KR20230060118A - Disease-free seed potato productivity enhancement technology by LED light pre-treatment - Google Patents

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KR20230060118A
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임영석
하피줄 라흐만 무하마드
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강원대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 무병 조직배양 감자 식물을 적색광, 청색광 및 초적광을 조합한 LED(Light emitting diode)를 조사하면서 재배하는 단계를 포함하는 엽록소 및 카로티노이드 함량과 생육 및 생산량이 증진된 무병씨감자 또는 감자의 재배방법 및 상기 방법으로 재배된 무병씨감자 또는 감자와 이들의 엽록소 및 카로티노이드 함량과 생육 및 생산량을 증가시키는 방법에 관한 것이다.The present invention cultivates disease-free seedless potatoes or potatoes with improved chlorophyll and carotenoid content, growth and production, comprising the step of cultivating disease-free tissue-cultured potato plants while irradiating LEDs (Light Emitting Diodes) that combine red light, blue light, and super-red light It relates to a method and a method for increasing seed-free potatoes or potatoes grown by the method and their chlorophyll and carotenoid content, growth and yield.

Description

LED 광 전처리에 의한 무병 씨감자 생산성 증대 기술{Disease-free seed potato productivity enhancement technology by LED light pre-treatment}Disease-free seed potato productivity enhancement technology by LED light pre-treatment}

본 발명은 감자 식물을 적색광(Red/660 nm), 청색광(Blue/450 nm) 및 초적광(Far Red/730 nm)을 조합한 LED(Light emitting diode)를 조사하면서 재배하는 단계를 포함하는 엽록소 및 카로티노이드 함량과 생육 및 생산량이 증진된 기본종 씨감자 또는 감자의 재배방법 및 상기 방법으로 재배된 기본종 씨감자 또는 감자와 이들의 엽록소 및 카로티노이드 함량과 생육 및 생산량을 증가시키는 방법에 관한 것이다.The present invention is a chlorophyll comprising the step of cultivating potato plants while irradiating a light emitting diode (LED) combining red light (Red / 660 nm), blue light (Blue / 450 nm) and far red light (Far Red / 730 nm) and a method for growing basic seed potatoes or potatoes with increased carotenoid content, growth and yield, and a method for increasing basic seed potatoes or potatoes grown by the above method and their chlorophyll and carotenoid content, growth and yield.

가지과에 속하는 감자(Solanum tuberosum L.)는 2019년 기준으로 140개국에서 약 1,834만 ha 재배되며 연간 생산량은 3억 7,043만 톤으로 추정된다. 감자생산량으로는 옥수수, 벼, 밀 다음으로 많은 식량작물이다. 옥수수는 주로 사료작물로 재배가 되기 때문에 실질적으로 감자는 세계 3대 식량작물이며, 최근에 전세계적인 물 부족 현상으로 감자는 벼를 대체하는 식량작물로 주목을 받고 있다.As of 2019, about 18.34 million hectares of potato ( Solanum tuberosum L.) belonging to the solanaceae family are cultivated in 140 countries, with an estimated annual production of 370.43 million tons. In terms of potato production, it is the second largest food crop after maize, rice and wheat. Since corn is mainly cultivated as a fodder crop, potatoes are actually the world's three major food crops, and recently, due to global water shortages, potatoes are attracting attention as a food crop that can replace rice.

감자는 매우 높은 수확량을 제공하고, 다른 많은 작물보다 단위 면적당 우수한 생산성과 재배 적응성이 뛰어나기 때문에 식량이 문제가 되는 개발도상국에서는 재배면적이 빠르게 확대되고 있다. 따라서, 지난 50년 동안 급속한 기술 발전으로 인해 감자의 면적과 생산성이 선진국 주도에서 개발도상국으로 패러다임의 전환이 되고 있다. 선진국에서는 감자를 식품, 사료 및 가공 제품, 전분 및 알코올의 원료로 가장 다양하게 사용하는 반면 개발도상국에서는 감자를 주로 식량작물로 채택하는 경우가 증가하고 있다.Potatoes are rapidly expanding in developing countries where food is a problem because they provide very high yields, and because they are more adaptable and produce better per unit area than many other crops. Therefore, due to rapid technological development over the past 50 years, the area and productivity of potatoes are undergoing a paradigm shift from developed countries to developing countries. In developed countries, the potato is most widely used as a source of food, feed and processed products, starch and alcohol, while developing countries are increasingly adopting the potato as a major food crop.

세계 감자 면적에서 개발도상국이 차지하는 비중은 1961년 15.1%에서 2005년 51.0%로 증가했고, 1961년 개발도상국에서 생산된 감자는 세계 생산량의 10.5%를 차지했지만, 오늘날 그들은 약 47.2%를 차지한다. 감자가 아시아와 태평양 지역에서 가장 중요한 식량작물 중 하나로 부상한 것도 놀라운 일이 아니다. 2003년부터 2005년까지 3년 동안 평균적으로 감자는 아시아 및 태평양 지역의 28개국에서 730만 ha 재배되어 약 1억 2,170만 톤을 생산했으며 평균 생산성은 16.49톤/ha이다.The share of developing countries in world potato area increased from 15.1% in 1961 to 51.0% in 2005. In 1961 potatoes produced in developing countries accounted for 10.5% of world production, but today they account for about 47.2%. No wonder the potato has emerged as one of the most important food crops in Asia and the Pacific. During the three-year period from 2003 to 2005, potatoes were planted on 7.3 million hectares in 28 countries in the Asia and Pacific region, yielding about 121.7 million tonnes, with an average yield of 16.49 tonnes/ha.

세계적으로 볼 때, 이 지역이 차지하는 감자 비중과 생산량은 각각 39.27%와 37.71%였고, 이 지역의 감자 생산성은 동티모르의 2.50톤/ha에서 뉴질랜드의 44.25톤/ha까지 매우 다양하지만, 평균 감자 생산성(16.49톤/ha)은 세계 평균(17.18톤 /ha)보다 약간 낮은 수준이다. 특히, 중국과 인도에서만 이 지역의 감자 면적과 생산량의 약 79%로, 아시아 및 태평양 지역의 다른 국가에서 감자생산량이 더 증가하면 이 지역의 식량이 부족한 사람들에게 식량 공급원으로서 중요한 역할을 할 것이다.Globally, the region's share and production of potatoes were 39.27% and 37.71%, respectively. Potato productivity in this region varies widely, from 2.50 tonnes/ha in Timor-Leste to 44.25 tonnes/ha in New Zealand, but average potato yields. (16.49 tons/ha) is slightly lower than the world average (17.18 tons/ha). In particular, with China and India alone accounting for about 79% of the region's potato area and production, further increases in potato production in other countries in the Asia and Pacific region will play an important role as a food source for food-scarce people in the region.

주요 생산국은 2019년 기준으로 중국 91,818,950톤, 인도 50,190,000톤, 러시아 22,074,874톤, 우크라이나 20,269,190톤, 미국 19,191,970톤의 순위이고, 한국은 세계 54위(2018년 58위)로 630,140톤, 북한은 52위로 684,587톤, 남한과 북한이 합치면 1,314,724톤으로 세계 38위로, 인도네시아보다 생산량이 많으며 세계적으로 보면 우리나라도 감자생산국으로 중요한 위치를 차지하고 있다.As of 2019, the major producing countries are China with 91,818,950 tons, India with 50,190,000 tons, Russia with 22,074,874 tons, Ukraine with 20,269,190 tons, and the United States with 19,191,970 tons. 684,587 Tons, South Korea and North Korea combined are 1,314,724 tons, ranking 38th in the world, with more production than Indonesia.

