서 언

사이토키닌(Cytokinins)은 세포분화, 기관형성, 생식생장 등 식물의 생리적 반응에 널리 영향을 미치는 것으로 알려져 있 으며, 사이토키닌 처리가 개화반응에 관여하여 개화를 촉진하 거나 유도시킨다는 연구들이 보고된 바 있다(Stirk et al. 2005). Arabidopsis thaliana L. 와 Boronia megastigma Nees 등에서 화아분화 혹은 개화발달 시기에 정단분열조직의 사이 토키닌 농도가 증가하였고(Corbesier et al. 2003; Day et al. 1995), B. megastigma에서는 저온처리 시 Benzyladenin(BA) 을 처리하였을 때 개화소요기간이 감소하는 결과를 보였다 (Day et al, 1994). Lindsay et al.(2006)은 사이토키닌이 정단 분열조직의 개화발달에 관여하는 유전자를 조절함으로써 개 화에 영향을 미친다고 하였다.

팔레놉시스(Phlaenopsis. spp)는 아름답고 화려한 꽃으로 국내 뿐 아니라 전세계적으로 인기가 많은 난 중 하나이며, 국 내에서는 난류 생산액 1위에 해당하는 작목이다(MAFRA 2016). 그동안 국내시장에서는 중･대형종 팔레놉시스를 합식 하여 선물을 목적으로 소비가 많이 되었으나, 국내의 사회적 여건변화로 선물용 난의 소비가 급격히 감소하면서 개인이 일 상적으로 소비할 수 있는 소형 혹은 미니 팔레놉시스에 대한 관심이 높아지고 있다. 이는 미니 거베라, 국화 등 미니 분화 의 수요 증가와 함께 미니 난에 대한 인기도 높아져 팔레놉시 스를 포함하여 카틀레야, 심비디움 등 다른 난 작목에서도 다 양한 미니형 품종들이 개발되고 있다(An et al. 2017). 미니 팔레놉시스의 경우 화경길이 20cm이내에 꽃크기가 3~4cm인 앙증맞은 꽃들이 달리는데, 품종에 따라 화경출현율에 차이가 있고 화경발생이 잘 안되는 품종의 경우 화경수와 꽃수에 따 라 다소 왜소해 보일 수 있어 작지만 콤팩트하고 볼륨감 있는 형태로 상품성을 높일 필요가 있다.

외생 사이토키닌 처리는 팔레놉시스와 도리테놉시스 (Doritaenopsis)의 화수와 화경수를 증가시키며 화경길이를 증 가시키고(Ho and Yang 1990; Kim et al. 2000; Lin 1994), 개 화를 촉진시킨다는 보고가 있다(Blanchard and Runkle 2008; Ichihashi 1997; Yoneda and Momose 1990). 사이토키닌과 같은 생장조절제는 저온처리를 대체시켜 개화를 유도하고자 사용하지만 팔레놉시스에서는 BA처리를 하더라도 26°C 이하 의 저온처리 없이는 개화하지 않는 것으로 나타났다 (Blanchard and Runkle 2008). 즉, 사이토키닌은 팔레놉시스 의 화아분화를 조절하지만 부분적으로 관여하는 것을 알 수 있으며, 묘의 상태와 재배환경에 따라 효과가 달리 나타난다 고 하였다(Kim et al. 2000). 또한 일부 품종에서는 꽃잎이 얇 아지거나 꽃눈이 낙뢰하는 현상이 증가하기도 하였다(Lin 1994). 외생 사이토키닌 처리가 팔레놉시스에서 화경수 증가 를 촉진시키는 것으로 여러 문헌에서 보고되어 왔으나 반응이 상이하고 처리법과 부작용에 대한 고찰은 부족한 실정이다. 본 연구에서는 개화성에 차이가 있는 미니 팔레놉시스와 도리 테놉시스에서 BA처리가 개화에 미치는 영향을 살펴보고, 개 화 품질 향상을 위한 적정 BA농도와 처리시기를 구명하고자 하였다.

재료 및 방법

본 연구에서는 핑크 화색을 가지는 미니형 Phalaenopsis ‘Jiaho’s Pink Girl’와 Doritaenopsis ‘Coffee’ 품종을 실험재료로 하였다. 식물체는 2015년 5월에 대만에서 조직배양묘를 수입 하여 직경 5cm 화분에 100% 수태(MossAAAA, Ahaura plains moss, Co., Ltd., Newzealand)로 정식한 후 3개월 후에 직경 8cm 화분에 동일한 배지로 이식하였고, 국립원예특작과학원 유리온실(°N35)에서 재배되었다. 영양생장기간 동안 여름철과 겨울철의 평균온도는 각각 30/24°C와 23/20°C였으며 평균습 도는 74%와 55%로 유지되었고, 2주 간격으로 하이포넥스 (N20:P20:K20)를 2,000배로 희석하여 시비하였다.

