서 언
꼭두서니과(Rubiaceae)에 속하는 브바르디아(Bouvardia) 는 원산지인 중앙아메리카와 남아메리카에 상록성의 숙근 초 또는 관목의 형태로 약 30여 종이 분포하고 있다. 난 형의 잎은 줄기에 대생으로 붙어 있으며 작은 꽃들은 각각의 직립한 줄기 끝에 총상으로 취산화서를 이루고 있다. 홑꽃 또는 겹꽃은 흰색, 연두색 그리고 분홍색 등 다양한 화색을 지니고 있으며 향기가 있다(Ha 1998). 우 리나라에서의 브바르다아 절화 생산은 1990년대 후반부 터 시작된 것으로 추정되고 있으며 현재는 재배 농가수 가 적어 유통되는 양은 매우 적으나 비싼 가격으로 판 매되고 있는 실정이다. 비록 브바르디아의 절화 가격은 고가이지만 사람들의 관심이 많아지면서 소비가 증가 추 세에 있다. 절화 브바르디아(Bouvardia longiflora)는 플 라워디자인에서 채움꽃(mass flower)으로 많이 이용되고 있으며 특히 소재에서 풍기는 깨끗하고 고급스런 느낌으 로 인하여 최근 웨딩 부케 및 웨딩 공간장식용으로 많 이 쓰이고 있다(Kim 2010).
브바르디아의 홑꽃은 소화가 1 ~ 2개가 충분히 개화했 을 때, 겹꽃은 대부분의 소화가 개화했을 때 수확하는데 수확 후 10분 이상 건조한 상태로 두면 절화 품질이 급 격하게 감소되어 회복이 불가능하다고 알려져 있으며 (Nowak et al. 1990), 꽃꽂이 소재로 이용되는 경우 다 른 절화류에 비해 절화수명이 짧은 편이다. 브바르디아 는 에틸렌과 수분 공급에 상당히 민감한 절화류이며 수 분이 충분하지 못하면 꽃봉오리가 떨어지거나 꽃과 잎이 탄력을 잃어 처지는 경향을 보인다(Armitage 1993; Van Gorsel 1993). 특히 수확 후 도관 폐쇄가 급격하게 이루 어져 일찍 꽃과 잎이 위조된다고 알려져 있어(Van Gorsel 1993; Vaslier and Van Doorn 2003) 브바르디아의 절화 품질을 향상시키기 위해서는 물올림을 향상시키는 것이 무엇보다 필요하다. 수확 후 전처리는 단순히 관행적으 로 물올림을 위해 수행하는 것으로 생각하나 적절한 시 기에 정확한 물올림을 하거나 물올림이 잘 안 되는 절 화류를 전처리를 통하여 물올림이 잘 이루어지도록 해주 는 것이 절화 품질이나 절화수명을 향상시키는데 중요 한 영향을 미치는 조건이 될 수 있다(Goszczynska and Rudnicki 1988). 왜냐하면 절화는 수확 후 약 2시간 내 에 필요한 수분의 약 80%를 흡수해야 하기 때문이다 (Tsegaw et al. 2011).
절화 품질을 향상시키기 위한 절화수명 연장제로 살균 제, sucrose, 그리고 에틸렌 발생 억제제가 포함된 전처 리용액 또는 보존용액을 이용한 많은 보고가 있다(Doi and Reid 1995; Juang et al. 2001; Lee et al. 2011; Son et al. 1995). 수확 후 절화수명을 결정짓는 중요한 요인 중에 하나는 공기나 줄기의 절단면 또는 용액 내 의 미생물 생장에 의한 줄기의 도관 막힘이다. 공기나 미 생물 등은 줄기의 도관 안에 수압저항을 증가시켜 수분 스트레스를 유발함으로서 수분 흡수가 감소되고 결국 수 분 부족에 이르게 되어 절화수명이 짧아지는 결과가 초 래된다(Elgimabi and Ahmed 2009). 장미의 경우 용액 내의 박테리아 및 공기 등의 요인에 의해 나타나는 도 관 폐쇄로 인하여 절화수명이 짧아지는 것으로 보고된 바 있다(Elgimabi and Ahmed 2009; Rezvanypour and Osfoori 2011; Tsegaw et al. 2011).
