Preview
Research Article

Horticultural Science and Technology. 28 February 2022. 12-20
https://doi.org/10.7235/HORT.20220002

Effect of Rooting Promoter Treatments on Cutting and Growth of Sedum takesimense

발근촉진제 처리에 따른 섬기린초의 삽목번식 및 생육특성
Sang Im Oh1
,
Ae Kyung Lee1*
오 상임1
,
이 애경1*
1Department of Environmental Horticulture and Landscape Architecture, Major of Environmental Horticulture, Dankook University, Cheonan 31116, Korea
1단국대학교 환경원예·조경학과 환경원예학전공
*Corresponding Author

ABSTRACT

The aim of this study is to investigate the effect of rooting promoters on the rooting and growth of Sedum takesimense cuttage. Results of underground part growth after treatment with rooting promoters showed that the numbers of roots after treatment with 250 mg·L-1 indole-3-butyric acid (IBA), 500 mg·L-1 IBA, and 500 mg·L-1 NAA were 8 to 9, and treatments with 500 mg·L-1 IBA and 500 mg·L-1 α-naphthaleneacetic acid (NAA) resulted in the longest root lengths of 5.3 and 5.4 cm, respectively. In addition, the plants treated with rooting promoters had 60% higher rooting percentage than those without the treatment. The rooting percentage of plants treated with 250 mg·L-1 IBA, 500 mg·L-1 IBA, and 500 mg·L-1 NAA, in particular, was 95% or higher for about 5 days, indicating its effectiveness in root development. The aboveground part of S. takesimense plants treated with 250 mg·L-1 IBA, 500 mg·L-1 IBA, and 500 mg·L-1 NAA had a longer plant height, greater number of leaves, and longer and wider leaves than those treated with other treatments. Accordingly, the survival rate of plants treated with 250 mg·L-1 IBA, 500 mg·L-1 IBA, and 500 mg·L-1 NAA was higher than 90%, suggesting well-established roots and excellent growth of the aboveground parts. In addition, the physiological activity of growth was not inhibited even after cuttage treatment, and the maximum photochemical efficiency (Fv/Fm) and NDVI and SR indices were within the normal range, confirming suitable concentrations of rooting promoters for S. takesimense cuttage. Therefore, the treatment with rooting promoters 250 mg·L-1 IBA, 500 mg·L-1 IBA, and 500 mg·L-1 NAA is considered beneficial for the cuttage of S. takesimense, as they resulted in excellent growth and development of roots and showed a positive effect on the growth of the aboveground parts after cuttage.

Keywords
Crassulaceae
IBA
NAA
propagation
stem cutting

본 연구는 섬기린초(Sedum takesimense)의 삽목 시 발근촉진제 처리가 발근 및 생육에 미치는 영향을 알아보고자 수행하였다. 발근촉진제 처리 후 지하부의 생육특성은 IBA 250mg·L-1, 500mg·L-1과 NAA 500mg·L-1 처리구에서 발근 수가 8–9개로 많았으며 발근장은 IBA 500mg·L-1과 NAA 500mg·L-1 처리구 각각 5.3cm와 5.4cm로 가장 긴 것으로 조사되었다. 발근율도 무처리보다 발근촉진제 처리구에서 60% 이상으로 나타났으며, 특히, IBA 250mg·L-1, 500mg·L-1과 NAA 500mg·L-1 처리구의 발근율은 95%이상으로 발근 소요일도 약 5일로 뿌리 발달에 효과적인 것으로 조사되었다. 삽목 후 지상부의 생육특성을 조사한 결과, IBA 250mg·L-1, 500mg·L-1과 NAA 500mg·L-1 처리구가 다른 처리보다 초장이 길고 엽수도 많았으며, 엽장 및 엽폭도 큰 것으로 조사되었다. 이에 따라, IBA 250mg·L-1, 500mg·L-1과 NAA 500mg·L-1 처리구의 생존율은 90% 이상으로 뿌리 활착이 잘 되어 지상부의 생육까지 우수한 경향으로 나타났다. 또한, 삽목 후에도 생육에 있어 생리활성이 원활이 이루어지고 있어 최대 광화학적 효율(Fv/Fm)과 NDVI 및 SR 지수가 정상범위에 속하여 섬기린초 삽목의 적정 발근촉진제의 농도로 판단되었다. 따라서, 섬기린초의 삽목 시 발근촉진제 IBA 250mg·L-1, 500mg·L-1과 NAA 500mg·L-1 처리는 발근 및 뿌리의 활착이 우수하고 삽목 후 지상부 생육에도 긍정적인 효과를 보여 적정 발근촉진제 처리로 판단된다.

