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ISSN : 1225-5009(Print)
ISSN : 2287-772X(Online)
Flower Research Journal Vol.23 No.2 pp.63-71
DOI : https://doi.org/10.11623/frj.2015.23.2.15

Identification of Appropriate Plant Growth Retardant to Suppress Poinsettia Growth

Yoon-Ha Kim, In-Jung Lee*
Division of Plant Biosciences, Kyungpook National University, Daegu 702-701, South Korea
Corresponding author: In-Jung Lee Tel: +82-53-950-5708 ijlee@knu.ac.kr
March 12, 2015 May 10, 2015 June 15, 2015

Abstract

This study was carried out to determinate the effects of plant growth retardant (PGR) such as chlormequat chloride (CCC) and paclobutrazol (PA) on inhibition of poinsettia growth. In the results of 7 days after pinching (DAP), the results which were collected in 7 and 14 days after PGR application revealed that growth characteristics data such as plant height, leaf length and leaf width were significantly inhibited by PGR treatment as compared to control. Chlorophyll content, however, in PGR treatment was significantly increased compared to control plant and leaf number was collected in 7 days after treatment (DAT) did not show difference between PGR treatment and control. The concentration of endogenous bioactive gibberellin four (GA4) was significantly decreased than their control plants. In the results of 14 DAP, the data showed same tendency with 7 DAP. In the results of 7 DAT and 14 DAT, all the growth characteristics data such as plant height, leaf length, leaf width and leaf number were significantly decreased by PGR application but chlorophyll content was dramatically increased in PGR application compared to control plant. The contents of bioactive GA4 also significantly decreased in PGR application as compared to control plant.


포인세티아 생장억제에 적합한 식물생장억제제 구명

김 윤하, 이 인중*
경북대학교 식물생명과학부

초록

본 연구는 B-9의 사용을 대체하기 위해 식물생장억제 제 CCC와 PA의 포인세티아 생장억제효과에 대한 연구 를 수행하였다. 적심 후 7일 뒤 결과에서, 식물생장억제 제 처리 후 7일과 14일 뒤 수집된 초장, 엽장 및 엽폭 과 같은 생육특성 결과는 무처리보다 식물생장억제제 처 리에서 상당히 억제된 것으로 나타났다. 그러나 식물생 장억제제 처리에서 엽록소 함량은 무처리보다 상당히 높 았고 식물생장억제제 처리 후 7일 뒤 수집된 엽수는 식 물생장억제제 처리에서 무처리와 차이가 나지 않는 것으 로 조사됐다. 활성형 GA4의 함량은 무처리보다 상당히 감소됐다. 적심 후 14일 뒤 결과에서, 조사결과는 적심 후 7일 뒤 결과와 유사한 경향을 보였다. 식물생장억제 제 처리 후 7일과 14일 뒤 결과에서 초장, 엽장, 엽폭 및 엽수와 같은 모든 생육 특성 결과는 식물생장억제 제 처리에 의해 무처리보다 상당히 감소된 것으로 조 사됐다. 반면 엽록소 함량은 식물생장억제제 처리에서 무 처리보다 증가된 것으로 조사됐다. 활성형 GA4의 함량 또한 무처리와 비교시 식물생장억제제 처리에서 상당히 감소됐다.


