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ISSN : 1225-5009(Print)
ISSN : 2287-772X(Online)
Flower Research Journal Vol.30 No.3 pp.157-165
DOI : https://doi.org/10.11623/frj.2022.30.3.10

Germination Characteristics in Seeds of Asterhayatae H.Lev. & Vaniot, an Endemic Species in Korea
한반도 특산식물 눈갯쑥부쟁이 종자의 발아특성

Song E Jung1, Jin Ju Baek1, Hak Cheol Kwon2, Chung Ho Ko3, Seung Youn Lee1,4,5*
1Department of Horticulture and Breeding, Graduate School of Andong National University, Andong 36792, Korea
2Natural Product Informatics Research Center, Korea Institute of Science and Technology, Gangneung 25451, Korea
3Division of Plant Resources, Korea National Arboretum, Yangpyeong 12519, Korea
4Division of Horticulture & Medicinal Plant, Andong National University, Andong 36792, Korea
5Agricultural Science and Technology Research Institute, Andong National University, Andong 36729, Korea

정 송이1, 백 진주1, 권 학철2, 고 충호3, 이 승연1,4,5*
1국립안동대학교 대학원 원예육종학과
2한국과학기술연구원 천연물인포매틱스연구센터
3국립수목원 식물자원연구과
4국립안동대학교 원예생약융합학부
5국립안동대학교 농업과학기술연구소
* Corresponding author: Seung Youn Lee Tel: +82-54-820-5472 E-mail: mrbig99@anu.ac.kr
08/09/2022 16/09/2022 19/09/2022

Abstract


We investigated the germination characteristics and seed dormancy type in the seeds of Aster hayatae, an endemic native plant in Korea. A. hayatae is a promising ornamental plant with a wide distribution in Jeju lsland. The seed of Aster hayatae has a fully developed embryo, confirming the absence of morphological or physical dormancy. The experiment on the germination rate of A. hayatae was conducted based on light conditions, dark conditions, and temperature-treated periods. The number of days required for germination was found to decrease in the case of a relatively high temperature, but the germination tendency was delayed in the case of a relatively low temperature. However, no significant difference in the final germination rate was found. In the cold stratification experiment at 4°C, the number of days required for germination decreased as the treatment period increased; however, it did not show any significant results and did not break the physiological dormancy of approximately 20% of the seeds. Following the GA3 treatment, the germination rate was significantly increased at 1 week but did not affect the final germination rate. In this study, seeds with approximately 20% physiological dormancy were equally investigated, suggesting that this is a strategy for surviving in the habitat through different levels of physiological dormancy.




Aster 속에 속하는 자생식물로는 눈갯쑥부쟁이, 개쑥부쟁이, 쑥부쟁이, 벌개미취, 참취 등이 있는데, 대부분 식용 또는 관상용 으로 많이 활용되고 있다. 특히 눈갯쑥부쟁이는 제주 한라산(표 고 1,200~1500m근처)에서 자생하는 한반도 특산식물로써, 다른 Aster 속과 다르게 포복성을 가지고 있고 개체당 소화의 수가 많아 관상가치가 매우 뛰어나다. 또한 파종 당해년에도 개화가 가능하기 때문에 유망한 관상식물 자원이라 할 수 있다. 본 연구 에서는, 한반도 특산 눈갯쑥부쟁이의 유전자원 보존 및 대량번 식을 위한 기초자료를 확보하고자 종자의 발아특성 및 휴면유형 을 분류하였다. 눈갯쑥부쟁이 종자는 형태적으로 완전하게 발달 된 배를 가지고 있고, 배양 72시간 내에 145%의 수분을 흡수하 였다. 4가지 온도조건(4°C, 15/6°C, 20/10°C, 25/15°C)에 배양한 결과, 광조건에서는 각각 67.0%, 58.9%, 62.2%, 71.6% 발아하였 고, 암조건에서는 각각 79.4%, 65.9%, 65.9%, 49.1% 발아하였 다. 저온층적처리(4°C) 실험 결과, 최종 발아율에는 큰 차이가 없었으나, 층적처리 기간 동안에도 발아하는 특성을 관찰하였 다. GA3처리 후 25/15°C에 배양한 결과, 0, 10, 100, 1000mg·L-1 처리에서 각각 57.9%, 68.3%, 74.9%, 63.9%의 발아율을 보였 다. 15/6°C에 배양한 경우에는 각각 78.3%, 62.8%, 72.2%, 55.9% 발아하였다. 본 연구에서는 위 실험들을 통하여, 약 80% 정도는 non-dormant 종자로, 나머지 약 20%는 생리적 휴면 (physiological dormancy)을 가지고 있는 것으로 판단되었다.


