서 언
장미는 세계 3대 절화 중 하나이며(Oh et al. 2018), 2020년 생산 면적은 239ha로, 국화 다음으로 넓은 면적을 차지하고 있다(MAFRA 2021). 절화장미는 수분 균형이 맞지 않아 품질 이 저하되는데, 절화 생리, 도관 막힘, 기포 발생 등 수분 흡수 의 문제점이 나타나고 있다(Son et al. 1998). 절화는 유통 시 소비자 단계에서 품질 및 신선도가 가장 중요하며 농가에서 수확 시 전처리 및 수확 후 관리가 중요하다(Son 1995). 장미 의 절화수명과 품질을 향상시키기 위하여 전처리가 중요한데, 국내에서 사용되고 있는 장미 전처리제는 외국 제품이 대부분 이며 가격이 높다(Son et al. 1998). 또한 장미의 절화수명에 주 영향을 미치는 보존용액 내 세균을 억제하기 위하여 다양 한 살균제들(8-HQC, 8-HQS, Physan 20TM, benzalkonium chloride, aluminum sulfate, silver nitrate, sodium hypochlorite, dichloroisocyanuric acid)이 절화수명 연장제로서 연구되었지 만, 환경오염 또는 인체에 유해하여 사용이 제한되어, 친환경 대체 살균물질이 필요한 실정이다(Kim et al. 1996;Kim and Lee 2022;Macnish et al. 2008).
Strobilurin계 살균제는 strobilurus 버섯에서 추출한 천연물 을 기반으로 개발되었고(Kim et al. 2014), 미토콘드리아의 호 흡을 저해하는 약제로 알려져 있다(Yu et al. 2008). 또한 엽 층과 식물체의 유관속을 통해 전체 식물체로 이동되고, 포자 발아억제, 균사 생육 저해, 포자형성을 저해하며 검은별무늬 병, 더뎅이병, 노균병 등 방제에 다양하게 사용되고 있다(Kim et al. 2014). 1996년부터 Strobilurin계 살균제는 상품화되어 현재 6종의 Strobilurin계 살균제가 알려져 있고, 이 살균제들 은 전 세계 농약 시장의 약 10%, 6억 2천만 불 이상의 시장 점유율을 차지하고 있다(Balba 2007). Strobilurin계 살균제 중 Azoxystrobin은 72개국 84종 작물에서 400종 이상의 식물 병 원균과 세균성점무늬병의 방제에 사용되었으며, 살균제 중에 서는 4억 1천 5백만불의 가장 큰 시장을 형성하고 있다(Kim et al. 2014;Kim et al. 2020). Azoxystrobin 살균제는 시설 재배 참외의 잔류양상에 관한 연구를 통해 오티바 20%, 8mL/20L(2,500배 희석, 기준량)를 분무 후 수확 시간을 달리 하여 수확한 결과, 잔류허용기준보다 낮게 나타났다(Park et al. 2009). 또한 무화과를 30~50초 Azoxystrobin 살균제에 침 지 처리하여 7일 동안 18℃, 5℃에서 저장한 연구 결과, 외부 부식을 완전히 억제할 수 있었고, 쌀에 나타난 곰팡이에 Azoxystrobin 살균제 처리 시 곰팡이 발생률을 약 20% 감소 시켰으나, 절화 줄기 도관 및 보존용액의 살균효과에 대한 연 구는 부족하다(Aquino et al. 2015;Giorni et al. 2019).
