KR20230043369A - 차조기 재배용 양액 조성물 및 이를 이용한 차조기의 재배방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차조기 재배용 양액 조성물 및 이를 이용한 차조기의 재배방법으로, 구체적으로는, 부피 1L당 120mg 내지 140mg의 질소(N), 26 내지 29 mg의 인(P), 70 내지 75 mg의 칼슘(Ca) 및 5 내지 15mg의 황(S)를 포함하는, 차조기 재배용 양액 조성물 및 이를 이용한 차조기의 재배방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 차조기 재배용 양액 조성물 및 이를 이용한 차조기의 재배방법에 관한 것이다.
차조기(Perilla frutescens)는 라비아테과에 속한다. 차조기는 플라보노이드(예: 안토시아닌), 페놀(로즈마린산, 카페산), 에센셜 오일(페릴알데히드)과 같이 건강에 유익한 2차 대사물을 함유하고 있기 때문에 전통적으로 한방 약물과 기능성 식품으로 사용되어 왔다. 이에 따라 균일한 품질의 차조기를 생산하기 위하여, 인공조명시스템으로 폐쇄적 통제환경을 사용하는 식물 공장에서 차조기 재배를 시도하고 있는 것으로 최근 많은 연구가 이루어지고 있다.
이와 관련된 종래의 기술로 대한민국 등록특허 제10-2147810호에서는 퀀텀 닷 조명을 이용한 들깻잎의 생리활성 물질 증진 방법으로서, 446 nm, 627 nm 및 660 nm 파장을 최대 흡광도로 갖는 퀀텀닷 조명을 이용하여 쿠마르산(Coumaric acid), 바닐린산(Vanilic acid) 중에서 선택되는 1종 이상의 물질의 생리활성 물질을 증진시키는 방법을 개시한 바 있다.
한편, 수경재배(Hydroponic culture)는 영양성분의 효율적 관리 및 식물의 빠른 성장등의 장점으로 식물공장에서 많이 사용되는 기술로서, 그 중 베드 내 뿌리에 양액을 조금씩 흘려 재배하는 방식인 박막 수경재배 기술(Nutrient film technique, NFT)과 양액속에 작물의 뿌리를 담그고 재배하는 방식인 담액식 수경재배 기술(deep flow technique, DFT)이 수경재배하는 데 사용되는 가장 널리 사용되는 수경 재배법이다. 많은 연구에서 이러한 수경 재배법으로 재배된 약초와 채소가 기존의 토양 기반 시스템보다 더 나은 품질을 가지고 있다고 보고된 바 있다.
한편, 수경 재배에서, 전기전도도(electrical conductivity, EC)는 영양 용액의 중요한 요소로서, EC 수준이 낮으면 영양소 결핍 및 성장 억제가 발생할 수 있고, EC 수준이 너무 높으면 삼투압과 염분 스트레스를 증가시켜 영양소 흡수를 방해하며 이에 따라 많은 양의 양액이 환경으로 배출되어 환경을 오염시킬 수 있다. 이에, 수경 재배 시 양액의 EC를 적절한 수준으로 조절하는 것이 매우 중요하다.
이에, 본 발명자들은 식물 공장에서 차조기를 재배하는 방법을 연구하던 중 고품질의 차조기를 재배할 수 있는 인공광의 광질조건 및 생장과 발달에 유리한 이온 비율을 제공하는 양액 조건을 개발하고 본 발명을 완성하였다.
일 측면에서의 목적은
차조기의 재배방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
일 측면에서는,
부피 1L당 120mg 내지 140mg의 질소(N), 26mg 내지 29 mg의 인(P), 70mg 내지 75 mg의 칼슘(Ca) 및 5mg 내지 15mg의 황(S)를 포함하는, 차조기 재배용 양액 조성물이 제공된다.
상기 차조기 재배용 양액 조성물은
부피 1L당 0.5 내지 1mg의 철(Fe), 0.01 내지 0.5mg의 아연(Zn), 0.01 내지 0.5mg의 몰리브덴(Mo), 0.01 내지 0.5mg의 망간(Mn) 및 0.01 내지 0.5mg의 붕소(B)를 더 포함한다.
다른 일 측면에서는,
상기 차조기 재배용 양액 조성물을 사용하여 차조기를 생장시키는 단계;를 포함하는, 차조기의 재배방법이 제공된다.
상기 양액 조성물의 전기전도도(EC)는 0.5 내지 2.5dS/m일 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 1.5 dS/m일 수 있다.
상기 생장시키는 단계는 인공광 하에서 수행되며,
상기 인공광은 적색(red) : 청색(blue)이 7:3 내지 10:0인 적색광 또는 적색 및 청색의 혼합광일 수 있고, 보다 바람직하게는 적색(red) : 청색(blue)이 8:2 내지 10:0인 적색광 또는 적색 및 청색의 혼합광일수 있다.
상기 차조기 재배방법은 수경 재배 시스템에서 수행될 수 있다.
상기 생장시키는 단계는 18℃ 내지 28℃의 온도에서 수행될 수 있다.
상기 생장시키는 단계는 50% 내지 70%의 상대습도에서 수행될 수 있다.
상기 생장시키는 단계는 150μmol/m2s 내지 600mol/m2s의 광도(photosynthetic photon flux density, PPFD)에서 수행될 수 있다.
도 1은 일 실시 예(SNP) 및 비교 예(CT)에 따른 차조기 양액 조성물의 양이온(K, Mg, Ca) 및 음이온(N, S, P)의 비율을 모식적으로 비교한 도면이다.
