ABSTRACT This study was conducted to response the photosynthetic rate and anatomical characters in one year ginseng plant against the light transmission ratio (10%, 20% and 30% in natural light) under shading materials by polyethylene (PE) net. The chlorophyll content and the photosynthesis of ginseng according to the light transmis- sivity showed decreasing trend as the light transmission ratio increased. At the higher light transmission ratio con- dition, leaves showed the chlorosis due to the physiological disorder, stems formed hypodermis, and phloem develop- ment inside the vascular tissue shrunk remarkably. Also, roots showed the epidermis destruction and less cambium development at the higher light intensity. The root weight also decreased as the light transmission ratio increased.
Keywords : ginseng, photosynthetic rate, light transmission ratio, root weight
인삼
은 반음지 조건에서 생육되는 반음지성식물로 재배기 간 동안 기상과 토양환경이 인위적으로 자연광의 10% 미만 의 차광되는 해가림 아래에서 재배되므로 인삼생육은 해가 림 아래의 미세 환경에 직접적인 영향을 받는다 따라서 해 . 가림 아래 미세 환경의 변이를 파악하고 인삼생육에 가장 적합한 미세 환경을 유지할 수 있는 해가림의 가설은 인삼 재배에 있어 가장 중요하다.
해가림은 햇볕을 차단할 뿐만 아니라 강우시 누수량이 조
절되어 온도 지온 및 토양습도 등에 영향을 미치므로 인삼 , 의 생육과 밀접한 관계가 있으며 환경조건이 불량해지면 인 삼의 조기낙엽을 비롯하여 황증 등 생리적 장해를 일으키는
차적 요인이 될 수 있다 이 등 이 목 등 1 ( , 1982; , 1997; , 1994;
박 등, 1987).
현재 인삼농가에서 사용 중인 개량형 해가림은 투광율이
내외인 차광막 피복자재를 사용하
10% Polyethylene(P.E.)
고 있는데 볏짚으로 해가림 투광율 약 ( 2.2%) 을 설치한 인삼 생육과 비교하여 수량 증가가 현저하다고 하였으며 이 ( , 1997), 생육시기별 투광율을 조절할 경우 근중이 현저하게 증가한 다는 결과 천 등 ( , 2004) 도 있지만 투광율이 , 20~30% 이상 에서는 반점병이 많이 발생하고 엽록소함량 경장 엽면적 , , 등이 현저하게 감소된다는 보고가 있다 이 등 ( , 1982). 따라 서 본 연구는 투광율이 높은 차광망으로 해가림을 하였을 경우 묘삼의 생리적 형태적 특성 변화를 알기 위하여 실시 ･ 하였다.
재료 및 방법
본 시험은 충남대학교 농업생명과학대학 부속농장 에서 실시하였으며 인삼 종자는 충남대학교 부속농장에서 연풍 년근에서 채종 개갑이 완결된 종자를 선별하여 년
4 , 2006 3
월 20 일 파종하였다 인삼포장은 산야토와 부농상토를 . 1:1 로 혼합하여 로타리로 뒤섞고 두둑과 이랑을 준비하였 (v/v)
다 이랑과 두둑의 폭은 각각 . 90 cm 로 하고 두둑높이는 , 30 로 하였으며 두둑방향은 동서방향을 남으로 약 도의
cm , 20
편각을 두어 작성하였다.
차광재 종류가 묘삼의 광합성 형태 및 생육에 미치는 영향 ,
조진웅* ･ 박홍우** ･ 김민정* ･ 김현호*** ･ 최재을*†
충남대학교 농업생명과학대학 작물과학원 인삼약초연구소 충남농업기술원 인삼약초시험장
* , ** , ***
Photosynthetic, Morphological and Growing Characteristics by Shading Materials in Panax ginseng C. A. Meyer
Jin-Woong Cho*, Hong Woo Park**, Min Jung Kim*, Hyun-Ho Kim***, and Jae Eul Choi*
†*Div. of Plant Sci. & Resourses, College of Agricultural & Life Science, Chungnam National Univ.
