서 언

네프로레피스(Nephrolepis)는 우리나라에서 줄고사리로 알 려져 있으며 식물분류학상 고사리과에 속하고 전 세계적으로 약 40여종이 열대 및 아열대에 분포되어 있다(Ha 1998). 상록성 의 다년생식물인 네프로레피스는 주로 습한 숲이나 늪지 등에서 잘 자란다. 네프로레피스는 주로 공중걸이 화분 등의 형태로 실내분화용으로 이용되고 있으나 최근에는 부케나 꽃꽂이 등에 있어 빈 공간을 채우거나 선형을 나타내는데 적합한 절엽 소재 로 많이 사용되고 있다. 우리나라에서는 실내분화용이나 화훼장 식용으로 주로 Nephrolepis exaltata와 Nephrolepis cordifolia 등이 널리 이용되고 있다. 화훼장식에 있어서 절엽류 또한 절화 류 못지않게 많이 사용되고 있으나 절엽류의 수명 및 품질에 관한 연구는 많지 않은 실정이다.

절엽류의 수명을 연장시키고 품질을 향상시키기 위해서는 물올림을 위한 전처리 또는 보존용액 처리가 필수적이다. 뿌 리가 절단된 상태의 절엽은 분화로 있을 때보다는 줄기의 절 단면으로부터 수분 공급이 원활하게 이루어지지 못하며 또한 잎이 많이 달려 있기 때문에 이용되는 동안 많은 수분을 필요 로 한다. 네프로레피스의 경우 수분 공급이 원활하지 못하면 잎의 탈리, 잎의 황변화, 잎의 말림, 잎의 위조 그리고 줄기 굽 음 등의 현상이 나타나 절엽의 품질이 감소하게 된다. 그러므 로 물올림 즉, 수분흡수가 잘 이루어지도록 해주는 것이 절엽 수명의 연장과 품질을 향상시키는데 무엇보다도 중요하다 (Goszczynska and Rudnicki 1988; Ku et al. 2014).

절엽이나 절화의 수명을 연장시키기 위해서 일반적으로 전처리 나 보존용액 처리를 하는데 전처리는 보존 용액 처리 전 수분 또는 처리 용액의 흡수를 촉진시키는데 효과가 있다고 알려져 있다(Tsegaw et al. 2011). 실제적으로 재배농가나 절엽 및 절화 도매상에서는 수확 후의 물올림을 개선하기 위해 물올림이 잘 되지 않는 목본성 절화류의 경우 열탕 및 탄화처리 등의 전처리를 하고 있다(An and Um 1991). 절엽 또는 절화는 수확 후 약 2시간 이내에 필요한 수분의 약 80%를 흡수해야 관상 가치가 높아지기 때문에 초기의 수분 흡수는 절엽 및 절화의 품질을 향상시키는데 절대적으로 중요하다(Goszczynska and Rudnicki 1988). Dodonaea viscosa의 보고에 의하면 40℃의 물에 30분 동안 열탕 처리를 하면 수분 흡수가 향상된다고 알려져 있다 (Shtein et al. 2009). 열탕 처리에 의해 절화 줄기 속 세균수가 감소되어 수분균형이 좋아져 생체중이 증가되고 절엽수명이 연장 되었다(Lee and Kim 2002). 장미 ‘Marina’의 경우 줄기 끝을 탄화처리하면 절화수명이 연장된다고 보고되었고(An and Um 1991), Papaver nudicaule에서도 탄화처리는 절화수명 연장에 효과적인 것으로 나타났다(Farina et al. 1989). 탄화처리는 열을 가함으로서 줄기를 절단할 때 자연적으로 생기는 공기를 배출시켜 공기에 의한 도관 막힘 현상을 감소시키고 그로 인하여 수분 흡수가 원활하게 이루어지는 것으로 알려져 있다(Ku et al. 2014).