    Rural Development Administration
    PJ01099002

    서 언

    붉은색의 포엽이 매력적인 포인세티아(Euphorbia pulcherrima)는 멕시코가 원산지로 알려져 있고, 화려한 색상으로 인해 크리스마스 장식용으로 많이 이용되고 있 어 전 세계적으로 널리 재배되고 있는 화훼류 중 하나 이다(Wilfret and Bell 1998). 국내에서 포인세티아의 재 배는 1990년경부터 본격적으로 시작된 것으로 알려져 있 으며(Lee et al. 1999), 주로 크리스마스 장식용으로 많 이 이용되는 특성 때문에 국내 포인세티아 재배 또한 겨 울철 크리스마스 시즌 출하를 목적으로 하였다. 그러나 최근 들어 장식용 화훼류에 대한 이용이 점차 보편화 되 고 있어, 크리스마스 시즌 이외에도 포인세티아에 대한 수요가 크게 증가함에 따라 포인세티아 재배농가에서는 시설내에서 봄에 정식하여 차광재배를 통해 여름철 출하 를 목표로 하고 있는 실정이다(Lee et al. 1999, Lee et al. 2009). 이처럼 포인세티아를 봄, 여름에 재배할 경우 열대성 관목인 포인세티아는 특히 고온기간 동안 영양생 장이 활발해져 초장이 크게 신장하기 때문에 분화로써 품 질이 떨어지는 단점이 발생되고 있으며, 이러한 이유 때 문에 식물생장억제제 사용을 통해 초장신장 억제를 유도 하고 있다(Lodeta et al. 2010). 또한 겨울철 출하를 목 적으로 포인세티아를 재배할 경우에도 식물생장억제제를 사용하는 것으로 알려져 있으며, 이는 국내외적으로 포 인세티아에 대한 수요층이 주로 초장이 짧은 포인세티 아를 선호하기 때문인 것으로 알려져 있다(Lee et al. 1999; Lodeta et al. 2010).

    농업에서 주로 이용되는 식물생장억제제의 종류로는 Ancymidol(A-Rest), Chlormequat chloride(CCC), Chlorphonium chloride(Phosphon), Daminozide(B-9), Paclobutrazol(PA), Prohexidione-Calcium(Pro-Ca)이 알려 져 있으며(Dennis et al. 1965; Izumi et al. 1984; Kim et al. 2010; Ninnemann et al. 1964), 이외에도 살균제로 등록되어 있음에도 불구하고 식물의 초장신장을 억제시키는 효과가 있어 배추, 잔디 등에서 식물생장억제 제로 이용되고 있는 Diniconazole(DC), Hexaconazole (HC), Trinexapac-ethyl(TE) 등이 있는 것으로 알려져 있 다(Hashemabadi et al. 2012; Hwang et al. 2009; Kim et al. 2010; Na et al. 2012). 대표적인 식물생장억제제 B-9은 수용성으로 식물체내에서 쉽게 이동하는 성질을 지 니고 있어 사과, 감자, 쌈 채소 등을 포함한 다양한 작 물에 사용된 것으로 알려져 있다. 특히 사과에서 B-9의 처리는 과실의 조기 낙과를 줄이는 것으로 알려져 있고 (Mol et al. 1999), 밀에 B-9을 처리하게 되면 절간신 장이 억제되어 도복을 줄이는 것으로 알려져 있으며 (Miroshnichenko et al. 2009), 국화에 B-9을 처리하게 되면 초장신장억제뿐만 아니라 화색의 변색 및 착색을 방 지하는 것으로 알려져 있다(Kim et al. 2010). 식물생장 억제제 CCC도 여러 종류의 화훼류(국화, 시클라멘, 아마 릴리스)와 작물(옥수수, 밀, 보리)의 줄기신장을 억제하는 것으로 알려져 있다(Bose et al. 1980; Kim et al. 2010; Schneider 1967). PA도 사과, 밀, 해바라기 등에 처리 시 줄기 신장을 억제하는 것으로 알려져 있으며(Guoping 1997), 식물의 줄기신장 억제 이외의 효과로 감자에 PA 를 처리하게 되면 감자의 괴경 형성이 증진되는 것으로 보고하였다(Balamani and Poovaiah 1985).

    현재까지 포인세티아 재배에서는 초장 신장을 억제하 기 위해 주로 식물생장억제제 B-9을 이용하는 것으로 알 려져 있는데, 왜냐하면 B-9은 다른 식물생장억제제에 비 해 식물의 줄기신장 억제효과가 우수하고, 화색의 변색 및 착색을 억제하는 것으로 알려져 있기 때문에 화훼류 에서 많이 사용되는 것으로 알려져 있다(Brown et al. 1997; Kim et al. 2010). 그러나 포인세티아 재배에서 주로 이용 되고 있는 B-9은 미국 Food and Drug Adminstration(FDA) 에서 1990년초 발암물질로 분류하여 과실 및 채소류에 사 용을 금지하고 있는 생장억제제로 알려져 있으나(Kim et al. 1990), 그럼에도 불구하고 다른 생장억제제에 비해 비 교적 저렴한 가격과 약효의 우수성으로 인해 최근까지 도 화훼류(스프레이국화, 포인세티아) 재배농가에서는 B- 9을 생장억제제로 많이 이용하고 있는 실정이다(Ilias and Rajapakse 2005; Kim et al. 2010).

