KR20210040597A

KR20210040597A - 작물 개량용 조성물

Info

Publication number: KR20210040597A
Application number: KR1020190123024A
Authority: KR
Inventors: 김장호; 박선호
Original assignee: 전남대학교산학협력단
Priority date: 2019-10-04
Filing date: 2019-10-04
Publication date: 2021-04-14
Also published as: KR102370844B1; KR20210135213A

Abstract

본 발명은 산화 그래핀 나노시트를 포함하는 작물 개량용 조성물에 관한 것으로서, 단순히 성장 배지에 포함시키거나 과육의 줄기에 주입하는 것만으로 작물의 꽃의 수, 과육의 크기 등의 작물 특성을 개량할 수 있다.

Description

작물 개량용 조성물{Composition for crop improvement}

본 발명은 산화 그래핀 나노시트를 포함하는 작물 개량용 조성물에 관한 것이다.

급속한 인구 증가와 기후 변화를 전제로, 효율적인 식량 재배와 식량 안보에 대한 요구가 점점 중요해지고 있다. 따라서, 극한의 온도 변화와 자연재해를 포함한 다양한 환경 조건에서, 작물 수확량을 높이고 작물과 식생의 성장을 보호하기 위한 다양한 접근법이 제안되었다. 여러 접근법 중, 화학물질을 기반으로 하는 방법이 작물 재배 및 식물 생물학에서 주로 사용되었다. 화학 물질은 작물에 직접 영양분을 공급할 수 있고, 수분 보유량을 높이거나 폭기(aeration)를 변경하여 토양상태의 효율성을 최적화할 수 있었다. 또한, 화학 물질은 쉽게 대량생산될 수 있어, 경제적으로 실시 가능한 작물 재배에서 점차 필수적으로 사용되었다. 그러나, 화학 물질의 과도한 사용은 식물과 작물의 유전적 내성의 출현을 촉진시켰고, 토양과 물에 이들 화학 물질이 축적되면 심각한 환경오염을 초래할 수 있다. 또한, 작물 자체에 이들 화학 물질이 축적되면 간접적으로 사람과 동물에게 부정적인 부작용을 일으킬 수 있다.

이에 대한 대안으로서, 식물 생장의 가속화와 환경 오염 최소화를 위해, 나노물질을 이용한 새로운 전략을 고안했다. 1 내지 100 nm 크기를 갖는 나노물질은 뛰어난 물리화학적 성질(예를 들면, 표면적이 크고 기계적 강도가 높은 성질) 때문에, 전자, 생체의학, 에너지 및 환경적 응용 분야를 포함하는 다양한 분야에 적용되고 있다. 최근 나노물질은 농업분야의 여러 문제들을 해결하는 데에 중요한 돌파구로 여겨져 왔다. 예를 들어, 탄소 나노 튜브(carbon nanotubes; CNT)가 세포벽과 세포막을 관통할 수 있고, CNT와 DNA의 접합체가 식물 세포벽에도 침투할 수 있음이 밝혀진 바 있다. 다시 말하면, 식물 성장 촉진 분자를 식물세포로 전달하기 위한 효과적인 플랫폼으로 공학적 나노 물질을 사용할 수 있는 여지가 있고, 동시에, 나노 물질이 소량만 필요하기 때문에, 환경오염을 줄일 수 있고, 특별한 기능을 갖는 특정 세포를 타겟팅할 수 있다. 광합성 작용과 전자 전달을 촉진하는 역학적 포획(kinetic trapping)을 통해 엽록체 지질 이중층에 단일벽 탄소 나노 튜브(single-walled carbon nanotubes; SWCNTs)의 수송 및 국소화(localization)가 가능함이 밝혀진 바 있다. 또한, 엽층을 통해 식물세포 소기관 침투가 가능하도록 기능화된 SWCNT가 적외선 형광을 방출함으로써, 니트로방향족(nitroaromatics)의 검출기로 작용할 수 있음이 밝혀진 바 있다.

