서 언
수국(Hydrangea macrophylla)의 속명은 그리스어로 물 이라는 뜻과 용기라는 뜻을 지닌 합성어로 이는 물을 많 이 흡수하고 증산한다는 의미에서 유래되었다. 분홍, 보 라색, 흰색 등 다양한 꽃색을 지니고 있고 다른 절화류 에 비해 화서가 크기 때문에 화려함과 볼륨감을 동시에 표현하기 위한 꽃꽂이 소재로 많이 이용되고 있다. 특 히 많은 수국 종에 있어서 Hydrangea macrophylla, H. arbonescens, H. paniculata 등이 주로 절화용으로 개발 되어 이용되고 있다(Armitage 1993). 최근 웨딩 장식, 연회 및 선물용으로 절화 수국의 이용이 급속히 증가하 면서 외국으로부터의 수입 뿐만 아니라 국내의 재배면 적도 점차 늘어나고 있다.
다른 절화류와는 달리 화서가 큰 수국은 봉오리 상태 수확하는 것이 아니라 만개 상태로 수확되기 때문에 유통 중이나 소비자가 이용할 때 더욱 절화수명이 더욱 짧아지는 문제점을 안고 있다. 일반적으로 절화수명은 수 확 전 재배조건의 불량, 수분흡수의 불량, 양분의 소 실, 미생물 증식에 의한 도관폐쇄 그리고 에틸렌 발생 등 여러 가지 요인들에 의해 절화수명이 단축되는 것으 로 알려져 있다(Byun et al. 2004). 절화류는 수확 후 수분흡수 능력이 급격히 떨어지기 때문에 체내의 수분 균형이 깨져 쉽게 노화 또는 위조된다. 특히 수국 절화 는 수분흡수와 증산이 매우 활발하기 때문에 이용 시 수 분흡수가 잘 될 수 있도록 해 주는 것이 가장 중요 하다. 그렇지 않으면 수분 불균형이 일어나면 화색이 퇴 색하거나 변색이 되고 소화의 끝이 말리게 되어 절화의 품질이 크게 떨어지게 된다. 꽃잎의 변색과 퇴색은 절 화의 품질을 측정하는데 있어 중요한 요소가 된다. 절 화 수명을 종료시키는 중요한 기준 중에 하나이기 때문 이다. 절화의 품질을 향상시키기 위해서는 화색이 선명 하도록 유지하는 것과 절화의 수명을 연장시키는 것이 필요하다. 당과 살균제가 포함된 보존용액을 이용하여 절 화의 품질을 향상시키기 위한 많은 연구가 이루어졌다 (Bang et al. 1999; Evans and Reid 1988; Goszezynska et al. 1990; Ichimura et al. 1999; Ichimura and Suto 1999; Lee et al. 2003).
보존용액 속의 당은 생육과 개화에 필요한 에너지원 이며, 삼투압에 의해 수분 흡수를 증진시키며 기공을 닫 히게 하여 증산율을 낮추고, 생체중과 건물중을 증가시 키고(Reid and Kofranek 1980; Lee et al. 2003), 화색 의 선명도 증가(Sang et al. 1991), 봉오리 개화(Han 1992; Kofranek and Halevy 1972) 등에 큰 효과가 있 는 것으로 보고되고 있다. 당은 수분흡수를 개선시키는 것은 분명하나 일정 농도 이상의 당은 꽃잎이나 잎이 위 조하는 현상을 유발시켜 오히려 절화의 수명을 떨어뜨 리는 효과를 나타낸다(Kofranek and Halevy 1972). 또 한 수분 흡수를 개선시키기 위하여 살균제 역할을 하는 8-Hydroxyquinoline citrate(8-HQC), 8-Hydroxyquinoline sulfate(8-HQS), silver nitrate 등이 사용되고 있다(Marousky 1971). 이는 줄기 도관의 수분 흡수를 방해하는 미생물 의 증식을 억제하는 효과가 있다. 미생물의 증식을 억 제하고 노화를 방지하기 위하여 보존용액 내에 당과 혼 용하여 사용한다. 장미와 글라디올러스의 절화에 있어서 8-HQC는 잎의 기공을 폐쇄시켜 생체중의 증가 뿐만 아 니라 절화수명을 연장한다고 보고되었다(Marousky 1968; Stoddard and Miller 1962). 보존용액에 많이 이용되 고 있는 유기산의 종류로는 citric acid, ascorbic acid, benzoic acid 등이 있으며 특히 citric acid 등은 절화 장미에 품질과 신선도 유지 및 살균제로 작용하여 절화 수명 연장에 효과가 있는 것으로 알려져 있다(Kim 1994; Lee and Kim 2001). 절화에 이용되는 보존용액 의 pH는 3.0 ~ 3.5수준으로 낮게하여 용액 내의 낮은 pH 는 주로 용액 내의 미생물 증식을 억제시켜 줄기의 도 관 내 수분흡수를 촉진한다(Scoggins 2009). 수국을 수 확직후 1시간 이상 산성(pH 4.0) 용액에 침지하면 절화 수명을 연장시킬 수 있고 보존용액에 첨가된 물질과 pH 는 절화의 화색에 영향을 미친다고 하였다(Lee et al. 1996). 보존용액의 낮은 pH는 높은 pH에 비하여 수분 흡수 억제에 의한 수분 불균형을 개선시키는데 효과적 인 것은 분명한 사실이다.
