KR102105738B1

KR102105738B1 - 종자 프라이밍을 위한 개선된 방법

Info

Publication number: KR102105738B1
Application number: KR1020157033401A
Authority: KR
Inventors: 통윤 센
Original assignee: 로버스트 씨드 테크놀로지 에이 앤드 에프 악티에볼라그
Priority date: 2013-04-29
Filing date: 2013-04-29
Publication date: 2020-04-28
Also published as: JP2016516436A; CA2910462C; US20160073574A1; CN105228438B; DK2991468T3; RU2015146680A; ZA201508163B; NZ713637A; AU2013388153B2; KR20160004330A; CA2910462A1; CN105228438A; ES2686719T3; WO2014178762A1; PL2991468T3; LT2991468T; BR112015027206B1; IL242383B; UA117366C2; JP6253766B2

Abstract

건조 종자를 프라이밍하는 방법이 개시되며, 상기 종자는 먼저 수용액 내로 침지되고 후속적으로 상기 종자가 물로 포화되면 후속적으로 제거된다. 수용액을 제거한 후, 종자들의 물 함량이 감소되고, 그 후 종자가 95% 이상 100% 미만의 상대 습도를 가지는 공기의 분위기 하에서 배양된다.

Description

종자 프라이밍을 위한 개선된 방법{IMPROVED METHOD FOR SEED PRIMING}

본 발명은 종자 프라이밍(seed priming) 방법에 관한 것으로, 수용액에 종자의 침지 및 후속하는 배양을 포함한다. 또한, 본 발명은 이 같은 방법에 의해 얻을 수 있는 종자 및 이 같은 종자로부터 재배된 식물에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 또한 종자를 배양하기 위한 장치에 관한 것이다.

작물의 최종 수량에 대한 종자 품질의 영향이 주지되어 있다. 종자 프라이밍은 종자 성능을 향상시키기 위한 자연적 및 환경 친화적 방식이다. 낮은 발아력 및 높은 발아력 모두를 갖는 종자들이 효과적이다. 종자 프라이밍에서, 종자를 발아시키기 위해 요구된 기본적 대사 반응들은 높은 습도, 충분한 산소 및 적절한 온도의 상태하에서 발생한다. 발아 과정은 전형적으로 완전한 출현(radical emergence) 전, 즉 발아 과정이 완료되기 전 프라이밍된 종자를 건조시킴으로써 중단된다. 건조에 후속하여 프라이밍된 종자는 처리되지 않은 종자와 동일한 방식으로 포장되고, 저장되고, 분배되고 심겨질 수 있다.

설정된 바와 같이, 종자 프라이밍은 작물 생산 및 수목 식물(forest planting)에 대한 수 개의 장점들을 갖는다. 프라이밍된 종자는 보통 프라이밍되지 않은 종자에 비해 더 급속하고 균일한 출현을 초래한다. 또한, 프라이밍된 종자는 프라이밍되지 않은 종자보다 넓은 범위의 온도, 염도 및 제한된 수분 이용능과 같은 불리한 필드 조건(field condition)들에 걸쳐 더 잘 발아되었다. 프라이밍은 또한 다수의 야채 종들에서 파괴된 종자 휴면 상태에 대한 효과를 보여주었다. 종자 프라이밍에 의한 최종 수량은 다수의 종들에서 프라이밍 처리의 부가 비용을 정당화하는 증가된 이익을 초래할 수 있다. 이에 따라, 종자 프라이밍 방법에 대한 요구가 있다.

당업계의 프라이밍 방법은 하이드로 프라이밍(hydro priming), 삼투 프라이밍(osmotic priming) 및 매트릭스 프라이밍(matrix priming)을 포함한다. 이러한 프라이밍 방법들 중에서, 하이드로 프라이밍은 프라이밍 동안 사용된 화학물/매트릭스에 대한 비용 및 프라이밍 후 이러한 재료들을 제거하기 위한 노동 모두를 절감하는 장점을 갖는다. 그러나, 하이드로 프라이밍은 우수한 결과를 생성하고 프라이밍 처리 동안 종자를 발아로부터 방지하는 것 모두에 대한 더 정확한 기술을 요구한다.

프라이밍 동안 종자가 발아하는 것을 방지하도록, 종자에 공급된 물 및 배양 시간(incubation time)은 엄격히 진행되어야 한다.

제 JP7289021호는 종자의 발아 시작 주기를 통합하고 개선되고 안정화된 발아 성능을 가질 수 있는 고성능 코팅 종자를 제공하기 위한 과정을 개시한다. 개시된 과정에서, 종자는 물에 침지되어 종자의 물 함량을 ≥30% 건조 중량으로 만든다. 준비된 종자는 종자의 발아 시작 주기를 통합하기 위한 방법을 제공하도록 발아 바로 전까지 ≥50% 상대 습도를 가지는 기상 환경에 유지된다.