감자생산에 가장 큰 영향을 주는 것이 씨감자의 품질이기에, 국가는 우량 씨감자생산을 위해서 수년간 노력을 하였다. 97년 12월 31일 종자산업법 시행 이전에는 주요 농작물 종자법과 종묘관리법에 따라 씨감자 기본식물은 농촌진흥청, 원원종과 원종은 원종장, 보급종은 국립종자원에서 생산·보급하였다. 종자산업법 시행으로 국가보증과 자체 보증제도가 생겼고, 2001년 6월 국립종자관리소 대관령지소가 강원도로 이전되고, 국립종자관리소는 강원도에 위탁생산과 국가보증으로 2011년까지 연간 8천 톤의 씨감자를 생산 및 보급하였다. 이 당시도 씨감자 소요량은 약 4만 톤으로 추정되며, 약 20%의 씨감자를 정부 주도하에 생산·보급하였다. Since the quality of seed potatoes has the greatest impact on potato production, the country has made efforts for years to produce excellent seed potatoes. Prior to the enforcement of the Seed Industry Act on December 31, 1997, basic crop plants were produced and distributed by the Rural Development Administration, original and original species by the National Seed Resources, and disseminated species by the National Seed Resources in accordance with the Major Crop Seeds Act and the Seed and Seed Management Act. With the enforcement of the Seed Industry Act, national guarantees and self-guarantee systems were created, and in June 2001, the Daegwanryeong branch office of the National Seed Management Office was moved to Gangwon-do, and the National Seed Management Office was consigned to Gangwon-do for production and national guarantees, producing 8,000 tons of seed potatoes per year by 2011. was produced and disseminated. At that time, the demand for seed potatoes was estimated to be about 40,000 tons, and about 20% of seed potatoes were produced and distributed under the leadership of the government.

그러나 아직도 80%에 가까운 무병씨감자가 부족한 상황인데, 이러한 가장 큰 원인은 씨감자 생산단계에서 가장 중요한 기본종 단계에서의 생산성을 높이는 것이 매우 중요한데, 기본의 상토재배 및 수경재배의 한계성을 드러내고 있다. 따라서 좀 더 효율적인 생산방법이 절실히 필요한 상황이다.However, close to 80% of disease-free seed potatoes are still in short supply. The biggest reason for this is that it is very important to increase productivity in the basic species stage, which is the most important in the seed potato production stage, revealing the limitations of basic soil cultivation and hydroponic cultivation. Therefore, a more efficient production method is urgently needed.

기본종 씨감자는 바이러스에 감염되지 않은 조직배양 식물체로부터 무병 상토나 양액 배지에서 생산하는 무병씨감자(일명 MNT, minituber)를 말하며, 기본식물은 기본종을 망실 온실 내에서 토경 또는 양액재배로 생산된 씨감자를 말한다.The basic seed potato refers to a disease-free seed potato (aka MNT, minituber) produced from disease-free medium or nutrient solution medium from tissue culture plants that are not infected with viruses. says

원원종은 기본식물을 이용하여 노지 망실이나 하우스 망실에서 토경 재배를 통해 생산하며, 원종과 보급종은 채종환경에 따라서 망실 또는 간이 망실로 원종을 생산하고, 보급종은 노지에서 생산된 농가 보급용 씨감자를 말한다. The original species is produced through soil cultivation in the open field or in the house, using basic plants, and the original and diffusion species are produced by loss or simple loss according to the breeding environment, and the diffusion species are for farmhouse distribution produced in the open field. says seed potato

최근에 무균조건에서 기내 배양 식물체를 이용하거나, 인공씨감자를 이용해서 바이러스가 없는 무병 씨감자, 즉 기본종급을 생산한다. 기본종은 기본식물, 원원종, 원종 단계를 거쳐서 최종적으로 보급종으로 농가에게 보급된다. 기본종급 씨감자 생산은 대개 통제된 온실내에서 분무경재배나 상토재배를 통해서 이뤄진다. 이러한 경우엔, 조직배양 식물체나 인공씨감자는 고밀도로 한정된 조건에서 생산하게 되는데, 1년에 1회 내지 2회 정도 생산할 수 있다.Recently, in vitro cultured plants under aseptic conditions or artificial seed potatoes are used to produce virus-free disease-free seed potatoes, that is, the basic variety. The basic species goes through the basic plant, progenitor species, and progenitor stages, and is finally disseminated to farmers as a disseminated species. Base grade seed potato production is usually achieved through aeroponics or potting in controlled greenhouses. In this case, tissue cultured plants or artificial seed potatoes are produced under limited conditions at high density, and can be produced once or twice a year.

최근에 기본종 씨감자의 생산성을 높이기 위한 다양한 방법들, 배지경 양액재배, 분무경 양액재배, 담수경 양액재배 등이 연구되었다. 온실 조건에서 감자의 기본종 생산은 계절적 의무를 무시하여 종자 괴경을 일년내내 생산할 수 있는 비교적 새로운 아이디어이다. 식물공장이 조성된 후 모의환경에서 식물생장을 제어할 수 있는 환경이 조성되어 형질 내구력과 수확량이 증진된다. Recently, various methods for increasing the productivity of seed potatoes of the basic species, such as culture medium nutrient solution culture, hydroponic nutrient solution culture, and hydroponic nutrient solution culture, have been studied. The production of a basic variety of potato under greenhouse conditions is a relatively new idea that allows seed tubers to be produced year-round, ignoring seasonal obligations. After the plant factory is established, an environment capable of controlling plant growth in a simulated environment is created, which improves trait durability and yield.

빛은 스펙트럼 품질, 강도, 구성, 지속 시간 및 방향에 따라 식물의 여러 구성에 변화를 가져올 수 있는 주요 에너지원이다. 이러한 과정은 빛 조사와 성장 및 정착 절차에서 종 및 품종과의 상호 작용에 의해 생성된 식물에 대한 스트레스 또는 비 스트레스 요인에서 비롯될 수 있다. 식물은 스트레스를 받으면 미래의 스트레스 요인에 대한 반응을 변화시켜 '스트레스 기억' 개념에 기여할 수 있다. 적응 메커니즘으로서 스트레스 기억은 스트레스 요인에 대한 저항을 증가시킬 수 있지만 식물의 전반적인 효율성 측면을 손상시킬 수도 있다.Light is a major source of energy that can bring about changes in several components of plants depending on their spectral quality, intensity, composition, duration and direction. These processes may result from stress or non-stress factors for plants generated by light irradiation and interactions with species and cultivars in growth and establishment procedures. When plants are stressed, they may change their response to future stressors, contributing to the concept of 'stress memory'. As an adaptive mechanism, stress memory can increase resistance to stressors, but it can also impair aspects of a plant's overall efficiency.