한국등록특허 제1808913호

본 발명은 산화 그래핀 나노시트를 포함하는 작물 개량용 조성물에 관한 것으로서, 단순히 성장 배지에 포함시키거나 과육의 줄기에 주입하는 것만으로 손쉽게 작물의 꽃의 수, 과육의 크기 등의 작물 특성을 개량할 수 있는 조성물을 제공함에 그 목적이 있다.

1. 산화 그래핀(Graphene Oxide) 나노시트를 포함하는 작물 개량용 조성물.

2. 위 1에 있어서, 상기 산화 그래핀 나노시트의 두께가 1.1 내지 1.3 nm인 조성물.

3. 위 1에 있어서, 상기 산화 그래핀은 탄소(C)와 산소(O)의 비율이 1:1 내지 2:1인 것인 조성물.

4. 위 1에 있어서, 상기 산화 그래핀은 조성물 내 500 내지 15,000 μg/mL 농도로 포함된 조성물.

5. 위 1에 있어서, 상기 조성물은 화실(花實) 개량용인 조성물.

6. 위 1에 있어서, 상기 조성물은 작물의 꽃봉오리의 수, 꽃의 수, 열매의 크기 및 열매의 당 함유량으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 개량용인 조성물.

7. 위 1에 있어서, 상기 작물은 애기장대, 밀, 상추, 토마토, 가지, 시금치, 샐러리, 수박, 딸기, 참외, 망고, 바나나 및 오렌지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 조성물.

8. 위 1 내지 7 중 어느 한 항의 조성물을 포함하는 배지에서 대상 작물을 배양하는 단계를 포함하는 작물 개량 방법.

9. 위 8에 있어서, 상기 작물은 애기장대, 밀, 상추, 토마토 및 가지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 조성물.

10. 위 1 내지 7 중 어느 한 항의 조성물을 대상 작물에 주입하는 단계를 포함하는 과육 품질 개량 방법.

11. 위 10에 있어서, 상기 과육은 수박, 딸기, 참외, 망고, 바나나 및 오렌지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 과육인 방법.

본 발명은 산화 그래핀 나노시트를 포함하는 작물 개량용 조성물에 관한 것으로서, 단순히 성장 배지에 포함시키거나 과육의 줄기에 주입하는 것만으로 손쉽게 작물의 꽃의 수, 과육의 크기 등의 작물 특성을 개량할 수 있다.

도 1은 아가(agar) 플레이트에 담긴 산화 그래핀(grapheme oxide; GO)의 제조 및 특성에 관한 것으로서, (a) 라만 분광법 분석결과, (b) X선 광전자 분광법 분석결과, (c) GO의 원자력 현미경(AFM) 분석결과, (d) GO/아가 플레이트 제조의 도식이다.
도 2는 애기장대의 표현형에 대한 산화 그래핀의 영향을 나타낸 것으로서, (a)는 심고 나서 10일 후 식물 성장의 대표 사진, (b)는 잎의 평균 면적 및 식물의 무게에 대한 GO의 효과를 나타낸 것이다.
도 3은 심고 나서 30일 후 GO의 애기장대의 표현형에 미치는 영향을 나타낸 것으로서, (a)는 30일 후 식물 성장의 대표 사진, (b)는 뿌리 길이, 잎의 수, 꽃의 수에 미치는 GO의 영향을 나타낸 것이다.
도 4는 수박에의 GO의 영향을 나타낸 것으로서, (a)는 수박 줄기에 GO 용액 주입의 도식, (b)는 둘레 변화율 및 최종 수박 둘레에 대한 GO의 영향, (c)는 GO 처리 수박과 미처리 수박의 당 함량 비교 결과(n=4)를 나타낸 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 산화 그래핀(Graphene Oxide) 나노시트 포함하는 작물 개량용 조성물을 제공한다.

