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ISSN : 1225-5009(Print)
ISSN : 2287-772X(Online)
Flower Research Journal Vol.31 No.4 pp.194-203
DOI : https://doi.org/10.11623/frj.2023.31.4.02

Effect of Indole-3-Butyric Acid Treatment Duration on Rooting in Hydrangea paniculata Cuttings, and Observation of Stem Cell Structure
나무수국(Hydrangea paniculata ) 삽목시 IBA 침지시간 이 발근에 미치는 영향과 줄기 단면의 구조 관찰

SeongHwa Bak1, Woo Jung Lim1, JiMin Lim2,3, Jong Sik Kim4, Tae-Ho Han1,2,3*
1Department of Horticulture Science, Chonnam National University, Gwangju 61186, Korea
2Department of Horticulture, Chonnam National University, Gwangju 61186, Korea
3Interdisciplinary Program in IT-Bio Convergence System, Chonnam National University, Gwangju 61186, Korea
4Department of Wood Science & Engineering, Chonnam National University, Gwangju 61186, Korea

박성화1, 임우정1, 임지민2,3, 김종식4, 한태호1,2,3*
1전남대학교 원예생명공학과
2전남대학교 원예학과
3전남대학교 IT-Bio 융합시스템공학과
4전남대학교 임산공학과
Correspondence to Tae-Ho Han Tel: +82-62-530-2066 E-mail: hanth@jnu.ac.kr ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8101-8661

26/07/2023 01/11/2023

Abstract


Hydrangeas, deciduous shrub plants belonging to the Hydrangea genus in the Hydrangeaceae family, are popular worldwide for their large and beautiful flowers, making them ideal for cut flowers, pot plants, and landscaping. However, tree hydrangea (Hydrangea paniculata) is known to have a lower rooting rate than Hydrangea macrophylla. This study aimed to propose an appropriate treatment time for Indole-3-butyric acid (IBA) 500 mg·L-1 for tree hydrangea (H. paniculata) cuttings and identify the anatomical causes of the difference in rooting rates between H. paniculata and H. macrophylla. To investigate the appropriate hormone treatment time for H. paniculata, IBA 500 mg·L-1 stocks were tested with different immersion times (no use, 30 min, 2 hrs, and 4 hrs). The cell structures on stems from one-year-old plants were observed, and changes in cell structure during rooting were observed over time after cuttings. The results indicated that the appropriate immersion time was more than 2 hrs in IBA 500 mg·L-1, as the rooting rate and the number of adventitious roots were the highest. The difference in rooting rate between the two species is presumed to be due to differences in the stem cell structure of H. paniculata and H. macrophylla, such as the shape of rays, the density of fiber cells, the development of vessels, and the number of starch-containing cells. Due to these anatomical differences, it was confirmed that the cell division of the adventitious roots of H. paniculata started 7 days later than that of H. macrophylla after cutting. The findings of this study are expected to be used as basic data for H. paniculata cuttings to overcome difficulties in market production.




수국은 수국과(Hydrangeaceae) 수국속(Hydrangea)의 낙엽관목 식물로 크고 화려한 화형을 가져 절화, 분화 및 조 경수로 전세계적 인기가 있는 식물이다. 나무수국은 수국 (H. macrophylla)과 비교하여 삽목율이 낮은 것으로 알려져 있지만 나무수국의 묘목생산을 위한 삽목 연구 및 두 종간 삽목율 차이 원인 규명에 관한 연구는 미미하다. 본 연구는 IBA(Indol-3-butyric acid) 500mg·L-1 처리시 삽수의 침지 시간에 따른 삽목율 조사를 통해 적정 호르몬 처리 시간을 제 시하고 나무수국과 수국의 해부학적 구조 관찰을 통한 삽목율 차이 발생의 원인을 규명하고자 실시하였다. 나무수국의 적정 호르몬 처리 시간을 규명하기 위해 IBA 500mg·L-1을 무처 리, 30분, 2시간, 4시간 침지처리를 하였다. 종간 삽목율 차이 발생의 원인 규명을 위해 나무수국과 수국의 줄기 단면과 삽 목 후 시간 경과에 따른 발근을 해부학적으로 관찰하였다. 연 구의 결과 나무수국의 삽목시 IBA 500mg·L-1에 2시간 이상 침지처리가 다른 처리구와 비교하여 발근율이 높고 발생 뿌리 수가 가장 많았다. 또, 나무수국의 삽목율이 수국과 비교하여 낮은 것은 줄기의 세포 구조상 방사조직의 형태, 섬유세포의 밀도, 도관의 발달, 전분 함유 세포의 수 등에 차이가 관찰되 었고 이러한 세포 구조적 차이들의 영향으로 나무수국이 수국 보다 삽목 후 뿌리 조직 세포분열이 7일 늦게 시작되는 것이 확인되었다. 본 연구의 결과로 나무수국의 삽목 번식의 기초 자료로 활용되어 묘목 생산 효율 증대에 활용되길 바란다.


