KR20180007546A - 배초향을 재배하는 방법 - Google Patents
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Abstract
증진된 활성 성분 또는 생장 수준을 갖는 배초향를 재배하기 위하여, 양액의 전기전도도, 광조건 또는 호르몬 스트레스를 조절하는 방법을 제공한다.
Description
증진된 생장 또는 활성 성분 수준을 갖는 배초향을 재배하는 방법에 관한 것이다.
식물공장 시스템은 광(lighting), 온도, CO2, 상대습도, 양액(nutrient solution) 등과 같은 지상부 및 지하부 환경의 최적화를 통해 식물의 연중생산성(year-round production) 향상을 목적으로 하는 식물 재배 시설이다. 이러한 식물공장 시스템은 여러 환경 요소를 조절하여 성장 조건을 촉진시킴으로써 노지재배법(outdoor cultivation methods)보다 훨씬 더 빠르게 작물을 생산할 수 있다(Ikeda et al., 1992). 따라서 최근에는 다양한 식물들을 대상으로 식물공장 시스템에서의 재배 시험이 수행되고 있다.
배초향(Agastache rugosa)은 꿀풀과에 속한 여러해살이풀로, 토종 허브이다. 한방에서는 곽향(藿香)이라 부르며, 방아·방앳잎·방아잎·중개풀·방애잎이라고도 부른다. 한국 원산이며 중국·대만·일본에도 서식한다. 키는 40 내지 100 cm에 이르고, 줄기는 네모지며 윗부분이 많이 갈라진다. 잎은 마주나고 길이 5 내지 10 cm, 너비 3 내지 7 cm로 달걀 모양이며 끝이 길게 뾰족하다. 가장자리에 톱니가 있으며 잎 뒤에 털이 난다. 꽃은 7 내지 9월에 연한 자주색으로 피는데 가지와 줄기 끝의 총상꽃차례에 빽빽하게 모여 달린다. 꽃차례의 길이는 5 내지 15 cm로 길며 꽃받침은 끝이 갈라져 뾰족하며 수술이 네 개인데 그 중 두 개가 길게 꽃 밖으로 벋는다. 열매는 세모진 분과이다. 근래 배초향은 드링크제, 발효유, 치즈, 요구르트, 쥬스, 생균제제 및 건강보조식품 등으로 가공될 수 있으며, 그 외 다양한 식품 첨가제의 형태로 사용되고 있다. 또한 배초향은 화장료 조성물로 이용될 수 있는데, 보습제, 에몰리언트제, 자외선 흡수제, 방부제, 살균제, 산화 방지제, pH 조정제 및 향료 등으로도 사용되고 있다.
이렇듯 활용도가 높은 배초향를 식물공장 시스템에서 재배하는데 있어서, 생장 및 활성 성분 수준을 증진시키는 최적의 재배 조건을 설정하는 것이 중요하기 때문에, 이러한 조건을 찾고자 하는 노력이 계속되고 있다.
일 양상은 배초향(Agastache rugosa)을 재배하는 동안 전기전도도(EC)가 0.5 내지 5dS/m인 양액에서 재배하는 단계를 포함하는, 증진된 활성 성분 수준을 갖는 배초향를 재배하는 방법을 제공한다.
다른 양상은 배초향을 재배하는 동안 W 단색광, R 단색광, R과 B을 포함하는 혼합광 또는 W와 B를 포함하는 혼합광을 조사하는 단계를 포함하고, 여기서 R은 660nm±20nm의 적색광, B는 450±20nm의 청색광, W는 색온도 5000K±20의 백색광인 것인, 증진된 활성 성분 수준을 갖는 배초향를 재배하는 방법을 제공한다.
또 다른 양상은 배초향을 재배하는 동안 배초향에 대하여 메틸 자스모네이트(methyl jasmonate)를 접촉시키는 단계를 포함하는, 증진된 활성 성분 수준을 갖는 배초향를 재배하는 방법을 제공한다.
증진된 생장 또는 활성 성분 수준을 갖는 배초향(Agastache rugosa)을 재배하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 배초향을 재배하는 동안, 양액의 전기전도도, 광조건, 호르몬 스트레스, 온도 스트레스 또는 양액의 조성 및 농도를 조절하여 이루어질 수 있다.
증진된 생장 또는 활성 성분 수준을 갖는 배초향을 재배하기 위하여, 배초향을 재배하는 동안 전기전도도(EC)가 0.5 내지 5dS/m인 양액에서 재배하는 단계를 포함할 수 있다.
용어 "전기전도도(Electrical Conductance:EC)"는 전기가 전도되는 정도로 용존한 염류의 농도를 알 수 있는 지표가 되며, dS/m(데시시멘스)으로 표기한다. 상기 양액의 전기전도도는 0.5 내지 5dS/m, 0.7 내지 5dS/m 또는 1.0 내지 5dS/m일 수 있다. 또한, 상기 양액의 전기 전도도는 1.3 내지 2.7dS/m 또는 3.3 내지 4.7dS/m, 1.5 내지 2.5dS/m 또는 3.5 내지 4.5dS/m, 또는 3.7 내지 4.3dS/m일 수 있다.
