KR20180077968A

KR20180077968A - 인삼열매를 재배하는 방법

Info

Publication number: KR20180077968A
Application number: KR1020160182879A
Authority: KR
Inventors: 유지혜; 박재억; 노주원; 김형석; 오상록
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2016-12-29
Filing date: 2016-12-29
Publication date: 2018-07-09
Also published as: KR102044839B1

Abstract

고년근 인삼을 스마트 팜 시스템에서 재배하는 단계를 포함하는, 증진된 활성 성분 수준을 갖는 고년근 인삼열매를 재배하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법에 따르면 고년근 인삼을 재배하는 동안 최적의 생육 조건으로 고년근 인삼의 생장이 촉진되고, 인삼열매가 결실 및 성숙되는 기간이 단축될 수 있으며, 활성 성분 수준이 증진될 수 있다. 따라서, 고년근 인삼의 연중 생산성이 향상될 수 있다.

Description

인삼열매를 재배하는 방법 {Culturing method of ginseng berries}

환경 제어 시스템을 이용하여 증진된 활성 성분 수준을 갖는 인삼열매를 재배하는 방법에 관한 것이다.

스마트 팜 (smart farm) 시스템은 작물 재배에 정보통신기술 (Information Communication Technology : ICT)을 접목하여 만들어진 지능화된 시설로서, 원격 및 자동으로 작물의 생육 환경을 적절하게 유지 및 관리할 수 있는 시설을 의미한다. 구체적으로, 스마트 팜 시스템은 생육 환경을 유지 및 관리하는 소프트웨어로 광 (lighting), 온도, CO₂, 습도, 양액 (nutrient solution) 등의 생육 조건을 설정하고, 상기 조건을 자동으로 수집하여 환경 정보를 모니터링할 수 있다. 또한, 스마트 팜 시스템은 자동 및 원격으로 냉난방기를 구동하고, 창문을 개폐하는 등 상기 조건을 조절하여 생육 환경을 관리할 수 있다. 따라서 최근에는 다양한 식물들을 대상으로 스마트 팜 시스템에서의 재배 시험이 수행되고 있다.

인삼 (Panax ginseng C. A. Meyer)은 두릅나무과에 속하는 여러해살이풀로 약용으로 많이 쓰이는 작물이다. 뿌리가 주로 사용되어 왔으나, 최근에는 인삼열매에 진세노사이드 (ginsenoside)의 함량이 높은 것으로 알려지면서, 인삼열매 또한 주목받고 있다. 하지만, 인삼은 일반적으로 생육이 느리고 성숙 기간이 길어 보통 3년은 되어야 개화를 하고, 4년근 이상에서 꽃과 종자를 얻을 수 있다. 대부분 인삼의 뿌리를 사용하기 위해 봄에 꽃대를 자르기 때문에, 인삼열매의 생산은 묘삼 육성을 위한 용도 외에는 생산되지 않고 있다. 또한, 인삼열매는 1년에 1회만 수확할 수 있어, 늘어나고 있는 인삼열매 수요를 감당하지 못하고 있다. 따라서, 안정적인 인삼열매의 공급을 위한 인삼열매에 초점을 맞춘 재배법이 필요한 실정이다.

인삼은 자연상태에서 4월에 싹을 발아하고 10월쯤에 잎이 황변하고 뇌두가 숙성 되어 11월에 다음 세대 준비를 위한 휴면에 들어간다. 따라서 생육 기간은 약 7개월이고 저온 상태에서 약 5개월을 보내야 휴면을 마치고 생육하게 된다. 휴면기간의 단축은 여러 연구를 통해 알려져 왔으나, 최소 30일은 걸려야 하는 것으로 보고 되고 있다 (Kim et al., 2012, Kim et al., 2015).

묘삼을 밀폐형 식물공장에서 재배하는 방법에 대한 연구는 이루어지고 있으나, 뿌리가 깊고 큰 인삼은 양액 재배에 의하여 뿌리가 쉽게 썩고, 성장이 저해되기 쉬운 문제가 있어, 인삼열매를 생산할 수 있는 4년차 이상의 고년근 인삼을 스마트 팜 시스템에서 재배한 사례는 보고된 바 없다. 또한, 휴면 단축법은 알려져 있는데 반해, 휴면 단축 후에 정식하여 재배를 하는 것은 현재까지 실험실에서만 이루어지고 있어, 휴면 단축의 이점을 살려 1년에 2회 이상 재배된 사례 역시 보고된 바 없다.