도 2는 실시 예 1의 양액을 1~6dS/m의 전기전도도(EC)로 적용하여 재배한 차조기 및 비교 예 1의 양액을 1~3dS/m의 전기전도도(EC)로 적용하여 재배한 차조기의 지상부 생체중(shoot fresh weight) 및 건물중(shoot dry weight), 지하부 생체중(root fresh weight) 및 건물중(root dry weight)를 나타내는 그래프이다.
도 3은 실시 예 1의 양액을 1~6dS/m의 전기전도도(EC)로 적용하여 재배한 차조기 및 비교 예 1의 양액을 1~3dS/m의 전기전도도(EC)로 적용하여 재배한 차조기의 초장(Plant height), 마디수(number of nodes), 주엽수(number of main leaves), 측엽수(number of side leaves), 엽면적(total leaf area) 및 엽록소 함량(SPAD)을 나타내는 그래프이다.
도 4는 실시 예 1의 양액을 1~6dS/m의 전기전도도(EC)로 적용하여 재배한 차조기 및 비교 예 1의 양액을 1~3dS/m의 전기전도도(EC)로 적용하여 재배한 차조기 내에 함유된 단위 건물중량당(per gram dry weight) 또는 식물체당(per plant) 총 페놀 함량, 안토시아닌 함량 및 항산화 능력을 나타내는 그래프이다.
도 5는 실시 예 1의 양액을 1~6dS/m의 전기전도도(EC)로 적용하여 재배한 차조기 및 비교 예 1의 양액을 1~3dS/m의 전기전도도(EC)로 적용하여 재배한 차조기 내에 함유된 단위건물중량당(per gram dry weight) 또는 식물체당(per plant) 로즈마린 산, 카페산 및 페릴알데히드 함량을 나타내는 그래프이다.
도 6은 실시 예 3에서 녹색 및 적색 차조기를 재배하는 데 사용된 9개의 광질의 파장을 나타낸 그래프이다.
도 7은는 실시 예 3에서 재배한 녹색(도 7의 A,B) 및 적색(도 7의 C,D) 차조기의 지상부 생체중(shoot fresh weight) 및 지하부 생체중(root fresh weight)을 나타내는 그래프이다.
도 8은 실시 예 3에서 재배한 녹색(도 8의 A,B,C,D) 및 적색(도 8의 D,F,G,H) 차조기의 초장(Plant height), 마디길이(internode length), 엽수(number of leaves) 및 엽면적(total leaf area)을 나타내는 그래프이다.
도 9는 녹색(도 9의 A,B,C,D) 및 적색(도 9의 D,F,G,H) 차조기의 이식 5주후의 광합성 속도(photosynthetic rate), 세포내 CO2 농도(Intercelluar CO2 concentration), 기공 전도율(Stomatal conductance), 증산율(Transpriation rate)을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 녹색(도 10의 A,B,C,D) 및 적색(도 10의 D,F,G,H) 차조기 내에 함유된 단위 건물중량당(per gram dry weight) 또는 식물체당(per plant) 총 페놀 함량 및 안토시아닌 함량을 나타내고, 표 2는 단위건물중량당(pner gram dry weight) 또는 식물체당(per plant) 로즈마린 산, 카페산 및 페릴알데히드 함량을 나타내는 그래프이다.
도 2는 실시 예 1의 양액을 1~6dS/m의 전기전도도(EC)로 적용하여 재배한 차조기 및 비교 예 1의 양액을 1~3dS/m의 전기전도도(EC)로 적용하여 재배한 차조기의 지상부 생체중(shoot fresh weight) 및 건물중(shoot dry weight), 지하부 생체중(root fresh weight) 및 건물중(root dry weight)를 나타내는 그래프이다.
도 3은 실시 예 1의 양액을 1~6dS/m의 전기전도도(EC)로 적용하여 재배한 차조기 및 비교 예 1의 양액을 1~3dS/m의 전기전도도(EC)로 적용하여 재배한 차조기의 초장(Plant height), 마디수(number of nodes), 주엽수(number of main leaves), 측엽수(number of side leaves), 엽면적(total leaf area) 및 엽록소 함량(SPAD)을 나타내는 그래프이다.
도 4는 실시 예 1의 양액을 1~6dS/m의 전기전도도(EC)로 적용하여 재배한 차조기 및 비교 예 1의 양액을 1~3dS/m의 전기전도도(EC)로 적용하여 재배한 차조기 내에 함유된 단위 건물중량당(per gram dry weight) 또는 식물체당(per plant) 총 페놀 함량, 안토시아닌 함량 및 항산화 능력을 나타내는 그래프이다.
도 5는 실시 예 1의 양액을 1~6dS/m의 전기전도도(EC)로 적용하여 재배한 차조기 및 비교 예 1의 양액을 1~3dS/m의 전기전도도(EC)로 적용하여 재배한 차조기 내에 함유된 단위건물중량당(per gram dry weight) 또는 식물체당(per plant) 로즈마린 산, 카페산 및 페릴알데히드 함량을 나타내는 그래프이다.
도 6은 실시 예 3에서 녹색 및 적색 차조기를 재배하는 데 사용된 9개의 광질의 파장을 나타낸 그래프이다.
도 7은는 실시 예 3에서 재배한 녹색(도 7의 A,B) 및 적색(도 7의 C,D) 차조기의 지상부 생체중(shoot fresh weight) 및 지하부 생체중(root fresh weight)을 나타내는 그래프이다.
