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ISSN : 1225-5009(Print)
ISSN : 2287-772X(Online)
Flower Research Journal Vol.30 No.2 pp.69-74
DOI : https://doi.org/10.11623/frj.2022.30.2.04

Treatment Concentration of Ozone and Sucrose to Extend the Vase Life of the Cut Rose ‘Dominica’

Ju Hwi Kim, Young Boon Lee*
Department of Horticulture, Chonnam National University, Gwangju, 61186, Korea
* Corresponding author: Young Boon Lee Tel: +82-62-530-2062 E-mail: dudqns2@jnu.ac.kr
07/03/2022 21/06/2022 21/06/2022

Abstract


This study aims to investigate the proper mixing treatment concentration of ozone (O3) and sucrose to preserve and extend the vase life of the cut rose flowers ‘Dominica’. The vase solution was prepared using tap water, 3% sucrose, ozone 5.5 mg L-1, and 3% sucrose with ozone 5.5 mg L-1. The vase life was the highest in the tap water and ozone treatments at 16.3 and 16.1 days, respectively. The vase life of ozone with sucrose treatment was 6.9 days, which was 9.4 days lower than that of the control. Compared to a single treatment, the vase life termination symptoms for ozone with sucrose treatment decreased petal wilting and increased bent necks. Relative fresh weight and vase solution uptake increased up to 4 days after treatment and decreased from 2 days before vase life termination. The rate of change in petal color was high in L*, a*, and b* for the sucrose treatment than after harvest, and low for the ozone treatments. The maximum relative flower size increase rates after treatment were 195% in the control, 186% in the sucrose treatment, 171% in the ozone treatment, and 155% in the ozone with sucrose treatment.



장미 ‘Dominica’의 절화수명 연장을 위한 오존수 및 당의 적정 혼용 처리 농도 구명

김 주휘, 이 영분*
전남대학교 원예생명공학과

초록


본 연구는 장미 ‘Dominica’의 절화수명을 연장시키기 위하 여 오존(O3)과 당(sucrose)의 적정 혼용 처리 농도와 절화수명 연장제로서의 가능성을 구명하고자 수행되었다. 보존용액 처 리는 수돗물(tap water), ozone 5.5mg·L-1과 sucrose 3%의 단용 또는 혼용처리 하였다. 절화수명은 수돗물, ozone 처리 구에서 각각 16.3일, 16.1일로 가장 높은 반면, ozone과 sucrose 혼용처리구에서는 6.9일로 대조구보다 9.4일 낮았다. 절화수명 종료 증상은 ozone과 sucose는 단용처리에 비해 혼 용처리 시 꽃잎 위조가 감소한 반면 꽃목굽음 현상은 증가하 였다. 상대생체중 및 수분흡수율은 흡수동력으로 인해 처리 후 4일까지 증가하는 경향을 보였고, 절화수명 종료 2일 전부 터 감소하였다. 화색 변화율은 sucrose 처리구가 수확 직후 보다 L, a, b 값 모두 높아졌으며, ozone 처리구는 모두 낮아 졌다. 처리 후 최대 상대화폭증가율은 대조구 195%, sucrose 처리구 186%, ozone 처리구 171%, ozone+sucrose 처리구 155% 이었다.



    서 언

    절화 장미(Rosa hybrida)는 전세계적으로 소비량이 가장 높 은 절화에 속하며(Liu et al. 2019), 2020년 국내 재배 면적이 239ha로 국화 다음으로 넓은 재배면적을 가지고 있다(MAFRA 2020). 2020년 국내 장미 판매액은 전체 절화 판매액의 30% 를 차지하여 절화류 중 가장 높은 판매액을 가지고 있다. 특 히 2021년 절화 장미 수출은 일본, 홍콩, 베트남, 크로아티아 순으로 일본으로 99% 이상 수출되고 있으나(KATI 2021), 일 본에서 한국산 장미는 품질이 낮게 평가되고 있다(Lee and Kim 2020a). 국내 및 일본 소비자들은 절화 장미를 구매할 때 고려하는 요인 중 주요인은 절화수명 및 품질인데(KREI 2019), 절화 장미는 수분, 탄수화물, 단백질 등의 영양분을 공 급하는 모체에서 절단된 상태로 수명이 짧은 것이 특징이다 (Byun 2002). 장미의 절화수명을 연장시키기 위해서 NaOCl, SO2, aluminum sulfate, 8-hydroquinoline sulfate(8-HQS), silver nitrate(STS), DICA(sodium dichloroisocyanurate biocide), 질산은(AgNO3) 등의 살균제와 상용화 되어 있는 Floralife (Smithers-Oasis, USA), Chrysal(Chrysal International B.V., The Netherlands) 등 절화보존제에 대한 연구가 다수 보고되 었다(Macnish et al. 2008;Lee and Kim 2020b). 그러나 대부 분의 물질들은 폐기과정에서 환경 오염을 야기시켜, 친환경적 이면서 절화수명 연장효과가 우수하고 사용하기 편리한 절화 수명 연장제가 요구되고 있다(Macnish et al. 2008;Lee and Kim 2020b;Lee et al. 2014).

