온도에 따른 자생 주걱쑥부쟁이의 종자발아특성
이창희1,2*, 남기웅1,2
1한경대학교 원예학과, 2한경대학교 극동아시아생물자원연구소
Characteristics of Seed Germination in Heteropappus arenarius Kitam.
Native to Korea as Influenced by Temperature
Chang Hee Lee1,2* and Ki Woong Nam1,2
1Department of Horticulture, College of Agriculture & Life Science, Hankyong National University, Anseong 456-749, Korea
2Research Institute for the Far East Asian Bio-Resources, Hankyong National University, Anseong 456-749, Korea
Abstract - Heteropappus arenarius Kitam., an autumn-flowering biennial belonging to wild chrysanthemums, is found to be native in southeastern coastal area and Jeju island of Korea. It could play a good role for ground cover plants on a large-scale landscape area, especially, barren soil or sloping hillside. This study was initiated to screen optimum germination temperature influenced by local strain and harvesting stage of H. arenarius. The following was the response of seed germination between local strain and temperature. The average of final germination percentage (FG) was the highest in
‘Guryongpo’ (89.7%) among four local strains, followed by ‘Gujwa’ (87.3%), ‘Gampo’ (87.3%), and ‘HKNU-I’ (71.5%).
The average of T50 was shorter in ‘Gujwa’ (3.6 d) and ‘Guryongpo’ (4.0 d) than the others. The average of FG and T50 was the highest as 76.2% and shortest as 3.6 d in 20℃, respectively, followed by 30℃, 25℃, and 15℃. In case of ‘Gujwa’, however, FG and T50 was higher in 20℃ and shorter in 15℃ than others. In the relationship between harvesting stage and temperature, the average of FG was greatly higher in Stage III (90.7%) and Stage IV (88.6%) than the others including Stage II (35.7%) and Stage I (26.0%). The average of T50 was shorter in Stage IV (3.7 d) and Stage III (4.3 d) than the others, which showed less than 50% of FG. Nevertheless, the available range of seed harvesting stage was from Stage I to Stage IV because H. arenarius seeds could germinate at all stages. In conclusion, it was recommended that the optimum temperature and harvesting stage was 20℃ and Stage III~IV, respectively, for seed germination of H. arenarius.
Key words -Harvesting stage, Heteropappus arenarius, Local strain, Seed germination
*교신저자(E-mail) : [email protected]
서 언
Heteropappus屬은 10여종이 동아시아 특히 중국 동북 부, 한국, 일본 등지에 분포하는 것으로 알려져 있다 (Kitamura, 1937). 본 屬은 과거에 Aster 1屬으로 취급되 었고(Makino, 1905), 이 후 관모 및 식물구계학적 특징 등에 의해 Aster 1屬을 Aster屬, Heteropappus屬, Kalimeris 屬 및 GymnAster屬의 4가지 분류군으로 나누어졌고, 이 중 Heteropappus屬은 통상화 유래 수과(achene)의 관모 (pappus)가 길고 설상화 유래 수과의 관모가 아주 짧은 것이
특징이다(Kitamura, 1937; Chung, 1991). Heteropappus屬 중 국내에 자생하는 갯쑥부쟁이(H. hispidus Less)와 주 걱쑥부쟁이(H. arenarius Kitam.)는 모두 2n=36로 눈개 쑥부쟁이(A. hayatae Lév. et Van’t)와 함께 광의의 Aster屬 중 존재하는 4배체 식물이다(Chung and Kim, 1997). 또한 눈개쑥부쟁이(A. hayatae)는 Aster屬 식물 중 Heteropappus屬과 RAPD에 의한 유전적 유연관계가 가장 가까운 것으로 보고되었으며 형태적으로도 유사하다 고 하였다(Hong et al., 2005; Lee and Kim, 2000). 본 屬은 학자들간의 견해가 상이하며, Chung (1991)은 2種 으로 보고하였고 Lee (2006)는 이 屬을 1種 1亞種 1品種
A B
C D
Fig. 1. Natural habitats (A, Guryongpo; B, Gampo; C, Gujwa) and cultivation field (D, HKNU-I) of Heteropappus arenarius Kitam.
