서 언

부추속(Allium L.)은 수선화과(Amaryllidacea)에 속하며 약 1000여종에 이르는 다년생 초본식물이다(POWO 2023). 부추속은 주로 북반구 온대지역에 분포하며, 일부 종은 아프 리카 및 남미 등 남반구 지역에서도 자생하고 있다(Brewster 2008). 한반도에는 22종의 부추속 식물이 자생하고 있으며 (Choi et al. 2007;Friesen et al. 2006), 그 중 좀부추, 한 라부추, 두메부추는 한국의 고유종으로 알려져 있다(Choi and Oh 2010;Choi and Oh 2011;Jang et al. 2021). 부 추속 식물은 소화가 적게는 2~3개, 많게는 100개이상을 가지 며, 크기도 다양해 작게는 10~20cm, 크게는 1m가 넘는 초 장을 가져 소형종과 대형종으로 나뉜다. 또한 다채로운 색과 다양한 형태의 꽃을 가지고 있어 절화소재나 정원식물로 이용 되어 왔다(Rabinowitch and Currah 2002).

자생식물은 우리나라 기후에 적응성이 높으며 이는 재배측 면에서 비용이 절감되어 경제적인 장점이 있다. 최근 국내시 장에서 자생식물 분화에 대한 수요가 커지고 있으며, 실내에 서 식물을 소량으로 재배하는 가구가 증가하고 있다. Alan et al.(2018)은 식용이 가능하며 여름에서 가을 동안 꽃을 즐길 수 있는 부추(Allium tuberosum Rottler. ex Spreng.)를 분 화식물로 제시한 바 있다. 이와 비슷한 특징을 가진 좀부추 (Allium miuns)는 솔부추, 영양부추 등으로 불리는 한국 고유 종으로 다른 자생 부추속 식물에 비하여 비교적 작은 크기를 가지고 있다. 식용으로 널리 재배되고 있으나 자생지에서 발 견은 드물게 이루어지고 있다(Oh et al. 2018). 좀부추에 대 한 재배연구는 이루어진 바가 없으며, 관상식물로 이용되고 있지 않다. 한라부추와 두메부추 등 일부 자생종만이 관상식 물로 이용되고 있어 새로운 관상용 부추속 식물의 발굴이 요 구된다(Bang et al. 2004;Kim et al. 2020;Park et al. 2021;Song et al. 2015).

분화의 상품성을 높이기 위해서는 분지수와 화수의 형성을 증가시키는 것이 중요하다. 따라서 엽수를 증가시키고 개화기 중 개화율을 높이는 재배기술이 요구된다. 그 중 식물생장조절 제(plant growth regulators, PGRs)를 처리하는 재배방법은 작업 효율성을 높이고 노동력을 절감시킨다(Miller et al. 2002). 생장조절제는 자연적으로 발생하거나 인공적으로 합성 한 물질로 단백질의 수용체 및 신호전달, 화학적 합성, 효소활성 등 여러 가지 작용에 의해서 세포분열과 세포비대 등에 영향을 미친다(Chang et al. 2017). 상용적으로 사용되고 있는 생장조 절제로는 세포 분열과 세포 신장을 촉진하며 종자의 발아를 유 도하는 Gibberellic acid (GA)(Gupta and Chakrabarty 2013), 줄기 신장을 저해하고 측지 성장을 촉진시키며 개화기간 을 조절하는 역할을 하는 2-chloroethylphosphonic acid (Ethephon, 에테폰)(Miller et al. 2012). 그리고 식물의 성장과 개화를 촉진하며 세포분열과 측지 성장을 유도하는 6-Benzylaminopurine (BA)(Mangena 2020;Newton and Runkle 2015) 등이 사용된다. 이러한 생장조절제는 식물에 따 라 그 효과가 다르게 나타나기도 하는데, GA₃는 튤립의 구근에 처리 시 개화를 촉진하지만(Kurtar and Ayan 2005), 반대로 복숭아 와 망고(González-Rossia et al. 2007), 시트러스(Guardiola et al. 1982)는 꽃눈형성을 억제한다고 보고된 바 있다.

