서 언

초롱꽃과(Campanulaceae)에 속하는 도라지(Platycodon grandiflorum)는 다년생의 직근성 식물로 7 ~ 8월에 자색 또는 백색의 꽃이 개화하며, 사포닌, 이눌린 등의 기능 성 성분이 뿌리에 다량 함유되어 있어 채소뿐만 아니라 약용으로도 널리 사용되고 있다. 그 중 자색 꽃이 겹으 로 피는 겹도라지(Platycodon grandiflorum var. duplex Makino)는 꽃의 관상가치가 뛰어나 화훼용으로도 각광받 고 있으며 국내에서도 절화용 또는 분화용 도라지 재배 면적이 증가하는 추세로 분홍 화색 계통 선발(Cho 1992), 온도 및 광 처리에 의한 분화용 도라지 개화품질 차이 구명(Song et al. 1993) 등에 관한 연구가 이루어진 바 있다. 그러나 겹도라지의 절화 수명은 짧은 편이므로 재 배농가에서뿐만 아니라 수송 또는 유통과정에서 어려움 을 겪고 있어 관련 연구가 필요한 실정이다.

모본에서 절단된 절화는 뿌리로부터의 양• 수분, 절단 면 하위에 위치한 잎으로부터의 광합성 동화산물 또는 호 르몬 등의 공급이 중단되기 때문에 채화 직전 모본의 양• 수분 균형 상태나 절화 취급 또는 운송과 같이 절 화 상태에서 노출되는 외부환경의 조건이 매우 중요하다 (Byun 2002). 일반적으로 수확 전 불량한 재배환경, 수 분 흡수의 감소, 양분의 소모, 미생물 증식에 의한 부패 발생으로 야기되는 도관의 폐쇄, 에틸렌 발생량의 증가 등으로 절화 수명이 단축되는 것으로 알려져 있다(Buyn et al. 2004; Mayak and Halevy 1971). 따라서 수확 직 전까지의 고품질 절화 생산 기술뿐만 아니라 절화의 수 명을 연장시키고 관상가치를 최대한 높일 수 있는 수확 후 처리 역시 필요하다 하겠다.

현재까지 절화 품질 향상 효과가 있다고 알려진 절화 수명 연장제로는 sucrose, 살균제, 에틸렌 발생을 억제시 키는 전처리제나 보존용액 등이 있다(Doi and Reid 1995; Dornoghue et al. 2002; Ichimura and Suto 1999; Juang et al. 2001; Lee et al. 2011). 전처리 또 는 보조용액 성분으로 사용되는 당은 절화의 생육과 개 화에 필요한 에너지원이 되어 생체중과 건물중을 증가시 키고, 삼투조절에 의해 수분 흡수를 증진시켜 기공 개폐 를 조절하고 증산율을 낮추는 역할을 하는 것으로 알려져 있다(Goszczynska et al. 1990; Ichimura et al. 2000; Van Doorn 1999). 미생물 증식 억제제로 사용되고 있는 살균제로는 황산알루미늄(aluminum sulfate), HQS(8- hydroxyquinolin sulfate), HQC(8-hydroxyquinolin citrate), 에탄올, 질산은(silver nitrate), sodium hypochloride (NaOCl) 등이 있는데 이러한 살균제들은 미생물 생장을 억 제하여 줄기의 도관이 막히지 않도록 함으로써 수분 흡수 를 용이하게 하여 절화 수명을 연장시키는 기능을 한다 (Gebremedhin et al. 2013; Jowkar et al. 2012; Macnish et al. 2010; Moniruzzaman et al. 2011; Seyf et al. 2012; Tesgaw et al. 2011). 그러나 이러한 살균제만으로는 영양 공급이 불가능하므로 단용 처리보다는 당과 혼용하여 처 리하는 것이 절화 수명 연장 및 절화 품질 향상에 더 효과적이라고 알려져 있다(Halevy and Mayak 1979; Ichimura et al. 1999).