키워드
돌나물과
IBA
NAA
번식
경삽

MAIN

  • 서 언

  • 재료 및 방법

  •   공시재료 및 발근촉진제 처리

  •   조사내용

  •   통계처리

  • 결과 및 고찰

서 언

섬기린초(Sedum takesimense)는 돌나물과(Crassulaceae)의 돌나물속(Sedum)에 속하며, 울릉도와 독도의 특정 지역에서만 자생하는 식물이다(Lee and Pak, 2010). 섬기린초는 항산화물질 함량과 활성이 높고 항염 효과가 있어 자원식물로써 활용 가치가 높은 것으로 보고되었다(Jang et al., 2016; Oh et al., 2019). 식물을 자원식물로 활용하기 위해서는 재배화를 위한 이용 기술이 마련되어야 하나 섬기린초에 대한 기초자료는 미흡한 실정이다.

돌나물속 식물의 번식은 종자 파종, 삽목 등을 통해 가능한 것으로 알려져 있으나 종자 번식은 종자의 저장기간 동안 활력이 감소하고 육묘 시 많은 시간이 소요되어 대부분 삽목으로이루어진 것으로 보고되었다(Cheong, 2018). 삽목 번식은 모본의 수가 적어도 모본과 동일한 개체를 얻을 수 있어 화훼류에서 사용하는 대표적인 번식 방법으로(Jeong, 1999), 삽목 번식 시 발근율과 생육은 식물의 종류, 삽목 시기 등에 따라 크게 달라 질 수 있으나 발근촉진제를 처리하면 식물 내생 호르몬 조절을 통해 이들을 효과적으로 조절 할 수 있다(Jeong, 1999). 특히, IBA(indole-3-butyric acid), NAA(α-naphthaleneacetic acid) 등의 옥신계 호르몬은 사용할 수 있는 농도의 범위가 넓고 식물에게 해가 적으며 발근에도 효과적이기 때문에 가장 보편적으로 이용되는 발근촉진제이다(Huh et al., 1997; Hwang et al., 1998). 초본류는 발근촉진제를 처리하면 명확한 발근 효과가 있는 것으로 보고되었고, 우리나라 자생식물 중에서도 초본류의 대량생산을 위해 발근촉진제 처리에 대한 연구가 진행되고 있다(Jeong and Kim, 2001; Heo et al., 2014; Hwang et al., 2015). 돌나물속 식물에 대한 연구로 돌나물은 종자번식이 가능하나 인공 재배 시 종자 형성이 어려워 지상부 줄기를 잘라 삽목 번식되고 있으며, 기린초는 무처리보다 IBA와 NAA의 침지 처리 시 삽목 4주 후에 발근율이 80–95%로 발근의 수와 식물체 형성의 수는 IBA 100mg·L-1 처리구가 우수한 것으로 연구되었다(Lee et al., 2015). 또한, 애기기린초는 IBA 500mg·L-1 처리의 발근소요일은 6일로 발근율이 96% 이상인 것으로 보고되었다(Lee and Yoon, 2009). 자생 돌나물속 식물은 화훼작물과 유용작물로 개발가치가 높으나 번식연구가 미흡하여 다양한 연구가 필요하다고 보고된 바 있다(Lee et al., 2007; Kim and Kim, 2015). 따라서, 본 연구는 우리나라 자생식물인 섬기린초의 발근촉진제 처리가 발근 및 생육에 미치는 영향에 대하여 알아보고자 수행하였다.

재료 및 방법

공시재료 및 발근촉진제 처리

본 실험의 공시재료는 한택식물원으로부터 삽목 후 3년 이상 된 섬기린초(Sedum takesimense)를 제공받아 사용하였다. 2020년 4월에 섬기린초의 줄기의 정단부 3cm를 절단하여 채취하였으며, 채취한 삽수는 경삽으로 하단 부위의 잎을 제거하여 삽목하였다. 삽목 번식은 2020년 6월까지 단국대학교 내 플라스틱 온실에서 실시하였으며 삽상 조건은 온도 25 ± 3°C, 광주기 16/8hr.(명/암)으로 유지하였다. 삽목 시 상토는 원예범용상토(Sunshine Mix #1, Sun Gro Horticulture, USA)를 사용하였고(Kim and Kim, 2015), 지름이 15cm인 원형 화분에 3개의 삽수를 발근촉진제 처리 후 삽목하였다. 삽목 전 상토가 물을 충분히 흡수하도록 관수하였으며 삽목 후에는 3일 간격으로 두상관수를 실시하였다(Lee et al., 2007). 섬기린초 삽목의 삽수는 무처리를 대조구로 하여 발근제 처리를 하였다. 발근제는 루톤(Rootone, Dongbu Chemical, Korea)을 사용하였으며 식물 생장조절제는 IBA(Sigma Aldrich, USA) 100, 250, 500mg·L-1, NAA(Sigam Aldrich, USA) 100, 500, 1,000mg·L-1을 처리하였다. IBA와 NAA 처리는 50% 에탄올에 녹인 후 희석하여 사용하였으며, 삽수의 기부를 10초간 침지한 후 삽목하였다.

