서 언

석죽과(Caryophyllaceae)에는 14속 80종의 식물들이 한국에 자생하고 있으며, 그 중 10속 134종은 재배식물로 분류되어 있다 (NKISBS 2019). 석죽과 식물인 패랭이꽃(Dianthus chinensis), 카네이션(D. caryophyllus), 숙근안개초(Gypsophila paniculata), 이끼용담(G. cerastioides) 등은 원예시장에서 유통되고 있으며 특히 절화나 분화용으로 많이 이용되고 있다(Chun et al. 1999;Chung and Kim 2019). 이 중 벼룩이자리속(Arenaria)에는 벼룩이 울타리(A. juncea M. Bieb.), 벼룩이자리(A. serpyllifolia), 관모개 미자리(A. capillaris) 3종이 우리나라에 자생하고 있다. 벼룩이울 타리와 관모개미자리는 사초 또는 잔디와 같은 선형의 잎을 가지고 있는 것이 큰 특징이다.

벼룩이울타리는 한국을 비롯한 중국, 몽골, 러시아 극동부 산지에 분포하는 다년생 초본식물로 우리나라에서는 함경도 의 국경지역 산지에서 자생하고 있는 자생식물 중 하나이다. 높이 50cm 정도로 자라고 7~8월에 백색의 다수의 꽃이 피는 데 취산꽃차례가 원줄기 끝과 윗부분의 잎겨드랑이에 달린다. 긴 원줄기의 꼭대기에 하나의 꽃이 피고 순차적으로 양쪽에 1 개씩 가지가 나와 그 끝에 꽃이 피어 풍성해지는 꽃은 재배방 법에 따라 3개월 동안 개화한 모습을 관찰할 수 있다(KNA 2019). 우리나라에서 벼룩이자리속 식물들은 유통되고 있지 않았으나 2019년부터 나라장터 종합쇼핑몰에서 일부 포트로 판매되고 있다(KONEPS 2019).

국내 화훼류 부문 중 가장 큰 비중을 차지하는 부문은 절화 류이다. 절화는 전체 판매량의 절반 이상(53.0%)을 차지하고 있다(KATI 2019). 화훼시장에 유통되고 있는 절화 172종 가운데 자생식물은 24종(14.0%)에 불과한 것으로 보고되었다(Chung and Kim 2019). 국내에 약 4,170 여종의 자생식물이 존재하고 있지만(KNA 2019), 자생식물에 대한 여러 활용도에 대한 재 배, 증식, 활용 연구가 부족하다. 이전에 겹도라지(Platycodon grandiflorum var. duplex Makino)(Huh et al. 2015)와 암대 극(Euphorbia jolkinii Boiss.)(Song et al. 2019) 절화에 대한 연구와 약 17종의 자생식물이 절화로 이용가능을 목적으로 연 구된 바 있었다. 이처럼 현재 자생화훼의 소재개발의 활용이 증가하고 있기 때문에 이에 맞춰 자생식물의 여러 활용도에 대한 재배, 증식, 활용 연구가 필요하다.

절화는 뿌리가 없는 식물체이기 때문에 근본적으로 수명이 짧으며, 잘라진 부분으로 부패산물과 공기가 유입되면서 도관 기능에 장해가 원인이 되어 수명단축을 가속화시킨다(Kim and Kwon 1999). 수확 후에도 호흡을 계속하기 때문에 수확 후 저온에서 저장하여 유통하였을 때 절화의 품질에 영향을 주는 것을 보고한 바 있다(Oh et al. 2017). 온도는 절화의 저 장 품질을 좌우하는 요소로서, 절화의 저온 저장은 호흡을 억 제하고 양분의 소모를 막아 꽃의 노화를 지연시키고 그에 따 라 수명을 연장할 수 있다. 특히, 적절한 저장온도는 호흡량을 감소시켜 탄수화물의 손실을 막고 화색의 발현 및 개화율을 촉진하여 절화수명을 연장시킬 수 있다(Cevallos and Reid 2001). 그러나 Yoo and Kim(2003)은 저장온도를 낮춘다고 하 여 반드시 절화의 품질이 향상되거나 수명이 연장되는 것은 아니며, 식물에 따라 적합한 저장온도 조건이 다르다고 보고 하였다. Cevallos and Reid(2001) 또한 부적절한 저장온도는 절 화수명을 단축시킨다고 하였다. 절화 숙근안개초는 고온에 민 감하여 개화하기 전 높은 온도에 두게 되면 기형화가 발생하고 로젯트 현상이 나타난다(Chun et al. 1999). Gerbera jamesonii 와 Helianthus annuus 절화의 저장에 있어서도 저장온도가 증 가할수록 호흡량이 증가하였고, 화경 굽음 현상이 심하였으며 절화수명 역시 짧아졌다(Celikel and Reid 2002).

