서 언

접목선인장은 비모란(Gymnocalycium mihanovichii)을 삼 각주(Hylocereus trigonus) 대목에 접목시켜 상업적으로 재배 되고 있는 우리나라 주요 화훼 작목 중 하나로 백합, 장미, 국 화, 양란 등과 함께 대표적으로 수출되고 있다(Yoon et al. 2011). 농림축산식품부 자료에 의하면 2020년 기준 선인장 재 배 면적은 43ha, 판매량은 13백만분, 판매금액은 8,610백만원 으로 분화류 중 가장 높은 판매량과 판매금액을 차지하고 있 다. 접목선인장은 순수 국내 개발 품종으로 수출되며 1970년 대에 해외로 시범 수출을 시작하여 현재까지 활발하게 수출하 고 있으며, 2020년 기준 4,322천불(293톤) 수출액을 달성하여 금액 기준으로 백합에 이어 2위에 해당된다(MAFRA 2021). 농 수산식품수출지원정보 홈페이지 자료에 따르면 2020년 기준 해외 수출 주요 시장인 미국에 2,579천불, 네덜란드 433천불, 태국 등 기타 14개국에 1,308천불이 수출되어 소수 국가에 편 중되어 수출되는 타 화훼 작목과는 달리 다양한 국가에 수출 되고 있다. 수출 확대를 위해 국내에서는 국립원예특작과학원 화훼과 및 경기도 농업기술원 선인장 다육식물연구소에서 활 발히 품종 육성을 하고 있으며, 국립원예특작과학원에서는 1993년 ‘Honghwa’ 등을 시작으로, 2021년에는 황색 비모란 선인장 ‘Ahwang’을 개발하였고, 2020년까지 총 106품종의 비 모란 선인장을 개발하였다(Park et al. 2021).

비모란의 경우 종자 정식 10개월 후에 자구를 생산하며 이 를 따서 접목하여 정식하며, 정식 후 14cm는 약 9-10개월 후 에, 9cm는 약 7~8개월 후에, 6cm는 약 3개월 후에 상품용으 로 생산된다. 삼각주를 자를 때 칼을 사용하며 모든 작업 시 소독을 하여 병해충을 방제할 정도로(Jang and Han 2009) 접 목선인장의 접목 과정에서 소독을 통한 병해충 발생을 줄이는 것이 중요하다. 또한, 접목선인장 수출은 항공 및 선박으로 운 송되며 항공의 경우 2~3일이면 수입국 시장에 도착해 상품성 에 영향이 적지만, 운송비용이 높아지므로 이윤이 줄어들어 수출하는 농가가 적은 실정이다(Yoon et al. 2011). 반면, 선 박 수송의 경우 미국은 15~20일, 네덜란드는 30일 정도 소요 된다. 이에 따른 문제로 장기간 암실 보관에 따른 품질저하 및 겨울철에는 부패율(10~30%)이 증가한다(KREI 2002). 그럼 에도 불구하고 비용을 줄이고 대량의 물량을 한번에 조달할 수 있는 장점 때문에 선박 수송을 선호하는 경향이 있다. 상 온에 장기간 보관 시 유해미생물의 오염 가능성이 높고(Yu et al. 2011) 수확물은 다습조건에서 온도변화에 따른 결로가 생 기고 부패로 인해 세포내용물이 침출되면 습도가 높아져 내부 에 수막이 생겨 미생물의 번식을 쉽게 한다(Paik 1989). 장기 간 수송 시 나타나는 품질 저하 및 부패율의 주요 원인 중 하 나는 내재하고 있던 미생물이라고 판단된다.

접목선인장의 대부분은 수출용이므로 작은 병징만 나타나도 수출이 어렵게 되어 재배 농가에 커다란 경제적 손실이 발생하 므로 병징을 발생시키는 병원균을 밝혀내는 연구들이 필요하다. 접목선인장 산취(Chamaecereus silvestrii)에서 괴사 반점 병징 을 보이는 바이러스는 tobamovirus의 구성원(Lee et al. 1997)이 며, 줄기썩음증상 원인균은 Fusarium oxysporum으로 동정되었 다(Hyun et al. 1998). 또한, Cactus virus X(CVX)에 감염된 삼각 주에서 황화 및 변형 증상이 나타났으며, CVX에 감염된 비모란 을 삼각주에 접목할 경우 활착률, 구 직경 및 자구 착생 수가 감소하였다(Chung et al. 2003). 온실 유사 환경 조건에서 부패 균 분석결과, 비모란에는 Alternaria sp., Cladosporium sp., Colletotrichum sp., Fusarium sp., Penicilium sp. 등이 발견되 었으며, 산취에서는 Alternaria sp., Bipolaris sp., Cladosporium sp. 등이 나타났다(Yoon et al. 2011).