용액에 있어서 미생물의 증식을 억제하기 위하여 이 용되는 성분은 주로 살균제로서 aluminum sulfate(Al2(SO4)3)(Seyf et al. 2012), 8-hydroxyquinolin sulfate(8- HQS)(Tsegaw et al. 2011), 8-hydroxyquinolin citrate(8- HQC)(Jowkar et al. 2012), 그리고 ethanol(Moniruzzaman et al. 2011) 등이 있으며 많은 절화류의 절화수명 연장에 효과가 있는 것으로 알려져 있다(Halevy and Mayak 1981). 절화 장미에 있어서 8-HQS는 도관 안에서 미생 물이 축적되는 것을 억제함으로서 줄기가 막히는 것을 감소시켜 절화수명을 연장시키는 것으로 알려져 있다 (Tsegaw et al. 2011). 절화수명을 증가시키는 pH 4.0로 서의 8-HQS 효과는 용액의 pH를 낮추어 용액을 산성 화함으로서 미생물 증식을 억제시키고 또한 줄기의 공기 에 의한 막힘을 감소시키는 것으로 알려져 있다(Marousky 1972). 전처리 또는 보존용액의 ethanol은 에틸렌 생합성 및 작용을 억제하거나 살균제로서 수분전도를 향상시켜 도관이 폐쇄되는 것을 감소시키는 것으로 보고되었다 (Farokhzad et al. 2005; Moniruzzaman et al. 2011; Wu et al. 1992). 브바르디아에 있어서 CuSO4로 전처리 또는 보존용액 처리는 절단된 줄기 부분이나 용액 내의 미 생물 생장을 억제하고 절화의 수분관계를 향상시켜 절화 수명을 연장시킨다고 보고되었다(Vaslier and Van Doorn 2003). 보존용액 성분으로 사용되는 sucrose는 수많은 절 화에 효과적이나 sucrose를 이용한 전처리 효과는 식물의 종류에 따라 다르게 나타난다. 고농도의 sucrose 전처리 는 글라디올러스(Mayak et al. 1973) 및 리아트리스(Han 1992)의 절화수명에 효과적이나 brodiaca(Han et al. 1990) 에서는 효과가 없는 것으로 나타났다.
지금까지 부바르디아(Bouvardia longiflora)에 있어서 수 확 후 절화수명 및 절화 품질을 향상시키기 위한 연구 는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구는 절화 부바르디아 의 수확 후 절화 품질을 향상시키기 위한 목적으로 여 러 가지 전처리 방법이 절화수명, 생체중, 그리고 수분 흡수량에 미치는 영향을 구명하기 위하여 수행하였다.
재료 및 방법
실험재료로 핑크 계열의 겹꽃인 부바르디아(Bouvardia longiflora) ‘Diamond Dark Pink’를 경부선 화훼도매시장 에서 2011년 11월에 구입하여 건식으로 수송 한 후 대 구대학교 원예학과 실험실에서 실험을 수행하였다. 실험 에 사용된 부바르디아는 꽃의 크기, 화형 및 개화 정도 가 거의 같은 절화를 선별하여 절화장이 40cm가 되도 록 수중에서 사선으로 자른 후 위로부터 줄기의 두 번 째 마디까지 잎을 남겨 두고 아래 쪽의 잎은 제거하였다.