조사내용

섬기린초의 생육특성은 삽목 40일 후에 조사하였으며 발근 수, 발근장, 발근율, 초장, 생존율, 줄기 직경, 엽수, 엽장 및 엽폭, 지상부와 지하부의 생체중 및 건물중, 엽록소 함량, 엽록소 형광, 식물 생리지수를 조사하였다. 발근은 2mm 이상 자란 뿌리를 기준으로 하여 발근율을 계산하고, 발근장은 가장 긴 것의 길이를 측정하였다. 또한, 생존율은 삽목한 삽수 중에 발근이 되고 생육의 변화가 있는 삽수를 백분율로 계산하였다. 초장은 가장 긴 줄기의 선단까지의 길이를 측정하였으며 줄기 직경은 Digimatic Caliper(CD-15CPX, Mitutoyo Corporation, Japan)를 이용하여 줄기의 한 가운데 지점을 측정하였다. 엽장 및 엽폭은 개체당 3매엽을 랜덤하게 측정하고 지상부와 지하부의 건물중은 dry oven(HSD-80, Haneul science, Korea)에서 70°C로 48시간 처리 후 무게를 측정하였다. 잎의 엽록소 함량은 chlorophyll meter(SPAD 502, Konica Minolta, Japan)로 측정하여 SPAD(Soil Plant Analysis Development) value로 조사하였으며, 엽록소 형광측정기(Fluorpen FP 100, Photon Systems Instruments, Czech Republic)을 이용하여 잎의 최대 광화학적 효율(Fv/Fm)을 조사하였다. 또한, 휴대용 생리지수 측정기(PolyPen, Photon Systems Instruments, Czech Republic)를 이용하여 NDVI(the Normalized Difference Vegetation Index)와 SR(the Simple Ratio Index) 지수를 조사하였다.

통계처리

본 실험은 한 처리 당 3개체씩 10반복으로 삽목하였으며 온실 내에 완전임의배치법(Completely randomized design)으로 진행하였다. 각 조사에 따른 측정값의 통계분석 및 유의성은 SAS 프로그램(SAS 9.0, SAS institute Inc., USA)을 이용하여 분산분석하였으며, p < 0.05 유의수준 내에서 Duncan의 다중검정을 통해 처리 간의 차이를 분석하였다.

결과 및 고찰

섬기린초의 무성증식을 위한 적정 삽목 조건을 알아보고자 발근촉진체 처리의 농도에 따른 삽목 후 지하부 생육특성을 조사한 결과, 지하부의 생체중과 건물중은 0.01 유의수준에서, 발근의 수와 발근장은 0.05 유의수준 내에서 발근촉진제 처리에 따라 영향을 받으며, 무처리구보다 발근촉진제 처리구에서 발근의 수, 발근장, 지하부의 생체중 및 건물중이 높은 것으로 조사되었다. 또한, 발근의 수와 발근장은 루톤 처리구와 IBA와 NAA 저농도인 100mg·L-1 처리구 간의 차이가 없었으며 IBA와 NAA는 저농도보다 높은 농도에서 값이 큰 경향을 보였다(Table 1). 특히, 발근의 수는 IBA 250mg·L-1, 500mg·L-1, NAA 500mg·L-1 처리구에서 각각 8.9개, 8.7개, 9.9개로 다른 처리구보다 많았으며, NAA 1,000mg·L-1 처리구에서 8.0개로 통계적 차이가 없는 것으로 조사되었다(Table 1). 발근장은 IBA 500mg·L-1과 NAA 500mg·L-1 처리에서 각각 5.3cm와 5.4cm로 가장 길었으며, 발근의 수가 다소 많았던 IBA 250mg·L-1은 5.2cm, NAA 1,000mg·L-1은 4.3cm로 나타났다. 이를 통해 IBA와 NAA는 저농도인 100mg·L-1보다 고농도에서 발근의 수가 많고 발근장이 높은 경향을 보였다. 그러나, 지하부의 생체중과 건물중을 조사한 결과, 발근의 수와 발근장과 달리 NAA 1,000mg·L-1 처리구 보다 IBA 250mg·L-1, 500mg·L-1 처리구와 NAA 500mg·L-1 처리구에서 생체중과 건물중이 높은 것으로 조사되었다. 발근율도 무처리보다 발근촉진제 처리구에서 60% 이상으로 나타났으며, IBA는 250mg·L-1, 500mg·L-1 처리구, NAA는 500mg·L-1 처리구에서 95% 이상의 발근율을 보였다(Fig. 1A). 또한, 발근 소요일 수를 조사한 결과, 무처리구는 발근율이 낮은 만큼 발근 소요일 수도 약 9일로 가장 길었으며, IBA와 NAA 처리구는 농도가 높을수록 발근 소요일 수가 짧은 것으로 조사되었다(Fig. 1B). 특히, 발근율이 높았던 IBA 250mg·L-1 처리구와 500mg·L-1 처리구, NAA 500mg·L-1 처리구의 평균 발근 소요일 수는 약 5일로 발근 효과를 보여 발근 소요일 수가 짧고 발근율이 높은 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 IBA 500mg·L-1에서 자생 Sedum류의 발근 소요일이 애기기린초는 6일, 섬기린초는 8일이었다는 연구결과보다 짧은 기간에 발근 된 것으로 나타났으며, 애기기린초는 IBA 1,000mg·L-1에서 발근율이 96% 이하이고, 섬기린초는 IBA 500mg·L-1에서 발근율이 95% 이상이었다는 연구 결과와 유사하였다(Lee and Yoon, 2009). 또한, 기린초 삽목 시 무처리인 대조구는 발근율이 낮고, IBA와 NAA의 침치 처리구에서 높은 발근율을 보였다는 연구결과와 일치하였다(Lee et al., 2015). 최적의 삽목 번식 조건을 구명하는 선행연구에서는 주로 발근의 수, 발근장, 지하부의 생체중과 건물증을 포함한 뿌리의 발달이 우수해야 적정 삽목 기준으로 선정할 수 있다고 하였다(Lee et al., 2011). 이는 초본식물이나 목본식물의 삽목에 있어 발근의 여부와 발근율 등이 삽목묘 대량생산의 성공 여부를 결정하고, 삽목 후 식물 지하부의 생육이 우수하면 삽수의 초기 활착을 증가시키고 지상부의 생육을 증진 시키기 때문인 것으로 보고되었다(Kim and Kim, 2015). 또한, IBA, NAA와 같은 옥신 호르몬의 처리가 식물의 삽목 시 발근 속도와 발근 된 뿌리의 형태 및 생육에 직접적인 영향을 미치는 것으로 보고되었으며, 옥신 처리는 종류와 농도에 따라 식물이 반응하는 정도가 달라 적합한 종류와 농도로 처리되어야 한다(Spethmann, 1997). 따라서, 섬기린초의 삽목 시 IBA 250mg·L-1, 500mg·L-1 처리와 NAA 500mg·L-1 처리는 발근을 촉진하여 뿌리 활착까지 소요일 수가 짧고 뿌리의 생장에 긍정적인 영향을 미쳐 효과적인 것으로 판단된다.

