서 언
절화 산업은 빠르게 성장하고 있으며 최근 미국 절화시장의 규모는 100만$에 달한다(Van Jaarsveld 2018). 2016년 화훼작 물의 경제적 가치는 50만$이었으며, 2015년 장미의 경제적 가 치가 41만$로, 장미는 전체 화훼시장 중 경제적 영향을 크게 미치고 있고(Salgado-Salazar et al. 2018), 세계적으로 전체 절 화산업 중 장미는 1/3 이상을 차지하고 있다(Liu et al. 2018). 절화장미의 심각한 손실은 곰팡이감염에 의해 일어나며, 특히 잿빛곰팡이병(Botrytis cinerea)은 최근 70년 동안 US. 외 많은 나라의 도・소매자들에게 수백만$의 손실을 일으켰으며(Roberts et al. 2003), 우리나라 주요 수출국인 일본의 국산장미 품질 저하의 주요인이기도 하다(Park and Park 2006). 콜롬비아의 경우 장미수출액의 1.6%가 잿빛곰팡이병에 의한 경제적 손실 이 일어나고, 이를 억제시키기기 위해 수출액의 0.6%의 비용 이 들어가고 있으며, 케냐는 10~20%의 경제적 손실이 일어나 고 있다(Salgado-Salazar et al. 2018).
장미의 품질을 저하시키는 잿빛곰팡이병을 억제시키기 위 하여 다양한 전처리제들이 연구되어 왔다. 그 중 꽃목침지 (dipping) 처리는 꽃잎에 직접적으로 살균제를 침지처리하는 방법으로 절화장미에서는 이산화황(Sulphur dioxide), 과망간 산칼륨(Potassium permanganate)을 포함한 살균제들을 꽃목 침지처리 후 종이상자(carton)에 건식운송 할 경우 잿빛곰팡 이병 억제 효과가 있었다(Van Jaarsveld 2018). 또한 50℃의 열 수에 20초 꽃목침지 처리시 잿빛곰팡이병을 억제시켰으며, 그 이상의 처리온도와 처리시간에서는 호흡량 증가, 흡수량, 증 산량, 생체중 및 절화수명을 감소시키는 등 생리적 변화를 일 으켰다(Lee et al. 2016). Bergmann and Dole(2018)는 친환경 대체물질로 Cinnamomum zeylanicum Blume의 잎, Eugenia caryophyllata Thunb의 꽃눈 등의 Essential Oil를 꽃잎에 스 프레이 처리하여 잿빛곰팡이병을 억제시킬 수 있었다. 다양한 전처리제들이 잿빛곰팡이병을 억제시키기 위하여 연구되어 왔으나 소매점과 습식운송 처리 시 잿빛곰팡이병을 크게 억제 시키지 못하거나, 환경오염 등의 문제로 새로운 대체 물질이 필요한 실정이다(Van Jaarsveld 2018). CIO2는 친환경 대체 살 균 물질로 주요 절화들의 보존용액 처리 시 절화수명을 연장 시켰으나, 습식 운송하는 수출 유통단계에서 잿빛곰팡이병을 억제시키기 위해 꽃목침지처리한 연구는 이루어지지 않았다 (Macnish et al. 2008;Lee and Kim 2014).
따라서 본 연구에서는 안전하고 저비용의 방법으로 잿빛곰 팡이병을 억제시킬 수 있는 기술인 꽃잎침지처리를 친환경 살 균물질인 CIO2를 이용하여 장미 수출 시 생산 및 공선・수출 단계에서의 현장 평가를 통하여 적용 가능성을 알아보고자 실 험을 수행하였다.
