유용식물
이야기
유용산림자원 고본 종자의 휴면유형과
발아 생리학적 특성
고본(Angelica tenuissima Nakai)은 산형과(Umbelliferae)의 다년생 초본으로 한국, 중국, 시베리아 및 일본에서 분포합니다. 우리나라에서는 백두대간의 깊은 산맥을 따라 분포하고 있으며, 식물의 최대 높이는 80cm까지 자라며 전체 식물은 털이 없으며 강한 향기를 발산합니다. 최근 소비자들은 약용성분이 있는 고부가가치 식물 또는 작물에 더욱 많은 관심을 보이고 있습니다. 고본은 뿌리와 뿌리줄기를 말린 후 주로 약재로 이용되며, 이러한 약용성분은 항(抗)당뇨병, 혈압 조절 및 혈전 용해 효과가 있는 것으로 알려져 있습니다.
사진 출처: 국립수목원 식물자원연구과, 국가생물종지식정보시스템
이러한 고본의 이용을 높이기 위해 재배가의 상황에 맞는 실생번식법 개발이 필요합니다. 실생번식은 종자를 파종하여 번식시키는 방법으로 일시에 많은 묘목을 얻을 수 있고 뿌리가 깊고 곧게 뻗어 삽목묘에 비해 대체로 내한성, 내건성 등 기상환경 적응성이 우수하고 수령이 길어 한번에 많은 양의 개체를 확보할 수 있는 적합한 방법입니다. 종자 휴면유형은 배아(embryo)의 발달 상태와 수분 흡수에 따라 분류되며, 물리적 휴면(physical dormancy), 생리적 휴면(physiological dormancy), 형태적 휴면(morphological dormancy), 형태 생리적 휴면(morphophysiological dormancy), 그리고 조합 휴면(combinational dormancy)의 다섯 가지 범주로 나누어집니다. 종자의 휴면은 생태 및 보존의 관점에서 중요한 식물 특성이지만, 종자 휴면을 극복하는 방법을 이해하면 원예 및 농업 산업에 잠재적으로 가치가 있는 야생종의 번식이 가능할 수 있습니다.
따라서 고본 종자의 휴면유형을 분류하고 발아특성을 파악하여 실생번식을 위한 최적의 발아 조건을 찾기 위해 수분 흡수, 온도별 발아, 저온층적 및 식물생장조절제(GA3)처리 실험을 수행하였습니다.
그림 5. 온도 처리(5, 15/6, 20/10, 25/15℃)에 따른 고본 종자의 발아율.
고본 종자의 수분 흡수 실험결과, 24시간 이내에 초기 종자 무게에 비해 210.0% 이상으로 꾸준히 증가하여 물리적 휴면은 없는 것으로 판단됩니다. 또한, 각 온도별(5, 15/6, 20/10, 25/15℃) 발아 실험 결과 5℃에서는 파종 후 7주부터 발아하기 시작했습니다. 반면에, 15/6, 20/10, 25/15℃의 온도 처리에서는 각각 4주, 2주, 2주 후에 고본 종자가 발아하기 시작했습니다. 최종 발아율은 15/6℃ 온도 처리에서 파종 후 20주에 80.0% 이상으로 다른 온도 처리보다 발아율이 높았습니다.
그림 6. 저온층적 기간(0, 4, 8, 12주)에 따른 고본 종자의 발아율.
그림 7. GA3 처리(0, 10, 100, 1,000mg·L-1)에 따른 고본 종자의 발아율.
고본 종자의 저온층적 기간에 따른 실험결과, 저온층적 기간이 0주였던 대조구에서는 20주 동안 고본 종자가 약 50% 정도밖에 발아하지 않았습니다. 하지만, 저온층적 기간이 4, 8, 12주였던 처리구에서는 약 80%의 종자가 발아를 완료하였습니다. 따라서, 고본 종자는 약 4주 이상 저온을 받으면 휴면이 타파되어 종자가 발아하는 것을 알 수 있으며, 8주의 저온을 받는 것이 최적의 기간인 것을 알 수 있었습니다.
지베렐린(GA3)과 같은 식물생장조절제의 적용은 많은 식물 종에서 휴면 상태를 타파하거나, 발아율을 높이기 위해 이전의 연구들에서 많이 사용됐습니다. 본 연구에서 파종 전 GA3의 적용으로 고본 종자의 최종 발아율을 향상할 수 있었습니다. 하지만, GA3의 최저 농도였던 10mg·L-1는 대조구(0mg·L-1)보다 최종 발아율이 낮았으며, 가장 높은 농도였던 1,000mg·L-1에서 고본 종자의 최종 발아율에 긍정적인 효과를 보였습니다.
결론적으로, 고본 종자는 8주 정도의 저온층적을 통하여 휴면을 완벽히 타파시킬 수 있으며, 파종 전 GA3의 적용 또한 발아율을 향상하는데 도움이 되었습니다. 이러한 연구는 다양한 환경조건에서의 유용산림자원 종자의 생태생리학적 메커니즘에 대한 이해를 높일 수 있으며, 고본의 대량증식법 개발 및 양묘하는데 필요한 시간을 단축시킬 수 있을 것으로 기대됩니다.
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식물자원연구과
석사연구원 김현민, 류선형, 이아로 박사후연구원 고충호 임업연구관 정재민