Daejeon 305-764, Korea
**Ginseng & Medicinal Plants Research Institude, NICS, RDA, Eumseng 369-873, Korea
***Ginseng & Medical Plants Exp. Station, Chungnam Agricultural Research & Extention Service, Keumsan 312-804, Korea
256
†
Corresponding author: (Phone) +82-42-821-5729
(E-mail) [email protected] <Received January 31, 2008>
엽록소 함량 광합성 및 형태 관찰은 월 , 7 14~16 일 사이에 조사하였다 엽록소함량은 생체 잎 . 0.5 g 에 MgCO
3를 약간 넣고 80% acetone 15 ml 로 마쇄하여 원심분리 한 후 그 상 징액을 분광광도계 (Shimadzu uv-120-02, Japan) 를 이용하 여 652 nm 의 파장에서 측정한 후 Yoshida et al .(1972) 의 방법으로 환산하여 구하였다 광합성은 휴대용 광합성 측정 . 장치 (Li-6400, Li-cor, U.S.A) 을 이용하여 잎이 완전히 전개 된 후 월 6 29 일부터 월 일까지 일 동안 측정하였으며 7 1 3 , 측정 시간은 오전 9:00~11:00 시 이며 측정광도를 6400-02
광원을 이용하여
LED 0~500 μ mol m
-2s
-1PAR(Photo- 에서 반복 측정하였으며 synthetically active radiation) 5 , CO
2농도 범위는 360~380 ppm, 측정온도는 25℃ 로 고정하였으 며 도입공기량은 , 500 L min
-1로 설정하여 측정하였다.
해부 형태학적 특성은 줄기 및 뿌리를 조사하였으며 줄 , 기는 지표면에서 약 5 cm 부분을 그리고 뿌리는 위에서 약
부분을 대상으로 하였다 각 부위를 채취하여
3 cm . FAA
(formalin : acetic acid : 95% ethanol : distilled water = 1 용액 내에서 탈기한 후 고정시킨 다음 고정
: 0.5 : 5 : 3.5) ,
된 재료를 ethanol series 로 탈수과정을 거친 후 파리핀으로 포매하였다 포매된 재료를 . rotary microtome 을 이용하여 두께의 연속절편을 만들어 으로 코팅한 슬라
10 m μ gelatin
이드그라스에 그 절편을 접착시키고 , 1% hematoxylin 과 0.5%
으로 염색하였다 염색된 절편을 로 봉입
safranin . permount
하여 영구표본으로 만들어 광학현미경(Olympus BX 40, 으로 관찰하였다 지하부 생육 특성은 월 일에 근
Japan) . 11 1
경 근장 및 근무게를 각각 조사하였다 , .
결과 및 고찰
차광 정도에 따른 해가림 내 온도 및 상대습도
해가림에 의한 투광율을 10%, 20% 및 30% 로 조절된 인
투광율의 적산온도보다 각각 13.7 ℃ 과 31.1 ℃ 상승하여 투 광율이 높을 때 적산온도는 증가하는 경향을 보였다 또한 . 생육기간 동안의 최고기온은 투광율이 높을 때 높은 경향으 로 30% 투광 조건이 30.5℃ 로 가장 높았으며 상대습도는 투광량이 증가할수록 감소하는 경향이었다.
엽록소함량 및 광합성
투광율에 따른 엽록소 함량을 살펴보면 투광율이 높을수 록 감소하는 경향을 보였다 투광율이 . 10% 가 1.17 mg, 15%
가 0.73 mg, 그리고 30% 투광율이 0.21 mg 을 보였다 그림 ( 이와 같은 결과는 년생을 대상으로 한 이 등 의
1). 4 (1982)
결과와 년근을 연구한 박 등 6 (1987) 의 결과와 유사하였다 . 또한 이 등 (1980) 은 차광막 재질에 따른 엽록소함량은 광 투과율이 약 10% 정도인 Styrol-foam 으로 차광했을 때 엽 록소함량이 가장 높았으며 광 투과율이 그 이하이거나 이상
Table 1. Cumulative temperature and humidity of ginseng field with different light transmission ratio by shading net from 28 May to 14 July in 2006.
Light transmission ratio (%) 10 15 30
Cumulative temp. ( ) ℃ 851.0 864.7 882.1
Maximum temp. ( ) ℃ 29.0 29.2 30.5
Relative humidity (%) 81.3 80.2 79.3
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4
10 15 30
Chl. B Chl. A
Chlorophyll content (mg g-1 F.W.)