    따라서 본 연구는 포인세티아 재배시 발암물질로 분류 된 식물생장억제제 B-9의 사용을 줄이기 위해 현재 시 중에 유통되고 있는 여러 식물생장억제제 중에서 화훼류 에 생장억제제로 이용되고 있는 식물생장억제제 CCC 및 PA를 이용하여 포인세티아 생육억제에 가장 효과적인 처 리농도 및 처리시기를 구명하여 실제 포인세티아 재배에 적용 가능한 재배법 개발에 도움이 되고자 본 연구를 진 행하였다.

    재료 및 방법

    식물재료

    본 실험에 사용된 포인세티아는 품종명 ‘이찌방’으로 경 남 양산에 위치한 육묘장에서 플로럴 폼(floral foam)에 삽목된 발근묘를 구입하여 실험에 이용하였다. 발근묘를 원예용 상토(생생 바이오 상토, 세미니스코리아)를 가득 채운 가로, 세로 15cm, 높이 12cm 포트에 정식하였다. 포트에 정식된 포인세티아는 2009년 9월 5일부터 경북대 학교 부속실습장 단동형 유리온실에서 재배하였으며, 포트 에 정식된 포인세티아는 9일동안 순화 후 2009년 9월 14일에 적심을 실시하였다.

    식물생장억제제 처리농도, 시기 및 처리방법

    포인세티아 초장억제에 적절한 처리시기를 구명하기 위 해 본 실험에 사용된 식물생장억제는 B-9[B-NINE SP80, Nippon Soda Co., 80% butanedioic acid mono (2,2-dimethylhydrazide)], CCC(ADJUST, Taminco, 54% 2-Chloro-N,N,N-trimethylethanaminium) 및 PA[BONZI, Syngenta, 0.39% (αR, βR)-rel-β-[(4-chlorophenyl)methyl]- α-(1,1-dimethylethyl)-1H-1,2,4-triazole-1-ethanol]였다. 각 각의 식물생장억제제 처리농도는 B-9의 경우 Kim et al (2010)이 보고한 현재 국내화훼농가(스프레이국화 및 포 인세티아 재배농가)에서 관행적으로 사용되고 있는 것으 로 알려진 농도를 기준으로 기준농도와 기준농도의 배량 을 실험에 이용하였다(Table 1). CCC 및 PA는 제품에 명시된 기준농도와 기준농도의 배량을 각각 본 실험에 이 용하였다(Table 1). Table 1에 명시된 농도의 식물생장억 제제를 포인세티아 적심일 기준으로 7일 및 14일 뒤 각 1회처리 후 7일 간격으로 2회에 걸쳐 포인세티아 생장 억제에 미친 영향에 대해서 조사하였다. 식물생장억제제 의 처리는 원예용 분무기를 이용하여 경엽살포 하였고, 처리 시간은 식물생장억제제 처리로 인한 약해 발생을 최 소화하기 위해 오후 5시 온실 내부를 차광스크린(shading screen)으로 차광한 상태에서 처리하였다.

    생육특성조사 및 통계처리

    식물생장억제제 처리가 포인세티아 생육에 미치는 영 향을 조사하기 위해 식물생장억제제 처리 후 1주부터 2주까지 주1회 초장, 엽장, 엽폭, 엽수 및 클로로필 함 량을 조사하였다. 조사의 균일성을 위해 엽장, 엽폭 및 클로로필 함량은 상위 첫 번째 및 두 번째 잎을 대상 으로 측정하였으며, 클로로필 함량은 SPAD(SAPD 502, Minolta, Japan) 값을 이용하였다. 엽수는 크기가 2cm 이 상 되는 것을 잎으로 간주하여 측정하였다. 본 실험을 통 해 측정된 생육특성 결과는 반복당 15개체씩 5반복으로 조사되었으며, 통계분석은 SAS(Version 9.2, Cary, NC, Inc., USA)를 이용하여 Duncan의 다중 검정을 통해 비 교 분석하였다.