    오존(O3, Ozone)은 산소원자 세 개가 결합된 형태로 공기와 전기적인 힘이 반응하여 생성되는 물질인 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)으로 알려져 있다(Kim et al. 2022). 특 히 미세오염물질 분해 및 변형을 유발시키며 병원성 박테리아 를 제거하는 특성을 가지고 있고, 부패 미생물 제어에 효과적 이다(Kim et al. 2020). 또한 대장균(Escherichiacoli), Listeria sp. 등의 미생물을 기존에 사용하던 살균제보다 빠른 속도로 제거가 가능하고 잔류 화학물질이 없어 폐기시 지하수 오염 등의 환경문제를 방지할 수 있다(Choi et al. 2015). 절화수명 과 관련된 연구로는 오존수 5.5mg·L–1를 보존용액 처리 결 과, 절화 장미의 도관막힘을 억제시켜 절화수명을 2.6배 연장 시켰다(Robinson et al. 2008). 그리고 0.2ppm 이상의 오존수 는 식중독 세균과 병원성 미생물에 대해 뛰어난 항균 효과를 보였다는 연구결과가 있다(Park 2010).

    한편 절화 장미의 전처리제 및 보존제의 구성성분 중 당 (sucrose)은 잎의 기공을 닫게 하여 증산을 억제시켜 절화수 명 연장에 효과가 있는데, 살균제의 단용 처리보다는 당을 혼 용 처리하는 것이 절화수명 연장에 효과적이다(Song 2011). 따라서 본 연구에서는 오존수와 당 혼용처리 시 적정 오존수 농도와 절화 장미의 절화수명 연장제로서의 가능성을 구명하 고자 수행되었다.

    재료 및 방법

    식물 재료 및 처리 내용

    식물재료는 광주광역시 소재 화훼단지 내 장미생산농가에 서 절화 장미(Rosa hybrida) ’Dominica’ 품종을 상업적 수확단 계(Kazemi et al. 2018)에 수확한 것을 사용하였다. 수확 후 전남대학교 원예품질관리연구실로 운송하여 줄기를 40cm 길 이로 재절단하고, 잎은 상위부분의 3매엽 3개를 남기고 모두 제거하였다(Lee and Kim 2020b). 용액처리는 수돗물(tap water, TW), 기존 연구에서 장미의 절화수명 연장에 효과적이 였던 sucrose 3%(Kim and Lee 2002)와 오존수 5.5mg·L-1 (CAST CO. LTD; Robinson et al. 2008)를 각각 혼용 또는 단 용처리하여 500mL의 용액이 담긴 1L 유리용기에 절화 1주씩 9반복으로 임의 배치하여 2일 간격으로 보존용액을 교체하였 다. 실험환경은 기온 23±1°C, 상대습도 31±2%, 광도 5±3μ mol・m-2 ・s-1 PPFD, 일장 12시간으로 조절하였다(Fanourakis et al. 2013). 절화수명 종료 증상은 예비 실험 시 주로 나타난 꽃목굽음(30° 이상), 꽃과 잎의 위조(30% 이상) 중 처음 나타 나는 증상으로 하여 관상가치가 떨어지는 시점으로 정하였다 (Fanourakis et al. 2013;Lee and Kim 2020b). 상대생체중과 수분흡수율은 Chamani and Esmaeilpour(2007)의 식을 이용 하여 이틀 간격으로 측정하여 계산하였다. 꽃잎의 화색 변화 를 분석하기 위하여 맨 바깥의 하나의 꽃잎을 고정적으로 정 해 놓고 색차 색도계(CR-10, MINOLTA, Japan)를 이용하여 L*(darkness-brightness), a*(green-red), b*(blue-yellow)를 측 정하였다(Lee and Kim 2015). 잎의 엽록소는 SPAD(Chlorophyll contents, SPAD-502PlusMINOLTA, Japan)를 이용하여 3개엽 중 가장 위쪽에 위치한 옆의 3매옆 중 하나를 고정하여 측정 하였다. 특히 화색과 잎의 엽록소함량은 0일 대비 처리 6일 후 변화율을 백분율로 나타내었다. 화폭은 꽃의 화폭이 가장 넓은 부분을 측정하였다.