용어 "양액"은 식물의 성장에 필요한 무기양분을 용해시킨 것으로, 용어 "배양액"과 혼용될 수 있다. 상기 양액은 배초향 재배에 효과적인 조성을 갖는 양액일 수 있다. 상기 양액의 성분은, N(질소), NO3-N(질산성 질소), NH4-N(암모니아성 질소), P(인), PO4-P(인산염 인), K(칼륨), Ca(칼슘), Mg(마그네슘), S(황), SO4-S(황산염 황), Fe(철), B(붕소), Mn(망간), Zn(아연), Cu(구리) 및 Mo(몰리브덴)로 이루어지는 그룹에서 선택되는 1종 이상의 성분을 포함할 수 있다.
상기 양액은 수경재배 시스템에서 통상의 양액 제공 장치를 통하여 제공할 수 있고, 통상의 양액 상토를 이용할 수 있으며, 또는 관주식 또는 순환식으로 양액을 상토에 제공할 수 있다.
상기 양액은 첫번째 본엽(first true leaf)이 출현할 때부터, 본엽이 3매가 되는 때부터, 본엽이 4매가 되는 때부터 또는 본엽이 5매가 되는 때부터 제공될 수 있다.
상기 배초향를 재배하는 조건은, 온도는 20 내지 25℃, 습도(상대습도, relative humidity, RH)는 50 내지 70%, 이산화탄소 농도는 800 내지 1200ppm, 광주기는 명기 9 내지 18시간으로 설정할 수 있다. 도 2를 참조하면, 양액의 전도도에 따라 배초향의 활성 성분, 즉 틸리아닌(tilianin) 또는 아카세틴(acacetin) 함량이 증진될 수 있다.
상기 틸리아닌은 화학식 C22H22O10, 분자량 446.40408 g/mol을 가지는 화합물로, 콜레스테롤 축적을 막아 항동맥경화 활성 및 항염증 활성을 가진다. 상기 아카세틴은 화학식 C16H12O5, 분자량 284.26 g/mol을 가지는 화합물로, 항염증 활성 및 항암 활성을 가지며, 특히 전립선암 치료에 효과적이다.
상기 배초향은 폴리우레탄 배지, 암면 배지 또는 담액에서 수경재배하거나, 또는 상토에 정식하여 재배할 수 있다. 상기 담액에서 수경재배하는 재배 방식은 담액수경방식(deep flow technique:DFT)을 따르는 것으로, 뿌리가 양액 속에 담겨져 있으며, 화학적으로 불활성한 물체로 배초향 식물체를 지지하는 방식일 수 있다. 상기 배초향는 화학적으로 불활성한 매질로서 폴리우레탄(polyurethane) 배지 또는 암면(rock wool) 배지에서 수경재배될 수 있다. 상기 폴리우레탄 배지 및 암면 배지는 통기성, 흡수성, 열 안정성 및 화학 안정성이 우수하여, 고농도의 양액을 사용하는 수경 재배에서 식물 고정용 배지로 사용할 수 있다.
상기 상토는 모종을 가꾸는 온상에 쓰는 통상의 토양일 수 있고, 예를 들면, 원예용 상토일 수 있다. 상기 원예용 상토는 부엽토(낙엽 썩은것), 피트모스(peatmoss), 수피(나무 껍질), 펄라이트(pearlite), 코코피트(cocopeat), 질석(vermicuite) 또는 마사토를 포함할 수 있다. 상기 원예용 상토는 배수, 보습, 통기성, 무균성이 우수하고, 비교적 경량이므로, 수분 공급과 뿌리 호흡에 유리할 수 있다. 용어 "정식(定植)"은 온상에서 기른 모종을 일정 기간이 지난 후 재배하고자 하는 곳에 옮겨 심는 것을 의미한다.
증진된 생장 또는 활성 성분 수준을 갖는 배초향을 재배하기 위하여, 배초향을 재배하는 동안 W 단색광, R 단색광, R과 B을 포함하는 혼합광 또는 W와 B를 포함하는 혼합광을 조사하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 혼합광은 R:B = 3:1의 광량비로 혼합된 R3B1, R:B = 5:1의 광량비로 혼합된 R5B1, R:B:G = 2:1:1의 광량비로 혼합된 R2B1G1, 또는 W:B:G = 2:1:1의 광량비로 혼합된 W2B1G1일 수 있다. 여기서 R은 660nm±20nm의 적색광, B는 450±20nm의 청색광, G는 545±20nm의 녹색광, W는 색 온도 5500K±20인 백색광일 수 있다.
용어 "조사(lighting)"는 인공광, 예를 들면 LED 조명을 이용하여 인공적으로 빛에 노출시키는 것을 의미하며, 용어 "광조사"와 혼용될 수 있다. 상기 LED 조명은 배초향이 흡수할 수 있는 파장의 빛을 발산하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 조사는 21 내지 35일 또는 25 내지 31 동안 수행될 수 있다.
