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ISSN : 1225-5009(Print)
ISSN : 2287-772X(Online)
Flower Research Journal Vol.25 No.3 pp.118-123
DOI : https://doi.org/10.11623/frj.2017.25.3.04

Effects of Ultraviolet A (UVA) + Light Emitting Diode (LED) Irradiation on the Cut Flower Quality and Vase Life of the Oriental Hybrid Lily ‘Siberia’ under Simulated Exportation

Min Kyung Lim1, Ho Jin Lee1, Wan Soon Kim1,2*
1Department of Environmental Horticulture, University of Seoul, Seoul 02504, Korea
2Natural Science Research Institute, University of Seoul, Seoul 02504, Korea
Corresponding author: Wan Soon Kim +82-2-6490-2693wskim2@uos.ac.kr
August 31, 2017 September 9, 2017 September 11, 2017

Abstract

This study investigated the effect of ultraviolet A (UVA) + light emitting diode (LED) irradiation on the flower quality and vase life of cut flowers of the oriental hybrid lily (Lilium Oriental Hybrid) cultivar ‘Siberia’ under simulated exportation. Flowers were pretreated for 10 h with distilled water (control) or Chrysal SVB, a commercial floral preservative, and then stored under wet conditions in controlled growth chambers that were programmed to simulate an exportation environment to Japan during the spring and summer seasons. During storage, flowers in the UVA + LED irradiation treatment groups were treated with either UVA + Red LED or UVA + Blue LED for 72 h. It was found that from the post-harvest stage to the auction stage, flower quality parameters including the floret length, floret diameter, relative fresh weight, and water uptake rate were higher following storage under summer conditions than under spring conditions. However, various other parameters including the relative fresh weight, water uptake rate, and chlorophyll content were higher following storage under spring conditions at the after auction stage. There was no significant difference in flower quality between the UVA + LED irradiation treatments. However, the vase life of flowers stored under both spring and summer conditions was extended by 2 - 7 days in the Chrysal SVB + UVA + Blue LED irradiation treatment group compared with the control group and all other treatments. These results suggest that Chrysal SVB + UVA + Blue LED irradiation was effective in improving the vase life of cut lilies.


계절별 모의 수출 과정에서 UVA + LED 처리가 절화 백합 ‘Siberia’의 품질에 미치는 영향

임 민경1, 이 호진1, 김 완순1,2*
1서울시립대학교 환경원예학과
2서울시립대학교 자연과학연구소

초록

본 연구는 수출 과정에서 UVA + LED처리가 절화백합의 품 질과 수명에 미치는 영향을 알아보고자 저장·수송 과정별 시 뮬레이션 실험을 수행하였다. 실험재료는 오리엔탈 백합 ‘Siberia’를 사용하였으며, 이 때 절화는 습식조건으로 증류수와 상업용 절화보존제(Chrysal SVB, 1/3 tablet/L)를 처리하였다. 동시에 UVA가 혼합된 청색(448nm), 적색(634nm과 661nm) LED를 3일간 처리하였고, 봄철과 여름철 일본 수출 환경과 동 일한 조건으로 생장상의 환경을 설정하였다. 그 결과, 수송 과정 중 수확 후부터 경매단계까지는 봄철에 비해 여름철이 꽃의 크 기가 크고, 상대 생체중과 수분 흡수율은 높았다. 경매 후 상대 생체중, 수분 흡수율, 잎의 엽록소 함량 등은 봄철이 높았으며, 인공광원 처리 유무에 따른 절화 품질은 처리간 유의적 차이가 없었다. 봄철과 여름철의 절화수명은 증류수와 절화보존제 처 리구에 비해 UVA + LED를 조사한 처리구에서 연장되었다. 봄 철 절화수명은 증류수 처리 18일, 절화보존제 처리 22일, UVA + Red LED 처리 22.5일로 나타났으며 UVA + Blue LED처리가 25.3일로 다른 처리에 비해 2~7일 연장되었다. 여름철 절화수명 은 증류수와 절화보존제 처리 16일, 적색 LED 처리 18일, 청색 LED 처리가 20일로 나타났다. 결론적으로 절화수명은 청색 LED 처리에서 절화 수명 연장 효과가 확인되었다.