상기 산화 그래핀은 그래핀이 산화된 형태로서, 그래핀의 탄소원자 외 산소원자를 추가로 갖는 형태일 수 있으며, 구체적으로는, -O-, -OH, -COOR, C-O, C=O, O-C=O 등과 같은 다양한 형태로 그래핀에 산소원자가 결합되어 산화된 형태일 수 있다.

상기 산화 그래핀 나노시트 내 탄소 원자 대 산소 원자 비율은 0.5:1 내지 2.5:1, 0.6:1 내지 2.4:1, 0.7:1 내지 2.3:1, 0.8:1 내지 2.2:1, 0.9:1 내지 2.1:1 또는 1:1 내지 2:1일 수 있고, 반드시 이에 제한되지는 않으나, 적절한 작물개량 활성을 유지한다는 측면에서 바람직하게는 1:1 내지 2:1일 수 있다.

상기 산화 그래핀 나노시트는 0.5 내지 2.0, 0.6 내지 1.9, 0.7 내지 1.8, 0.8 내지 1.7, 0.9 내지 1.6, 1.0 내지 1.5, 1.0 내지 1.4, 1.1 내지 1.3 nm의 두께일 수 있고, 반드시 이에 제한되지는 않으나, 적절한 작물개량 활성을 유지하면서, 작물에 용이하게 흡수되도록 적절한 크기를 유지한다는 측면에서 바람직하게는 1.1 내지 1.3 nm일 수 있다.

상기 산화 그래핀 나노시트는 예를 들면 조성물 내 10 내지 30000, 15 내지 29000, 20 내지 28000, 25 내지 27000, 30 내지 26000, 35 내지 25000, 40 내지 24000, 45 내지 23000, 50 내지 22000, 50 내지 21000, 50 내지 20000, 100 내지 20000, 200 내지 19000, 300 내지 18000, 400 내지 17000, 500 내지 16000 또는 500 내지 15000 μg/mL 농도로 포함될 수 있으나, 과도한 농도로 처리하여 식물에 독성을 주지 아니하면서도, 적절한 유효 농도로 처리하여 식물을 효과적으로 개량한다는 측면에서, 바람직하게는 50 내지 20000, 500 내지 15000, 500 내지 12000, 또는 1000 내지 12000 μg/mL 농도로 포함될 수 있다.

상기 조성물은 화실(花實) 개량용일 수 있는데, 구체적으로, 작물의 꽃 또는 열매의 특성을 효과적으로 개량할 수 있는 용도일 수 있다.

구체적으로, 상기 조성물은 작물의 꽃봉오리의 수, 꽃의 수, 열매의 크기 및 열매의 당 함유량으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 개량 용도일 수 있으나, 작물의 화실(花實)에 관련된 작물 특성이라면 특별히 제한되지 아니한다.

상기 조성물을 이용하여 개량이 가능한 작물은 애기장대, 밀, 상추, 토마토, 가지, 시금치, 샐러리, 수박, 딸기, 참외, 망고, 바나나 및 오렌지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있으나, 반드시 이에 제한되지는 않는다.

본 발명은 상기 조성물을 포함하는 배지에서 대상 작물을 배양하는 단계를 포함하는 작물 개량 방법을 제공한다.

상기 조성물은 조성물과 통상의 영양배지를 교반하여, 당업계 주지된 층화(stratification) 과정을 통해 생성된 층일 수 있는데, 상기 층의 두께는 0.5 내지 3.0, 0.6 내지 2.9, 0.7 내지 2.8, 0.8 내지 2.7, 0.9 내지 2.6, 1.0 내지 2.5, 1.0 내지 2.4, 1.0 내지 2.3, 1.0 내지 2.2, 1.0 내지 2.1, 1.0 내지 2.0, 1.0 내지 1.9, 1.0 내지 1.8, 1.0 내지 1.7, 1.0 내지 1.6 또는 1.0 내지 1.5 nm일 수 있고, 반드시 이에 제한되지 않으나, 적절한 양의 산화 그래핀을 배양 대상 작물에 처리한다는 측면에서, 바람직하게는 1.0 내지 2.0 또는 1.0 내지 1.5 nm일 수 있다.