한편, 절화장미는 일장이 짧은 대표적인 단일성 식물로 광 주기성을 변화시켜 개화를 조절하고, 광주기를 조절하기 위해 인공 광원을 사용하는데(Kwon et al. 2014), 농업적으로 가장 많이 활용하는 LED 적색+청색광은 식물재배 시 광합성을 촉 진하고, 개화를 조절하며 체내 당도와 사포닌을 증가시킨다 (Han et al. 2016;Kwon et al. 2014). 그 중 LED 적색광은 영양 생장을 조절하고 LED 청색광은 항산화 물질을 합성시키 는 역할을 해 활용도가 높다. 또한 전력 소모가 많아 환경오 염을 일으키는 백열등과 다르게 LED 적색 및 청색광은 전력 소모량을 1/3 이하로 절감시켜 오래 사용할 수 있어 친환경적 이다(Han et al. 2016). LED는 식물 생육에 필요한 특정 파장 을 선택할 수 있는 장점이 있고, 주로 식물 공장 적용 연구가 수행되었다(Lee et al. 2009). LED를 수확 후 절화에 적용한 연구는, 스프레이 절화장미를 Vital Oxide 전처리 후 LED 적색 +청색광과 자외선(UV) 조명을 이용한 MEFI(Movable Eco-friendly Flower Incubator)를 처리한 결과, 대조구에 비해 절화수명을 12.2일 연장시켰고, 수분흡수도 촉진하여, 절화 품질이 향상되 었다(Oh et al. 2018). 절화장미를 LED 적색, LED 청색, 흰색 형광등 환경에서 연구한 결과, LED 적색광 및 청색광 처리는 꽃이 시드는 것을 억제했고, 다른 처리보다 꽃잎이 무게가 증 가했으며, 흰색 형광등은 수분흡수율과 증발률이 다른 처리보 다 더 높았다(Aalifar et al. 2020;Horibe et al. 2020). 따라서 본 연구에서는 장미의 절화수명을 결정짓는 주 요인인 세균을 억제하기 위한 살균제 Azoxystrobin 보존용액처리와 LED 광 처리에 대한 스탠다드 장미 ‘Bubble Gum'의 절화 품질에 미 치는 영향을 구명하고자 수행되었다.
재료 및 방법
식물 재료 및 처리 내용
식물 재료는 광주 광역시 소재 화훼단지 내 장미 생산 농가 에서 수확한 절화장미(Rosa hybrida) ‘Bubble Gum’품종을 사 용하였다. 수확 후 30분 이내 줄기를 40cm로 재절단 하였고, 잎은 기부 방향으로 3매엽 2개를 남기고 모두 제거하였다(Lee and Kim 2020). 보존용액 처리는 수돗물(tap water, TW)과 기존 과채류 살균제 연구에서 효과적이었던 Azoxystrobin 0.05mL･L-1 (Syngenta Korea, Nonghyup)를 처리하였다 (Aalifar et al. 2020;Macnish et al. 2008;Park et al. 2009). 백색 LED + TW를 대조구로 설정한 후, 각 처리 별로 500mL 의 보존용액이 담긴 1L 유리용기에 9반복으로 임의 배치하고, LED 백색광(12.4μmol·m-2·s-1)과 LED 적색 + 청색광(5:1, 5.6μmol·m-2·s-1)을 처리하여, 실험환경을 온도 18°C, 상대 습도 33%로 유지하였다(Han et al. 2016).
절화품질
절화수명은 꽃잎 50% 이상의 위조(Flower wilting), 꽃잎 탈리 (Petal abscission), 잎 탈색화(Leaf decolorization), 잎 50% 이상 의 위조(Leaf wilting), 잿빛곰팡이(Botrytis cinerea), 꽃잎 청변 화(Blueing), 10°이상의 꽃목굽음(Bent neck) 증상이 발견되고, 관상가치가 없는 시점으로 하였다(Lee et al. 2019). 상대생체중 과 수분흡수율은 이틀 간격으로 Chamani and Esmaeilpour (2007)의 식을 이용하여 측정하였다. 꽃잎의 화색 변화는 꽃의 외곽에서 꽃잎을 고정으로 색차색도계(CR-10, MINOLTA, Japan)를 이용하여 L*(darkness-brightness), a*(green-red), b*(blue-yellow)를 측정하였다. 수확 직후와 처리 6일 후 화색 차이를 수치화 비교를 위해 ΔE(색차값) = [(ΔL)2 + (Δa)2 + (Δb)2]-2 식으로 계산하였고, 대조구의 ΔE 값은 0으로 ΔE 값이 작을수록 대조구와 화색 차이가 없는 것을 의미한다(Jung 2012;Oh et al. 2015). 엽록소함량은 3매엽 중 가장 위쪽에 위치한 엽을 SPAD(Chlorophyll contents, SPAD-502PlusMINOLTA, Japan)를 이용하여 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 처리간의 유의성은 DMRT(Duncan’s new multiple range test) 5% 수준으로 하였다.