정리하였다. 현재까지 보고된 자생 Heteropappus屬에는 산지의 양지에 자생하는 개쑥부쟁이(H. hispidus)와 흰개 쑥부쟁이(H. hispidus for. albiflora)가 있으며, 해안가 에 자생하는 갯쑥부쟁이(H. hispidus ssp. arenarius)와 주걱쑥부쟁이(H. arenarius)가 있다(Lee, 2004). 갯쑥부 쟁이는 해안 모래사장 및 건조지에서 자라는 이년초로 초 장은 30-100 cm로 줄기가 직립하며 설상화는 1열로 배열 하고, 주걱쑥부쟁이는 해안 사지에서 자라는 이년초로 초 장은 8-15 cm로 전년도 줄기는 伏臥狀이며, 설상화는 2 열로 배열하고 엽형은 주걱형이다(Chung and Jeong, 1999; Lee, 2004). 주걱쑥부쟁이와 갯쑥부쟁이는 통상화 와 설상화의 관모형태와 체세포 염색체 수 및 총포와 총포 편의 형태, 수과의 형태, 주두의 형태가 유사하나 줄기의 형태와 잎의 형태 및 질에서 뚜렷이 구분된다(Chung, 1991; Chung and Jeong, 2000). 또한 주걱쑥부쟁이는 일 본에 자생하는 A. pseudo-asa-grayi (Makino, 1989)와 형태적으로 매우 유사하여 同種일 가능성이 있으나, 아직 불명확하다. 특히, 주걱쑥부쟁이는 눈개쑥부쟁이(A. hayatae) 와 왕갯쑥부쟁이(A. magnus)(Lee, 2006)처럼 지표면을 따라 포복하며 발달하는 왜성지피식물이며 제주도에서는 이 3種이 모두 발견되고 있다.
주걱쑥부쟁이(H. arenarius)는 다화성으로 척박한 건조
이 높다. 따라서 본 실험에서는 해안가에 자생하는 주걱쑥부 쟁이의 종자발아특성을 구명하기 위하여 종자 수집지역과 종자수확단계별 발아율을 온도조건을 달리하여 조사하였다.
재료 및 방법
수집지역과 온도가 종자발아에 미치는 영향
Heteropappus屬 중 주걱쑥부쟁이(H. arenarius)의 통 상화 유래 종자를 본 실험에 사용하였다. 주걱쑥부쟁이는 3개 지역종을 사용하였고 수집지역은 포항시 구룡포읍 (Guryongpo, 2007년 10월 27일 채종)(Fig. 1A), 경주시 감포읍(Gampo, 2007년 10월 28일 채종)(Fig. 1B), 제주 시 구좌읍(Gujwa, 2007년 12월 26일 채종)(Fig. 1C)이였 으며, 구룡포에서 수집한 일년생 유묘를 교내 포장에서 재 배 후 채종한 종자(HKNU-I, 2007년 10월 20일 채 종)(Fig. 1D)를 포함시켜 총 4종류의 종자를 실험에 사용 하였다. 특히, 제주에서 수집된 種은 종자성숙기가 12월말 인 점을 감안하여 채종시기를 내륙종과 달리 하였다. 수확 한 각 지역별 종자는 상온에서 후숙 건조하여 발아실험에 사용하였다.
총 4종류의 주걱쑥부쟁이 종자를 배양온도 4수준(15, 20, 25, 30℃)으로 구분하여 총 16조합 처리로 항온기에서
A B C D
Fig. 2. Seed harvesting Stages of Heteropappus arenarius from fully open flower to just before seed-dispersal (A, Stage I; B, Stage II; C, Stage III; D, Stage IV)
12시간 일장으로 배양하였다. 모든 종자는 NaOCl 1%에 10 분 처리하여 살균한 후 충실종자를 선별하였고, 페트리디 쉬에 여과지(Whatman No.1) 2장을 깔고 페트리디쉬당 50립씩 4반복으로 치상하고 건조하지 않도록 매일 수분을 공급하면서 매일 발아 검사를 실시하여 파종 후 10일까지 를 최종발아율(FG, %)로 조사하였고, 유근이 2 mm이상 신장한 것을 발아한 것으로 간주하였다.