보존용액 내의 sucrose는 에너지원으로서 또는 수분흡수를 촉진시키기 위해 사용되는 필수적인 구성성분 중에 하나이다. 에너지원인 sucrose는 생체중을 증가시키고 화색의 선명도 증진 및 봉오리 개화에 매우 효과적이다(Reid and Kofranek 1980). 그러나 sucrose가 수분 흡수를 촉진시키는데 효과가 있는 것은 분명하나 고농도의 sucrose에서는 오히려 잎 또는 꽃잎의 위조 가 일어나 수명이 감소되는 결과로 이어진다(Kofranek and Halevy 1972). 보통 잎은 꽃보다 삼투조절 능력이 낮아 고농도 의 sucrose에서 보다 민감하게 반응하는 것으로 나타난다. 용액 내의 산도는 미생물 증식 및 활동에 관여함으로써 수분 흡수에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다(van Doorn and de Witte 1991). 용액 내의 산도가 낮을 경우 도관에서의 수분 흡수가 촉진되는데 이는 미생물의 발생이 억제되어 도관 막힘이 감소되 기 때문이다(Rattanawisalanon et al. 2003). 반면에 용액 내의 높은 산도는 줄기와 용액 내의 삼투압 차이로 인하여 수분 흡수 가 억제된다(Kim 2012). 또한 용액 내의 미생물 증식에 의한 도관폐쇄로 수분흡수가 잘 이루어지지 않아 절엽수명이 짧아지 는데 미생물의 증식을 억제시키기 위하여 8-HQS, 8-HQC 및 NaOCl 등의 살균제가 주로 사용되고 있다(Cho et al. 2016; Tarek et al. 2013; Thambugala et al. 2010). 보존용액 내의 CoCl₂, CuSO₄ 및 Al₂SO₄ 등의 금속화합물과 알콜화합물인 methanol 등도 항미생물 효과를 지니고 있는 것으로 알려져 있다(Halevy and Mayak 1981). 용액 내의 CoCl₂는 Eucalyptus pulverulenta에서(Cho et al. 2016), CuSO₄는 Bouvardia longiflora에서(Vaslier and van Doorn 2003) 그리고 methanol 은 국화에서(Petridou et al. 2001) 수명을 연장시키는 것으로 나타났다. 식물생장호르몬의 일종인 cytokinin은 잎의 생장과 노화에 있어 중요한 역할을 한다. 수확 후 절엽에 주로 사용되는 cytokinin의 종류로는 BAP와 kinetin 등이 있는데 이들은 주로 품질을 결정짓는 외적 요소인 잎의 황화와 황변화 현상을 감소 시키기 위해 사용된다. 낮은 농도의 BAP 처리는 Hosta(Skutinic et al. 2001)와 Dracaena(Subhashini et al. 2011)의 절엽수명을 증가시키는 것으로 나타났다.

따라서 절엽으로 많이 사용되는 Nephrolepis cordifolia를 대상으로 여러 가지 전처리 및 보존용액 처리에 따른 수명연 장에 대한 효과를 구명하고자 본 연구를 수행하였다.

재료 및 방법

본 연구에 사용된 공시재료는 Nephrolepis cordifolia로 대 구 꽃 백화점(Chilseongnamno Buk-gu, Daegu, Korea)에서 구입하였다. 구입 당시 절엽의 길이는 약 55~60cm로 이를 50cm로 재절단하여 사용하였다. 절단면으로부터 20cm 되는 지점까지 잎을 제거한 후 생육상태 및 형태가 유사하고 생체 중이 약 2.3±0.5g 되는 절화를 선정하여 실험재료로 사용하 였다.