제 US 6,421,956호는 유체, 특히 물로 종자를 처리하기 위한 방법 및 장치를 개시하며, 이 방법은 유체-함유 가스의 사용을 포함하며, 이에 의해 종자는 제어된 유체 함량을 가지는 가스와 접촉하며 종자는 종자와 액체 형태의 유체 사이의 직접적인 접촉이 실질적으로 방해되는 동안 한정된 기간에 걸쳐 가스와의 접촉을 유지한다. 유체-함유 가스에 노출되기 전에, 종자는 종자의 삼투압을 낮추기 위해 젖을 수 있다.

이러한 방법들 모두에서, 물/유체와 접촉할 때 종자가 포화되는 경우, 배양 시간은 프라이밍 동안 종자 발아를 방지하기 위하여 엄격하게 제한되어야 한다. 종자가(보통 배젖 또는 과피 내부에 위치되는 특히 배아) 포화되기 전에 흡수가 중단된 경우, 물의 제한은 프라이밍 효과를 제한한다. 종자를 흡수로부터 너무 초기에 제거함으로써 프라이밍되지 않은 종자보다 더욱더 저급한 발아 성능을 초래할 수 있다.

이에 따라, 당업계의 결함을 극복하기 위한 종자 프라이밍 방법에 대한 요구가 있다.

결론적으로, 본 발명은 종자 프라이밍의 방법을 제공함으로써 당업계에서 상술된 결함들 중 하나 또는 둘 이상의 결함 및 단점들을 개별적으로 또는 어떠한 조합도 완화하거나, 경감하거나, 제거하거나 또는 회피하는 것을 추구하며 여기서 프라이밍될 종자는 수용액 내로 침지되고 종자들이 물로 포화될 때 제거된다. 95% 이상 100% 미만의 상대 습도를 가지는 공기의 분위기 하에서 종자를 배양하기 전에, 종자의 물 함량이 감소된다.

종자를 물로 포화시킴으로써, 종자에는 대사 과정이 시작되고 처리되기에 충분한 물이 제공된다. 종자가 발아 과정을 완료하는 것을 방지하도록 종자의 물 함량이 감소된다.

본 발명의 추가 양태는 이 같은 방법에 의해 얻을 수 있는 프라이밍된 종자 및 이 같은 프라이밍된 종자를 재배함으로써 얻어진 식물에 관한 것이다.

다른 양태는 이 같은 방법에 따라 종자를 배양하기 위한 장치에 관한 것이다. 이 같은 장치는 덮개를 구비한 실질적으로 수평 방향으로 회전하는 회전통(trembling barrel)을 포함한다. 덮개에는 덮개 및 회전통을 통하여 신선한 공기 유동에 물을 공급하기 위한 수단, 및 공기/물 유동으로부터 물 방울을 제거하기 위한 수단이 하류 방향 순서로 제공된다. 또한, 회전통에는 가스 출구가 제공된다. 이 같은 장치는 높고 안정적인 습도를 공급하며, 충분한 산소를 공급하고 각각의 종자로의 바람직하지 않은 가스를 제거함으로써 발아를 완료하기 전에 준비 과정을 거치도록 종자에 대한 최적 상태를 제공한다.

본 발명의 추가의 유리한 특징들은 종속항들에 형성된다. 또한, 본 발명의 유리한 특징들이 여기서 개시된 구현예들에서 상술된다.

동봉된 도면 상의 하나의 도면은 본 발명에 따라 방법 내의 배양 단계를 수행하기 위한 회전 장치의 스케치이다.

발아 과정 동안 성숙한 건조 종자(mature dry seed)에 의한 물의 흡입은 3단계로 이루어진다. 초기 단계(단계 I, 흡수) 동안 정체 단계(단계 II, 지연 단계)에 도달될 때까지 물의 급속한 흡입이 발생한다. 지연 단계 동안 본질적으로 물이 흡수되지 않는다. 지연 단계가 완료된 후, 단계 III(발아, 완전한 출현)가 시작되고 물이 다시 한번 종자에 의해 흡입된다. 종자가 물과 접촉하면, 발아를 위해 종자를 준비하고, 흡수 및 지연 단계(단계 II) 모두 동안 발생하는 일련의 대사 과정이 시작된다. 전체 발아 과정 동안 최고의 활성 기관은 배아이고, 이에 따라 배아의 효과적인 물 흡입이 매우 중요하다.

종자가 물에 침지되고 후속적으로 높은 상대 습도를 갖는 분위기하에서 배양되는 당업계에서의 과정들에서 발아를 회피하도록(제 JP7289021호 및 제 US 6,421,956호 참조), 침지 시간, 수용액의 삼투압 및 배양 시간을 제어하는 것이 가장 중요하다. 이러한 매개변수들 중 어느 하나가 잘못 조정되는 경우, 프라이밍 과정 동안 종자가 발아하는 위험이 있다.