한국공개특허 제2004-0071094호에는 LED 등을 이용한 싹기름채소 및 엽채류 재배방법이 개시되어 있고, 한국등록특허 제2093373호에는 LED 광원조건에 의한 배추 및 새싹채소의 재배방법이 개시되어 있으나, 본 발명의 LED 광 전처리에 의한 무병 씨감자 생산성 증대 기술과는 상이하다.Korean Patent Publication No. 2004-0071094 discloses a method for growing sprouted vegetables and leafy vegetables using LED lights, and Korean Patent No. 2093373 discloses a method for growing cabbage and sprout vegetables under LED light source conditions. It is different from the disease-free seed potato productivity increase technology by LED light pretreatment of the present invention.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 감자의 품질과 생산량을 증진시키기 위해, 감자 식물에 적색광, 청색광 및 초적광을 조합한 LED를 조사한 후 재배함으로써, 엽록소 및 카로티노이드 함량이 높고 생육 및 생산량이 증진된 감자의 재배방법을 확립하는 데 있다.The present invention has been made by the above needs, and an object of the present invention is to grow potatoes after irradiating LEDs combining red light, blue light and ultra-red light to potato plants in order to improve the quality and yield of potatoes, thereby reducing chlorophyll and carotenoids It is to establish a method of cultivating potatoes with high content and improved growth and production.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 무병 조직배양 감자 식물을 적색광, 청색광 및 초적광을 조합한 LED(Light emitting diode)를 조사하면서 재배하는 단계를 포함하는 엽록소 및 카로티노이드 함량과 생육 및 생산량이 증진된 무병씨감자 또는 감자의 재배방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention improves chlorophyll and carotenoid content, growth and production, including the step of cultivating disease-free tissue-cultured potato plants while irradiating LEDs (Light Emitting Diodes) combining red light, blue light, and ultra-red light It provides a method for growing disease-free seedless potatoes or potatoes.

또한, 본 발명은 상기 방법으로 재배된 엽록소 및 카로티노이드 함량과 생육 및 생산량이 증진된 무병씨감자 또는 감자를 제공한다.In addition, the present invention provides a disease-free seedless potato or potato with improved chlorophyll and carotenoid content, growth and yield cultivated by the above method.

또한, 본 발명은 감자 식물을 적색광, 청색광 및 초적광을 조합한 LED(Light emitting diode)를 조사하면서 재배하는 것을 특징으로 하는, 무병씨감자 또는 감자의 엽록소 및 카로티노이드 함량과 생육 및 생산량을 증가시키는 방법을 제공한다.In addition, the present invention is a method for increasing the chlorophyll and carotenoid content, growth and production of disease-free potatoes or potatoes, characterized in that potato plants are grown while irradiating LEDs (Light Emitting Diodes) combining red light, blue light and super-red light. provides

본 발명의 LED 스펙트럼 조합으로 전처리한 후 재배한 무병 조직배양 감자 식물은 기본종 씨감자의 괴경 크기, 무게 및 갯수가 증진되어 괴경 생산량이 높고, 엽록소 a(Chl a), 카로티노이드 함량이 증진되는 이점이 있다. 따라서, 본 발명의 재배기술은 고품질의 무병 씨감자 대량생산 재배 시 유용하게 사용할 수 있을 것으로 판단된다.Disease-free tissue-cultured potato plants grown after pretreatment with the LED spectrum combination of the present invention have the advantages of high tuber yield and increased chlorophyll a (Chl a) and carotenoid content as the size, weight and number of tubers of the basic seed potato are increased. there is. Therefore, it is believed that the cultivation technology of the present invention can be usefully used for mass production of high-quality disease-free seed potatoes.

도 1은 본 발명의 LED를 조사하여 재배한 감자 식물(Golden king)의 PVY 감염 여부를 검사한 결과를 보여준다.
도 2는 광원 조사 조건에 따른 감자 식물 당 괴경 수 및 괴경 생체중을 비교한 그래프이다.
도 3은 광원 조사 조건에 따른 감자 식물 당 3 g 이하의 괴경 수, 3 g 이상의 괴경수, 5 g 이상의 괴경 수를 비교한 그래프이다.
도 4는 광원 조사 조건에 따른 감자 식물의 엽록소 a(Chl a), 엽록소 b(Chl a), 총 엽록소(Chl), 카로티노이드 함량을 비교한 그래프이다.
도 5는 광원 조사 조건에 따른 감자 식물(잎, 괴경)의 총 탄수화물 함량과 총 당 함량을 비교한 그래프이다.
도 2 내지 5의 L1 = 자연광(Natural light), L2 = 적색광:청색광(R:B), L3 = 적색광:청색광:녹색광(R:B:G), L4 = 적색광:청색광:초적광(R:B:FR), L5 = 적색광:청색광:녹색광:초적광(R:B:G:FR), L6 = 적색광:청색광:녹색광:초적광:UVA(R:B:G:FR:UV), L7 = 적색광:청색광:초적광:UVA(R:B:FR:UV), L8 = 적색광:청색광:백색광:초적광(R:B:W:FR), L9 = 적색광:청색광:백색광:초적광:UVA(R:B:W:FR:UV)
Figure 1 shows the results of examining PVY infection of potato plants (Golden king) grown by irradiating the LED of the present invention.
Figure 2 is a graph comparing the number of tubers per potato plant and tuber live weight according to light source irradiation conditions.
3 is a graph comparing the number of tubers of 3 g or less, the number of tubers of 3 g or more, and the number of tubers of 5 g or more per potato plant according to light source irradiation conditions.
4 is a graph comparing chlorophyll a (Chl a), chlorophyll b (Chl a), total chlorophyll (Chl), and carotenoid contents of potato plants according to light source irradiation conditions.
5 is a graph comparing total carbohydrate content and total sugar content of potato plants (leaves and tubers) according to light source irradiation conditions.
2 to 5, L1 = natural light, L2 = red light:blue light (R:B), L3 = red light:blue light:green light (R:B:G), L4 = red light:blue light:super red light (R: B:FR), L5 = red light:blue light:green light:ultra red light (R:B:G:FR), L6 = red light:blue light:green light:ultra red:UVA (R:B:G:FR:UV), L7 = red light:blue light:ultra red:UVA(R:B:FR:UV), L8 = red light:blue light:white light:ultra red(R:B:W:FR), L9 = red light:blue light:white light:ultra red: UVA (R:B:W:FR:UV)

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 감자 식물을 적색광, 청색광 및 초적광을 조합한 LED(Light emitting diode)를 조사하면서 재배하는 단계를 포함하는 엽록소 및 카로티노이드 함량과 생육 및 생산량이 증진된 감자의 재배방법을 제공한다.In order to achieve the object of the present invention, the present invention is a potato plant with improved chlorophyll and carotenoid content, growth and production, including the step of cultivating potato plants while irradiating LEDs (Light Emitting Diodes) combining red light, blue light, and ultra-red light. A method for growing potatoes is provided.

본 발명의 감자의 재배방법에서, 상기 적색광의 파장은 640~680 ㎚이고, 상기 청색광의 파장은 430~470 ㎚이고, 상기 초적광의 파장은 710~750 nm일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 적색광의 파장은 660 ㎚이고, 상기 청색광의 파장은 450 ㎚이고, 상기 초적광의 파장은 730 nm일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the potato cultivation method of the present invention, the wavelength of the red light may be 640-680 nm, the wavelength of the blue light may be 430-470 nm, and the wavelength of the ultra-red light may be 710-750 nm, more preferably red light A wavelength of the blue light may be 660 nm, a wavelength of the blue light may be 450 nm, and a wavelength of the ultra-red light may be 730 nm, but is not limited thereto.

또한, 본 발명의 감자의 재배방법에서, 상기 LED 조사는 바람직하게는 하루에 14~18시간씩 20~40일 동안 조사할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 하루에 16시간씩 30일 동안 조사할 수 있다.In addition, in the potato cultivation method of the present invention, the LED irradiation can be preferably irradiated for 14 to 18 hours a day for 20 to 40 days, more preferably 16 hours a day for 30 days. there is.