잎의 황화나 꽃잎의 노화현상과 관계가 있는 식물생 장조절제에 대한 연구도 수행된 바 있는데(Han 2001), BA(6-benzylaminopurine)을 첨가한 보존용액에서 장미, 카 네이션 등의 개화율이 향상되고 절화 수명이 연장되었으 며(Ranwala and Miller 1998), 물질 대사의 이동, 화기발 육 촉진 등의 효과가 있는 GA(giberelllic acid) 처리로 백 합, 카네이션, 장미의 절화 수명이 연장되었다(Goszczynska et al. 1990; Saks and Staden 1992; Son et al. 1993). Citric acid, ascorbic acid과 같은 유기산 역시 절화 수명 을 연장하는 효과가 있는 것으로 알려져 있는데, Lee et al.(2003)과 Lee and Kim(2001)은 citric acid 첨가에 의 한 산도 조절 및 살균효과로 가는기린초와 장미의 수명 연장 및 신선도 유지에 유의한 영향을 미쳤다고 보고한 바 있다.

따라서 본 연구에서는 겹도라지 꽃을 절화로 이용할 때 상품가치를 높일 수 있는 절화 품질 향상 연구의 기초 자료로 활용코자 몇 가지 전처리제 및 보존용액이 겹도 라지 절화 수명에 미치는 영향을 구명하는 시험을 수행 하였다.

재료 및 방법

충청북도농업기술원 노지 포장에서 2011년 3월 15일에 파종하여 2년간 재배한 2년생 겹도라지를 실험재료로 사 용하였으며, 일반 재배 관리요령은 도라지 표준 재배매 뉴얼(RDA 2010)을 따랐다. 2012년 6월 26일부터 7월 10일 사이에 수확하였으며, 꽃의 크기, 개화정도(꽃봉오 리 전체의 10% 정도 개화) 등을 고려하여 거의 같은 품 질의 절화를 선별하였다. 선별된 절화는 절화장이 60cm 가 되도록 수중에서 절단하였고, 잎은 정단부분 3개 정 도만 남기고 하단부의 잎은 모두 제거하였다.

전처리제에 따른 겹도라지 절화특성을 조사하기 위하여 증류수, 3% sucrose + 200mg • L⁻¹ Al₂(SO₄), 3% sucrose + 200mg • L⁻¹ Al₂(SO₄) + 200mg • L⁻¹ GA₃+ 150mg • L⁻¹ citric acid, 3% sucrose + 80mg • L⁻¹ NaOCl, 3% sucrose + 80mg • L⁻¹ NaOCl + 200mg • L⁻¹ GA₃+ 150mg • L⁻¹ citric acid의 용액에 1시간 동안 침지 처리하였다. 침지 처리 후 하단부를 5cm 정도 재절단한 후 증류수 등을 포함한 보 존용액에 꽂아 온도 23 ± 1℃, 상대습도 55 ~ 60%, 광도 7 ~ 10μmol • m⁻²s⁻¹(12시간 광주기, 형광등)으로 유지되는 실험실에 두어 절화수명, 생체중, 용액흡수량, 증발량 및 개화율 등을 조사하였다.

실험에 사용된 보존용액의 종류는 증류수, 3% sucrose + 150mg • L⁻¹ HQS, 3% sucrose + 150mg • L⁻¹ HQS + 25mg • L⁻¹ AgNO₃이었으며, 각각 3반복으로 수행하였고, 반복 당 3본씩 꽂아 조사하였다.

절화수명 종료일은 꽃잎과 잎, 줄기가 시들거나 마르 면서 개화된 전체 소화의 50% 이상의 화색이 변하거나 잎, 줄기가 시드는 시기로 하였다. 생체중은 측정 당일 의 생체중을 최초의 생제중으로 나누어 백분율로 표시하 였고, 개화율은 매일 개화된 꽃수를 조사하여 가장 만개 하였을 때의 꽃수를 백분율로 표시하였다. 용액흡수량은 전날의 용기와 용액을 합한 중량에서 당일의 중량 및 자 연증발량을 빼어 조사하였다.

실험결과는 SAS package(statistical analysis system, version 8.2, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA의 ANOVA 프로그램 및 Duncan의 다중검정법(Duncan’s multiple range test)을 이용하여 분석하였다.