수확단계와 온도가 종자발아에 미치는 영향
포항시 구룡포읍 일대(2007년 4월 28일)에서 수집한 주 걱쑥부쟁이 일년생묘(월동)를 한경대학교 교내 실험포장에 서 재배하여 2007년 10월17일부터 4수준의 수확단계별로 꽃목을 잘라 수집하였다. 수확단계는 각각 만개기(Stage I), 노화기(Stage II), 종자성숙기(Stage III), 종자비산기 (Stage IV)로 세분하였다(Fig. 2). 수확한 각 단계별 꽃목 은 상온에서 후숙 건조하여 발아실험에 사용하였다. 온도 조건은 4수준(15, 20, 25, 30℃)으로 구분하여 총 16조합 처리로 항온기에서 12시간 일장으로 배양하였다. 배양 및 조사방법은 수집지역별 실험과 동일하나 페트리디쉬당 30 립씩 4반복으로 치상하였다.
결과 및 고찰
수집지역과 온도가 종자발아에 미치는 영향
수집지역별 주걱쑥부쟁이(H. arenarius)의 온도에 따른 종자 발아에 관한 회귀곡선은 Fig. 3에 나타내었다. 수집 지역별 최종발아율(FG, %)은 구룡포産에서 평균 89.7%로 가장 높았고, 다음으로 구좌産(87.3%)과 감포産(87.3%) 이었으며, 교내포장에서 수확한 구룡포産(HKNU-I)이 71.5%로 가장 낮았다(Table 1). 또한 수집지역별 T50은 구 좌産이 평균 3.6일로 가장 빨랐으며, 다음으로 구룡포産
(4.0일), 감포産(4.3일), HKNU-I (4.9일) 순이었다. 같 은 구룡포産이지만 야생에서 수집한 종자가 교내포장에서 재배 후 채종한 종자(HKNU-I)보다 높은 발아율을 보여주 었다. 따라서 수집하였던 주걱쑥부쟁이 집단의 종자는 전 체 평균 발아율이 84.0% 그리고 평균 T50은 4.2일이 소요 되었다.
주걱쑥부쟁이의 온도에 따른 종자의 FG는 20℃에서 평 균 76.2%로 가장 높았고, 다음으로 30℃, 25℃, 15℃ 순 이었으나 지역種별로 온도에 따른 FG 및 T50 반응이 약간 다르게 나타났다(Table 1). 또한 온도별 T50은 20℃에서 3.6일로 타 온도조건에 비해 월등히 빨랐으며, 다음으로 30℃ (4.2일), 25℃ (4.3일), 15℃ (4.7일) 순이었다. 특 히, 제주 구좌産은 타 지역種에 비하여 15℃ 및 20℃처리 에서 각각 93.2%와 95.9%의 매우 높은 FG를 보여주었을 뿐만 아니라 T50에서도 각각 3.4일과 3.2일을 나타내어 타 지역種들에 비하여 상대적 저온에서 발아율이 높은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 두 가지 경우로 추측 가능하였다.
첫째, 타 지역종에 비해 제주 구좌産은 채종시기가 기후 조건상 늦어졌다는 점에서 방화곤충 활동시기가 길어서 수 분시기가 증가함에 의한 이유로 추측할 수 있으며, 수집지 역의 특성을 볼 때, 제주 구좌産은 난대 해양성 기후대에, 감포産과 구룡포産은 온대 남부 해양성 기후대에 속하였 고, 교내 포장(경기 안성)에서 채종한 (HKNU-I)는 온대 중부내륙지역으로 연평균 온도에서 3그룹으로 구분된다.
따라서 발아율과 발아온도에 지역별 특성이 일부 반영되었 을 것으로 판단되었다. 둘째, 종자의 수확단계에 따른 차이 가 발아율 및 적정발아온도에 영향을 주었을 수도 있을 것 으로 판단되었다. 따라서 다음 실험에서 수확단계별 실험 을 수행하였다.