상기 조사는, 일장 조건에 있어서, 명기 12 내지 20시간, 14 내지 18시간, 또는 15 내지 17시간 동안 수행될 수 있다.
상기 조사는 첫번째 본엽이 출현할 때부터, 본엽이 3매가 되는 때부터, 본엽이 4매가 되는 때부터 또는 본엽이 5매가 되는 때부터 수행될 수 있다.
상기 광조건에서, 배초향의 생장, 즉 생중량, 건중량, 엽수, 엽면적, 엽장 또는 엽폭이 증진될 수 있다. 도 4a를 참조하면, W 단색광, R:B:G = 2:1:1의 광량비로 혼합된 R2B1G1 혼합광, W:B:G = 2:1:1의 광량비로 혼합된 W2B1G1 혼합광 또는 형광(FL)을 조사하는 경우, 배초향의 지상부의 생중량 또는 건중량이 증가할 수 있다. 도 4b를 참조하면, W 단색광, R:B:G = 2:1:1의 광량비로 혼합된 R2B1G1 혼합광 또는 W:B:G = 2:1:1의 광량비로 혼합된 W2B1G1 혼합광을 조사하는 경우, 배초향의 지하부의 생중량 또는 건중량이 증가할 수 있다.
상기 광조건에서, 배초향의 활성 성분의 함량이 증진될 수 있다. 도 5a 및 5b를 참조하면, W 단색광, R:B:G = 2:1:1의 광량비로 혼합된 R2B1G1 혼합광, W:B:G = 2:1:1의 광량비로 혼합된 W2B1G1 혼합광, R 단색광, R:B = 5:1의 광량비로 혼합된 R5B1 혼합광 또는 R:B = 3:1의 광량비로 혼합된 R3B1 혼합광을 조사하는 경우, 배초향의 틸리아닌 또는 아카세틴 함량이 증가할 수 있다.
도 6a 및 6b를 참조하면, W 단색광, R:B:G = 2:1:1의 광량비로 혼합된 R2B1G1 혼합광, W:B:G = 2:1:1의 광량비로 혼합된 W2B1G1 혼합광, R 단색광, R:B = 5:1의 광량비로 혼합된 R5B1 혼합광 또는 R:B = 3:1의 광량비로 혼합된 R3B1 혼합광을 조사하는 경우, 배초향의 틸리아닌 또는 로즈마리 산 함량이 증가할 수 있다.
증진된 생장 또는 활성 성분 수준을 갖는 배초향을 재배하기 위하여, 메틸 자스모네이트를 배초향에 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 메틸 자스모네이트는 식물의 스트레스 호르몬으로, 화학식 C13H20O3, 분자량 224.2961 g/mol을 가지는 화합물이며, 리놀렌산으로부터 유래되고, 식물 방어 및 스트레스에 따른 유전자 발현을 활성화한다.
상기 접촉시키는 단계는, 배초향을 메틸 자스모네이트 용액에 담지하거나, 메틸 자스모네이트를 증기를 배초향에 접촉시키거나, 겔, 졸 또는 용액의 상태의 메틸 자스모네이트를 배초향에 도포하거나, 또는 메틸 자스모네이트 용액을 배초향에 분무하는 것에 의할 수 있다.
상기 메틸 자스모네이트의 농도는 1 내지 50ppm, 1 내지 45ppm, 5 내지 30ppm, 또는 5 내지 25ppm일 수 있다. 상기 메틸 자스모네이트의 농도는, 6 내지 14ppm 또는 16 내지 24ppm, 또는 8 내지 12ppm 또는 18 내지 22ppm일 수 있다.
상기 접촉시키는 단계는 첫번째 본엽이 출현할 때부터, 본엽이 3매가 되는 때부터, 본엽이 4매가 되는 때부터 또는 본엽이 5매가 되는 때부터 수행될 수 있다. 또한, 수확 전 15일 이내, 10일 이내 또는 7일 이내에 수행될 수 있다.
상기 접촉시키는 단계는 1회 내지 5회, 1회 내지 4회 또는 1회 내지 3회에 걸쳐 수행될 수 있다.
상기 메틸 자스모네이트는 식물 방어 및 스트레스에 따른 유전자 발현을 활성화하여, 이차 대사산물, 틸리아닌, 아카세틴 및 로즈마리 산 등의 생합성을 유도할 수 있다. 도 7a을 참조하면, 메틸 자스모네이트를 분무한 경우, 틸리아닌 함량이 증가할 수 있다. 도 7b를 참조하면, 약 10ppm의 메틸 자스모네이트를 분무한 경우, 아카세틴 함량이 증가할 수 있다.
증진된 생장 또는 활성 성분 수준을 갖는 배초향을 재배하기 위하여, 저온 스트레스를 가하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 저온 스트레스는 0 내지 8℃ 온도 범위에서 18 내지 110 시간 동안 재배하여 온도 스트레스를 가하는 단계를 포함할 수 있다. 생육 적온에서 벗어난 저온과 같은 스트레스 환경에 식물이 연속적으로 노출되면, 식물 방어 체계에 이상이 발생하여 세포 손상을 물론, 식물의 생산량을 저하시키는 요인이 된다. 식물은 온도 스트레스와 같은 환경에 노출되었을 때 자신을 방어하기 위해 항산화 물질을 포함하는 다양한 이차 대사산물의 생합성을 유도할 수 있다. 따라서, 일시적인 온도 스트레스를 가함으로써 배초향의 활성 성분의 함량을 증진시킬 수 있다.