재료 및 방법
식물 재료 및 처리내용
수출 일정에 맞추어 2018년 상반기에는 파주시 소재 수출 3농가의 5품종인 ‘Beast’, ‘Brut’, ‘Hera’, ‘Soleo’, ‘Vital’를 이용하 여 파주시 농가와 공선장인 플라워경기에서 꽃잎 침지처리 후 포장 운송되었으며, 하반기에는 전주시 소재 수출 3농가의 5품 종인 ‘Dominica’, ‘Mentha’, ‘Miss Hollan’ ‘Pitahaya’, ‘Wildlook’ 를 이용하여 전주시 공선장인 로즈피아에서 처리 후 포장 운 송되었다. 공선장에서부터 광, 온도 습도 환경을 Hobo-H8pro (Onset computer, USA)를 이용하여 측정되었다.
경기도 생산 수출 절화장미의 유통경로는 농가수확, 1차 공선 장 운송, 1차 공선장(플라워경기) 도착 후 선별 및 포장, 저장, 2차 공선장 운송, 2차 공선장 도착 후 저장, 선박 운송, 일본경매 장 및 소매점으로 운송이 진행된다(Lee et al. 2018). 상반기 현장평가 실험의 절화장미는 오전에 파주시 농가에서 수확 후 1.0×105 spores・mL-1 농도로 잿빛곰팡이를 스프레이 접종하였 으며 1시간 건조되었다. 이때 잿빛곰팡이 균주는 온실에서 자연 적으로 발생한 병원균(RGM 17, 서울시립대학교 식물보호연구 실)을 순수 분리하여 장미 꽃잎에 재 접종하여 병원성을 확인한 후 Potato Dextrose Agar(Difco, USA)배지에 배양하여 이용하였 다. 각 처리는 생산과 공선단계에서 30송이씩 CIO2를 CIO2 발생 장치(CA-200, PurgoFarm Inc., Korea)로 조제하여 예비실험에 서 잿빛곰팡이병 억제에 효과적이었던 5μL・L-1를 2초 동안 꽃잎 침지하여 1시간 건조 후 포장 운송되었다.
하반기 현장평가는 인위적인 잿빛곰팡이접종 유무에 따른 CIO2 꽃잎침지처리 효과를 알아보고자 수행되었다. 전주시 농가 에서 수확 후 상반기 현장평가 실험과 동일하게 잿빛곰팡이병 접종과 공선단계에서 CIO2 꽃잎 침지처리하여 포장 운송되었다.
각 절화는 60cm로 절단되어 수출 박스(23×21×70cm) 당 30 송이씩 포장되어 수출용기(20×20×10cm)에 관행적으로 사용 하고 있는 절화보존제(상반기 현장평가: Al3O3, pH 4.5, 하반 기 현장평가: Chrysal RVB 1%)를 약 800mL 담아 수출 유통단 계와 동일하게 습식운송 되었다. 실험실에 운송 후 실제 일본 경매장 도착 시점인 수확 후 3일차에 각 절화는 40cm로 재절 단하여 3매엽 및 5매엽 3매를 남기고 모두 제거하여 3L 비커 에 수돗물 1200mL에 각 처리당 10송이씩 상대습도 60% 이상 으로 수출운송 환경과 유사하게 조절되었다.
절화수명 및 품질 조사
절화수명은 꽃잎과 잎의 갈변, 탈리, 위조, 꽃목 굽음 등 관 상적 가치가 떨어지는 시점으로 하였다(Macnish et al. 2008). 잿빛곰팡이발병률(disease incidence, %)은 전체 꽃잎 대비 발 병된 꽃잎 수를 백분율로 나타냈다. 또한 가시적인 처리효과 (visual index)를 알아보고자 잿빛곰팡이병의 발병 정도에 따 라 0: 건전, 1: 최대 병반 3개 또는 5개, 2: 큰점의 병반, 3: 한 꽃잎 중 반 이상 병반, 4: 꽃잎 반 이상 병반과 꽃 중심부분 병반, 5: 한 꽃잎 이상 병반, 6: 절화수명종료로 7단계로 구 분하여 조사하였다(Harmannus et al. 2013). CIO2의 꽃잎침 지 처리에 대한 품질 검증을 위하여 화색과 전해질용출률(%), 방향성을 분석하였다. 화색은 외화피를 처리 당 5반복씩 색 차 색도계(JX-777, MINOLTA, Japan)를 이용하여 CIELAB색의 L(darkness-brightness), a(green-red), b(blue-yellow)값을 측 정하였다(Berns 2000). 꽃잎 조직 손상 정도를 나타내는 전해 질용출률을 분석하기 위하여 꽃잎을 코르크보러(지름 1cm)로 10장 도려낸 뒤 3차증류수 20mL을 넣어 진탕배양기(IS-971RF, Jeiotech, Korea)로 160rpm으로 18시간 처리하였다. 처리 후 초기전도도를 측정하고 autoclave(KMC 1221, Visionbionex, Korea)를 이용하여 121℃에서 20분 처리 후 진탕배양기 160rpm 으로 18시간 처리 후 최종전도도를 측정하여 아래의 식으로 환산하였다(Lee et al. 2016).