alpine plant , Asteraceae , endemic plants , physiological dormancy , seed germination

고산식물 , 국화과 , 특산식물 , 생리적휴면 , 종자발아

초록

    서 언

    한라산에서 자생하는 특산식물인 눈갯쑥부쟁이(Aster hayatae H.Lév. & Vaniot)는 다년생 초본식물로 다른 Aster속 식물과는 달리 포복성을 지니고 있다. 높이는 약 15-25cm의 컴팩트한 초 형으로(KNA 2021a), 개체당 소화의 수가 많아 관상가치가 뛰어 나다(Fig. 5e). 또한 파종 당해년에도 개화하기 때문에 유망한 자원식물이며, 과거부터 국화과 식물들은 약용 및 식용소재로 사용되었다(Ahn 2003). 약리적으로는 성질이 서늘하다고하여 기침을 멎게 하였고, 풍을 제거해준다하여 소풍청열해독, 거 담진해의 효능이 보고된 바 있다(Jeong et al. 2014). Aster속 의 눈갯쑥부쟁이(A. hayatae), 가새쑥부쟁이(A. pekinensis), 쑥부쟁이(A. yomena) 등은 경관작물로도 뛰어날 뿐만 아니라, 풍부한 비타민C, 그 외 생리활성 성분들이 함유되어, 약용하거 나 어린순을 식용하는 식물로 잘 알려져 있다(Lee et al. 2007a, 2007b;Sim et al. 2014).

    특산식물(endemic plants)이란 어느 한정된 지역에서만 생 육하는 식물을 일컫는다. 어느 한정된 지역이란 일반적으로 국가 단위로 적용하고 있는 것을 뜻하며, 지리적 측면에서 격 리되어 전파 및 이동수단능력이 약한 식물을 의미한다 (Anderson 1994;Chung et al. 2017;Kim et al. 2021;Siljak- Yakovlev and Peruzzi 2012). 눈갯쑥부쟁이는 제주 한라산(표 고 1,200–1500m)에 분포하며, 척박한 경사지 및 바위 틈에서 생육한다(KNA 2021a). 눈갯쑥부쟁이를 포함한 왕갯쑥부쟁이 (A. magnus), 주걱쑥부쟁이(A. arenarius)의 3종은 모두 제주 도에서 발견되고 있는 왜성지피식물로, 지표면을 포복하며 발 달하여 지피용소재로 적합한 식물이라고 할 수 있다(Lee and Nam 2009). 제주도는 특유한 생물상을 형성하는 곳으로 잘 알려져 있는데(Kim et al. 2006), 한반도의 최남단에 위치하고 있으며, 사면이 바다로 둘러싸여있다. 특수한 산악 지형으로 이루어져 면적은 협소하나, 다양한 기상현상 및 기후특징을 나타내고(Jeju Regional Meteorological Administration 2015), 독특한 식물상과 그 천이과정을 지닌 곳이다(Song 2014). 또 한 Kong(1998)에 따르면 최근들어 빈번히 일어나는 기상이변 으로 인해 제주지역 동식물 생태계에 부정적인 영향이 야기되 는 실정임을 보고한 바 있는데, 분포범위가 좁은 고산식물은 이동수단의 범위가 한정적이라하여, 한라산 일대에 분포하는 식물들은 종자의 산포 및 상호교류가 제한받을 수 있다고 알 려진 바 있다. 특히 우리나라 고유종인 눈갯쑥부쟁이는 멸종 위험에 대한 평가를 할 수 있는 자료에 대해 구체적인 증거가 부족한 것으로 알려졌으며, 한라산 지역에 극히 제한적으로 분포하는 것으로 추정되어 준위협(NT)범주에 속해있다(KNA 2021b). 따라서 우리나라 고유종인 눈갯쑥부쟁이의 유전자원 보존 및 증식을 위한 자료구축과 유용자원식물로써의 활용을 위한 종자번식기술이 필히 수립되야한다고 판단된다.

