KR101246135B1 - 장미속 식물 종자의 발아 증진 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 장미속 식물의 발아 증진 방법에 관한 것으로, 상세하게는 장미속 식물 종자의 배의 배유를 손상하지 않으면서 배젖과 종피 부분을 절단하는 방법으로서, 통상적인 저온 처리 및 층적 처리 없이 발아 기간을 단축시킬 수 있으며, 발아율 또한 향상시키는 특성을 나타내는 장미속 식물의 발아 증진 방법에 관한 것이다.

Description

장미속 식물 종자의 발아 증진 방법{METHOD FOR GERMINATION IMPROVEMENT OF GENUS ROSA SPP.}

본 발명은 장미속 식물 종자의 배의 유아가 손상되지 않도록 배와 종피 부분을 절단하는 단계를 포함하는 발아 증진 방법에 관한 것이다.

장미는 국내뿐 아니라 전 세계적으로 가장 중요한 화훼 절화 작물이다. 또한 관상 및 상품으로서 재배면적이나 생산액 및 수출 면에서 중요하다. 그러나, 국내에서는 육종 경험이 부족하고 국산 장미 품종은 전체의 5% 미만이며, 대부분 외국 품종의 수입에 의존하므로 높은 로열티를 지급해야 하는 실정이다. 또한 소비자들의 선호도가 계속 변하면서 농가들의 품종 개량 주기가 빨라지고 있으며, 2003년에는 전체 화훼류 수출액의 23%를 점유하는 등 재배 및 소비가 점점 늘어가는 추세이다.

유성생식의 한 과정으로서 일어나는 종자식물의 발생은 수정란이라는 단세포의 세포분열로부터 시작된다. 이 시초의 세포 증식과 분화에 의해서 배(胚)가 형성되는데, 식물의 발생에서는 이 첫째 단계의 발생과정을 배발생(embryogenesis)이라 한다. 이 배는 발생과정에 있는 미완성의 몸으로, 이것이 형성되어감에 따라 이것의 둘레에 씨껍질·배젖 등도 형성되어 종자가 형성된다. 그러므로, 완성된 배는 다 익은 종자 속에 들어 있게 된다. 종자식물의 완성된 배는 유아(幼芽, plumule)·배축(胚軸)·유근 (幼根)·자엽(子葉, cotyledon)의 네 부분으로 이루어져 있으며, 유아·유근의 선단부에는 분열조직이 있다. 도 5에 장미속 식물의 종자 구조를 나타내었다.

종자식물의 발생의 둘째 단계는 발아(發芽)이다. 이는 일정 기간의 휴면기를 거친 배가 생장하고, 또 배의 각 부역이 바탕이 되어 기관이 형성됨으로써 어린 식물체가 탄생하는 현상이다. 더 구체적으로 살펴보면, 발아는 유아 선단부의 분열 조직에서의 세포증식과 증식된 세포의 분화·생장에 의해 잎·줄기가 형성되고, 또 유근 선단부 분열조직에서의 세포 증식과, 증식된 세포의 분화·생장에 의해 뿌리가 형성됨으로써 하나의 어린 식물체가 형성되는 현상이며, 이 과정에서 배축은 줄기의 밑동을 이룬다. 그리고 발아 후에도 줄기·뿌리 선단부의 생장점에 있는 분열조직의 무한한 활동으로 줄기·잎·뿌리의 분화·생장은 계속된다.

통상의 식물 종자는 지표면 상부가 적절한 온도와 습도를 유지하여야만 안정되게 발아될 수 있고, 나아가 식물 종자가 발아된 초기 유묘도 지표층 및 지표층 상부가 적절한 온도 및 습도를 유지하여야만 안정되게 성장할 수 있다. 또한, 식물의 성장 시에 새로운 뿌리의 발근을 위하여, 지표층 및 지표층 상부는 적절한 온도와 적절한 습도를 유지하여야만 한다. 식물 종자는 파종된 후 정상적으로 발아되기 위해서는 지표 토양에 수분이 적절하게 유지되어야 한다. 토양의 적절한 수분을 공급하기 위해서는 지속적인 관수 작업이 수반되어야만 한다.

농업에서는 작물의 재배이용을 위해서는 뿌린 종자가 빨리 고르게 발아하는 것이 바람직하므로 종자의 발아를 조절하는 다양한 방법들을 개발하여 왔다. 예를 들면, 에틸렌클로로히드린을 쓰는 약품처리, 저온 또는 온욕법(溫浴法), 또 경실에는 황산이나 상처를 내는 방법 등으로 종피로부터의 흡수나 산소의 투과를 촉진시키는 방법이 있다.