또한, 본 발명의 감자의 재배방법에서, 상기 조합은 바람직하게는 적색광, 청색광 및 초적광 LED를 68~72:18~22:8~12 비율이 되도록 조합할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 적색광, 청색광 및 초적광 LED를 70:20:10 비율이 되도록 조합할 수 있다.In addition, in the potato cultivation method of the present invention, the combination can preferably be combined to have a ratio of 68 to 72: 18 to 22: 8 to 12 of red light, blue light, and ultra-red light LED, more preferably red light, Blue and ultra-red LEDs can be combined in a 70:20:10 ratio.

또한, 본 발명의 감자의 재배방법에서, 상기 재배는 일반 비닐 온실 또는 유리 온실에 보조광의 밭 재배 또는 포트 재배, 밀폐형 실내 스마트팜 조건 또는 식물공장형 조건하에서 분무경 방식으로 수경재배 또는 포트재배할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 즉, 상기 재배는 담수경, 배지경, 분무경 등 영양액을 공급하는 모든 영양재배를 포함할 수 있다.In addition, in the potato cultivation method of the present invention, the cultivation can be carried out in a field cultivation or port cultivation of supplementary light in a general vinyl greenhouse or glass greenhouse, hydroponic cultivation or port cultivation by spraying method under closed indoor smart farm conditions or plant factory type conditions However, it is not limited thereto. That is, the cultivation may include all nutrient cultivation that supplies a nutrient solution such as a fresh water culture, a medium culture, and a spray culture.

또한, 본 발명의 감자의 재배방법에서, 상기 감자는 골든킹(Golden king, 금왕) 품종일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In addition, in the potato cultivation method of the present invention, the potato may be a Golden King (Golden King) variety, but is not limited thereto.

또한, 본 발명의 엽록소 및 카로티노이드 함량과 생육 및 생산량이 증진된 감자의 재배방법은, 보다 구체적으로는 감자 식물을 적색광, 청색광 및 초적광 LED를 68~72:18~22:8~12 비율이 되도록 조합한 LED(Light emitting diode)를 하루에 14~18시간씩 20~40일 동안 조사하고, 자연광 상태에서 60~120일 동안 분무경재배하는 단계를 포함할 수 있으며,In addition, the method of cultivating potatoes with increased chlorophyll and carotenoid content, growth and production of the present invention, more specifically, potato plants with red light, blue light and ultra-red LEDs at a ratio of 68 to 72:18 to 22:8 to 12 It may include irradiating LEDs (Light Emitting Diodes), which are combined as much as possible, for 14 to 18 hours a day for 20 to 40 days, and aerosol cultivation in natural light for 60 to 120 days,

더욱 구체적으로는 감자 식물을 감자 식물을 적색광, 청색광 및 초적광 LED를 70:20:10 비율이 되도록 조합한 LED(Light emitting diode)를 하루에 16시간씩 30일 동안 조사하고, 자연광 상태에서 90일 동안 분무경재배하는 단계를 포함할 수 있다.More specifically, potato plants are irradiated with LEDs (Light Emitting Diodes), which combine red light, blue light, and ultra-red light LEDs in a ratio of 70:20:10, for 16 hours a day for 30 days, and 90 It may include the step of aeroponic cultivation for days.

본 발명은 또한, 상기 방법으로 재배된 엽록소 및 카로티노이드 함량과 생육 및 생산량이 증진된 감자를 제공한다.The present invention also provides potatoes with improved chlorophyll and carotenoid content, growth and yield cultivated by the above method.

본 발명은 또한, 감자 식물을 적색광, 청색광 및 초적광을 조합한 LED(Light emitting diode)를 조사하면서 재배하는 것을 특징으로 하는, 감자의 엽록소 및 카로티노이드 함량과 생육 및 생산량을 증가시키는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for increasing the chlorophyll and carotenoid content, growth and production of potatoes, characterized in that the potato plants are grown while irradiating LEDs (Light Emitting Diodes) combining red light, blue light and ultra-red light. .

본 발명의 감자의 엽록소 및 카로티노이드 함량과 생육 및 생산량을 증가시키는 방법은, 보다 구체적으로는 감자 식물을 적색광, 청색광 및 초적광 LED를 68~72:18~22:8~12 비율이 되도록 조합한 LED(Light emitting diode)를 하루에 14~18시간씩 20~40일 동안 조사하고, 자연광 상태에서 60~120일 동안 분무경재배할 수 있으며, 더욱 구체적으로는 감자 식물을 적색광, 청색광 및 초적광 LED를 70:20:10 비율이 되도록 조합한 LED(Light emitting diode)를 하루에 16시간씩 30일 동안 조사하고, 자연광 상태에서 90일 동안 분무경재배할 수 있다.The method for increasing the chlorophyll and carotenoid content, growth and production of potatoes of the present invention, more specifically, potato plants are combined with red light, blue light, and ultra-red LEDs in a ratio of 68 to 72:18 to 22:8 to 12 LED (Light Emitting Diode) is irradiated for 14 to 18 hours a day for 20 to 40 days, and aerosol cultivation can be performed for 60 to 120 days in natural light conditions. LED (Light Emitting Diode), which is a combination of LEDs in a ratio of 70:20:10, can be irradiated for 16 hours a day for 30 days, and aerosol cultivation can be done for 90 days in natural light conditions.

이하, 본 발명의 실시예를 들어 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail. However, the following examples are only to illustrate the present invention, and the content of the present invention is not limited to the following examples.

재료 및 방법Materials and Methods

1. 묘목 생산 및 성장 조건1. Seedling Production and Growth Conditions

이 품종의 육종자인 강원대학교 임영석 교수는 실험을 위해 '골든킹'(러브골드밸리, V48이라고도 함) 감자(Solanum tuberosum L.)를 제공했다. 모식물은 높이 8 cm 및 직경 12 cm 둥근 용기(SPL lifesciences Co.Ltd)에 용기당 10 묘목씩 심어진 플라스틱 배양 용기를 무균 조건(MS 배지 4.41 g/L, sucrose 30 g/L, agar 8 g/L, pH 5.6-5.8)에서 300 μmolm-2s-1의 광합성 광자 플럭스 밀도(PPFD)를 갖는 인공 백색 LED 조명 하에서 30일 동안 처리하였다. 광주기, 상대습도(RH) 및 시험관 내 생육 실온은 16/8시간(낮/야간), 70% 및 25℃였다. 30일된 묘목을 라이트 챔버 아래의 에어로포닉 베드에 직접 이식하였다. 식물은 조밀하게 이식되었고, 식물과 식물의 거리는 12 cm였다.Kangwon National University Professor Lim Young-seok, the breeder of this variety, provided 'Golden King' (also known as Love Gold Valley, V48) potatoes ( Solanum tuberosum L.) for the experiment. Aseptic conditions (MS medium 4.41 g / L, sucrose 30 g / L, agar 8 g / L, pH 5.6-5.8) for 30 days under artificial white LED light with a photosynthetic photon flux density (PPFD) of 300 μmolm −2 s −1 . Photoperiod, relative humidity (RH) and in vitro growth room temperature were 16/8 hours (day/night), 70% and 25°C. 30-day-old seedlings were directly transplanted into the aerophonic bed below the light chamber. Plants were transplanted densely, and the plant-to-plant distance was 12 cm.