Table 1.

Root growth parameters as affected by different rooting promoters at 40 days after cutting in Sedum takesimense

Rooting promoters No. of roots
(ea) 		Root length
(cm) 		Fresh weight
(g) 		Dry weight
(g)
Control 4.3 cz 2.2 c 0.42 d 0.027 d
Rootone 6.2 b 3.4 b 0.54 c 0.037 c
IBA 100 mg·L-1 6.5 b 3.8 b 0.55 c 0.039 c
250 mg·L-1 8.9 a 5.2 ab 0.72 a 0.062 a
500 mg·L-1 8.7 a 5.3 a 0.75 a 0.068 a
NAA 100 mg·L-1 6.3 b 3.5 b 0.52 c 0.038 c
500 mg·L-1 9.9 a 5.4 a 0.73 a 0.059 a
1,000 mg·L-1 8.0 ab 4.3 ab 0.63 b 0.047 b
Significant *y*****

zMean separation within columns at p < 0.05 confirmed by Duncan’s multiple ranges test (n = 10).

y*, **: Significant at p < 0.05 or 0.01, respectively (n = 10).

https://static.apub.kr/journalsite/sites/kshs/2022-040-01/N0130400102/images/HST_40_01_02_F1.jpg
Fig. 1.

The percentage of rooting (A) and average occurrence of rooting (B) in Sedum takesimense under rooting promoters. Error bars indicate standard errors (n = 10). Different letter indicate significant differences between treatments according to Duncan’s multiple range test at p < 0.05.