침지 시간을 단축함으로써, 습기 함량은 종자가 발아의 단계 II로 진입하기 위해 요구된 수준보다 낮은 수준으로 유지될 수 있다. 또한, 토마토, 페터, 양파, 피마자 및 밀과 같은 배젖 종으로부터의 종자, 유럽 적송(Scots pine), 독일 가문비(Norway spruce), 및 은행 나무(ginkgo biloba)와 같은 겉씨식물 종, 또는 사탕무, 당근과 같은 과피를 갖는 종들, 및 다양한 초종(grass species)으로부터의 종자와 같은 특정 종자는 종자의 배젖으로부터 배아로 또는 과피로부터 과피 내부의 종자로의 물 운반이 지연된다. 침지 시간을 단축함으로써(배젖 종자의 경우) 배아 또는 (과피를 갖는 종자의 경우)종자의 물 흡입을 제한할 것이다. 이는 배아와 같은 종자 내부에 위치된 종자 기관이 단계 II로 충분히 진입하지 않았을 때 발아 단계 동안 발생하는 대사 반응을 방해하는 우려를 암시한다. 너무 짧은 침지 시간이 사용되는 경우, 종자는(더 긴 발아 시간 및 더 짧은 발아 시간 모두를 갖는) 프라이밍되지 않은 종자들보다 심지어 더 저급하게 발아될 수 있다.

종자가 물로 포화되는 것을 허용하는 종자 프라이밍 과정에서, 배양 단계의 엄격한 제어는 발아를 회피하기 위해 필요하다. 전형적으로, 배양은 발아를 위한 대사 준비가 마무리되기 전에 잘 중단된다. 이에 따라 완전한 프라이밍이 얻어지지 않는다.

본원의 발명가는 프라이밍 동안 발아에 대한 우려는 물이 흡수되어 물로 포화되면 종자의 습기 함량을 감소시킴으로써 최소화될 수 있으며, 이에 의해 배아 및 주변 배젖 모두 발아를 위한 준비 과정을 시작하기에 충분한 물을 갖는다는 것을 밝혀냈다. 그러나, 완전한 발아는 종자의 습기 함량의 감소에 의해 방지된다.

흡수가 완료된 후 습기 감소 동안, 대부분의 습기 손실은 (배젖 종자 및 겉씨식물 종자의 경우)배젖, 및 (열매 부분으로 둘러싸인 종자의 경우)과피와 같은, 종자의 표면 기관에서 발생한다. 종자의 가장 활성적이고 중요한 기관인, 배아 상태인 동안, 습기 함량은 종자 기관들 사이의 물 운반이 시간에 걸림에 따라 습기 감소 후 더 긴 시간에 걸쳐 전체 대사 과정 동안 충분히 유지된다.

흡수에 후속하는 이 같은 습기 감소의 하나의 장점은 발아의 대사 준비 과정이 거의 완료까지 진행될 수 있지만 발아의 완료, 즉 종자 표면을 통한 완전한 관통이 종자의 더 건조한 딱딱한 표면에 의해 방지된다는 것이다. 완전한 발아가 종자의 습기 함량을 감소시킴으로써 방지되는 동안, 물로 종자를 포화시킴으로써 종자에 발아를 위한 준비 과정을 시작하기에 충분한 물을 제공한다.

일 구현예에 따라, 종자가 침지 단계 동안 물로 포화되는 것을 허용하지만 후속하는 배양 시간의 엄격한 제어를 요구하지 않는 종자 프라이밍의 방법이 제공된다. 이 같은 방법에서, 종자의 물 함량은 침지 단계에 후속하여 감소된다. 물 함량을 감소시킴으로써, 배양 시간이 증가되는 경우 조차, 발아의 단계 III이 시작되지 않을 것이다.

이 같은 방법에서, 프라이밍될 종자가 먼저 제공된다. 전형적으로, 종자는 건조하고 적어도 본질적으로 건조하다. 종자는 수용액 내로 침지되고 종자가 물로 포화될 때 제거된다. 수용액 내로의 종자의 침지는 물로 종자를 신속하게 포화하는 효과적인 방법이 되는 것임을 알았다. 또한, 침지는 침지되는 모든 종자가 물로의 접근을 제한하지 않고 이에 따라 물을 효과적으로 흡수할 수 있는 것을 암시한다.

미크로플랜(Microplan), 및/또는 염(예를 들면, K₂N0₃, CaCl₂, NaCl)과 같은 지베렐린(Gibberelin), BAP, 식물 영양소와 같은 자극 호르몬이 수용액 내에 존재할 수 있다. 이 같은 첨가제는 종자 휴면을 깨뜨리고 강하고 스트레스 내성 모종을 생산하는데 기여할 수 있다.