상기 온도 스트레스는 0 내지 8℃, 2 내지 6℃ 또는 3 내지 5℃의 온도 범위에서, 18 내지 110시간, 20 내지 100시간, 또는 22 내지 98시간 동안 재배하여 저온 스트레스를 가하는 것일 수 있다. 구체적으로, 배초향의 로즈마리 산 함량을 증진시키기 위하여, 20 내지 55 시간 동안 저온 스트레스를 가할 수 있다. 배초향의 틸리아닌 함량을 증진시키기 위하여 80 내지 110시간, 85 내지 105시간, 또는 90 내지 100시간 동안 저온 스트레스를 가할 수 있다.
상기 로즈마리 산(Rosmarinic acid)은 레몬, 로즈마리 등에 함유된 천연 물질로서, 화학식 C18H16O8, 분자량 360.31 g/mol을 가지며, 항염증 활성, 항아토피 활성을 가진다.
상기 온도 스트레스를 가한 후, 회복하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 온도 스트레스는 첫번째 본엽이 출현할 때부터, 본엽이 3매가 되는 때부터, 본엽이 4매가 되는 때부터 또는 본엽이 5매가 되는 때부터 가할 수 있다.
도 9을 참조하면, 저온 스트레스에 따라 배초향의 로즈마리 산 함량 또는 틸리아닌 함량이 증진될 수 있다.
증진된 생장 또는 활성 성분 수준을 갖는 배초향을 재배하기 위하여, 배초향을 18 내지 19.2me/L의 N, 4.5 내지 5.7me/L의 P, 8 내지 9.2me/L의 K, 7.5 내지 9me/L의 Ca, 및 2.0 내지 4.0me/L의 Mg를 포함하는 양액에서 재배할 수 있다. 상기 양액의 조성 및 농도는 18.2 내지 18.8me/L의 N, 4.8 내지 5.4me/L의 P, 8.3 내지 8.9me/L의 K, 7.9 내지 8.5me/L의 Ca, 및 2.7 내지 3.3me/L의 Mg일 수 있다. 도 8을 참조하면, 상기 양액 조성 및 농도에서, 배초향의 지상부의 생중량 및 건중량, 지하부의 생중량 및 건중량, 엽장 및 엽폭이 증진될 수 있다.
상기 재배는 밀폐된 식물공장 시스템에서 수행되는 것일 수 있다. 또는 상기 재배는 밀폐된 온실 내에서 수행되는 것일 수 있다. 용어 "밀폐형 식물공장 시스템(closed-type plant factory system)"은 시설 안에서 빛, 온도, 습도, 이산화탄소 등의 재배환경을 인공적으로 제어하여 계절에 관계없이 식물을 계획적이며 자동으로 연속 생산하는 시스템을 의미한다. 상기 밀폐된 식물공장 시스템은 700×500×300cm(L×W×H) 크기의 식물공장 시스템일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
식물공장 시스템에서 배초향를 재배하는 방법에 관한 것으로, 의약품, 식품 또는 화장료 기반 원료로 사용하는 배초향의 생장 또는 활성 성분을 증진시킬 수 있다. 따라서, 배초향 생산성 및 시장성이 향상될 것이다. 또한, 식물공장 시스템에 도입 가능한 신작물을 개발하고, 신작물에 적합한 조건을 확립하는 기반이 될 수 있다.
도 1은 양액 전기전도도(EC)에 따른 배초향의 생중량 및 건중량을 확인한 결과이다.
도 2는 양액 전기전도도에 따른 배초향의 식물체당 틸리아닌 및 아카세틴 함량을 확인한 결과이다.
도 3은 6가지 LED광 처리군의 생장 정도를 나타낸 이미지이다.
도 4a 및 4b는 6가지 LED 광 처리군 및 대조군의 지상부 및 지하부의 생중량 및 건중량을 확인한 결과이다.
도 5a 및 5b는 6가지 LED 광 처리군 및 대조군의 틸리아닌 및 아카세틴 함량을 확인한 결과이다.
도 6a 및 도 6b는 6가지 LED 광 처리군 및 대조군의 틸리아닌 및 로즈마리 산 함량을 확인한 결과이다.
도 7a 및 7b는 10ppm, 20ppm 및 40ppm의 메틸 자스모네이트 처리군 및 대조군의 틸리아닌 및 아카세틴 함량을 확인한 결과이다.
도 8은 양액의 종류에 따른 배초향의 지상부의 생중량 및 건중량, 지하부의 생중량 및 건중량, 엽장 및 엽폭을 측정한 결과이다.
도 9는 저온 스트레스가 배초향의 활성 성분 증진에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
도 2는 양액 전기전도도에 따른 배초향의 식물체당 틸리아닌 및 아카세틴 함량을 확인한 결과이다.