생장조절제 처리 방법은 엽면 시비, 침지처리, 관주법이 대 표적이며, 식물에 따라 뿌리, 줄기, 잎 등의 다양한 기관에서 화학물질의 흡수효율이 다르게 나타나므로 그에 따라 적용 방 법을 달리한다(Sajjad et al. 2017). 또한 생장조절제의 선택 과 적용 농도 및 시간 등에 따라 처리의 효과가 다르게 나타 날 수 있기 때문에 작물마다 생장조절제에 대한 정확한 정보 가 필요하다. 선행연구로는 글라디올러스(Gladiouls cv. adigo yellow)의 구근에 BAP, GA₃, NAA를 24시간 침지처리했을 때 영양생장과 개화에 미치는 영향이 보고된 바 있으며(Ashwini et al. 2019), 자생 산수국(Hydrangea serrata)의 삽수를 생장 조절제(IBA, NAA)에 처리시에 침지시간(3-10초, 1~9시간)과 농도(10~25mg·L^-1, 500~300mg·L^-1)를 달리하였을 때 발근 과 생육에 미치는 영향이 보고된 바 있다(Ryu et al. 2010). 부추속 식물에 대한 선행연구로는 생장조절제 종류(GA₃, BA) 와 처리방법(구근침지, 엽면살포)이 Allium karataviense Regel 의 소화수 및 구근 수확량의 변화를 나타냈다(Pogroszewska et al. 2007). 이와 같이 생장조절제를 활용한 재배기술연구 가 선행된 바 있으나 자생 부추속 식물에 대한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 좀부추의 분화재배를 위해 생장 조절제(에테폰, TDZ, BA, GA₃)와 침지시간이 좀부추의 자구 형성, 생육 및 개화에 미치는 효과를 알아보고자 수행되었다.

재료 및 방법

실험 재료

실험재료는 경기도 양평군 소재의 국립수목원 유용식물증 식센터 부속 시험포장(N 37.479, E 127.5977)에 보존되어 있 는 좀부추(Allium minus (S.O.Yu, S.Lee & W.Lee) H.J.Choi & B.U.Oh)를 대상으로 수행하였다. 시험에 사용한 좀부추의 구근은 직경이 평균 4.5±0.20mm였으며, 뿌리와 잎을 5cm 의 길이만 남기고 절단하였다.

생장조절제 처리

실험은 좀부추의 불순물을 제거한 다음 농도 별로 준비된 생장조절제(500mL)에 구근을 완전히 침지한 후 1시간(1h) 또는 5시간(5h)동안 처리하였다. 실험에 사용된 생장조절제는 500mg·L^-1 Thidiazuron(TDZ, Duchefa Biochemie, Haarlem, Netherland), 500mg·L^-1 에테폰(에세폰, Enbio, Gunpo, Korea), 750mg·L^-1 GA₃(Giberellic acid 3, MBcell, Seoul, Korea), 750mg·L^-1 BA(6-benzylaminopurine, Duchefa Biochemie, Haarlem, Netherland)이며, 대조구는 수돗물을 이용하여 동일 한 방법으로 처리하였다. 침지처리를 마친 구근은 1시간 음건한 다음 원예용 상토(Baroker, Seoul Bio, Eumseong, Korea)와 마사토를 3:1로 혼합한 배지를 사각포트(9.0×9.0×9.0cm)에 충진 후 정식하였다.

실험환경

실험은 2021년 3월 4일부터 9월 3일까지 수행되었으며, 50% 흑색 차광막이 설치된 노지실험 포장에서 완전임의배치 하여 재배하였다. 실험 기간 동안 기온, 일조량 및 상대습도 는 Data logger(Watchdog 1000 Series Micro Stations, Spectrum Tech. Inc., USA)를 이용하여 매일 1시간 간격으 로 환경데이터를 수집하였다. 수집된 데이터를 바탕으로 실험 기간 동안의 일최저기온과 일최고기온을 그래프로 나타냈으 며, 일조시간 동안의 평균일조량과 평균상대습도를 월별로 나 타냈다(Fig. 1).

생육 및 개화 특성 조사 및 통계분석

좀부추 자구의 수, 초장, 초폭, 엽장, 엽폭, 엽수를 조사하 였다. 개화특성은 5월 18일부터 8월 26일까지 개화기간 동안 관찰되었으며, 화경의 수, 화경의 길이, 화서의 폭, 화서발생 일수, 개화소요일수가 조사되었다. 화서발생일수는 실험개시 일부터 화서발생일까지의 일수로 계산하였으며, 개화소요일수 는 화서발생일부터 소화가 30%이상 개화한 날까지 소요된 일 수로 계산하였다

실험에 사용된 각 처리구는 2개체씩 10반복으로 설정하였 으며, 각 처리구의 조사 항목은 평균 및 표준오차를 계산하여 나타냈다. 실험결과는 SAS 프로그램(SAS 9.4, SAS Inst.Inc, Cary, NC, USA)을 이용하여 일원분산분석(1-way ANOVA) 과 이원분산분석(2-way ANOVA)을 수행하였고 p<0.05 수 준으로 Tukey 검정을 수행하였다.