국내 주요 절화의 수명연장에 관한 연구는 절화의 품 종별, 보존용액의 종류 및 농도별 등 광범위하게 수행 되었으나 2005년 이후부터 국내에서 재배하기 시작한 수 국의 절화수명에 관한 연구는 많지 않은 실정이다. 따 라서 본 연구는 절화용 수국에 있어서 수확후 절화 품질 을 향상시키기 위한 목적으로 보존용액에 첨가된 당, 8-HQS 및 유기산 그리고 용액의 pH의 영향에 대해서 알아보고자 수행되었다.
재료 및 방법
실험재료는 대구대학교 원예학과 유리온실에서 키운 진한 핑크색 계열의 Hydrangea macrophylla ‘Magical Brilliant’, ‘Magical Jewel’ 등 2품종의 수국이었다. 2010년 6월 1일 ~ 6월 30일에 수행하였다. 오전 8시 이 전에 생육단계와 화색이 비슷한 상태의 수국을 초장 45 ~ 50cm 길이로 채화하여 바로 증류수에 담가 실험실 로 운반하였다. 잎은 모두 제거한 후 화경장의 길이가 35cm 되게 45각도로 수중에서 재절단하였다. 각각의 처 리용액을 500mL Erlenmeyer flask에 300mL씩 넣은 후 수분의 증발을 막기 위해 입구 부분을 알루미늄 호일로 봉한 뒤 가장자리를 파라필름으로 감아주었다. 실험 환 경조건은 온도 24 ± 2, 상대습도(relative humidity, RH) 60 ~ 70%, 광도 11μmol • m−2 • S−1 PAR로 하였고, 형광조 명 16시간으로 하였다. 모든 실험은 각 처리당 3절화씩 3반복으로 수행하였다.
보존용액의 조성은 distilled water(DW), 1%(W/V) sucrose, 3% sucrose, 250mg • L−1 8-Hydroxyquinoline sulfate(8-HQS), 1% sucrose + 250mg • L−1 8-HQS, 3% sucrose + 250mg • L−1 8-HQS였다. pH는 3% sucrose + 250mg • L−1 8-HQS 용액을 pH 3.5, 5.5, 7.5로 조정하 여 처리하였다. Ascorbic acid와 citric acid는 3% sucrose + 250mg • L−1 8-HQS 용액을 각각 0, 100, 250, 500mg • L−1, 100, 250, 500mg • L−1 농도로 조정하여 처 리하였다. 보존용액 처리 후 절화수명, 생체중, 수분흡 수량, 증산량, 수분균형, 화색의 변화 등을 조사하였다. 절화수명의 종료는 육안으로 관찰하여 꽃잎의 끝이 완 전히 말리고 팽압을 유지하지 못하여 쳐지거나, 꽃잎이 퇴색 또는 변색되어 관상가치가 없다고 생각되는 시점 으로 정하였다. 생체중은 측정당일의 생체중을 최초 생 체중으로 나누어 백분율로 표시하였다. 용액흡수량은 전 날의 용기와 용액을 합한 중량에서 당일의 것을 뺀 후 자연 증발량을 뺀 값으로, 증산량은 용기와 용액 및 절 화를 합한 중량의 일별 감량에서 자연증발량을 뺀 값 으로, 그리고 수분균형은 용액흡수량에서 증산량을 뺀 값 으로 하였다(Song and Harkema 1995). 화색은 chroma meter(Minolta CD-300, Japan)를 이용하여 ‘Magical Brilliant’의 경우 실험 당일(0일)과 실험 6일째, ‘Magical Jewel’의 경우 실험 당일(0일)과 실험 9일째에에 측정하였 다. 화색의 변화는 L*a*b* color space로 나타내었다. L 값은 0(흑색) ~ 100(백색)으로, a 값은 −60(녹색) ~ + 60( 적색)으로, b 값은 −60(청색) ~ + 60(황색)으로 나타내었 다. 화색은 가장자리 열에 있는 꽃잎 10장 측정치의 평 균값으로 나타내었다. 실험 결과는 SAS package (statistical analysis system, version 8.2, SAS Institute Inc.) 프로그램을 이용하여 Duncan의 다중범위검정으로 분석하였다.
