체리 ‘좌등금’의 과실표면 구조 관찰과 강우가 열과발생에 미치는 영향
윤익구1*·남은영1·신용억1·윤석규1·문병우2·최철3·강희경4
1국립원예특작과학원 과수과, 2엠원예기술연구소,
3경북대학교 원예학과, 4공주대학교 원예학과
Structual Observation of Fruit Skin and Influence of Rainfall Inducing Fruit Cracking in ‘Sato Nishiki’ Sweet Cherry
Ik Koo Yoon1*, Eun Young Nam1, Yong Uk Shin1, Seok Kyu Yun1, Byung Woo Moon2, Cheol Choi3, and Hee Kyoung Kang4
1National Institute of Horticultural & Herbal Science, Suwon 440-706, Korea
2M·Horticultural Technique Research Institute Suwon 441-813, Korea
3Department of Horticultural Science, Kyungpook National University, Daegu 702-701, Korea
4Department of Horticulture, Kongju National University, Yesan 340-702, Korea
Abstrat. Fruit cracking of sweet cherry fruit due to rain near harvest is a major source of crop loss in the cherry industry. The objection of this study was to understand the sweet cherry fruit cracking. Depending on the year, the disorder is characterized by a cracking of the outside layer of the cherry skin, as called cuticle.
The crackings were appeared around the stem end, where water could accumulate, but was also seen fruit side or apical end. The cracking was observed mostly in the fruit apical end in 2004 and around the stem end in the other years. It had more rainfall at early season of fruit growth, early May, in 2004 and 2006 com- pared to other years. Those years showed higher rates of the fruit cracking occurrence. The hypodermal layer was examined on cracking susceptible cultivar, ‘Sato Nishiki’ from young to mature fruit cuticle. The hypodermal layers of the stem end area were decreased by one to two layers and fruit apical end area was cracked as fruit development. When fruits were immersed in distilled water, the larger fruit (> 6 g) had more cracking ratio than smaller fruits (< 4.5 g).
Key words : cherry skin, cracking, fruit dipping, fruit size, rainfall
서 론
체리(양앵두)는 소득탄력성이 높은 고급과실로 최근 우리나라에서는 소득수준 향상에 따라 수입 체리에 대한 소비량이 크게 증가하면서 국내 재배에 대한 관심이 늘고 있다. 체리는 과실 수확기가 빨라 초여 름 과실 소비 다양화에 기여할 수 있을 것으로 기대 되나 수확직전인 과실성숙기에 강우로 인해 해에 따 라 열과가 심하게 발생하는 재배상의 어려움이 있는 데 이는 수익성을 제한하는 주요 요인이 되고 있다
(Christensen; 1996, Gracie; 2006). 이러한 열과 현 상은 과실을 수확한 후 유통과정 중에도 발생하는데 육안상 관찰되지 않는 미세한 균열이 발생하면 수확 후에도 부패과 발생 등 상품성을 상실하는 경우가 많다(Looney 등, 1996). 과실의 열과는 과실로 공급 되는 수분 불균형과 관계가 깊은 것으로 알려져 있 는데 생식용 체리(sweet cherry) 품종 중에서는 열과 가 전혀 없는 품종은 아직까지 없는 것으로 알려져 있다.
본 연구는 우리나라에서 새롭게 소비가 확대되면서 재배수요도 증가하고 있는 체리에 대한 열과발생 원인 과 요인을 구명하고 이를 효과적으로 경감하기 위한 기초자료를 얻고자 실시하였다.
*Corresponding author: [email protected]
*Received November 9, 2010; Revised November 18, 2010;
*Accepted December 1, 2010
재료 및 방법
본 연구의 과수원 조사는 콜트대목에 접목된 ‘좌등 금’ 성목을 시험품종으로 하여 2004년부터 2007년까 지 경남 창녕군 고암면 향림농원에서 실시하였다.
열과율은 주 당 착과된 전체 과실 중 이병과를 제 외하고 열과가 발생된 과실의 비율로 하였으며, 열과된 과실 중 열과가 발생된 위치에 따라 과경부, 과정부, 측면 열과로 구분하여 전체 열과발생 과실의 비율로 산출하였다.
과실생육기 강수량은 과실비대 초기인 5월상순부터 수확시까지 각 순별 강수량을 연구를 수행한 농원에서 가까운 대구기상대 자료를 이용하였다.
