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ISSN : 1225-5009(Print)
ISSN : 2287-772X(Online)
Flower Research Journal Vol.31 No.4 pp.287-296
DOI : https://doi.org/10.11623/frj.2023.31.4.12

Practical Methods for Seed Germination of Neolitsea sericea (Blume) Koidz., a Native Plant in the Korean Peninsula
한반도 자생식물 참식나무의 실용적인 종자발아 방법

Dong Gyu Lee1, Chae Won Kim1, Jung Min Kim2, Jae Ik Nam2**, Seung Youn Lee1,3*
1Department of Horticulture and Breeding, Graduate School of Andong National University, Andong 36792, Korea
2Dvision of Garden Material Research, Sejong National Arboretum, Sejong 30106, Korea
3Department of Smart Horticultural Science, Andong National University, Andong 36729, Korea

이동규1, 김채원1, 김정민2, 남재익2**, 이승연1,3*
1국립안동대학교 대학원 원예육종학과
2국립세종수목원 정원소재연구실
3국립안동대학교 스마트원예과학과
Correspondence to Seung Youn Lee Tel: +82-54-820-5472 E-mail: mrbig99@anu.ac.kr ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5677-2171

Co-Correspondence to Jae Ik Nam Tel: +82-44-251-0215
E-mail: silhouette@koagi.or.kr ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9800-563X

29/11/2023 06/12/2023

Abstract


Growing interest in gardens has led to research on the use of native plants. Neolitsea sericea (Blume) Koidz. is an ornamental plant and a valuable timber species. Therefore, this study was conducted to investigate the germination characteristics of N. sericea seeds in order to develop a seed propagation protocol usable as an ornamental plant material. Seeds collected from Jeju Island on November 2, 2022, were used in this experiment. A phenology experiment confirmed that seeds dispersed in November germinate and that seedlings emerged in May of the following year when the temperature increases. An examination of the seeds’ inside and surface morphology revealed that the cotyledons were fully developed at the time of seed dispersal. N. sericea seeds absorbed approximately 40% of water after 72 h. The germination rates at 25/15°C after 0, 2, 4, 8, and 12 weeks of cold stratification were 0, 0, 21.1, 32.6, and 34.7%, respectively. GA3 were treated with 0, 10, 100, and 1000 mg·L-1 and the germination rates at 25/15°C were 0%, 14.5%, 22.7%, and 42.2%, respectively. Therefore, the experimental results indicated that cold stratification for more than eight weeks or GA3 treatment resulted in germination rates ranging from approximately 34% to 42%. This suggests that dormancy was partially overcome, indicating an intermediate PD. However, some seeds may exhibit deep PD and not germinate under certain conditions. The after-ripening treatment suggested that the seeds have a recalcitrant storage behavior, as they lost viability after four weeks due to rapidly decreased in moisture content. Recalcitrant seeds are seeds that cannot be stored for long periods under ambient conditions.




최근 정원에 대한 관심이 증가함에 따라 자생 식물을 활용 하기 위한 연구가 진행되고 있다. 참식나무(Neolitsea sericea (Blume) Koidz).는 관상용뿐만 아니라 목재로도 이용할 수 있 다. 따라서 이 연구는 참식나무를 정원 식물 소재로 활용하기 위한 대량 증식 기술 개발을 위하여 종자의 발아 특성과 저장 특성에 대해 알아보고자 진행하였다. 2022년 11월 2일 제주 지역에서 채집한 종자를 실험에 사용하였다. 종자의 내·외부 형태 관찰을 한 결과, 종자가 탈리되는 시점에 배가 완전히 발 달한 형태를 가지고 있기 때문에 형태적휴면(morphological dormancy, MD)이 없음을 확인할 수 있었다. 수분흡수 실험 을 통하여 참식나무 종자는 72시간 이후 40% 정도의 수분흡수 율을 보여 내과피의 불투성에 의한 물리적휴면(PY, physical dormancy)이 없는 것으로 판단하였다. 채종 후 곧바로 무가 온 온실에 파종하면 이듬해 5월에 약 60%가 발아하였다. 저 온습윤처리 0, 2, 4, 8, 12주 후 25/15°C에 배양한 결과 최 종 발아율은 각각 0%, 0%, 21.1%, 32.6%, 34.7%였다. GA3 를 0, 10, 100, 1000mg·L-1 농도로 처리한 후 25/15°C에서 배양한 결과, 최종 발아율은 각각 0, 14.5, 22.7, 42.2%였다. 따라서 본 실험의 결과 8주 이상의 저온 처리 또는 GA3 처리 를 통하여 어느 정도 휴면을 타파시킬 수 있었다. 이러한 결과 를 통하여 종자는 intermediate PD를 가지는 것으로 판단 된다. 일부 발아하지 않은 종자는 deep PD를 가지고 있는 것 으로 판단하였다. 후숙 처리 실험의 결과 4주 만에 수분 함량 이 2% 이하로 감소하였고 종자는 전혀 발아하지 않았다. 따라 서 종자의 저장 특성 중 recalcittrant 특성을 지닌 난저장성 종자로 보인다.