이에 본 발명자들은 인삼열매를 연중 지속적으로 생산하기 위해 스마트 팜 시스템을 이용하여 고년근 인삼을 재배하는 방법을 연구한 결과, 고년근 인삼에 적용가능한 새로운 휴면 타파 방법과 활성 성분의 함량을 증진하기 위한 방법을 규명하여 본 발명을 완성하였다.

일 양상은 고년근 인삼 (Panax ginseng C. A. Meyer)을 스마트 팜 시스템에서 재배하는 단계를 포함하는, 증진된 활성 성분 수준을 갖는 고년근 인삼열매를 재배하는 방법을 제공한다.

증진된 활성 성분 수준을 갖는 고년근 인삼열매를 재배하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 고년근 인삼 (Panax ginseng C. A. Meyer)을 스마트 팜 시스템에서 재배하는 단계를 포함하는 것일 수 있다. 상기 방법은 스마트 팜 시스템에서, 양액, 온도, 습도, 이산화탄소, 광원 또는 그의 조합을 조절하여 이루어질 수 있다.

상기 스마트 팜 (smart farm) 시스템은 작물 재배에 정보통신기술 (Information Communication Technology : ICT)을 접목하여 만들어진 지능화된 시설으로서, 원격 및 자동으로 작물의 생육 환경을 적절하게 유지 및 관리할 수 있는 시설을 의미한다. 구체적으로, 스마트 팜 시스템은 생육 환경을 유지 및 관리하는 소프트웨어로 양액, 온도, 습도, 이산화탄소, 및/또는 광원 등의 생육 조건을 설정하고, 상기 조건을 자동으로 수집하여 환경 정보를 모니터링할 수 있다. 또한, 스마트 팜 시스템은 자동 및 원격으로 냉난방기를 구동하고, 창문을 개폐하는 등 상기 조건을 조절하여 생육 환경을 관리할 수 있다.

상기 재배하는 단계는, 양액 또는 비료를 공급하면서 재배하는 것일 수 있다. 상기 재배하는 단계는, 고년근 인삼을 재배하는 동안 전기전도도 (Electrical Conductance : EC)가 약 0.5 내지 2dS/m인 양액에서 재배하는 단계를 포함하는 것일 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 약 0.5 내지 2dS/m, 약 0.75 내지 1.5dS/m, 약 0.8 내지 1.2dS/m, 또는 약 0.9 내지 1.1dS/m인 것일 수 있다.

용어 "비료"는 경작지에 뿌리는 영양 물질로 작물의 생육에 도움을 주는 물질이다. 용어 "양액"은 식물의 성장에 필요한 무기 양분을 용해시킨 것으로, 용어 "배양액"과 혼용될 수 있다. 인삼은, 고년근이 될수록 뿌리가 깊고 크므로 쉽게 썩고 성장이 더디기 때문에, 양액 또는 비료의 성분 및 그의 농도가 중요하다. 상기 양액 또는 비료의 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 포함하는 것일 수 있다. 또는 상기 양액 또는 비료의 성분은 N, P, K, Ca, 및 Mg을 포함하는 것일 수 있다. 상기 양액 또는 비료의 성분에 있어서, N은 약 3 내지 30me/L, 약 6 내지 25me/L, 또는 약 15 내지 22me/L, P는 약 1 내지 20me/L, 약 2 내지 10me/L, 또는 약 3 내지 7me/L, K는 약 1 내지 15me/L, 약 4 내지 14me/L, 약 6 내지 12me/L, 또는 약 7 내지 10me/L, Ca는 약 1 내지 15me/L, 약 4 내지 14me/L, 약 6 내지 12me/L, 약 7 내지 10me/L, 및 Mg는 약 0.5 내지 8me/L, 약 0.2 내지 6me/L, 또는 약 1 내지 5me/L의 농도인 것일 수 있다. 상기 양액 또는 비료의 성분, 및 상기 농도 범위 내에서 고년근 인삼은 부패되지 않고 지속적으로 성장이 가능하다.