도 8은 실시 예 3에서 재배한 녹색(도 8의 A,B,C,D) 및 적색(도 8의 D,F,G,H) 차조기의 초장(Plant height), 마디길이(internode length), 엽수(number of leaves) 및 엽면적(total leaf area)을 나타내는 그래프이다.
도 9는 녹색(도 9의 A,B,C,D) 및 적색(도 9의 D,F,G,H) 차조기의 이식 5주후의 광합성 속도(photosynthetic rate), 세포내 CO2 농도(Intercelluar CO2 concentration), 기공 전도율(Stomatal conductance), 증산율(Transpriation rate)을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 녹색(도 10의 A,B,C,D) 및 적색(도 10의 D,F,G,H) 차조기 내에 함유된 단위 건물중량당(per gram dry weight) 또는 식물체당(per plant) 총 페놀 함량 및 안토시아닌 함량을 나타내고, 표 2는 단위건물중량당(pner gram dry weight) 또는 식물체당(per plant) 로즈마린 산, 카페산 및 페릴알데히드 함량을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 실시 예는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
일 측면에서는,
부피 1L당 120mg 내지 140mg의 질소(N), 26 내지 29 mg의 인(P), 70 내지 75 mg의 칼슘(Ca) 및 5 내지 15mg의 황(S)를 포함하는, 차조기 재배용 양액 조성물이 제공된다.
일 측면에 따른 차조기 재배용 양액 조성물은 차조기, 보다 바람직하게는 적색 차조기 생장 및 발달에 유리한 이온 함량을 갖는다.
일 측면에 따른 차조기 재배용 양액 조성물은 질소(N), 인(P) 및 황(S)을 포함하는 음이온 및 칼륨(K), 마그네슘(Mg) 및 칼슘(Ca)을 포함하는 양이온을 포함하고, 부피 1L당 120mg 내지 140mg의 질소(N), 26 내지 29 mg의 인(P), 70 내지 75 mg의 칼슘(Ca) 및 5mg 내지 15mg의 황(S)를 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 부피 1L당 0.5 내지 1mg의 철(Fe), 0.01 내지 0.5mg의 아연(Zn), 0.01 내지 0.5mg의 몰리브덴(Mo), 0.01 내지 0.5mg의 망간(Mn) 및 0.01 내지 0.5mg의 붕소(B)를 더 포함할 수 있다.
일례로, 일 측면에 따른 차조기 재배용 양액 조성물은 아래의 표 1의 조성을 가질 수 있다.
일 측면에 따른 차조기 재배용 양액 조성물은 종래의 차조기 재배용 양액 조성물 대비 N, K, P, Zn, B 함량이 높고 Ca, Mg, S, Fe 함량이 낮을 수 있다.
일 측면에 따른 차조기 재배용 양액 조성물은 차조기의 수경 재배 시 보다 고품질의 차조기를 생산하도록 하기 위해 바람직하게는 0.5 내지 2.5dS/m의 전기전도도(EC)로 적용할 수 있고, 보다 바람직하게는 0.5 내지 1.5 dS/m의 전기전도도(EC)로 적용할 수 있다.
일 측면에 따른 차조기 재배용 양액 조성물은 차조기의 생장을 향상시키며, 차조기 내에 포함되어 있는 생리활성 물질의 함량을 향상시켜 기능성 작물로서의 재배 효율성을 높일 수 있다.
다른 일 측면에서는,
상기 차조기 재배용 양액 조성물을 사용하여 차조기를 생장시키는 단계;를 포함하는, 차조기의 재배방법이 제공된다.
이하, 일 실시예에 따른 차조기 재배방법을 상세히 설명한다.
일 실시예에 따른 차조기 재배방법은 정식하는 단계, 생장시키는 단계 및 그리고 수확단계를 포함할 수 있다.
상기 정식단계는 수경 재배용 시설에 차조기 묘종을 정식하는 단계이다. 상기 수경 재배용 시설로서, 식물공장 시스템이 적용될 수 있다.
상기 식물공장 시스템은, 광원, 시설 내의 이산화탄소 등 분위기, 습도, 배지의 영양성분 등을 제어하여 실내에서 효율적으로 식물을 재배하는 시스템이다.
상기 수경재배용 시설은 박막 수경재배(Nutrient film technique, NFT)시스템 또는 담액식 수경재배(deep flow technique, DFT)시스템이 사용될 수 있다.
상기 생장시키는 단계는, 차조기 재배용 양액을 적용하여, 광도, 이산화탄소, 배지의 수분함량등을 조절하여 차조기를 생장시키는 단계이다.
상기 생장시키는 단계에서 상기 차조기 재배용 양액을 적용함으로써 차조기의 생장을 향상시키며, 차조기 내에 포함되어 있는 생리활성 물질의 함량을 향상시켜 기능성 작물로서의 재배 효율성을 높일 수 있다.
상기 차조기 재배용 양액 조성물은 질소(N), 인(P) 및 황(S)을 포함하는 음이온 및 칼륨(K), 마그네슘(Mg) 및 칼슘(Ca)을 포함하는 양이온을 포함하고, 부피 1L당 120mg 내지 140mg의 질소(N), 26 내지 29 mg의 인(P), 70 내지 75 mg의 칼슘(Ca) 및 5mg 내지 15mg의 황(S)를 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 부피 1L당 0.5 내지 1mg의 철(Fe), 0.01 내지 0.5mg의 아연(Zn), 0.01 내지 0.5mg의 몰리브덴(Mo), 0.01 내지 0.5mg의 망간(Mn) 및 0.01 내지 0.5mg의 붕소(B)를 더 포함할 수 있다.