Lauraceae , physiological dormancy , recalcitrant seed , seed storage

녹나무과 , 생리적휴면 , 난저장성 종자 , 종자 저장

초록

    서 언

    최근 정원에 대한 관심도가 증가하면서 정원의 수 또한 증 가하고 있다(Lee 2021). 정원을 조성하는데 있어 식물은 가 장 중요한 소재이다. 그러나 늘어난 정원의 수(KFS 2023)에 비해 국내 정원에 식재 되고 있는 식물은 다양하지 못하다 (Yeon et al. 2022). 따라서 최근 국립수목원, 국립세종수목 원 등 한반도에 자생하는 식물을 중심으로 새로운 정원소재의 활용도를 높이고자하는 연구가 진행되고 있다.

    한반도 남부 지방 및 남해안 지역에 자생하는 참식나무 (Neolitsea sericea (Blume) Koidz.)는 녹나무(Lauraceae)과 참식나무(Neolitsea)속에 속하는 상록활엽수이다. 식물의 수 고는 10m, 지름은 40cm에 달하며, 꽃은 9월말~11월 중순에 피어 다음 해 7월 중순~11월 중순에 열매가 붉은색으로 익는 다(KNA 2023). 참식나무는 실외 정원에서 조경수로 활용되 고 있으나, 실내 정원에서 분화로도 높은 잠재력을 지닌 목본 식물로 평가받고 있다(Kim et al. 215). 뿐만 아니라 목재는 건축재, 토목재, 가구재, 포장재로 이용되며 열매는 향수 원료 로 이용된다 (NIBR 2016). 이와 같이 다양하게 활용이 가능 한 참식나무의 대량번식 기술을 개발하는 것이 필요하다.

    참식나무 번식 방법으로는 삽목 번식과 종자 번식이 있다. 한반도 자생 참식나무의 기존 종자발아 연구에서 3월에 채종 한 종자는 파종한지 한달 이상 경과하여 발아가 시작되었고 최종적으로 96.7%의 발아율을 보였다고 하였다(Kim et al. 2015). 그러나 이 연구에서는 채종시기가 매우 늦고 파종 방 법과 배양 온도 등에 대한 구체적인 내용을 제시하지는 않았 다. 녹나무과에 속하는 Lindera benzoin (L.) Blume(Dirr 1998)와 L. umbellata(Conden and Blazich 2003)의 삽목 번식은 발근율과 생존율이 낮아 번식의 효율이 낮다고 보고되 었다. 참식나무속에 속하는 N. aculninatissima 종자는 휴면 을 가지고 있어 발아까지 20주 이상 걸리고 생리적휴면의 한 종류인 nondeep physiological dormancy(PD)를 가지고 있는 것으로 보고 된 바 있다(Chen et al. 2006). 그러나 자 생 참식나무의 실용적인 종자번식을 위한 객관적인 자료는 거 의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 한반도에 자생하는 참식나무의 실용적인 종자 번식을 위해서 종자의 발아특성을 조사하고 휴면 유형을 분류하였으며, 이를 통하여 효과적인 종자번식을 위한 기초자료를 확보하고자 수행되었다.