수출선인장 농가의 경우 대부분 접목칼 소독을 위해 부탄가 스 토치점화기를 사용하고 있다. 이에 본 농가에서는 부탄가 스로 인한 어지러움을 호소하는 경우가 있다. 부탄가스는 높 은 친유성 특성을 지녀 신체 조직에 흡수가 쉽게 되는데, 장시 간 노출될 경우 신경학적 결손, 심장 부정맥 및 저산소증을 유 발하여 사망에 이를 수 있다(AlRabiah et al. 2019). 또한, 부 탄가스를 흡입하게 될 경우 대퇴골두의 무혈성 괴사를 일으킬 수 있으며(Kwon et al. 2005), 장기간 흡입할 시 질식에 의한 흡입사의 확률이 매우 높다는 연구(Kim et al. 1999) 등의 위 험성이 보고되어 관행 소독 방식을 대체할 필요성이 있다. 따 라서 접목 칼에 묻어있는 미생물에 의해 발생하는 접목선인장 의 부패를 감소시키고, 관행 소독 방식의 문제점을 해결하기 위한 적절한 소독 방법을 개발하고자 본 연구를 수행하였다.

재료 및 방법

농가 선정 및 공시재료

수출용 접목선인장은 경기도 고양시소재 농가를 선정하였다. 수출용 접목선인장은 주로 색상별로 빨간색, 분홍색 및 노란색 비모란의 자구를 접목하여 상품화 하기 때문에 자구를 품종별로 구분하기 보다는 색상별로 여러 품종을 혼재하여 재배하고 있 다. 실험을 위해 선정된 농가에서도 마찬가지로 접목선인장을 품종별로 재배하는 것이 아닌, 여러가지 품종을 표식없이 혼재 하여 재배하기 때문에 특정 품종을 공시재료로 선정하는 어려움 이 있었다. 따라서 빨간색, 분홍색 및 노란색 비모란을 색상별로 각각 120개씩, 총 360개를 선정하여 실험을 수행하였다. 일반적 으로 서식하는 균을 검출하는 Reasoner’s 2A agar(R2A) 배지를 이용한 1차 박테리아 검정 결과에 따라, 세가지 소독 방식인 대조구(무처리), 관행 방식(토치 소독), 새로운 방식(열탕 15초 소독)을 선정하였으며, 2021년 4월 20일에 각각 색상별로 40개 씩 분리하여 소독한 후 접목하였다. 활착 기간 동안 농가에서 약 3개월간 재배 후 뿌리를 절단한 뒤(Song et al. 2009) 접목선 인장 수출용 포장 상자에 담아 2021년 7월 7일 세종대학교 실험 실로 수송하여 모의 수송을 진행하였다(Fig. 1).

소독 방법

본 농가는 자구 및 삼각주를 절단한 후 접목칼에 부탄가스 토치 점화기를 1초 이내로 순간적으로 소독하는 과정을 반복 적으로 진행한다. 하지만 부탄가스로 인한 어지러움 등 신체 이상이 발생하고 접목칼 온도 상승으로 인해 선인장에 피해가 가는 관행 방식의 문제점을 해결하기 위해 무처리, 70% 에탄 올 분무, 열탕, UV 소독 방식을 추가하여 비교하였다. 토치 및 70% 에탄올 분무는 1초 이내 순간 소독을, 열탕 침지와 UV의 경우 순간 소독부터 최장 30분동안 소독을 실시하여 비 교하였다. 70% 에탄올은 95% 에탄올(DAEJUNG chemicals & metals Co., LTD, Korea)을 희석하였으며, 열탕소독은 열탕소 독기(ATM-SCS-201, TMEng Co., LTD, Korea)를, UV 소독은 UV LED 칼 소독기(BR-Y100KSD, Boral Co., LTD, Germany) 를 이용하여 접목칼을 소독하였다.