결과 및 고찰
보존용액에 첨가된 sucrose와 8-Hydroxyquinoline sulfate( 8-HQS)가 절화용 수국(Hydrangea macrophylla)의 화색과 절화수명에 미치는 영향은 다음과 같다(Table 1, Fig. 4). ‘Magical Brillian’의 경우, a 값은 대조구인 증 류수와 8-HQS 처리에서는 실험개시일 보다 실험 6일째 낮게 나타난 반면 sucrose 단용과 8-HQS와 혼용처리에 서는 높게 나타났다. 특히 3% sucrose + 8-HQS 처리에 서 8-HQS 에 대한 sucrose의 상조효과가 두드러지게 나 타났다. 상기처리의 실험 6일째 a 값은 43.3으로 처리 중 가장 높았으며 초기에 측정한 값보다 오히려 증가하 여 ‘Magical Brilliant’의 진한 분홍색이 유지되는 것으 로 보였다. 한편 b 값은 증류수와 sucrose 단용처리에 서 낮게 나타났고 8-HQS 단용과 sucrose와의 혼용처리 에서 높게 나타났으며 sucrose에 대한 8-HQS의 상조적 인 효과를 보였다. 이와 같은 결과로부터 밝고 진한 분 홍색을 유지하는데 3% sucrose + 8-HQS가 가장 효과적 인 것으로 나타났다. 절화수명은 3% sucrose + 8-HQS 혼용처리에서 9.3일로 대조구인 증류수처리의 4.7일보다 4.6 일이나 연장되었다. 절화수명은 8-HQS, 1% sucrose + 8- HQS, 3% sucrose + 8-HQS처리에서 각각 7.7, 9.0, 9.3일 로 나타나 sucrose 단용처리보다 길었다. ‘Magical Brilliant’ 의 절화수명에는 sucrose보다는 8-HQS가 중요한 것으로 판단된다.