전해질용출률(%) = (초기 전도도 측정치 - 3차 증류수 전도도 측정치)/(최종 전도도 측정치 - 3차 증류수 전도도 측정치)×100
장미의 주요 방향성 물질인 Flavonoid류의 3,5-dimethoxytoluene (Sigma, USA), 2-phenylethanol(Sigma, USA)과, Terpenoid류의 b-ionone(Sigma, USA)를 분석하기 위하여 외화피에서 두번째 꽃잎 1g을 2mL의 n-hexane(Tedia, USA, 95%)에 24시간 상온에서 암침지 후 GC(GC2010plus, Shimadzu, Japan)를 이용하였다 (Zeng et al 2019). Bergougnoux et al.(2007)의 분석 조건을 수정한 GC 분석조건은 Stabil Wax column(30m×0.32mm×0.25μm, vestek, USA)이 장착된 GC로 injection split 모드 5.0 조건에서 방향성을 분석하였다. column의 온도는 100℃에서 3분 홀딩 후 분당 5℃씩 220℃까지 상승시켜 10분 홀딩하였다. Injector FID detector 온도는 280℃로 설정하였다.
통계분석
통계분석용 프로그램인 SAS package(Statistical analysis system, version 9.2, SAS Institute Inc. USA)를 이용하여 ANOVA(Analysis of variance) 분석을 실시하였으며 각 처리 간의 유의성은 DMRT(Duncan’s multiple range test) 5% 수준 으로 하였다.
결과 및 고찰
상반기 수출 절화장미 생산 및 공선단계 현장평가
파주시 수출 절화장미의 생산 및 공선단계에서 잿빛곰팡이 병 억제를 위한 CIO2 꽃잎침지처리의 현장평가를 실시하였다. 절화수명 종료시점인 수확 후 6일차의 잿빛곰팡이 발병률과 절화수명을 조사한 결과, 잿빛곰팡이병 발병 점수(Visual index) 는 대조구에 비해 ‘Brut’는 생산과 공선단계 모두 CIO2 꽃잎침 지 처리구에서 낮았으며, ‘Soleo’에서는 CIO2 꽃잎침지 처리한 처리구 모두에서 낮았다(Table 1). 반면 ‘Beast’, ’Hera’, ’Vital’의 CIO2 꽃잎침지 처리는 효과가 없었다. 절화수명은 ‘Brut’가 대 조구에 비해 생산과 공선단계 모두 CIO2 꽃잎침지 처리한 처 리구에서 1.9일 연장시켰으나, 4품종의 절화수명을 연장시키 지 못하였다. 꽃목침지(dipping) 기술은 운송전에만 적용 가 능하며 효과적인 처리 시기가 한정되어있으며(Van Jaarsveld 2018), 처리 후 건조시간이 길어 생산단계인 농가에서는 적용 가능성이 낮은 것을 알 수 있었다.
장미의 화색은 꽃의 시장 가치와 품질의 중요한 요인이다 (Lim et al. 2011). 생산과 공선단계의 선별 및 포장단계를 거 친 후 수확 후 3일과 6일차에 화색을 측정한 결과 ‘Beast’에서 b값이 수치적으로 차이는 나지만, 대조구와 유의차가 없었다 (Table 2). 진한 분홍색인 ‘Hera’의 경우 대조구에 비하여 CIO2 꽃잎침지 처리구에서 L값과 b값이 낮아져 명도가 낮아지고 blue화 되었으며, 이를 제외한 모든 품종의 L, a, b값이 처리 간 유의차가 없었다.