도 3은 6가지 LED광 처리군의 생장 정도를 나타낸 이미지이다.
도 4a 및 4b는 6가지 LED 광 처리군 및 대조군의 지상부 및 지하부의 생중량 및 건중량을 확인한 결과이다.
도 5a 및 5b는 6가지 LED 광 처리군 및 대조군의 틸리아닌 및 아카세틴 함량을 확인한 결과이다.
도 6a 및 도 6b는 6가지 LED 광 처리군 및 대조군의 틸리아닌 및 로즈마리 산 함량을 확인한 결과이다.
도 7a 및 7b는 10ppm, 20ppm 및 40ppm의 메틸 자스모네이트 처리군 및 대조군의 틸리아닌 및 아카세틴 함량을 확인한 결과이다.
도 8은 양액의 종류에 따른 배초향의 지상부의 생중량 및 건중량, 지하부의 생중량 및 건중량, 엽장 및 엽폭을 측정한 결과이다.
도 9는 저온 스트레스가 배초향의 활성 성분 증진에 미치는 영향을 확인한 결과이다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
1: 배초향의 파종, 발아 및 육묘
본 실시예는 충북대학교에 위치한 밀폐형 식물공장 내에서 수행되었다. 배초향 종자를 1일간 수돗물에 침지한 후, 암면 블록 또는 폴리우레탄 스폰지에 심고, 27 내지 32℃의 온도 및 암조건에서 발아시켰다. 발아된 배초향의 본엽이 4매가 전개되는 3주차까지, 배초향에 저면관수를 통하여 양액을 공급하였다. 광환경은 형광등(6500k, 삼파장)을 이용하고, 광도는 140±20μmol·m-2s-1로 설정하였다. 일장은 명기 16시간 및 암기 8시간을 유지하였다. 온도는 명기 22 내지 25℃, 암기 18 내지 20℃, 습도는 명기 60 내지 75%, 암기 50 내지 70%, 기류는 1±0.5m/s로 설정하였다. 양액은 오오츠카 A 처방을 이용하고, 양액의 전기전도도(EC)는 0.4 내지 0.6dS/m, 및 양액 온도는 20 내지 22℃로 설정하였다.
배초향의 본엽이 4매가 된 후, 배초향를 담액수경 방식(deep flow technique:DFT)의 수경재배 시스템에, 재식 간격(planting distance)이 15cm×15cm가 되도록 이식하고, 2주간 육묘를 하였다. 광환경은 형광등(6500k, 삼파장)을 이용하고, 광도는 200±20μmol·m-2s-1로 설정하였다. 양액의 전기전도도(EC)는 0.6 내지 1.0dS/m이 되도록 설정하였다. 그 외 일장, 온도, 습도, 기류 및 양액 온도는 발아 조건과 동일하게 설정하였다.
실시예
2:
양액의
전기전도도에 따른 배초향의 생장, 활성 성분 증대
양액의 전기전도도가 배초향의 생장 및 활성 물질 증진에 미치는 영향을 확인하였다. 육묘가 끝난 후, 하기의 조건에서 배초향를 4주간 재배하였다. 양액은 하기 표 1의 오오츠카 A 처방을 사용하였고, 양액의 전기전도도(EC)가 각각 1.0±0.2, 2.0±0.2 및 4.0±0.2dS/m가 되도록 설정하였다. 온도는 22 내지 25℃, 습도는 60 내지 75%, 형광등의 광도는 220±20μmol·m-2s-1으로 설정하였다. 정식 후 4주차에 배초향의 생중량 및 건중량을 분석하였다. 정식 후 4주차에 틸리아닌(tilianin) 및 아카세틴(acacetin)을 고성능액체크로마토그래피(HPLC)를 이용하여 분석하였다.
| N(me/L) | P(me/L) | K(me/L) | Ca(me/L) | Mg(me/L) | 기타 성분 |
| 18.6 | 5.1 | 8.6 | 8.2 | 3.0 | S, Fe, B, Mn, Zn, Cu, Mo, Fe(EDTA), H3BO3, MnCl2, ZnSO4, CuSO4, MoO4 또는 기타 미량원소 |
도 1은 양액 전기전도도에 따른 배초향의 생중량 및 건중량을 확인한 결과이다. 도 1을 참조하면, 양액의 전기전도도에 따라, 생중량 또는 건중량은 유의한 차이를 보이지 않았다.
도 2는 양액 전기전도도에 따른 배초향의 식물체당 틸리아닌 및 아카세틴 함량을 확인한 결과이다. 도 2를 참조하면, 담액 재배에서는 양액의 전기전도도가 4.0±0.2dS/m인 조건에서 배초향의 틸리아닌 및 아카세틴 함량이 가장 높았다. 특히, 틸리아닌 함량은 양액의 전기전도도가 4.0±0.2dS/m인 조건에서 1.0±0.2dS/m인 조건에 비하여 약 58% 증가하였다.