    재료 및 방법

    실험재료

    본 연구에 사용된 참식나무(Neolitsea sericea (Blume) Koidz.) 의 종자는 2022년 11월 2일 제주 여미지식물원에 식재된 개 체에서 수집하였다. 종자는 수집된 직후 정선 과정을 거쳐, 실 험실 내에서 약 1주간 건조 후 0°C로 설정된 저온저장고 (HB-603CM, Hanbaek Scientific Technology, Korea)에 보관하였다. 종자는 실험에 사용될 때마다 저온저장고에서 꺼 내어 사용하였다. 종자의 소독 방법으로는 증류수로 종자를 세척한 뒤 70%의 에탄올 용액이 담긴 비커에 종자가 잠길 정도로 10초간 침지 후 증류수로 6회 세척하였다. 에탄올로 소독을 마친 종자는 메쉬망에 넣어 2000mg·L-1의 베노밀 (Benomyl, Farm Hannong, Korea) 용액에 침지한 후 교 반기(MSH-20D, DAIHAN-Scientific, Korea)에서 24시간 동안 180rpm으로 교반하였다. 소독된 종자들은 증류수로 약 2~3회 세척 후 150x20mm 페트리디쉬(DH.W30019, Daihan Scientific, Korea)에 여과지(ADVANTEC No. 1 150mm, Advantec Toyo Kaisha, Japan) 2매를 깔고 증류 수를 충분히 주입한 후 치상하였다.

    종자 기본특성

    참식나무 종자의 기본 특성으로 종자의 길이, 너비, 무게를 조사하였다. 종자의 길이, 너비 측정을 하기 위해 버니어캘리퍼 스(Digital caliper 150mm, Kangalu, China)를 사용하였으 며, 종자의 무게는 전자저울(PAG214, OHAUS corporation, USA)을 사용하여 3반복씩 백립중(mg)으로 측정하였다. 모체로 부터 탈리된 시점의 종자 내･외부 형태와 발아 과정의 형태를 관찰하기 위하여 실험용 메스(Surgical Blade No.10, Feather Safety Razor, Japan)로 종자를 반으로 가른 후 USB전자현미경 (AM3111 Dino-Lite premier, ANMO Electronics, Taiwan) 을 사용하여 관찰하였다.

    수분 흡수 실험

    내과피의 불투수성 여부를 확인하기 위하여 수분흡수실험 을 진행하였다. 실온(20~25°C)에서 유리 비커(100mL)에 종 자가 충분히 잠길 정도로 증류수를 채운 후 10립 3반복으로 관찰하였다. 치상 된 종자는 0, 3, 6, 9, 12, 24, 48, 72, 96, 120시간마다 종자를 비커에서 꺼내어 종자 표면의 물기를 닦 아낸 후 종자의 무게를 측정하였다. 수분흡수율은 다음과 같 이 계산되었다. 수분흡수율을 아래의 계산식으로 조사하였다.

    Ws(%) = [(Wh-Wi)/Wi] × 100, Ws = 증가된 종자 무게, Wh = 수분이 공급된 후 종자의 무게, Wi = 초기 건조 종자의 무게를 뜻한다.

    Phenology를 통한 발아 과정의 관찰

    모체로부터 탈리되는 시점부터 종자가 겪게 되는 자연 상태에서의 계절적 변화에 대한 반응과 성장 패턴을 파악하 기 위하여 무가온 온실에서 phenology 실험을 진행하였다. 2022년 11월 16일에 실제 모체에서 탈리 되는 시점을 재현하 여 종자의 발아율과 유묘 출현율을 관찰하기 위하여 실험을 진 행하였다. 발아율을 관찰하기 위하여 원예용 상토(Baroker, Seoul Bio, Korea; 제오라이트 4%, 펄라이트 7%, 질석 6%, 코 코피트 68%, 피트모스 14.73%, 비료 0.201%, 습윤제 0.064%, pH 조절제 0.005%)와 펄라이트 (Ecolite #3, Homan, Korea)를 1:1 비율로 3개의 플라스틱 화분(100×90mm; diameter×height) 에 채운 뒤 2cm 깊이로 종자가 담긴 주머니를 묻었다. 폴리 에스테르 미세망을 주머니로 사용하였다. 주머니 속을 강모래 로 채운 뒤 종자를 20립씩 넣었다. 플라스틱 화분은 지면과 맞추어 땅에 묻어 발아율을 관찰하였다. 유묘 출현은 원예용 상토와 펄라이트를 1:1 비율로 채운 플라스틱 화분 3개에 2cm 깊이로 종자를 20립씩 묻었다. 지면의 높이와 화분의 높 이를 맞추어 화분을 땅에 묻었다. 유근 출현의 기준은 유근이 3mm 돌출하였을때, 유묘 출현은 본엽이 지상에서 출현하였 을 때를 기준으로 하여 조사하였다. 관찰 기간은 2022년 11 월 16일부터 2023년 7월 19일까지였으며, 관찰 기간 동안 의 환경 데이터는 데이터로거(Watchdog 1650 Micro Station, Spectrum Technologies, USA)를 사용하여 지온과 기온을 매 30분마다 측정하였다.