anatomy , Hydrangea macrophylla , propagation , plant growth regulator (PGR) , stem

해부학 , Hydrangea macrophylla , 번식 , 식물 생장 조절제 , 줄기

초록

    서 언

    수국은 수국과(Hydrangeaceae) 수국속(Hydrangea)의 낙 엽관목 식물이고 크고 화려한 화형으로 절화, 분화뿐만 아니라 조경수로 전세계적 인기가 있는 식물이다(Bak et al. 2021). 수국의 재배면적은 2012년 8.0ha에서 2014년 13.7ha로 증 가하였으며 생산액 또한 11.4억원에서 24.9억원으로 증가하 였다(Yu et al. 2016) 또한 수국은 여름 개화 식물로 전국의 여름 꽃 축제에 이용되고 있으며 분화로 즐기는 가구가 늘어 남에 따라 거래량은 상당히 많은 것으로 예측된다(Bak et al. 2021). 최근에는 관상기간이 5~6월로 다소 짧고 저온에 약해 식재지에 한계가 있는 수국(H. macropylla)과 산수국 (H. macrophylla subs. serrata)에 국한되지 않고, 관상기간 이 7~10월로 길고 저온 저항성이 높아 식재지의 제한이 적은 나무수국(H. paniculata) 또는 미국수국(H. arborescens)의 인기가 증가하고 있다(Bak and Han 2023).

    나무수국(H. paniculata)은 낙엽관목으로 영명은 Tree Hydrangea이다. 원산지는 중국, 대만, 일본으로 알려져 있으 며 수고는 2~6m로 자란다(Kim et al. 2010;Lancaster and Wesley 2008;Reed 2004). 어린 가지는 초록색을 띠고 오래 된 가지는 회색을 띄며, 잎은 마주나거나 때로 3개가 돌려나며 타원형, 난형, 톱니형, 예두형으로 길이는 7.5~15cm이고 너 비는 길이의 약 절반이다(Lancaster and Wesley 2008). 또 한 위쪽과 아래쪽 잎맥에 성기게 유모가 있다. 보통 7월부터 9월까지 개화하며 당해 발생된 신초에서 꽃이 피고 품종에 따 라 개화 기간 중 전정으로 더욱 오래 관상할 수 있다(Bak and Han 2023). 꽃은 비교적 작은 흰색의 완전화와 꽃받침 이 비대한 불완전화를 갖는 원추화서가 가지 끝부분에 생기고 불완전화가 관상되어진다(Reed and Rinehart 2009). 불완 전화의 노화가 진행될수록 아래쪽부터 분홍색이나 자홍색으 로 색이 변화하기도 한다(Lancaster and Wesley 2008;Reed and Rinehart 2009). 게다가, 나무수국은 미국농무성 내한 성 지역 3(-40~-34.4℃)에 속하며 hydrangea속 중 가장 강 한 내한성을 갖는 것으로 알려져 있다(Reed 2004). 많은 경 우 정원용으로 식재되어 왔으나 최근에는 절화용으로 이용되 는 경우가 늘어나 나무수국 묘목의 생산 및 판매가 증가할 것 으로 예상된다.

    화목류인 수국의 묘목 생산은 개화까지의 소요일수를 고려 하여 대부분 삽목으로 영양 번식된다(Ku and Cho 2014). 수국의 삽목시 발근에는 삽목 배지, 용적수분함량, 잎의 절단율, 호르몬 처리 등 여러 요인이 영향을 미친다. 수국 은 삽목용 배지의 종류에 따라 발근에 차이가 존재하는데 perlite:peatmoss(1:1, v/v) 혼용배지에 삽목을 했을 경우에 가장 빠른 발근을 확인 할수 있다(Ku and Cho 2014). 수국 의 삽목 상토의 용적수분함량 0.2, 0.3, 0.4, 0.5m3･m-3을 비 교하였을 때 생존율과 발근율 모두 0.5m3･m-3처리에서 가장 높았으며(Nam et al. 2017), 수국 삽수 잎의 절단율(0, 25, 50, 100%)과 삽수 부위(상부, 하부)에 따른 발근율은 잎의 절 단율이 적고 하단부 삽수를 사용할수록 좋았지만, 수분 밸런스 를 고려하여 삽수 잎의 50%를 제거하는 것이 바람직한 것으로 알려졌다(Kim et al. 2020). 수국 삽목시 옥신류의 생장조절 제인 Indole-3-butyric acid(IBA)와 1-Naphthaleneacetic acid(NAA)는 삽수의 발근을 촉진시키기 위해 사용되고 있다. 자생 산수국 삽목시 적절한 생장조절물질(IBA, NAA)과 농도 (100, 500, 1000mg·L-1) 구명에 관한 연구에서 IBA가 NAA 에 비해 효과적이고, IBA 500mg·L-1 처리가 발근율에 가장 효과적이라고 보고되었다(Lee et al. 2007). 또한 Ryu et al.(2010)은 자생 산수국 삽목시 IBA 저농도(50~250mg·L-1) 처리가 NAA 처리 보다 발근율 및 발근된 뿌리 수 등에서 효 과가 좋았으며, IBA 50mg·L-1 3시간 처리가 삽목에 가장 효 과적이라고 보고하였다. 수국 ‘Magical Diamond’, ‘Magical Emerald’, ‘Magical Brilliant’, ‘Magical Topaz’에서 품종 과 삽목 용토에 상관없이 IBA 처리 시 무처리에 비해 발근이 7일 촉진되었다(Ku and Cho 2014). 이처럼 몇 품종에서는 호르몬 처리가 삽목 발근 소요일에 큰 영향을 미치는 것이 확 인되었다.