2. 식물 공장 및 LED(Light-Emitting Diode) 설정2. Plant factory and LED (Light-Emitting Diode) settings

무바이러스 테스트(ISK 20001/0025, Agdia, Inc., USA) 후, 묘목을 다른 LED 조명(Bisol LED light Co. Korea) 조합이 장착된 80 cm × 60 cm × 80 cm 크기의 스틸 챔버에 옮겨 30일 동안 광처리하였다(표 1). PPFD(photosynthetic photon flux density)와 챔버의 광주기 및 온도는 각각 300 μmolm-2 s-1, 16시간(6 AM~10 PM), 18~27℃였다. 그 후, 묘목은 수확할 때까지 자라는 자연광 조건으로 옮겨졌다.After virus-free testing (ISK 20001/0025, Agdia, Inc., USA), the seedlings were transferred to a 80 cm × 60 cm × 80 cm still chamber equipped with a different combination of LED lights (Bisol LED light Co. Korea) 30 1 day light treatment (Table 1). The photosynthetic photon flux density (PPFD) and the photoperiod and temperature of the chamber were 300 µmolm -2 s -1 , 16 hours (6 AM to 10 PM), and 18 to 27 °C, respectively. The seedlings were then transferred to natural light conditions to grow until harvest.

PG200N 휴대용 스펙트럼 PAR 미터(UPRtek, 165Vogt 21, Aachen 52072, Germany)를 사용하여 광비와 강도를 설정했다.Light ratio and intensity were set using a PG200N handheld spectral PAR meter (UPRtek, 165Vogt 21, Aachen 52072, Germany).

LED 조명 구성LED lighting configuration Spectrum combinations Spectrum combinations Intensity ratio(%)Intensity ratio (%) Intensity
(μmol m-2s-1)
Intensity
(μmol m -2 s -1 )
Code nameCode name
Natural lightnatural light 300300 L1L1 R+BR+B 80:2080:20 300300 L2L2 B+B+GB+B+G 70:20:1070:20:10 300300 L3L3 R+B+FRR+B+FR 70:20:1070:20:10 300300 L4L4 R+B+G+FRR+B+G+FR 60:20:10:1060:20:10:10 300300 L5L5 R+B+G+FR+UVR+B+G+FR+UV 50:20:10:10:1050:20:10:10:10 300300 L6L6 R+B+FR+UVR+B+FR+UV 60:20:10:1060:20:10:10 300300 L7L7 R+B+W+FRR+B+W+FR 50:20:20:1050:20:20:10 300300 L8L8 R+B+W+FR+UVR+B+W+FR+UV 40:20:20:10:1040:20:20:10:10 300300 L9L9

R: 적색광(Red/660 nm), B: 청색광(Blue/450 nm), W: 백색광(390~700 nm), FR: 초적광(Far Red/730 nm), G: 녹색광(Green/520 nm), UV: Ultra-violet A(340 nm)R: red light (Red / 660 nm), B: blue light (Blue / 450 nm), W: white light (390 ~ 700 nm), FR: far red light (Far Red / 730 nm), G: green light (Green / 520 nm) ), UV: Ultra-violet A (340 nm)

3. 분무경 시스템3. Atomizer System

어두운 뿌리 성장 챔버를 형성하는 확장된 스트레이 폼 패널이 있는 알루미늄 프레임을 사용하여 첨단 에어로포닉 시스템을 만들었다. 이 첨단 관개/배수 시스템은 영양액 분무, 회수 및 변경의 정밀한 제어가 가능하다. 영양액(표 2)은 사용 중인 처리제에 따라 공급 저장소에서 지속적으로 펌핑되었다. 용액 A와 B는 각각 탱크 A와 B에 저장되었고, 혼합 탱크에서 혼합되어 공급 탱크(200리터)로 EC 및 PH 이송을 조정하였다. 영양액은 반자동으로 혼합하여 공급탱크로 이송하여 1주일에 1회 용액을 교환 및 세척하였다. 식물 뿌리에 튜빙 네트워크의 다양한 펌프에 의해 순환되는 영양 용액을 마이크로젯 노즐로 10초씩 2분 간격으로 분무하였다. 잔류 영양 용액은 해당 저장소로 다시 반환되어 재순환되었다. 실험 내내 영양 용액의 품질(EC 및 PH)을 매일 모니터링하였다. PH는 HCl 1N 및 NaOH 5M에 의해 제어되었다.An advanced aerophonic system was created using an aluminum frame with expanded stray foam panels that form dark root growth chambers. This advanced irrigation/drainage system allows precise control of nutrient spray, recovery and alteration. A nutrient solution (Table 2) was continuously pumped from the feed reservoir depending on the treatment agent in use. Solutions A and B were stored in tanks A and B, respectively, and mixed in the mixing tank to adjust the EC and PH delivery to the feed tank (200 liters). The nutrient solution was semi-automatically mixed and transferred to the supply tank, and the solution was exchanged and washed once a week. Nutrient solutions circulated by various pumps in a tubing network were sprayed on the plant roots with microjet nozzles for 10 seconds at 2-minute intervals. Residual nutrient solution was returned back to the reservoir and recycled. The quality (EC and PH) of the nutrient solution was monitored daily throughout the experiment. PH was controlled by HCl 1N and NaOH 5M.

영양액 조성nutrient solution composition
화합물 이름

compound name
Vegetative Growth Period
(Transplantation to 40th Day)
Vegetative Growth Period
(Transplantation to 40th Day)
Tuber Bulking Period
(41th days to Harvesting day)
Tuber Bulking Period
(41st days to Harvesting day)
A 탱크(50 L)A tank (50L) B 탱크(50 L)B tank (50 L) A 탱크(50 L)A tank (50L) B 탱크(50 L)B tank (50 L) Ca(NO3)2·4H2OCa(NO 3 ) 2 4H 2 O 1.5 kg1.5kg 7.66 kg7.66kg KNO3 KNO 3 3.79 kg3.79kg 3.79 kg3.79kg 3.54 kg3.54kg 3.54 kg3.54kg (NH4)2HPO4 (NH 4 ) 2 HPO 4 1.6 kg1.6kg 1.52 kg1.52kg MgSO4 MgSO 4 4.3 kg4.3kg 3.68 kg3.68kg K2SO4 K 2 SO 4 1.3 kg1.3kg Fe-EDTAFe-EDTA 460 g460g 460 g460g 30.8 g30.8g MnSO4 MnSO 4 30.8 g30.8g H3BO3 H 3 B O 3 57.2 g57.2g 57.2 g57.2g ZnSO4 ZnSO 4 3.6 g3.6g 3.6 g3.6g CuSO4 CuSO4 1.3 g1.3g 1.3 g1.3g (NH4)6MO7O24·4H2O(NH 4 ) 6 M O7 O 24 4H 2 O 0.4 g0.4g 0.4 g0.4g

4. 식물성장 특성 및 종자 괴경 수확량 측정4. Measurement of plant growth characteristics and seed tuber yield

분무경재배 시스템에서 60일 및 90일 동안 성장한 후 형태 생리학적 및 괴경 데이터 수집을 위해 식물을 무작위로 선택하였다.Plants were randomly selected for morphophysiological and tuber data collection after 60 and 90 days of growth in the aeroponic system.