과피조직 관찰은 유과기(만개후 15일)와 성숙기(만개 후 45일)에 과실조직 절편을 채취하여 2.5% glutaral- dehyde 90분간 1차고정 하고, 0.1M phosphate buffer 로 5회 세척, 1% osmium tetroxide 90분간 2차고정 하고 동일한 세척 과정 후 ethanol 농도(40, 60, 80, 90, 95, 100%)와 시간(5, 15, 30분)을 달리하여 탈수 시키고, propylene oxide로 치환 후 epon에 embedding 하여 60oC에서 4일간 중합시키고, epon block을 1,500nm의 두께로 절단하여 P.A.S. 염색법으로 염색한 후 광학현미경으로 검경하였다. 과피면의 미세균열은 SEM으로 관찰하였다.
열과가 발생한 과실과 정상과간의 과실크기에 대한 반응을 알아 보고자 과실무게를 기준으로 6g 이상과 4.5g 이하로 나누어 용기에 침지하여 경과시간대별 열 과반응과 열과발생율을 조사하였다.
결과 및 고찰
체리의 열과발생 형태는 과경부(stem end), 과정부
(apical end), 측면열과(side) 형태로 구분할 수 있었다 (Fig. 1). 과경부에서는 과실의 만곡부(彎曲部)에 원형 또는 반원형의 형태로 나타났으며, 과정부에서는 꽃자 리가 탈락하여 코르크화된 유체흔(有 痕)에서 대부분 봉합선과 직각, 즉 과실비대부 대칭 방향으로 열개되었 으며, 측면열과는 봉합선을 중심으로 과실비대부의 측 면이 열개되었다. 측면부에만 열개된 현상은 거의 관찰 되지 않았으며 대부분 과경부와 과정부의 연속된 징후 현상으로 판단되었다(Table 1). 이러한 열과양상은 Christensen(1996)이 체리 열과형태를 구분한 것과 일 치하였다.
해에 따른(2004~2007년) 열과 발생율 및 열과 형태 의 특징(Table 1)과 연도별 과실 생육기간 동안의 시 기별 강우량을 살펴보면(Table 2) 2004년과 2006년에 는 2005년과 2007년에 비하여 상대적으로 열과 발생 율이 높았다. 열과발생이 많았던 해는 과실비대 초기인
Fig. 1. Types of cracking occurrance of ‘Sato Nishiki’ sweet cherry. Stem end (left), Apical end (middle) and Side (right).
Table 1. Rates of fruit cracking occurance and cracking types by years in ‘Sato Nishiki’ sweet cherry.
Year Cracking rate (%)
Cracking type Stem end Apical end Side 2004
2005 2006 2007
31.8 ± 3.859 19.9 ± 3.176 28.6 ± 5.185 10.1 ± 2.605
02.5 96.6 85.1 98.8
97.5 02.3 10.3 -
- 1.1 4.6 1.2
Table 2. Precipitation of fruit growing season by years in
‘Sato Nishiki’ sweet cherry.
Year Precipitation (mm)
May early May middle May late June early 2004
2005 2006 2007
62.5 12.6 61.6 18.5
11.8 20.0 02.0 15.4
07.5 00.0 08.6 10.6
00.0 37.5 19.5 06.0
5월 상순에 강수량이 62.5와 61.6mm로 많았던 것이 열과발생에 영향을 미친 것으로 생각되는데 많은 연구 (Christensen, 1996; Meland and Skjervheim, 1998;
Meland, 2005; Jedlow and Schrader, 2005; Gracie;
2006)에서 강우가 체리과실의 열과에 깊이 관여한다고 하였다. 연도별 열과발생 형태를 보면 2004년은 과정 부열과가 많았던 반면 다른 해에는 과경부 열과가 많 았고 측면열과는 매우 적게 관찰되었는데 과정부열과 가 많이 발생하였던 2004년은 과실비대 초기인 5월 상순에 강우량이 많고(62.5mm) 수확직전인 6월 상순 에는 강우가 없었던 반면 2005년~2007년은 수확직전 의 강우량이 상대적으로 많았다. 또한 과실비대 초기인 5월초에 상대적으로 강우량이 적었던 2005년과 2007 년은 열과발생율이 적었는데 Christensen(1996)은 과경 부와 과정부의 작은 열과는 매우 초기단계에 발생된다 고 하였는데 2004년과 2006년의 비대 초기 상대적으 로 많은 강우량이 작은 열과발생을 촉진하였을 것으로 추측되며 이후의 과실비대에 따른 강우량 및 강우시기 가 열과형태에 영향을 미친 것으로 생각된다. 우리나라 의 기상특성상 2004년의 경우처럼 과정부 열과현상은 흔한 경우가 아니며 오히려 수확직전의 강우에 의한 과경부 열과현상이 더 큰 문제가 될 것으로 생각된다.