    국내 Aster속의 연구로는 우리나라 고유종인 벌개미취(A. koraiensis)에 대한 형태적 특성 및 적정발아조건(Shin et al. 2016), 종자프라이밍 처리에 따른 발아율을 조사하였다(Kim et al. 2010). 한국 특산식물인 단양쑥부쟁이(A. altaicus), 울릉 도 특산식물인 섬쑥부쟁이(A. glehni)의 경우 광조건에 따른 종자발아 및 생육반응등에 대한 연구가 수행되었고(Choi 2016), 광온도 및 프라이밍처리효과에 대해 보고한 바 있다 (Choi et al. 2003). 이외에도 Aster속과 유전적 유연관계가 가 까운 Heteropappus속의 주걱쑥부쟁이(H. arenarius)에 대해 온도체계에 따른 종자발아특성에 대해 보고하였다(Lee and Nam 2009). 눈갯쑥부쟁이의 온도별 발아율, 저온층적처리효 과에 대한 조사가 수행되었으나(Song et al. 1996;Jeong et al. 2014), 종자휴면의 기초정보와 휴면유형에 대해 구체적으 로 언급되지 않았으며, 이에 대해 최근에 보고된 자료도 미흡 한 실정이다. 본 연구에서는 한반도 특산식물인 눈갯쑥부쟁이 에 대한 발아특성 및 휴면유형을 조사하고, 부족한 기초정보 에 뒷받침할 수 있는 자료를 제공하고자 연구를 수행하였다.

    재료 및 방법

    실험재료

    본 연구에서 사용된 눈갯쑥부쟁이의 종자는 2020년 11월 29일 국립안동대학교 유전자원포지에 이식된 개체에서 수집 하여 사용하였다(Table 1). 수집된 종자는 정선과정을 거친 후, 30일동안 상온건조하였으며, 실리카겔 1포를 넣은 검체병 에 종자를 옮겨담아 저온저장고(0℃)에 보관하였다. 종자는 실험에 사용될 때 마다 꺼내어 사용하였다.

    기본특성

    눈갯쑥부쟁이 종자의 기본 특성 조사를 위해 버니어캘리퍼스 (vernier calipers)를 사용해 종자의 길이, 너비 및 관모를 측정하 고, 종자의 무게는 100립중(mg)으로 측정하였다. 종자의 내·외 부 형태를 관찰하기 위하여 종자를 양날면도날(staineless ST- 300 blade; DORCO Korea CO., Seoul, Korea) 및 실험용 메스를 사용하여 반으로 자른 후 USB전자현미경(AM3111 Dino-Lite premier, ANMO Electronics Co., Taiwan)을 사용하여 관찰하였 다. 종피 불투수성의 유무를 파악하기 위하여 수분흡수실험을 진행하였으며, 90×15mm 규격의 Petridish에 여과지(ADVANTEC No. 1 90mm, Korea) 2매를 깔고 증류수를 충분히 주입한 후 20립 3반복으로 치상하였다. 치상된 종자는 총 0, 3, 6, 9, 12, 24, 48, 72 시간의 수분 흡수 후의 무게를 산출하였다. 수분흡수 율은 %Ws = [(Wi-Wd)/Wd] x 100을 통해 계산하였고, Ws = 증가된 종자 무게, Wi = 수분이 공급된 후 종자의 무게, Wd = 초기의 종자 무게를 뜻한다.

