(30)은 전과정에 걸쳐 동작가능하게 한 것을 특징으로 한다.

이를 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 1은 본 발명에 따른 종자 발아 촉진기의 구성을 나타내는 단면도로서, 도면부호 10은 밀폐형 용기를 나타낸다.

본 발명은 상하부에 산이나 알카리, 또는 물을 선택적으로 공급/배출할 수 있도록 공급로(11)와 배출로(12)가 형성된 용기(10)와, 이 용기(10)의 내부 윗쪽에 적색광을 조사할 수 있도록 설치된 적색광발생수단(20)과, 공기를 상기 용기(10)의 내부로 분사시켜 충분한 산소공급과 함께 유체를 교반시켜주는 교반수단(30)과, 상기 용기(10)의 내부를 건조시켜주거나 습윤시켜주기 위한 가열수단(41)을 구비하여, 산이나 알카리로 세척된 종자가 충분한 물과 산소를 공급받아 용기(10) 내에서 교반효과를 얻는 동시에, 종자의 종류에 따라 적당한 습윤과 건조를 반복하여 진행함으로써, 발아되기 바로 전 상태로 종자를 고정시켜주게 되는 것이다.

여기서, 상기 용기(10)는 종자의 소독과 함께 휴면물질이나 기계적 압력 등의 제거를 위해 사용하는 산이나 알카리 등에 의해 부식되거나 녹이 발생되지 않는 재질을 이용하게 되며, 주변의 온도나 습도 등에 영향을 받지 않도록 밀폐형으로 제작하여 이용하게 된다.

특히, 상기 용기(10)는 윗면이 개폐가능한 덮개(13)가 갖추어져 있으며, 이 덮개(13)를 열어 상기 공급로(11)를 개구시켜서 상술한 유체나 종자를 집어넣을 수 있게 되어 있다.

즉, 본 발명의 용기(10)는 주변으로부터 독립된 상태에서 종자의 발아에 필요한 요건을 충족시켜줄 수 있도록 밀폐계로 제작하여 종자의 발아를 촉진시켜 주게 되고, 그 재질은 종자의 휴면을 유도하는 물질(ABA)을 제거하기 위해 사용되는 산 또는 알카리와 종자에 공급되는 물에 대하여 내성이 강한 재질을 사용하게 되며, 물이나 산 또는 알카리성 유체를 용기(10) 내부에 담을 수 있도록 덮개(13)가 갖추어져 있다.

또한, 상기 배출로(12)는 그 상단이 용기(10)의 바닥면, 즉 교반수단(32)의 윗면으로부터 일정 높이에 있도록 설치하게 되는데, 이는 상기 배출로(12)를 통하여 물을 배출시키더라도 수위가 그 이하로 내려가지 않도록 하기 위한 최저수위(40)를 결정해주게 된다.

상기 적색광발생수단(20)은 적색램프를 이용하여 적색광을 발생시킬 수 있도록 용기(10)의 덮개(13) 안쪽에 설치하게 되며, 이 적색램프는 교반작용으로 물이 튀더라도 직접 닿지 않도록 투명한 커버(21)가 띄워져 있다.

이러한 적색광발생수단(20)은 일반적으로 종자의 발아에 가장 큰 영향을 주게 되는 가시광의 범위 파장을 이용하게 되는데, 이 적색광발생수단(20)으로부터 발생된 적색광은 피토크롬계(Phytochrome system)에서 수용하여 발아에 필요한 효소를 활성화시켜 주게 된다.

선행연구에서 보면, 피토크롬계는 적색광의 조사로 종자의 휴면과 관련된 ABA(Abscicis acid)를 GA(Giberellic acid)로 활성화시켜주며, 또한 KOH, NaOH, H₂SO₄등의 산이나 알카리 처리에 의하여 종자의 발아를 촉진시킨다는 것이 입증되었다.(한국원예학회지 15권 2호, 한국특허 출원번호 92-007382:서울종묘)

특히, 적색광은 본 발명의 종자 발아촉진기를 이용하여 진행되는 전 과정에 걸쳐 계속하여 조사할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

상기 교반수단(30)은 외부의 공기를 공급하는 공기펌프(31)와, 이 공기펌프(31)로부터 상기 용기(10)의 저부로 공기를 제공하는 공급관(32)으로 이루어져 있다.