체리과실의 유과기와 성과기 과피조직의 단면을 광 학현미경으로 검경한 결과 유과기인 만개후 15일에도 외피 직하 아표피층이 2~3층으로 매우 얇았으며 성숙 기인 만개후 45일에는 아표피 층이 1~2층 관찰되고 부분적으로는 아표피층이라 할 수없이 과육세포화 되 어 있었다. 또한 유과기에는 외피 아표피층 세포모양이 과피(epidemis)로부터 세로 또는 원형 형태를 이루고 있었으나 성숙기에는 가로방향으로 팽창되어 있었다
(Fig. 2). Park 등(2000)은 포도 ‘거봉’의 경우 과피층 이 얇아 과피의 파열이 쉽게 일어날 수 있는 구조를 갖고 있다고 보고한 바 있는데 본 연구에서 아표피층 이 얇은 것은 과육으로부터 물리적인 힘이 과피로 전 달될 경우 완충력이 낮을 것으로 생각되었으며, 성숙기 표피층 세포의 형태가 표피에 가로방향으로 늘어져 있 는 것은 표피세포의 분열이 종료된 이후 과실비대에 따른 외피를 포함한 표피층세포가 plastic extention으 로 표현하는 비가역적인 팽창상태가(Wareing and Phillips, 1981) 되어 이러한 조직적 특성이 열과에 민 감한 것으로 생각되었고 Park 등(2002)은 배에서 열과 발생이 심한 ‘화산배’의 과피세포의 구조적 특성은 다 른 품종에 비해 석세포간에 세포가 팽팽히 당겨져 있 고 석세포 사이에서 큐티클의 균열이 관찰된다고 하였 는데 이는 성숙기 체리 과피세포의 비가역역적인 팽창 상태와 어느 정도 일치되는 것으로 생각되었다.
Fig. 3은 과실의 과경부와 과정부에서 관찰된 미세 균열 현상이다. 과경부의 균열은 과실의 외피를 보호하 고 있는 큐티클층의 균열이고 과정부의 균열은 꽃자리 가 탈락한 자리가 코르크화된 것인데 과실의 발육초기 Fig. 2. Characteristic of fruit surface tissue by changes of growing in ‘Sato Nishiki’ sweet cherry. 15 days (left) and 45 days
(right) after full bloom, × 100, EP; epidermal cell, HP; hypodermal layers, F; fruit flesh.
Fig. 3. Micro crackig of matured fruit surface in ‘Sato Nish- iki’ sweet cherry. Stem end (left) and calyx perpetual trace (right).
건조하면 수분증산을 억제하기 위해 큐티클층이 두껍 게 발달하면서 경화되는데 이 후 과실이 비대하면서 갈 라지는 것으로 알려져 있다. 이러한 균열이 과경부의 열 과를 일으키는 요인으로 생각되는데 Jedlow와 Schrader (2005)는 micro-crack이 체리의 열과 징후가 된다고 하였다. 한편 과정부의 꽃이 탈락한 흔적은 코르크화 되고 과실비대와 함께 elastic 기능을 상실한 코르크 점에 미세한 균열이 발생하고 과정부열과로 이어지는 것으로 생각되었는데 Son 등(2005)은 포도에서 화주흔 에서 균열상태가 크게 관찰되었으며 변색기 이후 퇴화된 기공 주위에서도 미세한 균열을 관찰 할 수 있었다고 하였고, Swift 등(1974)이 포도 ‘Thomson Seedless’에 서는 과립비대기에 과정부와 과경부에 동심원상의 구 열(균열)이 생겨 그 부위가 열과로 이어진다고 한 것 과 일치되는 결과로 해석되었다. 균열이 발생하면 과피 를 통한 수분흡수가 촉진되었을 것으로 추측되는데 Knoche와 Peschei(2002)는 과실내 수분흡수가 증가하 면 열과 민감성이 높다고 하였다.