결과 및 고찰
살균제 Azoxystrobin의 보존용액 처리와 LED 광환경이 절 화장미의 품질에 미치는 영향을 분석한 결과, 절화수명은 유 색 LED + TW(13.6일), 유색 LED + Azoxystrobin(9.8일), 백 색 LED + Azoxystrobin (9.7일), 백색 LED + TW(9.6일) 순으 로 나타났다(Table 1). 특히 대조구인 백색 LED + TW보다 유 색 LED + TW 처리구가 가장 효과적으로 절화수명을 연장시 켰다. 특히 청색 LED는 절화장미에서 수분 흡수를 증진시키 며 산화적 손상을 줄여 절화수명 연장에 효과적이었고(Aalifar et al. 2020), 절화 백합 수송 시 청색 LED를 처리하여 절화수 명이 연장되었던 연구 결과와도 유사하였다(Lim et al.2017). 스프레이 절화장미 ‘Lovely Lydia’를 4±1℃ 및 50% 상대습도 의 판지 상자에 자외선(UV)과 적색+청색 LED에 저장한 결과, 절화수명을 2.9일 연장시켰고, 수분흡수를 개선시켰다(Ha et al. 2020). 그러나 과채류의 항균효과가 높았던 Azoxystrobin 0.05mL·L-1 보존용액 처리는 대조구인 수돗물 처리구와 절화 수명이 유사하여 절화수명 연장효과가 없었으며, 잎탈색화가 일어나 식물체에 독성으로 작용하여 처리효과가 없었다(Knee 2000;Park et al. 2009; Table 1).
절화수명 종료증상의 경우, 백색 LED + TW 처리구는 꽃잎마 름과 청변화가 88%로 높게 나타났고, 백색 LED + Azoxystrobin 처리구는 꽃잎마름, 잎마름, 청변화가 44%, 꽃목굽음과 잎탈 색이 33%, 꽃잎탈리 22%, 잿빛곰팡이 11%로 모든 증상이 나 타났다(Fig. 1). 유색 LED + TW 처리구는 청변화(88%)와 꽃 잎마름(77%)이 높게 나타났고, 유색 LED + azoxystrobin 처리 구는 잎마름과 잿빛곰팡이병이 55%, 꽃잎탈리, 잎탈색, 청변 화가 22%, 꽃잎마름과, 꽃목굽음이 11%로 나타났다. 특히 유 색 LED + Azoxystrobin 처리구가 대조구에 비해 꽃잎마름과 청변화 현상이 감소하였고, 유색 LED + TW 처리구는 대조구 보다 잿빛곰팡이병이 감소하였으며, Azoxystrobin처리구는 LED 광 조건과 관계없이 꽃잎 위조와 청변화 증상을 감소시켰다.
상대생체중은 모든 처리구가 2일까지 증가하다 4일째부터 급격하게 감소하였고, 수분흡수율은 모든 처리구가 처리 2 일 후 감소하는 경향을 보였다(Fig. 2;Lee and Kim 2018). Hunter L, a, b 값을 이용하여 수확 직후 대비 화색 변화율을 ΔE값으로 나타낸 결과, 수확 직후 대비 처리간 유의차가 없었 고, b값은 수확 직후 대비 모든 처리구에서 감소하였으며, 잎 의 엽록소 함량 변화율은 처릭간 차이가 없었다(Table 2).
절화품질에 있어 절화수명 종료 시점에 개화율은 중요한 품질 요소 중 하나이다(Lee et al. 2005). 절화의 개화율을 알 수 있는 화폭증가율은 수확 직후 대비 처리 6일 후 백색 LED + TW 처리구 (111%), 백색 LED + Azoxystrobin 처리구(115%), 유색 LED + Tap water 처리구(117%), 유색 LED + Azoxystrobin 처리구(118%) 로 꾸준히 증가하였으나, 통계적으로 유의차는 없었다(Fig. 3).
결론적으로 백색 LED + Azoxystrobin 보존용액처리는 절화 장미의 꽃잎 위조와 청변화 증상을 감소시키지만, 절화수명 연장효과가 없었으며, 적색 + 청색 LED 처리는 장미의 절화 수명 연장효과에 효과적이었다.