이와 같이 이루어진 교반수단(30)은 용기(10) 내에 종자가 공급로(11)를 통하여 물에 잠겨진 다음에 동작하게 되며, 이때 상기 공급관(32)을 통하여 용기(10)의 저부로 분출되는 공기는 기포 형태로 분사되면서 물과 종자가 교반을 일으키도록 유도하게 된다.

이러한 공기는 충분한 물이 채워진 용기(10)의 저부에서 분출되어 기포 형태로 분출되어 교반작용을 얻을 수 있게 되는 동시에, 종자에 필요한 충분한 양의 산소를 공급해주게 된다.

상기 가열수단(41)은 용기(10)의 내부 온도를 측정할 수 있도록 온도감지센서(42)가 갖추어져 있으며, 각 종자의 발아에 필요한 적당한 습도와 온도를 유지시켜주게 된다.

특히, 상기 가열수단(41)은 종자의 종류에 따라 습도와 온도를 조절할 수 있는 조절수단이 갖추어져 있으며, 이 조절수단은 상기 온도감지센서(42)의 입력신호를 받아 작동여부가 결정되게 된다.

즉, 상기 온도감지센서(42)는 용기(10)의 내부 온도와 습도 등이 셋팅된 것보다 높거나 낮게 되면 이에 대한 입력신호를 조절수단에 제공하게 되고, 다시 이 조절수단은 상기 가열수단(41)를 작동시키거나 더이상 동작되지 않도록 유도하게 된다.

이하, 본 발명의 작동효과를 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 종자 발아촉진기는 밀폐형 용기(10)에 일정량의 종자를 담고 적당한 습도와 온도 및 물 등을 제공하기 위한 것으로, 먼저 상기 용기(10)에 담겨진 종자를 세척하게 된다.

이때, 종자의 세척은 KOH, NaOH, H₂SO₄등의 산이나 알카리를 이용하게 되며, 이러한 산과 알카리는 종자의 세척과 함게 종피의 휴면물질이나 기계적인 압력 등을 줄여주게 된다.

이러한 세척시간 및 적정농도는 종자의 종류에 따라 다르게 적용하게 되며, 산 또는 알카리 처리 후에는 액을 제거한 다음 물을 넣어 종자를 수차례에 걸쳐 수세하게 된다.

여기서, 상술한 산, 알카리, 그리고 물은 공급로(11)를 이용하여 용기(10)로 유입시키게 되고, 배출은 용기의 배출로(12)를 이용하게 된다.

본 발명의 종자 발아촉진기는 종자의 발아를 위한 전과정이 진행되는 동안 적색광발생수단(20)으로부터 적색광을 용기(10) 내부에 조사되게 되며, 상술한 것과 같이 종자를 세척한 다음 상기 교반수단(30)을 동작시키게 된다.

이에 따라 외기가 공급관(32)를 따라 물이 채워진 용기(10)로 공급되는데, 이때 공기는 상기 용기(10)의 저부로부터 기포 형태로 분출되어 물과 종자를 함께 교반시켜주면서 종자에 충분한 산소를 공급시켜 주게 된다.

상술한 것과 같이 종자에 충분한 물과 공기를 공급하면서 용기로부터 물을 배수시키고, 상기 가열수단(41)을 동작시키게 되면 높은 습도(상도습도가 90%이상을 유지)에서 종자가 건조되면서 발아촉진이 이루어지게 된다.

이는 상기 용기(10)에 공급된 물이 배수시키더라도 배출로(12)의 끝단부인 최저수위(40)이하로는 내려가지 않기 때문에, 상기 가열수단(41)의 작동으로 높은 습도를 유지할 수 있게 되는 것이다.

여기서, 상기 가열수단(41)은 종자의 종류에 따라 온도감지센서(42)가 감지한 적당한 온도를 유지하도록 작동하게 되며, 충분한 물과 공기가 공급된 용기를 습윤 상태와 건조 상태를 반복하여 동작하게 된다.

특히, 이러한 작동은 한번으로 끝내는 것이 아니라 수차례(1∼10회)에 걸쳐 반복하게 되는데, 이후에 종자가 물을 충분하게 흡수하게 되면, 동시에 발아할 수 있는 상태로 고정되게 되는 것이다.

이하, 발아율이 비교적 낮은 동자꽃, 꿀풀, 까치수영, 쑥부쟁이의 발아율에 미치는 처리효과에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 종자 발아촉진기를 이용하여 상술한 자생초화류인 동자꽃, 꿀풀, 까치수영, 쑥부쟁이를 상술한 것과 같은 방법으로 실험한 결과는 다음 표 1과 같다. 여기서, 실험에 이용된 식물의 종자는 96년 가을에 채종하여 4℃ 저온창고에서 보관해온 종자를 이용하였다.