후속하는 습기 감소를 하는 물 내의 침지 종자들은 사탕 무와 같은, 당근과 같은 과피 내에 존재하는 성장/발아 억제제를 효과적으로 제거할 수 있다.

침지 시간은 발아의 단계 II로 진입하기 위해 종자에 요구되는 시간과 적어도 동일하여야 하지만 발아의 단계 III으로 진입하기 위해 종자에 대해 요구되는 시간보다 더 짧아야 한다.

주어진 종자에 대한 침지 단계를 위한 시간 간격은 관심 종으로부터 건조 종자의 침지에 의한 것과 같이, 실험적으로 결정될 수 있고 ISTA 규칙에 따른 것과 같이, 종자의 습기 함량을 후속적으로 결정한다. 종자가 물과 접촉하면, 종자가 포화될 때까지 종자가 물을 흡수하기 시작한다. 이에 따라, 종자를 포화시키기 위한 시간 주기가 침지 단계 동안 하한에 따라 결정될 수 있다. 시간 상한은 발아가 발생할 때까지 포화되는 종자를 배양함으로써 결정될 수 있다. 완전히 출현하면, 발아는 일어난 것으로 간주된다. 하한과 상한 사이의 차이는 물로 포화되면 종자가 발아하기 위해 요구된 시간에 대응한다.

수용액은 침지 단계 동안 전형적으로 폭기된다. 물을 제외하고 산소가 또한 종자가 발아를 완료하기 위해 필수적이다. 물 흡입과 같이, 산소 흡입도 또한 3개의 단계를 갖는다: 급격한 산소 흡입 단계(단계 I)는 수화/흡수들의 증가와 동시에 일어난다. 이러한 단계 동안, 산소는 호흡 효소의 활성화에 기여하며; 지연 단계(단계 II) 동안, 산소 흡입은 단계 I 보다 더 느리지만, 새롭게 합성화된 미토콘드리아의 호흡과 관련하여 전체 단계 동안 증가하며; 2차의 급격한 산소 흡입(단계 III)은 완전한 출현과 동시에 발생한다.

발아 기간 동안 산소 공급의 부족은 적은 에너지 생산을 초래할 수 있으며, 이는 발아 동안 대사 과정을 제한할 것이다. 심각한 산소 결핍은 발효를 초래할 것이고 이는 종자 발아를 억제할 것이다. 또한, 발아 과정 동안 CO₂ 축적은 또한 종자 호흡을 제한하거나 심각하게 억제할 수 있고, 이에 따라 프라이밍 결과를 제한할 수 있다.

흡수 동안 산소 요구량을 충족하기 위하여, 본 발명은 일 구현예에 따라 프라이밍 효과를 최적화하기 위해 침지 단계에서 폭기된 수용액을 사용한다.

침지 단계에 후속하여, 물 함량이 감소된다. 전형적으로, 물 함량은 2 내지 8 wt%와 같이 1 내지 10 wt% 만큼 감소된다. 물 함량은 약 5 wt% 만큼 감소될 수 있다. 40% 미만과 같은 낮은 상대 습도를 가지는 공기에 의한 건조가 사용될 수 있다. 또한, 진공 또는 500 이하의 RCF(relative centrifugal force; 상대 원심력) 또는 이의 조합에서의 저속 원심 분리는 또한 물 함량을 줄이기 위해 사용될 수 있다. 건조는 25 내지 35 ℃의 온도와 같이, 약간 상승된 온도로 수행될 수 있다.

배젖 종자 및 겉씨식물 종자에 대해, 배아는 배젖에 의해 보호되고/둘러싸이는 점에 주목해야 한다. 사탕 무와 같은, 외배유 종자에 대해, 배아는 종자 내부를 덮고/보호하는 죽은 부분인, 과피에 의해 보호된다. 이러한 종류의 종자는 이에 따라 물리적 응력에 대해 더 큰 내성을 갖는다. 또한, 침지 시간은 전형적으로 상대적으로 짧다. 결론적으로, 생물학적 과정은 침지가 중단되면 매우 길게 진행되지 않는다. 따라서, 적용된 약간의 습기 감소 측정들은 배젖 종자 및 과피를 구비한 종자 모두에 대해 후속하는 발아에 대한 어떠한 부정적인 효과도 보여주지 않았다.