상기 재배하는 단계에 있어서, 상기 양액 또는 비료는 고년근 인삼을 식재하기 전 및/또는 후에, 1회, 주 1회, 또는 주 1회 이상 공급하면서 재배하는 것일 수 있다.

상기 재배하는 단계에 있어서, 고년근 인삼은 수경재배 시스템 또는 통상의 상토에서 재배되는 것일 수 있다. 상기 양액은 수경재배 시스템에서 양액 제공 장치를 통하여 제공될 수 있다. 또는 관주식 또는 순환식으로 양액을 상토에 제공할 수 있다.

상기 재배하는 단계에 있어서, 온도는 약 15 내지 30℃, 약 17 내지 27℃, 또는 약 18 내지 22℃인 것일 수 있다. 온도가 상기 온도 범위보다 높거나 또는 낮은 경우 생장이 저해될 수 있다.

상기 재배하는 단계에 있어서, 습도 (상대습도, relative humidity : RH)는 약 35 내지 80%, 또는 약 40 내지 75%인 것일 수 있다. 습도는 명기 동안 약 35 내지 55%, 또는 약 40 내지 50%인 것 일수 있다. 또한, 암기 동안 약 55 내지 80%, 또는 약 65 내지 75%인 것일 수 있다. 습도가 상기 습도 범위보다 높은 경우 인삼 뿌리가 썩을 수 있고, 상기 습도 범위보다 낮은 경우 생장이 저해될 수 있다.

상기 재배하는 단계에 있어서, 이산화탄소 농도는 약 300 내지 1200ppm, 또는 350 내지 950ppm인 것일 수 있다. 이산화탄소의 농도는 명기 동안 약 350 내지 650ppm, 약 400 내지 600ppm, 또는 약 450 내지 550ppm인 것일 수 있다. 또한, 이산화탄소의 농도는 명기 직전 암기 동안, 명기 직전 약 0.5 내지 3시간의 암기 동안, 또는 명기 직전 약 0.5 내지 1.5시간의 암기 동안, 약 650 내지 950ppm, 약 700 내지 900ppm, 또는 약 750 내지 850ppm인 것일 수 있다. 이산화탄소 농도가 상기 이산화탄소 농도 범위보다 높거나 또는 낮은 경우, 광합성이 충분하지 않아 생장이 저해될 수 있다.

상기 재배하는 단계에 있어서, 광원은 자연광, 형광등, LED 또는 그의 조합인 것일 수 있다. 상기 광원은 예를 들면, 밀폐형 식물공장의 경우, 형광등, LED 또는 그의 조합인 것일 수 있다. 상기 광원은 예를 들면, 환경 제어를 포함한 온실 시스템의 경우, 주 광원으로서 자연광과 보조 광원으로서 형광등 또는 LED를 조합한 것일 수 있다.

상기 형광등의 색온도는 약 6000 내지 7000K인 것일 수 있다. 상기 LED는 W 단색광, R 단색광, R과 B을 포함하는 혼합광, W와 B를 포함하는 혼합광, W와 R을 포함하는 혼합광, 또는 W, B와 R을 포함하는 혼합광을 포함하는 것일 수 있다. 상기 혼합광은 R:B = 약 7:3의 광량비로 혼합된 R7B3인 것일 수 있다. 여기서 R은 660nm±20nm의 적색광, B는 450±20nm의 청색광, W는 색온도 5000±20의 백색광을 의미한다.

이 때, 상기 광원으로부터 방출되는 빛을 고년근 인삼에 조사한다. 용어 "조사 (lighting)"는 자연광, 인공광, 예를 들면 형광등 또는 LED 조명을 이용하여 고년근 인삼을 자연적 또는 인공적으로 빛에 노출시키는 것을 의미하며, 용어 "광조사"와 혼용될 수 있다. 상기 형광등 또는 LED 조명은 고년근 인삼이 흡수할 수 있는 파장의 빛을 발산하는 기능을 수행하는 것일 수 있다.

상기 재배하는 단계에 있어서, 광주기 또는 일장 조건은 명기가 약 10 내지 16시간, 약 11 내지 15시간, 또는 약 13 내지 14시간인 것일 수 있다.