실험은 500mL의 플라스틱 통에 보존용액을 100mL씩 넣은 후 절엽 1대씩 삽입하였으며 수분 증발을 막기 위해 통 입구 부분을 파라필름으로 봉하였다. 실험의 전처리 및 보존용액 처 리는 다음과 같다. 모든 실험에 있어 증류수만을 이용한 것을 대조구로 하였다. 전처리 실험의 경우, 절단된 부위에서 약 2cm 까지 알코올램프로 줄기 끝을 태운 탄화처리(burning)를 5초 및 10초간, 절단 부위에서 약 3cm 정도를 80℃의 끓는 물에 담근 후, 담근 부위가 부패되지 않게 재 절단하는 열탕처리(hot water)를 5 및 10초간 그리고 절단면에서 2cm 정도의 부위를 칼로 경사지게 자른 후 짓이겨 부순 절단면 넓히기(mashed stem)등을 전처리로 처리한 다음 증류수에 옮겨 실험 종료일까 지 수행하였다. 보존용액의 경우, 살균제로서 80mg·L^-1 CuSO₄, 65mg·L^-1 CoCl₂, 250mg·L^-1 8-HQS, 2% methanol 등을 각각 단용으로 사용하였다. 산도의 효과를 알아보기 위하여 pH meter(SevenCompact S220, Mettler Toledo, Switzerland)를 이 용하여 증류수의 pH를 3, 5, 6, 7, 9로 조정하여 처리하였다. 당의 효과를 알아보기 위한 보존용액의 조성은 sucrose 0.1, 0.5, 1.0, 2.0%로 하였으며 cytokinin의 조성은 1, 5mg·L^-1 BAP 및 1, 5mg·L^-1 kinetin 등으로 각각 단용으로 하였다. 모든 실험은 각 처리당 7개체씩 3반복으로 수행하였다. 실험의 환경조건은 온도 25±1℃, 상대습도 60~70%, 광도 11μmol·m-2·s-1 PAR (16시간 광주기, 형광조명)로 유지하면서 생체중, 용액흡수량, 절엽수명, 그리고 미생물 검사 등을 조사하였다.

절엽의 상태를 육안으로 판단하였을 때 잎이 위조되기 시작하 거나, 잎 또는 엽맥 부분의 변색 및 탈리, 그리고 줄기의 기울기가 75° 이상 기울어 관상 가치가 없다고 생각되는 시점을 절엽수명의 종료일로 정하였다. 생체중은 측정 당일의 생체중을 최초 생체중 으로 나누어 백분율로 표시하였으며, 용액흡수량은 전날의 용기 와 용액을 합한 중량에서 당일의 것을 뺀 후 자연 증발량을 뺀 값으로 하였다. 각 처리별로 미생물의 증식 정도를 조사하였으 며 실험 7일째 각 처리의 용액을 50μL씩 채취하여 LB배지 (10g·L^-1 yeast extract, 5g·L^-1 sodium chloride, 10g·L^-1 tryptone, 15g·L^-1 bactoagar, pH 7.0±0.2, BD Difco, USA)에 멸균한 유리삼각 도말봉으로 도말한 후 암조건, 30℃에서 24시간 배양하였다. 배양 후 평판계수법(plate count technique)을 통해 colony의 수(cfu)를 세었다. 자료의 분석은 SAS package (Statistical Analysis System, version 9.4, SAS Institute Inc.) 프로그램을 이용하여 Duncan의 다중검정법(Duncan's multiple range test)으로 분석하였다.

결과 및 고찰

Nephrolepis cordifolia를 여러 가지 방법으로 전처리한 다 음 증류수에 삽화하여 절엽수명을 조사한 결과 5초간 탄화처 리에서 14.5일로 가장 길었으며 대조구에 비해 2일 더 연장되 었으나 유의차는 없는 것으로 나타났다. 반면에 10초간 열탕 처리에서의 절엽수명은 11.1일로 가장 짧게 나타났다(Table 1, Fig. 6A). 탄화처리나 열탕처리의 경우 처리 시간이 길어지 면 수명이 감소되는 경향을 보이는 것으로 나타났다. 전처리 방법과 미생물증식에 어떤 관계가 있는지를 알아보기 위하여 보존용액(증류수)을 채취하여 배양한 결과 대조구에 비해 모 든 전처리에서 colony 수가 많게 나타났다. 특히 절단면 넓히 기의 colony 수는 대조구에 비해 무려 11배나 높게 나타났다. 수분흡수를 개선하기 위한 절단면 넓히기 처리와 같은 단순한 물리적 처리는 오히려 도관을 막히게 하거나 미생물의 감염을 높이는 결과를 초래한 것으로 판단된다. 절화국화의 경우 20 초간 열탕처리에서 colony 수가 크게 감소하였고 처리 기간이 길어질수록 colony 수가 더욱 감소하는 경향을 보였다(Lee and Kim 2002). 그러나 본 실험에서는 이와 상반된 결과가 나타난 것으로 보아 Nephrolepis cordifolia에 있어 열탕처리 는 절엽수명 연장에 큰 효과가 없는 것으로 보였다. 생체중의 변화에 대한 결과를 보면 모든 처리에서 유사하게 감소하는 경향을 보였으나, 대조구 처리와 절단면 넓히기 처리가 다른 처리에 비하여 약간 더 감소하는 경향을 보였다(Fig. 1A). 절 화수명이 가장 길게 나타나는 탄화 5초 처리에서 실험 개시 후 6일째 되는 날까지 용액흡수량이 가장 높게 나타난 것으로 보아(Fig. 1B). 초기의 용액흡수량이 수명에 영향을 미치는 것 으로 보였다.