    식물호르몬 지베렐린 분석

    식물호르몬 지베렐린(Gibberellic acid, GA)의 분석은 Kim et al.(2014)Sohn et al.(2011)의 연구에 사용된 방법을 이용하여 분석하였다. 적심 후 7일과 14일 뒤 각 각 식물생장억제제를 처리한 다음 7일과 14일 뒤 포인 세티아 지상부 전체를 절단하고 곧바로 액체질소에서 넣 어 동결 시킨 후 시료를 −70℃ 냉장고에서 보관했으며, 지베렐린 분석을 위해서 시료를 동결 건조하였다. 1g의 동결 건조된 샘플을 80%와 100% MeOH로 순서대로 추 출한 다음 혼합하였다. 혼합용액의 농도를 60% MeOH 용액이 되도록 이차 증류수를 첨가한 다음 −70℃ 냉장 고에서 1시간 동안 엽록소를 침전시켜 후 GF/A 필터를 이용하여 엽록소를 제거하였다. 내부표준물질로는 20ng의 2H2 GA4, 2H2 GA9을 첨가하였다. 추출 여액은 pH를 조 정한 다음 5g의 C18(90 ~ 130 micron, 60A, Alltech, USA) column에 통과시킨 후 감압 농축하였으며, 농축된 잔사를 1g의 celite에서 건조시켰다. 건조된 celite를 5g 의 SiO2(ICN Silica 32-100, Aktiv 60Å, USA) 컬럼에 넣은 후 formic acid로 포화된 EtOAc 와 hexane 혼합용 액(95 : 5)을 이용해서 용출시켰다. 통과시킨 여액은 감압, 농축 후 pH를 8.0-9.0로 조정한 다음 EtOAc를 이용하 여 3회 분획한 후 1g의 polyvinylpolypyrrolidone(PVPP, Sigma Aldrich, USA)을 첨가하여 1시간 동안 진탕 시 켰다. 진탕여액을 다시 pH 2.5로 조정한 후 EtOAc로 3회 분획하고, 분획된 EtOAc 층에서 phosphate를 제거하기 위해 pH 2.5의 증류수로 3회 세척한 다음 감압, 농축하 였다. 농축한 잔사를 100% MeOH에 용해시킨 후 질소가스 로 건조하여 High-performance Liquid Chromatograph(HPLC) 분석시료로 사용하였다.

    HPLC 및 GC-MS-SIM 분석정보 및 지베렐린 정량

    식물호르몬인 지베렐린 분석을 위해 사용된 HPLC 및 GC-MS-SIM의 분석정보는 Table 2와 같다. GC-MS-SIM 을 통해 얻어진 정보는 각각의 deuterated 지베렐린과 endogenous 지베렐린의 peak 면적의 비율과 deuterated 지베렐린 첨가량 및 시료량을 이용하여 정량하였고, 각 각의 결과는 3반복 실험을 통해 획득하였다.