부바르디아의 전처리에 따른 절화 특성을 조사하기 위 해 줄기 기부를 열탕 및 탄화처리를 각각 5초, 10초로 하였고, 4% ethanol(Samchun Pure Chemical, Korea), 250 mg • L−1 8-hydroxyquinoline sulfate(Sigma, USA), 2.2 mM CuSO4(Kanto Chemical, Japan), 10% sucrose (Duchefa Biochemie, the Netherlands)의 용액에 각각 3시간, 6시간, 12시간 침지 처리하였으며 증류수를 대조 구로 하였다. 열탕 및 탄화처리는 각각 줄기 기부의 2 ~ 3cm부분을 수초 간 90℃의 뜨거운 물에 담그거나 불 에 태운 후 증류수에 꽂았으며 처리 시 줄기 기부를 제 외한 부위는 신문지로 감싸서 증기나 열에 의한 피해가 없도록 하였다. 4% ethanol(V/V), 250 mg • L−1 8-HQS (W/V), 2.2 mM CuSO4(W/V), 10% sucrose(W/V) 처리 는 1L 유리 비이커에 각각의 용액을 300mL씩 넣고 꽂 은 후 즉시 증류수가 50mL씩 담긴 유리시험관(13cm × 2ø) 에 1송이씩 꽂았다. 수분 손실을 막기 위해 시험관 주둥 이 부분을 알루미늄 호일로 감싼 후 가장자리를 파라필 름으로 밀봉하였다. 실험 개시 후 5일과 8일이 되는 날 에 증류수 20mL를 보충하였다. 모든 실험은 처리 당 6 송이씩 3반복으로 하였고 완전 임의로 배치하였다. 온도 16 ± 1℃, 상대습도 55 ~ 65%, 광도 7 μmol • m−2s−1(12시 간 광주기, 형광등) 등의 실험실 환경 조건을 유지하면 서 절화수명, 생체중, 그리고 수분흡수량을 조사하였다.
절화수명은 육안으로 관찰하여 꽃잎이 퇴색 또는 변색, 화판 및 잎의 위조가 발생하거나 소화가 4개 정도 탈리 할 때 절화수명이 종료되는 것으로 하였다. 생체중은 각 처리당 개체 별 무게를 매일 측정하였고, 초기값의 백분 율로 환산하여 나타내었다. 수분흡수량은 매일 측정하였 고, 전날의 용기와 수분 무게에서 당일의 것을 뺀 후 자 연증발량을 뺀 값으로 하였다.
실험의 결과는 SAS package(statistical analysis system, version 8.2, SAS Institute Inc.) 프로그램을 이용하여 Duncan의 다중검정법(Duncan’s multiple range test)으로 분석하였다.
결과 및 고찰
부바르디아 ‘Diamond Dark Pink’를 여러 가지 방법 및 성분이 포함된 용액으로 전처리한 다음 증류수에 꽂 아 절화수명을 조사한 결과, 대조구인 증류수 처리에 비 해 sucrose 처리를 제외한 모든 처리에서 절화수명이 크 게 연장되었다(Table 1 & Fig. 1). 증류수 처리에서 절 화수명은 4.3일인 데 반해 250 mg • L−1 8-HQS의 3시간, 6시간, 12시간 처리와 2.2 mM CuSO4의 3시간 처리에서의 절화수명은 11.3일 ~ 11.8일로 상당히 길게 연장되었다. 이 중에서도 250 mg • L−1 8-HQS의 12시간 처리의 절화수명 은 11.8일로 대조구의 4.3일 보다 무려 2.7배로 가장 높 게 나타났다. 처리 시간에 관계없이 250 mg • L−1 8-HQS 처리는 브바르디아의 절화수명 연장에 가장 효과적인 것 으로 나타났다(Fig. 1). 8-HQS는 도관 안에 미생물이 증 식하지 못하도록 막음으로써 절화 장미의 수명을 연장 시키는 것으로 알려져 있다(Elgimabi and Ahmed 2009; Tsegaw et al. 2011). 절화 프리지아에 있어서 8-HQS는 도관 내에서 일어나는 미생물의 생장을 억제하여 절화 줄 기에서 계속 수분이 흡수되도록 유지시켜 절화수명을 연 장시킨다(Kwon and Kim 2000). 본 연구에서도 대조구 에 비해 8-HQS를 처리했을 때 살균제로서 작용을 하여 줄기의 도관이 막히는 것을 방지하여 브바르디아의 절화 수명이 크게 연장된 것으로 판단된다. 또한 pH 4.0의 8- HQS는 용액을 산성화하여 절화수명을 증가시키는 것으 로 보인다(Marousky 1972). 절화수명이 상당히 연장되는 것은 용액 내의 8-HQS가 용액의 pH를 낮춤으로서 줄 기 도관 안에 형성된 공기방울을 제거하여 수분 흡수를 개선시키며 또한 살균제로서의 활성을 증가시키는 데 기 인되는 것으로 보인다.
4% ethanol의 처리에 있어서 절화수명은 9.1~9.4일로 대조구인 증류수 처리에 비해 약 2배 이상 연장되었다.