상기 고년근 인삼은 4년근 인삼, 5년근 인삼, 6년근 인삼, 7년근 인삼, 또는 8년근 이상의 인삼인 것일 수 있다. 상기 인삼은 고려 인삼인 것일 수 있다.

상기 활성 성분은 진세노사이드 (Ginsenoside)인 것일 수 있다. 인삼의 사포닌은 진세노사이드로 불리운다. 진세노사이드는 천연 스테로이드 글리코사이드이자 트라이터펜 사포닌의 일종이다. 진세노사이드는 Rg1, Rb1 또는 Rg3, 또는 Rx로 표기될 수 있다. 진세노사이드는 항암, 항산화, 및 콜레스테롤 감소 등의 효능을 가진다.

상기 인삼열매는 인삼의 미숙된 종자와 종자 주변의 과육이 함께하는 상태를 의미하는 것으로, 인삼씨앗, 인삼씨, 인삼종자, 인삼딸 또는 진생베리로 불리운다. 상기 인삼열매는 진세노사이드와 같은 활성 성분이 다량 함유된 것으로 알려져 있다.

고년근 인삼을 스마트 팜 시스템에서 재배하는 경우, 상기 환경 요소를 조절하여 고년근 인삼의 생장이 촉진되고, 인삼열매의 수량이 증가되며, 인삼열매가 결실 및 성숙되는 기간이 단축될 수 있다. 그 결과, 노지재배법 (outdoor cultivation methods)비하여 고년근 인삼으로부터 인삼열매를 짧은 기간 내에 생산할 수 있으므로, 연중 생산성 (year-round production)이 향상될 수 있다. 구체적으로 고년근 인삼으로부터 인삼열매를 1년에 2세대 재배할 수 있다.

또한, 고년근 인삼을 스마트 팜 시스템에서 재배하는 경우, 고년근 인삼, 구체적으로 고년근 인삼의 인삼열매 중에 활성 성분 수준이 증진될 수 있다. 그 결과, 노지재배법으로 생산된 고년근 인삼에 비하여 활성 성분, 예를 들면 진세노사이드의 함량이 증가할 수 있다.

상기 재배하는 단계는, 인삼열매가 결실된 후, 또는 인삼열매가 결실된 후 인삼열매를 수확하기 전에, 약 20 내지 30℃, 약 21 내지 27℃, 약 21 내지 25℃, 또는 약 22 내지 25℃에서 재배하는 단계를 포함하는 것일 수 있다. 상기 온도 조건은 약 15일 내지 60일, 약 20일 내지 45일, 또는 약 25일 내지 40일 동안 지속되는 것일 수 있다. 상기 온도 조건은 인삼열매가 결실되기 전의 온도 조건에 비하여 약 3 내지 7℃ 상승한 것일 수 있다. 상기 온도 조건을 상승시키는 것은 인삼열매의 숙성을 촉진시키는 것일 수 있다. 상기 온도 조건은 인삼열매가 숙성되는 여름에 상응하는 것으로, 온도 조건을 상승시켜 열매숙성을 촉진시키고 수확 시기를 앞당길 수 있다.

상기 재배하는 단계는, 인삼열매를 수확한 후, 인삼열매를 수확한 후 인삼엽의 낙엽이 지기 전, 또는 인삼열매를 수확한 후 인삼엽의 낙엽이 지는 동안, 약 15 내지 30℃, 약 17 내지 27℃, 또는 약 18 내지 22℃에서 재배하는 단계를 포함하는 것일 수 있다. 상기 온도 조건은 인삼열매가 결실된 후, 또는 인삼열매가 결실된 후 인삼열매를 수확하기 전의 온도 조건에 비하여 약 3 내지 7℃ 하강한 것일 수 있다. 상기 온도 조건은 인삼 뇌두가 숙성되는 가을에 상응하는 것으로, 온도 조건을 다시 하강시켜 인삼을 생장시키고 뇌두의 숙성을 촉진시킬 수 있다.