결 과

생장조절제 처리에 따른 좀부추 생장 특성

생장조절제 침지처리 결과, 에테폰 1h의 구근수가 9.1개로 대조구 1h(4.9개)에 비해 186%증가하는 것을 확인할 수 있었 지만, 에테폰5h(8.9개)와 대조구 5h(8.3개)사이에 유의한 차 이는 나타나지 않았다(Fig. 2). BA처리구는 (1h, 4.4개; 5h, 6.7개) 모두 동시간 처리된 대조구보다 구근수가 적게 나타났 다. GA₃의 자구의 수는 1h(8.5개)와 5h(12.7개) 모두 동일한 시간 침지처리한 대조구보다 자구 형성 촉진에 효과가 있었다.

에테폰 1h의 엽수(43.8장)가 대조구의 1h(29.1장)보다 많 았으나 에테폰 5h의 엽수(45.1장)는 대조구 5h(43.1장)와 유 의한 차이가 없었다(Table 1). BA 1h(27.6장)는 가장 적은 엽수를 가졌고, BA 5h(44.6장)는 대조구와 유의적인 차이가 없었다. GA₃ 1h(38.9장)의 엽수는 대조구 1h보다 많았으며, GA₃ 5h(57.9장)는 가장 많은 엽수를 보였다. 이러한 결과는 침지용액 및 침지 시간에 높은 유의성을 나타내어 엽수에 민 감한 영향을 미쳤으며 교호작용에 의한 유의성도 5%수준에서 확인되었다.

초장은 대조구(1h, 8.8cm; 5h, 8.6cm)에 비하여 에테폰처 리구(1h, 6.7cm; 5h, 7.2cm)와 GA₃ 처리구(1h, 7.2cm; 5h, 6.2cm)에서 다소 감소하는 경향을 보였으며 BA처리구의 초 장(1시간처리, 9.3cm; 5시간처리, 7.7cm)은 대조구와 유의 한 차이는 보이지 않았다. 초장은 침지용액에 대하여 고도의 유의성이 인정되었으나 침지시간은 유의성이 인정되지 않았 다. 반면 초폭은 모든 처리구에서 대조구와 유의한 차이는 나 타나지 않았으며, 침지시간에 대하여 5%수준에서 차이가 인 정되었으나 침지용액의 영향은 유의성이 없었다.

엽장은 에테폰 1h(6.2cm)가 대조구 1h(8.4cm)에 비하여 다소 짧아졌으나, 에테폰 5h(7.2cm)는 대조구 5h(7.8cm)와 유의한 차이가 보이지 않았다. 또한 BA처리구(1h, 6cm; 5h, 7.4cm)와 GA₃처리구(1h, 6.7cm; 5h, 6.2cm)도 대조구의 엽장과 유의한 차이는 없었다. 엽장의 결과와 다르게 엽폭은 대조구1h (1.8cm)와 에테폰 1h(1.7cm) 간의 유의한 차이 나 타나지 않았으나, 대조구 5h(1.9cm)보다 에테폰 5h(1.5cm) 에서 다소 감소하였다. BA처리구(1h, 1.7cm; 5h, 1.7cm)는 대조구와 유의한 차이가 보이지 않았다. GA₃(1h, 1.1cm; 5h, 1.2cm)는 엽폭이 가장 좁게 나타났다. 엽장과 엽폭은 침 지용액에 의한 차이가 고도의 유의성을 나타내었으나 침지시 간에 의한 유의성은 인정되지 않았다.

생장조절제 처리에 따른 좀부추 개화 특성

생장조절제가 좀부추의 개화에 미치는 영향은 다음과 같다 (Table 2). 좀부추의 화서발생일수은 대조구 1h는 122.3일, 5h는 124.7일이었다. GA₃의 화서발생일수은 1h가 87.7일, 5h는 81.2일로 대조구보다 각각 34.6일, 43.5일 이르게 나타 났는데, 전체 처리구중에 화서발생시기가 가장 빨랐다. BA를 처리한 결과, 1h, 5h에서 각각 114.9일, 121.1일로 대조구와 유의한 차이가 없었다. 에테폰 1h는 화서가 거의 발생하지 않 아 시기를 측정할 수 없었고, 5h는 150.2일로 가장 늦게 화 서가 발생했다. 이러한 차이는 침지용액에 대하여 고도의 유 의성을 나타냈으나 침지시간에 따른 유의성은 없었다. 개화소 요일수는 1h중에서 대조구는 27.3일, BA는 26.1일, GA₃는 25.3일로 유의적인 차이는 없었다. 5h는 대조구에서 28.6일 이었고 BA(20.3일)에서 개화소요일수가 소폭 단축되었으며, 에테폰(25.8일)과 GA₃(23.6일)는 차이가 유의하지 않았다. 또 한 침지용액에 대한 영향은 5% 수준의 유의성이 인정되었으 나, 침지시간에 대한 영향은 유의성이 없었다.