Light transmis sion ratio (%)
Fig. 1. Chlrorphyll content of 1 year old ginseng plants in different light transmission ratio on 14 July 2006.
Vertical bars were indicated in standard error.
일 경우 엽록소 함량은 감소한다고 보고하였다 한편 차광 . , 정도에 따른 인삼 잎의 외부 형태적 변화를 살펴보면 투광 율이 10% 정도에서 생육된 것은 정상적인 잎의 형태를 보 이지만 광 투과율이 높을 경우 잎이 황변하는 모습을 보이 며 광 투과율이 높을수록 황변하는 정도가 높은 것을 관찰 할 수 있었다 그림 ( 2).
월 일에 측정한 투광율에 따른 광합성능력을 살펴보 7 15
면 투광율 정도에 따른 광포화점은 투광율이 증가하면 보다 낮은 광 강도에서 광포화점이 보였는데 즉 , 10% 광투과율 은 광 강도가 약 200 mol m μ
-2s
-1에서 광포화점을 보였고,
투광율 처리는 약
20% 100 mol m μ
-2s
-1, 그리고 30% 투광 율은 약 50 mol m μ
-2s
-1정도에서 광포화점을 보였다 이상 . 과 같이 투광율이 10% 인 조건에서 생육한 인삼 잎의 광합 성이 가장 높았으며 투광율이 높을수록 감소하는 경향을 보 였다 그림 ( 3). 일반적으로 인삼 잎은 광 강도가 100 mol μ m
-2s
-1정도에서 포화점에 도달 현과 유 ( , 1996; 황과 현 , 한다고 하였는데 인삼이 여러 가지 를 받을 경우
1989) stress
보다 낮은 광 강도에서 광포화점이 도달한다는 결과(Cho &
를 살펴볼 때 투광량이 많음에 따라 엽록소함량 Kim, 2004)
이 감소되어 광 양자를 흡수하는 광수확복합체의 형성이 적 고 또한 엽록소는 광산화현상에 의해 파괴되며 높은 광 조 , , 건에서는 인삼 잎의 표면신장이 억제되어 엽면이 연황색의 상태 이 등 가 되거나 또는 황병 등의 생리적 mosaic ( , 1980)
장해 발생 이 등 ( , 1982) 이 주 원인으로 생각된다 .
줄기 및 뿌리의 형태적 비교
해가림에 의한 투광율 차이에 따른 년생 인삼의 줄기의 1 유관속을 살펴보면 투광율이 10% 조건에서 생육한 인삼은 목부 사부 유관속형성층 및 후벽조직섬유 등의 배열이 안 , , 정적으로 형성되어 있지만 투광율이 증가할수록 유관속의 각 기관의 발달이 불규칙적으로 형성되는 것이 관찰되었다
특히 투광율이 증가할수록 하피가 생성되는 것을 (Fig. 4). ,
볼 수 있는데 하피는 피층으로부터 생성되는 조직으로 일반 적으로 엽록체가 거의 없고 내한발성의 특성을 갖는다고 할 수 있는데(Galamay et al ., 1992), 15% 광투과율 조건에서 생육한 인삼 줄기를 보면 피층안쪽에 개의 층으로 하피가 1 형성된 것을 볼 수 있으며 , 30% 광투과율 조건에서 생육한 인삼 줄기에서도 하피가 형성되는 것을 볼 수 있다(Fig. 4, B, C).
또한 유관속형성층도 광 투과율이 높은 조건에서 생육할 , 경우 발달이 현저하게 감소되었으며 양분 수송의 역할을 , 담당하는 사부도 투광율이 높을수록 현저하게 발달이 억제 되는 것을 관찰되었다 또한 년생 인삼 뿌리의 횡단면을 . 1 살펴보면 10% 의 투광율 조건에서 생육한 인삼은 뿌리의 유 관속이 형성되어 있지만 (Fig. 5. A) 15% 와 30% 투광율 조 건에서 생육한 인삼뿌리는 유관속 조직의 형성 및 발달하지 Fig. 2. Leaves of one year Ginseng with different light transmission ratio on 14 July. A; 10% in light transmission ratio, B;
15% in light transmission ratio, and C; 30% in light transmission ratio.