5. 감자 식물의 광합성 색소 분석5. Analysis of photosynthetic pigments in potato plants

감자의 엽록소 a(Chl a), 엽록소 b(Chl a), 총 엽록소(Chl), 카로티노이드를 포함한 감자 식물의 광합성 색소를 분석하였다. 광합성 색소 분석을 위해 각 처리한 식물 표본을 수확하였다. 수확한 잎(3개의 다른 위치에서 식물당 3개의 잎을 함께 혼합)은 즉시 액체 질소에 투하된 다음 -80℃에 저장하여 추가 분석을 수행하였다.Photosynthetic pigments of potato plants including chlorophyll a (Chl a), chlorophyll b (Chl a), total chlorophyll (Chl), and carotenoids were analyzed. Plant specimens from each treatment were harvested for photosynthetic pigment analysis. Harvested leaves (three leaves per plant mixed together at three different locations) were immediately dropped into liquid nitrogen and then stored at -80 °C for further analysis.

광합성 색소 검출을 위해 신선한 잎(500 mg)을 막자사발과 막자를 이용하여 80% 아세톤 10 mL에 불린 후 상온에 15분간 두었다. 채취한 추출물은 튜브로 옮겨 5,000 rpm에서 10분 동안 원심분리하였다. 흡광도는 각각 647, 663 및 470 nm에서 분광광도계(UV-1800 240V, Shimadzu Corporation, Kyoto, Japan)를 사용하여 측정하였다. 광합성 색소는 하기 식에 따라 결정되었고 mg/g 생체중(FW)으로 표현하였다.For photosynthetic pigment detection, fresh leaves (500 mg) were soaked in 10 mL of 80% acetone using a mortar and pestle, and left at room temperature for 15 minutes. The collected extract was transferred to a tube and centrifuged at 5,000 rpm for 10 minutes. Absorbance was measured using a spectrophotometer (UV-1800 240V, Shimadzu Corporation, Kyoto, Japan) at 647, 663 and 470 nm, respectively. The photosynthetic pigment was determined according to the following formula and expressed as mg/g live weight (FW).

엽록소 a = 12.25 × A663 - 2.79 × A647Chlorophyll a = 12.25 × A663 - 2.79 × A647

엽록소 b = 21.50 × A647 - 5.10 × A663Chlorophyll b = 21.50 × A647 - 5.10 × A663

총 엽록소 = 7.15 × A663 + 18.71 × A647Total Chlorophyll = 7.15 × A663 + 18.71 × A647

카로티노이드 = (1000 × A470 - 1.82 × Chl a - 85.02 × Chl b)/198Carotenoids = (1000 × A470 - 1.82 × Chl a - 85.02 × Chl b)/198

5. 총 가용성 탄수화물(TSC) 및 총 가용성 당(TSS) 함량 결정5. Determination of total soluble carbohydrate (TSC) and total soluble sugar (TSS) content

수확한 신선 잎 샘플(250 mg)에 에탄올 5 mL(95%)를 넣고 균질화한 후 5000 rpm에서 10분간 원심분리하였다. 상등액을 추출한 후 70% 에탄올로 공정을 반복하였다. 두 상층액을 합하여 냉장고에 보관하였다.5 mL (95%) of ethanol was added to the harvested fresh leaf sample (250 mg), homogenized, and then centrifuged at 5000 rpm for 10 minutes. After extracting the supernatant, the process was repeated with 70% ethanol. The two supernatants were combined and stored in the refrigerator.

0.1 mL의 분취액을 안트론(200 mg의 anthrone과 72% 황산 100 mL 혼합) 1 mL와 혼합하였다. 그 혼합물은 100℃에서 10분 동안 가열한 후 냉각하였다. 총 가용성 탄수화물은 표준 포도당 곡선을 사용하여 측정하였고, 검출 파장은 625 nm였으며, 결과는 mg/g 생체중으로 표시하였다. 수크로스 함량의 경우 0.2 mL의 상등액을 0.1 mL(30%)의 KOH와 혼합하고 100℃에서 10분간 가열하였다. 상온에서 냉각 후 3 mL의 안트론(150 mg anthrone과 70% 황산 100 mL 혼합)을 첨가하였다. 10분 후, 냉각시킨 시료의 흡광도는 620 nm에서 측정하였다. TSS 농도는 표준 포도당 곡선을 사용하여 계산하였으며, 결과는 ㎍/g 생체중으로 표시하였다.An aliquot of 0.1 mL was mixed with 1 mL of anthrone (200 mg of anthrone mixed with 100 mL of 72% sulfuric acid). The mixture was heated at 100 °C for 10 minutes and then cooled. Total soluble carbohydrates were measured using a standard glucose curve, the detection wavelength was 625 nm, and the results were expressed as mg/g live weight. For sucrose content, 0.2 mL of the supernatant was mixed with 0.1 mL (30%) of KOH and heated at 100 °C for 10 minutes. After cooling at room temperature, 3 mL of anthrone (a mixture of 150 mg anthrone and 100 mL of 70% sulfuric acid) was added. After 10 minutes, the absorbance of the cooled sample was measured at 620 nm. TSS concentrations were calculated using standard glucose curves, and results were expressed as μg/g live weight.

6. 괴경 수확량의 결정6. Determination of tuber yield

괴경 수확량 데이터는 온실 조건에서 식물을 90일 동안 성장시켰을 때 각 처리별로 기록하였다.Tuber yield data were recorded for each treatment when the plants were grown for 90 days under greenhouse conditions.

7. 통계 분석7. Statistical Analysis

일원 분산분석은 Statistics 10(Tallahassee, FL 32312, USA)을 이용하여 수행하였으며, 모든 결과는 평균±SD(표준편차)로 표현하였다. 최소유의차(LSD)는 5% 수준의 확률로 다른 처리의 평균을 비교하기 위해 계산하였다.One-way analysis of variance was performed using Statistics 10 (Tallahassee, FL 32312, USA), and all results were expressed as mean ± SD (standard deviation). The least significant difference (LSD) was calculated to compare the means of different treatments with a probability of 5%.

실시예 1. 감자 식물 성장 특성 및 종자 괴경 수율Example 1. Potato plant growth characteristics and seed tuber yield

표 3은 다른 LED 광 스펙트럼 하에서 광 전처리한 후 성장하여 재배된 감자 식물의 성장 특성을 나타낸다. 그 결과 L4 처리구가 대부분의 성장 특성에 대해 전반적으로 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다(표 3 및 4). 또한, L2 처리구 및 L3 처리구에서 줄기 직경이 더 높게 나타났다. 또한, L3 및 L9 처리구에서 잎 너비와 잎 길이가 더 높게 나타났다.Table 3 shows the growth characteristics of potato plants grown and grown after light pretreatment under different LED light spectrums. As a result, it was found that the L4 treatment had an overall positive effect on most growth characteristics (Tables 3 and 4). In addition, the stem diameter was higher in the L2 and L3 treatments. Also, leaf width and leaf length were higher in the L3 and L9 treatments.