‘Magical Jewel’의 경우, 실험 9일째에 L 값과 a 값의 변화는 통계적으로 유의가 없었으나 a 값은 3% sucrose 단용처리에서 39.9로 높은 경향을 보였다. b 값은 3% sucrose + 8-HQS 혼용처리에서 처리에서 −2.2로 가장 높게 나타났다. 절화수명은 높은 b 값을 나타낸 1% sucrose + 8-HQS 처리와 3% sucrose + 8-HQS 처리에 서 각각 20.0일, 19.7일로 증류수의 7.7일에 비해 각각 12.3일과 12.0일씩 현저하게 연장되었다. ‘Magical Brilliant’ 와 ‘Magical Jewel’ 모두 sucrose, 8-HQS 단용보다는 혼용처리에서 절화수명이 길어졌다. Greer(2003)는 sucrose 의 첨가가 H. quercifolia의 절화수명을 감소시키고, 에 틸렌 생합성을 증가시킨다고 하였다. 본 연구에서는 에 틸렌의 생합성을 조사하지 않았으나 절화수명의 경우 그 와 유사한 결과를 나타내었다. 수국의 경우는 만개상태 의 꽃을 채화하므로 보존용액 내 높은 당이 수분흡수보 다는 증산을 촉진시켜 오히려 절화수명이 감소되는 것 으로 생각된다. 결과적으로 sucrose는 절화수국의 수분 불균형을 초래하여 수명을 단축시키는 것으로 판단된다. Fig. 4에서 보듯이 sucrose처리에서 다른 처리에 비해 꽃 이 빨리 시드는 것을 볼 수 있다. 절화에 있어서 식물 체 내의 수분 유지에 가장 큰 영향을 미치는 요인은 sucrose와 8-Hydroxyquinoline 염이다. 이들은 기공의 개 폐에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다(Rogers 1973). 국화 잎의 기공은 증류수보다 8-HQS가 포함된 용액에 서 빨리 닫혀 생체중의 증가를 보인다고 하였다(Stoddard and Miller 1962). 또한 sucrose도 부분적으로 기공을 폐 쇄시켜 절화가 위조되는 것을 막는 것으로 알려져 있다. Marousky(1969)는 장미에 있어서 증류수보다는 sucrose 에서 수분의 흡수가 적다고 하였다. 이는 기공의 닫힘 에 기인된 것으로 보인다.
‘Magical Brilliant’의 경우, 생체중, 용액흡수량, 수 분균형 등은 증류수와 sucrose 단용처리에서 급격하게 감 소하는 경향을 보였으나 sucrose와 8-HQS 혼용처리에 서는 단용처리보다는 생체중과 용액흡수량이 월등하게 증가하였다(Fig. 1). 증류수나 sucrose 단용처리에 비해 sucrose와 8-HQS 혼용처리시 생체중이 증가하는 것은 다 른 단용처리보다는 용액을 많이 흡수함으로서 체내의 수 분을 유지시킨 결과로 판단된다. 식물체내에 당이 부 족하면 잎뿐만 아니라 꽃잎의 노화가 촉진된다고 하였 다(van Doorn 2004). 왜냐하면 절화시 일반적으로 당을 공급하면 노화가 지연되는 것을 알 수 있기 때문이다. 그러나 본 실험에서 당은 용액흡수량 및 생체중의 빠른 감소를 보여 절화의 수명을 단축시키는 것으로 나타났 다(Fig. 4). 절화에 있어서 sucrose는 주로 에너지원으로 사용되어 생체중을 증가시키고 8-HQS는 줄기의 수분흡 수 통로를 침해하는 미생물 번식을 억제하기 때문에 절 화수명이 연장된다다(Halevy et al. 1981; Ichimura et al. 1999; Kim and Lee 2001; Kuiper et al. 1995). ‘Magical Jewel’의 경우는 ‘Magical Brilliant’과 달리 sucrose와 8- HQS 혼용처리에서 생체중이 실험 20일째까지 계속 증 가하는 경향을 보였고, 증류수나 sucrose 단용처리에 비 해 수분균형이 오랫동안 (+)값으로 유지되었다. 절화의 흡수량에서 증산량을 뺀 값이 수분균형인데 이것은 절 화의 수분보유력을 나타내는 것으로 절화의 노화 및 위 조에 영향을 미치는 것으로 판단된다.