    나무수국은 수국에 비해 삽목 발근율이 낮아 번식에 어려움 이 있다(Yu et al. 2016). 수국(H. macrophylla), 나무수국 (H. paniculata), 미국수국(H. arborescens)의 녹지삽을 각각 peatmoss, vermiculite, pearlite 단용 배양토에 삽목하였을 때 나무수국과 미국수국의 발근율은 각각 0~40%와 0~20%, 고사율은 20~60%로 나타났고, 수국의 발근율은 60~100%, 고사율은 20% 이하로 나타났다(Kim et al. 2020). 이처럼 나 무수국은 수국과 비교하여 낮은 삽목 발근율로 묘목 생산이 어렵다. 하지만 수국속(Hydrangea L.) 삽목 번식에 관한 대부 분의 선행연구가 수국이나 산수국에 국한되어 있고 삽목 조건 에 따른 삽목율 및 묘의 생육 비교에 대한 연구마저 드물다 (Kim et al. 2020;Ku and Cho 2014;Lee et al. 2007). 또한, 종에 따른 삽목율의 차이를 세포 구조적 측면에서 접근 한 사례는 국내에 보고된 바가 없어 나무수국의 묘목 생산을 위한 삽목 발근 및 세포 구조적 변화에 따른 삽목율의 차이에 관한 연구가 필요하다.

    본 연구는 나무수국의 삽목 발근율과 묘소질 향상을 위한 효율적인 번식법 개발을 위해 생장조절제 IBA를 이용하여 나 무수국의 삽목 효율을 구명하고, 수국(H. macrophylla)과 나 무수국(H. paniculata) 삽수(줄기)의 세포 구조적 차이와 발근 위치 주변 세포 구조 변화를 확인하여 삽목율의 차이를 해부 학적 측면에서 관찰하고자 실시하였다.

    재료 및 방법

    수국(Hydrangea macrophylla)과 나무수국(H. paniculata) 의 줄기 단면 세포 구조 관찰

    수국과 나무수국의 줄기 단면의 차이 관찰을 위해 전남대 학교 유리 온실에서 재배 중인 수국(Hydrangea macrophylla) ‘Blaumeise’와 나무수국(H. paniculata) ‘Grand Flora’의 당해년 도 발생 가지의 위로 3번째 마디를 줄기 단면 세포 구조 관찰에 사 용하였다. Embedding용 캡슐을 생산하기 위해 시료를 캡슐에 들 어갈 수 있는 크기로 절단하였다. 2% paraformaldehyde+2% Glutaraldehyde in 0.05M cacodylate buffer(pH 7.2) 의 고정액에 시료를 넣고 진공기(Electric Aspirator, Jeio tech, Korea)를 이용하여 30분동안 진공 조건을 만들어 시료 가 고정액에 침적되게 한 후 2~3시간 동안 4℃의 냉장고에 보관하였다. 이후 0.05M cacodylate buffer로 20분씩 3회 수세하였다. 다음으로 에탄올(ethyl alcohol) 50%, 70%, 90%, 95%으로 각각 30분씩 침적하고 100% 에탄올에 30분씩 2회 순서로 처리한 후 100% 에탄올과 LR white(LR white resin, London resin company)를 2:1로 혼합한 용액에 24 시간, 100% 에탄올과 LR white를 1:1로 혼합한 용액에 24 시간, 100% 에탄올과 LR white를 1:2로 혼합한 용액에 24 시간, 마지막으로 100% LR white 24시간 순으로 처리하여 시 료 내에 LR white를 순차적으로 주입하여 세포를 고정하였다. 캡슐(Gelatin capsule, Electron Microscopy Sciences)에 시 료를 넣고 LR white를 가득 채워준 후 캡슐을 닫고 50~60℃ 의 건조기(Drying oven, Visionbionex, Korea)에 24시간 보 관하여 굳혔다. 캡슐의 젤라틴 막을 제거한 후 마이크로톰(Leica microsystems, DE/UCT, Ultramicro)을 이용하여 2um 의 두께로 절편을 생산하였고 슬라이드 글라스(76×26mm, Marienfeld, Germany)에 절편을 올린 후 Hot plate(Hot plate & Magnetic stirrers, Global lab)를 이용해 시료를 가 열하여 슬라이드 글라스에 부착시켰다. 시료에 1% Toluidine blue와 0.1% Bora를 떨어트린 후 염색이 잘 되도록 Hot plate 에 가열하였다. 염색된 시료를 3차 증류수를 이용하여 헹군 뒤 절편위에 물방울을 떨어트린 후 커버 글라스(22×40mm, Marienfeld Superior, Germany)로 덮어주었다. 이후, 광학 현미경(BX54, Olympus, Japan)을 이용하여 40배, 100배, 200배로 사진을 관찰하였다. 제작된 시료는 CellSens(Entry, Olympus, Japan) 프로그램을 이용하여 촬영 및 보정하였으 며 선행연구를 토대로 관찰부위를 측정하였다(Zheng et al. 2017).