CIO2 꽃잎침지 처리에 따른 꽃잎 조직 피해도를 알아보고 자, 전해질용출률을 분석한 결과(Fig. 1), 대조구에 비하여 ‘Brut’의 생산단계 CIO2 꽃잎침지 처리한 처리구와 ‘Soleo’의 생산단계, 생산과 공선단계에서 CIO2 꽃잎침지 처리한 처리구 에서 낮아졌지만, 모든 품종에서 처리간 유의차가 없었다. CIO2 꽃잎침지에 따른 전해질용출률의 차이가 없는 것으로 보 아 조직손상도가 낮은 것을 알 수 있었다(Lee et al. 2016).
장미의 향기는 절화의 품질요소 중 하나이며, 장미꽃 기관 중 방향성 물질은 꽃잎과 수술에 주로 구성되어 있고, 그 중 꽃잎이 90%이상 차지하고 있다(Bergougnoux et al. 2007). 따 라서 CIO2의 꽃잎침지 처리에 따른 방향성 물질의 변화를 알아 보고자 주요 방향성물질을 분석한 결과(Table 3), ‘Beast’에서는 Flavonoid류의 3,5-dimethoxytoluene가 검출되었고, ‘Vital’에서 는 Flavonoid류의 3,5-dimethoxytoluene, 2-phenylethanol과, Terpenoid류의 b-ionone가 검출되었으며 처리간 차이가 없어 CIO2 꽃잎침지 처리가 주요 방향성물질에 영향을 주지 않은 것 을 알 수 있었다.
하반기 수출 절화장미 공선단계 현장평가
상반기 현장평가 실험에서 생산과 공선단계에서 CIO2 꽃잎 침지 처리에 대한 차이가 없었고, 생산단계에서 CIO2 꽃잎침 지 처리 후 건조시간으로 인해 실제 적용 가능성이 어려운 것 으로 판단되어, 하반기 현장평가 실험에서는 공선단계에서만 CIO2 꽃잎침지 처리하였다. 인위적인 잿빛곰팡이병 접종 유무 에 따른 CIO2 꽃잎침지 처리효과를 알아보고자 실험한 결과, 잿빛곰팡이병 무처리구에서 발병률이 낮았으며, 이에 따른 CIO2 꽃잎침지 효과는 ‘Wildlook’을 제외한 모든 처리구에서 효과가 없었다(Table 4). 잿빛곰팡이병 처리구에서는 높은 발 병률을 보였으며, ‘Domonica’와 ‘Mentha’에서는 CIO2 꽃잎침 지 처리가 수치적으로 잿빛곰팡이병 발병률이 낮았으나 통계 적 유의차는 없었다.
절화수명은 ‘Miss Holland’를 제외한 4품종에서 잿빛곰팡이 병 접종을 한 처리구가 무처리보다 낮았다. 또한 CIO2 꽃잎침 지 처리에 따른 절화수명 연장효과는 없었다.
침지처리는 장미의 품질개선에는 효과 있지만, 절화수명 연 장효과는 없는 것을 알 수 있었다. 한편, 잿빛곰팡이병은 절화수 명종료 증상 중 하나이나(Roberts 2003), 그 외 절화수명 종료 증상인 꽃잎 및 잎의 갈변, 위조, 탈리, 꽃목굽음 등의 증상이 나타나 이와 같은 결과가 나온것으로 판단된다. 또한 잿빛곰팡 이병에 의한 절화수명 종료는 적게는 0%에서 많게는 90%로 다양하다는 연구결과와 유사하였다(Bergmann and Dole 2018).