    통계분석

    통계분석용 프로그램인 SAS package(statistical analysis system, version 9.4, SAS Institute Inc., USA)를 이용하여 ANOVA(analysis of variance) 분석을 실시하였으며 각 처리간 의 유의성은 DMRT(Duncan’s new multiple range test) 5% 수준으로 하였다.

    결과 및 고찰

    장미 절화수명 연장제로서 가능성을 알아보고자 오존수와 당을 보존용액 처리한 결과, 절화수명은 대조구인 수돗물 16.3일, ozone 16.1일, sucrose 8.6일, ozone + sucrose 6.9일 순으로 나타났다(Table 1). Sucrose가 들어간 처리구들은 수 돗물, ozone 처리구보다 약 50% 절화수명이 단축되었고, ozone 처리구와 대조구는 통계적 유의차가 없었다. 이는 ozone 5.5mgL-1 보존용액처리 시 장미의 절화수명이 연장시켰던 연 구 결과와 차이가 있었으며, sucrose와 혼용처리 시 살균효과 가 없었고(Lee and Kim 2019), 당처리가 보존용액 내 박테리 아 축적으로 인해 수분흡수율이 억제되어 절화수명이 단축된 것으로 판단된다(Lee and Kim 2014; Fig. 2B). 특히 장미 농 가의 저장고 지하수의 경우 장미의 도관막힘을 일으키는 105 CFU·mL-1 이상의 박테리아가 축적되어 장미의 꽃목굽음을 야기시킨다(Lee et al. 2018;Macnish et al. 2008). 그러나 절 화수명 실험 시 보존용액 내 수돗물은 0일차에 박테리아가 검 출되지 않았으며(Lee and Kim 2019), 수돗물은 소독의 지속 성을 위해 염소 소독제를 사용하고 있고, 수돗물에 포함된 잔 류염소의 살균력으로 인해 수돗물과 오존수 처리간 차이가 없 었던 것으로 생각된다(Han et al. 2018).

    절화수명 종료 증상의 경우, 대조구는 꽃잎 위조 100%, sucrose 처리구는 꽃잎 위조 44%, 꽃목 굽음 56%, ozone 처 리구는 꽃잎 위조 78%, 꽃목 굽음 22%, ozone + sucrose 혼 용 처리구 꽃목 굽음 100%가 나타났다(Fig. 1). 특히 ozone과 sucose는 단용처리에 비해 혼용처리 시 꽃잎 위조가 감소한 반면 꽃목굽음 현상은 증가하였고, 수분흡수율도 낮았다(Fig. 1 and 2B). 절화 장미의 sucrose 보존용액 처리는 꽃의 개화 와 줄기에 에너지를 공급하고, 삼투를 조절하지만, 단용처리 는 처리 후 4일에 꽃목굽음을 야기시키는 박테리아 축적으로 절화수명이 단축된다(Lee et al. 2018;Yoo and Roh 2015).