보존용액에서의 미생물은 절단면에서부터 증식하면서 도관 을 막기 때문에 절엽의 수분흡수가 잘 이루어지지 않는다. 보존 용액에 살균제를 첨가하면 미생물의 증식이 억제되어 수분흡수 가 원활히 개선된다고 하였다(van Doorn and Perik 1990). 여러 가지 살균제 처리가 절엽에 미치는 영향은 다음과 같다(Table 2, Fig. 6B). 절엽수명은 2% methanol과 65mg·L^-1 CoCl₂에서 13일과 12.6일로 길게 나타났으며 대조구(Distilled water) 처리 에서도 11.9일로 80mg·L^-1 CuSO₄와 250mg·L^-1 8-HQS 처리 보다 높게 나타났다. 국화에 있어 methanol은 잎의 탈리를 감소 시키고 부족한 탄소원을 공급함으로써 절화수명을 연장시킨다 고 하였다(Petridou et al. 2001). Eucalyptus parvifolia에 있어 전처리시의 CoCl₂는 에틸렌 생합성을 억제시키거나 살균효과가 있다고 알려져 있다(Ferrante et al. 2002). Bouvardia longiflora 에 있어서 CuSO₄는 줄기의 절단면이나 용액내의 미생물이 증식 되는 것을 억제하여 수분흡수를 촉진시켜 수명을 연장시키는 효과가 있으며(Vaslier and van Doorn 2003) 또한 8-HQS도 줄 기의 도관에 미생물이 증식하지 못하도록 함으로써 도관이 폐쇄 되는 것을 감소시켜 수분흡수가 개선되어 수명을 연장시키는 것으로 알려져 있다(Ku et al. 2014). 그러나 본 실험의 결과로 보아 CoCl₂, CuSO₄ 그리고 8-HQS에서의 colony 수는 대조구에 비해 월등히 감소한 것으로 나타나 미생물 증식을 억제하는 효 과는 있으나 CuSO₄와 8-HQS 처리의 절엽수명 연장의 효과는 없는 것으로 나타났다. 모든 처리에서 생체중은 6일째부터 점차 감소하였는데 2% methanol 처리에서 감소폭이 가장 적은 반면 에 80mg·L^-1 CuSO₄ 처리에서 감소폭이 가장 크게 나타났다 (Fig. 2A). 용액흡수량은 80mg·L^-1 CuSO₄와 250mg·L^-1 HQS 처리가 나머지 처리보다 높았으나 절엽수명은 각각 7.4일과 9.8 일로 대조구에 비하여 잎의 황화와 탈리 현상을 보이면서 짧은 것으로 나타났다(Fig. 2B).