    저온습윤처리가 종자의 발아에 미치는 영향

    0, 2, 4, 8, 12주 동안 4°C로 설정된 콜드랩챔버(HB-603CM, Hanbaek Scientific Technology, Korea)에서 저온습윤처리 를 하였다. 저온처리 기간이 끝난 후 각각 15/6°C, 25/15°C로 설 정된 멀티룸챔버(HB-302S-4, Hanbaek Scientific Technology, Korea)에서 12/12h(light/dark)의 환경에 종자를 두고 발 아율을 관찰하였다. Petridish에 조사된 광의 PPFD는 약 11.24μmol·m-2·s-1이다. 20립 3반복으로 저온처리 후 28주 간 발아율을 관찰하였으며, 발아율은 유근이 3mm 이상 돌출 하였을 때를 기준으로 하여 조사하였다.

    저온습윤처리 전 고온처리가 종자의 발아에 미치는 영향

    저온습윤처리 전 고온 기간이 종자의 휴면과 발아 촉진에 미치는 영향을 알아보기 위하여 실험을 진행하였다. 변온 25/15°C로 설정된 멀티룸챔버에 종자를 6주간 배양 후 12주 동안 4°C로 설정된 콜드랩챔버에서 저온습윤처리를 하였다. 처리 기간이 끝난 후 각각 15/6°C, 25/15°C로 설정된 멀티 룸챔버에서 12/12h(light/dark)의 환경에 종자를 두고 발아 율을 관찰하였다. Petridish에 조사된 광의 PPFD는 약 11.24μmol·m-2·s-1이다. 실험은 20립 3반복으로 27주간 발 아율을 관찰하였으며, 발아율은 유근이 3mm 이상 돌출하였 을 때를 기준으로 하여 조사하였다.

    GA3 처리가 종자의 발아에 미치는 영향

    GA3 처리에 따른 종자의 휴면타파 및 발아촉진 효과를 알아보고자 실험을 진행하였다. 정선된 종자를 0, 10, 100, 1000mg·L-1의 GA3(MBcell, Korea) 용액에 24시간 동안 침 지 후, 10회 이상 증류수에 세척하였다. 세척된 종자는 70% 의 에탄올 용액이 담긴 비커에 종자가 잠길 정도로 10초간 침 지 후 증류수로 6회 세척하였다. 세척된 종자는 2000mg·L-1 의 베노밀 용액에 8시간 동안 침지하였다. 소독된 종자들 은 증류수로 약 2~3회 다시 세척 후 Petridish(150×20mm; diameter×height)에 여과지 2매를 깔고 증류수를 충분 히 주입한 후 15/6°C, 25/15°C로 설정된 멀티룸챔버에서 12/12h(light/dark)의 환경에 20립 3반복으로 종자를 두고 발아율을 관찰하였다. Petridish에 조사된 광의 PPFD는 약 11.24μmol·m-2·s-1이다. 실험 관찰 기간은 27주였으며, 발 아율은 유근이 3mm 이상 돌출하였을 때를 기준으로 하여 조 사하였다.