    결과 및 고찰

    적심 후 7일 뒤 생장억제제처리가 생육특성 및 지베 렐린 함량에 미치는 영향

    포인세티아 적심 후 7일 뒤 식물생장억제제 처리가 포인 세티아 생육특성에 미친 영향에 대해서 조사하였다. 먼저 식 물생장억제제 처리 후 7일 뒤 포인세티아의 초장은 무처리 와 기준농도 수준(B-9: 800mg • L−1; CCC: 1420mg • L−1; PA: 30mg • L−1)의 식물생장억제제 처리에서는 차이가 없는 것으 로 조사됐다. 반면에 기준농도의 배량(B-9: 1600mg • L−1; CCC: 2840mg • L−1; PA: 60mg • L−1)을 처리한 B-9과 CCC처 리에서는 무처리에 비해 초장이 약 13%가량 감소된 것 으로 조사됐다(Table 3). 식물생장억제제 처리에 따른 엽 장의 변화는 무처리에 비해 모든 농도의 식물생장억제제 처리에서 감소된 것으로 조사됐고, 식물생장억제제의 처 리농도가 높을수록 엽장의 감소율은 높은 것으로 조사 됐으며, 각각의 식물생장억제제별 엽장 감소율은 B- 9(23 ~ 27%), CCC(17 ~ 19%), PA (8.9%) 순으로 엽장 감 소가 큰 것으로 조사됐다(Table 3). 엽폭의 길이도 무처 리에 비해 모든 농도 및 종류의 식물생장억제제 처리에 서 감소된 것으로 조사되었고, 감소율 또한 엽장의 감소 율과 동일한 경향성을 보인 것으로 조사됐다. 이에 반해 클로로필 함량은 무처리에 비해 식물생장억제제 처리에 서 높은 것으로 조사됐고, B-9처리에서 가장 높은 결과 (약 6.2% 증가)를 보였다. 반면에 식물생장억제제 처리 시 엽수는 무처리와 비교했을 때 차이가 없는 것으로 조 사됐다(Table 3).

    식물생장억제제 처리 후 14일 뒤 포인세티아의 초장은 7일 뒤 조사결과와는 달리 무처리에 비해 식물생장억제 제 처리에서 감소됐고, B-9처리와 CCC 처리에서 상대적 으로 초장신장 억제효과가 두드러진 것으로 조사됐다. 그 러나 30mg • L−1의 PA처리에서는 초장신장은 무처리와 차 이가 없는 것으로 조사됐고, 반면 60mg • L−1의 PA처리 에서는 11% 가량 무처리에 비해 초장신장을 억제시키는 것으로 조사됐다(Table 3). 14일 뒤 조사에서 엽장과 엽 폭은 식물생장억제제 처리 후 7일 후 결과와 같이 무처리 에 비해 식물생장억제제 처리에서 크게 감소된 것으로 조사됐고, 그 효과는 B-9(22 ~ 29%), CCC(16 ~ 27%), PA (11 ~ 20%) 순으로 우수한 것으로 조사되었다(Table 3). 클 로로필의 함량은 식물생장억제제 처리에서 무처리보다 높 게 조사됐고, 처리 농도가 높을수록 클로로필 함량도 높은 것으로 조사됐다(Table 3). 식물생장억제제 처리 후 7일 뒤 결과에서 무처리와 식물생장억제제 처리간 차이가 없 었던 엽수는 식물생장억제제 처리 후 14일 뒤 조사에서 큰 차이를 보였는데, 식물생장억제제 처리에서 무처리보 다 엽수가 감소됐으며, 처리농도가 높을수록 엽수의 감 소도 큰 것으로 조사됐다(Table 3).