    삽목시 뿌리가 줄기의 특정 세포 부위에서 발생하여 수국 과 나무수국의 발근율에 차이가 생기는지 알아보기 위해 수국 (H. macrophylla) ‘Hanpungcha’와 나무수국(H. paniculata) ‘Touch of Pink’로 삽목을 실시하였다. 수국 ‘Hanpungcha’ 와 나무수국 ‘Touch of Pink’ 각 35개의 삽수를 제조하여 IBA 500mg·L-1 에 2시간 침지처리 후 삽목하였다. 삽목 후 1, 2, 3, 5, 7, 9, 12, 14, 16일차에 각 품종의 삽수를 무작 위로 3개씩 채취하여 채취 당일에 뿌리 발생 위치를 관찰 하고 발생부위를 중심으로 마이크로톰(DE/RM2145, Leica microsystems, Germany)을 이용해 50~100um의 두께로 종단면과 횡단면의 절편을 제작하였다. 각 절편은 뿌리 발근 부위를 중심으로 다수의 표본을 제작하여 뿌리발생 과정 동안 세포 단면을 관찰하였다.

    IBA 침지 시간의 영향

    실험재료는 2020년 4월 7일 전남대학교 유리 온실에서 재 배 중인 나무수국(H. paniculata) ‘Touch of Pink’의 당해 발생 가지를 사용하였다. 삽수는 당해 발생된 신초를 이용하 여 위치 구분 없이 눈을 포함한 약 5cm 길이로 하부는 45°각 도 절단하고 잎을 1/3 남겨 실험에 사용하였다(Kim 2010). 삽목 용토는 혼합 배지(perlite:peatmoss 1:1, v/v)를 사용하 여 15×13×13.5(cm) 플라스틱 사각 화분에 채워 충분히 관 수 한 후 삽목하고 처리당 7개씩 6반복을 두었다.

    제조된 삽수는 Lee et al.(2007)의 논문을 참고하여 IBA (indole-3-butyric acid, Duchefa biochemie, Netherlands) 500mg·L-1으로 농도를 정하고 침지 처리 시간은 무처리(0 분), 30분, 2시간, 4시간으로 삽수 전체를 완전 침지 처리하였 다. 본 실험은 2020년 4월 7일부터 2020년 5월 13일에 해당 하는 기간동안 신초를 채취하여 삽목하고 6주간 전남대학교 표본온실에서 실험을 진행하였다. 삽목 후 화분에 비닐 랩을 씌워 습도를 유지하였고 60% 차광망 아래에 위치하였다. 삽 목 후 2주동안은 랩을 씌워 일주일에 한번 관수하였고 2주차 부터는 랩에 구멍을 뚫어 3~4일에 한번 관수하였다. 4주차부 터는 랩을 벗기고 2~3일에 한번 관수하였다. 삽목상의 온도 와 습도는 데이터로거(174H, Testo, Germany)를 이용하여 측정하였다. 실험 기간 중 온도는 평균 21℃이고 상대습도는 평균 91%이다. 온·습도 데이터는 설치 6주 후 프로그램(Basic version 5.6, Testo, Germany)을 이용해 조사하였다.

    6주 후 발근율을 조사하고, 생존한 삽목묘를 대상으로 근 장, 근수, 뿌리 발근 부위 길이, 뿌리 발근 부위 두께, 전체 생 체중, 뿌리 생체중, 뿌리 건물중을 측정하였다. 근수는 2mm 이상 자란 뿌리를 발근된 것으로 간주하였고(Ku and Cho 2014), 근장은 가장 긴 뿌리를 측정하였다. 뿌리의 건물중은 손실 없이 모두 절단하여 50℃로 조정된 건조기(OF-22GW, Jeiotech, Korea)에서 24시간 건조한 후 측정하였다.

