KR20230064465A - Cultivation method to increase flower yield and lutein content of marigold - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마리골드에 LED 혼합광을 조사하여 재배하는 단계를 포함하는 마리골드의 새로운 재배방법에 관한 것으로, 본 발명은 마리골드의 꽃 생산량 및 루테인 함량을 동시에 증가시키는 최적의 재배 조건을 확립함으로써 기능성 물질의 함량이 증진된 우수한 품질의 마리골드를 고효율로 재배할 수 있다.The present invention relates to a new cultivation method of marigolds comprising the step of cultivating marigolds by irradiating mixed light with LEDs. High-quality marigolds with increased content of functional substances can be cultivated with high efficiency.
마리골드(Marigold, Tagetes erecta L.)는 국화과의 천수국속을 통틀어 이르는 것으로 봄에 파종하는 한해살이풀로 꽃은 초여름에서 가을까지 핀다. 크게 아프리카종과 프랑스종으로 구분하는데, 잎의 가장자리에 잔톱니가 없고 꽃이 대륜인 것을 천수국이라 하고, 잎의 가장자리에 잔톱니가 있고 꽃이 소륜인 것을 만수국이라 한다. 멕시코가 원산지로 관상용으로 화단에 널리 재배한다. 마리골드 꽃잎에는 루테인(lutein)이 다량 함유되어 있는데 이는 오렌지색을 띠게 하는 색소로서 꽃잎에 포함된 색소의 약 90%를 차지하고 있다.Marigold ( Tagetes erecta L.) is an annual plant that is sown in spring and blooms from early summer to autumn. It is largely divided into African and French species. Those without small sawtooth on the edge of the leaves and large flowers are called Cheonsuguk, and those with small sawtooth on the edge of the leaves and small flowers are called Mansukguk. Originating from Mexico, it is widely cultivated in flower beds for ornamental purposes. Marigold petals contain a large amount of lutein, which is a pigment that gives an orange color and accounts for about 90% of the pigment contained in the petals.
식물공장(plant factory)은 빛, 온도, 습도, 이산화탄소 농도 및 배양액 등의 환경을 인위적으로 조절하여 농작물을 계획 생산하는 고부가가치 농업 시스템으로, 생육환경을 인공적으로 제어하여 공산품처럼 일정한 품질의 생산이 가능한 시스템적인 농업 형태이다. 식물공장에서는 태양광을 대신하여 인공조명장치를 사용하는데, 식물에 유용한 광질과 광도를 조사할 수 있도록 고압나트륨등, 메탈헬라이드등, 형광등, LED등 등 다양한 인공광원이 개발되어 왔다. 특히 LED등은 무 수은으로 환경친화적이고 경량이며, 전력 절감이 탁월하고 수명이 길면서도 구동회로가 간단하다는 것과 함께 특정 광질을 쉽게 만들 수 있는 장점이 있다.A plant factory is a high value-added agricultural system that artificially adjusts the environment such as light, temperature, humidity, carbon dioxide concentration, and culture medium to plan and produce crops. It is a possible form of systematic farming. In plant factories, artificial lighting devices are used instead of sunlight, and various artificial light sources such as high-pressure sodium lamps, metal halide lamps, fluorescent lamps, and LEDs have been developed to irradiate light quality and light intensity useful for plants. In particular, LED lamps are mercury-free, environmentally friendly, lightweight, have excellent power saving, long lifespan, simple driving circuits, and have the advantage of being easy to produce a specific light quality.
재배목적에 따라 맞춤식 광질로 특정한 광질을 이용할 수 있다는 장점을 이용하여 엽채류 재배에 LED 광원을 이용하는 사례가 늘어나고 있다. 일 예로, 한국특허공개 제10-2018-0054455호는 LED 광원을 조건화하여 배추과 새싹채소의 비타민 C 함량을 증가시키는 방법을 개시하고 있다.The use of LED light sources for leafy vegetable cultivation is increasing, taking advantage of the advantage that specific light quality can be used with customized light quality according to the purpose of cultivation. For example, Korean Patent Publication No. 10-2018-0054455 discloses a method of increasing the vitamin C content of Chinese cabbage and sprout vegetables by conditioning an LED light source.
그러나 LED 광원을 이용한 마리골드의 재배방법에 대해서는 현재까지 공개된 바가 없으며, 특히 마리골드 재배시 LED 광원을 조사함으로써 마리골드의 꽃 생산량 및 루테인 함량을 동시에 증가시키는 것에 대하여는 더욱더 공개된 바가 없다.However, there is no disclosure about the cultivation method of marigolds using an LED light source, and in particular, there is no disclosure about simultaneously increasing the flower production and lutein content of marigolds by irradiating an LED light source during marigold cultivation.
이에, 본 발명은 마리골드(Tagetes erecta L.)의 꽃 생산량 및 루테인 함량을 증가시키는 마리골드의 최적의 재배 조건 및 재배방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.Accordingly, the technical task of the present invention is to provide optimal cultivation conditions and cultivation methods for marigolds that increase flower production and lutein content of marigolds ( Tagetes erecta L.).
본 발명자들은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 연구하였으며, 그 결과 특정의 LED 혼합광을 조사하여 마리골드를 재배할 경우 마리골드의 꽃 생산량과 루테인 함량이 증가하는 것을 발견하였고, 이에 기초하여 적정 광질, 광도, 광조사 시간, 재배 온도 및 재배 기간을 포함하는 최적의 재배 조건을 확립함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors studied to solve the above problems, and as a result, it was found that when marigolds were grown by irradiating a specific LED mixed light, the flower production and lutein content of marigolds increased, based on this, the appropriate light quality , By establishing optimal cultivation conditions including light intensity, light irradiation time, cultivation temperature and cultivation period, the present invention was completed.
이에, 본 발명은 마리골드에 LED 혼합광을 조사하여 재배하는 단계를 포함하는 마리골드의 꽃 생산량 및 루테인 함량을 증가시키는 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a method for increasing the flower production and lutein content of marigolds, comprising culturing marigolds by irradiating mixed light with LEDs.
또한, 본 발명은 (1) 마리골드 종자를 파종하여 5주간 육묘하는 단계; (2) 상기 육묘 단계에서 수득한 마리골드 모종을 식물공장 시스템에 정식하는 단계; 및 (3) 상기 정식한 마리골드 모종에 LED 혼합광을 조사하여 8주 내지 9주간 재배하는 단계를 포함하는, 마리골드의 꽃 생산량 및 루테인 함량을 증가시키는 방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of (1) sowing marigold seeds and raising seedlings for 5 weeks; (2) planting the marigold seedlings obtained in the seedling step in a plant factory system; And (3) providing a method for increasing the flower production and lutein content of marigolds, comprising the step of cultivating the planted marigold seedlings with LED mixed light for 8 to 9 weeks.
또한, 본 발명은 상기 재배방법에 의해 진행되는, 마리골드의 꽃 생산량 및 루테인 함량을 증가시키기 위한 마리골드 재배에 최적화된 식물공장 시스템을 제공한다.In addition, the present invention provides a plant factory system optimized for marigold cultivation to increase marigold flower production and lutein content, proceeding by the above cultivation method.
또한, 본 발명은 상기 재배방법을 포함하는, 마리골드의 꽃 생산량 및 루테인 함량을 증가시키기 위한 마리골드 재배 플랫폼을 제공한다.In addition, the present invention provides a marigold cultivation platform for increasing marigold flower production and lutein content, including the above cultivation method.
또한, 본 발명은 상기 재배방법에 의해 수득되는, 꽃 생산량 및 루테인 함량이 증가된 것이 특징인 마리골드를 제공한다.In addition, the present invention provides marigolds obtained by the above cultivation method, characterized by increased flower production and lutein content.
본 발명의 재배방법은 꽃 생산량 및 루테인 함량이 동시에 증가된 마리골드를 생산할 수 있으므로, 기능성 물질의 함량이 증진된 우수한 품질의 마리골드를 고효율로 재배할 수 있다.Since the cultivation method of the present invention can produce marigolds with increased flower production and lutein content at the same time, high-quality marigolds with increased content of functional substances can be cultivated with high efficiency.
또한 본 발명의 재배방법이 제시하는 광질, 광도 및 광조사 시간 조건은 마리골드 생산량 대비 경제성까지도 고려한 것으로, 본 발명의 재배방법을 식물공장 시스템에 적용시 비용 면에서 상당히 효율적이다.In addition, the light quality, light intensity, and light irradiation time conditions presented by the cultivation method of the present invention take into account economic feasibility compared to marigold production, and are quite cost-effective when the cultivation method of the present invention is applied to a plant factory system.