먼저 1차 실험에서 농도별 처리 실험을 위해 2016년 5월 16일에 12개월묘령 식물체의 개화를 유도하고자 냉방처리가 가능한 저온 실로 옮겼으며, 이 때 P. ‘Jiaho’s Pink Girl’와 D. ‘Coffee’ 두 품종의 평균 엽간거리는 각각 16, 17cm였다. 저온처리 시작과 함께 식물체에 6-benzylaminopurine (BA)(6-BAP, MBcell, Co., Seoul, Korea)를 100, 200, 400mg·L^-1의 농도로 화분마다 50mL 엽면 살포하여 1회 처리하였고 개화기간동안 온도와 습도가 각각 23/21°C와 74%로 유지되었다. 2차 실험은 BA처리시기 구명을 위해 2016년 9월 8일에 16개월묘를 저온실로 옮겼고, 이 때 P. ‘Jiaho’s Pink Girl’와 D. ‘Coffee’ 두 품종의 평균 엽간거리는 각각 16, 19cm였다. 무처리(BA 0mg·L^-1)를 제외하고 BA농도 100mg·L^-1 를 화분마다 50mL씩 저온처리일(0일)을 기준으로 4시점에 1회 처리(-7, 0, +7, +14일)하였다. 개화기동안 온도와 습도는 각각 21/20°C와 66%로 유지되었다.

온실 내 환경은 호보(HOBO, Onset Computer, Co., USA)를 이용하여 온도와 상대습도를 측정하였다. 저온처리일로부터 20 주 후, 눈이 분화하여 0.5cm이상 되는 모든 화경을 출현화경수 (Emerged inflorescences)로 조사하였고, 이 중에 개화까지 이 르는 화경수(Flowered inflorescences)를 조사하였다. 화경장은 개화된 화경 중 가장 긴 화경의 길이를 측정하여 평균길이로 나타내었으며, 화경당 화수와 꽃의 횡경을 조사하였다. 화경출 현소요일수와 개화소요일수는 저온처리시기를 기준으로 화경 의 길이가 0.5cm가 되는 시점과 첫 꽃이 완전히 개화한 날까지 의 소요일수를 조사하여 평균일수로 나타내었다.

시험 처리구는 BA농도 및 처리시기별 시험 각각 처리당 10, 12개체가 되도록 완전임의배치하여 시험을 수행하였으며, 통계 분석은 SAS 통계 프로그램을 이용하여 분산분석 후, 5% 유의 수준에서 유의성이 있을 경우 처리 평균에 대해 Duncan 의 다중검정을 실시하였다.

