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서 언

 국내 절화장미의 수출액은 2000년 이후 매년 늘어나고 있으며 2000년 약 3.5억원에서 2012년 305.8억원으로 87배 이상 증가하였다(MFAFF 2012). 절화장미의 주요 수출국은 일본으로 2012년 전체 절화장미 수출량의 80% 이상을 차지한다. 일본으로 수출은 대부분 선박을 이용하여 국내의 부산항과 마산항에서 출항하여 일본의 시모노새키항에 도착한 후 검역과정을 거치며, 국내에서 수확 된 절화장미가 일본의 소매상까지 도착하는데 3-5일이 소요된다. 이 수송기간 동안 절화장미는 골판지로 만들어진 포장상자에서 저온 및 습식 수송된다. 절화장미의 습식수송 이유는 절화장미가 소량의 에틸렌을 발생하는 Climacteric 화기임에도 불구하고 에틸렌 생합성 저해 및 작용억제제보다는(Redi et al. 1989) 수분균형에 의해서 절화품질이 영향을 받기(Mayak and Halevy 1974) 때문에 수확 후에도 원활한 수분공급이 되어야 한다. 하지만 저온 및 습식 수송되는 절화장미의 포장상자의 내부는 항상 높은 습도가 유지되고, 수송과정중의 검역과 이동은 온도와 습도의 변화를 일으킨다. 이때 꽃잎에 결로가 발생하여 세포 조직이 괴사하고 Botrytis cinerea 포자가 발아하여 잿빛곰팡이병을 발생시켜 문제가 되고 있다.

 B. cinerea 는 공기를 통해 수확전의 온실이나 선별작업 중에 절화장미에 감염된다. B. cinerea 는 20℃의 저온과 90% 이상의 습도에서 발아율이 높지만(Thomas et al. 1988), 2℃에서도 발아가 가능하기 때문에 저온수송 중에도 포자가 발아하여 잿빛곰팡이병을 발생시키게 된다(Hammer and Marois 1988). 잿빛곰팡이병의 발생을 억제하기 위해 수확 전 benziamidazole과 dicarboximide와 같은 살균제를 처리하거나(Elad 1988), 수확 후 물올림을 실시할 때 물올림 용액에 calcium sulfate(Capdeville et al. 2003), gibberellic acid(Shaul et al. 1993), methyl jasmonate(Meir et al. 1998)을 처리하여 저항력을 높여 잿빛곰팡이병의 피해를 줄이려는 연구들이 진행되고 있지만 효과적인 방제방법을 제시하지 못하고 있다.

 포도에서는 B. cinerea에 의한 부패를 억제하기 위해 수확 후 SO₂ 가스를 훈증하는 방법이 이용되고 있다(Lee 2000; Lindsey et al. 1989; Nelson et al. 1967). SO₂ 가스는 미생물의 세포막 단백질과 mRNA를 불활성화 시켜 부패를 방지하고 병원균의 생장을 억제하는 효과를 나타낸다(Basics and Stotzky 1982). B. cinerea 의 살균에 필요한 SO₂의 농도는 단시간 훈증할 경우에 0℃에서 시간당 100μL · L^-1 가 제안된 적이 있으며(Crisoto and Mitchell 2002), 2.5℃에서 저장한 절화장미에서 3ppm의 SO₂를 처리하였을 때 잿빛곰팡이병의 발생이 억제되었다는 보고가 있다(Philip et al. 1990). 하지만 SO₂ 처리의 농도, 시간, 온도 및 처리방법 등에 대한 검토가 이루어지지 않았으며, 처리에 따른 병원성 미생물발생과 식물에서 나타날 수 있는 장해에 대한 연구도 필요하다(Lee et al. 2009). 따라서 본 연구에서는 절화장미의 수출시 수송 중에 발생하는 잿빛곰팡이병의 발생을 억제하기 위해서 수출시 수송 환경을 고려한 온도변화와 포장방법을 달리하여 잿빛곰팡이병 발생 억제에 대한 SO₂의 효과를 알아보고자 하였다.

재료 및 방법

 절화장미 ‘Aqua’를 2012년 7월 23일 경기도 고양시 소재 농가에서 수확선별하여 국립원예특작과학원 절화수명조사실에서 실험을 수행하였다. 온도의 처리는 상온과 25 ~ 30℃(상대습도 60-70%), 저온 2 ~ 7℃(상대습도 70-80%), 그리고 변온(저온 저장하면서 매일 2시간씩 상온에 노출) 조건에서 실시하였다. 절화장미가 저장된 포장상자 내부의 온도와 습도의 측정은 Data logger (Model U12-012, Oneset Computer Corporation, USA)로 측정하였다. 포장방법은 수출용 절화장미 포장박스(가로: 21cm × 세로: 23cm × 높이: 55cm)를 이용하여 검은 폴리에틸렌 비닐을 박스에 포장한 밀폐형과 폴리에틸렌 비닐을 포장하지 않은 개방형으로 구분하였다. SO₂ 처리는 40%의 sodium metabisulfite(SMS: Na₂S₂O₅, Topfresh™, JK ENTERPRISES, India)를 지름 2cm의 원형패드에 0.05-0.06g씩 1cm 간격으로 정사각형모양으로 설치하여, 온도처리와 포장방법 별로 SMS 0g/m³, 2.5g/m³, 5.0g/m³ 및 7.5g/m³ 씩 박스의 상단부 중앙에 처리하였다.