일반적으로, 장미의 발아율은 20% 이하이고, 과피 안에 발아억제물질이 존재하며 물 투과성이 어렵기 때문에 육종의 한계가 있다. 따라서, 장미에 대해서도 상기와 같은 통상적인 발아 방법 외에도 새로운 방식의 발아 방법을 개발할 필요가 있다. 이에 따라 육종 효율을 증진시키기 위하여 종자의 발아력을 높이는 방법 등을 통해 육종 연한을 단축할 수 있고, 다양한 품종 개발을 가능하게 하는 연구가 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 장미속 식물 종자의 유아는 손상시키지 않고, 종자의 배의 자엽 부분과 종피 부분을 일정 양 절단하여 단시간 내에 높은 발아율을 나타내는 장미속 식물의 발아 증진 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기한 목적을 위하여,

자가 수분 또는 타가 수분 후 40 일 이상된 장미속 식물의 종자를 수확하여 준비하는 단계; 상기 장미속 식물의 종자를 수세하는 단계; 상기 수세된 장미속 식물의 종자의 배의 유아를 손상시키지 않고 자엽 부분과 종피 부분을 20 내지 90% 절단하여 제거하는 단계; 및 상기 종자를 파종후 발아시키는 단계를 포함하는 장미속 식물 종자의 발아 증진 방법을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 장미속 식물 종자를 발아시키는 단계는 배지에서, 20 내지 30℃의 온도, 12 내지 24 시간 광주기의 발아 조건하에서 수행되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 발아 증진 방법에 적용될 수 있는 장미속 식물은 해당화(Rosa rugosa Thunb. var. rugosa), 장미(Rosa spp.), 월계화(Rosa chinensis Jacq.), 찔레꽃(Rosa multiflora Thunb. var. multiflora) 및 용가시나무(Rosa maximowicziana Regel var. maximowicziana)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 자가 수분 또는 타가 수분 후 40 일 이상된 장미속 식물의 종자를 수확하여 준비하는 단계에서의 장미속 식물의 종자는, 자가 수분 또는 타가 수분 후 40 일 이상 120일 미만된 장미속 식물의 종자인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 장미속 식물의 발아 증진 방법에 따라 장미속 식물 종자 배의 유아를 손상시키지 않은 채 종자의 자엽 부분과 종피 부분을 일정 양만큼 절단하는 단계를 통해 발아시켰을 경우 통상적인 저온 처리 및 층적 처리가 없이도 발아 기간을 3 ~ 12개월 이상 단축시킬 수 있으며, 발아율 또한 향상시키는 특성을 나타내었다.

도 1은 해당화 종자의 발아 조건에 따른 발아율을 나타낸 도이며,
도 2는 피트모스(온실)에 절단한 해당화 종자를 파종한 후의 발아율을 나타낸 도이고,
도 3은 해당화 종자의 절단 후 식물체가 되기까지의 과정을 나타낸 도이고,
도 4는 장미 종자의 절단 후 발아율을 나타낸 도이다.
도 5는 장미속 식물의 내부 구조를 나타낸 도이다.

이하 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명은 장미속 식물의 발아 증진 방법에 관한 것으로, 자가 수분 또는 타가 수분 후 40 일 이상 완숙된 장미속 식물의 종자를 수세한 후, 배의 유아를 손상시키지 않고 자엽 부분과 종피 부분을 20 내지 90%, 바람직하게는 50% 절단하여 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 장미속 식물의 종자의 구조는 도 5에서 보는 바와 같다. 즉, 장미속 식물의 종자는 쌍떡잎 식물로 배유는 거의 퇴화되고 배가 대부분을 차지한다. 본 발명은 이러한 장미속 식물의 종자에 있어서, 유아(plumule)가 손상되지 않게 하여 자엽부분(cotyledon)과 종피(testa), 과피부분(pericarp)을 20 내지 90%, 바람직하게는 50% 절단하여 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

자엽 부분과 종피 부분을 90 % 이상을 절단할 경우 종자가 발아하기 위해 필요한 영양분이 부족하여 발아가 오히려 늦어지고 유아가 절단되거나 상처를 입을 수 있는 염려가 있으며, 20 % 이하를 절단할 경우 남겨진 배, 종피 등에 남겨진 ABA와 같은 발아억제물질에 의해 발아촉진에 한계가 있다.

