KR20140006193A - 왕벚나무 종자 발아 유도 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕벚나무 종자의 발아를 유도하는 방법에 관한 것으로, 구체적으로 왕벚나무 종자를 지베렐린 용액에 침지하여 회전배양하고, 토양에 파종하여 온습적 처리함으로써 효율적으로 발아를 유도하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 많은 노동력과 시간을 들여야 하며, 발아과정에서 종자의 손실률이 높은 기존의 왕벚나무 종자 발아 방법에 비해, 일반 농가에서도 손쉽게 실시할 수 있을 정도로 매우 간단한 방법으로 왕벚나무 종자의 높은 발아 효율을 달성할 수 있다.

Description

왕벚나무 종자 발아 유도 방법{Method of germination induction in Pruns yedoensis seeds}

본 발명은 왕벚나무 종자의 발아를 유도하는 방법에 관한 것으로, 구체적으로 왕벚나무 종자를 지베렐린 용액에 침지하여 회전배양하고, 토양에 파종하여 온습적 처리함으로써 효율적으로 발아를 유도하는 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 간단한 방법으로 왕벚나무 종자, 특히 한국종 왕벚나무 종자의 발아효율을 높일 수 있는 방법을 개발하게 되었다.

따라서 본 발명의 주된 목적은 많은 노동력과 시간을 필요로 하지 않는 간단한 방법으로 왕벚나무 종자를 효과적으로 발아시키는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 한 양태에 따르면, 본 발명은 왕벚나무 종자를 200 내지 3,000ppm의 지베렐린산 용액에 침지하고, 10 내지 25℃에서 50 내지 200rpm으로 10시간 이상 회전배양하는 단계; 상기 회전배양하는 단계에서 수득된 종자를 2 내지 10중량% 수분함량의 토양에 심고, 10 내지 25℃로 15 내지 60일간 유지하여 발아를 촉진하는 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.

본 발명의 발아 방법은 왕벚나무 종자를 지베렐린산 용액에 침지시켜 회전배양하는 것을 특징으로 하는데, 회전배양에 따른 종자의 물리적 충격, 발아억제물질의 희석, 공기와의 접촉으로 인한 산소공급, 지베렐린산의 종자 내 침투 등의 복합적인 요인에 따라 발아 효율 증가 효과가 나타나는 것이라 예상된다.

지베렐린산은 식물계에 널리 분포하는 전형적인 지베렐린의 하나로, GA3라고도 한다. 본 발명에서는 왕벚나무 종자의 발아를 위해 이 지베렐린산을 생장조절제로 사용한다. 지베렐린산 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.

본 발명의 발아 방법에서 발아 효율을 높이기 위해서는 회전배양 시 온도를 10 내지 25℃, 회전속도를 50 내지 200rpm, 배양시간을 10시간 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이때 회전배양을 위해 왕벚나무 종자와 지베렐린산 용액을 용기에 담고, 진탕배양기 등의 회전배양장치를 이용할 수 있다.

상기 회전배양 온도의 범위는 왕벚나무 종자의 휴면 타파를 위한 것으로, 상기 범위보다 낮은 온도를 사용하는 경우 종자의 휴면타파가 이루어지지 않을 수 있고, 상기 범위보다 높은 온도를 사용하는 경우 종자의 발아에 관여하는 단백질들의 활성저해를 유발할 수 있으므로, 상기 온도범위를 따르는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 15 내지 25℃로 하는 것이 좋다.

상기 회전속도의 범위는 회전배양 시 왕벚나무 종자의 물리적인 충격(왕벚나무 종자끼리 또는 배양 용기면과의 접촉으로 인한 물리적 충격) 및 종자의 원활한 공기 접촉을 위한 것으로, 상기 범위보다 낮은 회전속도를 사용하는 경우 충분한 물리적 충격 및 공기 접촉이 이루어지기 힘들고, 상기 범위보다 높은 회전속도를 사용하는 경우 종자나 용액이 유실될 수 있으므로, 상기 회전속도 범위를 따르는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 60 내지 150rpm으로 하는 것이 좋다.