    광·온도 조건

    광도 조건은 광조건, 암조건으로 구성하여 진행하였다. 광 조건은 종자를 치상한 Petridish를 각각 12h/12h(명기/암기)로 구분한 환경에 배치하였으며, 명기 조건 하에서 조사한 광의 PPFD는 12.77μmol·m-2·s-1이다. 암조건에서는 광조건과 마 찬가지로 동일한 환경이나, Petridish를 알루미늄 호일로 감싸 주어 암기를 형성한 뒤 배치해주었다. 온도조건은 항온 4°C를 포함하여 주야변온 15/6°C, 20/10°C, 25/15°C의 4가지 범위의 온도로 구성되었다. 또한 일정수준의 온도를 유지시켜주기 위 하여 항온 4°C로 설정된 콜드랩챔버(HB-603CM, HANBAEKScientific, Korea, Bucheon)와 변온 15/6°C, 20/10°C, 25/15°C 로 설정된 멀티룸챔버(HB-302S-4, HANBAEK-Scientific, Korea, Bucheon)를 사용하였다. 실험에 사용될 종자의 소독절차는 2000mg×L-1의 베노밀 20mL 용액에 침지한 후 교반기(MSH- 20D, DAIHAN-Scientific, Korea, Wonju)를 통해 24시간동안 300rpm으로 교반하였다. 교반된 종자들은 증류수로 약 5~6회 수세처리를 해주었으며, 70% 에탄올 200mL에 약 5초간 침지 하였다. 침지처리를 한 종자들은 에탄올을 제거시켜주기 위하 여 증류수로 약 10회 정도의 충분한 반복수세를 진행해주었 다. 종자는 90×15mm 규격의 Petridish에 여과지(ADVANTEC No. 1 90mm, Korea) 2매를 깔고 마르지 않도록 증류수를 주 입해주었고, 20립 3반복씩 치상하였다. 총 9주동안 발아율을 조사하였으며, 치상된 날로부터 더 이상 발아하지 않을 때까 지 실시하였고, 발아는 유근이 1mm 이상 돌출하였을 때를 기 준으로 측정하였다.

    저온습윤처리

    저온습윤처리를 통한 종자의 휴면타파 및 발아촉진 효과를 알아보기 위해 실험을 진행하였으며, 실험에 앞서 사용 될 종 자는 광·온도 조건과 동일한 방법을 준수한 소독방법을 적용 하였다. 90×15mm 규격의 Petridish에 여과지(ADVANTEC No. 1 90mm, Korea) 2매를 깔고 충분히 증류수를 주입한 후 20립 3반복으로 치상하였고, 총 0, 2, 4, 8, 12주 동안 저온습윤처리를 실시하였다. 4°C로 설정된 콜드랩챔버(HB-603CM, HANBAEKScientific, Korea, Bucheon)가 사용되었으며, 일정기간동안의 저온처리기간이 끝나면 변온 20/10°C 로 설정된 멀티룸챔버 (HB-302S-4, HANBAEK-Scientific, Korea, Bucheon)로 이동하 였다. 총 9주동안 발아율을 조사하였으며, 치상된 날로부터 더 이상 발아하지 않을 때까지 실시하였고, 발아는 유근이 1mm이상 돌출하였을 때를 기준으로 측정하였다.

