KR101412055B1

KR101412055B1 - 액체질소를 사용한 왕벚나무 종자 발아 방법

Info

Publication number: KR101412055B1
Application number: KR1020130061452A
Authority: KR
Inventors: 김두현; 한심희; 장경환; 한진규
Original assignee: 대한민국
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2014-06-26

Abstract

본 발명은 액체질소를 사용한 왕벚나무 종자 발아 방법에 관한 것으로, 구체적으로 왕벚나무 종자를 액체질소에 담가 동결시킨 다음 따뜻한 물에 담가 해동함으로써 종피에 적당한 손상을 유도하고, 여기에 지베렐린을 처리하여 발아 효율을 높이기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 많은 노동력과 시간을 들여야 하며, 발아과정에서 종자의 손실률이 높은 기존의 왕벚나무 종자 발아 방법에 비해, 매우 간단한 방법으로 왕벚나무 종자의 높은 발아 효율을 달성할 수 있다.

Description

액체질소를 사용한 왕벚나무 종자 발아 방법{Method of germination induction in Pruns yedoensis seeds using liquid nitrogen}

본 발명은 액체질소를 사용한 왕벚나무 종자 발아 방법에 관한 것으로, 구체적으로 왕벚나무 종자를 액체질소에 담가 동결시킨 다음 따뜻한 물에 담가 해동함으로써 종피에 적당한 손상을 유도하고, 여기에 지베렐린을 처리하여 발아 효율을 높이기 위한 방법에 관한 것이다.

왕벚나무는 관상가치 및 목재 가치가 높아 가로수 및 조경수로 널리 식재 및 조림에 이용되고 있다. 한라산 자생 왕벚나무는 일본원산지로 보고되고 있는 재배 왕벚나무와 기원과 자생지에 대해 많은 이견이 보고 되어왔으나, 1998년 한라산 특산식물임이 입증되었다. 한국종은 일본종과 다르다고 보고되며 한라산 자생왕벚나무는 천연기념물로 지정 보호되고 있고, 국제단위 멸종위기종으로 등재되어 있다.

종자가 활력이 좋고 발아하기 적합한 환경인데도 발아하지 않는 상태를 휴면이라 하고, 이런 휴면은 물리적 요인과 화학적 요인에 의해 발생된다. 물리적 요인은 종피와 배의 구조에 따른 종자의 구조적 원인이며, 화학적 요인에는 내부 생리적, 화학적 물질 상태의 원인이 있다. 또한 배가 미성숙되거나, 발아하는데 필요한 생장촉진물질이 부족하거나, 종피가 두꺼워 물의 침투가 이루어지지 않거나, 종피나 배에 존재하는 발아억제물질에 의해 발아가 저해되는 원인이 있어, 겨울동안의 노천매장을 통하여 배성숙, 발아억제물질의 제거를 유도하는 것으로 알려져 있다.

왕벚나무의 증식법으로는 삽목과 배배양 등의 조직배양방법의 영양증식방법이 보고 이용되고 있으나, 유전자원의 유전다양성 확보, 보존 및 실용적 증식을 위해서는 종자증식방법이 확립되어야 한다. 하지만, 왕벚나무는 종자발아가 극히 어렵다고 알려져 있다.

상기 문제를 해결하기 위한 기술은 국외에서는 아직까지 개발되어있지 않으며 국내의 연구 사례를 살펴보면, 왕벚나무 종자의 종피를 제거하고 식물생장조절제를 처리 했을 때 40 ~ 90%의 발아율을 보이는 것으로 조사되었으나, 종피만 제거하고 식물생장조절제를 처리하지 않았을 때에는 30%의 발아율을 나타내고, 종피를 제거하지 않았을 때에는 어떠한 처리를 하여도 발아가 되지 않았다고 보고되었다.

이 연구에 따르면, 종자발아를 통한 유묘생산을 위해서는 종피의 제거가 필수적으로 필요한데, 종피를 제거하기 위해서는 많은 노동력과 시간이 필요하고 종자의 손실이 많아 실용화하기에는 어려운 단점이 있다.

이에, 본 발명자들은 상기 종래기술들의 문제점들을 극복하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 일일이 종피를 제거하지 않고도 액체질소를 사용한 비교적 간편한 방법으로 왕벚나무 종자, 특히 한국종 왕벚나무 종자의 발아효율을 높일 수 있는 방법을 개발하게 되었다.