화경의 길이는 GA₃(1h, 13.3cm; 5h, 15.0cm)이 가장 길었고, BA(1h, 9.0cm; 5h, 8.0cm)와 에테폰(1h, Not determined; 5h, 6.0cm)은 대조구(1h, 6.6cm; 5h, 8.5cm)에 비하여 차 이가 유의하지 않았다. 화경의 길이는 침지 용액에 대하여 높 은 유의성을 나타냈으나 침지시간에 대한 영향은 유의성이 없 는 것으로 나타났다. 화서의 폭은 BA(1h, 2.9cm; 5h, 3.1cm) 와 GA₃ 1h(2.6cm)는 대조구(1h, 3.1cm; 5h, 2.9cm)와 유 의한 차이가 나타나지 않았고, 에테폰 5h(2.3cm)와 GA₃ 5h(1.9cm)는 대조구보다 화경의 폭이 감소하였다. 화경의 폭 은 침지용액과 침지시간에 대한 영향이 유의적으로 나타났으 나 교호작용에 따른 영향은 유의성이 없었다.

화경의 수는 대조구(1h, 1.5개; 5h, 1.0개)에 비하여 GA₃ (1h, 3.0개; 5h, 3.2개)는 각각 1.5개, 2.2개 증가하였다. 에 테폰 5h(0.4개)와 BA처리구(1h, 1.1개; 5h, 0.9개)는 대조구 와 화경의 수 차이가 크지 않았으며, 에테폰 1h는 0.2개로 실 험기간 동안 화서발생이 거의 이루어지지 않았다. 화경의 수 는 침지용액에 대한 영향이 고도의 유의성을 나타냈으며 침지 시간에 대한 유의성은 없었다.

고 찰

실험결과, GA₃는 엽수와 자구의 수를 증가시켜 분지촉진의 효과가 있고 화경의 수가 크게 증가해 미관적으로 긍정적인 효과를 주는 것으로 나타났다. Liu et al.(2020)은 GA₃를 마 늘(Allium sativum L.)에 침지처리했을 때 대조구(물)와 비교 하여 인편의 분화가 촉진되어 자구의 수가 증가하였다고 보고 하였다. 또한 GA₃는 식물의 정단부에 축적된 탄수화물의 분 해를 촉진하고 잎과 지하부로 이동하는 분해산물을 억제하며, 생성된 분화산물이 개화에 사용되도록 조절하여 화수를 증가 시킨다(Corr 1988). 따라서 본 실험에서 엽장과 엽폭의 감소 및 화경의 수 증가는 GA₃ 처리에 기인한 것으로 판단된다. 한 편 화경의 폭은 GA₃ 5h에서 1.9cm로 대조구 5h(2.9cm)와 비교하여 크게 감소하였는데, GA₃ 1h(2.6cm)는 대조구와 유 의한 차이가 없었다. Asghari(2014)에 따르면 동일한 크기의 화분에 카네이션을 1개체 보다 3개체를 심었을 때 화경이 감 소하였다. 본 실험에서 화경의 크기가 감소한 것은 GA₃의 영 향보다는 화분면적대비 자구의 수가 증가하면서 양분이 부족 했던 결과로 보인다. 또한 GA₃ 처리는 좀부추의 조기개화를 촉진하였다(Fig. 2). 개화소요일수는 유의미한 단축은 나타내 지 않았으나 화서발생일수가 크게 단축되었는데, De and Dhiman(2001)은 월하향의 구근에 GA₃를 침지처리 하였을 때 꽃의 출현을 촉진하고 개화시기를 앞당긴다고 하였으며, Mushtaq et al.(2018)은 양파에 GA₃를 엽면살포하였을 때 조기개화가 일어나며 식물 당 화수가 증가를 보고하여 본 연 구와 일치하였다. 또한 GA₃는 양파의 화경신장을 촉진하는 것으로 보고되었다(Ali et al. 2015;Thiruvelavan et al. 1999).