수확 직후 절화의 화색(day 0)과 일본경매장 도착시점인 수 확 후 3일차에 화색을 측정한 결과(Table 5), ’Dominica’는 화 색의 변화가 나타나지 않았다. ‘Mentha’는 수확 직 후보다 수 확 3일차에 b값이 낮아져 blue화되었으며, ‘Miss Holland’는 L 값이 높아져 명도가 높아졌으나 CIO2 꽃잎침지 처리에 따른 화색변화는 나타나지 않았다. ‘Pitahaya’ 는 처리 3일차에 잿빛 곰팡이병 접종한 처리구에서 명도가 낮아졌지만 접종 후 CIO2 꽃잎침지 처리에 의해 명도가 낮아지는 것을 억제하였다. ‘Wildlook’은 수확 직후에 비해 잿빛곰팡이 접종 처리구에서 a 값이 높아져 green화되었지만 CIO2 꽃잎침지 처리에 의해 a값 이 높아지는 것을 억제하였다.
처리 3일차에 전해질용출률을 분석한 결과(Fig. 2), 수확 직 후와 처리 3일차의 전해질 용출률은 오히려 더 낮아지는 경향 을 보였으나 CIO2 꽃잎침지 처리에 따른 피해는 나타나지 않 았다. 그 외 4품종 모두 수확 직후와 처리 3일차에 차이가 없 었으며, CIO2 꽃잎침지 처리와 무처리간의 차이도 없었다.
결론적으로 CIO2 꽃잎침지 처리는 10품종 중 3개의 품종에 서만 잿빛곰팡이병을 억제시켜 큰 효과가 없었으며, 처리농도 와 처리 시간 및 건조시간에 대한 추가 연구가 필요할 것이 다. 그러나 본 연구는 CIO2 꽃잎침지 처리가 절화장미의 화색, 조직손상, 방향성에 영향을 주지 않아 수출유통과정의 적용 가능성을 확인한 바에 의의가 있다.
초 록
본 연구는 절화장미에 대한 CIO2의 꽃잎침지 처리의 잿빛곰 팡이병 억제 효과를 알아보고자 수출 절화장미 ‘Beast'’ ‘Brut’, ‘Hera’, ‘Soleo’, ‘Vital’, ‘Dominica’, ‘Mentha’, ‘Miss Holland’, ‘Pitahaya’, ‘Wildlook’를 이용하여 현장평가를 실시하였다. 잿빛 곰팡이 접종 후 생산 및 공선단계에서 CIO2 5μL・L-1를 2초 꽃잎 침지 처리 후 관행적 수출 유통단계를 거친 결과, ‘Brut’와 ‘Soleo’ 에서 생산단계에서만 CIO2 꽃잎침지 처리한 처리구보다 생산과 공선단계에서 모두 처리한 처리구에서 잿빛곰팡이병 억제효과 가 높았다. CIO2 꽃잎침지 처리에 따른 품질검증을 위하여 화색, 전해질용출률, 방향성을 분석한 결과 10품종 모두 처리간 차이 가 없어 화색, 전해질용출률, 방향성에는 영향을 거의 주지 않는 것을 알 수 있었다. 잿빛곰팡이 접종 유무에 따른 CIO2 꽃잎 침지 처리 효과를 알아보고자 실험한 결과, 잿빛곰팡이병 처리 구에서는 높은 발병률을 보였으며, ‘Dominica’와 ‘Mentha’에서 는 CIO2 꽃잎 침지처리가 수치적으로 잿빛곰팡이병 발병률은 낮았으나 통계적 유의차는 없었다. 결론적으로 CIO2 꽃잎침지 처리는 10품종 중 3품종에서만 잿빛곰팡이병을 억제시켜, 처리 농도와 처리 시간 및 건조시간에 대한 추가 연구가 필요할 것이 다. 또한 CIO2 꽃잎침지 처리가 절화장미의 화색, 조직손상, 방 향성에 영향을 주지 않아 수출유통과정의 적용 가능성을 확인하 였으며, 장미 수출 시 CIO2 꽃잎 침지 처리는 생산단계보다는 공선단계에서 적용 가능성이 높다는 것을 알 수 있었다.