상기 차조기 재배용 양액 조성물의 전기전도도(EC)는 0.5 내지 2.5dS/m일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.5 내지 1.5 dS/m일 수 있다.
일 측면에 따른 차조기 재배방법은, 차조기 생장 시 적용되는 양액 조성물의 전기전도도를 제어함으로써, 차조기의 생장을 향상시킬 수 있으며, 특히 곁잎의 발달을 촉진시킬 수 있다.
상기 차조기 재배용 양액의 전기전도도가 0.5 dS/m 미만이거나 2.5dS/m을 초과하는 경우, 차조기 생장을 위한 무기양분이 충분히 공급되지 않거나 또는 삼투스트레스등이 발생하여, 차조기 생장을 저해시킬 수 있다.
상기 생장시키는 단계는, 인공광 하에서 수행되며, 상기 인공광으로 바람직하게는 단색 또는 다색의 LED가 사용될 수 있으며, 보다 바람직하게는 적색(red) : 청색(blue)이 7:3 내지 10:0인 적색광 또는 적색 및 청색의 혼합광이 사용될 수 있고, 보다 바람직하게는 적색(red) : 청색(blue)이 8:2 내지 10:0인 적색광 또는 적색 및 청색의 혼합광이 사용될 수 있고, 보다 바람직하게는 적색광이 사용될 수 있고, 보다 바람직하게는 녹색(Green)광을 사용하지 않을 수 있다.
차조기 생장시 차조기 생장을 저해하는 녹색 광을 배제하고, 적색을 70%이상, 보다 바람직하게는 80%이상, 보다 바람직하게는 90%이상, 보다 바람직하게는 적색의 단색광을 사용함으로써, 생장 특성을 현저히 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 생장시키는 단계에서, 광도(photosynthetic photon flux density, PPFD)는 150μmol/m2s 내지 600mol/m2s일 수 있고, 바람직하게는 200μmol/m2s 내지 250mol/m2s일 수 있다.
상기 광도를 150μmol/m2s 미만으로 하는 경우, 광합성이 급격히 저하되어 차조기 생장이 불충분할 수 있고, 상기 광도가 600μmol/m2s을 초과하는 경우, 차조기의 엽록소를 부분적으로 파괴하거나 체내 조건을 불활성화시켜 광합성이 더 이상 증가하지 않을 수 있다.
또한, 상기 생장단계에서 재배온도는 18 ℃ 내지 28 ℃로 유지하는 것이 좋고, 바람직하게 20 ℃ 내지 25℃의 온도를 유지하는 것이 더 좋다. 이러한 온도범위를 유지하는 경우 차조기의 성장을 효율적으로 할 수 있으며, 상기 재배온도가 18 ℃ 미만인 경우에는 광합성의 제한요인이 되어 차조기의 성장이 느려질 수 있고 28 ℃ 초과의 경우에는 광합성 감소시키거나 호흡의 증가로 생육을 저해할 수 있다.
상기 배지의 수분함량은 40 내지 80 중량%일 수 있고, 바람직하게는 50 내지 70 중량%일 수 있다. 상기 범위로 배지의 수분함량을 유지하는 경우 차조기의 생장을 생장을 촉진시킬 수 있다
이하, 실시 예 및 실험 예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
단, 하기 실시 예 및 실험 예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시 예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시 예 1 및 비교 예 1>
아래의 표 1 및 도 1에 기재한 바와 같이, 실시 예 1의 양액(NSP) 및 종래 온실에서 사용되는 비교 예 1의 양액(CT)을 준비하였다.
아래의 표 1 및 도 1에서 비교한 바와 같이, 실시 예 1의 양액은 비교 예 1의 양액 대비 N, K, P, Zn, B 함량이 높고 Ca, Mg, S, Fe 함량이 낮으며 Mo, Mn 함량은 유사하였다.
<표 1>
<실시 예 2 및 비교 예 2>
상기 실시 예 1 또는 비교 예 1의 양액을 공급하되 전기전도도(EC)를 1~6dS/m으로 다르게 공급하여, DFT식 수경재배 시스템에서 적색 차조기를 재배하였다.
구체적으로, 적색 차조기 종자(Perilla frutescens var. crispa)를 스펀지에 파종하여 대기 온도 25℃, 상대 습도 60%, 백색 LED, 광합성 광자 환경 제어실에 두었다. 광도(photosynthetic photon flux density, PPFD)는 150 μmol/m2s이고, 광주기는 16시간으로 하였으며, 이틀에 한 번씩 상기 종자에 증류수를 공급하였다.
파종 4주 후의 묘를 홀 커버(홀의 거리는 약 11cm)를 갖는 탱크(길이(L), 너비(W), 높이(H), 25.5cm, 22cm, 15.5cm)로 세팅된 DFT(deep flow technique)시스템의 대기 온도 25℃, 상대 습도 60±10%, 230 μmol/m2s광도, 16시간 광주기의 백색 LED에서 6주 동안 생장시켰다. 이때 상기 묘 뿌리에 산소를 공급하기 위해 DFT 탱크 내부에 기포발생장치(에어스톤; Mimineaqua, 인천, 한국)를 설치하고 펌프와 라인으로 연결하여 상기 실시 예 1 또는 비교 예 1의 양액을 1~6dS/m로 각각 다르게 공급하였다.
<실시 예 3>
1 dS/m의 EC수준의 실시 예 1의 양액을 적용하여, 다양한 광질의 인공광 조건에서 적색 차조기 및 녹색 차조기를 재배하였다.