결과 및 고찰

BA처리에 따라 화경이 분화되는 효과는 두드러지게 나타났 으나 BA처리농도, 시기, 품종에 따라 반응이 다르게 나타났다. 저온처리 시 BA를 농도별로 처리하였을 때 미니 P. ‘Jiaho’s Pink Girl’과 D. ‘Coffee’ 각 품종 모두에서 농도가 증가함에 따라 출현 화경수가 유의적으로 증가하였다. 특히 BA 400mg·L^-1에서 P. ‘Jiaho’s Pink Girl’와 D. ‘Coffee’의 화경수가 각각 2.9와 3.3으로 무처리보다 2배 이상 증가하였다(Fig. 1). Blanchard and Runkle(2008)에 따르면 P. Brother Apollo ‘072’와 P. Golden Treasure ‘470’ 품종에서 BA를 400mg·L^-1 처리하였을 때 화경 수가 약 2배에서 3배까지 증가한다고 하였고, 낮은 농도에서는 화경을 분화시키는 효과가 감소하였다. 팔레놉시스와 도리테놉 시스는 줄기를 따라 측면에 분화되지 않은 눈원기를 가지고 있 고, 일반적으로 엽의 정단으로부터 세번째와 네번째 엽액 혹은 두 위치 모두에서 일정기간의 저온을 경과하여 화경이 출현한다 (Sakanishi et al. 1980; Wang 1995). 일반적으로는 네번째 눈에 서 화경출현율이 1%인 반면 BA처리시 네번째 눈에서의 화경출 현율이 18%로 증가한다고 하였다(Yonenda and Momose 1990). 이처럼 BA처리로 화경분화가 촉진됨으로써 화경이 발생 하는 위치 외에서 화경이 출현하거나 같은 위치에서 화경이 2~3 대이상 출현하는 결과로 이어졌고, 다수 출현한 화경 중 꽃눈이 없거나 화경이 기형화되고 화경 끝이 고사하는 등의 이유로 개 화까지 이르지 못하는 화경이 발생하였다(Fig. 2). 특히 품종 D. ‘Coffee’와 BA농도 200mg·L^-1과 400mg·L^-1에서 이러한 현 상은 두드러졌다. P. ‘Jiaho’s Pink Girl’의 경우 BA 200mg·L^-1까 지 출현화경수와 개화화경수에서 큰 차이가 없었으나 농도 400mg·L^-1에서 미개화 화경수가 증가하였고, D. ‘Coffee’는 BA 처리농도에 상관없이 미개화 화경이 발생하여 BA 400mg·L^-1에 서 출현화경수의 50%이상이 개화에 이르지 못하였다(Fig. 1). 이는 화경 발생수가 증가하면서 오히려 화경끼리 동화산물에 대한 경쟁이 발생한 것으로 판단된다. 또한 BA처리시 팔레놉시 스나 도리테놉시스에서 화경이 기형화되는 현상은 여러 문헌들 을 통하여 보고되었다. 예를 들어 P. Luchia Pink ‘244’에서 BA 70mg·L^-1 처리시 화경이 갈라져 기형이 되거나(Wu and Chang 2009) BA 400mg·L^-1 에서 Doritaenopsis 식물체의 5~13%가 출현화경이 기형화 되고 3~7%는 낙뢰현상이 발생한다고 하였다 (Kim et al 2000). 미니 P. ‘Jiaho’s Pink Girl’와 D. ‘Coffe’의 경우 BA처리에 따른 개화촉진 효과는 발생하지 않았으며, 오히려 BA 400mg·L^-1에서 개화가 무처리보다 P. ‘Jiaho’s Pink Girl’는 10일, D. ‘Coffee’는 14일 지연되었다(Table 1). 이는 Yonenda and Momose(1990)의 보고에 따라 팔레놉시스에 BA처리시 무처리 보다 화경출현이 13~25일 촉진되었다는 것과 반대되는 결과였 으나, Blanchard and Runkle (2008)의 연구결과에서는 BA처리 가 팔레놉시스의 개화소요일수에 영향을 미치지 않는다는 보고 도 있어 품종의 다양한 유전적 배경에 따라 반응에 차이가 있는 것으로 판단된다. D. ‘Coffee’ 품종의 경우 농도가 증가함에 따라 화경길이와 화수, 꽃크기가 감소하였다. 하지만 P. ‘Jiaho’s Pink Girl’의 경우 화수는 오히려 BA처리시 무처리보다 증가하였고, 화경길이와 꽃크기는 BA농도 100과 200mg·L^-1에서 무처리와 차이가 없었으며, 고농도인 400mg·L^-1에서만 꽃크기가 유의적 으로 감소하는 것으로 나타났다(Table 1).

BA처리시기를 달리하여 농도 100mg·L^-1를 처리한 결과, P. ‘Jiaho’s Pink Girl’의 경우 BA처리시 무처리보다 화경수가 증가하였으며, BA처리시기에 따라 화경수에서 유의적인 차이 가 발생하였다. 특히 저온 7일 후 BA처리시 화경수가 2.1개로 가장 높으며, 무처리보다 67% 증가하였다(Fig. 3A). 이는 팔레 놉시스와 도리테놉시스에서 저온 7일 후 화경수가 가장 증가 하였다는 보고와 일치하였다(Blanchard and Runkle 2008). D. ‘Coffee’ 품종은 BA처리시 무처리보다 출현화경수가 수치 적으로 증가하는 경향을 보였으나 처리시기에 따른 유의적인 차이는 없었다(Fig. 3B). 그러나 저온 14일 후 BA처리 시험구 를 제외하고 꽃눈이 달리지 않거나 개화하지 못하는 화경수가 급격히 증가하여 개화화경수가 오히려 무처리보다 감소하였 다(Fig. 3B). 저온 14일 후 BA처리시에는 다른 처리보다 개화 화경수는 증가하였으나 무처리와의 유의적인 차이는 없었다. D. ‘Coffee’의 경우 1차 실험에서는 무처리시 출현화경수가 1.3개로 저조하였으나 2차 실험에서는 무처리의 출현화경수가 평균적으로 2개 발생하였는데, 이는 1차 실험을 진행할 때보 다 2차 실험이 진행될 때 묘령이 4개월 더 지난 식물체를 실 험재료로 하여 화경수에 영향을 미친 것으로 판단된다. 즉 D. ‘Coffee’ 품종의 경우 충분한 저온환경과 묘령 확보시 화경출 현이 잘되며, 추가적인 BA처리가 출현화경수를 증가시키지만 온전히 발달하지 못하고 멈추거나 화수가 1~2개달리는 화경 발생으로 오히려 상품성을 떨어뜨렸다. Wu and Chang(2009) 도 화경수 증가가 화수 증가로 이어지지 않으며 화분당 3개 화경발생 시 각 화경에 화수가 크게 감소한다고 보고한 바 있 다. 화경출현소요일수는 P. ‘Jiaho’s Pink Girl’의 경우 저온 7 일 후 BA처리구에서 무처리보다 8일 촉진되었고 14일 후에서 는 오히려 5일 지연되었다(Table 2). D. ‘Coffee’는 BA처리시 기에 따른 화경출현소요일수의 유의적인 차이는 없었으며, 개 화소요일수에서는 두 품종 모두 BA처리시기에 따른 차이는 발견되지 않았다(Table 2). P. ‘Jiaho’s Pink Girl’는 BA처리시 무처리보다 화수가 증가하는 경향을 보였고, 저온 7일 후와 14일 후 처리에서 무처리보다 유의적으로 증가하였다(Table 2). D. ‘Coffee’의 경우 처리시기에 따른 화수의 유의적인 차이 는 없었으나 화경길이와 꽃크기가 저온 14일 후 BA처리구에 서 가장 감소하였는데 이는 개화 화경수가 다른 처리보다 증 가하면서 나타난 결과로 판단된다.