 SO₂ 농도의 측정은 gas indicater(AP-20, Kitagawa, Japan)를 이용하여 실험 3일차에 밀폐형 박스를 개봉하기 직전에 실시하였다. 또한 SO₂ 처리 후 절화장미에서 발생한 에틸렌 양을 측정하기 위해, 저장 2일차에 밀폐형 박스를 개봉하기 직전에 검출해 GCMSD(Gas Chromatograph with Mass Detector, Hewlett Packard, USA)를 이용하여 측정하였다. 각 처리별 잿빛곰팡이병의 발생 정도는 index(0-5, 0; 1, 1% 이하; 2, 1-5%; 3, 5-12.5%; 4, 12.5-25%; 5, 25% 이상)를 이용하여 20송이씩 꽃잎에 발병한 정도를 조사하였으며, 그 index의 수치를 평균으로 계산하였다.

 또한, 잿빛곰팡이 포자의 발아 억제에 SO₂의 효과를 조사하기 위해 기내검정을 실시하였다. B. cinerea 포자 100μL를 MS배지(Murashige and Skoog 배지, 3% sucrose와 0.8% agar)에 주입한 후, sodium metabisulfite를 처리하여 발생한 SO₂ 농도를 0, 5 및 10ppm으로 조절한 아크릴 상자에 놓고 밀봉하였다. 20℃, 90%의 growth chamber(HB-301L, HanBaek, Korea)에 1일 동안 저장 후 실체현미경(Axioskop 2, Carl Zeiss, Germany)을 이용하여 B. cinerea 포자의 발아상태를 관찰하였다.

결과 및 고찰

 실험에 사용된 포장재의 종류별 환경조건을 보면 그림1과 같다. 포장상자 내부의 온도조건은 공시한 두 가지 포장상자(밀폐형, 개방형)간 비슷하였으나 습도는 밀폐형 포장상자의 내부가 개방형 포장상자보다 20-30% 높아 90% 이상의 습도를 나타내었다(Fig. 1). 높은 습도는 절화장미의 잿빛곰팡이병 발생률을 증가시킨다. 온실에 서 장미를 재배할 때 유리온실보다 상대적으로 습도가 높게 유지되는 PE 비닐하우스에서 잿빛곰팡이병의 발생이 많으며(Cheong et al. 2012), 수확 한 절화장미를 분류하는 선별장내 습도가 75%일때 보다 85%일 때 잿빛곰팡이병 포자 발생이 심했다고 한다. 본 연구에서는 밀폐형 포장상자에서 저장 보관한 절화장미에서 개방형 포장상자보다 잿빛곰팡이병의 발생률이 약 19% 더 높았다. 또한 포도에서 B. cinerea 균사체는 습도가 높을수록 성장이 좋으며, 69%의 낮은 습도에서는 균사가 발달하지 않았다고 하였다(Thomas et al. 1987).

Fig. 1. Changes of temperature and humidity in the packing boxes: A, room temperature; B, low temperature; C, alternative temperature. ( ■ : Closed/Humidity, □ : opened/ Humidity, ●: Closed/ Temperature, ○: opened/Temperature).

 SMS 처리시 발생하는 SO₂는 밀폐된 상자의 내부에서 개방된 상자의 내부보다 높았으며, 7.5g/m³ SMS를 처리하였을 때 저온에서 밀폐된 상자내부에서는 1.8ppm이 검출되었으나 상온에서 밀폐된 상자내부에서는 5.7ppm의 SO₂가 검출되었다(Table 1). SMS 처리량이 많을수록 검출되는 SO₂의 농도도 높았다. Crisoto and Mitchell(2002)의 연구에 따르면 잿빛곰팡이병의 살균에 필요한 최적 SO₂의 농도는 0℃에서 시간당 100uL · L^-1이며, 3ppm SO₂는 절화장미에서 잿빛곰팡이병의 발생을 줄인다는 보고(Philip et al. 1990)들을 토대로 절화장미에 있어서 잿빛곰팡이병 발생 억제에 효과적인 10ppm 이상의 SO₂ 처리농도에 대한 검토가 필요하다.

Table 1. Investigation of sulfur dioxide amount according to packing method, temperature, and sodium metabisulfite in cut rose ‘Aqua’.