포화된 종자의 물 함량이 감소되면, 종자는 대사 준비를 위해 발아를 완료하도록, 배양된다. 종자들은 95% 이상 100% 미만의 상대 습도를 가지는 공기의 분위기 하에서 배양된다. 배양 동안 공기의 분위기는 연속적으로 또는 단속적으로 대체된다. 공기는 15 내지 25 용적%, 바람직하게는 약 21 용적%의 산소 함량을 갖는다. 가능한 길게 진행되는 발아에 대한 대사 준비를 가지도록, 배양 시간은 물 포화 종자가 발아하기 위해 요구된 시간과 동일하거나 이 시간보다 더 길게 되도록 선택될 수 있다. 물로 포화되는 종자에 대해 요구된 시간은 상기 약술된 바와 같이 결정될 수 있다.

상기 언급된 바와 같이, 물 외에, 산소는 또한 종자가 발아를 완료하기 위해 필수적이다. 발아 기간 동안 낮은 산소 수준 또는 산소 공급의 부족은 대사 과정을 제한할 호흡으로부터 적은 에너지 생산을 초래할 수 있다. 심각한 산소 결핍은 종자 발아를 억제할 발효를 초래할 수 있다. 이에 따라, 종자는 공기의 분위기 하에서 배양되고, 이에 의해 호흡 과정 동안 산소를 종자에 제공한다.

배양 단계에서 각각의 종자에 대해 본질적으로 동일한 상태들을 제공하기 위하여, 자주 발생하는 케이스와 같이 수 개의 종자들이 동시에 프라이밍되는 경우, 종자는 배양 단계 동안 회전될 수 있다. 이 같은 회전은 배플이 제공된 회전통에서 수행될 수 있다. 일 구현예는 본 발명의 방법에 따라 종자를 배양하기 위해 배플들이 제공된 회전통에 관련된다.

배양 단계를 수행하기 위한 회전 장치는 동봉된 도면의 하나의 도면에 도시된다.

배양될 종자는 실질적으로 수평한 회전통(1)에 배치되고, 바람직하게는 회전통(1)의 회전시 종자를 교반하기 위한 하나 또는 둘 이상의 배플(2) 등이 제공된다. 상기 회전통(1)에는 회전통으로부터 종자의 배출을 방지하는 크기를 갖는 가스 출구(3)가 제공된다. 상기 회전통(1)은 또한 기울어질 수 있고 상기 회전통의 회전 축은 수평면으로부터 30°미만, 예를 들면, 20° 또는 10°미만으로 편향된다.

상기 회전통(1)에는 폐쇄 덮개(4)가 제공되고, 이 폐쇄 덮개는 또한 상기 회전통에 공기 및 습기를 공급하기 위한 수단을 포함한다. 덮개(4)는 나사식일 수 있거나 그렇지 않으면 밀봉 방식으로 배럴(1)에 연결될 수 있다. 신선한 공기를 위한 입구(5)는 덮개(4) 상에 제공된다. 이러한 입구는 따라서 가스 압력을 제어하기 위한 수단을 갖는 신선한 공기 송풍기(도시안됨)에 연결될 수 있다.

도시된 바와 같이, 회전통(1)은 회전되도록 배열되고 이는 상대 회전이 당업자에게 주지된 방식으로 회전통(1)과 덮개(4) 사이에서 또는 바람직하게는 덮개(4)와 입구(5) 사이 중 어느 하나에 허용되어야 한다는 것을 의미한다. 후자의 경우에서, 입구(5)는 바람직하게는 도면에 도시된 바와 같이, 덮개(4)의 단부 표면 상의 중앙에 배열된다.

하나 또는 둘 이상의 수조(water container; 6)와 같은, 물을 공급하기 위한 수단은 스펀지 필터(7)와 함께 덮개(4) 내의 입구(5) 내부에 배열되어, 물이 스펀지 필터에 담겨서 신선한 공기가 물 포화 스펀지 필터(7)를 통과하여 물을 흡수하도록 강제된다. 수조(6)는 때때로 보충될 수 있거나 외부 수원에 연결될 수 있다. 대안적으로, 스펀지 필터(7)는 다른 방식으로 물에 의한 포화가 유지될 수 있다.

물 포화 필터(7)를 통한 회전통(1) 내로 들어 오는 공기의 흐름은 단지 적절한 습기 함량, 즉 95% 이상 100% 미만의 상대 습도를 가져야 하고 임의의 물 방울을 포함하지 않아야 한다. 상기 이유 때문에, 예를 들면 GoreTex®의 반-투과성 멤브레인(8)의 형태의, 공기/물 유동으로부터 물 방울을 제거하기 위한 수단이 필터(7)의 하류 덮개(4)에 배열된다. 나일론 네트(9) 등은 반-투과성 막의 투과성을 유지하기 위한 반-투과성 멤브레인과 종자 사이의 직접적인 접촉을 방지하도록 반-투과성 멤브레인(8) 하류에 배열될 수 있다.

상기 배럴(1)은 바람직하게는 배양 과정 동안 회전된다. 이는 스탠드(10)에 의해 발생할 수 있으며, 스탠드는 도면의 하부 부분에 도시되고 수직 방향 화살표에 의해 표시된 바와 같이 스탠드 상에 덮개(4)를 구비한 회전통(1)이 배치된다.