구체적으로, 적색 차조기 종자(Perilla frutescens var. crispa) 및 녹색 차조기 종자(Perilla frutescens var. acuta)를 스펀지에 파종하여 대기 온도 25℃, 상대 습도 60%, 광합성 광자 환경 제어실에 두었다. 이때 PPFD(photosynthetic photon flux density )는 150 μmol/m2s이고, 광주기는 16시간으로 하였다.
파종 3주된 묘목을 NFT식 수경재배 시스템에서 상기 실시 예 1의 양액을 전기전도도(EC) 1dS/m로 공급하여 성장시키되, 적색(R, 661nm)LED, 녹색(G, 518)LED 및 청색(B, 447nm)LED를 사용하여 도 6에 도시된 9개의 광질 조건 즉, R 또는 B의 단색LED, R 및 B LED의 다양한 조합(R:B = 9:1, 8:2; 7:3, 6:4, 5:5)의 혼합광 또는 다색 LED(R:G:B = 4.1:3.5:2.4, RGB) 및 원적색LED(FR, R/FR = 1.2)의 혼합광을 6주 동안 적용하였다.
<실험 예 1>
상기 실시 예 2 및 비교 예 2에서 재배한 적색 차조기에 대해 이식 후 7주후에 생육조사를 수행하였고, 그 결과를 도 2 및 도 3에 나타내었다.
도 2는 실시 예 1의 양액을 1~6dS/m의 전기전도도(EC)로 적용하여 재배한 차조기 및 비교 예 1의 양액을 1~3dS/m의 전기전도도(EC)로 적용하여 재배한 차조기의 지상부 생체중(shoot fresh weight) 및 건물중(shoot dry weight), 지하부 생체중(root fresh weight) 및 건물중(root dry weight)를 나타낸다.
도 2에 나타난 바와 같이, 지상부 생체중(shoot fresh weight) 및 건물중(shoot dry weight)의 경우, 모든 경우 중 실시 예 1의 양액을 1dS/m의 EC수준으로 사용한 경우 생체중 및 건물중 향상이 현저히 우수하게 나타났다.
구체적으로 비교 예 1의 양액을 사용한 경우 1, 2dS/m의 EC 수준에서 우수하게 생장하였으며, 실시 예 1의 양액을 사용한 경우, 1 내지 3dS/m의 EC 수준에서 우수하게 생장하였다. 또한, 실시 예 1의 양액을 사용한 경우, 1dS/m 및 2dS/m의 EC수준에서 자란 차조기의 생체중은 5dS/m 및 6dS/m의 EC 수준에서 자란 차조기보다 생장이 우수하였고, 1 내지 4dS/m의 EC수준에서 자란 차조기는 6dS/m에서 자란 차조기에 비해 총건물중이 우수하게 나타났다.
지하부 생체중(root fresh weight) 및 건물중(root dry weight)의 경우, 모든 경우 중 실시 예 2의 양액을 1dS/m 내지 2dS/m의 EC수준으로 사용한 경우 생체중 및 건물중 향상이 현저히 우수하였으며, 1dS/m의 EC수준으로 사용한 경우 가장 우수하게 나타났다. 구체적으로 실시 예 1의 양액을 1dS/m의 EC수준으로 사용한 경우 실시 예 1의 양액을 6 dS/m의 EC수준으로 사용한 경우 대비 지하부 생체중 및 건물중은 각각 3.4 및 1.5배로 현허지 우수했다. NSP 1-3 dSM-1에서 재배된 식물은 NSP 4-6 dSM-1보다 초장이 훨씬 높았다.
도 3은 실시 예 1의 양액을 1~6dS/m의 전기전도도(EC)로 적용하여 재배한 차조기 및 비교 예 1의 양액을 1~3dS/m의 전기전도도(EC)로 적용하여 재배한 차조기의 초장(Plant height), 마디수(number of nodes), 주엽수(number of main leaves), 측엽수(number of side leaves), 엽면적(total leaf area) 및 엽록소 함량(SPAD)을 나타낸다.
도 3에 나타난 바와 같이, 초장이 경우, 모든 경우 중 실시 예 1의 양액을 1dS/m의 EC수준으로 사용한 경우 가장 크게 나타났다.
구체적으로 실시 예 1의 양액을 사용한 경우, 1 내지 3dS/m의 EC수준에서 사용한 경우 4 내지 6dS/m의 EC수준에서 사용한 경우 대비 초장이 현저히 높았다.
또한, 주엽수의 경우 실시 예 1 및 비교 예 1의 양액 사용에 따른 유의미한 차이는 없었으나, 곁잎 수 의 경우, 실시 예 1의 양액을 1dS/m의 EC수준으로 사용한 경우, 비교 예 1의 양액을 사용한 경우 대비 2배 이상 증가한 것을 알 수 있다.
또한 엽면적의 경우 모든 경우 중 실시 예 1의 양액을 1dS/m의 EC수준으로 사용한 경우 가장 우수한 생육이 나타났으며, SPAD의 경우, 유의미한 차이 없이 유사한 성장을 나타내었다.
전반적으로, 3 dS/mEC수준 이상의 비교예 1의 양액 또는 5 및 6 dS/m EC수준 이상의 NSP(5 및 6 dSm-1)을 사용하는 경우 적색 차조기의 생장을 억제하였으며, 실시 예 1의 양액을 1dS/m의 EC 수준으로 사용하는 경우 대부분의 생장이 우수하게 나타났다.
<실험 예 2>
상기 실시 예 2 및 비교 예 2에서 재배한 적색 차조기에 대해 이식 후 7주후에 생리활성물질 함량을 얻고, 그 결과를 도 4 및 도 5에 나타내었다.