도 1은 온도 조절에 따른 마리골드 꽃과 루테인 생산량 제어 효과 확인 실험의 재배 조건 및 과정을 개략적으로 나타낸 것이다(TC: Temperature Condition).
도 2는 9주간(63일)의 재배 후 각 온도에 따른 마리골드의 꽃 사진을 나타낸 것이다.
도 3은 9주간(63일)의 재배 후 각 온도에 따른 마리골드의 꽃 생산량(식물 기준의 생중량(FW, Fresh Weight))을 나타낸 것이다.
도 4는 9주간(63일)의 재배 후 각 온도에 따른 마리골드 꽃의 루테인 생산량(건중량(DW, Dry Weight))을 나타낸 것이다.
도 5는 광주기(명기/암기) 조절에 따른 마리골드 꽃과 루테인 생산량 제어 효과 확인 실험의 재배 조건 및 과정을 개략적으로 나타낸 것이다(LP: Light Photoperiod).
도 6은 9주간(63일)의 재배 후 각 광주기 조건에 따른 마리골드의 꽃 사진을 나타낸 것이다.
도 7은 9주간(63일)의 재배 후 각 광주기 조건에 따른 마리골드의 꽃 생산량(식물 기준의 생중량(FW, Fresh Weight))을 나타낸 것이다.
도 8은 9주간(63일)의 재배 후 각 광주기 조건에 따른 마리골드 꽃의 루테인 생산량(건중량(DW, Dry Weight))을 나타낸 것이다.
도 9는 광질에 따른 마리골드 꽃과 루테인 생산량 제어 효과 확인 실험의 재배 조건 및 과정을 개략적으로 나타낸 것이다(LQ: Light Quality).
도 10은 각 광질에 따른 스펙트럼, 재배사진 및 9주간(63일)의 재배 후 마리골드의 꽃 사진을 나타낸 것이다.
도 11은 9주간(63일)의 재배 후 각 광질에 따른 마리골드의 꽃 생산량(식물 기준의 생중량(FW, Fresh Weight))을 나타낸 것이다.
도 12는 9주간(63일)의 재배 후 각 광질에 따른 마리골드 꽃의 루테인 생산량을 나타낸 것이다.
도 13은 광도 조절에 따른 마리골드 꽃과 루테인 생산량 제어 효과 확인 실험의 재배 조건 및 과정을 개략적으로 나타낸 것이다(LI: Light Intensity).
도 14는 8주간(56일)의 재배 후 각 광도 조건에 따른 마리골드의 꽃 사진을 나타낸 것이다.
도 15는 8주간(56일)의 재배 후 각 광도 조건에 따른 마리골드의 꽃 생산량(식물 기준의 생중량(FW, Fresh Weight))을 나타낸 것이다.
도 16은 8주간(56일)의 재배 후 각 광도 조건에 따른 마리골드 꽃의 루테인 생산량(건중량(DW, Dry Weight))을 나타낸 것이다.
도 17은 UV-A 처리 조건에 따른 마리골드 꽃과 루테인 생산량 제어 효과 확인 실험의 재배 조건 및 과정을 개략적으로 나타낸 것이다(UA: UV-A (365 nm)).
도 18은 9주간(63일)의 재배 후 각 UV-A 처리 조건에 따른 마리골드의 꽃 사진을 나타낸 것이다.
도 19는 9주간(63일)의 재배 후 각 UV-A 처리 조건에 따른 마리골드의 꽃 생산량(식물 기준의 생중량(FW, Fresh Weight))을 나타낸 것이다.
도 20은 9주간(63일)의 재배 후 각 UV-A 처리 조건에 따른 마리골드 꽃의 루테인 생산량(건중량(DW, Dry Weight))을 나타낸 것이다.Figure 1 schematically shows the cultivation conditions and process of the experiment confirming the control effect of marigold flowers and lutein production according to temperature control (TC: Temperature Condition).
Figure 2 shows a photograph of marigold flowers according to each temperature after 9 weeks (63 days) of cultivation.
Figure 3 shows the flower production (fresh weight (FW, plant standard)) of marigolds according to each temperature after 9 weeks (63 days) of cultivation.
Figure 4 shows the lutein production (dry weight (DW)) of marigold flowers according to each temperature after 9 weeks (63 days) of cultivation.
5 schematically shows the cultivation conditions and process of an experiment confirming the control effect of marigold flowers and lutein production according to photoperiod (light/memory) control (LP: Light Photoperiod).
Figure 6 shows a photograph of marigold flowers according to each photoperiod condition after 9 weeks (63 days) of cultivation.
Figure 7 shows the flower production (fresh weight (FW, plant standard)) of marigolds according to each photoperiod condition after 9 weeks (63 days) of cultivation.
Figure 8 shows the lutein production (dry weight (DW)) of marigold flowers according to each photoperiod condition after 9 weeks (63 days) of cultivation.
Figure 9 schematically shows the cultivation conditions and process of the experiment confirming the control effect of marigold flowers and lutein production according to light quality (LQ: Light Quality).
10 shows the spectrum according to each light quality, cultivation photos, and marigold flower photos after cultivation for 9 weeks (63 days).
Figure 11 shows the flower production (fresh weight (FW, plant standard)) of marigolds according to each light quality after 9 weeks (63 days) of cultivation.
Figure 12 shows the lutein production of marigold flowers according to each light quality after 9 weeks (63 days) of cultivation.
13 schematically shows the cultivation conditions and process of an experiment confirming the control effect of marigold flowers and lutein production according to light intensity control (LI: Light Intensity).
14 shows pictures of marigold flowers according to each light intensity condition after 8 weeks (56 days) of cultivation.
Figure 15 shows the flower production (fresh weight (FW, plant standard)) of marigolds according to each light intensity condition after 8 weeks (56 days) of cultivation.
16 shows the lutein production (dry weight (DW)) of marigold flowers according to each light intensity condition after 8 weeks (56 days) of cultivation.
17 schematically shows the cultivation conditions and process of an experiment confirming the control effect of marigold flowers and lutein production according to UV-A treatment conditions (UA: UV-A (365 nm)).
18 shows pictures of marigold flowers according to each UV-A treatment condition after 9 weeks (63 days) of cultivation.
Figure 19 shows the flower production (fresh weight (FW, plant standard)) of marigolds according to each UV-A treatment condition after cultivation for 9 weeks (63 days).
Figure 20 shows the lutein production (dry weight (DW)) of marigold flowers according to each UV-A treatment condition after 9 weeks (63 days) of cultivation.
본 발명은 마리골드(Tegetes erecta L.)에 LED 혼합광을 조사하여 재배하는 단계를 포함하는, 마리골드의 꽃 생산량 및 루테인 함량을 증가시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for increasing flower production and lutein content of marigolds, comprising culturing marigolds ( Tegetes erecta L.) by irradiating mixed light with LEDs.
마리골드는 국화과의 천수국속을 통틀어 이르는 것으로 봄에 파종하는 한해살이풀로 꽃은 초여름에서 가을까지 핀다. 크게 아프리카종과 프랑스종으로 구분하는데, 잎의 가장자리에 잔톱니가 없고 꽃이 대륜인 것을 천수국이라 하고, 잎의 가장자리에 잔톱니가 있고 꽃이 소륜인 것을 만수국이라 한다. 멕시코가 원산지로 관상용으로 화단에 널리 재배한다. 마리골드 꽃잎에는 루테인(lutein)이 다량 함유되어 있는데 이는 오렌지색을 띠게 하는 색소로서 꽃잎에 포함된 색소의 약 90%를 차지하고 있다.Marigold is an annual plant that is sown in spring and blooms from early summer to autumn. It is largely divided into African and French species. Those without small sawtooth on the edge of the leaves and large flowers are called Cheonsuguk, and those with small sawtooth on the edge of the leaves and small flowers are called Mansukguk. Originating from Mexico, it is widely cultivated in flower beds for ornamental purposes. Marigold petals contain a large amount of lutein, which is a pigment that gives an orange color and accounts for about 90% of the pigment contained in the petals.