결과 및 고찰

이원분산분석 결과, 전처리제 및 보존용액 종류별 처 리가 겹도라지 꽃의 절화 수명 및 개화율에 매우 유의 한 영향을 미침을 확인할 수 있었고, 전처리제와 보존용 액의 교호작용 역시 절화 품질에 유의한 영향을 미쳤다 (Table 1). 특히 절화의 생육 및 개화에 필요한 에너지 원이자 기공개폐를 통해 증산작용을 억제하는 역할을 하 는 sucrose와 살균제인 200mg • L⁻¹ Al₂(SO₄)₃가 첨가된 전처리 용액에서 절화 수명 연장 및 개화율 향상 효과 가 가장 컸다. 보존용액으로 증류수를 사용하더라도 3% sucrose + 200mg • L⁻¹ Al₂(SO₄)₃에 전처리하는 경우, 절화 수명은 대조구인 증류수 전처리 대비 6.9일 연장되었고, 개화율은 2.2배 정도 증가되었다. 절화장미 ‘Rote Rose’ 를 3% sucrose + 200mg • L⁻¹ Al₂(SO₄)₃용액에 전처리 하 였을 때 절화 수명이 18% 정도 증가하였다는 Bang et al.(2002), 절화장미 ‘Mary de Vor’ 수확 후 전처리로 Al₂(SO₄)₃ 용액에 침지하였을 때 절화 수명 연장 및 꽃 목굽음 발생 감소 효과가 있었다는 Ahn and Park(1996), 국내 육성 스탠다드 장미 ‘Pink Song’의 전처리제로 200mg • L⁻¹ Al₂(SO₄)₃ 사용 시 절화 품질이 가장 우수하 였다는 Choi et al.(2013), 절화장미 ‘Red Sandra’에 Al(SO) 처리 시 노화가 지연되었다는 Kim(1998)의 보고 와도 유사한 결과였다. Jowkar et al.(2012)는 절화장미 ‘Cherry Brandy’에 농도별 Al₂(SO₄)₃ 용액을 전처리한 결 과, 300mg • L⁻¹에서 절화 품질 향상 및 미생물 증식 억 제 효과가 가장 뛰어났다고 보고하였고, Seyf et al.(2012) 은 절화장미 ‘Boeing’에 150 및 300mg • L⁻¹ Al₂(SO₄)₃ 용액을 전처리하였을 때 모두 절화 수명 연장 효과가 있 었으나 농도간 차이는 없었다고 보고한 바 있다. 또한 Lisianthus 절화 수명 및 개화를 증진시키는 Al₂(SO₄)₃의 적정 농도에 대하여 Liao et al.(2001)은 150mg • L⁻¹, Reid(2000)는 200mg • L⁻¹이라고 보고한 바 있어 전처리 제 Al₂(SO₄)₃의 적정 사용 농도는 작물, 품종, 그리고 처 리 조건별로 각각 다를 수 있음을 시사하였다. 따라서 추 후 절화용 겹도라지 전처리제로 Al₂(SO₄)₃ 용액을 활용 코자 할 때 본 실험에서 공시한 농도 200mg • L⁻¹ 이외 의 다른 농도에서도 절화 수명 연장 및 품질 향상 효과 가 있는지에 대하여 확인하는 적정 농도 구명시험이 추 가적으로 필요하다고 판단되었다.

본 실험에서는 3% sucrose + 200mg • L⁻¹ Al₂(SO₄)₃가 포함된 전처리 용액에 GA₃와 citric acid를 추가로 첨가 했을 때 절화 품질에 미치는 뚜렷한 영향은 없는 것으 로 나타났다. 식물생장조절물질인 GA₃, BA, ABA 등은 체내에서 노화지연 및 생장촉진에 관여하는 것으로 알려 져 있는데(Garello et al. 1995; Sang et al. 1991; Son et al. 1994), 특히 절화 수명 에 관여하는 생장조절물질 의 효과는 작물마다 또는 품종마다 차이가 나며(Park et al. 2000), 절화장미 ‘Red Sandra’의 경우 ABA와 Kinetin 단용 또는 혼용 처리에서 노화가 촉진되어 절화 수명이 오히려 단축되었다고 하였다(Kim 1998). Citric acid와 같은 유기산은 보존용액의 pH를 떨어뜨리는 역할 을 하는데, 산도가 낮아진 수분이 절화의 도관으로 더 빨 리 이동되기 때문에 절화의 위조(wilting) 증상을 최대한 억제하고 절화 수명을 연장하는데 도움을 줄 수 있다 (Nowak and Rudnicki 1990). 그러나 유기산의 한 종류인 ascorbic acid 처리 시 거베라 꽃의 크기가 커지고 꽃잎 의 안토시아닌 함량은 높아졌으나 절화 수명은 HQS와 혼 용했을 경우에만 연장되었으며(Banaee et al. 2013), citric acid 처리 시 Lisianthus의 절화 수명은 최대 연장 되었으나 개화율의 차이는 없었다고(Kiamohammdi 2011) 보고된 바 있다. 따라서 GA₃와 citric acid을 겹도라지 절화의 전처리제로 사용하기 위해서는 추후 좀 더 면밀 한 검토가 필요할 것이다.