이러한 스마트 팜 시스템은 밀폐형 식물공장 및 개방형 식물공장과 같은 식물공장 뿐만아니라 환경 제어 시스템을 설치한 온실 시스템을 포함하는 것일 수 있다. 용어 "밀폐형 식물공장 시스템 (closed-type plant factory system)"은 시설 안에서 빛, 온도, 습도, 이산화탄소 등의 재배 환경을 인공적으로 제어하여 계절에 관계없이 식물을 계획적이며 자동으로 연속 생산하는 시스템을 의미한다. 상기 밀폐된 식물공장 시스템은 700×500×300cm (L×W×H) 크기의 식물공장 시스템인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 환경 제어 시스템을 설치한 온실 시스템은 유리 온실, 연동 하우스, 또는 단동 하우스인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 재배하는 단계는, 고년근 인삼을 휴면 및 휴면 타파시키기 위하여 저장하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.

상기 재배하는 단계는, 약 -2 내지 10℃에서 1일 내지 45일 동안 예냉하는 단계; 약 -8 내지 8℃에서 1일 내지 45일 동안 휴면하는 단계; 및 약 -2 내지 10℃에서 1일 내지 45일 동안 회복하는 단계;를 포함하는 것일 수 있다.

상기 예냉하는 단계는 휴면하는 단계에서 고년근 인삼이 저온에 감응할 수 있도록 미리 온도 조건을 단계적으로 낮추는 것으로, 약 1일 내지 45일, 약 2일 내지 20일, 약 3일 내지 10일, 또는 약 3일 내지 7일 동안, 약 -2 내지 10℃, 약 -1 내지 8℃, 또는 약 2 내지 6℃에서 수행되는 것일 수 있다.

상기 휴면하는 단계는 인삼 뇌두의 출아를 위해 인삼을 저온 처리하는 것으로, 인삼이 겨울을 경험하는 것에 상응하는 것일 수 있다. 상기 휴면하는 단계 동안 저온 감응이 불충분하거나 또는 짧으면 정상적인 출아, 생육 및 개화가 어려워질 수 있다. 상기 휴면하는 단계는 약 1일 내지 45일, 약 5일 내지 30일, 약 10일 내지 20일, 또는 약 12일 내지 17일 동안, 약 -8 내지 8℃, 약 -6 내지 6℃, 또는 약 -4 내지 4℃에서 수행되는 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 휴면하는 단계는 약 0 내지 4℃에서 약 1 내지 15일 동안 휴면하는 단계; 약 -4 내지 0℃에서 약 1 내지 15일 동안 휴면하는 단계; 및 약 0 내지 4℃에서 약 1 내지 15일 동안 휴면하는 단계;를 포함하는 것일 수 있다. 상기 휴면하는 단계는 약 0 내지 4℃에서 약 2 내지 10일 동안 휴면하는 단계; 약 -4 내지 0℃에서 약 2 내지 10일 동안 휴면하는 단계; 및 약 0 내지 4℃에서 약 2 내지 10일 동안 휴면하는 단계;를 포함하는 것일 수 있다. 또는 상기 휴면하는 단계는 약 1 내지 3℃에서 약 3 내지 7일 동안 휴면하는 단계; 약 -3 내지 -1℃에서 약 3 내지 7일 동안 휴면하는 단계; 및 약 1 내지 3℃에서 약 3 내지 7일 동안 휴면하는 단계;를 포함하는 것일 수 있다.

상기 회복하는 단계는 휴면이 끝난 고년근 인삼이 생육 적온에 감응할 수 있도록 온도 조건을 단계적으로 높이는 것으로, 약 1일 내지 45일, 약 2일 내지 20일, 약 2일 내지 10일, 또는 약 2일 내지 6일 동안, 약 -2 내지 10℃, 약 -1 내지 8℃, 또는 약 2 내지 6℃에서 수행되는 것일 수 있다. 상기 회복하는 단계는 휴면을 타파하는 것일 수 있다. 상기 회복하는 단계는 휴면을 조기 타파하는 것일 수 있다.

상기 재배하는 단계는, 휴면하는 단계 전에, 또는 예냉하는 단계 후 휴면하는 단계 전에, 생장호르몬을 고년근 인삼에 접촉시키는 단계를 포함하는 것일 수 있다. 상기 접촉시키는 단계는 고년근 인삼을 생장호르몬 용액에 담지 또는 침지하거나, 상기 생장호르몬 증기를 고년근 인삼에 접촉시키거나, 겔, 졸 또는 용액의 상태의 생장호르몬을 고년근 인삼에 도포하거나, 또는 생장호르몬 용액을 고년근 인삼에 분무하는 것일 수 있다. 생장호르몬을 고년근 인삼에 접촉시킴에 따라 휴면하는 기간 및 온도 조건을 조절할 수 있다. 상기 생장호르몬은 고년근 인삼이 휴면을 마친 후, 출아를 용이하게 하는 것일 수 있다.