    GA3 처리

    GA3처리에 따른 휴면타파 및 발아촉진 효과를 알아보고자 실험을 진행하였으며, 0, 10, 100, 1000 mg·L-1의 GA3 300mL 용액에 24시간동안 침지 후, 약 10회이상 증류수에 수세하였 다. 종자소독을 위해 2000mg·L-1의 베노밀 20mL 용액에 4시 간동안 침지 처리를 하였으며, 증류수로 약 5~6회 수세처리를 해주었다. 70% 에탄올 200mL에 약 5초간 침지 후, 침지처리 를 한 종자들은 증류수로 약 10회정도 충분한 반복수세를 진 행하였다. 90×15mm 규격의 Petridish에 여과지(ADVANTEC No. 1 90mm, Korea) 2매를 깔고 증류수를 충분히 주입해준 후 20립 3반복으로 치상하였다. 종자를 치상한 Petridish는 각각 25/15°C와 15/6°C 온도의 멀티룸챔버(HB-302S-4, HANBAEKScientific, Korea, Bucheon)에서 배양하여 총 9주동안 발아율 을 조사하였으며, 치상된 날로부터 더 이상 발아하지 않을 때 까지 실시하였고, 발아는 유근이 1mm 이상 돌출하였을 때를 기준으로 하였다.

    통계분석

    실험의 통계처리 및 분석을 수행하기 위해 각 처리별로 조 사 된 데이터는 SAS 9.4(SAS Inst. Inc., Cary, NC, USA)를 사 용하였고, SigmaPlot 10.0(SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 통 해 그래프를 제시하였다. 실험결과에 따른 처리간의 통계적인 유의성을 위해 Tukey’s HSD test(p<0.05)로 검정하였다.

    결과 및 고찰

    기본특성

    눈갯쑥부쟁이의 종자 길이는 3.89±0.120mm, 너비 2.24± 0.060mm, 관모 4.24±0.129mm이다(Table 1). 눈갯쑥부쟁이 종 자선단에는 적색의 관모(pappus)가 위치하며(Fig. 5A), 종자모 양은 길쭉한 도란형(obovate)으로 과피와 종피로 둘러쌓여 있는 형태이다(Fig. 5A). Chung and Kim(1991)은 Aster속 관모의 존 재양상에 대해 세분하였으며, 주요형질을 기준하여 고찰한 바 있다. 섬쑥부쟁이(A. glehnii), 까실쑥부쟁이(A. ageratoides), 단양쑥부쟁이(A. altaicus), 눈갯쑥부쟁이(A. hayatae)의 경우 관 모의 길이가 2.5~12.0mm의 범위 안에 포함되는 long type의 유형으로 보고하였으며, 이를 통해 Aster속을 식별하는 형질에 대해 구체적인 견해를 제시한 바 있다. 우리나라에 자생하고 있는 귀화식물인 국화과(Asteraceae) 민들레속(Taraxacum)의 서양민들레(T. officinale)의 경우(Chon et al. 2012), 관모가 종 자 탈리시점에 매우 중요한 역할을 수행한다고 하였다. 관모의 유무는 곧 발아율에 영향을 미치게 되는 중요한 요소 중 하나라 고 할 수 있는데, 이는 바람을 타고 분산을 용이하게 하며, 수분 흡수를 하는 통로역할을 수행한다고 보고하였다. 유사한 구조를 가진 일부 국화과 식물 또한 관모가 바람과 수분에 의해 종자 분산을 촉진시키는 주된 요인이라고 나타낸 바 있다(Andersen 1993;Hale et al. 2010).

    종자의 100립중(mg)은 5반복으로 진행하였으며, 101.78± 3.84mg으로 측정되었다(Table 1). 수분흡수실험의 결과 눈개쑥 부쟁이의 종자 무게는 3시간만에 약 84% 이상으로 증가하였으 며, 72시간 경과 후 약 144.7%의 높은 흡수율을 보였다(Fig. 1). 물리적인 측면에서 건조한 종자의 무게에 대비하여 수분흡 수율이 20%이상으로 증가 할 경우 종피 혹은 과피에 대한 투수 성이 존재하는 것으로 판단한다(Baskin and Baskin 2004). 눈갯 쑥부쟁이의 종자는 종피불투수성에 의해 수분흡수경로가 차단 되지 않았으며, 수분흡수실험 진행도중에도 발아하는 경향을 나타내었으므로(data not shown), 종자내부에 물리적 휴면(PY) 은 존재하지 않은 것으로 판단된다. 종자 내부형태를 관찰한 결과, 완전히 발달한 주걱모양의 배로 관찰되며(Fig. 5A-d, 5A-e), 국화과(Compositae)는 주걱모양(spatulate)의 형태로 분 류된다는 Martin(1946)의 연구와 일치한다. 따라서 눈개쑥부쟁 이 종자는 미숙배에 의한 형태적휴면(MD)은 가지지 않은 것으 로 판단된다.