실험 중에 개화상태는 ethanol 처리 시간에 따라 약간의 차이를 보였다. 4% ethanol의 3시간 처리에서는 소화들 이 개화는 되지만 충분하게 만개하지 않았고 4% ethanol 의 6시간과 12시간 처리에서는 소화들이 모두 만개하는 경향을 보였다. 본 연구의 결과는 4% ethanol 전처리는 절화 수국의 수명 연장에 양호한 경향을 보였고(Ku and Cho 2010), 8% ethanol 처리에서 부겐빌레아의 절화수 명이 연장되었다(Moniruzzaman et al. 2011)는 보고와 일치하는 것으로 판단되었다. 절화 카네이션에 있어서 ethanol 처리는 에틸렌 생합성 및 작용을 억제하거나 식 물의 에틸렌에 대한 민감도를 감소시켜 절화수명을 연장 시키는 것으로 보고되었다(Wu et al. 1992). Ethanol은 살균제 역할을 하여 수분 흡수를 향상시켜 도관 폐쇄를 개선시킨다(Farokhzad et al. 2005). 본 연구로 ethanol 이 절화수명에 미치는 영향은 정확하게 판단할 수 없으 나 브바르디아가 에틸렌에 민감한 절화류로 알려져 있어 (Armitage 1993; Van Gorsel 1993) 전처리 시 ethanol 은 에틸렌 활성을 억제하거나 살균제로서 작용하여 수명 을 연장시키는 것으로 생각된다.
CuSO4 처리에 있어서 절화수명은 처리시간에 따라 약 간의 차이를 보였는데 처리시간이 길어질수록 절화수명이 감소하는 경향을 보였다(Table 1). 2.2 mM CuSO4의 12 시간 처리는 2.2 mM CuSO4의 3시간, 6시간 처리와 달 리 잎에서 부분적으로 흑변화가 일어나는 경향을 보여 감 소된 절화수명을 보였다. 그러나 대조구보다 4.3 ~ 7.1일 더 연장되어 부바르디아의 절화수명을 연장시키는 데 효 과적인 것으로 나타났다. 특히 2.2 mM CuSO4 의 3시간 처리는 250 mg • L−1 8-HQS의 모든 처리 시간의 효과와 거의 같은 결과를 보였다. Acasia holosericea의 전처리 용액으로 2.2 mM CuSO4의 5시간 처리는 잎의 수명을 연 장하는 데 적절하다고 보고하였다(Ratnayake et al. 2012). 본 연구의 결과에서 CuSO4 처리는 브바르디아에 있어서 절화수명을 연장시키는 효과가 있다는 보고(Vaslier and Van Doorn 2003)와 일치하는 것으로 판단된다. 용액 내 의 Cu2+는 절단된 줄기나 용액 내의 미생물 생장을 억 제하여 절화의 수분관계를 개선시켜 절화수명을 연장시 킨다. 항미생물 효과를 가지고 있는 것으로 알려진 Cu2+ 의 확실한 효과는 살균 특성 또는 peroxidase 등의 산화 효소로 유도된 식물에 대한 억제작용으로 볼 수 있다고 하였다(Ratnayake et al. 2012). 절화 브바르디아를 일정 기간 건조 저장한 후 물에 꽂으면 일찍 잎의 위조가 나 타나는데 이는 줄기 기부의 약 5cm 부분에서 막히기 때 문인 것으로 보였고 이러한 줄기 막힘은 분명히 peroxidase 와 catechol oxidase 등의 효소가 관여하는 것으로 보아 CuSO4 의 살균제로서의 효과는 생리적인 막힘에 관여하 는 효소를 억제하는 것일 수도 있다고 하였다(Vaslier and Van Doorn 2003). 본 실험에서 사용된 8-HQS, ethanol, 그리고 CuSO4 등의 공통점은 살균제로서 절화수명에 연 장에 관여한다는 것이다. 공기 또는 미생물에 의해 줄기 가 막히는 것을 감소시켜 수분 흡수가 잘 이루어지도록 향상시켜 절화수명을 연장시키는 것으로 볼 수 있다.