Nephrolepis cordifolia에 있어 pH별 처리가 절엽의 수명 및 미생물 증식에 미치는 영향은 다음과 같다(Table 3, Fig. 6C). 절엽수명은 pH 9 처리에서 13.8일로 가장 길게 나타났 으며 pH 3 처리에서 9.8일로 가장 짧았다. 보존용액의 pH가 증가함에 따라 절엽수명이 증가하는 경향을 보였다. 절엽의 상태를 관찰한 결과 pH 3과 pH 5 처리에서는 처리 6일째 이 후에 상단부터, pH 6과 pH 7 처리에서는 10일째 이후에 전체 적으로 잎이 황변 하였으며 pH 9 처리에서는 12일 후에 하단 부터 노랗게 변색되는 것을 알 수 있어 보존용액의 pH가 낮 을수록 잎이 빠르게 황변화되는 것을 관찰할 수 있었다. 보존 용액 내의 colony 수는 절엽 수명이 가장 짧은 pH 3에서 38,000cfu/mL 로 가장 적게 나타났으며 절엽수명이 길게 나타 난 pH 6과 pH 9에서 각각 128,000cfu/mL, 92,000cfu/mL로 높게 나타났다. 절화의 경우 pH 3과 같은 낮은 pH에서 절화 수명이 연장되었고(Kim et al. 2012; Lee et al. 1996) 보존용 액이 산성일 때 줄기의 수분흡수력이 뛰어나고 살균력이 높다 고 알려져 있다(van Doorn and Perik 1990). 본 실험의 결과 보존용액의 pH가 낮을수록 미생물 증식의 억제 효과는 분명 해 보이나 절엽수명을 연장시키지는 못하는 것으로 조사되었 다. 오히려 pH 9의 알카리성 보존용액에서 수명이 연장되는 것으로 나타났다. 생체중의 변화는 6일째를 기점으로 전체적 으로 감소하는 경향을 보였으며 그 중 pH 9에서 생체중의 감 소폭이 가장 적은 반면에 pH 3에서 생체중의 감소폭이 가장 큰 것으로 나타났다(Fig. 3A). 전반적으로 pH 3 처리가 pH 9 처리보다 용액흡수량이 높은 것으로 나타났다(Fig. 3B).

보존용액의 sucrose 농도를 달리 하여 절엽수명 및 미생물 증식에 미치는 영향을 조사한 결과(Table 4, Fig. 6D) 대조구 와 0.1% sucrose에서 절엽수명이 각각 12.1 그리고 12.3일로 높게 나타났으나 모든 처리 간에는 통계적으로 유의성이 없는 것으로 나타났다. 세균 colony 수는 0.1% sucrose에서 가장 낮았으며 그 외 처리간에는 colony 수가 유사하게 나타났다. 대부분의 처리구에서 실험 6일 이후 상단부터 황변화가 진행 되었으며 8일~10일 사이에 잎의 탈리가 시작되었다. 생체중은 모든 처리에서 비슷하게 감소하다가 6일째부터 감소폭이 증가 하는 경향을 보였다(Fig. 4A). 오히려 절엽수명이 높게 나타난 0.1% sucrose에서 생체중이 뚜렷하게 감소되는 경향을 보였 다. 용액흡수량은 대조구에서 가장 높게 나타났으며 모든 처 리에서 4일째부터 급격하게 감소되는 경향을 보였다(Fig. 4A). 식물체의 기본적인 에너지원인 sucrose는 많은 절화류에서 수 분균형과 삼투압을 개선시켜 절화수명과 품질을 향상시키는 데 매우 효과가 있다고 알려져 있으나(Halevy and Mayak 1974; Han 1992; Reid and Kofranek 1980) 본 실험에서의 sucrose는 기대한 것 보다는 Nephrolepis cordifolia의 절엽수 명을 길게 연장시키지 못한 것으로 조사되어 추후 이에 대한 자세한 연구가 수행 되어야 할 것으로 생각된다.