    일반적으로 식물의 생장과 발달에는 다양한 종류의 식 물호르몬이 관여하는 것으로 알려져 있으며, 특히 식물 호르몬 지베렐린은 식물의 초장신장에 중추적인 역할을 하는 것으로 알려져 있다(Kim and Lee 2013; Kim et al. 2014). 현재까지 알려진 식물의 인위적인 생육 억제 방법은 위에서 언급한 식물호르몬 지베렐린의 생합성 억 제를 통해 유도할 수 있으며, 현재 알려진 대부분의 식 물생장억제제가 이러한 작용을 통해 식물의 생장억제를 유도하는 것으로 알려져 있다(Kim et al. 2009). Kim et al.(2010)에 따르면 스프레이 국화에 식물생장억제제 B- 9과 Pro-Ca를 처리하게 되면, 처리시기와 처리농도에 따 라서 조금씩 다르기는 하지만 무처리에 비해 스프레이 국 화의 초장을 약 8 ~ 26% 가량 감소시키는 것으로 조사 됐다. 그러나 본 실험을 통해 밝혀진 결과에 따르면 적 심 후 7일 뒤 식물생장억제제를 처리 후 7일 뒤 생육조 사에서 포인세티아 초장은 무처리와 차이가 없었으며, 식 물생장억제제 처리 후 14일 뒤 조사에서도 초장은 무처 리에 비해 큰 차이를 보이지 않았다. 이러한 결과는 통 상적으로 식물생장억제제 처리가 식물의 초장신장을 억 제시키는 결과와는 조금 다른 결과인데 이러한 원인은 두 가지로 생각된다. 첫째는 본 실험에서는 비교적 생육초기 에 적심을 진행한 다음 식물생장억제제를 처리하였고, 처 리 후 7일 뒤 결과를 조사하였기 때문에 초장신장이 차 이를 보이지 않은 것으로 생각되며, 두 번째 이유는 포 인세티아의 분류학적 특성 때문인 것으로 생각된다. 숙 근초화류인 국화와는 달리 포인세티아는 대극과의 상록 관목으로 분류되어 있는데 이러한 특성 때문에 생육초기 초장신장 속도가 다른 화훼류보다 상대적으로 늦기 때문 에 나타난 결과라 사료된다(Kim et al. 2010; Lee et al. 1999; Wilfret and Bell 1998).

    반면, 식물생장억제제 처리에 따른 포인세티아의 엽장 및 엽폭의 크기는 무처리에 비해 크게 감소되는 것으로 조사됐으며, 그 효과는 기준 농도의 배량처리에서 좋았 으며, 두 종류의 식물생장억제제 CCC와 PA간 효과를 비 교해 본 결과, CCC처리에서 PA처리보다 엽장 및 엽폭 의 크기를 더욱 더 억제시키는 것으로 조사되어 CCC처 리가 PA처리보다 포인세티아 엽장 및 엽폭 생장억제에 보다 효과적인 것으로 사료된다. 클로로필의 함량은 식 물생장억제제 처리에서 무처리보다 높아지는 것으로 조 사됐는데, Kang et al.(2010)Kim et al.(2010)도 그들 의 연구결과를 통해 식물생장억제제의 처리는 국화 및 배 추의 초장, 엽장 및 엽폭 신장을 감소시키며 반대로 클 로로필 함량은 높이는 것으로 보고하였다. 이러한 결과 는 식물생장억제제 처리가 색소체인 클로로필 a, b의 함 량을 직접적으로 증가시켜 유도된 결과로는 생각되지 않 으며, 이는 아마도 식물생장억제제 처리로 인해 식물체 내 지베렐린 함량이 감소되어 지베렐린의 주된 생리적 기 능인 세포의 분화와 확장이 감소되어 상대적으로 엽색이 짙어졌기 때문에 엽록소 측정기를 통해 측정된 SPAD값 이 높아진 것으로 사료된다(Kofidis et al. 2008; Palonen et al. 2009). 엽수도 식물생장억제제 처리에서 감소된 것 으로 조사됐는데, 위의 결과도 식물생장억제제 처리로 인 해 식물호르몬 지베렐린의 생합성량이 감소되어 유도된 것으로 추정된다.