루테인(lutein)은 잔토필(xanthophylls)의 하나로서, 현재까지 알려진 600개의 자연 발생 카로티노이드 가운데 하나이다. 루테인은 식물, 기타 잔토필에서만 합성되며 시금치, 케일, 노란당근 등의 잎채소에서 대량으로 발견된다. 루테인은 눈의 황반과 수정체 그리고 뇌, 피부, 심장, 척추조직에 집중되어 있는 성분으로 눈이 외부로부터 들어오는 강한 자외선, 특히 블루라이트라고 알려진 청색광을 흡수하여 눈을 보호하고 활성 산소를 산화시킨다. 체내에서 합성되지 않으므로 음식을 통해서 섭취해야 한다.Lutein is one of the xanthophylls and is one of the 600 naturally occurring carotenoids known to date. Lutein is synthesized only in plants and other xanthophylls, and is found in large quantities in leafy vegetables such as spinach, kale, and yellow carrots. Lutein is a component that is concentrated in the macula, lens, brain, skin, heart, and spinal tissues of the eye. It protects the eyes and oxidizes active oxygen by absorbing strong ultraviolet rays coming from outside, especially blue light known as blue light. It cannot be synthesized in the body, so it must be obtained through food.
본 발명자들은 마리골드에 LED 혼합광을 조사하여 재배할 경우 마리골드의 꽃 생산량과 루테인 함량이 증가하는 것을 발견하였다.The present inventors found that the flower production and lutein content of marigolds increased when cultivated by irradiating mixed LED light on marigolds.
용어 "LED"는 발광 다이오드(light emitting diode)를 지칭하는 것으로, LED 조명기구는 식물의 종류와 생육과정에 맞추어 최적 파장의 빛을 발산하는 여러 종류의 LED를 적당한 비율로 조합하고, 이들을 패널 등의 부재에 다수 배치하여 형성하는 조명기구를 말하며, 더 구체적으로는 적색, 청색, 녹색, 백색의 LED 중에서 선택되는 1종류 이상의 LED를 보드(board) 상에 적당한 비율로 다수 배치하여 이루어진다.The term "LED" refers to a light emitting diode, and LED lighting fixtures combine various types of LEDs emitting light of optimal wavelengths in an appropriate ratio according to the type of plant and growth process, and use them as a panel, etc. It refers to a lighting fixture formed by arranging a plurality of members of, more specifically, by arranging a plurality of LEDs of one or more types selected from among red, blue, green, and white LEDs on a board in an appropriate ratio.
용어 "조사"는 표면 상에 광을 비추는 것으로 LED 광에 식물체 표면을 노출시키는 것을 지칭한다.The term “irradiation” refers to exposing a plant surface to LED light by shining light onto the surface.
일 구현예에서, 본 발명의 재배방법에 있어서 LED 혼합광은 적색광(red light), 녹색광(green light) 및 청색광(blue light)의 RGB 혼합광일 수 있다.In one embodiment, in the cultivation method of the present invention, the LED mixed light may be RGB mixed light of red light, green light, and blue light.
일 구현예에서, 상기 RGB 혼합광은 각 광원의 PPFD(Photosynthetic Photon Flux Density, μmol m-2 s-1) 비율로 RGB를 1 내지 4 : 1 내지 4 : 1 내지 4의 비율로 포함하는 RGB 혼합광일 수 있다.In one embodiment, the RGB mixed light is a PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density, µmol m -2 s -1 ) ratio of each light source of 1 to 4: 1 to 4: RGB mixture including RGB at a ratio of 1 to 4 can be light
상기 "PPFD"는 식물재배 시 광도의 단위이며, 가시광선(400 ~ 700 nm)의 파장에서 광의 단위 시간과 단위 면적당 광량자수를 나타낸다. 일반적으로 형광등에서 1W = 4.59 μmol m-2 s-1이고, 660 nm 적색 LED에서 1W = 5.52 μmol m-2 s-1 에 해당된다.The "PPFD" is a unit of light intensity during plant cultivation, and represents the number of photons per unit time and unit area of light at the wavelength of visible light (400 ~ 700 nm). In general, 1W = 4.59 μmol m -2 s -1 in a fluorescent lamp and 1W = 5.52 μmol m -2 s -1 in a 660 nm red LED.
일 구현예에서, 상기 RGB 혼합광은 RGB 2:1:1, RGB 1:2:1, RGB 2:2:1, RGB 4:4:1, RGB 1:1:1, RGB 1:1:2 및 RGB 1:1:4로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 RGB 혼합광일 수 있으며, 바람직하게는 RGB 2:1:1 또는 RGB 1:1:2 혼합광이고, 보다 바람직하게는 RGB 2:1:1 혼합광일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the RGB mixed light is RGB 2:1:1, RGB 1:2:1, RGB 2:2:1, RGB 4:4:1, RGB 1:1:1, RGB 1:1: It may be any one RGB mixed light selected from the group consisting of 2 and RGB 1: 1: 4, preferably RGB 2: 1: 1 or RGB 1: 1: 2 mixed light, more preferably RGB 2: It may be 1:1 mixed light, but is not limited thereto.
일 구현예에서, 본 발명의 재배방법에 있어서 LED 혼합광은 상술한 RGB 혼합광에 FR(far red light, 근적외선)을 추가한 RGBFR 혼합광일 수 있다. 구체적으로, RGBFR 혼합광은 RGBFR 1:1:1:1 혼합광일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, in the cultivation method of the present invention, the LED mixed light may be RGBFR mixed light obtained by adding FR (far red light, near infrared ray) to the above-described RGB mixed light. Specifically, the RGBFR mixed light may be RGBFR 1:1:1:1 mixed light, but is not limited thereto.
후술하는 실시예에서 살펴보는 바와 같이, 본 발명의 재배방법은 단색광에서 보다 혼합광에서, 혼합광 중 FR 파장이 포함된 광 환경에서 마리골드의 꽃 생산량과 루테인 생산량이 최대를 나타내었다(실시예 3 참조). 다만 RGBFR 혼합광의 경우, 추가적인 FR 광원 비용과 이에 추가되는 전력비용, FR 광원의 추가로 발생되는 열에 의한 추가적인 공조비용 등을 고려해 보았을 때 FR의 효과는 다른 혼합광과 비교하여 경제성이 좋지 못하다.As will be seen in the examples described later, the cultivation method of the present invention showed the maximum flower production and lutein production of marigold in a light environment including FR wavelength among mixed light, in mixed light rather than in monochromatic light (Example see 3). However, in the case of RGBFR mixed light, considering the additional FR light source cost, the additional power cost, and the additional air conditioning cost due to the heat generated by the addition of the FR light source, the effect of FR is not economical compared to other mixed lights.
본 발명자들은 RGB 2:1:1로 설정된 광환경과 UV-A를 추가하였을 때 마리골드 꽃과 루테인 생산량의 변화를 확인하기 위하여, 기존 광원과 UV를 동시에 9주간 조사하였을 때, 기존 광원에서 4주간 재배 후 UV와 동시에 5주간 조사하였을 때, 기존 광원에서 6주간 재배 후 UV와 동시에 3주간 조사하였을 때, 기존 광원에서 8주간 재배 후 UV와 동시에 1주간 조사하였을 때, 기존 광원에서 9주간 재배하였을 때, 그리고 개화 전 기존 광원과 UV를 동시에 3주간 조사하고 그 후 6주간 기존 광원만 조사하였을 때, 마리골드 꽃과 루테인 생산량을 비교하였다. 그 결과, 마리골드 꽃을 수확하기 1주일전 UV를 함께 조사하였을 때, 마리골드 꽃 생산량과 루테인 생산량이 기존 광원만 조사한 경우 보다 20%이상 높은 생산량을 나타내었고, UV 조사 시간이 3주 이상 길게 이어졌을 때는 그 효과가 나타나지 않았다(실시예 5 참조).In order to confirm the change in marigold flowers and lutein production when UV-A and the light environment set to RGB 2:1:1 were added, when the existing light source and UV were simultaneously irradiated for 9 weeks, the existing
따라서, 일 구현예에서, 본 발명의 재배방법은 마리골드에 RGB 혼합광을 조사하여 재배하되, 마리골드의 수확 전 1주일 내지 2주일간 UV-A 광원을 추가로 조사하여 재배할 수 있다. 바람직하게는 마리골드의 수확 전 1주일간 UV-A 광원을 추가로 조사하여 재배할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Therefore, in one embodiment, the cultivation method of the present invention is cultivated by irradiating RGB mixed light to marigolds, but can be cultivated by further irradiating UV-A light sources for 1 to 2 weeks before harvesting marigolds. Preferably, it may be cultivated by additionally irradiating a UV-A light source for one week before harvesting marigolds, but is not limited thereto.