    후숙처리(after-ripening, 상온 건조)가 종자의 발아에 미치는 영향

    후숙 처리 기간에 따른 종자의 휴면타파 및 발아촉진 효과 를 알아보고자 실험을 진행하였다. 총 0, 2, 4, 8, 12주 동안 20~25°C 실온에서 건조하였다. 후숙 처리를 마친 종자는 발 아율을 확인하기 위하여 저온습윤처리 실험에서 사용된 소독 방법과 같은 방식으로 소독 과정을 거쳐 25/15°C로 설정된 멀티룸챔버(HB-302S-4, Hanbaek Scientific Technology, Korea)에서 12/12h(light/dark)의 환경에 종자를 두고 발 아율을 관찰하였다. Petridish에 조사된 광의 PPFD는 약 11.24μmol·m-2·s-1이다. 실험은 20립 3반복으로 배양 후 30 주간 발아율을 관찰하였으며, 발아율은 유근이 3mm 이상 돌 출하였을 때를 종자가 발아한 것으로 간주하였다. 각 후숙 기 간별로 종자의 수분함량을 측정하였다. 수분함량의 측정 방 법으로는 후숙처리된 종자의 무게를 측정한 다음, 건조기 (HB-502M, Hanbaek Scientific Technology, Korea)에 80°C로 3일간 건조 후 건조된 종자의 무게를 측정하여 종자 의 수분보유율을 계산하였다.

    수분보유율(%) = [(Wf-Wd)/Wf] × 100, Wf = 후숙 처리 후 종자의 무게, Wd = 건조기에 건조한 종자의 무게를 뜻한다.

    광 조건이 종자의 발아에 미치는 영향

    건조 저장중이던 종자를 사용하였고 종자가 배양된 Petridish (150×20mm; diameter×height)를 각각 12/12h(light/dark) 로 설정된 멀티룸챔버(HB-302S-4, Hanbaek Scientific Technology, Korea)에 배치하였다. Petridish에 조사한 광 의 PPFD는 11.24μmol·m-2·s-1이다. 암 조건을 형성하기 위 해 petridish를 알루미늄 호일로 감싼 뒤 멀티룸챔버에 배치 하였다. 멀티룸 챔버의 온도 조건은 변온 25/15°C였다. 실험 은 20립 3반복으로 24주간 발아율을 관찰하였으며, 발아율은 유근이 3mm 이상 돌출하였을 때를 기준으로 하여 조사하였 다. 실험에 사용한 종자는 앞선 저온습윤처리 실험과 동일한 방법으로 종자를 소독하여 실험에 사용되었다.

    통계분석

    실험의 통계처리 및 분석을 수행하기 위해 각 처리별로 조 사 된 데이터는 SAS 9.4(SAS Inst. Inc., Cary, NC, USA)를 사용하여 분산분석을 하였고, 각 처리간의 유의성 비교를 위 해 Duncan’s multiple range test(p<0.05)로 검정하였다. 실험에서 기록된 발아 데이터는 SigmaPlot 10.0(SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 통해 그래프로 제시하였다.

    결과 및 고찰

    종자 기본특성

    참식나무 종자의 길이는 9.0±0.3mm, 너비는 8.0±0.3mm, 백립중은 27.1±1.2mg으로 조사되었다(Table 1). 종자 외부 형태는 갈색의 내과피로 둘러싸여 있으며, 내부 형태는 모체 로부터 탈리되는 시점에 배와 배유가 완전히 발달한 모습을 관찰하였다(Fig. 3B, C). 동일 속인 Neolitsea aciculata의 종 자 모양은 subglose이며, 종자 표면은 areolate 이었으며, 배 유형은 foliate-investing으로 보고된바 있다(KNA 2017). 본 연구의 관찰 결과 종자의 모양은 globose, spherical 이며, 종자의 표면은 reticulate였으며, 종자 배의 유형은 foliate-investing으로 확인하였다. 종자 발아하기 위해서 배의 추가적인 신장이 필요하다면, 이를 형태적휴면(morphological dormancy, MD)이라 한다(Baskin and Baskin 2014). 참식 나무 종자는 완전히 발달한 배, 자엽 등이 관찰되었다(Fig. 3D, E, F). 따라서 참식나무 종자는 배가 완전히 발달한 형태 를 가지고 있기 때문에 형태적휴면(MD)이 없음을 확인할 수 있었다.

    수분 흡수 실험

    참식나무 종자의 내과피 불투수성 여부를 확인한 결과, 48 시간 만에 수분 흡수율이 포화 상태에 도달하였다. 120시간 경과 후 최종 수분 흡수율은 38.2±1.9%로 측정되었다(Fig. 1). 따라서 수분 흡수가 내과피에 의해 방해되지 않았음을 확 인하였다. 종자의 발아에는 수분이 필요하지만, 내과피의 불 투성 즉 물리적 요인으로 인해 종자가 발아하지 못하는 것을 물리적휴면(physical dormancy, PY)이라 한다(Baskin and Baskin 2004). 참식나무 종자의 수분 흡수율은 20% 이상으 로, 같은 녹나무과에 속하는 Phoebe bournei(Li and Min 2020)와 Cinnamomum migao(Chen et al. 2022)의 종자와 유사한 결과를 보였다. 따라서 참식나무 종자는 내과피의 불 투성으로 인한 물리적휴면(PY)이 없다고 판단하였다.