    광·온도 조건

    광·온도 발아실험 결과 25/15, 20/10, 15/6, 4°C에서 배양 6주차에 각각 71.6, 62.2, 58.8, 67.0%의 발아율을 보였으며, 암조건의 경우 각각 54.9, 65.9, 65.8, 79.3%의 발아율을 나타내 었다(Fig. 2). 배양 1주차의 경우 명조건에서 상대적 고온으로 갈수록 발아소요일수가 단축되었다. 4°C 저온의 경우 명기 및 암기조건에서 발아가 모두 지연되는 경향을 확인하였다. 25/15°C의 경우 명조건에서 71.6±3.32%의 최초 발아율을 시작 으로 추가적인 증가 없이 최종 발아율까지 나타낸 반면, 암조건 의 경우 49.0±6.54%로 상반된 결과가 나타났다. 암조건 하에서 는 25/15°C의 고온이 20/10, 15/6°C와 차이가 없었다. 저온의 경우 암조건 2주차에 점차 발아하기 시작하여 최종발아율이 가 장 높게 나타났다(Fig. 2). 동일 속의 울릉도 특산식물인 섬쑥부 쟁이(A. pseudoglehni)는 5가지(15, 20, 25, 30, 35°C)의 온도조 건에서 명조건 항온 20°C에서 64.6%, 25°C에서 62.8%의 발아율 을 나타낸 바 있다. 암조건의 경우 항온 15°C에서 63.8%로 가장 높은 발아율을, 항온 30°C에서 35.1%로 상대적 고온에서 발아율 이 급격히 낮아지는 것을 보았을 때, 암조건 상태에서 상대적 고온으로 갈수록 발아율이 감소하는 경향이 두 종 모두 유사하 였다. 섬쑥부쟁이의 명조건에서의 발아적온은 20-25°C로 눈갯 쑥부쟁이와 유사한 발아적정온도를 나타냈으며(Choi et al. 2003), 동일 속의 단양쑥부쟁이(A. altaicus)의 경우도 25°C로 설정된 기내실험에서 76%의 발아율을 나타낸 바 있다(Choi, 2016). 이는 우리나라에서 자생하는 일부 Aster속의 식물들이 비교적 온화한 기후조건에서 요구하는 발아적정온도임을 알 수 있었다. 반면 미국쑥부쟁이(A. pilosus)의 경우 가을에 성숙된 종자가 conditional dormancy로 인해 25/15, 30/15, 35/20°C의 광조건에서 88~95%에 달하는 상당한 발아율을 나타냈으나, 암 조건에서는 발아가 거의 이루어지지 않은 바 있다(Baskin and Baskin 1985). 이것은 동일한 속이여도 종간 차이(interspecific variation)가 존재하는 것을 의미하는데, 휴면유형의 차이를 고 려하여 서로 다른 발아특성에 대해 생각해볼 수 있다(Song et al. 2019). 광·온도 두 요인에 해당하는 발아율에서 발아소요일 수의 차이는 존재하였으나, 최종 발아율에서 유의적인 결과값은 나타내지 않았다. 또한 앞선 처리에서 발아된 종자 약 80%를 제외하고 약 20%에 해당하는 일부 미발아 종자들이 존재했는데, 이에 대해 극히 일부는 생리적휴면(physiological dormancy, PD)을 가졌다고 추론해볼 수 있다. 진달래속(Rhododendron)의 털진달래(R. mucronulatum var. ciliatum Nakai)의 경우도 휴면 이 없거나 일부 population 수준에서 발아율이 80%를 초과하지 못하는 생리적휴면(PD)으로 분류, 추론된 바 있다(Kim et al. 2021). Choi et al.(2003)에 따르면 식물의 종자는 종류에 따라 고유의 발아온도를 가지고 있으며, 대체적으로 식물의 원산지와 발아온도는 밀접한 관계임을 조사한 바 있다. 눈갯쑥부쟁이의 경우 일반적으로 섬 생태계에 적응한 서식지 식물로써, 격리되 어 있는 환경조건에서의 생육을 필요로 하였을 것으로 생각되는 데, Mueller-Dombois et al.(1981)에 의하면 섬 생태계는 일반적 으로 분류군들이 고유한 생물군집을 형성한다고 보고한 바 있 다. 고립된 섬 생물들은 이미 정착한 것들과 종간 경쟁을 치르기 때문에(Barrycox C et al. 1985), 어떠한 억제요인으로 인해 탈리 된 일부 개체의 발아가 지연되는 현상은 개체군 내에서도 휴면 의 깊이를 다르게 취하여, 적합한 환경에서 생존하기 위한 선택 적 전략임을 예상해 볼 수 있다(Adams et al. 2005;Baskin and Baskin 2004).