섬기린초의 삽목 후 40일에 지상부의 생육특성을 조사하였으며, 줄기 직경은 처리 간의 차이가 없었고 엽수, 생체중 및 건물중은 0.01 유의수준에서, 초장, 엽장 및 엽폭은 0.05 유의수준 내에서 발근촉진제 처리에 영향을 받는 것으로 나타났다(Table 2). 삽목 후 지상부의 생육특성 또한, 지하부의 생육과 같이 무처리구보다 발근촉진체 처리구가 생육이 우수한 경향을 보였으며, IBA, NAA의 100mg·L-1 처리구를 제외한 모든 처리구에서 생육에 효과적인 것으로 조사되었다(Table 2). 초장은 발근과 지하부 생육에 효과적인 IBA 250mg·L-1, 500mg·L-1과 NAA 500mg·L-1 처리구에서 4.7–4.8cm로 다른 처리보다 길었고, 엽수는 IBA 250mg·L-1, 500mg·L-1과 NAA 500mg·L-1 처리구에서 각각 10.8개, 11.2개, 10.9개로 많았으며 NAA 1,000mg·L-1 처리구의 엽수는 9.2개로 통계적 차이가 없었다. 엽장 및 엽폭을 조사한 결과, 엽장은 1.9cm로 IBA 500mg·L-1 처리구가 가장 높고 IBA 250mg·L-1 처리구 1.7cm, NAA 500mg·L-1 처리구 1.6cm 순으로 컸으며, 엽폭은 IBA 250mg·L-1, 500mg·L-1과 NAA 500mg·L-1 처리구가 각각 0.9cm, 1.1cm, 0.9cm로 다른 처리구보다 커 엽생장에 효과적인 것으로 조사되었다. 지상부의 생체중과 건물중 또한 IBA 250mg·L-1, 500mg·L-1과 NAA 500mg·L-1 처리구에서 높은 것으로 나타났다. 이에 따라, 발근촉진제에 따른 섬기린초의 삽목 후 생육에 대하여 생존율을 조사하였으며, 발근이 제대로 이루어지지 않은 무처리구에서 생존율은 40% 이하로 가장 낮았고, 루톤 처리구도 IBA와 NAA 처리구보다 낮은 생존율을 보였다. 특히, 발근율의 경향과 같이 IBA 250mg·L-1, 500mg·L-1과 NAA 500mg·L-1 처리구는 생존율이 90% 이상으로 뿌리의 활착이 잘 되어 지상부의 생육까지 잘 이루어지는 경향으로 나타났다(Fig. 2). 선행연구에서 섬기린초를 녹소토에 삽목 시 IBA 0, 100, 500, 1,000mg·L-1로 처리 후 생육은 IBA의 농도가 높아질수록 불량해지며, 1,000mg·L-1에서는 탈엽율이 발생한다고 하였다(Lee and Yoon, 2009). 그러나 본 연구는 원예범용상토(Sunshine Mix #1)에 삽목하였으며 IBA 250mg·L-1과 500mg·L-1 처리구에서 생육이 우수하고 생존률도 높아 선행연구와 반대되는 결과를 보였다. 삽목 시 생장조절제(발근촉진제)처리는 삽목을 하고자 하는 대상 식물, 삽수의 생리적 조건, 삽상 환경에 따라 차이가 난다고 보고되었으며(Kim et al., 2010) 이로 인해 앞의 선행연구와 본 연구의 결과가 다르게 나타난 것으로 판단된다. 삽목 후 식물의 발근 시 중요 요인은 삽수의 생리적 활성으로, 근원기(root primordium)가 분화되기 위해서는 내생 옥신의 활성이 영향을 미치며, 물질이 눈이나 잎에서 형성되어 기부로 이동하고 세포분열을 촉진시켜 근원기를 형성을 하는 것으로 보고되었다(Christopher, 1990). 또한, 삽목 번식 시 삽수의 발근력은 주로 내성 옥신의 활성에 따라 달라지며, 잎에서 생성된 탄수화물과 옥신이 삽수 기부로 이동하여 뿌리의 형성을 촉진 시키는 것으로 연구되었다(Yang, 1995). 이와같이, 섬기린초의 삽목 시 IBA 250mg·L-1, 500mg·L-1과 NAA 500mg·L-1 처리구는 발근율과 생존율이 높고 엽생장에도 효과적인 것으로 보아 적정 IBA와 NAA의 농도로 판단된다. 또한, 섬기린초는 잎에서 항산화물질 함량과 활성이 높아 기능성 자원식물로 활용하기 위해 잎 생산을 목표로 한 재배조건이 확립이 필요하다고 보고되었으며(Oh et al., 2019) 이는 삽목 번식으로 가능할 것으로 판단된다.

Table 2.

Growth characteristics of shoots of Sedum takesimense under rooting promoters at 40 days after cutting

Rooting promoters Plant height
(cm) 		Stem diameter
(mm) 		No. of leaves
(ea) 		Leaf Fresh weight
(g) 		Dry weight
(g)
length (cm) width (cm)
Control 3.4 cz 1.15 a 7.0 c 0.9 d 0.5 d 1.2 d 0.15 d
Rootone 3.8 bc 1.24 a 8.4 bc 1.1 c 0.5 cd 2.4 c 0.27 c
IBA 100 mg·L-1 4.3 b 1.25 a 8.7 b 1.3 bc 0.7 c 2.5 c 0.28 c
250 mg·L-1 4.8 a 1.32 a 10.8 a 1.7 ab 0.9 a 3.3 a 0.52 a
500 mg·L-1 4.7 a 1.27 a 11.2 a 1.9 a 1.1 a 3.5 a 0.49 a
NAA 100 mg·L-1 3.8 bc 1.23 a 8.6 b 1.1 c 0.6 c 2.8 c 0.28 c
500 mg·L-1 4.8 a 1.30 a 10.9 a 1.6 ab 0.9 a 3.6 a 0.50 a
1,000 mg·L-1 4.2 b 1.28 a 9.2 ab 1.4 b 0.8 b 3.1 b 0.41 b
Significant *yNS********

zMean separation within columns at p < 0.05 confirmed by Duncan’s multiple range test (n = 10).

yNS, *, **: Non-significant and significant at p < 0.05 or 0.01, respectively (n = 10).

https://static.apub.kr/journalsite/sites/kshs/2022-040-01/N0130400102/images/HST_40_01_02_F2.jpg
Fig. 2.