    Korea Institute of Planning and Evaluation for Technology in Food, Agriculture, Forestry and Fisheries
    314029-03

    서 언

    한국산 오리엔탈 백합은 꽃과 잎이 비교적 크고, 화형이 화 려하며 향이 좋아 일본의 수입 백합 중 한국산이 2000년 44.6%에서 2010년 95.2%로 크게 확대되었다(Park and Kwon 2010). 그러나 최근 일본 경제 침체와 엔저에 의해 절화 백합 의 대 일본 수출이 감소하였고, 해결방안의 하나로 한국산 절 화 백합에 대한 일본 소비자들의 인식 개선을 들 수 있다(Lim et al. 2016). 한국산 절화 백합에 대한 일본 내 소비인식의 하 락원인 중 하나는 일본 내에서 생산되는 백합에 비해 불량한 절화 품질이며(Kim and Kim 2015), 일본으로 수출되는 국산 절화 백합의 품질 저하의 원인으로 수출 시 수송환경의 불량 을 뽑을 수 있다. 절화 백합은 소비지에서 봉오리 상태를 유 지할 때 상품가치가 높으나 국산 백합의 경우, 수출을 위한 수 송단계에서 상온 노출, 온·습도 등 물리적인 악조건과 부적 절한 취급 관리가 절화 품질 저하에 직접적인 원인이 되고 있 다. 절화는 모체에 있을 때와는 달리 수분, 양분, 호르몬 등의 공급이 이루어지지 않기 때문에 취급 및 수송에 있어 외부환 경이 매우 중요하다.

    국산 절화의 수확 후 저장 및 유통 과정은 수송 과정에서 온도가 증가함에 따라 호흡량의 증가로 체내 물질의 소비가 증가 되어 노화가 촉진된다(Sebanek 1992). Ranwala and Miller(1998) 는 절화 백합의 잎 황화는 암조건 저장과 고온과 저온에 의한 스트레스로 인해 발생한다고 하였다. 이처럼 선박 수출 시 3~5일 간의 수송 기간 동안 온·습도 환경의 변동이 심해 미개화 및 조기노화 등 상품의 품질, 균일성과 신선도 유지에 문제가 발생하며 이와 같은 품질저하로 인한 손실량은 약 10~50%에 이른다(Lee and Lee 2015).

    절화백합은 수확 후 수송환경에서 광합성을 유지하는데 제 약을 받기 때문에 수확단계에서 식물체의 탄수화물 수준을 높 게 유지하는 것이 매우 중요하다. 또한 수확 후 절화 품질은 조기개화 및 미개화와 같은 품질저하를 방지하기 위해 탄수화 물 수준을 높게 유지하기 위한 적절한 광조건이 필요하며, 특 정 광원이 식물에 미치는 영향에 대한 분석은 다양한 작물별 로 이루어지고 있다(Paek et al. 2002). 특히 LED(발광다이오 드, Light Emitting Diode)는 단색광 조명이 가능하고 열을 적 게 발산하며 식물체에 최적의 파장을 생산하여 파장별로 식물 체 처리 효과를 검정할 수 있다(Lee 2010). 또한 특정 단색광 을 이용하여 광합성 촉진, 개화조절, 착색증진, 당도 및 사포 닌 증가, 곰팡이 발생 억제 등의 기능을 수행할 수 있다(Bang and Kim 2012). 추가적으로 UVA 보광 시 청색이나 적색 LED 단용 처리보다 아스코르빈산 함량이 증가하였고(Brazaityte et al. 2015), 엽록소 함량과 안토시아닌 함량 증가에 효과적이며 (Li et al. 2012), 파이토케미컬 함량 증가에 효율적이라고 보 고되었다(Lee and Kim 2016). 체내 탄수화물 함량을 유지하 기 위해서는 수확 후 적절한 광조건 하에서 식물체를 저장 및 수송해야 한다. 그러나 광환경이 식물의 생육에 미치는 영향 에 대한 연구는 파종, 정식, 생육, 개화단계 등의 분야에 한정 되어 있고 수송 과정에서의 광환경이 절화 품질에 미치는 영 향에 대한 연구는 미비하다(Paek et al. 2002). 따라서 본 연 구는 수출 시 수송 과정에서 UVA + LED 처리가 절화백합 ‘Siberia’의 품질과 수명에 미치는 영향을 알아보고자 저장·수 송 과정별 시뮬레이션 실험을 수행하였다.

    재료 및 방법

    식물재료와 처리내용

    공시재료는 2017년 1월에 제주 농가에서 재배한 오리엔탈 백합 5륜화인 ‘Siberia’를 사용하였으며, 이 때 절화장은 75cm 로 절단하고 잎은 첫 번째 꽃봉오리 아래 3매 만을 남기고 모 두 제거하였다. 수출 전 농가수준의 전처리는 증류수(대조구), Chrysal SVB(Chrysal International, Netherlands) 1 tablet/3L 사용하였고, 절화는 1L의 증류수와 전처리제가 담긴 원형화병 (높이 40cm, 지름 10cm)에 2본씩 처리당 3반복하여 10시간 동안 침지시켰다.