    저온습윤처리 및 GA처리

    광도 및 온도별 발아실험에서 배양한 저온에서의 발아율이 상이하였고, 최종발아율이 약 80%를 초과하지 못하였으므로 저 온습윤처리를 실시하였다. 처리결과 0, 2, 4, 8, 12주에서 각각 83.3, 66.9, 77.1, 69.6, 74.2%의 최종발아율을 나타내었다(Fig. 3). 2주, 4주, 8주, 12주의 모든 저온 처리기간의 최종발아율의 경우 통계적 유의차는 없었으며, 8주 및 12주의 배양 0주차 경우 각 60.6±11.83, 66.4±5.97%의 발아율로 습윤처리 도중에도 발 아하는 모습이 관찰되어 유의한 결과값을 나타냈다(Fig. 3). 동 일 속의 단양쑥부쟁이(A. altaicus)의 경우는 4주동안 2°C의 저온 처리를 한 종자를 광조건에서 발아시켰을 때, 80.6%의 발아율을 나타낸 바 있으며(Jeong 2014), 미국 쑥부쟁이(A. pilosus)의 경우 12주간 5±2°C에서 저온처리 후 광조건 20/10°C로 배양했 을 때, 91±3%의 결과로 발아촉진효과가 높게 나타낸 바 있다 (Baskin and Baskin 1985). 장미과(Rosaceae)에 속하는 고산식 물인 눈개승마(Aruncus dioicus)의 경우도 저온처리기간이 길어 질수록 최종발아율에 도달하는 발아소요일수가 단축되며, 발아 율이 향상되는 연구결과를 보고하였다(Song et al. 2015). 눈갯 쑥부쟁이 종자의 경우도 저온습윤처리 기간 도중에 발아를 하는 특성이 동일하게 관찰되었는데, 이는 2주, 4주, 8주 및 12주 처리 에서 모두 동일하게 관찰되었다(Fig. 3). 또한 극히 일부의 생리 적휴면(physiological dormancy)을 보유한 개체들이 앞선 실험 과 마찬가지로 조사되어, 일부 미발아 종자들의 휴면타파에 대 한 저온층적처리효과는 부족하다고 판단되었다(Fig. 3). 약 20% 의 미발아 종자들은 부분적인 생리적휴면을 통해 soil seed bank 를 형성할 가능성을 추론해볼 수 있다.