상기 생장호르몬은 지베렐린 (gibberellin : GA), 6-벤질아미노퓨린 (6-Benzylaminopurine : 6-BAP) 또는 그의 조합을 포함하는 것일 수 있다. 상기 지베렐린의 농도는 약 20 내지 250ppm, 약 50 내지 150ppm, 또는 약 90 내지 110ppm인 것일 수 있다. 상기 6-벤질아미노퓨린의 농도는 약 10 내지 200ppm, 약 20 내지 150ppm, 또는 약 25 내지 75ppm인 것일 수 있다. 상기 지베렐린과 6-벤질아미노퓨린의 조합에 있어서, 상기 지베렐린 및 6-벤질아미노퓨린의 농도는 각각 약 20 내지 150ppm, 및 약 10 내지 80ppm인 것일 수 있고, 예를 들면, 약 50ppm 및 약 25ppm, 또는 약 100ppm 및 약 50ppm으로 조합된 것일 수 있다. 상기 지베렐린 및 6-벤질아미노퓨린의 농도 범위가, 각각 상기 농도 범위보다 높은 경우 비용 측면에서 가격 경쟁력이 낮아질 수 있고, 상기 농도 범위보다 낮은 경우 출아를 촉진시키는 효과가 미미할 수 있다.

상기 재배하는 단계는, 질석 (vermiculite)을 포함하는 충진제에서 수행되는 것일 수 있다. 상기 질석을 포함하는 충진제는, 질석, 질석을 포함하는 토양, 질석을 포함하는 상토, 또는 질석을 포함하는 마사토인 것일 수 있다. 이 때, 충진제의 습도는 약 10 내지 50%, 약 20 내지 40%, 또는 약 25 내지 35%인 것일 수 있다. 상기 충진제의 습도는 물을 이용하여 습윤 처리한 것일 수 있다.

상기 질석은 충진제 중에 약 20 내지 80%, 약 30 내지 70%, 또는 약 40 내지 60%의 부피비로 포함되는 것일 수 있다.

고년근 인삼의 세대 단축을 위해서 11월 초에 휴면 및 휴면 타파를 실시하고, 11월 중순에 정식하게 되면 12월 초에 출아가 가능하며, 출아 후 약 90일 경인 2월 말에 인삼열매의 채취가 가능하다. 인삼열매을 수확하고 약 60일 후에는 뇌두 숙성이 끝난다. 즉 정식 후, 약 6개월부터 다음 세대 재배를 위한 휴면 및 휴면 타파를 유도할 수 있으므로, 고년근 인삼으로부터 인삼열매를 1년에 2세대 재배할 수 있다.

고년근 인삼을 스마트 팜 시스템에서 재배하는 단계를 포함하는, 증진된 활성 성분 수준을 갖는 고년근 인삼열매를 재배하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법에 따르면 고년근 인삼을 재배하는 동안 최적의 생육 조건으로 고년근 인삼의 생장이 촉진되고, 인삼열매가 결실 및 성숙되는 기간이 단축될 수 있으며, 인삼열매 중의 활성 성분 수준이 증진될 수 있다. 따라서, 고년근 인삼의 연중 생산성 및 시장성이 향상될 수 있다.

도 1은 노지 및 식물공장 각각에서 재배된 고년근 인삼에서, 출아 후 인삼열매를 수확하기까지의 기간을 측정한 결과이다.
도 2는 생장호르몬과 접촉시킨 후에, 예냉하는 단계, 휴면하는 단계, 및 회복하는 단계를 거친 고년근 인삼의 출아율을 측정한 결과이다.
도 3은 노지, 식물공장에서 광원으로 형광등, 식물공장에서 광원으로 LED 조명을 각각 조사하여 재배한 후, 고년근 인삼의 인삼열매 중에 진세노사이드의 함량을 측정한 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: 고년근 인삼의 인삼열매 재배

(1) 스마트 팜에서의 고년근 인삼 재배

본 실시예는 KIST 강릉분원에 위치한 밀폐형 식물공장 내에서 수행되었다. 노지에서 재배된 4년근 인삼을 인삼 전용 유기 상토 (신성 미네랄)에 심어 출아시켰다.