박테리아 검정

접목칼을 소독한 후 박테리아 검정은 R2A Agar(Microgiene Co., LTD, Korea) 및 일반세균용 petrifilm(3M Korea Co., LTD, Korea)에 분주하는 두가지 방식으로 진행하였다. 두 방 식 모두 삼각주 및 자구를 절단했던 칼을 실험용으로 선정한 소독방식으로 소독한 후 saline 용액에 넣고 섞어준 뒤 R2A 배지와 petrifilm에 각각 0.1mL, 1mL씩 분주하였다. R2A 배지 를 이용한 1차 박테리아 검정은 적절한 소독 방법 및 시간을 선정하기 위해 수행하였다. 토치 및 70% 에탄올 분무는 1초 이내 순간 소독을 실시하였으며, 열탕 침지와 UV의 경우 순간 소독부터 최장 30분 동안 소독 후 배지에 치상하여 항온기에 28℃, 48시간 배양 후 균의 발생 유무를 조사하였다. 본 결과 에 따라 무처리, 관행 방식(토치 소독), 새로운 방식(열탕 15 초 소독)을 선정한 후 일반세균용 petrifilm에 분주하는 2차 박 테리아 검정을 수행하였으며, 항온기에 28℃, 48시간 배양하 여 petrifilm에 배양된 빨간색 콜로니 개수를 세어 균의 발생 유무를 조사하였다.

모의 수송 및 품질 분석

선박 수송과 유사한 환경을 설정하기 위해 수출용 상자에 보 관한 선인장을 식물생장상(VS-91G09M-1300-0, Vision Scientific Co., LTD, Korea)에 온도 18℃, 상대습도 60%, 암상태로 설정 하였다(Yoon et al. 2011). 모의 수송 기간은 2021년 7월 7일 부터 8월 11일까지 총 35일간 수행하였다. 품질 분석을 비교 하기 위해 모의 수송기간동안 7일 간격으로 생체중 변화율(%), 구경 변화율(%)을 오후 2시를 기준으로 매주 조건별 10개체씩 측정하였다. 자구 직경은 디지매틱 캘리퍼스(CD-15CX, Mitutoyo Co., JAPAN)를 이용해 2회 측정 후 평균을 내었다. 부패 기준 은 육안으로 관찰하였을 때 삼각주에 검정 반점이 생기거나 부패 증상이 나타났을 때, 자구 부분이 썩었을 경우에 수출 가 치가 없다고 판단하였으며, 최종 부패율은 모든 개체에 대해 조사하였다.

통계처리

박테리아 검정은 소독 조건별 5개의 R2A 배지, petrifilm 에 분주하였다. 생체중 및 구경 변화율은 조건별 10개체씩 선정하여 조사하였고 최종 부패율은 조건별 40개씩에 대하 여 1회 조사하였다. 모든 측정값은 평균±표준편차로 나타내 었다. 각 조사에 따른 측정값의 통계분석 및 유의성 분석은 SPSS 22.0(IBM Inc, NY, USA) 통계 프로그램을 사용하였으 며, Duncan의 다중검정방법으로 유의성(p≤0.05)을 검정하 였다.