도 4는 실시 예 1의 양액을 1~6dS/m의 전기전도도(EC)로 적용하여 재배한 차조기 및 비교 예 1의 양액을 1~3dS/m의 전기전도도(EC)로 적용하여 재배한 차조기 내에 함유된 단위 건물중량당(per gram dry weight) 또는 식물체당(per plant) 총 페놀 함량, 안토시아닌 함량 및 항산화 능력을 나타내고, 도 5는 단위건물중량당(per gram dry weight) 또는 식물체당(per plant) 로즈마린 산, 카페산 및 페릴알데히드 함량을 나타낸다.
도 4에 나타난 바와 같이, 단위 건물중량당 총 페놀 함량의 경우, 실시 예 1의 양액은 비교 예 1의 양액보다 다소 낮은 값으로 나타났다.
단위 건물중당 안토시아닌 함량은 실시 예 1의 양액을 사용하는 경우, 낮은 EC 수준에서는 더 높았고, 5, 6 dS/m에서 유의미하게 감소하였다. 또한, 단위 건물중량당 항산화 능력은 실시 예 1의 양액을 사용하는 경우 1, 2, 3 dS/m의 EC 수준에서 보다 높게 나타났다.
식물체당 총 페놀 및 안토시아닌 함량, 식물체당 항산화 능력은 실시 예 1 및 비교 예 1의 양액 모두에서 EC 수준이 증가함에 따라 감소하였으며, 실시 예 1의 양액을 사용하여 1 dS/m의 EC 수준으로 재배한 경우 가장 높게 나타났다.
또한, 도 5에 나타난 바와 같이, 비교 예 1 및 실시 예 1 양액의 EC 농도는 적색 차조기에서 로스마린산(RA), 카페산(CA), 페리알데히드(PA) 함량에 다른 영향을 미쳤다. 구체적으로 비교 예 1 및 실시 예 1 양액의 EC 수준이 증가함에 따라 단위건물중당 및 식물체당 RA 함량이 증가하였다.
실시 예 1의 양액을 사용하는 경우, 단위건물중당 RA 함량은 5 및 6dS/m의 EC수준에서 사용한 경우가 보다 높게 나타났고, 식물체당 RA 함량은 EC 수준에 다른 통계적 차이가 없었다. 또한, 1 내지 3dS/m의 EC 수준에서 실시 예 1의 양액을 사용하는 경우, 단위건물중당 CA 함량은 비교 예 1의 양액을 사용한 겨우 대비 다소 낮았으나, 통계적 유의한 차이가 나타나지 않았으며, 식물체당 CA 함량 또한 실시 예 1 및 비교 예 1의 양액모두에서 큰 차이가 나타나지 않았다. 또한, 단위건물중당 PA 함량에서 관측 가능한 차이는 없었으나 식물체당 PA 함량은 실시 예 1의 양액을 3dS/m의 EC수준으로 사용한 경우 유의미하게 높게 나타났다.
<실험 예 3>
상기 실시 예 3에서 재배한 녹색 차조기 및 적색 차조기에 대해 이식 후 6주후에 생육조사를 하였고, 그 결과를 도 7 내지 도 9에 나타내었다.
도 7는 실시 예 3에서 재배한 녹색(도 7의 A,B) 및 적색(도 7의 C,D) 차조기의 지상부 생체중(shoot fresh weight) 및 지하부 생체중(root fresh weight)을 나타내며, 도 8은 실시 예 3에서 재배한 녹색(도 8의 A,B,C,D) 및 적색(도 8의 D,F,G,H) 차조기의 초장(Plant height), 마디길이(internode length), 엽수(number of leaves) 및 엽면적(total leaf area)을 나타낸다.
도 7에 나타난 바와 같이, 다양한 빛 스펙트럼 하에서 재배된 두 가지 차조기는 모두 생장 특성에 상당한 차이를 보였다.
녹색 차조기의 경우, 적색(R)LED 처리 및 청색(B)LED처리를 비교하면, 적색(R)LED의 처리는 지상부 및 지하부 생체중과 엽면적이 청색(B)LED를 처리한 경우보다 약 1.8배 높았으며, 초장과 마디길이도 청색(B)LED를 처리한 경우보다 길게 나타났다.
적색(R) 및 청색(B)의 혼합 처리에서는 R9B1, R8B2, R7B3는 R6B4와 R5B5에 비해 높은 마디수를 제외한 모든 생육 특성이 유의미하게 증가했다.
다색 RGB를 처리한 경우, RGB+FR을 처리한 경우보다 생장 항목들(잎 면적 제외)이 낮았고, RGB+FR의 초장과 마디 길이는 RGB보다 각각 2.5배, 2.7배 높게 나타났다.
적색 차조기의 경우 녹색 차조기의 생장 반응과 유사한 경향이 관찰되었다.
구체적으로, 적색(R)LED 처리 및 청색(B)LED처리를 비교하면, 적색(R)LED의 처리에 따른 생육항목은 청색(B)LED를 처리한 경우보다 유의적으로 높게 나타났다.
적색(R) 및 청색(B)의 혼합 처리에서는 지상부 생체중과 초장은 R6B4와 R5B5에 비해 R9B1과 R8B2에서 현저히 높게 나타났다.
다색 RGB를 처리한 경우, RGB+FR 처리의 초장과 마디길이는 RGB보다 각각 2.5배, 3.1배 높았다.
결과적으로, 적색(R)이 증가하면 두 품종 모두에서 우수한 성장 특성이 나타났으며, 적색(R)단색광 또는 적색(R)이 70%이상인 적색(R) 및 청색(B)의 혼합광에서, 녹색 및 적색 차조기 생장에 긍정적인 영향을 미쳤다.