 SMS의 처리량이 증가할수록 절화장미에 발생하는 잿빛곰팡이병발생률이 낮아졌다(Fig. 2). 상온에서 밀폐된 상자에 저장한 절화장미는 SMS 무처리, 2.5g/m³ SMS, 5.0g/m³ SMS을 처리하였을 때 저장 2일차에 잿빛곰팡이병이 발생하였으나 7.5g/m³ SMS를 처리했을 때에는 저장 3일차에 잿빛곰팡이병이 발생하였다. 저장 3일차의 잿빛곰팡이병의 발생지수는 SMS 무처리에서 0.8, 0.5g SMS 처리시 0.8, 1.0g SMS 처리시 0.4, 1.5g SMS 처리시 0.2 순으로 SMS 처리량이 증가할수록 잿빛곰팡이병의 발생이 감소하였다. 절화장미 ‘Royalty’ 에서 3ppm SO₂를 처리하였을 때 잿빛곰팡이병이 발생한 병반의 크기가 가장 작았으며, 4ppm SO₂는 잎의 가장자리가 백화하는 피해를 발생시켰다고 하였으나(Philip et al. 1990) 본 실험에서는 잎의 백화에 의한 피해는 발생하지 않았다. 포장방법에 있어서 절화장미의 잿빛곰팡이병은 개방된 상자보다 밀폐된 상자에 저장한 처리구에서 발생률이 저장 온도별로 20% 정도가 높았다. 상온에 저장할 때 SMS 무처리구를 7.5g/m³ SMS 처리구와 비교해 보면, 밀폐된 상자에서 저장 2일차에 잿빛곰팡이병이 발생하였으나 개방된 상자에서는 3일차에 잿빛곰팡이병이 발생하였고, 이후 병의 발생 증가도 작았다. 저장온도에 있어서 저온, 변온, 상온 순으로 잿빛곰팡이병의 발생률이 높았으며, 저온과 변온에 저장한 것에 비해 상온에 저장했을때 잿빛곰팡이병 발생율이 100% 이상 높았다. SO₂를 발산하는 SMS의 처리량이 많을수록 잿빛곰팡이병의 발생이 억제되었으며, 7.5g/m³ SMS를 처리한 상자에서는 잿빛곰팡이병의 발생이 무처리에 비해 30% 이상 억제되었다(Fig. 2).

Fig. 2. Incidence of grey mould on temperature, and sodium metabisulfite in cut rose ‘Aqua’ according to packing method: closed (A) and open (B); index of symptoms on the petals was evaluated according to a scale of 0-5. 0, no lesion; 1, lesion area below 1%; 2, 1-5%; 3, 5-12.5%; 4, 12.5 -25%; 5, above 25%. Bars indicate SE (n=20).

 SMS 처리 후 검출된 SO₂의 농도가 높을수록 절화장미에서 발생한 에틸렌이 많았다(Table 2). SO₂는 미생물이나 병원균의 생장억제(Babich and Stotzky 1980) 뿐만 아니라 절화장미의 세포활성도 억제시켜 스트레스를 유발한 것으로 판단되었다. 하지만 높은 SO₂ 농도에서 절화장미의 꽃잎을 저장하였을 때 꽃잎에 피해가 없었고, 노화를 지연시키는 것을 확인할 수 가 있었다. 또한, Philip et al.(1993)은 4ppm의 SO₂ 처리는 꽃잎의 탈리를 감소시켰다고 보고하였다.

Table 2. Emission amount of ethylene gas according to sodium metabisulfite treatment in cut rose box.

 SMS에서 발생하는 SO₂를 이용하여 B. cinerea균의 발아억제효과를 검정하였다(Fig. 3). 그 결과 10ppm SO₂에서 발아가 100% 억제되었다. 5ppm SO₂에서는 98%가 발아하였으며 무처리구 99%와 거의 차이가 없었다. SO₂는 미생물의 세포막 기능을 저해하고 단백질과 mRNA를 불활성화시켜 미생물의 생리작용을 방해한 다고 보고되었다(Babich and Stotzky 1982). 그러므로, 10ppm SO₂에서 B. cinerea 포자의 발아가 억제됨에 따라 SO₂는 이 농도에서 절화장미의 잿빛곰팡이병의 발생을 억제할 수 있을 것으로 판단되었다.

Fig. 3. Botrytis cinerea germination according to SO₂ concentration: A, control; B, 5 ppm; C, 10 ppm. Bars indicate 100 μm.

 본 연구에서는 잿빛곰팡이병의 발생을 100% 억제하지는 못하였으나 SMS에 의해 발생한 SO₂의 농도가 B. cinerea 포자의 발아를 완전히 억제한 농도인 10ppm에 미치지 못하는 7.8ppm의 SO₂가 검출되었기 때문인 것으로 판단되었다. 추후 SMS 처리량에 대한 검토가 필요할 것으로 판단되었다. 하지만, 고농도의 SO₂는 잎의 백화나 괴사와 같은 피해를 줄 수 있기 때문에 SMS의 처리량에 따른 수명조사도 병행되어야 할 것으로 판단되었다.