    통 계

    실험 결과는 Microsoft Excel(version 16, Microsoft 365, USA)을 이용하여 평균값과 표준오차를 계산했다. 통계 분석은 SPSS(version 23, IBM Corporation, USA)을 이용 하여 ANOVA(Analysis of variance)분석을 실시하였고 처 리구간의 유의성 검정은 DMRT(Duncan’s Multiple Range Test) 5% 수준에서 실시하였다.

    결과 및 고찰

    나무수국(Hydrangea paniculata)과 수국(H. macrophylla) 의 세포 단면 관찰

    나무수국(Hydrangea paniculata)과 수국(H. macrophylla) 의 일년생 가지의 줄기 단면을 확인한 결과 두 종 모두 안쪽 부터 바깥쪽으로 수층(Pi; Pith), 체관(X; Xylem), 방사조직 (R; Ray), 섬유세포(F; Fibers), 형성층(C; Cambium), 물관 (Ph; Phloem) 그리고 표피(E; Epidermis)로 구성되어 있었다 (Fig. 2). 나무수국의 줄기보다 수국의 줄기가 더 굵지만 100 배율로 촬영된 줄기 단면에서 줄기의 두께와 줄기 내부 조직 들의 두께가 비례하지 않음을 확인할 수 있었다. 수국은 물관 (X)이 더 두껍게 발달 된 반면 나무수국은 상대적으로 체관 (Ph)이 더 두껍게 발달됨이 확인되었다(Fig. 1A, B).

    체관은(Ph)은 각종 양분이 이동하는 조직이고 물관(X)은 물 을 수송하는 통수조직인 도관(V)이 존재하며 물이 이동하는 조직이다. 수국은 물관(X)이 더 두껍고 그 조직내에 도관(V)의 발달이 나무수국과 비교하여 월등히 분포 빈도가 높고 크기가 큰 것이 확인되었다(Fig. 1C, D). 물관층 도관(V)의 직경이 클 경우, 직경이 작은 도관(V)이 많이 있는 것 보다 체내 물의 흐 름(water flow)이 증가한다(Chavarria and Santos 2012). 수국은 나무수국 보다 직경이 큰 도관(V)이 많은 빈도로 확인 되었고 수국이 나무수국보다 건조에 약하고 수분 요구도가 높 다는 것을 세포 구조적으로 확인 할 수 있었다. 이는 삽목시 삽수의 수분 요구도에 따른 수분 흡수를 위한 뿌리의 발달에 영향을 미치게되고 수국과 비교하여 나무수국의 삽수는 수분 요구량이 낮아 상대적으로 발근율(생존율)이 낮거나 발근 속 도가 다소 느릴 수 있을 것으로 보인다.

    방사유세포의 수와 구조에도 큰 차이가 확인되었다(Fig. 1C, D). 방사유세포는 형성층(C)에서 관다발을 방사방향으로 뻗는 2차 방사조직(R)을 형성한다(Scienceall 2015). Fig. 1 의 A, B, C, D에서 일렬로 모여 조직(방사조직; R)을 이루는 것이 확인되었으며 1개의 줄을 이룰 경우에는 단열성 방사조 직(R)이고 2개 이상의 줄로 구성되었을 경우에는 다열성 방사 조직(R)이라고 한다. 나무수국에서는 방사유세포의 수가 상대 적으로 적고 단열성 방사조직(R)을 갖는 구조였다(Fig. 1D). 수국은 방사유세포가 많고 다열성 방사조직(R)과 단열성 방사 조직(R)의 혼합 구조임이 확인되었다(Fig. 1C).

    몇 목본식물에서는 삽수의 싹이 트거나 섬유세포(F)가 연속 적으로 존재해 링을 이루는 해부학적 장벽이 낮은 발근율의 원인이 된다(Bryant and Trueman 2015;Denaxa et al. 2019;De Sousa et al. 2023;Monder et al. 2019;Pimenta et al. 2017;Soares et al. 2020;Rickli et al. 2015). 나무수국에서도 섬유세포(F)의 빈도가 수국과 비교하 여 월등히 높은 것이 확인되었다(Fig. 1C, D). 섬유세포(F)는 다른 세포들과 비교하여 두꺼운 세포벽을 갖고 있는데 수국은 섬유세포(F)가 물관에 존재하지만 연속적으로 링을 이루는 형 태로 볼 수 없었고 밀도가 낮았다(Fig. 1C). 반면에 나무수국 에서는 섬유세포(F)의 밀도가 굉장히 높고 연속적으로 연결되 어 있는 것으로 보였다(Fig. 1D). 이러한 섬유세포(F)의 차이 로 인해 수국과 나무수국의 발근율에 차이가 생길 것으로 예 상된다.