한편, 녹색 차조기의 지상부 생체중과 엽면적이 적색 차조기보다 각각 2.8배와 2.9배로 높게 나타났다.
<실험 예 4>
상기 실시 예 3에서 재배한 실시 예 3에서 재배한 녹색 및 적색 차조기의 이식 5주후의 광합성 인자를 측정하고, 그 결과를 도 9에 나타내었다.
도 9는 녹색(도 9의 A,B,C,D) 및 적색(도 9의 D,F,G,H) 차조기의 이식 5주후의 광합성 속도(photosynthetic rate), 세포내 CO2 농도(Intercellular CO2 concentration), 기공 전도율(Stomatal conductance), 증산율(Transpriation rate)을 측정한 결과이다.
도 9에 나타난 바와 같이, 녹색 및 적색 차조기 모두에서, 단위 면적당 광합성 속도는 이식 5주 후 생장 특성과 유사한 경향을 보였다.
구체적으로, 적색(R)LED 처리 및 청색(B)LED처리를 비교하면, 적색(R)LED를 처리한 경우 청색(B)LED를 처리한 경우보다 녹색 및 적색 차조기에서 각각 1.4배 및 3배 높은 광합성률이 나타났다.
적색(R) 및 청색(B)의 혼합 처리에서는, 녹색 차조기의 RB 처리 중 광합성률에 유의미한 차이는 없었지만, 적색 차조기의 경우 R9B1의 광합성률이 유의미하게 높았으며, R 비율이 감소하면 광합성률이 점차 감소하였다. 한편, 적색(R) 및 청색(B)의 혼합 처리시, 청색(B)의 비율이 증가될수록 녹색 및 적색 차조기의 세포내 CO2 농도, 기공 전도율, 증산율을 증가시키는 경향이 나타났으며, 녹색(G) 및 FR 광의 보충은 광합성 인자를 현저히 감소시켰다.
<실험 예 5>
상기 실시 예 3에서 재배한 녹색 및 적색 차조기에 대해 이식 후 6주후에 생리활성물질 함량을 얻고, 그 결과를 도 10 및 표 2에 나타내었다.
<표 2>
도 10은 녹색(도 10의 A,B,C,D) 및 적색(도 10의 D,F,G,H) 차조기 내에 함유된 단위 건물중량당(per gram dry weight) 또는 식물체당(per plant) 총 페놀 함량 및 안토시아닌 함량을 나타내고, 표 2는 단위건물중량당(per gram dry weight) 또는 식물체당(per plant) 로즈마린 산, 카페산 및 페릴알데히드 함량을 나타낸다.
도 10에 나타난 바와 같이, 서로 다른 광질처리로 인해 두 품종 모두 총 페놀 함량과 항산화 능력이 크게 변화하였다.
구체적으로, 페놀 함량과 항산화도에 대해, 녹색 차조기의 경우, 적색(R)LED 처리 및 청색(B)LED 처리를 비교하면, 단위건물중당 총 페놀 함량과 항산화도는 적색(R) LED를 처리한 경우, 청색(B)을 처리한 경우보다 약간 높은 반면 식물체당 총 페놀 함량과 항산화도를 청색(B)을 처리한 경우보다 약 2배 이상 현저히 높게 나타났다.이는 적색(R)LED에서 증가된 건물중 때문인 것으로 예상된다.
적색(R) 및 청색(B)의 혼합 처리에서는, R8B2는 R5B5에 비해 단위건물중당 총 페놀 함량이 유의미하게 높았다. 단위건물중당 항산화 능력이 R9B1과 R8B2에서 더 높게 관찰되었다. 또한, 식물당 총 페놀 함량과 항산화 능력이 R9B1, R8B2, R7B3으로 높았다.
다색 RGB를 처리한 경우, RGB+FR을 처리한 경우, 총 페놀 함량과 단위건물중당 및 식물체당 항산화도를 RGB에 비해 크게 향상되었다.
적색 차조기의 경우, 적색(R)LED 처리 및 청색(B)LED 처리를 비교하면, 적색(R)처리 및 청색(B)처리 사이에 단위건물중당 총 페놀 함량과 항산화 용량에서 통계적으로 유의미한 차이가 없었으나, 적색(R)처리에서 식물체당 총 페놀 함량과 항산화 용량이 청색(B)처리한 경우보다 3배이상 높았다.
적색(R) 및 청색(B)의 혼합 처리에서는, R6B4의 단위건물중당 총 페놀 함량은 R7B3과 R5B5보다 상당히 높았으며, R6B4 역시 R8B2와 R7B3보다 단위건물중당 항산화 능력이 더 높았다. 다만, R9B1의 식물체당 바이오매스, 총 페놀 함량, 항산화 용량 차이는 R5B5에 비해 각각 2.1배, 2배 증가하였다.
한편, 적색 차조기의 단위건물중당 총 페놀 함량과 항산화능력은 녹색 차조기 대비 각각 약 1.4배, 1.6배로 높았다. 다만 녹색 차조기의 바이오매스가 많아 식물당 총페놀 함량과 항산화능력은 각각 1.8배, 1.6배로 붉은 차조기보다 높았다.
또한, 표 2에 나타난 바와 같이, 녹색 차조기의 경우, RA 함량은, 적색(R)처리에서 단위건물중당 또는 식물체당 RA 함량이 청색(B)처리한 경우보다 각각 1.7배, 3배 높았다. 단위건물중당 또는 식물체당 RA 함량은 적색(R) 및 청색(B)의 혼합 처리한 경우 중 RB8B2가 높았다. RGB+FR은 단위건물중당 또는 식물체당 RA 함량이 가장 높았다.