열과발생과와 정상과 간 과실무게 분포율을 조사한 결과 열과발생과는 정상과에 비해 과실무게 즉 과실이 큰 특징을 보였다(Fig. 4). 체리는 과실의 생육기간이 짧고 양적 비대생장이 수확직전에 급속히 증가하는데 상대적으로 큰 과실에서 과실내 수분유입량도 크게 증 가하여 과육세포의 팽압이 과피층의 탄력성 한계를 능 가하여 열과를 일으킨 것으로 생각되는데 Kim 등 (2003)은 ‘황금배’ 동녹에 관한 연구에서 급격한 과실 부피 증가가 큐티클층 및 과점 열개에 영향을 미치어 동녹발생을 촉진한다고 하였는데 과실비대 속도 증가 에 의해 과실표면에 물리적인 영향을 미친다는 점에서 본 연구결과와 일치하는 것으로 생각되었다.
큰 과실과 작은 과실을 물에 침지하여 시간의 경과 에 따른 누적 열과발생율을 조사한 바 6.0g 이상 과 실에서는 침지후 6시간이 경과하면서 열과반응이 나타 나면서 시간이 경과할수록 누적열과율이 증가하다가 24시간 후에는 91.7%로 대부분의 과실이 열과된 반면 4.5g 이하 작은 과실에서는 침지후 9시간 까지는 열과 반응을 보이지 않았고 24시간 후에도 누적열과율이 47.6%로 6g 이상 큰 과실에 비하여 열과반응이 완만 하게 진행되어 Fig. 4의 결과와 일치하였다(Fig. 5).
침지시간이 경과할수록 열과발생이 증가하는 것은 Yamaguchi 등(2002)의 결과와 일치하였으며 침지한 과실에서 과실 부위별 열과반응은 거의 대부분 과정부 에서 열개되었는데 이는 Verner(1937)에 의하면 과실 부위중 과정부는 당함량이 높아 삼투압이 높게되어 과 피를 통한 수분 흡수율이 높다고 하였다.
체리 열과는 과실비대 초기에도 나타나지만 거의 대 부분 착색기 이후에 발생되며 그 중 수확직전에 가장 심하게 발생되는데(Looney 등, 1996) 과실의 비대증 가 및 성숙과 더불어 과실의 연화가 촉진되고 과육세 포로의 수분흡수가 촉진되면서 팽압이 증가하는 조직 의 구조적 변화로 인해 열과발생이 증가하는 것으로 고찰된다.
적 요
체리는 과실성숙기 강우로 인해 해에 따라 열과가 심하게 발생하여 재배 상 문제가 되고 있어 해 (2004~2007)에 따른 강우와 열과발생과의 관계와 체리
‘좌등금’의 과실표면 관찰 및 과실 크기에 따른 열과반 응을 알아본 결과는 다음과 같다.
Fig. 4. Distribution rates of fruit size between cracking and normal fruits in ‘Sato Nishiki’ sweet cherry.
Fig. 5. Accumulative changes of fruit crackig occurrance by fruit dipping in ‘SatoNishiki’ sweet cherry.
과실의 열과 형태는 과경부, 과정부 및 측면 열과로 관찰되었고 발생양상은 해에 따라 다르게 나타났는데, 2004년은 과정부열과가 2005~2007년은 과경부열과가 많았다.
열과발생이 많았던 2004년(31.8%)과 2006년 (28.6%)은 열과 발생이 낮았던 해에 비하여 5월 상순 강우량이 현저히 많았다.
‘좌등금’의 과피조직 특성중 아표피층은 유과기인 만 개후 15일에는 2~3층 이었고 성숙기인 만개후 35일에 는 1~2층으로 매우 얇았으며 열과가 많이 일어나는 과경부에는 큐티클층이 그리고 과정부에는 꽃이 탈락 되어 생긴 코르크에서 미세균열 현상이 관찰되었다.
과실크기별 구분하여 물에 침지하였을 때 큰 과실 (6g 이상)에서 작은 과실(4.5g 이하)에 비하여 열과반 응 시간이 빨랐고 열과율도 높았다.
주제어 : 강우, 과실침지, 과실크기, 열과, 체리과피
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