스탠드(10)는 회전가능하게 저널링된 구동 로드(11)를 가지며, 이들 중 하나 또는 모두는 전기 모터(12) 등에 의해 회전될 수 있다. 회전 속도는 바람직하게는, 낮을 수 있고, 예를 들면 1 내지 2 rpm이다. 회전통(1)은 또한 마찰 코팅 등을 가질 수 있는, 구동 로드(11)와 맞물리기 위한 마찰 밴드(13)가 제공될 수 있다.

회전통 내의 배양은 원하는 상대 습도 및 산소 함량이 얻어지는 방식으로 공기 압력 표시기(도시 안됨)에 의해 제어된다.

다양한 대사 과정이 발생하는 동안 물 흡수 단계 및 지연 단계 동안, 산소는 종자에 의해 소비된다. 또한, 다양한 기상 물질이 방출된다. 따라서 배양 단계 동안 연속적으로 또는 불연속적으로 공기의 분위기를 대체하는 것이 유리할 수 있다. 여기서 개시된 회전 장치는 배양 단계 동안 공기의 분위기를 연속적으로 대체하기 위한 수단을 갖는다.

또한, 산소는 또한 발아의 제 1 단계(단계 I) 동안 시작되는 대사 과정 동안 종자에 의해 소모된다. 이에 따라 침지 단계 동안 수용액을 폭기하는 것이 유리할 수 있다. 또한, 폭기는 침지 단계 동안 다양한 구성요소들의 확산을 용이하게 하고 종자에 의한 더 많은 흡입에 기여할 수 있다.

배양 단계에 후속하여 프라이밍된 종자가 파종될 수 있다. 더욱 통상적으로 그러나, 프라이밍된 종자의 물 함량은 프라이밍된 종자의 저장 및 운반을 허용하도록 배양 단계에 후속하여 감소될 것이다. 상기 종자는 탈수될 수 있고, 즉 공기로 종자를 건조시킴으로써 물 함량이 감소될 수 있다. 공기의 상대 습도는 약 ≤40%와 같이, 약 25%와 같이 낮다. 또한, 건조는 25 내지 35 ℃의 온도와 같이 약간 상승된 온도로 수행될 수 있다. 종자의 물 함량은 바람직하게는 침지 전과 동일한 수준으로 감소된다.

다양한 유형의 종자는 여기서 개시된 프라이밍 방법을 사용하여 프라이밍될 수 있다. 상기 방법은 담배, 토마토, 페퍼, 피마자, 양파, 밀과 같은 배젖 종; 소나무, 가문비 나무, 은행나무와 같은 겉씨식물 종; 및 사탕 무와 같이, 과피가 있는/없는 외배유 종자로부터 종자를 프라이밍하기에 특히 적합하다.

본 발명의 다른 구현예는 프라이밍된 종자에 관련되고, 상기 종자는 여기서 개시된 방법에 의해 얻어질 수 있다. 이 같은 종자는 감소하는 평균 발아 시간, 증가된 발아 성능 및/또는 개선된 야외 토양 출현 및 필드 성능을 가질 것이다. 추가 구현예는 여기서 개시된 방법에 의해 얻을 수 있는 프라이밍된 종자를 재배함으로써 얻어지는 식물에 관한 것이다.

추가 상술 없이, 당업자는 전술한 설명을 사용하여 본 발명을 이의 가장 충분한 정도로 활용할 수 있다고 여겨진다. 여기서 설명된 바람직한 특정 구현예는 이에 따라 단지 예시적이고 무엇이든지 어떠한 방식으로도 설명의 나머지를 제한하지 않는 것으로 고려어야 한다. 또한, 본 발명이 특정 구현예를 참조하여 상기 설명되었지만, 여기서 제시된 특정 형태 세트로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 오히려, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해서만 제한되며, 상기 특정된 것이 아닌 다른 구현예는 예를 들면 상기 설명된 것과 상이한, 이러한 첨부된 청구범위의 범주 내에서 동일하게 가능하다.

청구범위에서, 용어 "포함하는(comprises/comprising)"은 다른 요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 부가적으로, 별개의 특징이 상이한 청구범위에 포함될 수 있지만, 이 특징은 유리하게는 조합될 수 있고, 상이한 청구범위 내의 포함은 특징들의 조합이 실현가능하지 않고 및/또는 유리하지 않다는 것을 암시하지 않는다.

또한, 단수 인용은 복수를 배제하지 않는다. 용어 "하나의(a, an)", "제 1(first)", "제 2(second)" 등은 복수를 배제하지 않는다.