열탕법 및 탄화법 처리의 절화수명은 각각 6.2 ~ 10.3일, 그리고 5.7 ~ 8.2일로 대조구인 증류수 처리에 비해 통계적 으로 유의성이 있는 것으로 나타났다(Table 1). 두 처리 모두에서 처리 시간이 늘어날수록 절화수명은 감소하는 경향을 보였다. 열탕법의 5초 처리와 탄화법의 5초 처리 의 절화수명은 각각 10.3일, 8.2일로 증류수 처리보다 2 배 이상 연장된 것으로 보아 이러한 물리적 처리 방법 은 어느 정도 절화수명을 연장시키는 데 효과적일 수 있 다고 판단한다. 열탕처리는 뜨거워지는 용액으로부터 가 스를 배출시켜 공기에 의한 줄기 도관이 막히는 것을 감 소시키고 열로 인해 용액 내의 미생물 증식을 억제시켜 수 분 흡수를 촉진시킨다(Zagory and Reid 1986). 실제적으 로 재배농가나 절화 도매상에서는 절화 수확 후 물올림 을 개선하기 위하여 물올림이 잘 안 되는 목본성 절화 류를 열탕 및 탄화처리하고 있다. ‘Marina’ 장미의 경우 줄기 끝을 탄화처리하면 절화수명이 연장된다고 보고되었 고(An and Um 1991) Papaver nudicaule에서도 절화수명 연장에 효과적이었다(Farina et al. 1989). 탄화처리의 효 과는 줄기를 절단할 때 자연적으로 생기는 공기에 의한 도관 막힘을 감소시킴으로서 수분 흡수가 원활하게 이루 어지도록 해주는 것이라 생각된다.
10% sucrose의 경우 처리 시간에 상관없이 대조구보다 절화수명이 오히려 단축되었으며 처리시간에 관계없이 모든 잎에서 부분적으로 흑변화가 발생하였다(Fig. 2).
특이한 점은 10% sucrose 12시간 전처리에서 잎의 흑 변화가 심하게 일어났으나 개화 상태는 sucrose 이외의 모든 처리보다도 양호하였다. 실험이 종료될 때까지 화 색이 선명하게 유지되고 소화들도 완전히 만개하여 소화 들로만 보면 가장 좋은 상태를 나타내었다(Fig. 2). 고농 도의 sucrose는 장미(Markhart and Harper 1995)나 꽃도 라지(Shimizu and Ichimura 2007)의 잎에 피해를 준다고 보고되었다. 일반적으로 절화 품질을 향상시키기 위하여 고 농도의 sucrose가 전처리 용액으로 많이 사용되고 있다. Sucrose는 탄수화물이 부족한 조직에 양분공급원으로 작 용할 뿐만 아니라 팽압을 유지하는 삼투조절제로 작용하 여 수분관계를 촉진시켜 많은 절화에 있어서 수명을 증 가시키는 것으로 보고되고 있다(Ichimura et al. 1999). 고농도의 sucrose 전처리는 글라디올러스(Mayak et al. 1973) 및 리아트리스(Han 1992)의 절화수명에 효과적이 나 brodiaea(Triteleia laxa Benth.)(Han et al. 1990)에서 는 효과가 없는 것으로 나타나 고농도의 sucrose 전처리 효과는 식물의 종류에 따라 다르게 나타난다는 것을 알 수 있다. 추후 브바르디아의 sucrose 저농도의 전처리 실 험에 대한 연구가 부가적으로 필요하다고 생각된다.