보존용액의 pH가 절화용 수국의 화색과 절화수명에 미 치는 영향을 알아본 결과 ‘Magical Brilliant’의 경우, pH 3.5처리에서 L 값과 a 값은 통계적으로 유의성은 없 었으나 a 값은 높게 b 값은 낮은 경향을 보이며 노란 색에 가까운 분홍색을 나타냈다(Table 2). 절화수명은 pH 3.5에서 9.0일로 가장 길었다. 보존용액의 산도가 중성 쪽으로 갈수록 절화수명이 감소하는 경향을 보여 보존 용액의 산도가 절화수명에 중요한 요인으로 판단된다. ‘Magical Brilliant’의 결과는 ‘Magical Jewel’와 유사 하게 나타났다(Table 2, Fig. 4). 처리 9일 후에도 L 값, a 값, b 값 모두 비슷하게 유지되어 화색의 변화 가 적었다. 절화에 있어서 화색 유지는 품질에 중요 요 인이 되며 화색의 변화 값이 적다는 것은 품종이 가 지고 있는 원래의 화색을 유지하는 것을 의미한다. 다 만 ‘Magical Brilliant’과 유사한 화색을 가지고 있는 ‘Magical Jewel’은 pH 3.5에서 청색에 가까운 분홍색을 띄었다. 절화수명은 pH 3.5처리에서 21.7일로 가장 길 었고 pH 5.5와 pH 7.5처리에서는 각각 17.3일, 17.0일 로 처리간에 차이가 없었다. 국화의 경우 보존용액 내 pH 3.0에서 절화품질이 가장 좋았고 pH가 높아질수록 절화수명이 단축된다는 결과(Lee et al. 1996)는 본 연 구의 결과와 일치하였다. 절화 장미의 수명은 보존용액 의 pH가 2.0-3.0일 때(Ohta and Harada 2000), 절화 국화는 pH 3.0일 때(Lee et al. 1996), 절화 덴드로비움 은 300ppm aspirin + 1% sucrose + pH 3.0에서 절화수 명이 연장되었다(Ketsa and Teeracharoenpunya 1986). 낮은 pH는 용액내의 미생물의 증식을 억제하거나 줄기 절단면으로부터 나오는 물질의 분비를 억제함으로서 도 관이 폐쇄되는 것을 방지하는 역할을 하기 때문에 수분 흡수가 용이하여 절화수명이 연장되는 경우가 많으며 또 한 기공을 폐쇄하여 증산을 억제하는 것으로 알려져 있 다(Durkin and Kug 1969; Marousky 1971). 보존용액의 pH처리에서 ‘Magical Brilliant’의 경우 생체중은 pH 7.5에서는 실험초기부터 감소하는 반면 pH 3.5와 pH 5.5에서는 급격히 증가하는 경향을 띠고 있다(Fig. 2).
‘Magical Jewel’의 경우, 생체중은 pH 3.5에서 급격히 증가하고 pH 5.5와 pH 7.5는 비슷한 경향으로 서서히 증가하다 감소하는 경향을 나타내었다.
보존용액의 유기산이 절화용 수국의 수명과 화색 및 품질에 미치는 영향을 알아본 결과는 다음과 같다(Table 3, Fig. 4) ‘Magical Brilliant’의 경우, a 값과 b 값은 100mg • L−1 citric acid처리에서 높은 경향을 보였으며 절 화수명도 12.3일로 가장 길었다. 처리한 유기산의 종류 나 농도에 따른 절화수명의 차이는 거의 없는 것으로 나 타났다. 모든 유기산 처리에서 농도가 높을수록 b값은 감소하는 경향을 보여 보존용액의 들어 있는 유기산은 오직 화색의 변화에 영향을 미치는 것으로 사료된다. 그러나 ‘Magical Jewel’은 ‘Magical Brilliant’과 다른 결 과를 보였다. 대조구나 높은 농도의 유기산 처리에서 상 당한 화색의 변화를 보였다. 화색의 a 값은 실험개시일 의 화색과 거의 유사하였으나 b 값은 상당한 화색의 차이를 보이고 있다. ‘Magical Brilliant’ 보다 ‘Magical Jewel’에서 citric acid의 절화 수명연장 효과가 있는 것 으로 나타났다. Lee et al.(2003)은 citric acid가 용액내 의 산도조절과 살균제로 작용하여 기린초의 수명을 연 장시켰다고 보고하였으나 Byun et al.(2007)은 보존용액 에 citric acid 200 ~ 1000mg • L−1 처리가 구근아이리스 수명연장에 효과가 없다고 보고하였다. 위의 결과로 식 물의 종류나 품종에 따라 유기산의 처리가 절화수명에 미치는 효과가 다르다는 것을 알 수 있었다.