    Phenology를 통한 발아 과정의 관찰

    무가온 온실 조건에서 계절적 환경 변화에 따라 참식나무 종자의 유근 출현과 유묘 출현을 관찰하였다. 11월 16일에 파종된 종자는 이듬해 봄, 5월 초부터 발아를 시작하여 6월 초에는 61%의 최종 발아율을 나타내었다(Fig. 2). 유근이 출 현한 후 4주 이내 유묘가 출현하는 것을 관찰할 수 있었으며, 최종 유묘 출현율은 55.6%였다(Fig. 2). 늦가을, 11월 중순에 탈리되어 땅속에 묻힌 종자는 겨울 동안 낮은 온도에 노출된 후, 5월에 상대적으로 온도가 상승함에 따라 유근과 유묘가 출현하였다. 온대 기후에 서식하는 다년생 식물의 경우 겨울 철 저온 기간이 경과함에 따라 휴면상태인 종자의 비율이 감 소한다고 보고된 바 있다(Hoyle et al. 2014;Solarik et al. 2016). 따라서 자연 상태에서 충분한 저온 기간을 지나고서야 발아가 진행된다는 것을 확인하였다.

    저온습윤처리 및 고온 처리에 따른 종자의 변화 관찰

    25/15°C 배양 조건에서 0, 2, 4, 8, 12주의 저온 처리를 거친 경우, 최종 발아율은 각각 0, 0, 21.1, 32.6, 34.7%였다. 15/6°C에서는 모든 처리 구에서 발아한 종자가 관찰되지 않았 다(Fig. 4). 따라서 저온 처리는 발아율 촉진에 효과가 있었으나, 휴면을 완전히 타파하지는 못하였다. 형태적으로 충분히 발달한 종자가 30일 이내 발아하지 못할 경우 생리적휴면(physiological dormancy, PD)이라 한다(Baskin and Baskin 2014). 참식나 무와 같이 녹나무과에 속하는 N. acuminatissima는 non deep PD로(Chen et al. 2006), C. migao는 PD로 분류된다 바 있다 (Chen et al. 2022). 참식나무 종자의 실험 결과 15/6, 25/15°C 배양 조건에서 30일 이내 발아한 종자는 없었으며, 25/15°C에서 4주 이상의 저온 처리에서 휴면이 타파되었다. 따라서 참식나무는 종자의 휴면 유형 중 생리적휴면(PD)을 가지 고 있었다. 생리적휴면(PD)을 가진 종자의 경우 저온 처리 전 일정 기간 고온 처리를 하게 되면 휴면이 타파되는 경우가 있다 (Baskin and Baskin 2022). 실험 결과 저온 처리 전에 일정기 간 고온 처리를 한 경우, 종자 발아 촉진에 대한 효과는 없었다 (Fig. 5).

    GA3 처리가 종자의 발아에 미치는 영향

    GA3는 0, 10, 100, 1000mg·L-1 농도로 처리한 후 25/15°C 에서 최종 발아율은 각각 0, 14.5, 22.7, 42.2%였다. GA3 1000mg·L-1 처리 구에서 12주 차에 가장 빨리 발아 하기 시작했다. 반면 15/6°C에서는 모든 처리 구에서 발아한 종자가 관찰되지 않았다(Fig. 6). 같은 녹나무과에 속하는 C. longepaniculatum(He et al. 2023)와 L. melissifolia (Hawkins et al. 2011)에서도 GA3 처리는 휴면을 타파하고 발아율을 촉진한다고 보고된 바 있다. 따라서 GA3 처리는 참 식나무 종자의 휴면을 타파하고 발아율을 촉진 시켰으나, 휴 면이 완전히 타파된 것은 아닌 것으로 판단하였다.