일 구현예에서, 본 발명의 재배방법에 있어서 LED 광도는 200 μmol m-2 s-1 내지 300 μmol m-2 s-1 범위일 수 있다. 바람직하게는, LED 광도는 200 μmol m-2 s-1일 수 있고, 보다 바람직하게는 LED 혼합광이 RGB 2:1:1 혼합광이고, 광도가 200 μmol m-2 s-1일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the LED light intensity in the cultivation method of the present invention may be in the range of 200 μmol m -2 s -1 to 300 μmol m -2 s -1 . Preferably, the LED luminous intensity may be 200 μmol m -2 s -1 , more preferably the LED mixed light is RGB 2: 1: 1 mixed light, and the luminous intensity may be 200 μmol m -2 s -1 , but is not limited thereto.
후술하는 실시예에서 살펴보는 바와 같이, 마리골드의 꽃 생산량은 광도 200, 250, 300에서 유의적인 차이가 없고, 마리골드의 루테인 생산량도 세 가지의 광도에서 큰 차이를 나타내지 않는다. 구체적으로, 광도가 증가함에 따라 꽃 수확량은 증가하나 루테인 함량은 감소하여 총 얻어지는 루테인 양은 광도 200 이상 기준으로는 차이가 없었다. 반면 광도 150에서는 200 이상의 광도에서 재배된 마리골드 꽃 생산량과 비교하여 66~75% 수준이었고, 루테인 생산량은 64.7~65.5%로 현격히 떨어졌다(실시예 4 참조). 200 이상의 광도에서 마리골드 꽃 생산량과 루테인 생산량은 큰 차이를 나타내지 않지만, 광도가 200인 경우 광원에 직접적으로 사용되는 전력량과 이에 따른 발열량이 250과 300에서 보다 낮기 때문에, 공조에 사용되는 전력량을 낮추는 광도 200이 경제적이 측면에서 바람직할 수 있다.As will be seen in the Examples to be described later, the flower production of marigolds does not show a significant difference at light intensities of 200, 250, and 300, and the lutein production of marigolds does not show a significant difference at the three light intensities. Specifically, as the light intensity increased, the flower yield increased, but the lutein content decreased, so there was no difference in the total amount of lutein obtained when the light intensity was 200 or higher. On the other hand, at the light intensity of 150, it was 66-75% compared to the production of marigold flowers grown at a light intensity of 200 or more, and the lutein production was significantly reduced to 64.7-65.5% (see Example 4). At a light intensity of 200 or more, there is no significant difference between marigold flower production and lutein production. A light intensity of 200 may be preferable from an economical point of view.
일 구현예에서, 본 발명의 재배방법에 있어서 LED 광주기(명기/암기)는 11시간/13시간 내지 12시간/12시간일 수 있다. 다시 말하면, 본 발명의 재배방법에 있어서 LED 광이 켜지는 시간은 11시간 내지 12시간일 수 있다. 바람직하게는, LED 광주기(명기/암기)는 11시간/13시간, 즉 LED 광이 켜지는 시간은 11시간일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the LED photoperiod (specified/memorized) in the cultivation method of the present invention may be 11 hours/13 hours to 12 hours/12 hours. In other words, in the cultivation method of the present invention, the time when the LED light is turned on may be 11 to 12 hours. Preferably, the LED photoperiod (memory/memory) may be 11 hours/13 hours, that is, the LED light-on time may be 11 hours, but is not limited thereto.
후술하는 실시예에서 살펴보는 바와 같이, 광이 켜지는 시간이 11시간 보다 짧을수록 마리골드 꽃과 루테인 생산량이 감소하였고, 광이 켜지는 시간이 11시간일 때 마리골드 꽃과 루테인 생산량이 증가하였으며, 광이 켜지는 시간이 11시간 보다 더 긴 경우 큰 차이를 보이지 않았다(실시예 2 참조). 따라서 광이 켜지는 시간을 11시간으로 조절하였을 때, 식물공장에서 마리골드 꽃과 루테인 생산량을 최대로 하면서 최소한의 전력을 사용하게 되므로 바람직할 수 있다.As will be seen in the examples described later, the shorter the light-on time was less than 11 hours, the lower the marigold flower and lutein production, and when the light-on time was 11 hours, the marigold flower and lutein production increased. , No significant difference was shown when the light-on time was longer than 11 hours (see Example 2). Therefore, when the light-on time is adjusted to 11 hours, it may be preferable because the minimum power is used while maximizing the production of marigold flowers and lutein in the plant factory.
일 구현예에서, 본 발명의 재배방법에 있어서 재배 온도는 19 ± 1℃ 범위일 수 있다. 바람직하게는 재배 온도는 19℃일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the cultivation temperature in the cultivation method of the present invention may be in the range of 19 ± 1 ° C. Preferably, the cultivation temperature may be 19 ° C, but is not limited thereto.
후술하는 실시예에서 살펴보는 바와 같이, 온도를 19℃, 23℃, 27℃, 19℃(개화전까지 3주)/24℃(개화후 6주)로 조절하고 각 온도에 따른 마리골드의 꽃과 루테인 생산량을 확인한 결과, 19℃에서 재배한 마리골드에서 꽃 생산량 및 루테인 생산량이 가장 높았고, 온도가 높아질수록 마리골드 꽃과 루테인 생산량은 감소하였다. 또한 19℃에서 개화 전(정식 후 3주)까지 재배하고 개화 후(정식 후 4~9주) 24℃로 온도를 올려 주었을 때는 19℃에서 지속적으로 유지했던 환경과 비교하여 마리골드 꽃과 루테인 생산량이 낮게 나타났다(실시예 1 참조). 따라서 온도를 19 ± 1℃ 범위로 지속적으로 유지하는 것이 마리골드의 꽃과 루테인 생산량에 바람직할 수 있다.As will be described in the examples described later, the temperature was adjusted to 19 ° C, 23 ° C, 27 ° C, 19 ° C (3 weeks before flowering) / 24 ° C (6 weeks after flowering), and the flowers and flowers of marigolds according to each temperature As a result of checking the lutein production, the flower production and lutein production were the highest in marigolds grown at 19 ℃, and the marigold flowers and lutein production decreased as the temperature increased. In addition, when grown at 19℃ before flowering (3 weeks after planting) and raised the temperature to 24℃ after flowering (4 to 9 weeks after planting), marigold flowers and lutein production were compared with the environment continuously maintained at 19℃. was low (see Example 1). Therefore, continuously maintaining the temperature in the range of 19 ± 1 ° C may be desirable for marigold flowers and lutein production.
일 구현예에서, 본 발명의 재배방법에 있어서 재배 기간 중 습도는 60 내지 80% 범위일 수 있으며, 재배 기간 중 CO2 농도는 400 ppm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, in the cultivation method of the present invention, the humidity during the cultivation period may range from 60 to 80%, and the CO 2 concentration during the cultivation period may be 400 ppm, but is not limited thereto.
일 구현예에서, 본 발명의 재배방법에 있어서 마리골드는 마리골드 종자가 아닌 마리골드 모종일 수 있다. 상기 마리골드 모종은 마리골드 종자를 파종하여 5주간 육묘하여 수득한 것일 수 있다. 구체적으로, 마리골드 종자를 수분을 충분히 흡수한 스펀지 배지에 파종 후 5주간 육묘할 수 있으며, 본엽이 완전히 전개된 후(파종 후 3주)부터는 포트에 이식하여, 2주간 재배할 수 있다.In one embodiment, in the cultivation method of the present invention, marigolds may be marigold seedlings other than marigold seeds. The marigold seedlings may be obtained by sowing marigold seeds and raising seedlings for 5 weeks. Specifically, marigold seeds can be raised for 5 weeks after sowing in a sponge medium that has sufficiently absorbed moisture, and after the true leaves are completely developed (3 weeks after sowing), they can be transplanted into pots and grown for 2 weeks.
상기와 같이 5주간 육묘하여 수득한 마리골드 모종을 식물공장 시스템에 정식한 후 본 발명의 재배방법에 따라 LED 혼합광을 조사하여 마리골드를 재배할 수 있다.After planting the marigold seedlings obtained by raising seedlings for 5 weeks as described above in a plant factory system, marigolds can be grown by irradiating LED mixed light according to the cultivation method of the present invention.