    줄기 단면의 해부학적 확인을 통해 구조 뿐만 아니라 세포 내부의 전분(S)도 확인되었다(Fig. 1E, F). 전분의 함량은 높 을수록 발근율이 증가 할 수 있다(De Sousa et al. 2023;Lima 2011;Marler 2018;Oliveira and Ribeiro 2013;Pimenta et al. 2017). 수국에는 세포 내부의 전분(S)이 다량 확인되었으나 나무수국은 세포 내부 전분(S)이 소량 확인되었 다. 세포 내부 전분의 함량은 계절에 따라 차이가 있으며, 일 부 목본식물은 봄보다 겨울에 줄기 내부의 전분 함량이 높다. 따라서 봄철에 녹지삽목을 하는 것보다 월동을 준비하는 기간 또는 겨울철에 경지삽목을 하는것이 삽목율을 높이는데 도움 이 될 것으로 생각되어 추가적으로 나무수국의 계절에 따른 삽목 효율 구명이 필요하다.

    Fig. 1E의 수국과 Fig. 1F의 나무수국 단면에서 물관(X)과 체관(Ph)을 포함하는 같은 크기의 사각형 내부에 나무수국과 수국은 각각 99개와 61개의 세포가 있어 나무수국이 수국과 비교하여 같은 면적내에 많은 세포가 있었다. 하지만 전분을 함유하고 있는 유세포의 수는 나무수국과 수국이 각각 31개 와 56개로 전분함유 유세포의 비율이 수국에서 훨씬 높았다. 세포 내부의 전분(S)은 여러가지 당의 형태로 분해되고 각종 세포분열의 에너지에 이용되는데 이것이 뿌리 발생을 위한 분 열에 이용될 수 있고 이에 따라 수국이 나무수국과 비교해 더 많은 뿌리 세포분열 에너지를 가지고 있을 것으로 예상된다. 나무수국의 경우 삽목 번식율이 대체적으로 낮은 것으로 알려 져 있다(Yu et al. 2016). 수국과 나무수국의 이러한 각종 해 부학적 차이들이 나무수국의 낮은 삽목 번식율의 원인이 된 것으로 사료된다.

    삽목 후 1, 2, 3, 5, 7, 9, 12, 14, 16일차의 줄기 단면 을 확인하고 해부학적 발근 형태를 확인했다(Fig. 2). 수국 (H. macrophylla)에서 최초의 뿌리 분열 조직은 줄기가 발달 하는 동안 줄기 내부에 형성되어 삽목 할 때 이미 존재하는 것으로 생각되고, 미리 형성된 최초의 뿌리 분열 조직은 일반 적으로 줄기가 잘려 뿌리의 추가 발달 및 출현에 유리한 환경 조건(삽목)에 놓일 때까지 휴면상에 있는 것으로 알려져 있다 (Carpenter 1961;Molnar and LaCroix 1972). 본 연구 결과 수국(H. macrophylla)에서 삽목 2일차에 세포 분열이 의심되는 세포 변형이 확인되어 이러한 논리를 뒷받침 할 수 있었다(Fig. 2). 세포 분열의 면적은 삽목 5일차까지 조금씩 확대됨이 확인되었다. 그리고 9일차에 줄기 내부에서 뿌리 조 직이 발달되는 것이 확인되었다. 14일차에는 내부에서 발달 된 뿌리가 표피를 뚫고 외부로 돌출되기 시작하였다. 16일차 에는 많은 수의 뿌리가 외부에서 확인되었다. Molnar and LaCroix(1972)는 삽목후 10일에 외부 표피를 뚫고 돌출되었 다고 하였으나 환경에 따라 몇일의 차이가 있을 것으로 예상 된다.

    반면에 나무수국은 삽목 5일차까지 세포 분열이 의심되는 부분이 명확하게 확인되지 않았다. 나무수국의 경우 수국보다 7일 늦은 삽목 9일차에 세포 분열이 의심되는 세포 변화가 확 인되었다. 이러한 분열은 큰 변화가 없다가 14일에 급격히 발 달하여 줄기 내부에서 뿌리 조직이 확인되었다. 발달 된 뿌리 조직은 삽목 16일차에 표피를 뚫고 외부로 돌출되었다. 삽목 16일차에 돌출된 뿌리의 길이는 수국과 나무수국에서 크게 차이는 없었다. 이는, 나무수국이 세포 분열은 늦었으나 줄기 의 두께가 상대적으로 얇아 발달된 조직이 빠르게 표피를 뚫 고 나갈 수 있었던 것으로 생각된다. 또한, 물관층(Ph)의 두께 가 더 두껍고 통수조직인 도관(V)의 발달이 두드러진 수국(H. macrophylla)이 나무수국(H. paniculata)과 비교하여 상대적 으로 수분 요구도가 높고 이에 따른 수분흡수를 위한 뿌리 발 달 속도가 차이 날 수 있다는 것이 확인되었다(Fig. 1, 2).