[표 1]

식물명	실시예 1	실시예 2	실시예 3
동자꽃	4%	40%	30%
꿀풀	60%	70%	83%
까치수영	28%	57%	45%
쑥부쟁이	50%	50%	86%

여기서, 실시예 1에서는 동자꽃 종자를 l% NaOCl 용액에서 10분간 침지 소독한 후 증류수로 5회 수세한 다음, 여과지를 깐 다음 페트리디쉬(Petridish)에 100립씩 3번 반복하여 25℃에서 발아시킨 것으로, 발아율은 처리 20일 경과 후 나타난 결과이다.

실시예 2에서 종자소독은 발아촉진기를 이용하여 실시예 1과 동일하게 실시한 후 KOH 5% 용액에 20분간 처리한 후 3회에 걸쳐 수세한 다음, 고습도(90%이상)에서 3회 이상 습윤과 건조를 반복하여 처리하여 나타난 결과이다. 특히, 실시예 2에서 본 발명의 적색광발생수단(20)은 전 과정이 진행되는 동안 계속 적색광을 조사하였다.

실시예 3은 상술한 실시예 2에서의 조건과 동일하게 진행하되, 다만 KOH 처리만을 하지 않은 상태를 보여주고 있다.

상술한 실시예에서 보는 바와 같이, 각 종자는 종자발아기를 사용한 것에서 모두 발아가 촉진되는 효과를 보여주고 있으며, 특히 동자꽃과 까치수영은 KOH에 의해 휴면물질이 제거된 상태(실시예 2)가 제거되지 않은 상태(실시예 3)보다 높은 발아율을 보여주고, 꿀풀과 쑥부쟁이는 반대로 휴면물질이 제거되지 않은 상태(실시예 3)에서가 높은 발아율을 보여주고 있다.

첨부도면 2a∼2d는 본 발명의 발아촉진기의 처리효과를 살펴보기 위해 상술한 것과 같은 실험방법으로 실시한 것으로, 여기에 이용된 각 종자식물은 일반적으로 발아기간이 많이 소요되는 식물을 택하여 실시하였다.

여기서, 첨부도면 2a 내지 2d는 애기똥풀, 노랑꽃창포, 담쟁이, 흰병꽃의 종자를 이용하여 실험한 것을 각각 도표로 도시한 것으로, 상기 세가지 실시예의 조건에서 발아개체수에 대한 발아일수의 비를 비교해보면 노랑꽃창포와 담쟁이의 경우 실시예 2에서의 조건하에서 실험을 한 경우가 대체적으로 높게 나타나고 있다.

그러나, 애기똥풀과 흰병꽃의 종자는 실시예 3의 조건하에서 발아율과 발아세가 촉진되었으며, 이는 종자의 휴면상태나 물리·화학적 환경에 의하여 발아조건이 다르게 나타나게 되었음을 알 수 있다.

본 발명의 종자 발아촉진기는 상술한 것과 같은 실시예에 따른 조건에만 국한하는 것은 아니며, 각 종자식물의 갖는 특징에 맞도록 산이나 알카리 용액비를 달리하거나 용기내의 습도 및 온도를 달리하여, 발아조건에 맞는 최적의 상태로 조절하여 이용할 수도 있다.

이상에서 본 바와 같이 본 발명은 밀폐형 용기 내에 담겨진 종자가 충분한 물과 공기를 공급받을 수 있게 하고, 발아촉진시 전 과정에 걸쳐 적색광을 조사하는 동시에, 건조와 습윤을 반복하여 실시할 수 있게 함으로써, 종자의 휴면을 유도하는 물질이 불활성화 되도록 유도하여, 종자식물의 발아율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 상하부에 각각 공급로(11)와 배출로(12)가 갖추어진 밀폐형 용기(10)와, 이 용기(10)의 내부 윗면에 설치되는 적색광발생수단(20)과,

   상기 용기(10)의 저부로 공기를 공급하여 기포를 발생시켜 주는 교반수단(30)과,

   상기 용기(10)의 하부에 설치되어 습윤과 건조를 반복하여 실시할 수 있도록 설치된 가열수단(41)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 하는 종자 발아촉진기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 적색광발생수단(20)과 교반수단(30)은 전과정에 걸쳐 동작가능하게 한 것을 특징으로 하는 종자 발아촉진기.

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