결과 및 고찰

소독 방법에 따른 박테리아 발생률

소독 방법 및 시간에 따른 수출용 접목선인장 접목칼에 남 아있는 박테리아 비교하기 위해 각 조건별로 R2A 배지 5개에 분주하였다(Table 1). 접목칼을 소독 하지 않은 경우는 모든 배지에서 100% 박테리아가 발생하였으며, 관행방식인 토치소 독을 순간적으로 처리했을 때 배지 개수의 60%에서 박테리아 가 발생하여 무처리의 40%의 소독 효과를 보였다. 본 연구진 이 추가한 3개 소독 방식을 비교했을 때, 70% 에탄올을 분무 한 경우 배지의 40%에서 박테리아가 발생하여 관행방식보다 소독이 효과적이었으나, 에탄올 냄새로 인해 농민들에게서 부 정적인 반응이 나타났다. 또한, 에탄올은 인체 독성이 약하다 는 장점이 있지만, 정확한 농도를 맞춰야 하고, 인화성이 있어 취급에 유의하여야 하고, 살균 지속성이 낮으며, 피부의 건조 를 유발하는 단점이 있으므로(Lee et al. 2020) 관행 방식을 대체하기에는 어렵다고 판단된다. 열탕과 UV 소독은 소독 시 간 별로 조사를 진행하였는데, 열탕 소독의 경우 1초 및 5초 소독 시 배지의 20%에서 박테리아가 발생하였으며, 15초 이 상부터는 모든 배지에서 박테리아가 검출되지 않았으며, 냄새 가 나지 않아 농민들의 반응이 긍정적이었다. 절화 국화 수확 후 20초간 열탕처리 시 줄기의 세균 증식을 크게 억제하고 절 화수명을 연장시켰다는 보고(Lee and Kim 2002)에 따라 열탕 소독은 박테리아 억제에 효과적이며 이로 인한 품질 향상에도 도움을 줄 수 있다고 생각된다. UV 소독의 경우 5분까지는 효 과가 없었으며, 10분 및 30분간 처리했을 때 각각 배지의 60%, 20%에서 박테리아가 발생하여 UV 소독기를 이용하게 될 경우 시간의 효율성이 떨어진다. 따라서 본 실험 결과에 따라 열탕 15초 소독방법이 관행 방식을 대체할 가능성이 가 장 높다고 판단하여 추후 실험 처리방식으로 선정하였다.

자구 색별 박테리아 발생 유무를 알아보기 위하여 빨간색, 분홍색, 노란색 자구를 절단한 후 접목칼을 무처리, 토치 소 독, 열탕 15초 소독한 후 petrifilm에 분주하여(Table 2). 무처 리구의 경우 빨간색, 분홍색, 노란색 자구 각각 17.20±22.31, 1.60±1.81, 6.80±11.34 CFU/mL, 토치소독은 0.40±0.89, 0.40±0.55, 0.40±0.55 CFU/mL, 열탕 15초 소독은 0, 1.00±2.24, 0 CFU/mL의 콜로니가 발생하였다. 모든 색상을 평균했을 경우, 무처리구는 8.53±15.00 CFU/mL, 토치 소독은 0.40±0.63 CFU/mL, 열탕 15초 소독은 0.33±1.29 CFU/mL의 콜로니가 발생하였으므로 관행방식인 토치 소독과 대체 방식 인 열탕 15초 소독 모두 무처리구보다 박테리아 증식 억제 효 과가 유의미하게 있는 것으로 나타났다(p≤0.05).

소독 방법에 따른 생체중 및 구경의 변화

모의 수송 35일의 시간이 지남에 따라 소독 방법과 무관하 게 모든 비모란에서 생체중이 감소되는 것으로 나타났다(Fig. 2). 빨간색 자구의 경우(Fig. 2A), 최종 생체중은 무처리, 토 치 소독, 열탕 15초 소독 각각 초기 생체중의 93.61, 93.30, 93.17% 수준으로 나타났다. 노란색 자구의 경우(Fig. 2C), 최 종 생체중은 무처리, 토치 소독, 열탕 15초 소독 각각 초기 생 체중의 92.52, 92.17, 92.83% 수준으로 나타났다. 빨간색 및 노란색 자구는 소독 방식에 따라 유의미한 차이는 나타나지 않았으나, 가장 큰 생체중 감소율을 보인 분홍색 자구의 경우 (Fig. 2B), 무처리는 73.07, 토치 소독은 92.18, 열탕 15초 소 독은 93.29% 감소를 보여 무처리와 소독을 한 처리구에서 유 의미한 차이가 나타났다(p≤0.05). 본 결과는 비모란 4개 품 종(후홍, 황월, 연화, 후광), 산취 2개 품종(골드크라운, 옐로 우크라운)으로 40일 동안 모의 운송 했을 시 시간이 지남에 따라 생체중이 감소되었다는 보고(Yoon et al. 2011)와 일치 하였다. 따라서 수송 시 병발생을 줄이기 위해서는 접목 시 소독이 반드시 필요하다.