또한, 녹색 차조기의 경우, CA함량은, 적색(R)처리에서 단위건물중당 또는 식물체당 CA 함량이 청색(B)처리한 경우보다 높았으며, R9B1과 R8B2는 적색(R) 및 청색(B)의 혼합 처리한 경우 중 CA 축적에 유의미한 영향을 미친 반면, RGB+FR은 단위건물중당 또는 식물체당 CA 함량이 가장 높았다.
또한, 녹색 차조기의 경우, PA함량은, 적색(R)처리와 청색(B)처리 모두에서, 단위건물중당 또는 식물체당 PA 함량에 영향을 미치지 않았다. 또한, R7B3은 R8B2에 비해 상당히 높은 PA 생산을 나타냈지만, 통계적으로 다른 적색(R) 및 청색(B)의 혼합 처리와 다르지 않았다.
적색 차조기의 경우, RA 함량은, 적색(R)처리에서 단위건물중당 또는 식물체당 RA 함량이 각각 1.6배, 4.7배로 B보다 높았다. 단위건물중당 RA 함량은 R9B1 및 R6B4에서 가장 높았고, 식물체당 RA 함량은 높은 바이오매스로 인해 R9B1에서 가장 높았다. RGB와 RGB+FR의 식물체당 RA 함량은 크게 다르지 않았다.
또한 적색 차조기의 경우, CA함량은, 적색(R)처리에서 단위건물중당 또는 식물체당 CA 함량이 높았으며, R9B1과 R8B2는 R5B5에 비해 유의미하게 높은 값을 보였다.
또한 적색 차조기의 경우, PA함량은, 적색(R) 및 청색(B)을 비교할 경우 유의한 차이가 없었지만, 적색(R) 및 청색(B)의 혼합 처리한 경우 중 식물체당 PA 함량은 R8B2에서 높았다.
결과적으로, 높은 적색(R)광의 비율은 녹색 및 적색 차조기 모두에서 RA와 CA 축적에 긍정적인 영향을 미친 반면 PA 생산에 뚜렷한 영향을 미치지 않았다.
또한, 녹색 차조기의 RA, CA, PA 함량은 유사 광질 처리에서 붉은 차조기보다 대체적으로 높게 나타났다.
Claims (11)
- 부피 1L당 120mg 내지 140mg의 질소(N), 26mg 내지 29 mg의 인(P), 70mg 내지 75 mg의 칼슘(Ca) 및 5mg 내지 15mg의 황(S)를 포함하는, 차조기 재배용 양액 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 차조기 재배용 양액 조성물은
부피 1L당 0.5 내지 1mg의 철(Fe), 0.01 내지 0.5mg의 아연(Zn), 0.01 내지 0.5mg의 몰리브덴(Mo), 0.01 내지 0.5mg의 망간(Mn) 및 0.01 내지 0.5mg의 붕소(B)를 더 포함하는, 차조기 재배용 양액 조성물.
- 제1항의 차조기 재배용 양액 조성물을 사용하여 차조기를 생장시키는 단계;를 포함하는, 차조기의 재배방법.
- 제3항에 있어서,
상기 양액 조성물의 전기전도도(EC)는 0.5 내지 2.5dS/m인, 차조기의 재배방법.
- 제3항에 있어서,
상기 양액 조성물의 전기전도도(EC)는 0.5 내지 1.5 dS/m인, 차조기의 재배방법.
- 제3항에 있어서,
상기 생장시키는 단계는 인공광 하에서 수행되며,
상기 인공광은 적색(red) : 청색(blue)이 7:3 내지 10:0인 적색광 또는 적색 및 청색의 혼합광인, 차조기의 재배방법.
- 제3항에 있어서,
상기 생장시키는 단계는 인공광 하에서 수행되며,
상기 인공광은 적색(red) : 청색(blue)이 8:2 내지 10:0인 적색광 또는 적색 및 청색의 혼합광인, 차조기의 재배방법.
- 제3항에 있어서,
상기 차조기의 재배방법은 수경재배 시스템에서 수행되는, 차조기의 재배방법.
- 제3항에 있어서,
상기 생장시키는 단계는 18℃ 내지 28℃의 온도에서 수행되는, 차조기의 재배방법.
- 제3항에 있어서,
상기 생장시키는 단계는 50% 내지 70%의 상대습도에서 수행되는, 차조기의 재배방법.
- 제3항에 있어서,
상기 생장시키는 단계는 150μmol/m2s 내지 600mol/m2s의 광도(photosynthetic photon flux density, PPFD)에서 수행되는, 차조기의 재배방법.
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| JP2007145614A (ja) * | 2005-11-24 | 2007-06-14 | Sumika Takeda Engei Kk | 高濃度液体肥料組成物 |
| KR20140035821A (ko) * | 2012-09-14 | 2014-03-24 | 제주대학교 산학협력단 | 아이스플랜트의 수경재배용 양액 조성물 및 이를 이용한 재배방법 |
| JP2019118331A (ja) * | 2018-01-11 | 2019-07-22 | 株式会社アミノアップ | 植物の栽培方法及び植物におけるロスマリン酸含有量を増加させる方法 |
| KR102147810B1 (ko) | 2018-07-26 | 2020-08-25 | 경북대학교 산학협력단 | 퀀텀 닷 조명을 이용한 들깻잎의 재배 방법 |
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