상기 배지는 작물을 배양하는 용도로 사용될 수 있는 것으로 당업계 주지된 배지를 자유로이 사용할 수 있고, 구체적으로는, 겔화된 배지로서 아가(agar)를 포함하는 영양배지를 사용할 수 있다.

상기 배양은 사용하는 배지의 종류에 따라 달라질 수 있어, 배지의 종류에 따른 프로토콜을 따라 수행할 수 것이고, 작물의 성장시 산화 그래핀을 효과적으로 흡수할 수 있는 방법이라면 특별히 제한되지 아니한다.

상기 방법을 통해 개량할 수 있는 작물로는 애기장대, 밀, 상추, 토마토 및 가지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 들 수 있으나, 반드시 이에 제한되지 아니한다.

상기 산화 그래핀 나노시트의 구체적인 물성, 조성물 내 농도, 개량 가능한 작물의 특성 등에 관련된 구체적 사항은 상술한 바와 같다.

본 발명은 상술한 조성물을 대상 작물에 주입하는 단계를 포함하는 과육 품질 개량 방법을 제공한다.

상기 방법을 통해 개량할 수 있는 작물로는, 열매의 과육이 존재하는 작물임이 바람직하고, 상기 과육은 과육은 수박, 딸기, 참외, 망고, 바나나 및 오렌지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 과육일 수 있으나, 반드시 이에 제한되지 아니한다.

상기 주입은 당업계 통상의 기술자가 작물 내 산화 그래핀을 주입할 수 있는 방법이라면 특별히 제한되지 아니하나, 효과적으로 유효 나노 물질을 주입하기 위해, 대상 작물에 상처나 스크래치를 내어, 그 부분에 상기 조성물을 주입하는 방식일 수 있고, 상기 상처나 스크래치의 대상이 되는 부분은 줄기 부분일 수 있으나, 반드시 이에 제한되지 않는다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다.

실험방법

1. 그래핀 옥사이드의 제조

그래핀 옥사이드(산화 그래핀; Graphene Oxide; GO)는 허머스(Hummers)가 기술한 방법에서 약간 수정된 방법으로 제조되었다. 간략하게, 빙욕(ice bath)상에서 일정한 교반하에 5g의 흑연과 2.5g의 질산 나트륨을 115mL의 황산과 혼합하였다. 30분 후, 온도를 20℃ 미만으로 유지하면서, 15g의 KMnO₄를 용액에 천천히 첨가하였다. 그 후, 혼합물을 30℃에서 30분 동안 교반하고, 생성된 용액을 격렬하게 교반하면서 뜨거운 물 230mL를 첨가하여 희석시켰다. 용액을 30% 과산화수소수(H₂O₂) 용액(50 mL) 및 물(400 mL)로 추가로 처리하였다. 생성된 혼합물을 20% HCl 및 과산화수소수(H₂O₂)로 각각 세척하였다. 제조된 GO를, 사용하기 2시간 전에 초음파로 처리하였다(VS-505 초음파기, Sonics & Materials, Inc., Newtown, CT, USA).