현재까지 절화수명을 연장시키기 위하여 보존용액을 이용 한 연구가 많이 이루어졌다(Banaee et al. 2013; Elhindi 2012; Huh et al. 2015;Kim et al. 2017). 보존용액은 보통 화학물 질인 탄수화물, 식물생장조절제, 항에틸렌(anti-ethylene) 화합 물, 살생물제(biocides), 산미제(acidifiers) 등의 혼합물로 이루 어져 있으며 절화 수확 후 물리적인 장애의 위험을 최소화하 게 하기도 한다(Eason 2002). 절화 품질 향상에 효과가 있다 고 알려진 절화수명연장제로는 sucrose, 살균제, 에틸렌 발생 억제용 전처리제, 상업용 Chrysal, Floralife(Huh et al. 2015), 등이 있다. 당은 삼투압에 의해 수분 흡수를 증진시켜 기공을 닫게 하여 증산율을 낮추는 등에 수명 연장에 관하여 큰 효과 가 있는 것으로 알려져 있다(Huh et al. 2015;Kim et al. 2017;Ku and Cho 2014;Ku et al. 2014). 또한 식물체 내의 탄수화물 공급으로 노화의 진행을 2~7% 정도 지연시킨다. 반 면 미생물에 영양분을 공급하여 번식을 용이하게 한다. 이를 살균제가 pH를 저하시켜 미생물의 증식을 억제하여 수분 흡 수를 용이하게 하여 줄기의 도관이 막히지 않도록 함으로써 절화수명을 연장시키는 기능을 하고 있다(Huh et al. 2015;Ku and Cho 2014;RDA 2019). 그러나, 당과 살균제를 각각 단용 처리하는 것보다 혼용 처리하는 것이 더 효과적이라고 보고된 바 있다(Ichimura and Hiraya 1999;Ku and Cho 2014;Pun and Inchimura 2003). 상업적으로 판매되는 절화 수명연장제는 Chrysal과 Floralife가 가장 많이 알려져 있다 (Kim et al. 2017;Lim et al. 2014).

국산 심비디움 품종 ‘Green honey’의 경우 절화수명연장제 인 Chrysal, Floralife, eZDose의 처리구에서 봉오리가 개화하 였고 조사 마지막날까지 양호한 상태를 관찰할 수 있었고, 다 른 품종인 ‘Lovely smile’과 ‘Shiny pink’는 절화수명이 27일로 가장 길게 나타났었다(Kim et al. 2017). 그러나, 노란색의 꽃 이 아름다운 절화 암대극은 보존용액 Chrysal과 Floralife 처리 에는 효과가 없었으며, 오히려 절화수명과 절화특성에 부정적 인 영향을 끼쳤다(Song et al. 2019).

따라서 본 연구는 기존에 재배에 대한 연구가 미비하고 유통이 적었던 자생식물 벼룩이울타리를 신관상식물(new ornamental plants)로써 절화로의 이용가능성을 확인하고, 수 확 후의 절화 품질향상을 위한 적정 저장온도와 보존용액, 절 화수명연장제에 따른 절화수명에 대한 특성을 조사하고자 하 였다.