    식물호르몬 지베렐린은 diterpenoids 화합물로 19 ~ 20 의 탄소로 구성된다. 지베렐린의 생합성은 관련효소와 생 합성 위치에 따라 크게 3단계로 구분할 수 있는데, 먼 저 색소체에서 테르펜 시클라아제(terpene cyclase)의 작 용, 두 번째로 소포체(endoplasmatic reticulum)에서 모노 산소첨가효소(monooxygenase)의 작용, 세 번째로 세포질 에 위치한 이산화효소(dioxygenase)의 작용으로 구분할 수 있다(Fig. 1C)(Rademacher 2000). 지베렐린의 생합성 과 정은 멜바론산(mevalonic acid)로부터 합성된 C5 화합물 이소펜테닐 이인산염(isopentenyl diphosphate; IPP)에서 순차적으로 제라닐이인산(geranylgeranyl diphosphate), 파 르네실이인산(farnesyl diphosphate)으로 변환된 후 C20 화 합물인 제라닐제나릴이인산염(geranylgeranyl diphosphate)으 로 변환되어 이후 엔티카우렌(ent-kaurene), 엔티카우레노익 산(ent-kaurenoic acid), GA12-알데히드(GA12-aldehyde)로 순차적으로 변환되어 활성형 GA1을 생합성하는 초기 13- 수산화경로(early 13-hydroxylation)와 활성형 GA4를 생합 성 하는 비 13-수산화경로(non 13-hydroxylation)를 통해 서 생합성 되는 것으로 알려져 있다(Fig. 1C)(Kim et al. 2013; Rademacher 2000; Sohn et al. 2010). 식물생장 억제제는 지베렐린 생합성 경로에 관여된 효소의 활성을 억제함으로써 활성형 지베렐린의 생합성을 억제하는 것 으로 알려져 있는데, 본 실험에 이용된 각각의 식물생장 억제제의 작용을 살펴보면, CCC는 비교적 지베렐린 생 합성 초기인 제라닐제나릴이인산염이 엔티카우렌으로 변 환되는 과정을 억제하고, PA는 엔티카우렌에서 엔티카우 레노익산으로의 변환을 억제하는 것으로 알려져 있으며, B-9는 GA12에서 초기 수산화경로와 비수산화 경로를 통 해 합성되어지는 모두 지베렐린으로의 전환을 억제하는 것으로 알려져 있다(Fig. 1C). 포인세티아에 식물생장억 제제 처리 후 7일 및 14일 뒤 식물호르몬 지베렐린의 함 량을 분석한 결과 모든 식물생장억제제처리에서 무처리 보다 활성형 GA4의 함량은 감소되는 것으로 조사됐다. 그러나 GA4의 전 단계인 비활성형 GA9의 함량은 오히 려 무처리에 비해 크게 증가된 것으로 조사됐다. 이러한 현상은 Kang et al.(2010)Kim et al.(2010)의 보고에 서도 관찰되었는데 먼저 Kim et al.(2010)은 스프레이국 화에 식물생장억제제 B-9과 Pro-Ca를 처리할 경우 활성 형 GA1과 GA4의 전 단계인 비활성형 GA20과 GA9의 함량이 무처리보다 증가된 것으로 보고했으며, Kang et al.(2010)도 배추에 Pro-Ca를 처리시 생리활성형 GA1의 함량은 무처리에 비해 감소되었으나, 그 전단계인 GA19, GA20의 함량은 무처리에 비해 증가된 것으로 보고했다. 이러한 결과는 지베렐린 생합성 과정에서 비활성형에서 활성형 지베렐린으로 전환을 조절하는 3-베타-수산화 효 소(3ß-hydroxylase)의 작용이 억제되었기 때문에 활성형 GA4의 전단계인 GA9에 함량이 축적되었기 때문에 무처 리보다 높게 조사됐던 것으로 사료된다(Fig. 1A, B).

    식물생장억제제 처리 후 7일 뒤 GA9에서 활성형 GA4 로의 전환이 억제된 비율을 살펴보면 B-9에서 가장 높 았으며, 그 다음으로 CCC, PA 순서로 억제율이 높은 것 으로 조사되어 Table 1의 엽장과 엽폭의 감소와 동일 한 경향성을 확인할 수 있었다. 식물생장억제제 처리 후 14일 뒤 결과도 B-9, CCC, PA 순서로 GA9에서 활성형 GA4로의 전환이 억제되었으나, 그 비율은 식물생장억제 제 처리 후 7일 뒤 결과보다는 낮은 것으로 조사되어 식 물생장억제 효과가 14일 동안은 지속되는 것으로 조사됐 고, 지베렐린 분석결과를 볼 때 식물생장억제제 처리 후 시간이 지남에 따라 포인세티아의 생장억제 효과가 감소 될 것으로 추정된다(Fig. 1A, B).