2. 그래핀 옥사이드를 포함하는 아가 플레이트 상 식물성장

애기장대(Arabidopsis thaliana L.)의 종자를 70% 에탄올 및 차아염소산나트륨(sodium hypochlorite)으로 표면 살균 하였다. 2시간 동안 초음파 처리된 GO 용액을 영양배지와 교반하여 혼합하였다. 사용된 Murashige and Skoog (MS) 영양배지는 30g의 수크로오스가 용해된 탈이온수 1L, 2.2g의 MS 양분, 10g의 아가(agar) 및 0.5g의 2-(N-모르폴리노)에탄술폰산 분말으로 구성되었다. pH를 5.6 내지 5.8로 조정한 후, GO 용액과 함께 MS 배지를 초음파 처리한 후, 얻어진 배지(이하, GO/MS 배지로 약칭함)를 오토클레이브(autoclave; DH18CAT00210081; Daihan Scientific, Wottju, Gangwon, Korea)로 멸균하였다. 멸균상태를 유지하기 위해, 플레이트를 바이오 안전성 후드(biosafety hood)에서 하루동안 건조시켰다. 층화(stratification)를 위해 4℃에서 3일간 암흑상태로 유지한 다음, GO 100, 1000 또는 10,000 μg/mL의 유무에 상관없이 정상 성장 조건으로 옮겼다. 식물은 인큐베이터(HB-101; Hanbaek, Korea)에서 장시간 빛조건(long-day condition; 24시간 빛) 하, 24℃에서 재배되었다. 각각의 발아 분석(n=4)은 90 내지 100개 종자를 사용하여 수행되었다. 식물 종묘 성장에 미치는 나노 물질의 영향을 알아보기 위해, 100, 1000 또는 10,000 μg/mL의 MS 배지에서 성장시킨 후, 24일과 30일에 모종의 뿌리 길이, 잎 면적 및 잎 수를 측정하였다. GO의 애기장대 개화 영향을 측정하기 위해, 각 분석(n=6)은 10개의 종자로 수행되었다.

3. 수박의 성장

수박 모종은 동일한 크기의 스티로폼 냄비에 심었고, 3개의 줄기를 제외한 모든 줄기가 제거되어 식물 성장을 촉진했다. 핀셋을 사용하여 줄기에 흠집을 내었고, 이를 통해 GO(10,000 μg/mL 중 10 μL)를 수박에 주입하였다. GO 용액을 일주일에 한번씩 1개월 동안 주입하였다. 수박의 둘레는 2일에 한번씩 확인하였다.

4. 그래핀 옥사이드, 애기장대 및 수박의 분석

레이저-라만 분광법(Laser-Raman spectroscopy)과 원자 힘 현미경(atomic force microscopy; AFM) 분석은 복합 AFM-라만 분광기(Complex AFM-Raman Spectroscope; NTEGRA Spectra)를 사용하여 수행하였다. AXIS Nova 및 AXIS Ultra DLD 시스템을 사용하여 X선 광전자 분광법(X-Ray photoelectron spectroscopy; XPS)과 X선 및 UV 광전자 분광법(X-ray and UV photoelectron spectromicroscopy)을 각각 수행하였다. 애기장대의 뿌리 길이, 잎 수 및 잎 면적을 ImageJ 프로그램을 사용하여 측정하였다. 잎 무게는 분석 저울(ABS-N / ABJ-NM; KERN, Germany)로 측정하였다. 수박의 당 농도는 디지털 굴절계(digital refractometer; Atago pal-1)를 사용하여 확인하였다.