에테폰은 자구의 수를 증가시켰으나 화경의 수에는 영향을 나타내지 않았다. Krug et al.(2005)는 에테폰을 처리한 히 아신스(Hyacinthus orientalis ‘Anna Marie’)의 개화가 지 연되었고, Khuankaew et al.(2009)는 시암 튤립(Curcuma alismatifolia Gagnep.)의 초장 감소, 화수 및 품질이 저하됨 을 보고하였다. 본 실험에서도 초장과 엽장이 다소 감소하였 으며, 화경의 수도 크게 감소하고 개화도 지연되었다. 한편 좀 부추의 생육은 에테폰 침지시간에 따라 차이를 나타냈으며, 5h는 1h보다 엽폭이 감소하였다. 칼랑코에에 에테폰을 고농 도로 엽면시비하였을 때 정단부의 발달이 억제되는 등 약해가 발생하였다(Currey and Erwin 2012). 본 실험에서도 에테 폰을 동일한 농도로 처리하였으나 5h는 약해를 입은 것으로 보이며, 생장조절제 침지처리법을 적용할 때는 적절한 농도와 침지시간이 요구되었다(Ranwala et al. 2002).

TDZ 처리구는 실험처리 3개월차까지 생존하였으나 왜화 가 심하게 일어났으며 생육상태가 좋지 못하였고(Fig. 3), 6개 월차엔 실험처리구가 전부 고사하였다. Onamu et al.(2003) 에 따르면 TDZ 농도가 증가할수록 신초가 짧아지고 생육 이 불량해졌다고 하였다. 또한 남천(Nandina domestica ‘Harbour Dwarf’)에 TDZ를 침지 및 엽면시비한 결과, 엽면 시비의 경우 4000ppm까지 처리하여도 생육에 큰 부작용 없 이 신초 형성에 도움이 되었으나 침지법의 경우 1000ppm 이 상에선 잎의 기형부터 식물을 고사에 이르게 했다고 하였다 (Keever and Findley 2002). TDZ는 부적합하게 사용되었 을 때 식물의 기형화를 유도하기도 하는데, 이러한 부정적 영 향을 피하기 위해서는 농도, 노출시간 등을 고려해야 한다 (Dewir et al. 2018). 본 실험에서 TDZ 처리구의 고사는 높 은 농도와 적용방법에 의한 것으로 보이며, 저농도에서 좀부 추의 생육에 미치는 영향은 추가연구가 필요할 것으로 생각된 다. 반면 같은 사이토키닌 계열의 BA는 좀부추의 생육과 개 화에 유의미한 영향을 미치지 않았다. TDZ는 사이토키닌 분 해효소를 방지하여 그 효과가 더 오래 유지된다고 하였다 (Sant’Ana et al. 2018). 따라서 TDZ와 BA가 같은 사이토키 닌 계열이지만 실제로 식물에서 생장조절제가 작용한 효율에 는 차이가 있을 것으로 추측된다. 또한 Attiya et al.(2015)에 따 르면, 세가지 백합속 식물(Lilium ‘Tiger Edition’, L. ‘Brunello’, L. longiflorum ‘White Heaven’)에 IBA, BA, CCC등 세가 지 생장조절제를 처리하였을 때, ‘Brunello’가 더 효과적으로 반응하였으며 이는 품종에 따라 생장조절제에 대한 민감도 차 이를 나타낸다고 하였다. 현재 연구에서 BA 침지처리는 좀부 추의 생육에 영향을 나타내지 않았으나, 다른 농도에서 영향 이 나타나는지 추가적인 연구는 필요할 것으로 판단된다.

한편 정식 전 구근을 액체에 침지한 시간에 따라 약해를 입 은 에테폰을 제외하고 대조구를 포함한 모든 처리구에서 1h 보다 5h의 엽수와 자구의 수가 증가하였다. 이식 후 수분 스 트레스에 노출되었을 때 구근성장이 감소하고 양파의 수확량 이 17~26% 감소했다고 한다(Bhatt et al. 2006). 좀부추의 뿌리를 5cm이하로 절단한 뒤 침지처리하였고, 이 때문에 초 기 수분흡수에 어려움이 있어 자구의 수의 차이로 이어진 것 으로 추측된다.

결론적으로, 좀부추의 자구형성에는 GA₃ 침지처리가 가장 효과적이며, 화경의 수 증가와 조기개화에 영향을 미쳐 상품 성 증대에 효과적일 것으로 생각된다. 에테폰은 장시간 처리 시 약해가 발생할 수 있으나, 자구형성 및 화서의 발생을 억제 하는 효과가 있어 개화조절에 활용할 수 있을 것으로 생각된 다. 또한 TDZ와 BA는 좀부추의 생장과 개화에 본 실험에서 유의미한 결과를 얻지 못했으나 적용 농도와 적용시간에 대한 추가 연구가 필요하다.