Fig. 4. Regression curves (r2 > 0.95) of seed germination in Heteropappus arenarius as influenced by harvesting stage and temperature
Table. 2. Seed germination of Heteropappus arenarius (HKNU-I) as influenced by harvesting stage and temperature
Harvesting stage
Temperature (℃)
15 20 25 30 Average
FG (%)z T50
(day)y
FG (%)
T50
(day)
FG (%)
T50
(day)
FG (%)
T50
(day)
FG (%)
T50
(day)
Stage I 22.5 - 25.0 - 28.9 - 27.7 - 26.0 -
Stage II 32.9 - 33.1 - 36.4 - 40.2 - 35.7 -
Stage III 71.6 6.0 99.2 3.5 98.8 3.6 93.2 4.1 90.7 4.3 Stage IV 73.5 4.6 94.9 3.1 91.8 3.3 94.3 3.7 88.6 3.7 Average 50.1 5.3 63.1 3.3 64.0 3.5 63.9 3.9 60.3 4.0
zFG : Final seed germination percentage calculated by regression curves (r2 > 0.95) shown in Fig. 4
yT50 : Days to reach at 50% seed germination calculated by regression curves shown in Fig. 4
수확단계와 온도가 종자발아에 미치는 영향
수확단계별 주걱쑥부쟁이의 온도에 따른 종자 발아에 관 한 회귀곡선은 Fig. 4에 나타내었다. 수확단계별 FG는 Stage III에서 90.7%로 가장 높았고, 다음으로 Stage IV
(88.6%), Stage II (35.7%), Stage I (26.0%) 순이었다.
또한 수확단계별 T50은 Stage IV에서 3.7일로 가장 빨랐으 며, Stage III (4.3일)이었다(Table 2). 그러나 Stage I과 Stage II는 FG값이 50%를 넘지 못하였다. 따라서 주걱쑥
Fig. 3. Regression curves (r2 > 0.95) of seed germination in Heteropappus arenarius as influenced by local strain and temperature Table. 1. Seed germination of Heteropappus arenarius as influenced by local strain and temperature
Locality (Eup)
Temperature (℃)
15 20 25 30 Average
FG (%)z T50
(day)y
FG (%)
T50
(day)
FG (%)
T50
(day)
FG (%)
T50 (day)
FG (%)
T50
(day) Guryongpo 89.5 4.3 89.3 3.4 90.0 4.0 90.0 4.1 89.7 4.0
Gujwa 93.2 3.4 95.9 3.2 77.2 3.8 82.7 4.0 87.3 3.6 Gampo 84.0 4.9 93.7 3.4 84.8 4.6 86.7 4.1 87.3 4.3 HKNU-I 55.3 6.1 82.0 4.3 77.4 4.6 71.2 4.4 71.5 4.9 Average 67.4 4.7 76.2 3.6 70.9 4.3 72.1 4.2 84.0 4.2
zFG : Final seed germination percentage calculated by regression curves (r2 > 0.95) shown in Fig. 3
yT50 : Days to reach at 50% seed germination calculated by regression curves shown in Fig. 3
부쟁이의 종자수확단계는 Stage III에서 Stage IV가 적합 할 것으로 판단되었다. 특히, 개화상태(Stage I)에서 채종 한 경우에도 후숙 건조 후 발아가 가능한 점으로 볼 때, 주 걱쑥부쟁이의 종자수확시기의 폭은 대단히 넓다는 것을 알 수 있었다. 종자수확시기별 발아율의 차이는 개맥문동
(Liriope spicata)의 경우, 11월22일부터 12월 1일 사이 (Lee et al., 2006), 미선나무(Abeliophyllum distichum) 은 개화 후 135일 이상 경과하였을 때(Yoo and Kim, 1998), 산마늘(Allium victorialis)은 외영이 50% 정도 벌 어진 미숙종자일 때(Kang et al., 2000), 박(Lagenaria
al., 1996) 최적 발아율을 나타낸다고 보고되었으나, 아직 까지 Aster屬 종자의 성숙도에 따른 발아율에 대한 자료는 보고되지 않아 본 실험의 결과가 향후 야생 Aster屬 종자 의 채종 가능시기를 추정하는 도움이 될 수 있을 것으로 판 단되었다.