BA처리가 두 품종의 화경출현을 증가시키는데 기여하였으 나 개화에 대한 반응은 상이하였다. P. ‘Jiaho’s Pink Girl’ 품종 의 경우 저온 7일 후 BA 100mg·L^-1가 화경길이와 꽃크기의 감소없이 화경수와 화수 증가로 이어져 품질향상을 꾀할 수 있 었다 D. ‘Coffee’ 품종은 묘령과 저온의 충족도가 개화화경수와 품질향상에 지배적으로 영향을 미치고 기본적으로 2대의 화경 발생이 가능하여 BA처리로 3대 이상의 화경을 유도했을 때 오 히려 기형화경수를 증가시켜 상품성을 감소시켰다. Blanchard and Runkle(2008)은 외생 사이토키닌 처리가 동화산물의 이 동을 증가시켜 화아분화를 촉진한다고 하였는데, 제한된 동화 산물이 출현한 다수의 화경에 경쟁적으로 분배되면서 성장을 멈추는 현상이 발생한 것으로 판단된다. 따라서 BA처리가 모 든 품종의 개화 품질 향상에 효과적인 것이 아니며, 다양한 부 작용 사례조사를 통해 품종의 개화특성에 따라 시용방법을 달 리 할 필요가 있다.

초 록

본 연구에서는 6-benzylaminopurin(BA)처리가 미니 P. ‘Jiaho’s Pink Girl’와 D. ‘Coffe’의 개화에 미치는 영향을 살펴 보고, 개화 품질 향상을 위한 BA적정농도와 처리시기를 구명 하고자 하였다. 1차 실험은 BA적정농도를 구명하고자 농도 100, 200, 400mg·L^-1로 50mL씩 엽면 살포하여 처리하였다. 두 품종 모두 농도가 증가함에 따라 출현화경수가 증가하였 고, 특히 400mg·L^-1에서 무처리보다 2배 증가하였다. 그러나 BA처리구 중 P. ‘Jiaho’s Pink Girl’ 품종은 농도 400mg·L^-1, D. ‘Coffee’는 농도 200과 400mg·L^-1에서 출현화경 중 개화하 지 못하는 화경이 증가하였다. D. ‘Coffee’의 경우 BA농도가 증가함에 따라 화경길이, 화수, 꽃크기가 감소하였으나, P. ‘Jiaho’s Pink Girl’은 BA처리시 화수가 유의적으로 증가하였 다. 2차 실험은 적정 BA처리시기를 구명하고자 무처리(BA 0mg·L^-1)를 제외하고 농도 100mg·L^-1 를 50mL씩 저온처리 일을 기준으로 4시점에 처리(-7, 0, +7, +14일)하였다. P. ‘Jiaho’s Pink Girl’은 저온 7일 후 BA처리시 출현화경수와 화 수가 유의적으로 증가하였고 화경출현소요일수는 8일 촉진되 었다. 반면에 D. ‘Coffee’는 출현화경수와 화수에서 처리시기 에 따른 유의적인 차이는 없었고, 저온 14일 후 처리를 제외 하고 BA처리 실험구에서 개화화경수가 감소하였다. 따라서, P. ‘Jiaho’s Pink Girl’ 품종의 경우 저온 7일 후 BA농도 100mg·L^-1 처리가 품질향상에 효과적인 반면, D. ‘Coffee’ 품 종은 더 많은 화경출현이 오히려 상품성을 떨어뜨리는 결과를 가져왔다. 즉 BA처리가 미니 팔레놉시스와 도리테놉시스의 화경출현을 촉진시켜 화경수를 증가시키는데 기여하지만 품 종과 환경에 따라 반응이 상이하여 BA사용시 부작용 여부 등 을 고려할 필요가 있다.

추가 주요어: 사이토키닌, 개화, 분화