재료 및 방법

식물 재료

실험에 사용된 절화 벼륙이울타리(Arenaria juncea M. Bieb.) 2019년 6월 21일 국립수목원 유용식물증식센터(경기도 용문)에 서 소화가 80% 이상 개회된 개체를 선발하여 수확하였다. 선별 된 절화 길이는 30cm로 하였고 사선 절단한 뒤 즉시 보존용액에 처리하였다.

처리 방법

본 실험은 국립수목원 유용식물증식센터에서 2019년 6월 21일부터 2019년 7월 26일까지 수행되었다. 저장온도, 보존용 액, 절화수명연장제에 따른 절화수명에 대한 특성을 조사하였 다. 모든 조건의 실험구는 처리 당 5개 가지(branch)를 하나로 하여 12개체씩 완전임의배치 하였다. 각 처리구의 보존용액은 삼각 플라스크(Erlenmeyer flask, Schott Duran, Germany)에 250mL씩 분주하였으며 실험 기간동안 증발을 막기 위해 입구 를 호일로 밀봉하였다. 처리구의 실험 개체 중 빠른 수분 흡 수로 인하여 다른 개체에 비해 보존용액이 부족할 경우 다른 개체와 비슷한 용량이 되도록 추가하였고, 추가용액에 대한 무게를 더하여 조사하였다. 처리 당일부터 3~5일 간격으로 절 화수명, 수분흡수량, 생체중을 조사하였으며 수분흡수량은 절 화 무게를 포함하여 전일 삼각 플라스크 무게에서 당일 삼각 플라스크 무게를 뺀 차로 나타냈으며 용액을 더한 경우 그만 큼의 무게를 뺀 후 나타내었다. 절화 상태를 육안으로 관찰하 였을 때 소화(floret) 또는 포엽(bract)이 100% 마르거나 갈변 되 어 관상가치가 없다고 생각되는 시점을 절화수명 종료일로 정 하였다. 실험 환경 조건은 온도 22.6±1.1°C, 상대습도 45±7.6% 로 유지하였으며, 광도는 형광등(Fluorescent lamp, Osram, Ansan, Korea)을 이용하여 9.89μmol･m^-2 ･s^-1로 유지하였다.

저장온도

수송 및 유통과정에서의 저장에 따른 절화 품질 향상과 영 향을 확인하고자 4, 15, 20, 25°C 온도 조건에서 저장하였을 때 수명, 수분흡수량, 생체중 등의 변화를 조사하였다. 실험은 4, 15, 20, 25°C의 식물생장상(Growth chamber, Wisecube, USA)을 이용하여 수행하였으며 각각 13.0, 9.0, 17.0, 15.0μ mol･m^-2 ･s^-1었으며, 광원은 삼파장등(Fluorescent lamp, Osram, Ansan, Korea)과 형광등을 사용하였다.

보존용액

보존용액은 당과 살균제를 혼용하였을 때 적정 보존용액 조건을 알아보고자 하였다. 당은 sucrose(Duchefa biochemie, Haarlem, Netherlands) 1%, 살균제는 8-HQS(8-hydroxyqunoline sulfate, Sigma, USA) 10, 50, 100mg･L^-1를 혼합하여 사용하였다. 추가적으 로 당의 함량에 따른 영향력을 확인하고자 3% sucrose의 고농도 당과 8-HQS 50mg･L^-1 혼합 처리하여 비교하였다.

절화수명연장제

절화수명연장제 Chrysal(Chrysal Clear Universal, Chrysal International BV, Naarden, The Nether-lands) 8mL･L^-1, Floralife (FloraLife Express Clear 200, Smithers Oasis Co., Cheonan, Korea) 10mL･L^-1를 처리한 후 증류수를 대조구로 하였으며 모 든 실험은 동일한 환경에서 수행하였다.