일 구현예에서, 본 발명의 재배방법에 있어서 LED 혼합광을 조사하여 재배하는 기간은 8주(56일) 내지 9주(63일)일 수 있다. 일 구현예에서, 본 발명의 재배방법에 있어서 LED 혼합광을 조사하여 재배하는 기간은 9주(63일)일 수 있다.In one embodiment, the cultivation period by irradiating mixed LED light in the cultivation method of the present invention may be 8 weeks (56 days) to 9 weeks (63 days). In one embodiment, the cultivation period by irradiating mixed LED light in the cultivation method of the present invention may be 9 weeks (63 days).
상술한 본 발명의 재배방법은 바람직하게는 식물공장 시스템에서 수행될 수 있다. 식물공장 시스템은 시설 안에서 빛, 온도, 습도, 이산화탄소 등의 재배환경을 인공적으로 제어하여 계절에 관계없이 식물을 계획적이며 자동으로 연속 생산하는 시스템이다. 본 발명의 재배방법은 식물공장 시스템과 유사한 모든 재배시설에서 수행될 수 있음이 통상의 기술자에게 자명할 것이다. The cultivation method of the present invention described above may be preferably performed in a plant factory system. The plant factory system is a system that artificially controls the cultivation environment such as light, temperature, humidity, and carbon dioxide within the facility to systematically and automatically continuously produce plants regardless of the season. It will be apparent to those skilled in the art that the cultivation method of the present invention can be performed in any cultivation facility similar to a plant factory system.
본 발명의 또 다른 측면은 (1) 마리골드 종자를 파종하여 5주간 육묘하는 단계; (2) 상기 육묘 단계에서 수득한 마리골드 모종을 식물공장 시스템에 정식하는 단계; 및 (3) 상기 정식한 마리골드 모종에 LED 혼합광을 조사하여 8주 내지 9주간 재배하는 단계를 포함하는, 마리골드의 꽃 생산량 및 루테인 함량을 증가시키는 방법에 관한 것이다.Another aspect of the present invention is (1) sowing marigold seeds and raising seedlings for 5 weeks; (2) planting the marigold seedlings obtained in the seedling step in a plant factory system; and (3) irradiating the planted marigold seedlings with LED mixed light and cultivating them for 8 to 9 weeks.
본 발명의 또 다른 측면은 상기 재배방법에 의해 진행되는, 마리골드의 꽃 생산량 및 루테인 함량을 증가시키기 위한 마리골드 재배에 최적화된 식물공장 시스템에 관한 것이다.Another aspect of the present invention relates to a plant factory system optimized for marigold cultivation to increase marigold flower production and lutein content, proceeding by the above cultivation method.
본 발명의 또 다른 측면은 상기 재배방법을 포함하는, 마리골드의 꽃 생산량 및 루테인 함량을 증가시키기 위한 마리골드 재배 플랫폼에 관한 것이다.Another aspect of the present invention relates to a marigold cultivation platform for increasing marigold flower yield and lutein content, including the above cultivation method.
본 발명의 또 다른 측면은 상기 재배방법에 의해 수득되는, 꽃 생산량 및 루테인 함량이 증가된 것이 특징인 마리골드에 관한 것이다.Another aspect of the present invention relates to marigolds obtained by the cultivation method, characterized by increased flower production and lutein content.
본 발명의 재배방법은 마리골드의 꽃 생산량 및 루테인 함량을 동시에 증가시키는 최적의 재배 조건을 확립함으로써 기능성 물질의 함량이 증진된 우수한 품질의 마리골드를 고효율로 재배할 수 있다.The cultivation method of the present invention can cultivate marigolds of excellent quality with increased content of functional substances with high efficiency by establishing optimal cultivation conditions that simultaneously increase the flower production and lutein content of marigolds.
또한 본 발명에서 제시하는 광질, 광도 및 광조사 시간 조건은 마리골드 생산량 대비 경제성까지도 고려한 것으로, 본 발명의 재배방법을 식물공장 시스템에 적용시 비용 면에서 상당히 효율적이다.In addition, the light quality, light intensity, and light irradiation time conditions presented in the present invention take into account economic feasibility compared to marigold production, and are quite cost-effective when the cultivation method of the present invention is applied to a plant factory system.
이하, 실시예를 통하여 본 발명의 구성 및 효과를 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the configuration and effects of the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited by these examples.
실시예Example
실시예 1: 온도 조절에 따른 마리골드 꽃과 루테인 생산량 증대 효과 확인Example 1: Confirmation of the effect of increasing the production of marigold flowers and lutein according to temperature control
온도 조절에 따른 마리골드의 꽃과 루테인 생산량 제어 효과를 확인하기 위하여 식물재배용 생장챔버에서 온도를 19℃, 23℃, 27℃, 19℃(개화전까지 3주)/24℃(개화후 6주)로 조절하고 각 온도에 따른 마리골드의 꽃과 루테인 생산량을 확인하였다.In order to confirm the effect of controlling marigold flowers and lutein production according to temperature control, the temperature in the growth chamber for plant cultivation was 19 ° C, 23 ° C, 27 ° C, 19 ° C (3 weeks before flowering) / 24 ° C (6 weeks after flowering) , and confirmed the production of marigold flowers and lutein according to each temperature.
먼저, 식물공장 시스템에 정식 전 마리골드 종자를 수분을 충분히 흡수한 스펀지 배지에 파종 후 5주간 재배하였다. 본엽이 완전히 전개된 후(파종 후 3주)부터는 포트에 이식하여, 2주간 재배하였다. 육묘 기간 중 수분 공급은 스펀지가 표면이 마르지 않게 2~3일 간격으로 공급해 주었고, 양분 공급은 파종 후 8~12일 0.5 dS/m, 13~20일 1.0 dS/m, 20~24일 1.2 dS/m, 25~27일 1.5 dS/m, 28~35일 2.0 dS/m 으로, 배양액 농도를 서서히 높여주었다.First, marigold seeds before planting in the plant factory system were sown on a sponge medium that sufficiently absorbed moisture and then cultivated for 5 weeks. After the true leaves were completely developed (3 weeks after sowing), they were transplanted into pots and cultivated for 2 weeks. During the seedling period, water was supplied at intervals of 2 to 3 days to prevent the surface of the sponge from drying out, and nutrient supply was 0.5 dS/m on
상기에 따라 5주간 육묘하여 수득한 마리골드 모종을 식물공장 시스템에 정식하여 온도를 19℃(TC1), 23℃(TC2), 27℃(TC3), 19℃(개화 전까지 3주)/24℃(개화 후 6주) (TC4)로 조절하고, 습도 60 ~ 80%, CO2 농도 400 ppm (Ambient), 광질 R2G1B1, 광량 300 μmol m-2 s-1, 광주기(광On/광Off) 11시간/13시간, 양액 EC 2.0 dS/m, pH 6.4로 하여 총 9주간(63일) 재배하였다. 재배 조건 및 과정을 도 1에 개략적으로 나타내었다.Marigold seedlings obtained by raising seedlings for 5 weeks according to the above were planted in a plant factory system and the temperature was 19℃ (TC1), 23℃ (TC2), 27℃ (TC3), 19℃ (3 weeks before flowering)/24℃ (6 weeks after flowering) (TC4),
9주간(63일)의 재배 후 각 온도에 따른 마리골드의 꽃 사진을 도 2에 나타내었다. 도 2에 나타난 바와 같이, 19℃에서 재배하였을 때(TC1) 가장 높은 꽃 생산량을 나타내는 것을 육안으로 확인할 수 있었다. 각 온도에 따른 마리골드의 꽃 생산량(꽃 기준[g/flower] 및 식물 기준[g/plant]) 및 루테인 생산량을 하기 표 1에 정리하고, 꽃 생산량(식물 기준의 생중량(fresh weight)) 및 꽃의 루테인 생산량(건중량(DW, Dry Weight))을 각각 도 3 및 도 4에 나타내었다.After 9 weeks (63 days) of cultivation, pictures of marigold flowers according to each temperature are shown in FIG. 2. As shown in Figure 2, it was confirmed with the naked eye that the highest flower production was exhibited when grown at 19 ° C (TC1). Flower production (flower standard [g / flower] and plant standard [g / plant]) and lutein production of marigold according to each temperature are summarized in Table 1 below, and flower production (fresh weight based on plant standard) and lutein production (dry weight (DW)) of flowers are shown in FIGS. 3 and 4, respectively.