    상대생체중은 모든 처리에서 처리 후 4일까지 증가하였고, 수분흡수율도 처리 후 4일까지 증가하는 것을 알 수 있다(Fig. 2). 절화수명이 가장 짧았던 ozone + sucrose 처리구에서는 다른 처리구에 비해 처리 4일 후 상대생체중과 수분흡수율이 급격히 감소하였다. 이로 인해 수분균형을 이루지 못해 다른 처리구보다 더 노화가 빨리 진행된 것으로 보이며(Eason 2002), 3% 이상의 고농도 sucsore 처리는 수분흡수가 불량하 고 절화수명이 단축되었던 기존 연구결과와 유사하였다(Yoo and Roh 2015). 그 외 처리구에서도 수분흡수율이 절화수명 종료 시점을 앞두고 처리 10일 후 급격히 감소되었는데, 이에 따른 상대생체중도 감소되었다(Fig. 2). 특히 ozone+sucrose 처리를 제외한 처리구들 모두 처리 8일 이후 상대생체중이 100%이하로 떨어졌으며, 이에 따라 수분흡수율도 처리 8일에 급속히 감소한 다음 증가 후 서서히 감소하였고, 기존 연구결 과와 경향이 유사하였다(Fig. 2; Lee and Kim 2018).

    상대생체중이 수확 직후 보다 100% 이하로 나타나는 처리 후 6일의 화색과 잎의 엽록소 함량을 측정하였다(Fig. 2, Table 2). 절화 품질에 있어 화색은 생체중 및 절화장과 함께 중요한 요소이다(Kim et al. 2012). 화색 변화율은 sucrose 처리구의 경우 수확 직 후 보다 L*, a*, b* 값이 모두 높아졌고, ozone 처리구와 ozone+sucrose처리구는 모두 낮아졌다(Table 2). 잎 의 엽록소함량 변화율은 수확 직 후보다 모든 처리구에서 2-4% 증가하였지만, sucrose처리구와 ozone+sucrose 처리구에서는 대조구에 비해 상대적으로 낮았다. Eason(2002)은 살균제와 2% sucrose 그리고 sucrose 보존용액 처리 시 오히려 식물에 독성으로 작용하여 잎 황화증상이 일어났고, 절화수명이 단축 되어 처리효과가 없다고 보고하였다. 본 실험에서도 sucrose와 ozone+sucrose 처리구들의 황화증상이 일어나 처리들이 독성 으로 작용한 것으로 생각된다(Table 2). 처리 후 최대 상대화폭 증가율은 대조구 195%, sucrose 처리구 186%, ozone 처리구 171%, ozone+sucrose 처리구 155% 증가하였는데(Fig. 3), ozone+sucrose 처리구에서는 8일에 화폭이 6일에 비해 꽃잎 위조와 함께 20% 감소하였다(Table 1, Fig. 3).

    결론적으로 절화 장미 ‘Dominica’에서 ozone 5.5mgL-1는 sucrose 3%와의 혼용처리에서 오히려 절화수명이 단축되었다.

    사 사

    이 성과는 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 한국연구재 단, 전남대학교 원예작물생리학실험실(구강모교수), CAST CO., LTD의 지원을 받아 수행된 연구임(No. 2021R1G1A1094351).

    Figure

    FRJ-30-2-69_F1.gif

    The main first vase life termination symptoms include wilting flower and bent neck of cut rose flowers ‘Dominica’ treated with tap water, sucrose 3%, ozone 5.5 mg・L-1, and ozone 5.5 mg・L-1 + sucrose 3%.

    FRJ-30-2-69_F2.gif

    Change in relative fresh weight and vase solution uptake of cut rose flowers ‘Dominica’ treated with tap water, sucrose 3%, ozone 5.5 mg・L-1, and ozone 5.5 mg・L-1 + sucrose 3%. Vertical bars indicate the standard error (n = 9).

    FRJ-30-2-69_F3.gif

    The rate of increase in flower size of cut rose flowers ‘Dominica’ treated with tap water, sucrose 3%, ozone 5.5 mg・L-1, and ozone 5.5 mg・L-1+ sucrose 3%. Vertical bars indicate the standard error (n = 9).

    Table

    Effect of treatment on ozone with sucrose on the vase life of cut rose flowers ‘Dominica’. The test room condition were controlled with air temperature 23 ± 1℃, relative humidity of 31 ± 2%, and light intensity at 5 ± 3 μmol・m-2 ・s-1 PPFD with a 12-hour photoperiod.

    Percentage change after 6 days of treatment compared to 0 days as 100% in petal color and chlorophyll contents of the leaf on cut rose flowers ‘Dominica’ treated with tap water, sucrose 3%, ozone 5.5 mg・L-1, and ozone 5.5 mg・L-1 + sucrose 3%.

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