광조건은 형광등 (6500k, 삼파장) 및 LED (R(660nm) : B(450nm) = 7:3의 혼합광)를 각각 이용하고, 광도는 130±20μmol·m^-2s^-1로 설정하였다. 일장은 명기 약 13시간 및 암기 약 11시간을 유지하였다. 이산화탄소의 농도는 광주기 맞추어, 광이 켜지기 한시간 전부터 광이 켜질 때까지 약 1시간의 암기 동안 약 800ppm, 및 광이 켜져 있는 13시간의 명기 동안 약 500ppm으로 공급하였다. 그 외 10시간의 암기 동안에는 이산화탄소를 공급하지 않았다. 온도는 18 내지 22℃, 습도는 명기 동안 약 45%, 및 암기 동안 약 70%로 설정하였다.

출아된 고년근 인삼의 본엽이 전개되는 2주차 후부터, 고년근 인삼에 양액 관주를 주 1회 내지 3회 공급하였다. 양액은 하기 표 1의 처방을 이용하였다. 양액의 전기전도도 (EC)는 약 1.0dS/m, 및 양액의 온도는 20 내지 22℃로 설정하였다. 염류 집적을 예방하고, 수분을 공급하기 위해 주 1 내지 3회 중력수가 나올 때까지 양액관주하였다. 생장에 의해 잎이 커짐에 따라 증산량을 바탕으로 양액관주의 횟수를 증감하였다.

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	S, Fe, B, Mn, Zn, Cu, Mo, Fe(EDTA), H₃BO₃, MnCl₂, ZnSO₄, CuSO₄, MoO₄ 또는 기타 미량원소

인삼열매가 결실된 후 인삼열매의 숙성을 위해 온도를 21 내지 25℃로 상승시키고, 약 한달 동안 인삼열매를 숙성시켰다. 상기 재배 조건에서 재배된 고년근 인삼의 인삼열매는 조기 결실 및 숙성되어, 출아 후 약 90일만에 완전하게 숙성되었다.

도 1은 노지 및 식물공장 각각에서 재배된 고년근 인삼에서, 출아 후 인삼열매를 수확하기까지의 기간을 측정한 결과이다. 고년근 인삼을 식물공장에서 재배한 경우, 노지에서 재배한 경우에 비하여, 출아 후 인삼열매를 수확하기까지의 기간이 약 30일 정도 단축되었다.

수확된 인삼열매 중에 함유된 진세노사이드의 함량을 측정하였다. 진세노사이드의 함량은 고성능 액체 크로마토그래피 (High Performance Liquid Chromatography : HPLC)를 이용하여 측정하였다. 도 3은 노지에서 자연광, 식물공장에서 광원으로 형광등, 및 식물공장에서 광원으로 LED 조명을 각각 조사하여 재배한 후, 고년근 인삼의 인삼열매 중에 진세노사이드의 함량을 측정한 결과이다. 그 결과, 진세노사이드 함량 (mRg1)은, 식물공장에서 형광등 또는 LED 조명을 광원으로 사용한 경우에 고년근 인삼을 노지에서 재배한 경우에 비하여, 현저하게 증가하였다.

(2) 생장호르몬 및 온조 조절을 이용한 휴면 단축

인삼열매를 수확하고 난 고년근 인삼에 생장호르몬을 접촉시키고, 온도 및 기간을 조절하여, 휴면 및 조기 휴면 타파를 유도하였다.

상기 고년근 인삼을 상토와 질석을 약 1:1로 혼합한 충진제에 보관한 후 저장고에 약 5일 동안 저장하였다. 상기 저장고는 약 4℃로 설정하였다. 그 후, 상기 고년근 인삼을 상온에서, 100ppm의 지베렐린 (GA) 용액 및 50ppm의 6-벤질아미노퓨린 (6-BAP) 용액 각각에, 약 1시간 동안 침지하였다. 대조군으로는 상기 생장호르몬을 침지하지 않은 고년근 인삼을 사용하였다.