실시예
3:
광조건에
따른 배초향의 생장 및 활성 성분 증대
광조건이 배초향의 생장 및 활성 물질 증진에 미치는 영향을 확인하였다. 육묘가 끝난 후, 하기의 조건에서 배초향를 4주간 재배하였다. 밀폐형 식물공장 시스템에서, 온도는 명기 22 내지 25℃, 암기 18 내지 20℃, 습도는 명기 60 내지 75%, 암기 50 내지 70%, 기류는 1±0.5m/s로 설정하였다. 양액은 오오츠카 A 처방을 이용하고, 양액 온도는 20 내지 22℃, 양액의 전기전도도는 4.0±0.5dS/m로 설정하였다. 형광등(대조군), W(색온도 5000K), R(적색광, red, 660nm)의 LED 단색광, W(색온도 5000K), R(적색광, red, 660nm), G(녹색광, green, 545nm), B(청색광, blue, 450nm) 가운데 R과 B의 조합, R, G 및 B의 조합, 및 W, G 및 B의 조합이 다양한 비율로 혼합된 LED 혼합광을 설정하였다. 구체적인 7종의 광은 하기 표 2와 같다. 광도는 220±20μmol·m-2s-1로 설정하였다. 일장은 명기 16시간 및 암기 8시간을 유지하였다.
| 연번 | 광량비 (총 100기준) | 광 표기 | ||||
| R | G | B | W | 단색광 | 혼합광 | |
| 1 | - | - | - | 100 | W | - |
| 2 | 50 | 25 | 25 | - | - | R2B1G1 |
| 3 | - | 25 | 25 | 50 | - | W2B1G1 |
| 4 | 100 | - | - | - | R | - |
| 5 | 75 | - | 25 | - | - | R3B1 |
| 6 | 83.33 | - | 16.67 | - | - | R5B1 |
| 7 | 형광등(FL) | |||||
4주간 재배한 후에, 6가지 광 처리군 및 대조군의 지상부의 생중량 및 건중량, 및 지하부의 생중량 및 건중량을 측정하였다. 도 3은 6가지 광 처리군의 생장 정도를 나타낸 이미지이다. 도 4a 및 4b는 6가지 광 처리군 및 대조군의 지상부 및 지하부의 생중량 및 건중량을 확인한 결과이다. 도 4a를 살펴보면, 배초향의 지상부의 생중량 및 건중량은 W 단색광, R:B:G = 2:1:1의 광량비로 혼합된 R2B1G1 혼합광, W:B:G = 2:1:1의 광량비로 혼합된 W2B1G1 혼합광 또는 형광(FL) 처리에서 증가하였다. 또한, 도 4b를 살펴보면, 배초향의 지하부의 생중량 및 건중량은 W 단색광, R:B:G = 2:1:1의 광량비로 혼합된 R2B1G1 혼합광 또는 W:B:G = 2:1:1의 광량비로 혼합된 W2B1G1 혼합광 처리에서 상대적으로 높았다.
건중량 당 및 식물체 당(건조한 식물 1개체 당) 각각의, 틸리아닌, 아카세틴 또는 로즈마리 산 함량을 측정하였다. 도 5a 및 5b는 6가지 광 처리군 및 대조군의 틸리아닌 및 아카세틴 함량을 확인한 결과이다. 도 5a 및 5b를 참조하면, 상기 틸리아닌 또는 아카세틴 함량은, 구체적으로 W 단색광, R:B:G = 2:1:1의 광량비로 혼합된 R2B1G1 혼합광, W:B:G = 2:1:1의 광량비로 혼합된 W2B1G1 혼합광, R 단색광, R:B = 5:1의 광량비로 혼합된 R5B1 혼합광 또는 R:B = 3:1의 광량비로 혼합된 R3B1 혼합광 처리에서 상대적으로 높았다.
도 6a 및 도 6b는 6가지 광 처리군 및 대조군의 틸리아닌 및 로즈마리 산 함량을 확인한 결과이다. 도 6a 및 6b를 참조하면, 상기 틸리아닌 또는 로즈마리 산 함량은, 구체적으로 W 단색광, R:B:G = 2:1:1의 광량비로 혼합된 R2B1G1 혼합광, W:B:G = 2:1:1의 광량비로 혼합된 W2B1G1 혼합광, R 단색광, R:B = 5:1의 광량비로 혼합된 R5B1 혼합광 또는 R:B = 3:1의 광량비로 혼합된 R3B1 혼합광 처리에서 상대적으로 높았다.
실시예
4:
메틸
자스모네이트
(methyl
jasmonate
) 접촉에 따른 배초향의 생장
및 활성 성분 증대
메틸 자스모네이트가 배초향의 생장 및 활성 물질 증진에 미치는 영향을 확인하였다. 육묘가 끝난 후, 하기의 조건에서 배초향를 4주간 재배하였다. 밀폐형 식물공장 시스템에서, 온도는 명기 22 내지 25℃, 암기 18 내지 20℃, 습도는 명기 60 내지 75%, 암기 50 내지 70%, 기류는 1±0.5m/s로 설정하였다. 양액은 오오츠카 A 처방을 이용하고, 양액 온도는 20 내지 22℃, 양액의 전기전도도를 각각 1.0±0.2, 2.0±0.2 및 4.0±0.2dS/m로 설정하였다. 재배 마지막인 4주차에, 10ppm, 20ppm 및 40ppm의 메틸 자스모네이트를 배초향에 각각 2회 분무하였다.