실험결과

1. 그래핀 옥사이드의 제조 및 분석

흑연(graphite)은 Hummers에 의해 기술된 방법에 따라 산화되고, 박리되고, 세척되어 GO층을 형성하였다. 제조된 GO층의 라만 분광 분석은 GO의 특정 D피크(~1350 cm^-1)와 G피크(~1590 cm^-1)를 나타내는 1343 cm^-1과 1589 cm^-1에 두개의 강한 피크를 나타내었다(도 1a). G피크는 sp² 카본 링으로부터의 링-호흡 모드(ring-breathing mode)를 나타내고, D피크는 면 내 진동 모드(in-plane vibrational mode)를 나타낸다. 흑연에 대한 G피크의 이동은 분리된 이중결합의 존재를 나타내고, 증가된 D피크는 -O-, -OH, -COOR을 포함하는 다양한 작용기를 갖고, 흑연의 형태에 결함이 있음을 나타낸다. 특히, 도 1b는 C-C(284.6 eV), C-O(285.8 eV), C=O(288.0 eV) 및 O-C=O(289.6 eV) 구성요소가 C 1s 피크에서 확인된, GO의 C 1s XPS 스펙트럼을 나타낸다. 원자 구성은 C=O > C-O > C-C > O-C=O 이었고, 산화그래핀 내 탄소원자와 산소원자의 비율은 각각 60.18%와 39.82% 였다. AFM 분석에 의해 측정된 평균 제곱근 거칠기(mean-square roughness)는 GO층이 1.1 내지 1.3 nm의 두께를 가짐을 보여주었다(도 1c). GO/MS 배지를 제조하기 위해, 사용하기 전 GO 용액을 2시간 동안 초음파 처리하여 균질성을 유지시켰다. MS 배지를 균질 GO 용액에 첨가하고, 응집을 방지하기 위해 교반하였다(도 1d). 균질한 GO/MS 배지에 첨가한 아가(agar) 분말의 겔화(gelation)는 고체 아가 배지를 쉽게 형성하였다.

2. 그래핀 옥사이드의 식물 표현형에의 영향

애기장대의 표현형에의 GO의 영향을 확인하기 위해, 다양한 GO/MS 배지에서의 식물 성장 5, 10, 30일 후 잎 면적, 식물 무게, 뿌리 길이, 잎 수 및 꽃 수를 평가했다(도 2, 3). 도 2b는 심고 나서 5일과 10일 후의 잎 면적을 보여준다. 5일 후, MS 배지 및 1000 μg/mL GO/MS 배지에서 성장한 애기장대의 잎 면적은, 100, 10,000 μg/mL GO/MS 배지에서 성장한 애기장대의 잎 면적보다 약간 더 컸다. 심고 나서 10일 후, 모든 실험군의 식물 면적이 증가하였고, 1000 μg/mL GO/MS 배지에서 성장한 경우 가장 많이 증가하였다. MS 배지 및 100, 10,000 μg/mL GO/MS 배지에서 성장한 식물의 면적은 서로 유의한 차이가 없었다. 심고 나서 10일 후, 평균 무게는 MS 배지 성장군에서 5.03 mg, 100 μg/mL GO/MS 배지 성장군에서 4.98 mg, 1000 μg/mL GO/MS 배지 성장군에서 5.13 mg, 10,000 μg/mL GO/MS 배지 성장군에서 4.50 mg 으로 측정되어, 군 간 유의한 차이가 없었다. 이러한 결과는 소량의 GO는 식물에 독성을 보이지 않으므로, 식물 생장을 위한 나노 물질 농도의 중요성을 시사하는 것이다.

뿌리의 길이는 식물의 성장에의 나노 물질의 세포 독성을 검사할 때 고려해야 할 또 다른 중요 요인인데, 뿌리가 주변의 물과 영양소를 흡수하고, 화학적, 구조적, 기계적 성질을 포함하는 GO의 독특한 신호와 직접 접촉하기 때문이다. 심고 나서 30일 후, 평균 뿌리 길이는 MS 배지 성장군에서 6.27 cm, 100 μg/mL GO/MS 배지 성장군에서 6.23 cm, 1000 μg/mL GO/MS 배지 성장군에서 6.44 cm, 10,000 μg/mL GO/MS 배지 성장군에서 6.31 cm으로 측정되었다(도 3b). 사진에 따르면, 뿌리는 주변으로 뻗어있고, GO는 뿌리 표면에 응집되지 않았는데, 이 때문에 물과 영양소의 흡착을 막지 못하여 뿌리에 적절한 자극을 제공하지 못하였다. 다음으로, 20일과 30일 사이에 잎이 생산되기에, 심고 나서 30일 후에 잎의 수를 확인했다. 이 식물은 보통 이 시기까지 6 내지 8개의 잎을 가지고 있는데, 100 μg/mL GO/MS 배지 성장군에서 타 배지 성장군 대비 더 많은 잎 수를 가졌다. 또한, 꽃봉오리의 수는 GO에 의해 유의하게 증가하였으며(도 2b), 1000 μg/mL, 10,000 μg/mL GO/MS 배지 성장군에서 그 수가 가장 많았고(각각 평균 11.67, 11.33), 100 μg/mL GO/MS 배지 성장군(평균 7.67)에서는 MS 배지 성장군(평균 3.33)에서보다 높았다. 이와 같이, 소량의 GO 처리로 인한 꽃봉오리 수의 상당한 증가 결과는, 이 나노 물질이 꽃송이(inflorescence)의 출현 및 개화 단계를 가속시키는 플랫폼으로 사용될 수 있음을 시사하는 유의미한 결과이다.