[표 1] 온도 조절에 따른 꽃과 루테인 생산량[Table 1] Flowers and lutein production according to temperature control
상기 표 1, 도 3 및 도 4에 나타난 바와 같이, 19℃에서 재배한 마리골드에서 꽃 생산량 및 루테인 생산량이 가장 높았고(TC1), 온도가 높아질수록 마리골드 꽃과 루테인 생산량은 감소하였다(TC2 및 TC3 참조). 또한 19℃에서 개화 전(정식 후 3주)까지 재배하고, 개화 후(정식 후 4~9주) 24℃로 온도를 올려 주었을 때(TC4)는 19℃에서 지속적으로 유지했던 환경(TC1)과 비교하여 마리골드 꽃과 루테인 생산량이 낮게 나타났다.As shown in Table 1, FIGS. 3 and 4, flower production and lutein production were the highest in marigolds grown at 19 ° C (TC1), and as the temperature increased, marigold flowers and lutein production decreased (TC2 and see TC3). In addition, when grown at 19℃ until flowering (3 weeks after planting) and after flowering (4 to 9 weeks after planting), when the temperature was raised to 24℃ (TC4), the environment maintained continuously at 19℃ (TC1) and In comparison, marigold flowers and lutein production were low.
상기 결과로부터 온도를 19℃로 지속적으로 유지한 식물공장 환경에서 마리골드의 꽃과 루테인 생산량이 가장 좋은 것을 확인하였다.From the above results, it was confirmed that marigold flowers and lutein production were the best in a plant factory environment where the temperature was continuously maintained at 19 ° C.
실시예 2: 광주기(일장) 조절에 따른 마리골드 꽃과 루테인 생산량 증대 효과 확인Example 2: Confirmation of the effect of increasing marigold flower and lutein production according to photoperiod (day length) control
광주기 조절에 따른 마리골드의 꽃과 루테인 생산량 제어 효과를 확인하기 위하여 식물재배용 생장챔버에서 광이 켜지는 시간을 9시간, 10시간, 11시간, 12시간(광이 꺼지는 시간 15시간, 14시간, 13시간, 12시간)으로 조절하고 각 광주기에 따른 마리골드의 꽃과 루테인 생산량을 확인하였다.In order to confirm the effect of controlling marigold flowers and lutein production according to the photoperiod control, the light on time in the growth chamber for plant cultivation was set at 9, 10, 11, 12 hours (light off
구체적으로, 실시예 1에 따라 5주간 육묘한 마리골드 모종을 식물생장챔버(환경제어챔버)에 정식하여 광주기(명기/암기, 또는 광On/광Off)를 9시간/15시간(LP1), 10시간/14시간(LP2), 11시간/13시간(LP3), 12시간/12시간(LP4)로 조절하고, 각 조건별 식재수 18개체, 온도 19 ± 1℃, 습도 60 ~ 80%, CO2 농도 400 ppm (Ambient), 광질 R2G1B1, 광량 300 μmol m-2 s-1, 양액 EC 2.0 dS/m, pH 6.4로 하여 총 9주간(63일) 재배하였다. 재배 조건 및 과정을 도 5에 개략적으로 나타내었다.Specifically, marigold seedlings grown for 5 weeks according to Example 1 were planted in a plant growth chamber (environmental control chamber), and the photoperiod (specified / memorized, or light On / Light Off) was 9 hours / 15 hours (LP1) , 10 hours / 14 hours (LP2), 11 hours / 13 hours (LP3), 12 hours / 12 hours (LP4), 18 plants for each condition,
9주간(63일)의 재배 후 각 광주기 조건에 따른 마리골드의 꽃 사진을 도 6에 나타내었다. 도 6에 나타난 바와 같이, 광이 켜지는 시간을 11시간 이상으로 조절하였을 때(LP3, LP4) 높은 꽃 생산량을 나타냄을 육안으로 확인할 수 있었다. 각 광주기 조건에 따른 마리골드의 꽃 생산량(꽃 기준[g/flower] 및 식물 기준[g/plant]) 및 루테인 생산량을 하기 표 2에 정리하고, 꽃 생산량(식물 기준의 생중량(fresh weight)) 및 꽃의 루테인 생산량(건중량(DW, Dry Weight))을 각각 도 7 및 도 8에 나타내었다.After 9 weeks (63 days) of cultivation, marigold flower photos according to each photoperiod condition are shown in FIG. 6. As shown in FIG. 6, it was visually confirmed that high flower production was exhibited when the light-on time was adjusted to 11 hours or more (LP3, LP4). The flower production (flower standard [g / flower] and plant standard [g / plant]) and lutein production of marigold according to each photoperiod condition are summarized in Table 2 below, and the flower production (fresh weight based on plant standard) )) and lutein production (dry weight (DW)) of flowers are shown in FIGS. 7 and 8, respectively.
[표 2] 광주기 조절에 따른 꽃과 루테인 생산량[Table 2] Flowers and lutein production according to photoperiod control
상기 표 2, 도 7 및 도 8에 나타난 바와 같이, 광이 켜지는 시간이 11시간 보다 짧을수록 마리골드 꽃과 루테인 생산량이 감소하였고(LP1, LP2), 광이 켜지는 시간이 11시간일 때(LP3) 마리골드 꽃과 루테인 생산량이 증가하였으며, 광이 켜지는 시간이 11시간 보다 더 긴 경우(LP4) 큰 차이를 보이지 않았다.As shown in Table 2, FIGS. 7 and 8, the shorter the time when the light was turned on was less than 11 hours, the production of marigold flowers and lutein decreased (LP1, LP2), and when the time when the light was turned on was 11 hours (LP3) The production of marigold flowers and lutein increased, and no significant difference was seen when the light was turned on for longer than 11 hours (LP4).
상기 결과로부터 광이 켜지는 시간을 11시간으로 조절하였을 때, 식물공장에서 마리골드 꽃과 루테인 생산량을 최대로 하면서 최소한의 전력을 사용하는 것을 확인하였다.From the above results, it was confirmed that when the light-on time was adjusted to 11 hours, the minimum power was used while maximizing the production of marigold flowers and lutein in the plant factory.
실시예 3: 광질 조절에 따른 마리골드 꽃과 루테인 생산량 증대 효과 확인Example 3: Confirmation of marigold flower and lutein production increase effect according to light quality control
마리골드 꽃과 루테인 생산량을 최대로 하는 광질 환경을 찾기 위해 단색광 2종(R, G), RGB 혼합광 7종(R2G1B1, R1G2B1, R2G2B1, R4G4B1, R1G1B1, R1G1B2, R1G1B4), RGBFR 혼합광 1종(R1G1B1FR)의 환경을 설정하여 챔버에서 마리골드를 재배하여, 각 광질에 따른 마리골드의 꽃과 루테인 생산량을 확인하였다.To find the light quality environment that maximizes marigold flowers and lutein production, 2 types of monochromatic light (R, G), 7 types of RGB mixed light (R2G1B1, R1G2B1, R2G2B1, R4G4B1, R1G1B1, R1G1B2, R1G1B4), 1 type of RGBFR mixed light (R1G1B1FR) environment was set to grow marigolds in the chamber, and the flowers and lutein production of marigolds according to each light quality were confirmed.