살균제인 NaOCl이 첨가된 용액에 전처리한 시험구에 서는 오히려 증류수를 처리한 대조구 대비 절화 수명 및 개화율이 감소하였다. NaOCl은 염소(chlorine)를 함유한 강력한 산화제로 물에 녹을 때 이온화되어 발생하는 HOCl이 미생물의 세포막, 막내 단백질 및 핵산까지 산 화 분해시켜 광범위한 살균효과를 갖는 것으로 알려져 있 다(Dychdala 1983; McDonnell and Russell 1999). 그 러나 pH에 따라 활성이 다를 수 있고, 당과 같은 유기물 과 혼용 시 살균효과가 감소되며, 특히 특정 농도 이상에 서는 꽃의 생육 및 개화가 저해되는 약해(phytotoxicity)가 나타난다는 연구들이 보고되고 있다(Knee 2000; Norwak and Rudnicki 1990; Van Doorn et al. 1990; White 1999). 일반적으로 사용되는 NaOCl의 농도는 50mg • L⁻¹에 서 200mg • L⁻¹ 정도로 그 범위가 넓기 때문에(Macnish et al. 2010) 약해가 발생하지 않는 수준에서 살균 및 전 처리 효과가 가장 높은 적정 농도를 구명하는 것이 중 요하다. 본 연구 결과에서는 보존용액의 종류에 상관없 이 NaOCl이 첨가된 용액에 전처리한 모든 시험구에서 절 화 수명이 7.5 ~ 8.3일로 가장 짧았고 개화율도 19.8 ~ 31.1%로 가장 낮게 조사되었는데, 실험에 사용된 NaOCl의 농도(80mg • L⁻¹)가 너무 높아 약해가 발생하여 절화 수명 및 개화율이 감소한 것으로 판단된다. 그러나 50mg • L⁻¹ NaOCl을 단용 또는 혼용 전처리하여 Lisianthus의 절화 수 명 연장 및 절화 품질이 향상되었다는 Hutchinson et al.(2013)의 연구 결과 및 200mg • L⁻¹ NaOCl 처리에서 절 화 장미의 잿빛곰팡이병(Botrytis cinerea) 발생이 억제되어 살균효과가 우수하였다는 Macnish et al.(2010)의 기존 연 구 결과들을 감안해 볼 때, NaOCl의 적정 농도가 추후 구명된다면 겹도라지의 절화 품질을 높일 수 있는 전처 리제로써 단용 또는 혼용하여 사용할 수 있을 것으로 생 각된다.

보존용액 종류별 겹도라의지 절화 수명 및 개화율을 조 사한 결과(Table 1), 증류수를 처리한 대조구 대비 3% sucrose + 150mg • L⁻¹ HQS와 3% sucrose + 150mg • L-1 HQS + 25mg • L⁻¹ AgNO₃을 보존용액으로 처리한 두 시 험구에서 모두 절화 품질 향상 효과가 있었다. 증류수로 전처리 후 보존용액 종류별로 비교하였을 때, 대조구 대비 나머지 두 시험구에서 절화 수명은 27 ~ 46% 길어졌고, 개 화율은 63 ~ 71% 증가하였다. 특히 200mg • L⁻¹ Al₂(SO₄)₃ 가 포함된 용액에 전처리한 후 3% sucrose + 150mg • L⁻¹ HQS 보존용액에 보관한 시험구의 절화 수명이 22일 정 도로 가장 길었고, 개화율 또한 91% 이상으로 가장 높 아 수화 후 절화 품질 비교 시 가장 우수한 효과를 나 타내었다. 본 실험에서 사용된 살균제 HQS는 광범위하 게 활용되고 있는 보존용액 중 하나로 sucrose와 혼합하 여 사용 시 더욱 효과적이며, 도관 내 미생물 증식 억 제로 용액 흡수를 용이하게 유지시켜줄 뿐 아니라 절화 수명, 생체중 등을 증가시키는 역할을 하는 것으로 알려 져 있다. 2% sucrose가 첨가된 HQS 보존용액에서 절화 꽃잎 내 glucose, fructose 및 sucrose의 농도가 가장 많 이 증가하였고(Pun and Ichimura 2003), 글라디올러스 및 덴드로비움에서도 sucrose와 혼용한 HQS 보존용액에 서 수확 후 절화 품질이 가장 우수하였다고(Beura et al. 2001; Dineshbabu et al. 2002) 보고된 바 있어 본 연구 결과와도 유사한 경향이었다.