3. 그래핀 옥사이드의 수박에의 영향

GO가 작물에 직접적으로 영향을 미치는지 확인하기 위해, 개념적 작업으로, 수박을 모델 작물로 사용하여 가공된 나노물질을 처리하였다. 각 수박 묘목은 스티로폼 냄비에서 재배되었고, 수박의 품질 향상을 위해 첫번째 줄기를 제외한 모든 줄기가 제거되었다. GO 용액을 수박의 줄기에, 일주일에 한 번, 1개월 동안 주입했다(도 4a). 상대적으로 높은 농도의 GO가 꽃봉오리를 가장 많이 생성했기 때문에(도 3), 모든 수박 실험은 10,000 μg/mL GO 용액을 사용하여 수행하였다. GO 용액을 주사한 후, 2일에 한번씩, 수박의 둘레(perimeter)를 GO 용액을 처리하지 않은 수박의 둘레와 비교했다. 수박의 둘레는 시간이 지남에 따라 점차적으로 증가했으나, 증가율은 GO 처리 수박의 경우, 처리하지 않은 수박보다 높았다. 또한, 수박의 둘레는 GO 미처리군 대비, GO 처리군에서 평균 5cm 만큼 유의하게 증가하였다. 또한, 농작물이 높은 당 함량을 갖는 것은 상업적으로 중요하고, 수박의 평균 당 함량은 8 Brix인데, GO를 처리한 수박의 Brix 값은 11.73 이었으나, 처리되지 않은 수박의 경우 10.16 이었다. 이는 GO의 처리가 수박의 당 함량을 증가시켰음을 나타낸다. 이러한 결과는, GO가 수박의 성장과 품질에 긍정적인 영향을 미쳐, 이 나노 물질을 효과적인 작물 재배를 위한 제제로 사용할 수 있음을 시사한다.

Claims

산화 그래핀(Graphene Oxide) 나노시트를 포함하는 작물 개량용 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 산화 그래핀 나노시트의 두께가 1.1 내지 1.3 nm인 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 산화 그래핀은 탄소(C)와 산소(O)의 비율이 1:1 내지 2:1인 것인 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 산화 그래핀은 조성물 내 500 내지 15,000 μg/mL 농도로 포함된 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 조성물은 화실(花實) 개량용인 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 조성물은 작물의 꽃봉오리의 수, 꽃의 수, 열매의 크기 및 열매의 당 함유량으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 개량용인 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 작물은 애기장대, 밀, 상추, 토마토, 가지, 시금치, 샐러리, 수박, 딸기, 참외, 망고, 바나나 및 오렌지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 조성물.
청구항 1 내지 7 중 어느 한 항의 조성물을 포함하는 배지에서 대상 작물을 배양하는 단계를 포함하는 작물 개량 방법.
청구항 8에 있어서, 상기 작물은 애기장대, 밀, 상추, 토마토 및 가지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 조성물.
청구항 1 내지 7 중 어느 한 항의 조성물을 대상 작물에 주입하는 단계를 포함하는 과육 품질 개량 방법.
청구항 10에 있어서, 상기 과육은 수박, 딸기, 참외, 망고, 바나나 및 오렌지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 과육인 방법.