유기산 처리에서 ‘Magical Brilliant’의 경우, 생체중은 초기에 증가하다가 실험 7일부터는 감소하는 경향을 보 였으나 유기산의 종류와 농도간에는 큰 차이가 없음을 알 수 있다(Fig. 3). ‘Magical Jewel’의 경우 생체중의 변화는 ‘Magical Brilliant’과 유사한 경향을 보였다. 생 체중은 100mg • L−1 citric acid 처리에서 가장 높게 나타 났고 용액흡수량은 실험초기에 대조구에서 가장 높게 나 타났으나 실험 후반으로 갈수록 100mg • L−1 citric acid 처리에서 높은 결과를 보였다. 특히 ‘Magical Jewel’ 품 종은 수분균형이 (−)값이 되더라도 육안상으로 시들어 보 이지 않았으나 줄기의 갈변으로 인하여 절화수명일을 종 료하는 것으로 하였다. 절화 수명의 종료시 절화 상 태는 ‘Magical Brilliant’와 ‘Magical Jewel’ 2품종 간에 뚜렷한 차이를 보였다. ‘Magical Brilliant’의 경우는 꽃 잎(꽃받침) 끝이 말리면서 타는 현상이 발생하고 황변화 도 일부 나타났다. 이러한 화색의 변화는 고농도의 8-HQS 나 sucrose에 의해 초래되어 절화품질이 떨어진다고 하 였다(Kim 1994). 반면에 ‘Magical Jewel’의 경우는 꽃 잎 말림 현상이나 황변화가 전혀 나타나지 않았으나 꽃 잎 전체가 위조되는 경향을 보였다. 한편 절화수명이 길 어질수록 꽃잎의 화색이 본래의 색인 분홍색에서 점차 녹색으로 변하는 경향을 보였다.
이상의 결과로부터 ‘Magical Brilliant’와 ‘Magical Jewel’ 두 품종 모두 1% ~ 3% sucrose + 8-HQS, 3% sucrose + 8- HQS(pH 3.5) 또는 3% sucrose + 8-HQS + 100mg • L−1 citric acid 처리에서 수명연장에 효과적인 것으로 판단 된다.
초 록
본 연구는 절화 보존용액의 sucrose, 8-HQS, pH 그 리고 유기산 등이 수국 ‘Magical Brilliant’, ‘Magical Jewel’의 절화수명에 미치는 영향을 알아보기 위하여 수행하였다. 실험환경은 온도 24 ± 2, 상대습도(relative humidity, RH) 60 ~ 70%, 광도 11μmol • m−2 • S−1 PAR 로 하였고, 형광조명 16시간으로 하였다. 보존용액에 함유된 sucrose와 8-HQS 의 효과에 있어서 ‘Magical Brilliant’의 경우 절화수명은 3% sucrose + 8-HQS 혼 용처리에서 9.3일로 대조구 4.7일보다 4.6일 길었으며 생체중과 용액흡수량도 가장 높게 나타났다. ‘Magical Jewel’에서의 절화수명은 1% sucrose + 8-HQS 혼용처리 에서 20.0일로 가장 높게 나타났으며 대조구에 비해 12.3 일 연장되었고 용액흡수량과 생체중의 변화는 꾸준하게 증가하는 경향을 보였다. 화색유지와 절화수명에 미치는 sucrose와 8-HQS의 혼용처리의 효과는 단용처리에 비 해 뚜렷하게 나타났다. 보존용액의 산도에 따른 효과는 pH 3.5에서 가장 좋았다. 절화수명일에 있어서 ‘Magical Brilliant’는 9.0일 그리고 ‘Magical Jewel’은 21.7일로 가 장 높게 나타났다. 보존용액의 산도가 중성 쪽으로 갈 수록 절화수명일, 생체중 및 용액흡수량 등이 감소하 는 경향을 보여 보존용액의 산도가 절화품질에 영향을 미치는 중요한 요인으로 생각된다. 유기산 처리의 결과, ‘Magical Brilliant’과 ‘Magical Jewel’은 100mg • L−1 citric acid 처리에서 각각 절화수명이 12.3일과 22.7일로 다른 처리구보다 가장 높게 나타났다. 절화품질을 향상 시키기 위해서는 ‘Magical Brilliant’과 ‘Magical Jewel’ 모두 3% sucrose + 250mg • L−1 8-HQS(pH 3.5), 3% sucrose + 250mg • L−1 8-HQS + 100mg • L−1 citric acid 를 처리하는 것이 가장 양호한 것으로 판단된다.
추가 주요어:
당, 화색, ascorbic acid, citric acid , 8-HQS, pH