보존용액으로 3% sucrose + 150mg • L⁻¹ HQS 와 3% sucrose + 150mg • L⁻¹ + 25mg • L⁻¹ AgNO₃ 용액을 처리한 결과를 비교해 볼 때 AgNO₃ 첨가 효과는 거의 없는 것 으로 나타났다. AgNO₃ 역시 살균효과가 있어 전처리제 또는 보존용액으로 사용되는데, 물에 녹으면 생성되는 Ag⁺ 이온이 에틸렌 전구체(ethylene precursor)의 합성을 억제 하여 노화를 지연시키고 절화 수명을 연장시키는 역할을 한다고 알려져 있다(Awad et al. 1986). 따라서 보존용 액 내 HQS 첨가만으로도 충분히 살균효과를 발휘한 본 연구 결과를 감안해 볼 때, 수확 후 발생하는 에틸렌에 대한 겹도라지 절화의 민감도가 높지 않아 에틸렌 억제 제인 AgNO₃을 보존용액에 추가로 첨가한 효과가 미비 하였던 것으로 판단되었다.

전처리제 및 보존용액 종류별 겹도라지 절화의 생체중 및 용액흡수량을 일별로 조사하여 정리한 결과(Fig. 1), 절화 수명 연장 및 개화율 향상 효과가 있었던 처리구 에서 모두 생체중 증가가 뚜렷하게 나타났고, 용액흡수 량 또한 증가되었으며 처리기간 내내 높게 유지되었다. 전처리 및 보존용액으로 증류수를 사용한 대조구의 경 우, 실험 개시일 3일 이후부터 생체중이 급격히 감소 하였고, 전처리제로 3% sucrose + 80mg • L⁻¹ NaOCl과 3% sucrose + 80mg • L⁻¹ NaOCl + 200mg • L⁻¹ GA₃+ 150mg • L-1 citric acid 용액을 사용한 경우, 고농도(80mg • L⁻¹)의 NaOCl 첨가에 의한 약해가 발생하여 도관으로의 수분 흡수가 저 해되면서 생체중 변화가 크게 나타나지 않은 것으로 조 사되었다. 전처리 효과가 가장 우수하였던 3% sucrose + 200mg • L⁻¹ Al₂(SO₄)₃ 시험구 뿐만 아니라 증류수로 전 처리한 경우에도 추후 보존용액으로 3% sucrose와 150mg • L⁻¹ HQS을 처리할 때 보존 기간 내내 생체중 이 꾸준히 증가하였고 감소되는 변화 폭도 작았으며, 용 액흡수량도 높은 수준으로 유지되었다. 따라서 증류수 대 비 HQS가 포함된 보존용액에서 국화 잎의 기공이 더 빨 리 닫히고 생체중 증가 폭이 더 컸으며(Stoddard and Miller 1962), 절화의 생체중 감소를 지연시키는데 HQS 처리가 효과적이었다(Ichimura et al. 1999)는 기존 연구 결과와도 유사하였다. 절화의 체내 수분 유지에 가장 큰 영향을 미치는 요인으로 sucrose 및 8-Hydroxyquinoline 염 등을 들 수 있는데, 기공의 개폐에 유의한 영향을 미 쳐 수분 흡수 및 증발산 등을 조절하는 것으로 알려져 있다(Rogers 1973). 특히 sucrose 처리는 부분적으로 기 공을 닫히게 유도하여 절화가 위조되는 것을 억제하는 작 용을 하므로, 본 연구 결과에서도 수분의 흡수를 증가시 키고 화판의 팽압을 유지시키는 삼투물질로서 sucrose가 작용하면서 개화가 촉진되는 것으로 판단된다.Fig. 2

이상의 결과로부터 겹도라지 꽃의 수확 후 품질을 향상 시킬 수 있는 전처리제 및 보존용액으로 각각 3% sucrose + 200mg • L⁻¹ Al₂(SO₄)₃ 및 3% sucrose + 150mg • L⁻¹ HQS을 사용할 때 절화 수명은 최대 22일까지 연장되었 고, 90% 이상의 개화율을 보였으며, 생체중 및 용액흡수 율도 가장 증가되어 절화 품질을 향상시키는 데 효과적 이었다.