도 7a 및 7b는 10ppm, 20ppm 및 40ppm의 메틸 자스모네이트 처리군 및 대조군의 틸리아닌 및 아카세틴 함량을 확인한 결과이다. 도 7a 를 참조하면, 양액의 전기전도도와 무관하게, 20ppm의 메틸 자스모네이트를 분무한 경우, 틸리아닌 함량이 증가하였다. 도 7b를 참조하면, 양액의 전기전도도가 1.0±0.2dS/m인 경우에는 40ppm의 메틸 자스모네이트를 분무한 경우, 아카세틴 함량이 가장 높았다. 양액의 전기전도도가 2.0±0.2dS/m 및 4.0±0.2dS/m인 경우에는 10ppm의 메틸 자스모네이트를 분무한 경우, 아카세틴 함량이 가장 높았다.
실시예
5:
양액
종류에 따른 배초향의 생장 증대
양액의 종류가 배초향의 생장에 미치는 영향을 확인하였다. 배초향의 육묘가 끝난 후, 수경재배 시스템에 정식하고, 하기의 조건에서 배초향를 12주간 재배하였다. 광도는 130±5μmol·m-2s-1, 온도는 22±2℃, 습도는 60±10%로 설정하였다. 양액은 각각 양액 1(EVR), 양액 2(HES), 양액 3(SCU) 및 양액 4(OTS)을 사용하였다. 상기 양액 1(EVR), 양액 2(HES), 양액 3(SCU) 및 양액 4(OTS)의 성분은 하기 표 3와 같다.
| 연번 | N(me/L) | P(me/L) | K(me/L) | Ca(me/L) | Mg(me/L) | 기타 성분 |
| 양액 1(EVR) | 10.6 | 5.4 | 5.4 | 4.8 | 2.0 | S, Fe, B, Mn, Zn, Cu, Mo, Fe(EDTA), H3BO3, MnCl2, ZnSO4, CuSO4, MoO4 또는 기타 미량원소 |
| 양액 2(HES) | 17.3 | 4 | 8 | 8 | 4 | |
| 양액 3(SCU) | 12.8 | 3.6 | 5.8 | 5.8 | 3.0 | |
| 양액 4(OTS) | 18.6 | 5.1 | 8.6 | 8.2 | 3.0 |
재배 4주차에 배초향의 생중량, 건중량, 엽장 및 엽폭 등을 측정하였다. 도 8은 양액의 종류에 따른 배초향의 지상부의 생중량 및 건중량, 지하부의 생중량 및 건중량, 엽장 및 엽폭을 측정한 결과이다. 도 8을 참조하면, 양액 4(OTS)를 사용하여, 배초향을 재배한 경우, 지상부의 생중량 및 건중량, 지하부의 생중량 및 건중량, 엽장 및 엽폭이 다른 양액을 사용한 경우에 비하여 상대적으로 높았다.
실시예
6: 저온 스트레스에 따른 배초향의 활성 성분 증대
저온 스트레스가 배초향의 활성 물질 증진에 미치는 영향을 확인하였다. 배초향의 종자 '충청'과 '사천'을 실시예 1과 같은 조건에서 파종, 발아 및 육묘하였다. 육묘가 끝난 후, 화아분화 전 재배 트레이에 정식하고, 하기의 조건에서 배초향를 3주간 재배하였다. 광원을 정식판으로부터 300mm 위에 설치하고, 광도는 200±5μmol·m-2s-1로 설정하였다. 냉동기(Unit cooler BSU-939E, ALFFIZ)를 이용하여 온도는 4±0.5℃, 습도는 60±10%의 조건이 되도록 설정하고, 6, 12, 24, 48, 96 시간 동안 저온 스트레스를 가하였다.
도 9는 저온 스트레스가 배초향의 활성 성분 증진에 미치는 영향을 확인한 결과이다. 도 9를 참조하면, '충청'에 저온 스트레스를 24시간 가하였을 때, 로즈마리 산 함량은 약 34% 증가하였다. 또한, '사천'에 저온 스트레스를 48시간 가하였을 때, 로즈마리 산 함량은 약 24% 증가하였다. '충청' 및 '사천'에 저온 스트레스를 96시간 가하였을 때, 틸리아닌 함량은 약 28% 증가하였다. 따라서, 저온 스트레스가 배초향의 활성 성분을 증진시킬 수 있음을 알 수 있다.
Claims (23)
- 배초향(Agastache rugosa)를 재배하는 동안 전기전도도(EC)가 0.5 내지 5dS/m인 양액에서 재배하는 단계를 포함하는, 증진된 활성 성분 수준을 갖는 배초향를 재배하는 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 양액의 전기전도도는 3 내지 5dS/m인 것인 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 재배는 W 단색광, R 단색광, R과 B을 포함하는 혼합광 또는 W와 B를 포함하는 혼합광을 조사하는 단계를 포함하고, 여기서 R은 660nm±20nm의 적색광, B는 450±20nm의 청색광, W는 색온도 5000±20의 백색광인 것인 방법.