상기 배양시간은 온도 처리에 따른 휴면 타파와 회전 처리에 따른 종자의 물리적 충격 및 공기 접촉이 충분히 이루어질 수 있도록 하기 위한 것으로, 배양시간이 짧을 경우 종자의 발아 효율이 낮아질 수 있으므로, 10시간 이상 충분히 배양하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 12 내지 150시간 배양하는 것이 좋다.

본 발명의 발아 방법에서 회전배양 시 배양 용기의 크기와 종자의 양, 그리고 지베렐린산 용액의 첨가량 또한 회전배양 시 종자에 충분한 물리적 충격 및 공기 접촉을 제공하기 위해서 중요한데, 이를 위해 배양 용기의 바닥 면적 1㎠ 당 왕벚나무 종자 1 내지 2개에 해당하는 양의 종자를 담고, 배양 용기에 담긴 지베렐린산 용액의 깊이가 종자지름의 2 내지 4배가 되도록 하는 것이 바람직하다. 용기 바닥 면적에 비해 많은 양의 종자를 사용하는 것은 종자가 용기 내부에 쌓이게 되어 상부에 노출된 종자와 내부에 묻힌 종자의 발아 효과가 많은 차이를 나타낼 수 있으므로 균일한 발아 효과를 위해 바람직하지 못하며, 너무 적은 양의 종자를 사용할 경우 충분한 물리적 충돌 효과를 위해 바람직하지 못하다.

상기 회전배양 시에는 원통형의 용기를 이용하는 것이 발아 효율을 증대시키기 위해 바람직하다. 원통형 용기와 삼각 플라스크를 이용하여 비교 실험한 결과, 동일한 조건에서 원통형 용기를 사용한 경우에 보다 높은 발아효율을 나타내었다. 이는 아마도 삼각 플라스크의 경우 입구에 가까워 질수록 내부 공간이 작아지기 때문에 충분한 공기 접촉이 이루어지기 힘든 반면, 원통형 용기의 경우 공기 접촉이 이루어질 수 있는 면적이 크기 때문인 것이라 예측된다.

상기 회전배양 이후, 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, 일반 농가에서도 손쉽게 실시할 수 있을 정도로 매우 간단한 방법으로 왕벚나무 종자의 높은 발아 효율을 달성할 수 있다.

도 1은 두꺼운 내과피 및 종피로 덮혀 있는 왕벚나무 종자의 구조를 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 원통형 용기 또는 삼각 플라스크를 사용하는 경우를 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 왕벚나무 종자 발아 과정, 발아된 왕벚나무 종자 및 왕벚나무 유묘의 사진이다.
도 4는 본 발명의 방법과 달리 회전시키지 않고 정치배양한 결과, 즉 비교예 1의 결과를 나타낸다.
도 5는 기존에 가장 일반적으로 사용되는 왕벚나무 종자 발아 방법에 따른 결과를 나타내는 것으로, A는 비교예 3, B는 비교예 4, C는 비교예 5의 결과를 각각 나타낸다.

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 8.5%의 종자수분함량으로 건조하여 지퍼백에 밀봉하고 4℃에 보관하면서 사용하거나, 당해 수집한 종자의 경우, 25%의 종자수분함량으로 건조 과정을 거치지 않고 바로 사용하였다.

실시예 1.

바닥 지름이 90㎜인 200㎖ 원통형 용기에 왕벚나무 종자 100립과 1000ppm의 지베렐린산(Gibberellin acid, GA₃) 용액 35 ~ 40㎖를 담고, 암상태에서 18℃, 80rpm의 속도로 1일간 회전배양하였다. 배양된 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 온습적 처리를 실시한 결과, 종자의 약 71%가 발아하였다(표 1 참조).