생체중과 마찬가지로 구경 또한 모의 수송 기간 동안 감소 하는 추세를 보이는 것으로 나타났다(Fig. 3). 빨간색 자구의 경우(Fig. 3A), 무처리는 초기 7일동안 자구 직경이 가장 큰 폭으로 감소하였으며, 최종 시점에서는 초기 자구 직경의 84.65% 크기로 나타났다. 토치 소독과 열탕 15초 소독의 최종 자구 크기는 각각 초기 자구 직경의 87.94, 93.49% 수준으로 나타나 무처리구보다 자구 직경 변화율 감소 폭이 작았으며 열탕 15초 소독이 가장 효과가 좋았으나 토치소독과 유의미한 차이는 없었다. 분홍색 자구의 경우(Fig. 3B), 최종 자구 크기 는 무처리, 토치 소독, 열탕 15초 소독 각각 초기 구경의 81.73, 92.51, 91.3a% 수준으로 감소하여 토치 소독과 열탕 15초 소독 모두 무처리구보다 유의하게 높았다. 노란색 자구 의 경우(Fig. 3C), 최종 자구 크기는 무처리, 토치 소독, 열탕 15초 소독 각각 초기 구경의 85.89, 90.64, 91.86% 수준으로 감소하여 열탕 15초 소독의 효과가 가장 좋았으나 유의한 차 이는 없었다(p≤0.05). 따라서 모의 수송 결과, 열탕 15초 소 독 후 접목했던 비모란의 품질은 무처리구보다 품질이 뛰어났 으며, 관행 방식과 유사한 결과가 나타났고 아울러 인체에도 해가 없으므로 관행 방식을 충분히 대체할 수 있을 것으로 판 단된다.

소독 방법에 따른 부패율 조사

모의수송을 진행하기 전, 재배과정에서 부패한 비모란의 수 는 무처리 4개체, 토치소독 3개체, 열탕 15초 소독 1개체로 나 타났다. 모의 수송이 끝난 후 최종 부패율은 다음과 같다(Fig. 4). 빨간색 자구의 경우, 무처리, 토치 소독, 열탕 15초 소독 각각 25%, 35%, 20%의 부패율이 나타났다. 분홍색 자구의 경 우, 무처리, 토치 소독, 열탕 15초 소독 각각 37.5%, 15%, 20%의 부패율이 나타났다. 노란색 자구의 경우, 무처리, 토치 소독, 열탕 15초 소독 각각 20%, 35%, 10%의 부패율이 나타 났다. 자구 색상 및 소독 방식과 무관하게 공통적으로 삼각주 에 검은 반점이 나타나거나, 자구의 접목 부위가 썩는 증상이 관찰되었다(GARES 2015). 자구 색상과 무관하게 소독 방식에 따른 최종 부패율은 무처리, 토치 소독, 열탕 15초 소독 각각 27.5±9.01%, 28.33±11.55%, 16.67±5.77%의 부패율이 나타 났으므로 열탕 15초 소독이 가장 효과적이었다. 토치 소독의 경우, 무처리보다 박테리아 발생량도 적고 품질도 우수했지만, 접목칼의 온도 상승으로 인한 피해로 부패율이 높았을 것으로 판단된다.

실제 현장에 적용해본 결과, 토치 소독은 자구와 삼각주 1 개씩 자르는 평균 소요시간은 23초였으며, 열탕 15초 소독은 소독 시간을 포함했을 경우 38초, 포함하지 않았을 경우 23초 가 소요되었다. 따라서 열탕 소독기에 접목칼 여러 개를 동시 에 소독할 경우 시간 효율성의 문제를 해결할 수 있을 것으로 보여진다. 추후에는 현재처럼 자구 색상에 따라 분류하는 것 이 아닌 수출용으로 재배되는 진한 적색의 ‘일홍’, ‘구홍’, ‘아 홍’(Kim et al. 2020) 등 구체적인 품종을 제시하여 수출전략 품종의 상품화 향상을 위한 품질향상연구를 해야 할 필요성이 있으며, 선인장 접목의 성공률이 가을보다 봄에 높다는 보고 (Bayat et al. 2015)에 따라 계절별 적합한 소독 방식을 구명해 야 한다. 뿐만 아니라, 열탕 소독기 또한 가정용이 아닌 농장 용으로 디자인이 개조된다면 휴대성 및 편리성이 높아져 접목 선인장 농가에 보편화 될 것으로 생각된다. 박테리아 검정, 모 의 수송 후 품질 분석, 농민들의 사용 후 반응을 종합하였을 때, 열탕 15초 소독은 관행 방식인 토치 소독의 문제점을 해 결할 수 있고, 접목 선인장의 부패 감소로 인한 상품화 비율도 높아져 농가의 경제적인 이득 또한 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.