따라서 본 발명의 주된 목적은 간단한 방법으로 왕벚나무 종자를 효과적으로 발아시키는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 한 양태에 따르면, 본 발명은 수분함량이 3 내지 11중량%인 왕벚나무 종자를 액체질소에 5분 이상 침지하여 동결시키는 종자동결 단계; 동결된 종자를 30 내지 40℃의 물에 침지하여 해동하는 종자해동 단계; 해동된 종자를 200 내지 3,000ppm의 지베렐린산 용액에 10시간 이상 침지하는 지베렐린 처리 단계; 및 상기 지베렐린 처리 단계에서 수득된 종자를 토양에 심는 발아유도 단계;를 포함하는 왕벚나무 종자 발아 방법을 제공한다.

왕벚나무(Prunus yedoensis Matsum.)는 현화식물문, 쌍떡잎식물강, 장미목, 장미과의 낙엽활엽교목이며, 국제단위의 멸종위기종(www.nature.go.kr; 산림청 국가생물종지식정보시스템)으로 우리나라에서는 주로 제주도에 분포하고 있다. 열매는 핵과로 6 ~ 7월경 검은색을 띠고, 이 열매의 과육을 제거하면 종자를 얻을 수 있다. 왕벚나무 종자는 두꺼운 내과피로 덮혀 있고, 그 안에 얇은 종피가 존재하는데, 기존에는 발아를 위해 일일이 내과피와 종피를 제거하는 방법을 주로 사용해 왔으나, 본 발명의 발아 방법은 이러한 종피 및 내과피가 제거되지 않은 상태에서도 높은 발아 효율을 나타낸다.

생물학적으로는 내과피를 제외한 부분을 종자라고 하나, 내과피를 제거하는 것이 쉽지 않기 때문에 일반적으로는 이 내과피를 포함하는 부분을 말한다. 본 발명에서는 내과피를 포함하여 왕벚나무 종자라고 한다.

본 발명의 발아 방법은 왕벚나무 종자를 액체질소로 급속 동결 및 해동시키는 것을 특징으로 하며, 동결 및 해동 과정에서 내과피와 종피가 손상되는 점을 이용한다. 기존에 종자의 보관을 위해 사용하는 급속 동결방법은 해동 과정에서 자칫 종자가 직접적으로 손상될 수 있다는 문제점이 있었다. 본 발명자는 이를 역이용하여 손상 정도를 적절히 조절할 수 있다면 오히려 왕벚나무 종자의 발아율을 높일 수 있을 것이라 판단하였다.

본 발명에서는 액체질소 처리에 사용할 왕벚나무 종자의 수분함량이 성공적인 발아를 위해 매우 중요하다. 적합한 수분함량은 3 ~ 11%로 이를 만족할 경우 발아가 유도될 수 있을 정도로 적당한 손상을 입힐 수 있다. 수분함량이 너무 높은 경우에는 높은 수분함량으로 인해 동결 및 해동 시 종자의 과도한 손상 또는 스트레스로 인해 발아율이 낮아지거나 전혀 발아되지 않을 수 있으며, 너무 낮은 경우에는 손상 정도가 발아에 충분하지 못할 수 있다. 왕벚나무 종자의 수분함량은 종자 채취 후 자연건조 등의 방법을 통해 조절할 수 있다. 수분함량이 조절된 종자는 밀폐용기에 담아 보관하면서 사용할 수도 있다.

액체질소 침지는 5분 이상 실시하여 종자를 충분히 동결시키는 것이 바람직하다. 액체질소에 침지된 상태에서는 종자 상태의 변화가 거의 없기 때문에 장시간 침지하더라도 상관없으나, 5 ~ 20분 정도면 충분할 것으로 판단된다.

지베렐린산은 식물계에 널리 분포하는 전형적인 지베렐린의 하나로, GA3라고도 한다. 본 발명에서는 왕벚나무 종자의 발아를 위해 이 지베렐린산을 생장조절제로 사용한다. 본 발명에서 용액의 지베렐린산 농도는 200 내지 3,000ppm인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 500 내지 1,200ppm인 것이 좋다. 옥신, 지베렐린 등은 식물호르몬으로 그 특성 상 일정 농도에 달했을 때 효과를 나타내기 때문에, 상기와 같은 농도 범위로 사용하는 것이 바람직하다. 특히 농도가 너무 높을 경우에는 오히려 발아 저해 작용을 유발할 수도 있다. 지베렐린산 처리 시간은 지베렐린산이 종자에 충분히 침투될 수 있도록 10시간 이상 유지하는 것이 바람직하며, 10 ~ 48시간 정도면 충분할 것이라 판단된다.

상기 지베렐린산 처리 단계를 거쳐 활성화된 종자를 토양에 심고 온습처리하면 발아를 유도할 수 있는데, 이때 토양의 수분함량이 2 ~ 10%(중량)인 것이 바람직하며, 10 내지 30℃로 15 내지 60일간 유지하여 온습처리하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 토양의 수분함량을 4 ~ 5%로 하고, 16 내지 20℃로 20 내지 40일간 유지하여 온습처리하는 것이 좋다.