The survival ratio of Sedum takesimense under rooting promoters. Error bars indicate standard errors (n = 10). Different letter indicate significant differences between treatments according to Duncan’s multiple range test at p < 0.05.

섬기린초의 삽목 후 생육이 원활히 되고 있는지 알아보고자 엽록소 함량 및 최대 광화학적 효율과 식물생리지수를 조사하였다. 모든 처리구는 1일에 차이가 없었으며 삽목 후 40일에는 무처리보다 발근촉진제 처리구에서 다소 높은 경향을 보였다. 엽록소 함량은 발근과 생육에 효과적인 IBA 250mg·L-1, 500mg·L-1과 NAA 500mg·L-1 처리구에서 다른 처리구보다 함량이 높은 것으로 나타났다(Fig. 3A). 엽록소 함량의 지표인 SPAD value는 엽록소의 함량만 알 수 있어 엽록소의 활성을 파악하기에는 한계가 있다. 이를 보충하기 위해 엽록소 형광값을 조사하여 함량과 활성을 같이 알아보는 연구들이 진행되고 있다(Son et al., 2012). 식물은 생육하는 동안 주변 환경의 변화로 스트레스를 받으면 광합성을 하는 기관에 직·간접적으로 영향을 미치게 되며, 이를 알아보기 위해 엽록소 형광 최대 광화학적 효율(Fv/Fm, maximum quantum yield)이 식물 스트레스의 유용한 지표로 사용되고 있다(Yoo et al., 2012). 삽목은 삽수를 모본에서 분리하고, 삽수의 발근을 통해 모본과 동일한 개체를 얻는 방법으로 식물은 완전한 기관을 갖추고 있지 않으면 스트레스를 받아 생육이 불량하게 된다(Park et al., 2017). 삽목 후 식물체의 발근이 제대로 이루어지지 않아 수분공급이 어려워지면, 식물은 수분 스트레스를 받고 수분 부족은 광합성의 감소를 유도하고 광합성을 조절하는 효소의 불활성화와 광 억제 피해(photoinhibition damage)를 초래하는 등 직접적으로 식물의 생리활성을 저해하는 것으로 보고되었다(Medrano et al., 1997). 엽록소의 최대 광화학적 효율 분석은 식물의 형광 현상을 이용하여 빛에 노출된 식물체의 형광 유발 현상을 응용한 Kautsky effect를 측정하는 방식이다. 빛에 노출되었을 때 엽록소로 흡수된 빛의 강도와 파장의 형광 양상을 확인하고, 다시 암상태가 되었을 때 형광 현상이 원래의 상태로 돌아가는 방법의 원리를 이용한 방식이다(Strasser, 1985; Srivastava et al., 1995). 섬기린초의 삽목 후 엽록소 형광값을 조사한 결과, 엽록소 형광값은 0.78–0.84가 정상범위로(Zhang and Yang, 2014) IBA 250mg·L-1, 500mg·L-1과 NAA 500mg·L-1 처리구만 정상범위에 속하며, 나머지 처리구는 정상범위보다 낮아 생육에 있어 스트레스를 받는 것으로 나타났다(Fig. 3B). 오가나무(Eleutherococcus sieboldianus) 삽목 시 식물의 생육 활성을 알아보고자 측정한 엽록소 형광값은 발근이 잘 된 최적 처리구의 값은 0.73–0.83으로 안정된 값을 가지고 있는 것으로 연구되었으며(Choi, 2012) 이는 본 연구의 결과와 같이 삽목 후 뿌리의 활착이 잘 된 식물은 스트레스를 덜 받고 생육에 긍정적인 반응을 보이는 것으로 판단된다. 또한, 식물은 잎에서 조사된 백색광의 반사율은 표면의 성질과 내부구조 및 엽록소 등 내부의 생화학 물질의 함량에 달라지며, 반사된 빛의 정도에 따라 생물량뿐만 아니라 식물의 생리적 상태로 추정이 가능한 것으로 보고되었다(Bae et al., 2017). 선행연구에서는 이를 신속하게 알아보기 위해 식물생리지수를 측정하며, 여러 지수 중 NDVI(the Normalized Difference Vegetation Index) 지수와 SR(the Simple Ratio Index) 지수가 가장 보편적으로 사용되고 있다(Payero et al., 2004). NDVI 지수와 SR 지수는 두 지수가 서로 비슷한 경향을 보이고 엽록소 함량에 비례하면 유의성을 가지는 것으로 보고되었다(Bae et al., 2017). NDVI 지수와 SR 지수를 조사한 결과, 삽목 후 40일의 두 지수와 엽록소 함량 간의 비슷한 경향으로 나타나는 것으로 보아 식물생리지수를 통해 섬기린초의 생리 활성 판단이 가능할 것으로 조사되었다(Fig. 3C and 3D). 섬기린초 삽수의 발근과 생육에 효과적인 IBA 250mg·L-1, 500mg·L-1과 NAA 500mg·L-1 처리구에서 NDVI와 SR 지수도 높은 것으로 나타났다. NDVI 지수의 전체범위는 0.2–0.9이며, 정상범위는 0.6–0.9, 생육이 불량하여 스트레스를 받은 상태의 범위는 0.2–0.4의 값으로 나타난다(Payero et al., 2004). 이에 따라, IBA 250mg·L-1, 500mg·L-1과 NAA 500mg·L-1 처리구의 NDVI 지수의 값은 0.8 이상인 것으로 보아 삽목 후 식물체가 건강한 상태인 것으로 판단된다. 또한, SR 지수를 조사한 결과, 전체범위는 1–10으로 정상범위는 6–10, 스트레스를 받은 상태는 1–5 범위의 값으로 나타난다(Payero et al., 2004). IBA 250mg·L-1, 500mg·L-1과 NAA 500mg·L-1 처리구의 SR 지수는 8 이상으로 생육이 양호한 것으로 조사되었으며, 발근과 생육이 저조한 무처리구는 NDVI 지수와 SR 지수 모두 정상범위를 벗어난 것으로 나타났다. 따라서, 섬기린초의 삽목 시 IBA 250mg·L-1, 500mg·L-1과 NAA 500mg·L-1 처리는 섬기린초 삽수의 발근과 생육에 효과적이며, 뿌리의 활착이 좋아 수분과 양분 공급이 원활히 이루어지고 다른 처리보다 식물체가 받는 스트레스가 적어 생리작용이 활발한 것으로 판단된다.