- 청구항 3에 있어서, 상기 혼합광은 R:B = 3:1의 광량비로 혼합된 R3B1, R:B = 5:1의 광량비로 혼합된 R5B1, R:B:G = 2:1:1의 광량비로 혼합된 R2B1G1, 또는 W:B:G = 2:1:1의 광량비로 혼합된 W2B1G1이고, 여기서 R은 660nm±20nm의 적색광, B는 450±20nm의 청색광, G는 545±20nm의 녹색광, W는 색 온도 5500K±20인 백색광인 것인 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 배초향에 대하여 메틸 자스모네이트(methyl jasmonate)를 접촉시키는 단계를 포함하는 방법.
- 청구항 5에 있어서, 상기 접촉시키는 단계는 상기 메틸 자스모네이트 용액을 배초향에 분무하는 것인 방법.
- 청구항 5에 있어서, 상기 메틸 자스모네이트의 농도는 1 내지 50ppm인 것인 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 재배는 0 내지 8℃ 온도 범위에서 18 내지 110 시간 동안 재배하여 온도 스트레스를 가하는 단계를 포함하는 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 재배는 18 내지 19.2me/L의 N, 4.5 내지 5.7me/L의 P, 8 내지 9.2me/L의 K, 7.5 내지 9me/L의 Ca, 및 2.0 내지 4.0me/L의 Mg를 포함하는 양액에서 재배하는 단계를 포함하는 방법.
- 배초향(Agastache rugosa)를 재배하는 동안 W 단색광, R 단색광, R과 B을 포함하는 혼합광 또는 W와 B를 포함하는 혼합광을 조사하는 단계를 포함하고, 여기서 R은 660nm±20nm의 적색광, B는 450±20nm의 청색광, W는 색온도 5000±20의 백색광인 것인, 증진된 활성 성분 수준을 갖는 배초향를 재배하는 방법.
- 청구항 10에 있어서, 상기 혼합광은 R:B = 3:1의 광량비로 혼합된 R3B1, R:B = 5:1의 광량비로 혼합된 R5B1, R:B:G = 2:1:1의 광량비로 혼합된 R2B1G1, 또는 W:B:G = 2:1:1의 광량비로 혼합된 W2B1G1이고, 여기서 R은 660nm±20nm의 적색광, B는 450±20nm의 청색광, G는 545±20nm의 녹색광, W는 색 온도 5500K±20인 백색광인 것인 방법.
- 청구항 10에 있어서, 상기 배초향에 대하여 메틸 자스모네이트를 접촉시키는 단계를 포함하는 방법.
- 청구항 12에 있어서, 상기 접촉시키는 단계는 상기 메틸 자스모네이트 용액을 배초향에 분무하는 것인 방법.
- 청구항 12에 있어서, 상기 메틸 자스모네이트의 농도는 1 내지 50ppm인 것인 방법.
- 청구항 10에 있어서, 상기 재배는 0 내지 8℃ 온도 범위에서 18 내지 110 시간 동안 재배하여 온도 스트레스를 가하는 단계를 포함하는 방법.
- 청구항 10에 있어서, 상기 재배는 18 내지 19.2me/L의 N, 4.5 내지 5.7me/L의 P, 8 내지 9.2me/L의 K, 7.5 내지 9me/L의 Ca, 및 2.0 내지 4.0me/L의 Mg를 포함하는 양액에서 재배하는 단계를 포함하는 방법.
- 배초향(Agastache rugosa)를 재배하는 동안 배초향에 대하여 메틸 자스모네이트를 접촉시키는 단계를 포함하는, 증진된 활성 성분 수준을 갖는 배초향를 재배하는 방법.
- 청구항 17에 있어서, 상기 접촉시키는 단계는 상기 메틸 자스모네이트 용액을 배초향에 분무하는 것인 방법.
- 청구항 17에 있어서, 상기 메틸 자스모네이트의 농도는 1 내지 50ppm인 것인 방법.
- 청구항 17에 있어서, 상기 재배는 0 내지 8℃ 온도 범위에서 18 내지 110 시간 동안 재배하여 온도 스트레스를 가하는 단계를 포함하는 방법.
- 청구항 17에 있어서, 상기 재배는 18 내지 19.2me/L의 N, 4.5 내지 5.7me/L의 P, 8 내지 9.2me/L의 K, 7.5 내지 9me/L의 Ca, 및 2.0 내지 4.0me/L의 Mg를 포함하는 양액에서 재배하는 단계를 포함하는 방법.
- 청구항 1 내지 21 중 어느 한 항에 있어서, 상기 활성 성분은 틸리아닌, 아카세틴 또는 로즈마리 산인 것인 방법.
- 청구항 1 내지 21 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재배는 밀폐된 식물공장 시스템에서 수행되는 것인 방법.
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