구체적으로, 실시예 1에 따라 5주간 육묘한 마리골드 모종을 식물공장 시스템에 정식하여 광질을 단색광 R(LQ1), 단색광 G(LQ2), RGB 혼합광 R2G1B1(LQ3), R1G2B1(LQ4), R2G2B1(LQ5), R4G4B1(LQ6), R1G1B1(LQ7), R1G1B2(LQ8), R1G1B4(LQ9), RGBFR 혼합광 R1G1B1FR1(LQ10)으로 설정하고, 각 조건별 식재수 16개체, 온도 19 ± 1℃, 습도 60 ~ 80%, CO2 농도 400 ppm (Ambient), 광량 300 μmol m-2 s-1, 광주기(명기/암기) 12시간/12시간, 양액 EC 2.0 dS/m, pH 6.4로 하여 총 9주간(63일) 재배하였다. 설정된 광 환경은 PPFD 단위로 비율을 조정하여 조사하였다. 재배 조건 및 과정을 도 9에 개략적으로 나타내었다.Specifically, marigold seedlings grown for 5 weeks according to Example 1 were planted in a plant factory system, and the light quality was determined by monochromatic light R (LQ1), monochromatic light G (LQ2), RGB mixed light R2G1B1 (LQ3), R1G2B1 (LQ4), R2G2B1 (LQ5), R4G4B1(LQ6), R1G1B1(LQ7), R1G1B2(LQ8), R1G1B4(LQ9), RGBFR mixed light R1G1B1FR1(LQ10), 16 plants for each condition,
각 광질 조건에 따른 스펙트럼, 재배사진 및 9주간(63일)의 재배 후 마리골드의 꽃 사진을 도 10에 나타내었다. 각 광질 조건에 따른 마리골드의 꽃 생산량(꽃 기준[g/flower] 및 식물 기준[g/plant]) 및 루테인 생산량을 하기 표 3에 정리하고, 꽃 생산량(식물 기준의 생중량(fresh weight)) 및 루테인 생산량을 각각 도 11 및 도 12에 나타내었다.The spectrum according to each light quality condition, cultivation photos, and marigold flower photos after cultivation for 9 weeks (63 days) are shown in FIG. 10. Flower production (flower standard [g / flower] and plant standard [g / plant]) and lutein production of marigold according to each light quality condition are summarized in Table 3 below, and flower production (fresh weight based on plant standard) ) and lutein production are shown in FIGS. 11 and 12, respectively.
[표 3] 광질 조절에 따른 꽃과 루테인 생산량[Table 3] Flowers and lutein production according to light quality control
상기 표 3, 도 11 및 도 12에 나타난 바와 같이, 단색광에서 보다 혼합광에서, 혼합광 중 FR 파장이 포함된 광 환경에서 마리골드의 꽃 생산량과 루테인 생산량이 최대를 나타내었다. 이중 생산량이 가장 좋았던 광환경은 R2G1B1(LQ3), R1G1B2(LQ8), R1G1B1FR1(LQ10)의 세 가지 광질이었다.As shown in Table 3, FIGS. 11 and 12, the flower production and lutein production of marigolds showed the maximum in the light environment including the FR wavelength among the mixed light in the mixed light rather than in the monochromatic light. Among them, the light environments with the best production were three mineral qualities: R2G1B1 (LQ3), R1G1B2 (LQ8), and R1G1B1FR1 (LQ10).
상기 세 가지 광질 R2G1B1(LQ3), R1G1B2(LQ8), R1G1B1FR1(LQ10)을 선정하여 재배대에서 재실험하였다. 그 결과 FR이 포함된 광질(LQ10)에서 동일하게 높은 결과를 나타냈고, 유의적인 차이는 나타나지 않았지만 R2G1B1(LQ3), R1G1B2(LQ8) 순으로 나타났다. 이는 챔버에서 재배했을 때와 동일하였다. FR의 추가에 따른 마리골드 꽃과 루테인 함량 증진은 명확한 결과였으나, 추가적인 FR 광원 비용과 이에 추가되는 전력비용, FR 광원의 추가로 발생되는 열에 의한 추가적인 공조비용 등을 고려해 보았을 때 FR의 효과는 다른 혼합광과 비교하여 경제성이 좋지 못했다. 따라서 두번째로 좋았던 R2G1B1의 광환경을 최적의 광질 환경으로 선정하였다.The three mineral qualities R2G1B1 (LQ3), R1G1B2 (LQ8), and R1G1B1FR1 (LQ10) were selected and retested on the cultivation bed. As a result, the same high result was shown in the light quality (LQ10) including FR, and although no significant difference was shown, R2G1B1 (LQ3) and R1G1B2 (LQ8) appeared in the order. This was the same as when grown in a chamber. The increase in marigold flower and lutein content according to the addition of FR was a clear result, but considering the additional FR light source cost, the additional power cost, and the additional air conditioning cost due to the heat generated by the addition of the FR light source, the effect of FR was different. Compared to mixed light, the economic efficiency was not good. Therefore, the light environment of R2G1B1, which was the second best, was selected as the optimal light quality environment.
실시예 4: 광도 조절에 따른 마리골드 꽃과 루테인 생산량 증대 효과 확인Example 4: Confirmation of marigold flower and lutein production increase effect according to light intensity control
광도 조절에 따른 마리골드의 꽃과 루테인 생산량 제어 효과를 확인하기 위하여 RGB 2:1:1로 설정된 광환경에서 광도를 150, 200, 250, 300 μmol m-2 s-1 으로 조절하여 각 광도에 따른 마리골드의 꽃과 루테인 생산량을 비교하였다.In order to confirm the control effect of marigold flowers and lutein production according to the light intensity control, the light intensity was adjusted to 150, 200, 250, and 300 μmol m -2 s -1 in the light environment set to RGB 2: 1: 1 to determine each light intensity. Marigold flowers and lutein production were compared.
구체적으로, 실시예 1에 따라 5주간 육묘한 마리골드 모종을 식물생장챔버(환경제어챔버)에 정식하여 광도를 150 μmol m-2 s-1 (LI1), 200 μmol m-2 s-1 (LI2), 250 μmol m-2 s-1 (LI3), 300 μmol m-2 s-1 (LI4)로 조절하고, 각 조건별 식재수 16개체, 온도 19 ± 1℃, 습도 60 ~ 80%, CO2 농도 400 ppm (Ambient), 광질 R2G1B1, 광주기(명기/암기) 11시간/13시간, 양액 EC 2.0 dS/m, pH 6.4로 하여 총 8주간(56일) 재배하였다. 재배 조건 및 과정을 도 13에 개략적으로 나타내었다.Specifically, marigold seedlings grown for 5 weeks according to Example 1 were planted in a plant growth chamber (environmental control chamber), and the light intensity was 150 μmol m -2 s -1 (LI1), 200 μmol m -2 s -1 ( LI2), 250 μmol m -2 s -1 (LI3), 300 μmol m -2 s -1 (LI4), 16 plants for each condition,
8주간(56일)의 재배 후 각 광도 조건에 따른 마리골드의 꽃 사진을 도 14에 나타내었다. 도 14에 나타난 바와 같이, 광도가 150일때(LI1)에 비하여 200 이상인 경우(LI2, LI3, LI4)에 높은 꽃 수확량을 나타냄을 육안으로 확인할 수 있었다. 각 광도 조건에 따른 마리골드의 꽃 생산량(꽃 기준[g/flower] 및 식물 기준[g/plant]) 및 루테인 생산량을 하기 표 4에 정리하고, 꽃 생산량(식물 기준의 생중량(fresh weight)) 및 꽃의 루테인 생산량(건중량(DW, Dry Weight))을 각각 도 15 및 도 16에 나타내었다.After 8 weeks (56 days) of cultivation, marigold flower photos according to each light intensity condition are shown in FIG. 14. As shown in FIG. 14, it was visually confirmed that high flower yields were exhibited when the light intensity was 200 or more (LI2, LI3, LI4) compared to when the light intensity was 150 (LI1). Flower production (flower standard [g / flower] and plant standard [g / plant]) and lutein production of marigolds according to each light intensity condition are summarized in Table 4, and flower production (fresh weight based on plant standard) ) and lutein production (dry weight (DW)) of flowers are shown in FIGS. 15 and 16, respectively.
[표 4] 광도 조절에 따른 꽃과 루테인 생산량[Table 4] Flowers and lutein production according to light intensity control
상기 표 4, 도 15 및 도 16에 나타난 바와 같이, 마리골드의 꽃 생산량은 광도 200, 250, 300에서 유의적인 차이는 없었고, 마리골드의 루테인 생산량도 세 가지의 광도에서 큰 차이를 나타내지 않았다(LI2, LI3, LI4). 구체적으로, 광도가 증가함에 따라 꽃 수확량은 증가하나 루테인 함량은 감소하여 총 얻어지는 루테인 양은 광도 200 이상 기준으로는 차이가 없었다. 반면 150 광도(LI1)에서는 200 이상의 광도에서 재배된 마리골드 꽃 생산량과 비교하여 66~75% 수준이었고, 루테인 생산량은 64.7~65.5%로 현격히 떨어졌다.As shown in Table 4, FIGS. 15 and 16, there was no significant difference in the flower production of marigolds at light intensities of 200, 250, and 300, and the lutein production of marigolds did not show a significant difference at the three light intensities ( LI2, LI3, LI4). Specifically, as the light intensity increased, the flower yield increased, but the lutein content decreased, so there was no difference in the total amount of lutein obtained when the light intensity was 200 or higher. On the other hand, at 150 light intensity (LI1), it was 66-75% compared to marigold flower production grown at 200 or more light intensity, and lutein production dropped significantly to 64.7-65.5%.