실험

하기 예들은 더 많은 예들이며 본 발명의 범주를 제한하도록 해석되는 것으로 의미되지 않아야 한다. 오히려, 본원은 첨부된 청구범위들에 의해서만 제한된다.

침지 시간의 결정

침지 시간은 ISTA 규칙(국제 종자 검정 협회, 종자 검정을 위한 국제 규칙의 습기 함량 결정)에 따른 습기 함량 결정에 의해 종자의 습기 함량이 더 이상 증가하지 않을 때까지 결정된 간격에서 결정되었다. 켄터키 블루 그래스(Kentucky blue grass)에 대해, 종자의 습기 함량은 135분 후 더 이상 증가하지 않았다. 따라서, 침지 시간은 135분이 되는 것으로 결정된다. 침지 후, 종자의 습기 함량이 또한 켄터키 블루 그래스에 대해 50%와 같이 결정될 수 있다.

배양 시간 결정

물로 포화되면, 종자가 발아하기 위해 요구되는 시간은 먼저 종자의 물 함량을 감소시키지 않으면서 종자를 배양함으로써 결정되었다. 켄터기 블루 그래스에 대해, 물로 포화되면, 종자를 발아시키기 위해 요구된 시간은 84 시간이 되는 것으로 결정되었다.

침지

종자(파프리카 20g, 밀 500g, 유럽 적송 100g, 켄터키 블루 그래스 400g)는 켄터기 블루 그래스에 대해 135분과 같은, 미리 결정된 침지 시간(위 참조) 동안 신선한 공기 기포가 폭기된 (종자의 양의 5배(w/w)) 물이 단속적으로 수동으로 교반되는 버킷 내에 침지되었다.

중간 물 감소

종자의 습기는 RCF=500에서 6분 동안의 원심 분리에 의해 감소되었으며, 종자의 습기 함량에 대한 35% RH 대기 상태에서의 건조는 충분히 포화되는 종자의 습기 함량보다 낮은, 단위의 5%이다. 이는 켄터기 블루 그래스에 대해 45%인 것과 같다.

배양

습기 감소 후, 종자는 회전 장치(동봉된 도면 참조) 내로 배치되었으며 켄터기 블루 그래스에 대해 84시간과 같이, 미리 결정된 배양 시간 동안(위 참조) 95%의 상대 습도를 가지는 공기의 분위기 하에서 배양되었다.

건조

배양 후, 종자는 종자의 습기 함량이 켄터기 블루 그래스에 대해 8.9%와 같은, 침지 전과 동일한 습기로 감소될 때까지 30℃에서 30% RH를 갖는 대기에서 건조되었다.

종자의 프라이밍

프라이밍은 4개의 종(파프리카, 밀, 유럽 적송, 및 켄터키 블루 그래스)들에 대해 전술된 방법에 따라 수행되었다. 종자의 배양 시간, 배양 습기 함량(MC), 건조 종자 습기 함량(MC) 및 침지 시간은 전술된 방법에 따라 결정되었고 표 1에 요약되었다.

프라이밍 치료 데이터
범주	종	건조 종자 MC^*(%)	침지 시간(min)	배양 MC^*(%)	배양 시간(hour)
채소	파프리카	11.7	90	50	75
작물	밀	14	240	30	24
수목	유럽 적송	6,5	250	30	60
풀	켄터기 블루 그래스	8.9	135	50	84

^*MC=습기 함량

결과 - 프라이밍 성능

다양한 종자 종에 대한 감소하는 평균 발아 시간(MGT), 증가하는 발아 성능(GC)뿐만 아니라 모종 출현 시간(seedling emergence time), 모종 길이 및 모종 생 중량(seedling fresh weight)에 대한 프라이밍 효과가 표 2에 제시된다. 표 2에 제공된 모종 크기(모종 길이 및 모종 생 중량)은 하기 표시된 바와 같이 다양한 기간들 후 기록된 다양한 개수의 모종들의 중량 및 모종들의 길이이다:

- 파프리카, 16일 길이, 30개의 모종 중량;

- 밀, 8일 길이, 10개의 모종 중량;

- 유럽 적송, 15일 길이, 30개의 모종 중량; 및

- 켄터키 블루 그래스, 15일 길이, 40개의 모종 중량.

표 2로부터 볼 수 있는 바와 같이, 현 프라이밍 방법은 MGT가 상당히 감소되고 발아 성능이 향상되었다(밀 제외, 밀은 GC가 프라이밍되지 않은 종자와 동일하게 유지되었음). 현 프라이밍은 또한 짧아진 출현 시간 및 증가된 모종 크기와 같이, 야외 출현 성능이 상당히 개선되었다.