잎의 생장과 노화에 있어 중요한 역할을 하는 식물생장호르몬 인 cytokinin이 절엽에 미치는 영향은 다음과 같다(Table 5, Fig. 6E). 절엽수명은 5mg·L^-1 BAP에서 13.3일로 가장 길게 나타났 으며 대조구에 비해 약 2일 정도 연장되었다. 전체적으로 실험 시작 10일째에 대부분의 처리구에서 탈리 현상이 나타났다. 엽 색의 변화는 절엽의 품질을 평가하는데 중요한 지표가 될 수 있는데 특히 시간이 지남에 따라 cytokinin이 첨가되지 않은 대조구에서는 잎이 황변화가 되면서 탈리 현상이 나타나는 반면 에 cytokinin 처리에서는 잎이 녹색상태로 유지되면서 위조되어 탈리되는 현상이 나타났다. 몇몇 절엽에서 BA는 잎의 노화를 지연시킴으로서 절엽수명을 연장시키는 결과를 보였으며(Lee et al. 2003; Skutinic et al. 2001; Subhashini et al. 2011) 본 Nephrolepis cordifolia에서도 BAP가 절엽수명 연장에 효과가 있는 것으로 나타났으며 다만 cytokinin의 종류 및 농도에 따라 효과가 다르게 나타날 수 있다는 것을 알 수 있었다. 한편 cytokinin이 첨가된 보존용액의 세균 colony 수는 처리간에 유 의성이 없는 것으로 나타났다. 생체중은 모든 처리에서 대체로 완만하게 감소하는 경향을 보였으며(Fig. 5A) 용액흡수량은 전 체적으로 4일째 급격하게 감소하다가 6일째부터는 완만하게 감 소하는 경향을 보였다(Fig. 5B).

이상의 결과를 보면 전처리의 5초간 탄화처리가 14.5일로 Nephrolepis cordifolia의 절엽수명을 연장시키는데 가장 효과 적이었다. 보존용액을 산성화하거나 살균 효과가 있다고 알려 진 CuSO₄, 8-HQS 그리고 낮은 pH 처리 등은 분명히 대조구 보다 세균의 colony 수를 감소시키는 효과는 있었으나 절엽 수명을 연장시키지는 못하였다. 높은 pH에서는 절엽이나 절 화수명이 감소되는 결과를 초래한다고 알려져 있는데 오히려 높은 pH에서 절엽수명이 연장되었다. 또한 잎의 노화 방지에 효과가 있는 cytokinin 처리도 잎의 녹색을 유지한 채 탈리됨 으로서 크게 절화수명을 연장시키지는 못한 것으로 나타났다. 이에 대한 이유는 정확히 알 수 없으며 추후 체계적인 연구가 더 필요하다고 생각된다.

초 록

전처리 및 여러 가지 보존용액이 Nephrolepis cordifolia의 절엽수명, 미생물 증식, 생체중 그리고 용액흡수량 등에 미치 는 효과를 구명하고자 본 연구를 수행하였다. 전처리 결과, 절 엽수명은 5초간 탄화처리에서 14.5일로 가장 길었으며 대조구 에 비해 2일 더 길게 나타났다. 생체중은 모든 처리에서 유사 하게 감소하는 경향을 보였으며 실험 초기에 용액흡수량은 탄 화 5초 처리에서 높게 나타났다. 보존용액처리에 있어서 2% methanol과 65mg·L^-1 CoCl₂에서 절엽수명이 각각 13.0일과 12.6일로 대조구(11.9일) 보다 높게 나타났다. CoCl₂, CuSO₄ 그리고 8-HQS에서의 colony 수는 대조구에 비해 월등히 감소 한 것으로 나타났으나 절엽수명 연장에는 효과가 없음을 알 수 있었다. 보존용액의 pH 처리에 있어서 절엽수명은 pH 9 처리에서 13.8일로 가장 길게 나타났으며 pH 3 처리에서 9.8 일로 가장 짧았다. 반면에 pH 3에서의 용액흡수량은 pH 9 처 리보다 높게 나타났다. 대조구와 0.1% sucrose에서의 절엽수 명은 각각 12.1일 그리고 12.3일로 높게 나타났다. Cytokinin 에 있어서 절엽수명은 5mg·L^-1 BAP에서 13.3일로 가장 길게 나타났으며 대조구에 비해 약 2일 정도 연장되었다. 이상의 결과로 Nephrolepis cordifolia의 절엽수명을 연장시키는데 전 처리로 5초간 탄화처리 그리고 보존용액 처리로 pH 9가 가장 효과적임을 알 수 있었다.

추가 주요어: 탄화처리, CoCl₂, 세균수, CuSO₄, cytokinin, 8-HQS, methanol, pH