통계처리

실험결과는 SAS 프로그램(Statistical Analysis System, 9.4 Version, SAS Inst. Inc., Cary, NC. USA)을 이용하여 Duncan’s multiple range test(DMRT)을 사용하여 처리 평균간 유의적 차 이를 p<0.05 수준에서 검정하였다. 결과에 관한 그래프는 Sigma plot system(version 10.0; system software, Inc. IL, USA)을 이 용하여 제시하였다.

결과 및 고찰

저장온도 조건에 따른 영향

온도별 조건에 따른 절화수명 실험결과, 4°C, 15°C, 20°C, 25°C 순으로 4°C 저장온도에서 29.0일로 가장 길었고, 대조구 인 25°C에서는 7.8일, 15°C, 20°C에서는 각각 13.9일과 13.5일 로 유지되었다. 저장온도가 높아질수록 절화의 수명은 더욱 단축되었다(Table 1).

벼룩이울타리 절화의 수분흡수량은 저장 5일째부터 저장온 도가 낮을수록 수분을 적게 흡수하는 것을 확인하였다. 25°C 에서는 다른 저장 온도와 다르게 수분흡수량이 급격하게 감소 하여 저장 5일 이후에는 변화가 나타나지 않았다. 15°C와 20°C의 저장온도에서 10일 이후 급격하게 수분흡수량이 감소 하였다(Fig. 1A). 반면 생체중의 변화는 저장온도가 높을수록 수분의 흡수가 높음에도 불구하고 생체중은 낮아지는 상반된 관계를 보였다(Fig. 1B.). 이는 절화가 기초 대사를 유지하기 위해 필요한 수분흡수량보다 높은 온도에 의한 호흡과 증산으 로 인하여 수분의 소모가 더 많아 나타난 결과로 판단된다. 수분흡수량이 증가하다가 감소하는 경향을 절화수명과 비교 해보면 급격하게 감소하는 시점과 절화수명이 비슷한 것으로 나타났으며 이는 수분흡수량의 감소 시점이 절화수명과 연관 이 있는 것을 알 수 있다. 생체중 변화를 조사한 결과, 초기 5일 차까지 15°C 저장온도에서 가장 높았으나 이 후 급격하게 감소하여 실험 종료시점까지 비교하였을 때 4°C의 생체중이 가장 높았다. 4°C를 제외한 다른 온도처리구에서도 5~15일째 동안 15°C와 비슷한 경향을 나타냈다(Fig. 1B). 저장온도 4°C 에서 15일째가 정단부와 하위 측지 모두 개화하여 가장 풍 성하며 양호한 상태를 유지하였다(Fig. 2). 4°C에 저장할 경 우 상온보다 3주이상 절화수명이 연장되는 것을 확인하였다 (Table 1).

낮은 온도에서의 저장은 식물체내의 잠열을 제거하여 체내의 효소활성과 수분 손실을 억제시키며 에틸렌 발생과 호흡량을 감소시켜 절화수명을 증가시킨다(Bang et al. 1999;Haley et al. 1978;Nowak and Rudnicki 1990;Oh et al. 2018). 절화 암대극은 4°C에서 저장 기간이 길어질수록 화색이 진해지고 선명해져 다른 온도보다 더 선명한 꽃의 색을 확인하였다(Oh et al. 2018). 저온에서 식물을 저장하는 것은 식물체 내 탄수 화물 및 호흡속도를 감소시켜 수분손실을 막아주기 때문에 효 과적이다. Yoo and Kim(2003)의 연구 결과에서는 절화 거베 라를 10°C 저장할 경우 생체중이 급격하게 감소하였고 0°C와 5°C의 저온에서 저장한 것은 생체중이 완만하게 감소하였다. 국내에서 절화의 저장온도와 관련된 연구는 수출을 목적으로 수송과정에서의 적정 온도 관한 연구가 대부분이며 Yoo and Roh(2015)는 5°C 저장온도에서 수송할 경우 상온에 비하여 절 화 국화의 절화수명이 3.8일 연장되고, 생체중이 높게 유지된 다고 보고하였다. 따라서, 절화 벼룩이울타리는 저온(4°C)에서 저장할 경우 화학적인 처리 없이 약 한 달 동안 절화수명 연 장이 가능한 것으로 나타났으며, 절화수명이 종료된 시점의 벼룩이울타리는 원래형태(original form) 그대로 건조되는 특 성을 보였다.