    뿌리의 발달 속도뿐만 아니라 뿌리 세포분열의 시작에도 차 이가 확인되었다. 목본식물에서는 크게 형성층(C)에서 직접적 인 뿌리 발달, 수층(Pi)으로부터 발달, 방사조직(R)으로부터 발달하는 경우가 있다(Bryant and Trueman 2015;De Sousa et al. 2023). Molnar and Lacroix(1972)은 부정근 이 형성층(C) 바깥쪽의 관다발(R) 사이의 분열조직 세포군에 서 발생했다고 보고했다. 본 연구에서 수국은 방사조직(R)과 밀접한 부분에서 세포분열이 확인되고 뿌리조직이 다열성방 사조직(R)에서 발달 된 것으로 확인되었다(Fig. 2). 반면에 나 무수국의 경우 방사조직(R)과 관련이 없고 형성층(C)에서 직 접적인 뿌리 발달이 이루어진 것으로 보인다(Fig. 2).

    IBA 침지 시간의 영향

    IBA 500mg·L-1의 침지 시간에 따른 발근율은 2시간 및 4 시간 침지 후 삽목을 실시한 처리구에서 각각 100%로 가장 높았고, 호르몬 무침지 처리 후 삽목을 실시한 대조구에서 69%로 가장 낮았다(Table 1). 이는 자생산수국 삽목시 대조 구보다 오옥신류를 처리한 경우에 발근율이 높다는 연구결과 와 일치하였다(Ryu et al. 2010). 삽목은 4월부터 5월까지 약 1달에 걸쳐 실시되었으며 4월에 실시한 반복구에서는 전체 처리구에서 100%였으나, 5월에 실시한 반복구에서는 무처리 와 30분 침지처리에서 낮은 경향이 확인되었다. 이는, 5월 이 후 삽목시 급격한 기온 상승과 더불어 신초 발생 초기인 4월 에는 삽수 내부 옥신 함량이 높아 옥신류 처리에 의한 효과가 두드러지지않았으나, 이후 5월에는 옥신류 처리에 의한 효과 가 발생되어 발근율에 차이가 나타난 것으로 사료된다. Yoo et al.(2005)은 발근 및 생육 촉진을 위한 옥신 함량이 부위별 차이가 있음을 보고하였다. 이에, 본 결과의 추가적인 원인 규 명을 위한 실험이 필요할 것으로 보인다.

    처리구간 발생한 뿌리 수는 4시간 침지처리에서 106개로 가 장 많았고 무처리에서 46개로 가장 적었다(Table 1, Fig. 3). Ku and Cho(2014)는 수국 삽목에 IBA 호르몬 처리가 무처 리보다 월등히 많은 뿌리 수를 얻는데 효과적이었으며, 호르 몬 처리와 뿌리의 발생 수에 강한 상관 관계가 있는 것을 확 인하였다. 본 실험 결과도 마찬가지로 뿌리의 수는 호르몬 처 리구와 무처리구간의 차이가 상당히 컸으며, 무처리구와 IBA 500mg·L-1 4시간 침지 처리구 뿌리의 수는 약 2배 이상 차이 나는 것을 확인하였다.

    근장은 뿌리의 수와 반대되는 경향을 확인하였다. 뿌리의 수가 가장 적었던 무처리구에서 6.6cm로 가장 긴 뿌리가 발생되었고, 반대로 가장 많은 뿌리 수가 확인되었던 IBA 500mg·L-1 4시간 침지 처리구에서는 5.1cm로 가장 짧은 뿌 리가 확인되었다(Table 1, Fig. 3). 이는 무처리가 뿌리 발생 이 적어 근장이 발달되는 것으로 보인다(Tominaga and Wada 2017). 하지만 IBA 500mg·L-1 30분 침지 처리와 2시 간 침지 처리구간에는 뿌리 발생이 적음에 따른 근장 발달에 대한 경향 확인이 어려워 농도 변화가 클 수록 또는 처리 시 간이 2시간 이상일 경우에 이러한 경향이 뚜렷하게 나타나는 것으로 생각된다.

    발생된 뿌리의 두께는 IBA 500mg·L-1 4시간 침지 처리구 에서 0.94mm로 가장 두꺼웠으나, 무처리구 및 2시간 침지 처리구와 유의한 차이는 없었다. 뿌리의 무게는 무처리구에서 0.86g으로 가장 무거웠지만 30분 침지 처리구 및 2시간 침지 처리구와 통계적으로 큰 차이가 확인되지 않았다.

    뿌리가 발생된 부위의 길이는 호르몬 처리구 간에는 유의 한 차이는 없었으나 호르몬 처리구와 무처리구간 확연한 차 이가 확인되었다. 호르몬을 처리하였을 경우에는 약 2cm로 비교적 길고 넓은 부위에 걸쳐 뿌리가 발생된반면 무처리구 는 약 1cm 정도로 상대적으로 뿌리가 발생된 부분이 짧고 좁았다. 뿌리가 발생된 부분의 줄기 두께를 조사한 결과 IBA 500mg·L-1 4시간 침지 처리구에서 3.12mm로 가장 두꺼웠 고 30분 침지 처리구에서 2.31cm로 가장 얇었다. 무처리구 에서는 2.91mm로 발근 부위 두께가 가장 두꺼웠던 4시간 침 지 처리구(3.12cm)와 통계적 차이가 없음이 확인됨에 따라 호르몬 처리를 통한 발근 부위의 비정상적 줄기 두께 비대는 일어나지 않았다(Table 1).