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
0 50 100 200 300 400 500
10%
15% 30%
P h ot os yn th et ic r at e (C O
2µm o l m
-2S
-1)
PAR
Fig. 3. Photosynthetic rate to PAR of 1 year old ginseng plants in different light transmission ratio on 15 July 2006. ● ; 10% of light transmission ratio, ■ ; 15%
of light transmission ratio, and ▲ ; 30% of light tran -
smission ratio. Vertical bars were indicated in stan-
dard error.
못한 것을 관찰할 수 있다 (Fig. 5, B, C). 표피는 10% 의 투 광율 조건에서 생육한 인삼은 형성층의 형성이 정상적으로 발달되어 있지만 유관속 조직과 내피의 유조직 사이에 위치 하는 형성층의 발달이 현저히 감소되어 있고 형성층의 두께 역시 매우 좁은 것을 볼 때 물질 저장을 주로 담당하는 유
조직의 발달이 적고 중심 부분인 수가 넓은 면적을 갖게 되 어 광 투과율이 15% 이상의 환경조건은 건전한 년생 묘삼 1 생산에 매우 불리할 것으로 생각된다.
뿌리의 생육특성
투과율에 따른 1 년생 인삼의 뿌리의 수량을 살펴보면 광 투과율 조건에서 생육한 인삼 뿌리는 개체당
10% 0.47
였으며 와 광 투과율 조건에서 생육한 인삼 뿌 g , 20% 30%
리는 각각 0.33 g 0.34 g 과 을 보여 광 투과율이 높은 조건에 Fig. 4. Cross-section of vascular bundle in stem of one year
old ginseng plants by 200-power microscope. A; 10%
of light transmission ratio, B; 15% of light trans- mission ratio, and C; 30% of light transmission ratio.
P; phloem, X; xyleme, VC; vascular cambium, SF;
Sclerenchyma fiber, H; hypodermis.
Fig. 5. Cross-section of root of one year ginseng plants by 200-power microscope on 15 July, 2006. A; 10% of light transmission ratio, B; 15% of light transmission ratio, and C; 30% of light transmission ratio. PM;
phloem, X; xyleme, E; epidermis, C; Cambium, P;
pith.
서 생육할 경우 인삼 뿌리의 수량은 감소되었다(Table 2).
그러나 이 등 (1982) 은 투광율에 따른 인삼 뿌리의 수량은 약 18% 의 투광율 조건에서 가장 높은 뿌리 수량을 보인다 고 하였으며 해가림 방향 즉 광 투과율에 따라서도 수량차 , , 이를 보이고 이 등 ( , 2006), 천 등 (2004) 은 인삼 생육기에 투광율로 조절될 때 수량은 증가한다고 하였다 이와
18% .
같이 본 연구와는 차이를 보이는 원인은 반음지성인 다년생 인삼은 어린시기 즉 , 1 년생 또는 년생은 군락형성이 되지 2 않아 대부분의 개체의 잎들이 고립상태에서 생육되고 있어 군락을 형성하는 고년근의 인삼보다 상대적으로 많은 광을 이용하기 때문인 것으로 생각된다.
적 요
본 연구는 이식 재배를 위한 건전 우량 인삼묘 생산을 위 하여 해가림 내의 광량이 년생 인삼의 광합성 및 형태적 1 특성에 대하여 조사하였다 투과율에 따른 인삼의 엽록소 . 함량 및 광합성은 광 투과율이 높을수록 감소하는 경향을 보였으며 광 투과율이 높은 조건은 잎이 생리적 장해를 받 , 아 황변하는 모습을 보이고 있고 줄기는 하피가 형성되었 , 으며 줄기의 유관속내 사부의 발달이 현저하게 위축되었 , 다 또한 뿌리는 광량이 높을수록 표피가 파괴되는 모습을 . 보였으며 형성층의 발달이 적었다 뿌리 수량 역시 광 투과 . 율이 높을수록 감소되었다.
사 사
이 논문은 2006 년도 충남대학교 학술연구비의 지원에 의 하여 연구되었음.
인용문헌