    전처리 후 모의 수송방식은 습식수송이었으며. 모의 수출환 경은 기 보고된 봄철(2016년 3월)과 여름철(2016년 9월)의 수출 환경 자료를 기준으로 수송단계를 구분하였다(Lim et al. 2017). 수송 구분 단계는 수확 후 전처리, 전처리 후 수송, 수출 전 저온 저장, 선박 수송, 일본 물류센터, 일본 경매장, 경매 이후 단계로 나눠 온도와 습도 조건을 유지하였다(Table 1). 전처리 후 수송부터 일본 물류센터로 이동하는 과정(72시간)에서 포장 박스 내의 광조건은 대조구인 암상태(증류수, Chrysal SVB 단용 처리)와 처리구인 UVA + Blue LED(448nm), UVA + Red LED(634nm과 661nm)를 처리하였다. 일본 현지 도소매 시장으 로 이동 후의 광조건은 주야를 12시간씩 교대로 하였으며 낮동 안의 광도는 15μmol·m-2·s-1, 주간온도 24.7±0.4℃, 야간온도 19.6±0.4℃ 습도는 23.5±0.1%의 환경에서 수행되었고, 일본 수 출 환경을 재현하기 위해 실험은 환경이 조절되는 생육상에서 실시하였다. 모의 수출환경 과정에서 절화 품질 및 수명조사를 실시하였다.

    조사분석

    봄철과 여름철의 전처리 이후 일본 수출시 수송 과정에서 발생하는 조기 개화율을 조사하였으며, 일본 도착 후 소매단 계에 도달한 시점에서 증류수를 이용해 절화 품질과 수명을 조사하였다. 이 때 개화율, 화뢰장폭, 상대 생체중, 상대 흡수 율, 절화수명, 엽록소 함량, 화색 등을 조사하였다. 절화수명 은 전체 꽃의 2/3이상 시들어 관상가치를 상실한 시점을 기준 으로 하였고, 상대 생체중은 초기 생체중에 대한 일별 생체중 의 백분율로 계산하였다. 상대 흡수율 또한 초기 생체중에 대 한 일별 수분 흡수량의 백분율로 계산하였다. 엽록소 함량은 2일 간격으로 줄기 기부에서 1, 2, 3번째 잎을 chlorophyll meter(SPAD-502, Minolta, Japan)로 측정하였고, 화색은 개화 된 꽃을 대상으로 분광 측색계(CR-10 Plus, Minolta, Japan)를 이용하여 L(lightness ; black = 0, white = 100), a(red = + value, green = - value), b(yellow = + value, blue = - value) 를 비교하였다(Choi et al. 2014).

    통계분석

    통계분석용 프로그램인 SAS package(statistical analysis system, version 9.4, SAS Institute Inc., USA)를 이용하여 ANOVA(analysis of variance) 분석을 실시한 후 각 처리간의 유의성은 DMRT(Duncan’s new multiple range test) 5% 수준 으로 하였다.

    결과 및 고찰

    본 연구는 수출 시 수송 과정에서 UVA + LED처리가 절화백 합의 품질과 수명에 미치는 영향을 알아보고자 저장·수송 과 정별 시뮬레이션 실험을 수행하였다. 봄철과 여름철 수확 후 일본 경매장에 도착하기까지 103시간이 소요되었다(Table 1).

    일본 현지 경매일인 4.5일 시점에서의 개화율은 봄철은 모 든 처리에서 0%였고, 여름철 증류수처리는 3.3%, Chrysal SVB + UVA + Blue LED처리가 3.3%, Chrysal SVB + UVA + Red LED 처리는 10%로 봄철에 비해 여름철에 조기개화가 진행되 었다(Table 2). 이를 통해 경매단계까지의 조기개화율은 전처 리제의 사용이나 보조광원 처리의 효과보다는 온도환경이 절 화 품질 유지에 더 영향을 미친다는 것이 확인되었다. 수확 후부터 경매단계까지의 꽃의 크기는 화뢰장의 경우 여름철 Chrysal SVB 단용처리가 125.8%, Chrysal SVB + UVA + Blue LED가 118.3%로 나타났고, 화뢰폭은 증류수 처리가 126.4%, Chrysal SVB 단용처리가 123.7%로 화뢰장·폭 모두 봄에 비해 여름철에 커진 것으로 나타났다. 봄철 상대 생체중은 모든 처 리구에서 꾸준히 증가하다가 10일 째부터 감소하였다(Fig. 1). 여름철 상대 생체중은 증류수 처리, Chrysal SVB 단용처리와 Chrysal SVB + UVA + Blue LED 처리는 8일, Chrysal SVB + UVA + Red LED 처리가 6일째부터 서서히 감소하기 시작하였 다. 수분 흡수율은 수확직후부터 조금씩 감소하기 시작하다가 8일째 급격한 감소율을 나타냈으며 그 후 봄철에 비해 여름철 의 수분 흡수율이 급격히 감소되는 경향이 나타났다. 봄철의 절화수명은 Chrysal SVB + UVA + Blue LED 처리가 25.3일로 가장 높았으며 전처리제를 사용하지 않은 증류수 처리보다 5.5~7.3일, Chrysal SVB 단용처리보다 1.5~3.3일 연장된 것으 로 확인되었다. 여름철의 절화수명은 Chrysal SVB + UVA + Blue LED 처리가 20.0일, Chrysal SVB + UVA + Red LED 처 리가 18.0일로 보조광원 처리를 하지 않은 증류수와 Chrysal SVB 단용처리의 16.0일에 비해 2~4일 연장되었다(Fig. 2). 이 러한 결과는 수분 흡수량과 상대 생체중의 감소가 절화수명 단 축에 큰 영향을 미친다는 Suh and Kim(2004)의 연구결과와 유 사하게 나타났다. 또한 식물의 청색광에 대한 반응은 기공운 동, 유전자 활성화, 색소 생합성, 세포 내 엽록체 운동 등을 포 함하는데, 실험 결과, Chrysal SVB + UVA + Blue LED 처리에 서 절화수명이 연장된 이유는 공변세포에서 청색광 반응에 대 한 신호전달 연쇄반응에 의해 기공이 열려 다른 처리에 비해 광합성을 통한 동화산물이 축적되었기 때문으로 판단된다.