https://static.apub.kr/journalsite/sites/kshs/2022-040-01/N0130400102/images/HST_40_01_02_F3.jpg
Fig. 3.

Chlorophyll contents (A), maximum quantum yield of PSⅡ (Fv/Fm, B), normalized difference vegetation index (NDVI, C), and simple ratio index (SR, D) in Sedum takesimense under rooting promoters. Error bars indicate standard errors (n = 10). Different letter indicate significant differences between treatments according to Duncan’s multiple range test at p < 0.05.

References

1
Bae KW, Lim SH, Ryu SH (2017) Non-destructive physiological index of Euryale ferox Salisb. endangered hydrophytes. Kor J Nature Conservation 11:1-5. doi:10.11624/KJNC.2017.11.1.001 10.11624/KJNC.2017.11.1.001
2
Cheong EJ (2018) Root induction and propagation of Sedum takesimense Nakai using leaf cutting method. J For Environ Sci 34:50-52
3
Choi JP (2012) Effects of physiological and growth characteristics under different environmental conditions of hardwood cutting in Eleutherococcus sieboldianus. MS thesis, Wonkwang Univ., Iksan, Korea
4
Christopher JF (1990) Rooting of Rhododendron 'Anna Rose Whitney' cutting as related to stem carbohydrate concentration. Hort Sci 25:409-411. doi:10.21273/HORTSCI.25.4.409 10.21273/HORTSCI.25.4.409
5
Heo TI, Yu ST, Kim BD, Kim HY, Shin HT, Yoon JW, Kim SJ, An JB (2014) Several environmental factors on the rooting and growth of stem cuttings in two species of Labiatae in Korea. Korean J Plant Res 2014:60
6
Huh YJ, Park CH, Kwack BH (1997) Effect of ABA and NAA on rooting of Rhododendron mucronulatum and Rhododendron yedoense var. poukhanense cuttings. Hort Abs 15:479-480
7
Hwang SK, Hwang HJ, Kim KS (1998) Effect of cutting dates and rooting promoters on rooting of Rhododendron mucronulatum Turcz.. Korean J Hortic Sci Technol 16:33-36
8
Hwang Y, Song CY, Moon JY, Lee JH, Kim YY (2015) Effect of cutting time, rooting promoter and light shade on rooting of Rhododendron brachycarpum native to Korea. Flower Res J 23:37-42. doi:10.11623/frj.2015.23.9 10.11623/frj.2015.23.9
9
Jang JH, Jung HK, Ko JH, Kim MO, Woo KW, Kim TM, Lee KH, Ahn BK, Cho HW, et al (2016) Anti-inflammatory effect of Sedum takesimense Nakai water extract in RAW 264.7 cells. Korean J Medicinal Crop Sci 24:228-236. doi:10.7783/KJMCS.2016.24.3.228 10.7783/KJMCS.2016.24.3.228
10
Jeong JH (1999) Influence of the several factors on the rooting of Sedum rotundifolium stem and leaf cuttings. J Kor Soc Hortic Sci 40:631-634
11
Jeong JH, Kim GH (2001) Effects of cutting time, pinching and growth regulators on growth and flowering of Sedum spectabile and Sedum aizoon. J Kor Flower Res Soc 9:59-66
12
Kim HJ, Kim YJ (2015) Effect of shading degree and rooting media on growth cuttings in Caragana sinica (Buc'hoz) Rehder and Sedum middendorffianum Maxim. Korean J Medicinal Crop Sci 23:271-276. doi:10.7783/KJMCS.2015.23.4.271 10.7783/KJMCS.2015.23.4.271
13
Kim HK, Nam YK, Lee JS (2010) Effect of cutting media and growth regulators on the cutting of Dendrobium nobile. Flower Res J 18:23-28
14
Lee HJ, Lee SH, Lee JD, Kwon AR, Park BJ, Peak KY, Park SY (2015) Change of antioxidant compound through cutting multiplication and elicitation in Sedum kamtschaticum. Korean J Hortic Sci Technol 33:55-56