    생리적휴면(PD)은 non-deep PD, intermediate PD, deep PD 3가지 유형으로 분류할 수 있다(Baskin and Baskin 2014). Non deep PD는 저온습윤처리, 후숙(dry after-ripening), GA 처리를 통하여 2개월 이내 휴면을 타파할 수 있다(Baskin and Baskin 2004). 또한 후숙처리는 생리적휴면을 타파시키기 위 한 저온 요구도를 단축시키는 효과가 보고되었다. Intermediate PD는 휴면이 타파되는데 2~3개월의 저온습윤처리와 후숙처리 가 필요하며, 일부 종의 경우 GA처리를 통하여 휴면을 타파할 수 있다(Baskin and Baskin 2014;Nikolaeva 1696). Deep PD는 GA처리로는 종자의 휴면을 타파할 수 없으며, 3개월 이상의 저온습윤처리를 통해 휴면이 타파된다(Baskin and Baskin 2004). 본 실험의 결과 8주 이상의 저온 처리 또는 GA3 처리를 통하여 약 34~42%의 발아율을 보였다. 따라서 일정 부분 휴면이 타파된 것으로 보아 intermediate PD를 가지는 것으로 판단된다. 다만, 나머지 개체들이 발아하지 못한 원인에 대해 본 연구에서는 밝히지 못하였으나, 아마도 deep PD가 일정 부분 있는 것으로 판단된다.

    후숙 기간에 따른 종자의 발아에 미치는 영향

    후숙 처리 기간이 4주 이상부터는 전혀 발아하지 않았다. 수 분함량은 후숙 처리 간이 길어짐에 따라 0, 2, 4, 8, 12주에서 각각 4.7, 2.2, 1.8, 1.6, 1.1%로 감소하였다(Fig. 7). 종자의 저장 특성은 orthodorx, intermediate, recalcittrant seed 의 3가지로 분류된다(Hong and Ellis 1996). 5%의 수분 함량 과 -20°C에서 3개월 저장하여도 종자의 활력이 있는 경우 orthodorx 저장 특성을 지닌 종자로 분류한다. Orthodorx 종자를 제외한 수분함량이 10~12% 이하일 때 활력이 있는 종 자를 intermediate 저장 특성을 지닌 종자로 분류하며, 활력을 잃는 종자를 recalcittrant 저장 특성을 지닌 종자로 분류한다 (Hong and Ellis 1996). 같은 참식나무속인 N. aciculata는 intermediate(Chen et al. 2007)로 분류되었고, N. konishii 는 recalcittrant(Lin and Huang 1994)로 분류된 바 있다. 반면 같은 녹나무과인 Cassytha filiformis는 orthodorx(Mahadevan and Jayasuriya 2013) 저장 특성을 보인다. 본 실험의 결과와 비교하였을 때 같은 녹나무과에 속하여도 종마다 저장 특성이 다른 것을 확인 할 수 있다. 한반도 자생 참식나무의 기존 종자저 장 연구에서도 상온에서 저장할 경우, 발아율이 급격히 떨어져 서 4°C에 저장하는 것이 바람직하다고 보고하였다(Kim et al. 2015). 따라서 참식나무 종자는 4주 만에 급격한 수분 함량이 감소하여 종자의 활력을 잃은 것으로 판단되어 종자의 저장 특 성 중 recalcittrant 특성을 지닌 난저장성 종자로 보인다. 다만 TTC 활력 검정을 하지 않았으므로 활력 검정에 대한 확인 또는 추가 실험이 필요할 것으로 판단된다.

    광 조건이 종자 발아에 미치는 영향

    건조 저온저장 중이던 종자로 실험한 결과, 암 조건과 명 조 건에서 발아율은 각각 22.06, 1.85%였다(Fig. 8). Phenology 실험에서의 최종 발아율은 약 60%로 나타났다. 그러나 12주 간 저온 처리를 한 종자에서의 최종 발아율은 약 34%로 나타 났다. 본 실험의 결과 암 조건에서 광이 있는 조건에 비해 발 아율이 유의하게 높은 것으로 보아, 앞선 phenology 실험 즉, 자연조건과 기내 조건 실험에서의 발아율 차이는 광조건 이 어느 정도 영향을 미쳤다고 판단된다.