    SPAD 값은 계절별 처리간 유의차는 없었으나, 대부분의 처 리에서 줄기하부로 갈수록 SPAD 값이 떨어졌고, 황화되면서 마르는 현상이 나타났다(Fig. 3). 절화백합은 수확 후 적절하 지 못한 저장조건, 잎의 노화 등에 의해 잎의 황화를 촉진시킨 다는 기존의 연구결과와 일치하지만(Choi et al. 2014), 이러 한 현상은 시간이 지날수록 모든 잎들이 황화되면서 처리간 유의적 차이는 거의 없었다.

    결과적으로 모의 수출환경에서 LED 처리가 절화 품질과 수 명에 미치는 영향을 실험한 결과, 봄철에 비해 여름철의 수송 환경이 개화불량에 영향을 미치며 기존 절화보존제 처리뿐만 아니라 LED 광원을 추가 처리함으로써 화뢰크기, 잎의 엽록 소 함량, 꽃의 건전성 등과 같은 절화 품질과 수명이 향상된다 는 것이 확인되었다. 특히 UVA + Blue LED 처리가 가장 효 과적이었는데, 청색광에 대한 식물의 생리학적 반응은 광범위 하기 때문에 수송 시 보조광원 조사가 절화 품질에 미치는 영 향에 대해서는 추가적인 연구가 필요하다고 생각된다.

    사 사

    본 논문은 농림수산식품기술기획평가원 수출전략기술개발 사업 “수출 절화용 화훼류(장미, 국화, 백합)의 신선도 유지기 술 및 현장 적용 모델 개발”시험과제(과제번호: 314029-03)에 의해 이루어진 것임.

    Figure

    FRJ-25-118_F1.gif

    Relative fresh weight (A) and vase solution uptake rate (B) in cut oriental hybrid lily ‘Siberia’ under simulated condition.

    FRJ-25-118_F2.gif

    Post-harvest flower color in cut oriental hybrid lily ‘Siberia’ under simulated condition. A, a: spring – distilled water; B, b: spring – chrysal SVB; C, c: spring - chrysal SVB + UVA + Red LED; D, d: spring - chrysal SVB + UVA + Blue LED; E, e: summer – distilled water; F, f: summer - chrysal SVB; G, g: summer - chrysal SVB + UVA + Red LED; H, h: summer - chrysal SVB + UVA + Blue LED. A – H: 0 d ay of vase l ife test; a – h: 15th day of vase life test.

    FRJ-25-118_F3.gif

    Chlorophyll content (A) and flower color (B) in cut oriental hybrid lily ‘Siberia’ under simulated condition.

    Table

    Microclimate environment during exportation from Korea to Japan in Spring and Summer in 2016.

    zMean ± SD.

    Cut flower quality and vase life in cut oriental hybrid lily ‘Siberia’ under simulated condition.

    zMean separation within columns by Duncan’s multiple range test, P = 0.05. (n = 5).
    nsMeans no significant or significant at P = 0.05, 0.01 or 0.001, respectively.
    *Means no significant or significant at P = 0.05, 0.01 or 0.001, respectively.
    **Means no significant or significant at P = 0.05, 0.01 or 0.001, respectively.
    ***Means no significant or significant at P = 0.05, 0.01 or 0.001, respectively.

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