분무경 시스템에서 LED 조사에 따른 감자 식물의 성장 특성Growth characteristics of potato plants under LED irradiation in an aerosol system L1L1 L2L2 L3L3 L4L4 L5L5 L6L6 L7L7 L8L8 L9L9 LSD
(0.05)
LSD
(0.05)
식물 초장
(cm)
vegetation
(cm)
32±
3.26d
32 ±
3.26d
37.66±4.18cd37.66±4.18cd 46.33±3.09b46.33±3.09b 56.67±7.4a56.67±7.4a 32±
4.32d
32 ±
4.32d
40.37±2.49bc40.37±2.49bc 46.33±3.68b46.33±3.68b 44±
2.94bc
44 ±
2.94bc
42±
2.44bc
42 ±
2.44bc
8.578.57
줄기 지름(mm)stem diameter (mm) 4.5±
0.43cd
4.5 ±
0.43cd
6.75±
0.95a
6.75 ±
0.95a
7.02±
0.43a
7.02±
0.43a
5.33±
0.24bc
5.33±
0.24bc
5.34±
0.38bc
5.34±
0.38bc

0.21d

0.21d
5.06±
0.73c
5.06±
0.73c
6.61±
0.35a
6.61±
0.35a
6.21±
0.36ab
6.21±
0.36ab
0.980.98
식물 생체중(g)Plant live weight (g) 13.1±
3.08d
13.1±
3.08d
38.93±4.5bc38.93±4.5bc 51.33±11.08b51.33±11.08b 67±
14.44a
67 ±
14.44a
16.46±4.92d16.46±4.92d 12.86±1.92d12.86±1.92d 37.33±4.98c37.33±4.98c 46.66±3.39bc46.66±3.39bc 45.33
±6.54bc
45.33
±6.54bc
13.2313.23
식물 건조 중량(g)Plant dry weight (g) 1.36±
0.37cde
1.36±
0.37cde
2.8±
0.43b
2.8±
0.43b
3.6±
1.08ab
3.6±
1.08ab
4.4±
1.55a
4.4±
1.55a
0.96±
0.33de
0.96±
0.33de
0.56±
0.04e
0.56±
0.04e
2.26±
0.44bcd
2.26±
0.44bcd
3.1±
0.37ab
3.1±
0.37ab
2.7±
0.32bc
2.7±
0.32bc
1.351.35
가지 수number of branches
0.81b

0.81b

0.82bcd

0.82bcd
4.33±
0.47b
4.33±
0.47b
7.33±
0.94a
7.33±
0.94a
2.33±
0.47cd
2.33±
0.47cd
1.66±
0.47d
1.66 ±
0.47d
2.33±
0.41cd
2.33±
0.41cd
3.66±
0.33bc
3.66±
0.33bc

0.83a

0.83a
1.491.49
마디 수number of bars 21±
2.44bc
21 ±
2.44bc
19±
2.94bcd
19 ±
2.94bcd
24.33±4.78b24.33±4.78b 36.33±2.49a36.33±2.49a 14.32±1.69e14.32±1.69e 14.23±1.66e14.23±1.66e 16±
3.26cde
16 ±
3.26cde
21.23±2.49bc21.23±2.49bc 23.3±
3.09b
23.3 ±
3.09b
5.965.96
잎 수number of leaves 24.61±3.29b24.61±3.29b 17.21±1.69de17.21±1.69de 23.3±
4.18bc
23.3 ±
4.18bc
46±
3.25a
46 ±
3.25a
14.66±3.08e14.66±3.08e 14.61±2.62e14.61±2.62e 19.32±2.49cde19.32±2.49cde 19±
0.81cde
19 ±
0.81cde
19.66±1.24cde19.66±1.24cde 5.185.18
잎 길이(cm)leaf length (cm) 15±
1.63cd
15 ±
1.63cd
19±
1.41ab
19 ±
1.41ab
22±
0.81a
22±
0.81a
19±
0.8ab
19 ±
0.8ab
13.3±
2.86d
13.3±
2.86d
12.66±0.47d12.66±0.47d 17±
0.82bc
17 ±
0.82bc
19
±1.4ab
19
±1.4ab
19.6±
1.22ab
19.6±
1.22ab
3.153.15
잎 너비(cm)leaf width (cm) 10.3±
1.12d
10.3±
1.12d
12.6±
1.2bc
12.6±
1.2bc
15.5±
0.4a
15.5 ±
0.4a
13.16±0.62bc13.16±0.62bc 9.66±
1.19de
9.66±
1.19de

0.81e

0.81e
11.6±
1.24cd
11.6±
1.24cd
13.83±0.62abc13.83±0.62abc 14.33±1.21ab14.33±1.21ab 2.242.24

분무경 시스템에서 LED 조사에 따른 감자 식물(아래 부분)의 성장 특성Growth characteristics of potato plants (lower part) under LED irradiation in a spray mirror system 처리process 뿌리 길이(cm)root length (cm) 뿌리 생체중(g)Root live weight (g) 뿌리 건조 중량(g)Root dry weight (g) 기는 줄기 길이(cm)creeper stem length (cm) 기는 줄기 생체중(g)creeping stem live weight (g) 기는 줄기 건조 중량(g)creeping stem dry weight (g) L1L1 26.66±2.49cd26.66±2.49cd 3.04±1.16e3.04±1.16e 0.2±0.04cd0.2±0.04cd 34.66±4.49bc34.66±4.49bc 2.1±0.35d2.1±0.35d 0.1±0.01de0.1±0.01de L2L2 28.33±2.35bcd28.33±2.35bcd 5.16±0.89bcde5.16±0.89bcde 0.37±0.05bcd0.37±0.05bcd 38±4.32ab38±4.32ab 2.7±0.5bcd2.7±0.5bcd 0.17±0.03bc0.17±0.03bc L3L3 34±2.16ab34±2.16ab 6.8±1.29abcd6.8±1.29abcd 0.54±0.14ab0.54±0.14ab 34.32±2.62bc34.32±2.62bc 2.93±0.61bcd2.93±0.61bcd 0.21±0.05ab0.21±0.05ab L4L4 37.21±6.54a37.21±6.54a 10.1±3.47a10.1±3.47a 0.62±0.29a0.62±0.29a 43.61±7.58a43.61±7.58a 4.7±0.86a4.7±0.86a 0.24±0.04a0.24±0.04a L5L5 23.61±3.39d23.61±3.39d 3.5±1.44cde3.5±1.44cde 0.13±0.06d0.13±0.06d 24±5.09d24±5.09d 2.2±0.68cd2.2±0.68cd 0.05±0.01ef0.05±0.01ef L6L6 30±1.63bcd30±1.63bcd 3.3±1.52de3.3±1.52de 0.12±0.08cd0.12±0.08cd 27±3.55cd27±3.55cd 1.03±0.49e1.03±0.49e 0.02±0.01f0.02±0.01f L7L7 29±2.16bcd29±2.16bcd 7.1±1.75abc7.1±1.75abc 0.29±0.11cd0.29±0.11cd 29.3±4.18bcd29.3±4.18bcd 3.2±0.48bc3.2±0.48bc 0.05±0.02ef0.05±0.02ef L8L8 32±1.63abc32±1.63abc 7±1.43abc7±1.43abc 0.54±0.05ab0.54±0.05ab 35.66±3.29abc35.66±3.29abc 2.76±0.4bcd2.76±0.4bcd 0.13±0.02cd0.13±0.02cd L9L9 35±4.08ab35±4.08ab 8.33±1.58ab8.33±1.58ab 0.42±0.06abc0.42±0.06abc 33.12±1.24bc33.12±1.24bc 3.33±0.75b3.33±0.75b 0.07±0.01def0.07±0.01def LSD(0.05)LSD(0.05) 7.027.02 3.63.6 0.240.24 8.978.97 1.031.03 0.060.06

식물당 괴경 수와 식물당 괴경 생체중의 변화를 비교한 결과는 도 2와 같다. 가장 높은 괴경 수는 L4 처리구로 나타났고, 그 다음으로 L2 및 L3이 높게 나타났다. 또한, 괴경 생체중은 L8, L9, L4, L7 순으로 나타났다. 또한, L5와 L6은 식물당 더 적은 수의 괴경과 생체중으로 나타났다.The results of comparing the change in the number of tubers per plant and the live weight of tubers per plant are shown in FIG. 2 . The highest number of tubers appeared in the L4 treatment, followed by L2 and L3. In addition, tuber fresh weight was in the order of L8, L9, L4, and L7. Also, L5 and L6 showed fewer tubers and live weight per plant.