    건전한 육묘를 위해 지상부의 생육도를 조사하기 위해 삽수 에서 싹이 틔여 길이 생장한 줄기의 마디 수를 조사한 결과 무처리에서 3.44개로 가장 많은 마디 생장이 확인되었고 호 르몬 처리구들 간에는 통계적 차이없이 평균적으로 1.61개의 마디 생장이 확인되었다. 호르몬 처리구는 지상부의 줄기 수 량 증대보다 뿌리의 수량 증대로 더욱 발달된 것으로 생각된 다(Fig. 3). 생체중은 2시간 침지처리구에서 0.61g으로 가장 가벼웠고 무처리구, 30분 침지 처리구, 4시간 침지처리구에서 각각 0.86g, 0.75g, 0.79g으로 통계적 유의차가 없었다.

    전체적인 조사결과 IBA 500mg·L-1 침지처리시 무처리에 비해 뿌리 수 증가에 효과가 있는 것으로 확인되었다. 많은 뿌 리 수는 생육 초기 토양 활착에 도움이 될 것으로 생각되며 이는 삽목묘의 후반 생육 증진에 영향을 미칠 것으로 생각됨 에 따라 추후 삽목묘의 후반 생육 조사가 필요 할 것으로 보 인다. 본 연구의 결과로 IBA 500mg·L-1 침지처리시 2시간 이상 침지 처리가 나무수국 삽목에서 효과적으로 발근율 및 발근수를 증대시키는 것으로 확인되었으며, 나무수국의 묘목 생산에 효과적으로 적용되기를 기대한다.

    본 연구의 결과 나무수국은 수국과 해부학적으로 방사조직 (R)의 형태, 섬유세포(F)의 밀도, 도관(V)의 발달, 전분(S) 함 유 세포의 수 등에 큰 차이가 관찰되었고 이러한 해부학적 차 이가 나무수국의 삽목율에 영향을 끼치는 것으로 예상된다. 나무수국과 수국의 삽목 후 뿌리조직 세포분열의 속도차이는 약 7일이었으나, 삽목 16일차에 외부에서 확인되는 뿌리의 길이는 큰 차이는 없는 것으로 보인다. 수국과 비교하여 번식 이 다소 어려운 나무수국은 IBA 500mg·L-1를 2시간 이상 침 지 처리 시에 가장 높은 발근율과 발근 수가 확인되어 호르몬 침지처리로 나무수국의 삽목 효율을 증대시킬 수 있을 것으로 사료되며, 나무수국의 삽목 번식에 기초 자료가 되어 삽목 효 율 증대에 활용되길 바란다.

    사 사

    본 논문은 전남대학교 산학협력단 연구자역량고도화사업 (2023-0708-01) 정원용 수국 국산 품종 개발 기획 과제의 지원에 의해 이루어진 것임.

    Figure

    FRJ-31-4-194_F1.gif

    Anatomical structure of transverse section in the one-year-old stems of H. macrophylla ‘Blaumeise’ (A, C, and E) and H. paniculate ‘Grandiflora’ (B, D, and F). Abbreviations: C: Cambium (marked with *); E: Epidermis; F: Fibers; Ph: Phloem; Pi: Pith; R: Ray ; S: Starch; V: Vessel; X: Xylem.

    FRJ-31-4-194_F2.gif

    Anatomical comparisons of transverse section in the stem of cutting at the initial and then final evaluation of the rooting, in different species (H. macrophylla and H. paniculata). The inside of squares represents the cell division. Arrows indicates protrusion of the adventitious roots. Abbreviations: C: Cambium (marked with *); R: Ray (marked with *).

    FRJ-31-4-194_F3.gif

    Effect of IBA treatment time on seedlings in Hydrangea paniculata ‘Touch of Pink’ at 6 weeks after cutting. A: Untreated cuttings, B: Cuttings treated with 500mg·L-1 IBA for 30 minutes, C: Cuttings treated with 500 mg·L-1 IBA for 2 hours, and D: Cuttings treated with 500 mg·L-1 IBA for 4 hours.

    Table

    Effects of IBA treatment time on the rooting of H. paniculata 'Touch of Pink' at 6 weeks after cuttings.

    <sup>x</sup>The values are the mean ± SE (n = 6).
    <sup>y</sup>The values are the mean ± SE (n = 34).
    <sup>z</sup>Mean in a column followed by the same letter are not significantly different according to Duncan’s test (<i>p</i> = 5).

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