본 발명의 장미속 식물의 발아 증진 방법에 있어서는 자가 수분 또는 타가 수분후 40일 이상 완숙된 장미속 식물의 종자를 사용하는 것이 바람직하다. 장미속 식물에 있어서 자가 수분 또는 타가 수분 이후 종자가 숙성 단계가 진행되며, 상기 숙성 기간 보다 숙성이 되지 않을 경우 배주(미래의 종자가 될 부분)가 완전한 종자의 형태를 갖추지 않았기 때문에 자가 수분 또는 타가 수분후 적어도 40일 이상된 장미속 식물의 종자를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 장미속 식물의 종자가 너무 숙성할 경우에는 오히려 발아가 어려워지므로, 상기 장미속 식물의 종자는 자가 수분 또는 타가 수분 후 40 일 이상 120일 미만된 장미속 식물의 종자인 것이 바람직하다. .

수확된 종자에 대해서 물리적, 화학적 발아 저해 요인을 제거하기 위해 수세한다. 종자 소독은 종자를 70% 에틸 알콜에 30초간 침지한 후, 3% 차아염소산 나트륨 용액에 7분간 침지하여 표면을 살균하고 멸균수에 세척하는 과정으로 진행하며, 이외에 당업계에 알려진 방법으로 소독하는 것이 가능하다.

본 발명의 상기 자엽 부분과 종피의 절단하는 단계는 종래의 식물 발아 촉진 방법에서 사용되는 저온 처리나 층적 처리 과정 없이도 발아를 진행할 수 있는 방법으로 적용될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 장미속 식물의 종자 발아는 배지에서 20 내지 30℃, 바람직하게는 25℃, 12 내지 24 시간 광주기, 바람직하게는 16 시간 광주기의 조건에서 발아된 것을 특징으로 한다.

상기 발아 온도가 20℃ 미만일 때는 생장이 저하되어 발아기간이 느려지고, 30℃를 초과일 때는 호흡이 증가되고, 종자 절단부분에 곰팡이가 발생할 수 있다.

일반적으로, 종자 발아 온도의 경우 4℃에서 저온처리를 수행하고, 이 조건에서 발아되는 과정인 것인데 반해, 본 발명에서와 같이 종자를 절단하여 발아시키는 경우에는, 저온 처리 없이도 상기 발아 온도 범위 내에서 수행될 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 발아 과정에서 사용되는 배지는 식물 배양에 사용될 수 있는 것일 수 있고, 바람직하게는 MS 배지에 수크로스(sucrose) 및 한천(Agar)을 혼합한 형태의 것을 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 발아 증진 방법은 장미속 식물에 적용 가능하며, 구체적으로는 해당화(Rosa rugosa Thunb. var. rugosa), 장미 (Rosa spp.), 월계화(Rosa chinensis Jacq.), 찔레꽃(Rosa multiflora Thunb. var. multiflora) 및 용가시나무(Rosa maximowicziana Regel var. maximowicziana)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상, 바람직하게는 해당화(Rosa rugosa Thunb. var. rugosa) 또는 장미 (Rosa spp.), 보다 바람직하게는 개방수분(open pollution)된 장미 품종일 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1. 해당화 종자의 분리

전남대학교 장미유전자원포에서 2009년 8월부터 11월까지 해당화 유전자원 계통들의 화분을 채취하여 종내 계통간 수분을 하고, 이후 40일 경과 후(40 DAP: day after pollination)와 90일 경과 후(90 DAP: day after pollination) 결실과를 수확하여 종자를 분리하였다.

물리적, 화학적 발아 저해 요인을 제거하기 위해 상기 분리된 해당화의 종자를 70% 에틸 알콜에 1분간 침지한 후, 1% 차아염소산 나트륨 용액에 7분간 침지하여 표면을 살균하고 멸균수로 3회 세척하였다.

수세 후, 화염 소독한 칼과 핀셋을 사용하여 배의 유아가 손상되지 않고 포함되도록 배의 유아가 있는 부위의 반대편 쪽의 종피와 자엽 부분을 50% 절단하였다

실시예 2. 장미 종자의 분리

전남대학교 장미유전자원포에서 2009년 8월부터 11월까지 장미 유전자원 품종들 중에서 개방수분(open pollination)된 품종을 90일 경과후(90 DAP: day after pollination) 결실과를 수확하여 종자를 분리하였다.