지베렐린산 1,000ppm의 농도는 일반적으로 종자의 휴면이 깊을 때 사용하는 농도인데, 본 실시예에서는 왕벚나무의 내과피와 종피가 두껍기 때문에 단시간에 침투효과를 보기 위해 사용하였다. 또한 사용한 배양기에 조광장치가 없어, 암상태로 배양하였으나, 조광상태에서도 효과의 변화는 거의 없을 것으로 판단된다.

발아 종자는 일반토양으로 옮겨 심어 육묘로 성장시켰다.

비교예 1.

상기 실시예 1과 동일하게 하되, 배양 시 회전시키지 않고 정치배양한 결과, 종자의 약 26%가 발아하였다(표 1 참조).

비교예 2.

상기 실시예 1과 동일하게 하되, 종자와 지베렐린산 용액을 삼각플라스크에 담고 배양 시 120rpm으로 회전배양한 결과, 종자의 약 33%가 발아하였다(표 1 참조).

종자처리	발아율(%)	평균발아소요일수(일)
실시예 1	71±5.03a	21±0.19b
비교예 1	26±5.16b	49±0.79a
비교예 2	33±6.0a	35±0.79a

비교예 3.

임목종자의 휴면타파를 위해 기존에 가장 일반적으로 많이 사용되는 방법을 왕벚나무 종자에 적용하였다.

또한, 경실종자의 저장기간이 길어질수록 휴면이 깊어져서 발아율이 저하하는 것으로 알려져 있으므로, 4년간 저장한 종자와 당해 채집한 종자를 대상으로 비교하였다.

5 ~ 10% 수분함량의 젖은 모래를 배양용기에 담고, 여기에 왕벚나무 종자를 파종하여 4℃에서 3개월간 예냉처리한 결과, 종자의 발아가 전혀 이루어지지 않았다(표 2 참조).

비교예 4.

상기 비교예 3과 동일하게 하되, 예냉처리 기간을 6개월로 한 결과, 종자의 발아가 전혀 이루어지지 않았다(표 2 참조).

비교예 5.

5 ~ 10% 수분함량의 젖은 모래를 배양용기에 담고, 여기에 왕벚나무 종자를 파종하여 18℃에서 3개월간 온습처리한 다음, 4℃에서 3개월간 냉습처리한 결과, 종자의 발아가 전혀 이루어지지 않았다(표 2 참조).

종자처리	2007년산 종자Z		2011년산 종자y
	발아율(%)	평균발아소요일수 (week)	발아율(%)	평균발아소요일수 (week)
대조구	0	-	0	-
비교예 3	0	-	0	-
비교예 4	0	-	0	-
비교예 5	0	-	0	-

* 대조군 : 무처리 종자

* 비교예 3 : 3개월간 4℃ 저온습사 전처리

* 비교예 4 : 6개월간 4℃ 저온습사 전처리

* 비교예 5 : 3개월간 18℃ 온습사 전처리 후 3개월간 4℃ 저온습사 전처리

* z : 2007년에 종자수집 후 건조하여 4℃에 4년간 저장된 종자

* y : 2011년에 종자수집 후 건조하지 않고 바로 실험 재료로 사용

Claims (2)

1. 왕벚나무 종자를 200 내지 3,000ppm의 지베렐린산 용액에 침지하고, 10 내지 25℃에서 50 내지 200rpm으로 10시간 이상 회전배양하는 단계; 및
   상기 회전배양하는 단계에서 수득된 종자를 2 내지 10중량% 수분함량의 토양에 심고, 10 내지 25℃로 15 내지 60일간 유지하여 발아를 촉진하는 단계;를 포함하는 왕벚나무 종자 발아 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 회전배양하는 단계는 배양 용기에 왕벚나무 종자와 지베렐린산 용액을 담아 회전배양하는 것을 특징으로 하며,
   배양 용기의 바닥 면적 1㎠ 당 왕벚나무 종자 1 내지 2개에 해당하는 양의 종자를 담고,
   배양 용기에 담긴 지베렐린산 용액의 깊이가 종자지름의 2 내지 4배가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 왕벚나무 종자 발아 방법.
   

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