본 발명에 따르면, 많은 노동력과 시간을 들여야 하며, 발아과정에서 종자의 손실률이 높은 기존의 왕벚나무 종자 발아 방법에 비해, 매우 간단한 방법으로 왕벚나무 종자의 높은 발아 효율을 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 왕벚나무 종자 발아 방법의 일실시예를 나타낸 블록도이다.
도 2는 왕벚나무 종자를 액체질소로 처리하는 단계 및 최종 발아 상태를 촬영한 사진이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.

< 왕벚나무 종자 >

국립산림과학원 산림유전자원부 구내에 자라고 있는 왕벚나무(Prunus yedoensis Matsum., 한국원산)로부터 6월 말에 성숙한 검은색 열매를 채취하고 과육을 제거하여 종자를 준비하였다. 수집한 종자는 3 ~ 11%의 종자수분함량으로 건조하여 지퍼백에 밀봉하고 4℃에 보관하면서 사용하거나, 당해 수집한 종자의 경우, 25%의 종자수분함량으로 건조 과정을 거치지 않고 바로 사용하였다.

실시예 1.

수분함량이 각각 3, 8, 11%인 왕벚나무 종자를 알루미늄 호일에 쌓아서 액체질소에 10분간 침지(동결)한 다음, 꺼내어 37℃의 수조에서 해동시켰으며, 이 과정을 거친 종자를 그대로 온습처리하거나 지베렐린 처리 후 온습처리하여 발아율을 조사하였다(표 1 참조).

지베렐린 처리는 종자를 1000ppm의 지베렐린산(GA3) 용액에 담가 18℃에서 하루 동안 유지하는 방법을 사용하였으며, 온습처리는 종자를 4 ~ 5% 수분함량의 모래[0.05 ~ 0.8㎜ 굵기의 강사(강모래)]와 섞어 종자가 모래에 묻히도록 한 다음 패트리디쉬에 담긴 상태에서 18℃로 1달간 유지하는 방법을 사용하였다.

비교예 1.

수분함량이 25%인 왕벚나무 종자를 사용하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 발아율을 조사하였다(표 1 참조).

비교예 2.

왕벚나무 종자를 액체질소 처리하지 않고 그대로 온습처리하거나 지베렐린 처리 후 온습처리하여 발아율을 조사하였다(표 1 참조).

비교예 3.

왕벚나무 종자를 70% 황산 용액에 담가 교반하면서 10분간 유지한 다음, 수돗물로 충분히 씻어 황산을 제거하고 1시간 동안 수돗물에 침지하였다. 이후 그대로 온습처리하거나 지베렐린 처리 후 온습처리하여 발아율을 조사하였다(표 1 참조).

< 결과 >

표 1에서와 같이, 수분함량이 3 ~ 11%인 종자를 액체질소 처리한 경우 약 63%가 발아하여 무처리인 대조구 및 황산 처리구에 비해 매우 높은 발아율을 나타냈다. 반면, 수분함량이 25%인 종자는 전혀 발아되지 않았는데, 이는 높은 수분함량으로 인해 동결 및 해동 시 종자의 과도한 손상 또는 스트레스로 인한 것이라 판단된다.

종자처리	지베렐린 무처리		지베렐린 처리
종자처리	발아율(%)	평균발아소요일수(week)	발아율(%)	평균발아소요일수(week)
대조구(비교예2)	0	-	25±5.16^b	11±0.79^a
액체질소A(실시예1)	0	-	63±7.57^a	8±0.32^b
액체질소B(비교예1)	0	-	0	-
황산(비교예3)	0	-	29±3.83^b	11±2.67^a

* a, b : 같은 열에서 알파벳이 다른 경우, 유의적인 차이가 있다는 것을 의미한다.

Claims

수분함량이 3 내지 11중량%인 왕벚나무 종자를 액체질소에 5분 이상 침지하여 동결시키는 종자동결 단계;
동결된 종자를 30 내지 40℃의 물에 침지하여 해동하는 종자해동 단계;
해동된 종자를 200 내지 3,000ppm의 지베렐린산 용액에 10시간 이상 침지하는 지베렐린 처리 단계; 및
상기 지베렐린 처리 단계에서 수득된 종자를 토양에 심는 발아유도 단계;를 포함하는 왕벚나무 종자 발아 방법.
제 1항에 있어서,
상기 발아유도 단계는
상기 지베렐린 처리 단계에서 수득된 종자를 2 내지 10중량% 수분함량의 토양에 심고, 10 내지 25℃로 유지하는 것을 특징으로 하는 왕벚나무 종자 발아 방법.