15
Lee JH, Song CY, Woo HJ, Kwon OW (2011) Effects of plant growth regulators for hard wood and cutting time for soft wood on rooting of Korean native Spiraea spp.. Flower Res J 19:103-109
16
Lee JS, Kim JY, Yoon SJ (2007) Effect of temperature on growth native and introduced Sedum species during cuttings propagation. Flower Res J 15:164-168
17
Lee JS, Yoon SJ (2009) Effect of IBA concentration and light intensity on the rooting of Korean native Sedum middendorffianum and Sedum takesimense cutting. Korean J Hortic Sci Technol 27:149-150
18
Lee W, Pak JH (2010) Intraspecific sequence variation of trnL/F intergenic region (cpDNA) in Sedum takesimense Nakai (Crassulaceae) and aspects of geographic distribution. Korean J Pl Taxon 40:157-162. doi:10.11110/kjpt.2010.40.3.157 10.11110/kjpt.2010.40.3.157
19
Medrano H, Parry MAJ, Socias X, Lawlor DW (1997) Long term water stress inactivates Rubisco in subterranean clover. Ann Appl Biol 131:494-501. doi:10.1111/j.1744-7348.1997.tb05176.x 10.1111/j.1744-7348.1997.tb05176.x
20
Oh SI, Lee JH, Lee AK (2019) Growth, antioxidant concentrations and activity in Sedum takesimense as affected by supplemental LED irradiation with light quality. Hortic Sci Technol 37:589-597
21
Park JB, Kim JS, Kim DG (2017) The change of somatic cell embryogenesis in Kalanchoe pinnata because of agar concentration in stimulating root stress. J Plant Biotechnol 44:320-324. doi:10.5010/JPB.2017.44.3.320 10.5010/JPB.2017.44.3.320
22
Payero JO, Neale CMU, Wright JL (2004) Comparison of eleven vegetation indices for estimating plant height of alfalfa and grass. Appl Eng Agric 20:385-393. doi:10.13031/2013.16057 10.13031/2013.16057
23
Son KH, Park JH, Kim DI, Oh MM (2012) Leaf shape index, growth, and phytochemicals in two leaf lettuce cultivars grown under monochromatic light-emitting diodes. Korean J Hortic Sci Technol 30:664-672. doi:10.7235/hort.2012.12063 10.7235/hort.2012.12063
24
Spethmann W (1997) Autovegetative gehölzvermehrung. Die Baumschule Parey Verlag, Berlin, Germany, pp 382-449
25
Srivastava A, Greppin H, Strasser RJ (1995) Acclimation of land plants to diurnal changes in temperature and light. in: P. Mathis ed., photosynthesis: From light to biosphere, Kluwer Academic Publishers, Netherlands 4:909-912 10.1007/978-94-009-0173-5_913
26
Strasser RJ (1985) Dissipative strukturen als thermodynamischer regelkreis des photosyntheseapparates. Ber Deutsche Bot Ges 98:53-72
27
Yang HJ (1995) Effect of immediate setting with cutting on growth and yield of cherry tomatoes in soilless cultures. MS thesis, Cheju National Univ., Jeju, Korea
28
Yoo SY, Eom KC, Park SH, Kim TW (2012) Possibility of drought stress indexing by chlorophyll fluorescence imaging technique in red pepper (Capsicum annuum L.). Korean J Soil Sci Fert 45:676-682. doi:10.7745/KJSSF.2012.45.5.676 10.7745/KJSSF.2012.45.5.676
29
Zhang M, Yang XE (2014) PsbS expression analysis in two ecotypes of Sedum alfredii and the role of SaPsbS in Cd tolerance. Russian J Plant Physiol 61:427-433. doi:10.1134/S1021443714040219 10.1134/S1021443714040219
페이지 상단으로 이동하기