한편, 도 3은 소형(< 3 g), 중형(3-5 g), 대형(> 5 g)과 같은 세 가지 등급으로 분류된 괴경의 수를 비교한 것이다. 가장 작은 괴경과 중간 괴경은 각각 L2와 L3 처리구에서 가장 많이 나타났다. L4 처리구에서는 대형(> 5 g) 괴경 수가 가장 많이 발견되었다. On the other hand, Figure 3 compares the number of tubers classified into three grades: small (< 3 g), medium (3-5 g), and large (> 5 g). The smallest tubers and medium tubers appeared the most in L2 and L3 treatments, respectively. The largest number of large (> 5 g) tubers was found in the L4 treatment.

실시예 2. 감자 식물의 광합성 색소 및 탄수화물 함량 분석Example 2. Photosynthetic pigment and carbohydrate content analysis of potato plants

감자 식물의 총 엽록소, Ch1 a, b, 카로티노이드 함량과 같은 광합성 색소는 도 4에 나타내었다. L4 처리에서 더 높은 Chl a 및 카로티노이드가 나타난 반면, Chl b 및 총 엽록소 함량은 L8 처리에서 유의하게 증가하였다. 반면, L5와 L6 처리구는 Chl a, Chl b, 카로티노이드, 총 엽록소 함량에서 최소값의 결과를 보였다.Photosynthetic pigments such as total chlorophyll, Ch1 a, b, and carotenoid content of potato plants are shown in FIG. 4 . While higher Chl a and carotenoids appeared in the L4 treatment, Chl b and total chlorophyll content were significantly increased in the L8 treatment. On the other hand, L5 and L6 treatments showed the lowest values in Chl a, Chl b, carotenoids and total chlorophyll content.

잎과 괴경의 TSC(total soluble carbohydrate)와 TSS(total soluble sugar)의 함량은 도 5와 같다. 각 매개변수는 대조군과 비교하여 모든 처리에서 유의한 감소를 보였다. 이 중 L5 및 L6 처리구가 대체적으로 가장 낮게 나타났다.The contents of total soluble carbohydrate (TSC) and total soluble sugar (TSS) of leaves and tubers are shown in FIG. 5 . Each parameter showed a significant decrease in all treatments compared to the control group. Among them, the L5 and L6 treatments showed the lowest level in general.

Claims (10)

감자 식물을 적색광, 청색광 및 초적광을 조합한 LED(Light emitting diode)를 조사하면서 재배하는 단계를 포함하는 엽록소 및 카로티노이드 함량과 생육 및 생산량이 증진된 씨감자 또는 감자의 재배방법.A method of cultivating seed potatoes or potatoes with enhanced chlorophyll and carotenoid content, growth and yield, comprising cultivating potato plants while irradiating LEDs (Light Emitting Diodes) combining red light, blue light, and super-red light. 제1항에 있어서, 상기 적색광의 파장은 640~680 ㎚이고, 상기 청색광의 파장은 430~470 ㎚이고, 상기 초적광의 파장은 710~750 nm인 것을 특징으로 하는 엽록소 및 카로티노이드 함량과 생육 및 생산량이 증진된 씨감자 또는 감자의 재배방법.The method of claim 1, wherein the wavelength of the red light is 640-680 nm, the wavelength of the blue light is 430-470 nm, and the wavelength of the ultra-red light is 710-750 nm, characterized in that the chlorophyll and carotenoid content and growth and A method of growing seed potatoes or potatoes with increased yield. 제1항에 있어서, 상기 조합은 적색광, 청색광 및 초적광 LED를 68~72:18~22:8~12 비율이 되도록 조합하는 것을 특징으로 하는 엽록소 및 카로티노이드 함량과 생육 및 생산량이 증진된 씨감자 또는 감자의 재배방법.The method of claim 1, wherein the combination is a seed potato with enhanced chlorophyll and carotenoid content, growth and production, characterized in that the combination of red light, blue light and ultra-red light LEDs in a ratio of 68 to 72:18 to 22:8 to 12 How to grow potatoes. 제1항에 있어서, 상기 LED 조사는 하루에 14~18시간씩 20~40일 동안 조사하는 것을 특징으로 하는 엽록소 및 카로티노이드 함량과 생육 및 생산량이 증진된 씨감자 또는 감자의 재배방법.The method of claim 1, wherein the LED irradiation is performed for 14 to 18 hours a day for 20 to 40 days. 제1항에 있어서, 상기 감자는 골든킹(Golden king) 품종인 것을 특징으로 하는 엽록소 및 카로티노이드 함량과 생육 및 생산량이 증진된 씨감자 또는 감자의 재배방법.The seed potato or potato cultivation method according to claim 1, wherein the potato is of the Golden King variety, characterized in that the content of chlorophyll and carotenoids, growth and production are enhanced. 제3항에 있어서, 감자 식물을 적색광, 청색광 및 초적광 LED를 68~72:18~22:8~12 비율이 되도록 조합한 LED(Light emitting diode)를 하루에 14~18시간씩 20~40일 동안 조사하고, 자연광 상태에서 60~120일 동안 분무경재배하는 단계를 포함하는 엽록소 및 카로티노이드 함량과 생육 및 생산량이 증진된 씨감자 또는 감자의 재배방법.The method of claim 3, wherein the potato plants are treated with LEDs (Light Emitting Diodes) in which red light, blue light, and ultra-red LEDs are combined in a ratio of 68 to 72:18 to 22:8 to 12 for 14 to 18 hours a day for 20 to 40 days. A method of cultivating seed potatoes or potatoes with enhanced chlorophyll and carotenoid content, growth and production, comprising the steps of irradiation for days and aeroponic cultivation for 60 to 120 days under natural light. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법으로 재배된 엽록소 및 카로티노이드 함량과 생육 및 생산량이 증진된 씨감자 또는 감자.Seed potatoes or potatoes with increased chlorophyll and carotenoid content, growth and yield grown by the method of any one of claims 1 to 6. 감자 식물을 적색광, 청색광 및 초적광을 조합한 LED(Light emitting diode)를 조사하면서 재배하는 것을 특징으로 하는, 씨감자 또는 감자의 엽록소 및 카로티노이드 함량과 생육 및 생산량을 증가시키는 방법.A method for increasing the chlorophyll and carotenoid content, growth and production of seed potatoes or potatoes, characterized by cultivating potato plants while irradiating a light emitting diode (LED) combining red light, blue light and super-red light. 제8항에 있어서, 상기 조합은 적색광, 청색광 및 초적광 LED를 68~72:18~22:8~12 비율이 되도록 조합하는 것을 특징으로 하는 씨감자 또는 감자의 엽록소 및 카로티노이드 함량과 생육 및 생산량을 증가시키는 방법.The method of claim 8, wherein the combination is characterized in that the combination of red light, blue light and ultra-red light LEDs in a ratio of 68 ~ 72: 18 ~ 22: 8 ~ 12 The chlorophyll and carotenoid content, growth and production of potatoes or potatoes how to increase it. 제8항에 있어서, 상기 LED 조사는 하루에 14~18시간씩 20~40일 동안 조사하는 것을 특징으로 하는 씨감자 또는 감자의 엽록소 및 카로티노이드 함량과 생육 및 생산량을 증가시키는 방법.The method according to claim 8, wherein the LED irradiation is performed for 14 to 18 hours a day for 20 to 40 days.
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