보존용액 처리에 따른 영향

보존용액 처리에 따른 절화수명 실험 결과, 1% sucrose + 8-HQS 10mg･L^-1을 제외한 나머지 보존용액 처리구에서는 유의 적인 차이는 없었으며 대조구보다 약 2주 이상(18일) 연장되는 것으로 확인하였다. 가장 낮은 농도의 당과 살균제의 혼합 용액 인 1% sucrose + 8-HQS 10mg･L^-1처리에서는 대조구와 비교하 였을 때 약 9일 연장되었다(Table 2). 15일 차 절화 벼룩이울타 리 외형은 1% sucrose+8-HQS 10mg･L^-1 조건에서 대조구를 제 외한 다른 처리구와 비교하면 꽃이 더 많이 고사한 것을 확인할 수 있었다(Fig. 3). 수분흡수량은 1% sucrose+8-HQS 100mg･L^-1 보존용액 처리구에서 실험의 시작부터 종료 시점까지 가장 높 은 흡수량을 나타냈으며 반대로 대조구인 증류수가 가장 낮게 나타났다. 1% sucrose+8-HQS 50mg･L^-1와 3% sucrose+8-HQS 50mg･L^-1 처리구의 수분흡수량을 비교하면 3% sucrose 첨가된 혼합 보존용액이 1% sucrose 혼합 보존용액보다 더 낮은 수분 흡수량을 보였다(Fig. 4A). 생체중 변화는 3% sucrose+8-HQS 50mg･L^-1 처리구에서 수분흡수량과 반대로 12일 차에 급격하게 증가하다가 감소하였지만 수분흡수량과 반대로 가장 높게 유지 하였다(Fig. 4B). 이 결과는 앞의 내용인 저장온도에 따른 영향 에서의 수분흡수량과 생체중 변화와 비슷한 경향을 보였다.

절화 수국의 경우 만개상태의 꽃을 채화하기 때문에 보존용 액 내에 당이 높으면 수분흡수보다는 증산을 촉진시킨다는 보 고와 유사하게 나타났다(Ku and Cho 2014). 보존용액 내의 sucrose는 주로 호흡에 필요한 에너지원으로 사용되어 삼투 조절에 의한 수분흡수를 촉진시키기 위해 기공 개폐를 조절하 고 증산을 낮추는 역할을 하여 생체중을 증가시킨다는 보고가 있다. 8-HQS는 줄기의 수분흡수 통로를 침해하는 미생물 번 식을 억제하기 때문에 줄기의 도관을 막히지 않게 하여 수분 흡수를 용이하게 한다고 보고되었다(Elhindi 2012; Haley and Mayak 1981;Huh et al. 2015;Kim and Lee 2001;Liao et al. 2000;Park et al. 2000). 절화 암대극의 경우 8-HQS 보존용액 처리의 경우 낮은 농도에서 수분흡수율과 상대생체중을 다소 증가시켰다(Song et al. 2019). 절화 장미 ’Kardinal’는 고농도 의 당에 의한 당의 흡수력이 잎에 피해를 준다고 보고된 바 있다(Markhart and Harper 1995). 고품질의 절화를 유지하기 위해서는 식물에 따라 적절한 농도의 sucrose와 살균제 등을 사용하는 것이 중요하다.