200 이상의 광도에서 마리골드 꽃 생산량과 루테인 생산량은 큰 차이를 나타내지 않았으나(LI2, LI3, LI4), 광도가 200인 경우 광원에 직접적으로 사용되는 전력량과 이에 따른 발열량이 250과 300에서 보다 낮기 때문에, 공조에 사용되는 전력량을 낮추어 경제성을 확보하는 광도인 200을 선택하였다.At a light intensity of 200 or higher, there was no significant difference between marigold flower production and lutein production (LI2, LI3, LI4). A light intensity of 200 was selected to secure economic feasibility by lowering the amount of electricity used for air conditioning.
실시예 5: 마리골드 꽃과 루테인 함량 증진을 위한 UV-A LED 조절 시험Example 5: UV-A LED control test for marigold flower and lutein content enhancement
RGB 2:1:1로 설정된 광환경과 UV-A를 추가하였을 때 마리골드 꽃과 루테인 생산량의 변화를 확인하기 위하여, 기존 광원과 UV를 동시에 9주간 조사하였을 때, 기존 광원에서 4주간 재배 후 UV와 동시에 5주간 조사하였을 때, 기존 광원에서 6주간 재배 후 UV와 동시에 3주간 조사하였을 때, 기존 광원에서 8주간 재배 후 UV와 동시에 1주간 조사하였을 때, 그리고 기존 광원에서 9주간 재배하였을 때 마리골드 꽃과 루테인 생산량을 비교하였다.In order to confirm the change in marigold flowers and lutein production when UV-A was added and the light environment set to RGB 2:1:1, when the existing light source and UV were irradiated simultaneously for 9 weeks, after 4 weeks of cultivation under the existing light source When irradiated with UV for 5 weeks, when grown in the existing light source for 6 weeks and then irradiated with UV for 3 weeks, when grown in the existing light source for 8 weeks and then irradiated with UV for 1 week, and when grown in the existing light source for 9 weeks Marigold flowers and lutein production were compared.
구체적으로, 실시예 1에 따라 5주간 육묘한 마리골드 모종을 재배실에 정식하여 각 조건별 식재수 12개체, 온도 19 ± 1℃, 습도 60 ~ 80%, CO2 농도 400 ppm (Ambient), 광질 R2G1B1 + UV-A, 광량 200 μmol m-2 s-1, 광주기(명기/암기) 11시간/13시간, 양액 EC 2.0 dS/m, pH 6.4로 하고, 기존 광원에서 9주간 재배(UV 미처리: UA1), 기존 광원에서 8주간 재배 후 UV와 동시에 1주간 조사(수확 전 1주 UV 처리: UA2), 기존 광원에서 6주간 재배 후 UV와 동시에 3주간 조사(수확 전 3주 UV 처리: UA3), 기존 광원에서 4주간 재배 후 UV와 동시에 5주간 조사(수확 전 5주 UV 처리: UA4), 기존 광원과 UV를 동시에 9주간 조사(재배 전기간 UV 처리: UA5), 개화 전 기존 광원과 UV를 동시에 3주간 조사하고 그 후 6주간 기존 광원만 조사(개화 전 3주 UV 처리: UA6)하여 총 9주간(63일) 재배하였다. 재배 조건 및 과정을 도 17에 개략적으로 나타내었다.Specifically, seedlings of marigold seedlings were planted in the cultivation room for 5 weeks according to Example 1, and the number of plants for each condition was 12, temperature 19 ± 1 ℃, humidity 60 ~ 80%, CO 2 concentration 400 ppm (Ambient), Light quality R2G1B1 + UV-A, light amount 200 μmol m -2 s -1 , photoperiod (specified / memorized) 11 hours / 13 hours, nutrient solution EC 2.0 dS / m, pH 6.4, cultivated for 9 weeks in the existing light source (UV Untreated: UA1), UV irradiation for 1 week after cultivation in the existing light source for 8 weeks (UV treatment for 1 week before harvest: UA2), UV irradiation for 3 weeks at the same time after 6 weeks of cultivation in the existing light source (UV treatment for 3 weeks before harvest: UA3), UV irradiation for 5 weeks after cultivation in the existing light source for 4 weeks (UV treatment for 5 weeks before harvest: UA4), UV irradiation for 9 weeks at the same time as the existing light source (UV treatment during the entire period of cultivation: UA5), and conventional light source before flowering UV was simultaneously irradiated for 3 weeks, and only the existing light source was irradiated for 6 weeks thereafter (UV treatment for 3 weeks before flowering: UA6), followed by cultivation for a total of 9 weeks (63 days). Cultivation conditions and processes are schematically shown in FIG. 17 .
9주간(63일)의 재배 후 UV-A 조사 조건에 따른 마리골드의 꽃 사진을 도 18에 나타내었다. 도 18에 나타난 바와 같이, 수확 전 UV-A 1주 처리군(UA2)은 UV 미처리군을 포함한 다른 처리군 보다 높은 꽃 수확량을 나타냄을 육안으로 확인할 수 있었다. UV-A 조사 조건에 따른 마리골드의 꽃 생산량(꽃 기준[g/flower] 및 식물 기준[g/plant]) 및 루테인 생산량을 하기 표 5에 정리하고, 꽃 생산량(식물 기준의 생중량(fresh weight)) 및 꽃의 루테인 생산량(건중량(DW, Dry Weight))을 각각 도 19 및 도 20에 나타내었다.After 9 weeks (63 days) of cultivation, marigold flowers according to UV-A irradiation conditions are shown in FIG. 18. As shown in FIG. 18, it was visually confirmed that the UV-A 1-week treatment group (UA2) before harvesting showed a higher flower yield than other treatment groups including the UV untreated group. The flower production (flower standard [g / flower] and plant standard [g / plant]) and lutein production of marigolds according to UV-A irradiation conditions are summarized in Table 5, and the flower production (plant standard fresh weight (fresh weight) weight) and lutein production (dry weight (DW)) of flowers are shown in FIGS. 19 and 20, respectively.
[표 5] UV-A 조사 조건에 따른 꽃과 루테인 생산량[Table 5] Flowers and lutein production according to UV-A irradiation conditions
상기 표 5, 도 19 및 도 20에 나타난 바와 같이, 마리골드 꽃을 수확하기 1주일전 UV를 조사하였을 때(UA2), 마리골드 꽃 생산량과 루테인 생산량이 기존 광원만 조사한 경우(UA1) 보다 20%이상 높은 생산량을 나타내었다. 그러나 UV 조사 시간이 3주 이상 길게 이어졌을 때는 그 효과가 나타나지 않았다(UA3 내지 UA6).As shown in Table 5, FIG. 19 and FIG. 20, when UV was irradiated one week before harvesting marigold flowers (UA2), marigold flower production and lutein production were 20 It showed a high yield of more than %. However, when the UV irradiation time was longer than 3 weeks, the effect did not appear (UA3 to UA6).
구체적으로, 수확전 1주 UV를 함께 조사한 경우(UA2) 기존 광환경과 비교하여 마리골드 꽃과 루테인 생산량이 각각 20.5%, 21.3% 증가하여 효과를 나타냈고, UV 조사 시간이 1주로 재배 기간 중 10% 밖에 차지하지 않아 UV 광원을 사용함에 따라 생산비용 대비 생산량이 증가함을 확인하였다.Specifically, when irradiated with UV for 1 week before harvest (UA2), compared to the existing light environment, the production of marigold flowers and lutein increased by 20.5% and 21.3%, respectively, and the UV irradiation time was 1 week during the cultivation period. It was confirmed that the production amount compared to the production cost increased as the UV light source was used because it accounted for only 10%.
Claims (28)
(2) 상기 육묘 단계에서 수득한 마리골드 모종을 식물공장 시스템에 정식하는 단계; 및
(3) 상기 정식한 마리골드 모종에 LED 혼합광을 조사하여 8주 내지 9주간 재배하는 단계를 포함하는, 마리골드의 꽃 생산량 및 루테인 함량을 증가시키는 방법.(1) sowing marigold seeds and raising seedlings for 5 weeks;
(2) planting the marigold seedlings obtained in the seedling step in a plant factory system; and
(3) A method for increasing flower production and lutein content of marigolds, comprising culturing the planted marigold seedlings with LED mixed light for 8 to 9 weeks.
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