상기 실시예 1의 해당화와 동일하게 물리적, 화학적 발아 저해 요인을 제거하기 위해 상기 분리된 해당화의 종자를 70% 에틸 알콜에 1분간 침지한 후, 1% 차아염소산 나트륨 용액에 7분간 침지하여 표면을 살균하고 멸균수에 세척하였다.

수세 후, 화염 소독한 칼과 핀셋을 사용하여 유아가 손상되지 않고 포함되도록 배의 유아가 있는 부위의 반대편 쪽의 종피와 자엽 부분을 50% 절단하였다.

비교예 .

상기 실시예와 동일한 과정으로 해당화와 장미 종자를 수확 후 배를 절단하지 않은 종자를 비교예로 하여 하기 실험예에서 발아율을 측정하였다.

실험예 1. 기본 배지에서의 해당화의 발아율 측정

상기 실시예 1의 해당화 종자 및 자엽 부분과 종피 부분을 제거하지 않은 비교예의 해당화 종자를 이용하여 발아율을 하기와 같이 측정하였다.

기내 실험은 기본 MS(murashing and skoog) 고체 배지에 수크로오스(sucrose) 30g/L, 아가(Agar) 8 g/L을 추가하고, 25℃ 16시간 광주기, 2주간 저온 처리후 25℃ 16시간 광주기로 옮기면서 2주간 발아율을 측정하였다.

2 주간 측정 결과, 도 2에 나타난 바와 같이, 상기 비교예의 절단하지 않은 해당화와 장미 종자는 전혀 발아되지 않은 반면, 실시예 1의 절단한 해당화 90 DAP 종자는 모두 발아하며, 40 DAP된 종자는 40%의 발아율을 나타냈다.

실험예 2. 피트모스 배지에서의 해당화 발아율 측정

상기 실시예 1의 해당화 종자 및 비교예 1에서 준비한 해당화 종자를 피트모스에 파종하였을 때의 발아율을 측정하였다.

도 2에 나타난 바와 같이, 해당화 종자를 피트모스에 파종하였을 때 2주 후 비교예의 절단하지 않은 종자는 전혀 발아하지 않았으나, 절단한 종자는 70% 발아하였고, 2-3개월 후에도 절단하지 않은 종자의 경우, 전혀 발아하지 않았다. 또한, 해당화 종자의 경우 도 3에 나타난 바와 같이, 절단한 90 DAP의 종자는 발아 후 21일에 본 엽이 8 ~ 10 매가 나온 것을 볼 수 있었다.

실험예 3. 피트모스 배지에서의 장미 발아율 측정

상기 실시예 2의 장미 종자 및 비교예 1에서 준비한 장미 종자를 피트모스에 파종하였을 때의 발아율을 측정하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다. 장미에 있어서 층적 처리 및 저온 처리(2~4 개월)가 꼭 필요한 것으로 알려져 있지만, 실시예의 배젖을 절단한 종자의 경우 어떠한 처리도 없이 절단 방법만으로도 단 2주 만에 약 20% 정도의 발아율을 나타내며, 이에 비하여 비교예의 종자는 도 4에서 보는 바와 같이 전혀 발아되지 않는다는 것을 알 수 있었다.

Claims (4)

1. 자가 수분 또는 타가 수분 후 90 일 이상 120일 미만된 장미속 식물의 종자를 수확하여 준비하는 단계;
   상기 장미속 식물의 종자를 수세하는 단계;
   상기 수세된 장미속 식물 종자 배의 유아를 손상시키지 않고 배의 유아가 있는 부위의 반대편 쪽의 자엽과 종피 부분을 20 내지 90% 절단하여 제거하는 단계; 및
   상기 종자를 발아시키는 단계를 포함하는 장미속 식물 종자의 발아 증진 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 종자를 발아시키는 단계에서의 발아 조건은 배지에서 20 내지 30℃의 온도, 12 내지 24 시간 광주기 조건 하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 장미속 식물의 발아 증진 방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 장미속 식물은 해당화(Rosa rugosa Thunb. var. rugosa), 장미 (Rosa spp.), 월계화(Rosa chinensis Jacq.), 찔레꽃(Rosa multiflora Thunb. var. multiflora) 및 용가시나무(Rosa maximowicziana Regel var. maximowicziana) 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 장미속 식물의 발아 증진 방법.
   
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