침지 후, 상기 고년근 인삼을, 약 2℃에서 약 5일 동안, 약 -2℃에서 약 5일 동안, 이어서 약 2℃에서 약 5일 동안 저장하였다. 이 후, 약 4℃에서 약 4일 동안 저장하여 휴면 타파를 유도하였다. 휴면이 타파된 고년근 인삼을 인삼 전용 유기 상토에 심고, 출아를 관찰하였다. 도 2는 생장호르몬과 접촉시킨 후에, 예냉하는 단계, 휴면하는 단계, 및 회복하는 단계를 거친 고년근 인삼의 출아율을 측정한 결과이다. 도 2를 참조하면, 온조 조절에 의한 휴면 및 조기 휴면 타파를 유도한 고년근 인삼은, 생장호르몬을 접촉시키지 않은 경우 출아율이 약 15%이며, 지베렐린을 고년근 인삼에 접촉시킨 경우에는 출아율이 100% 이상인 것을 알 수 있다.

Claims

고년근 인삼 (Panax ginseng C. A. Meyer)을 스마트 팜 시스템에서 재배하는 단계를 포함하는, 증진된 활성 성분 수준을 갖는 고년근 인삼열매를 재배하는 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 재배하는 단계는,
양액은 3 내지 30me/L의 N, 1 내지 20me/L의 P, 1 내지 15me/L의 K, 1 내지 15me/L의 Ca, 및 0.5 내지 8me/L의 Mg를 포함하고,
온도는 15 내지 30℃이고,
습도는 35 내지 80%이며,
이산화탄소 농도는 명기 동안 약 350ppm 내지 650ppm 및 명기 직전 0.5 내지 3시간의 암기 동안 800ppm이고,
광원은 자연광, 형광등, LED 또는 그의 조합인 조건에서 재배하는 것인 방법.
청구항 2에 있어서, 상기 형광등의 색온도는 6000 내지 7000K, 상기 LED는 W 단색광, R 단색광, R과 B을 포함하는 혼합광, W와 B를 포함하는 혼합광, W와 R을 포함하는 혼합광, 또는 W, B와 R을 포함하는 혼합광을 포함하고, 여기서 R은 660nm±20nm의 적색광, B는 450±20nm의 청색광, W는 색온도 5000±20의 백색광인 것인 방법.
청구항 2에 있어서, 인삼열매가 결실된 후 20 내지 30℃에서 재배하는 단계를 포함하는 것인 방법.
청구항 2에 있어서, 인삼열매를 수확한 후 15 내지 30℃에서 재배하는 단계를 포함하는 것인 방법.
청구항 1에 있어서,
-2 내지 10℃에서 1일 내지 45일 동안 예냉하는 단계;
-8 내지 8℃에서 1일 내지 45일 동안 휴면하는 단계;및
-2 내지 10℃에서 1일 내지 45일 동안 회복하는 단계;를 포함하는 것인 방법.
청구항 6에 있어서, 상기 휴면하는 단계는
4 내지 0℃에서 1 내지 15일 동안 휴면하는 단계;
-4 내지 0℃에서 1 내지 15일 동안 휴면하는 단계; 및
4 내지 0℃에서 1 내지 15일 동안 휴면하는 단계;를 포함하는 것인 방법.
청구항 6에 있어서, 휴면하는 단계 전에 지베렐린, 6-벤질아미노퓨린 또는 그의 조합을 고년근 인삼에 접촉시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
청구항 7에 있어서, 상기 접촉시키는 단계는 상기 지베렐린, 6-벤질아미노퓨린 또는 그의 조합을 고년근 인삼에 분무 또는 침지하는 것인 방법.
청구항 7에 있어서, 상기 지베렐린의 농도는 20 내지 250ppm이고, 상기 6-벤질아미노퓨린의 농도는 10 내지 200ppm인 것인 방법.
청구항 6에 있어서, 질석을 포함하는 토양에서 수행되는 것인 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 고년근 인삼은 4년근 이상의 인삼인 것인 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 활성 성분은 진세노사이드인 것인 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 스마트 팜 시스템은 밀폐형 식물공장, 개방형 식물공장 또는 온실 시스템인 것인 방법.