    결론적으로 제주 남부지역에서 자생하는 참식나무는 종자 의 휴면 유형 중 intermediate PD 또는 deep PD 판단되었 으며, 종자의 저장 특성 중 난저장성종자(recalcitrant seed) 로 판단되었다. 따라서 본 연구의 결과들을 통해 참식나무의 효율적인 종자 번식과 대량증식을 상업적 측면에서 고려하였 을 때, 채종 직후 곧바로 파종하여 자연적인 온도의 변화를 겪 게 하는 것이 바람직 한 것으로 판단된다. 다만 생리적 휴면을 타파하기 위하여 8주 이상의 저온 처리 또는 1000mg·L-1 이 상의 GA3 용액에 침지 처리를 한 후 25/15°C의 환경 조건에 파종하면 일정부분 휴면을 타파시킬 수 있다. 또한 난저장성 종자의 특성을 가지고 있기 때문에 채종 후 종자를 상온에 보 관하는 것은 피해야 한다.

    사 사

    본 연구는 국립세종수목원 기후변화 대응 정원식물 스마트 팜 증식기술 개발 과제, 이공분야 대학중점연구소 지원사업 [3P화분매개 네트워크(NRF-2018R1A6 A1A03024862)]의 지원에 의해 수행되었음.

    Figure

    FRJ-31-4-287_F1.gif

    Water absorption rate of Neolitsea sericea (Blume) Koidz. seeds soaked with distilled water for 0 - 120 hours. Error bars indicate mean ± SE of three replicates. Three replicates of 10 seeds each were used for Imbibition test.

    FRJ-31-4-287_F2.gif

    Phenology of dormancy break and germination in seeds of Neolitsea sericea (Blume) Koidz. The seeds were harvested on November 2, 2022. Error bars indicate mean ± SE of three replications. Three replicates of 20 seeds each were used.

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    Light microscope images of a fruit (A), a seed (B), inside of seed and embryo (C), germination (D - F) and a seedling (G) of Neolitsea sericea (Blume) Koidz. Scale bars are 5mm (A - F) and 2cm (G).

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    Germination of Neolitsea sericea (Blume) Koidz. seeds as affected by cold stratification periods (0, 2, 4, 8, or 12 weeks). Following the treatment, the seeds were incubated at 15/6℃ or 25℃. Error bars indicate mean ± SE of three replications. Three replicates of 20 seeds each were used for the cold stratification effects test. The different letters indicate significantly differences at p < 0.05 (Duncan’s multiple range tests).

    FRJ-31-4-287_F5.gif

    Germination of Neolitsea sericea (Blume) Koidz. seeds as affected by warm stratification pre-treatment (6 weeks) at 25/15℃. Warm (6 weeks at 25/15℃) followed by cold (12 weeks at 4℃) stratification was applied. Following the treatment, the seeds were incubated at 15/6℃ or 25/15℃. Error bars indicate mean ± SE of three replications. Three replicates of 20 seeds each were used for the warm and cold stratification effects test. The different letters indicate significantly differences at p < 0.05 (Duncan’s multiple range tests).

    FRJ-31-4-287_F6.gif

    Germination of Neolitsea sericea (Blume) Koidz. seeds as affected by GA3 (0, 10, 100, or 1000 mg·L-1) treatment. Following the treatment the seeds were incubated at 15/6℃ or 25/15℃. Error bars indicate mean ± SE of three replications. Three replicates of 20 seeds each were used for GA3 effects test. The different letters indicate significantly differences at p < 0.05 (Duncan’s multiple range tests).

    FRJ-31-4-287_F7.gif

    Germination of Neolitsea sericea (Blume) Koidz. seeds as affected by after-ripening (0, 2, 4, 8, or 12weeks) at room temperatures. Following the treatment, the seeds were incubated at 25/15℃. Error bars indicate mean ± SE of three replications. Three replicates of 20 seeds each were used for the after-ripening effects test. The different letters indicate significantly differences at p < 0.05 (Duncan’s multiple range tests).

    FRJ-31-4-287_F8.gif

    Germination of Neolitsea sericea (Blume) Koidz. seeds as affected by light conditions. Error bars indicate mean ± SE of three replications. Three replicates of 20 seeds each were used for effects of the light test. The different letters indicate significantly differences at p < 0.05 (Duncan’s multiple range tests).

    Table

    Seed characteristics of Neolitsea sericea (Blume) Koidz.

    <sup>Z</sup>Values of length and width are expressed as mean ± S.E (n = 20).
    <sup>y</sup>Values are expressed as mean ± S.E (n = 3).

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