절화수명연장제와 전처리에 따른 영향

절화수명연장제 Chrysal과 Floralife를 처리하였을 때 자생 벼룩이울타리의 절화수명 효과를 조사결과 각각 20.7일, 21.7 일로 나타났으며 이 두 종류의 절화수명연장제 처리는 당과 살균제의 혼합보존용액(1% sucrose+8-HQS 100mg･L^-1)을 처 리한 것과 비교하였을 때 비슷한 결과를 나타냈다(Table 3). 수분흡수량 결과, 절화수명연장제를 처리한 조건에서 대조구 보다 높은 수분흡수량을 유지하였고, 또한 처리 12일 전후로 대조구에 비하여 급격한 증가와 감소하는 경향을 보였고 이후 큰 변화의 폭 없이 감소하는 것을 확인하였다(Fig. 5A). 이는 생체중 결과에서도 비슷하게 나타났다(Fig. 5B). 대조구인 증 류수는 일정하게 감소하여 변화가 크지 않았으나, Chrysal과 Floralife 처리구에서 급격하게 증가를 보이다가 12일 이후 완 만하게 감소하여 종료시점에서는 감소폭이 거의 나타나지 않 았다(Fig. 5B). 대조구의 5일째 이후의 생체중 변화와 절화수 명 결과가 거의 일치한다는 것을 확인하였다.

따라서, 절화 벼룩이울타리의 경우 보존용액에 둘 경우 절 화수명연장제보다 1% sucrose+8-HQS 100mg･L^-1의 혼용 용액 에 보존하는 것이 가장 효과적인 것이다. 한편 절화 벼룩이울 타리를 이동 또는 보관을 할 경우 보존용액을 사용하지 않고 도 저온(4°C)에서 저장하면 약 한 달 동안 절화 품질을 유지할 수 있다. 보존용액과 저장온도에 따른 절화 특성조사로 수분 흡수량과 생체중의 변화는 반비례하며 두 가지 요인의 급격하 게 감소되는 시점을 기준으로 절화수명이 판단할 수 있다는 것을 확인하였다.

절화는 적기에 수확하는 것이 중요하다. 장미는 너무 미숙 할 때 수확하면 완전히 개화가 불가능하며 절화수명이 짧아지 며(Choi et al. 2013), 스탠다드 국화는 이른 단계에 수확하면 절화수명은 가장 길지만 수분흡수가 불량하여 절화 품질이 떨 어진 것으로 나타났다(Yoo and Roh 2015). 자생식물인 벼룩 이울타리 절화수명 역시 수확시기가 미치는 영향이 클 것으로 보여지며, 개화 후 2개월 이상 유지할 수 있는 식물이기 때문 에 추후 수확시기에 따른 절화수명 연구가 필요할 것으로 보 인다. 비록 본 연구에서는 전처리제의 효과에 대하여 수행하 지 않았지만, 일부 식물 종류는 적절한 농도의 전처리제의 사 용이 절화수명 연장과 절화의 질을 유지하는 것에 효과가 있 다고 보고되었다. 물올림과 동시에 전처리제를 사용하면 건조 상태로 두는 것보다 수분의 흡수능력을 높여 식물체의 수분균 형을 유지해준다. 그러나 전처리를 하기 위하여 수확 후 온실 에서 몇 시간 동안 방치한다면 절화 상품의 손실을 야기할 수 있다(Kim et al. 2012). 절화 거베라를 수확 후 물올림 시간을 지연시킬수록 절화수명을 단축시켰을 뿐만 아니라 화경이 굽 어지거나 및 꽃잎이 위조되는 현상도 나타났다(Park et al. 2014). 쿠르쿠마(Curcuma alismatifoila) ‘Chiangmai Pink’와 ‘Chiangmai Dark Pink’는 수확 후 2시간 방치한 후 물올림을 하였더니 바 로 증류수에 물올림을 하였을 경우보다 절화수명이 각각 24.6%, 11.2% 감소하였다(Hwang and Kim 2014). 이에 따라 절화 품질 향상을 위해 추가적으로 절화 수확 후 방치 시간과 절화수명과 품질에 관한 연구도 필요한 것으로 보인다. 이러 한 결과들은 자생식물 벼룩이울타리의 절화용으로의 사용과 새로운 관상식물로의 가치를 높이는데 유용한 자료로 사용될 것이다.