발아 시간, 발아 성능 및 모종 길이 및 모종 중량에 대한 프라이밍 효과
범주	종	처리	실험실 발아				토양 출현
범주	종	처리	MGT (h)	MGT 감소 (%)	GC% 프라이밍	GC 증가 (%)	제1 계수 시간 (일)	GC(%) 제1계수 시간 제어	모종 길이(mm)	생 중량(g)
채소	파프리카	프라이밍	104.7±3.8	36.1	94±1.4	8	11.5	86.7±14	55	1.08
채소	파프리카	제어	164±1.9		86±1.4		14.5	26.5±9.2	20	0.38
작물	밀	프라이밍	64.6±0.3	18.9	86±2.8	0	4.1	72.5±17	77	1.51
작물	밀	제어	87.7±0.1		86±0		4.1	25±0	50	1.41
수목	유럽 적송	프라이밍	89.9±0.6	16.5	99±0.7	4	8.8	43.4±4,7	56	1.12
수목	유럽 적송	제어	107.7±1.8		95±2.1		9.8	4.9±2.3	45	0.93
풀	켄터키 블루 그래스	프라이밍	137.5±8.6	41.9	92.7±2.1	5.4	7	66.7±12	52.5	0.61
풀	켄터키 블루 그래스	제어	236.8±8.1		87.3±2.3		11	5.8±5.8	12.5	0.38

Claims

종자 프라이밍 방법으로서:
- 프라이밍될 건조 종자를 제공하는 단계;
- 상기 종자를 수용액 내로 침지하는 단계;
- 상기 종자가 물로 포화되면 상기 종자를 상기 수용액으로부터 제거하는 단계로서, 침지 시간은 종자가 발아 단계 II로 진입하는데 요구되는 시간과 적어도 동일하되, 종자가 발아 단계 III로 진입하는데 요구되는 시간보다는 짧은, 단계;
- 상기 종자의 물 함량을 1 내지 10 wt.%로 감소시키는 단계; 및
- 상기 종자의 물 함량을 감소시키는 단계 이후, 상기 종자를 95% 이상 100% 미만의 상대 습도를 갖는 공기의 분위기 하에서 배양하는 단계를 포함하는,
종자 프라이밍 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 종자는 배젖 종(endosperm species)으로부터, 겉씨식물 종(gymnosperm species)으로부터, 외배유 종(gymnosperm species)으로부터의 종자이거나, 또는 과피(pericarp)를 갖는 종자인,
종자 프라이밍 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 침지 시간은 종자가 발아 단계 II로 진입하는데 요구되는 시간과 동일한,
종자 프라이밍 방법.
제 1 항에 있어서,
침지하는 단계 동안, 상기 수용액은 폭기(aerate)되며, 그리고 선택적으로, 연속적 또는 단속적으로 교반되는,
종자 프라이밍 방법.
제 1 항에 있어서,
물로 포화된 종자의 물 함량을 감소시키는 단계에서, 상기 물 함량은 2 내지 8 wt.% 만큼 감소되는,
종자 프라이밍 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 종자가 물로 포화되면, 종자를 발아시키기 위해 필요한 시간과 동일하거나 이보다 더 긴 시간 주기 동안 배양되는,
종자 프라이밍 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 배양하는 단계 동안 상기 종자는 회전(tumble)되는,
종자 프라이밍 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 분위기는 상기 배양하는 단계 동안 연속적 또는 단속적으로 교체되는,
종자 프라이밍 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 종자를 배양하는 단계 이후, 상기 종자의 물 함량을 감소시키는 단계를 더 포함하는,
종자 프라이밍 방법.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 얻을 수 있는,
프라이밍된 종자.
제 10 항에 따라 프라이밍된 종자를 재배함으로써 얻어지는,
식물.
산소 및 95% 이상 100% 미만의 상대 습도를 갖는 공기의 분위기에서 제 1 항에 따른 방법에 따라 종자를 배양하기 위한 장치로서,
덮개(4)를 구비하고 실질적으로 수평하거나 기울어진, 회전 가능한 회전통(1)을 포함하고,
상기 회전통(1)에는 가스 출구(3)가 구비되고, 상기 회전통의 회전 축은 수평면으로부터 30°미만으로 편향하며,
상기 덮개(4)는, 상기 덮개(4)와 상기 회전통(1)을 통한 신선한 공기 흐름에 물을 공급하기 위한 수단(6, 7), 그리고 공기/물 흐름으로부터 물방울을 제거하기 위한 수단(8)과 함께 하류 방향 순서로 구비되고,
상기 덮개(4)에는, 신선한 공기 입구(5), 물로 포화되는 스펀지 필터(7), 및 상기 공기/물 흐름으로부터 물방울을 제거하기 위한 반-투과성 막(8)이 구비되는 것을 특징으로 하는,
종자 배양 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 회전통(1)은,
모터(12)에 의해 구동되는, 구동 로드(11)에 의해 회전되는,
종자 배양 장치.
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