전처리가 생체중에 미치는 영향은 Fig. 3과 같다. 대 조구와 여러 가지 전처리의 생체중의 변화에서 sucrose 를 제외한 전처리의 효과가 뚜렷하게 나타났다. 대조구 의 생체중은 실험 개시일로부터 2 ~ 3일 안에 급격하게 감소하는 데 반해, 실험개시에서 종료일까지 생체중의 변 화 폭이 적었다. 본 결과는 8-HQS의 전처리가 절화의 생 체중이 감소되는 것을 지연시킨다는 보고(Ichimura et al. 1999)와 일치하였다. 생체중이 서서히 감소되는 경향을 보 인 전처리는 절화수명이 연장되는 결과를 보여 주었다. 그러나 대조구보다도 절화수명이 오히려 단축된(Table 1) 10% sucrose의 처리에서는 다른 처리들에 비해 실험이 진행되는 동안 생체중이 높게 유지되는 경향을 보였으며 처리 시간이 길어질수록 높은 생체중을 보였다. Sucrose 처리구의 모든 잎에서 흑변화가 발생하였으나 개화 상태 가 sucrose 이외의 모든 처리보다 양호한 것으로 보아 이 러한 생체중의 증가는 만개한 소화들의 무게에서 기인된 것으로 보인다. 비록 sucrose의 처리가 다른 처리에 비 해 생체중이 가장 높게 나타나는 경향을 보였으나 잎에 피해를 주어 절화수명을 떨어뜨리는 결과를 초래하였다. 전처리 시 고농도의 sucrose는 잎에 피해를 주었으나 (Shimizu and Ichimura 2007), 수분의 흡수를 증가시키 고 화판의 팽압을 유지시키는 삼투물질로 소화의 발달과 개화를 촉진시키는 것으로 보인다(Doi and Reid 1995). 수분 흡수에 있어서 모든 전처리가 대조구에 비해 높은 경향을 보였다(Fig. 4). 실험 1일 후에 모든 전처리에서 높은 수분흡수를 보여 전처리의 재수화 효과가 있는 것 으로 판단되었다. 실험 2일에 대조구를 제외한 모든 처 리에서 수분흡수가 급격하게 감소하였다가 그 후에 서서 히 감소하는 경향을 보였다. 특히 250 mg • L−1 8-HQS 6시간 처리에서 수분 흡수량이 월등히 높게 나타났다. 8- HQS는 용액을 산성화해서 미생물의 증식을 억제시키고 도관폐쇄를 방지하여 수분흡수를 증진시키는 것으로 보 고되고 있다(Marousky 1972).
이상의 결과로 보아 250 mg • L−1 8-HQS, 2.2 mM CuSO4, 4% ethanol, 열탕, 그리고 탄화 등의 전처리는 절화 브바르 디아의 절화수명 및 절화 품질을 향상시키는 데 효과적이 라 판단된다.
초 록
본 연구는 열탕, 탄화, 4% ethanol, 250 mg • L−1 8- HQS, 2.2 mM CuSO4, 그리고 10% sucrose 등의 전처리 가 부바르디아(Bouvardia longiflora) ‘Diamond Dark Pink’ 의 절화수명, 생체중, 그리고 수분흡수량에 미치는 영향을 알아보기 위하여 수행되었다. 절화수명은 250 mg • L−1 8- HQS의 12시간 처리에서 11.8일로 가장 길게 연장되었으 며 다음으로 250 mg • L−1 8-HQS의 3시간, 250 mg • L−1 8-HQS의 6시간, 그리고 2.2 mM CuSO4의 3시간 처리에 서 각각 11.4, 11.4, 그리고 11.3일로 길게 연장되었다. 이 러한 전처리들의 절화수명은 대조구(증류수)의 4.3일에 비 해 2.7배 연장되었다. 그리고 열탕 및 탄화처리의 5초 처 리도 대조구보다 절화수명이 2배 연장되었다. 4% ethanol 처리의 절화수명은 9.1 ~ 9.4일로 절화수명 연장에 효과 적이었다. 그러나 10% sucrose 처리는 오히려 대조구보다 브바르디아의 절화 품질을 감소시키는 것으로 나타났다. 대조구의 생체중은 실험 개시일로부터 2 ~ 3일 안에 급 격하게 감소하는 데 반해 모든 전처리의 생체중은 완만 하게 감소되는 경향을 보였다. Sucrose의 처리가 다른 처리에 비해 생체중이 가장 높게 나타나는 경향을 보 였으나 잎에 피해를 주어 절화수명을 감소시키는 결과 를 초래하였다. 수분흡수의 경우 모든 전처리가 대조구 에 비해 높은 수분흡수의 경향을 보였다. 본 연구의 결 과 250 mg • L−1 8-HQS, 2.2 mM CuSO4, 4% ethanol, 열탕, 그리고 탄화 등의 전처리는 절화 브바르디아의 절 화수명을 향상시키는 데 효과적이라 판단된다.
추가 주요어:
탄화, 황산구리, 에탄올, 열탕, 8-HQS, 자당