주걱쑥부쟁이의 온도에 따른 종자의 FG는 25℃에서 64.0%로 가장 높았고, 다음으로 30℃, 20℃, 15℃ 순이 었으나 20℃에서 30℃ 범위 내에서는 큰 차이를 보이지 않았다(Table 2). 또한 온도별 T50은 20℃에서 3.3일로 가 장 빨랐으며, 25℃ (3.5일), 30℃ (3.9일)로 나타났다. 주 걱쑥부쟁이와 근연관계에 있는 국화과 자생식물 중 수과에 관모(pappus)가 있는 섬쑥부쟁이(Aster glehni), 개미취 (Aster tataricus), 미역취(Solidago virga-aurea var.
asiatica)는 25℃, 참취(Aster scaber)와 곰취(Ligularia fischeri)는 15℃에서 발아적온으로 보고되었으며(Cho et al., 1997; Choi et al., 2003; Park et al., 1998). 원예종 Aster의 종자발아적온은 18~21℃ (Ball, 1998; Hartmann et al., 1997)로 나타나 본 연구결과와 유사하였다.
본 실험결과를 종합하여 볼 때, Stage III와 20℃ 조합 처리에서 발아시킨 경우가 99.2%의 가장 높은 FG를 나타 내었고 Stage IV와 20℃ 조합처리에서 가장 높은 T50 (3.1 일)을 나타내었다. 결론적으로 주걱쑥부쟁이의 종자는 Stage III와 IV 시기에 채종하여 20℃ 조건에 파종한 경우 가장 우수한 발아율 및 발아세를 나타내었다.
적 요
주걱쑥부쟁이(Heteropappus arenarius Kitam.)는 들 국화에 속하는 가을 개화성 이년초로 한국의 남동부 해안 지대와 제주도에서 자생한다. 본 식물은 대규모 조경지역 특히, 척박한 토양이나 비탈면 언덕에 유용한 지피식물로 서 개발 가능성이 높다. 본 연구는 주걱쑥부쟁이 종자의 지 역계통과 수확시기에 따른 최적 발아온도를 선정하기 위해 최초로 수행하였다. 지역별 온도에 따른 종자발아 반응은 다음과 같다. 최종발아율(FG)은 구룡포産(89.7%)이 4개 지역계통 중에 가장 높았고, 다음으로 구좌産(87.3%), 감 포産(87.3%), HKNU-I (71.5%) 순이었다. 지역별 평균 T50은 구좌産(3.6 일)과 구룡포産(4.0일)이 타 지역에 비 해 짧았다. 온도별 평균 FG와 T50은 20℃에서 각각 76.2%
5℃순이었다. 그러나 구좌産의 경우, FG과 T50이 20℃와 15℃에서 우수하였다. 수확단계 및 온도관계에서 수확단 계별 평균 FG는 Stage III (90.7%)와 Stage IV (88.6%)가 Stage II(35.7%)와 Stage I(26.0%)에 비해 월등히 높았 다. 수확단계별 평균 T50은 Stage IV (3.7일)과 Stage III (4.3일)로 FG값이 50%이하를 보여준 타 수확단계에 비해 짧았다. 그럼에도 불구하고 주걱쑥부쟁이 종자는 모든 단 계에서 발아할 수 있었기에 종자 수확 가능범위는 Stage I 에서 IV까지였다. 결론적으로 주걱쑥부쟁이 종자발아의 최 적 온도와 적정 수확단계는 20℃ 조건에 Stage III에서 IV 까지이었다.
사 사
본 연구는 한경대학교 2007년도 학술연구조성비의 지원 에 의한 것임.
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(접수일 2009.2.16; 수락일 2009.4.17)