    GA3는 0, 10, 100, 1000mg·L-1 농도별로 처리 후 25/15°C 에 배양한 최종 발아율은 각각 57.8, 68.2, 74.8, 63.8 %이며, GA3 100mg·L-1의 처리구에서 74.8±3.46%로 가장 높게 나타 났다. 반면 15/6°C에 배양한 최종발아율에서는 각각 78.3, 62.7, 72.2, 55.9%의 발아율로 무처리구에서 78.3±5.09%로 가장 높게 나타내었다(Fig. 4). GA3처리 1주차의 경우, 25/ 15°C에 배양한 모든 처리구들이 15/6°C의 처리구들에 비해 최 초 발아율이 높게 나타났다. 눈갯쑥부쟁이의 기존선행연구에 서는 채종한 종자를 4주간 20°C의 상온에서 저장기간을 거친 후, GA3 100mg·L-1에 24시간 침지처리하여 광조건에서 발아 시켰을 때, 90.3%의 발아율을 나타낸 바 있다(Jung et al. 2014). 또한 동일 속의 벌개미취(A. koraiensis)의 경우 GA3침 지(200mg·L-1 , 4°C, 암조건, 24시간) 후, 20°C에 파종하여 최 적의 발아조건을 나타낸 바 있다(Shin et al. 2016). 앞선 광실 험의 결과와 비교하였을 때, 25/15°C의 상대적 고온에서의 결 과값 71.6±3.32%를(Fig. 2), GA3 100mg·L-1 침지를 처리한 결과값 74.8±3.46%와 비교해보았을 때, GA3가 촉진하는 효과 는 없는 것으로 보인다. GA3처리를 하여도 일부 미발아 개체 들에 대한 생리적휴면(PD) 타파가 안되었고, 처리간 유의적인 차이가 존재하지 않다.

    눈갯쑥부쟁이 종자의 발아특성을 종합적으로 보았을 때, 광·온도처리의 경우 광조건 25/15°C의 상대적 고온에서 배양 하는 것이 가장 효과적이었다. 또한 저온습윤처리를 할 경우 일정기간의 층적기간을 거친 후 20/10°C에 배양하는 것이 발 아촉진에 긍정적인 영향을 미쳤다. GA3 처리는 발아율을 높이 는데 뚜렷한 효과가 없었다. 모든 실험에서 약 20%의 일부 미 발아한 종자가 확인되었고, 이는 일부 종자가 생리적휴면(PD) 을 가지고 있음을 의미한다.

    사 사

    본 연구는 한국과학기술연구원(KIST) ORP 프로그램(BlueBell Innovation Program) 과제와 국립수목원 대량증식연구과제의 지원에 의해 수행되었음.

    Figure

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    Water uptake by seeds of Aster hayatae H.Lév. & Vaniot as represented by an increase in mass. Seeds were incubated at room temperature on filter paper with distilled water for 72 h. Error bars indicate mean ± SE of three replications.

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    Germination of Aster hayatae H.Lév. & Vaniot seeds as affected by light and temperature regimes. Error bars indicate mean ± SE of three replications. The different letters indicate significantly differences at p < 0.05 (Tukey’s HSD tests).

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    Germination of Aster hayatae H.Lév. & Vaniot seeds as affected by cold stratification period (0, 2, 4, 8, or 12 weeks at 4°C). The treated seeds were incubated at 20/10℃ for 6 weeks. Error bars indicate mean ± SE of three replications. The different letters indicate significantly differences at p < 0.05 (Tukey’s HSD tests).

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    Germination of Aster hayatae H.Lév. & Vaniot seeds as affected by GA3 (0, 10, 100 or 1000 mg·L-1) treatment. Error bars indicate mean ± SE of three replications. The different letters indicate significantly differences at p < 0.05 (Tukey’s HSD tests).

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    Aster hayatae H.Lév. & Vaniot seed morphology, germination, and seedling growth. (A-a) external shape and pappus of seed. (A-b) internal structure of a seed. (A-c) seed coat rupture and emerged radicle. (A-d) longitudinal section of an embryo. (A-e) an extracted embryo. (B-a) a seedling. (B-b) seedling. (B-c) flowering. (B-d) the fruiting season at natural environment. Scale bar = 1 mm.

    Table

    Seed characteristics of Aster hayatae H. Lév. & Vaniot

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