    적심 후 14일 뒤 생장억제제처리가 생육특성 및 지베 렐린 함량에 미치는 영향

    포인세티아 적심 후 14일 뒤 식물생장억제제 처리가 포 인세티아 생육특성에 미친 영향은 Table 4와 같다. 포인 세티아의 초장은 적심 후 7일 뒤 식물생장억제제를 처 리한 다음 7일 뒤 조사에서 식물생장억제제 처리와 무 처리 사이에서 차이를 보이지 않았었던 것에 비해 적심 후 14일 뒤 식물생장억제제를 처리한 다음 7일 뒤 생육 조사에서는 기준농도의 PA 처리를 제외한 모든 식물생 장억제제 처리에서 무처리에 비해 초장이 감소된 것을 확 인할 수 있었다. 특히 식물생장억제제 B-9과 CCC 처리 가 무처리에 비해 약 8 ~ 14% 가량 초장신장을 억제시 킨 것으로 조사된 것에 비해 PA처리에서 무처리와 큰 차 이를 보이지 않아 CCC처리가 PA처리보다 초장신장억제 효과가 우수한 것으로 조사됐다. 이처럼 초장 신장억제 결과가 적심 후 7일 뒤 식물생장억제제 처리와 다른 결 과를 보인 것은 적심 후 14일 뒤 처리가 적심 후 7일 뒤 처리보다 영양생장이 활발한 시기이기 때문에 식물생 장억제제 처리 후 7일 뒤 조사에서도 처리간 차이가 발 생된 것으로 생각된다(Table 4). 식물생장억제제 처리 후 14일 뒤 조사에서도 초장의 생육억제 효과는 B-9처리에 서 가장 우수한 것으로 조사됐고, 다음으로 CCC처리인 것으로 조사됐다. 반면 기준농도의 PA처리에서 초장억제 는 무처리와 차이가 없었으며, 기준농도의 배량을 처리 한 처리에서는 무처리보다 소폭 초장이 감소된 것으로 조 사되어 CCC의 생장억제 효과가 PA보다 우수한 것으로 조사됐다(Table 4). 식물생장억제제 처리 후 7일 뒤 조 사에서 엽장은 기준량의 PA처리를 제외한 모든 식물생 장억제제 처리에서 무처리에 비해 약 8.3~21.8% 감소된 것으로 조사됐고, 엽폭도 모든 식물생장억제제 처리에서 무처리보다 약 4.4 ~ 21.8% 감소된 것으로 조사되어 포 인세티아 적심 후 7일 및 14일 뒤 식물생장억제제처리 사이에서는 큰 차이가 없는 것으로 조사됐다. 그러나 적 심 후 7일 및 14일 뒤 각각의 식물생장억제제 처리한 다 음 14일 뒤 조사결과를 비교해 봤을 때, 적심 후 7일 뒤 식물생장억제제 처리에서 엽장 및 엽폭의 감소율이 약 11 ~ 29% 였던 것에 비해 적심 후 14일 뒤 식물생장억 제제 처리에 엽장 및 엽폭의 감소율이 약 6.9 ~ 21.5%로 조사되어 적심 후 7일 뒤 식물생장억제제 처리가 적심 후 14일 뒤 식물생장억제제 처리보다 효과가 더욱 오랫 동안 지속되는 것으로 조사됐다(Table 4).

    클로로필 함량변화 결과를 살펴보면, 식물생장억제제 처 리 후 7일 뒤 조사에서는 모든 식물생장억제제 처리에 서 무처리보다 클로로필 함량이 높아진 것으로 조사됐으 며, 그 효과는 B-9과 CCC처리에서 PA처리보다 좋은 것 으로 조사됐다. 반면 식물생장억제제 처리 후 14일 뒤 조 사에서는 B-9과 CCC처리에서 무처리보다 클로로필 함 량이 높은 것으로 조사됐고, 무처리와 PA처리간에는 차 이가 없는 것으로 조사됐다(Table 4). 식물생장억제제 처 리 후 7일 뒤 조사에서 엽수는 무처리보다 식물생장억 제제 처리에서 적은 것으로 조사됐고, 14일 뒤 조사에서 는 B-9과 CCC처리에서 무처리보다 엽수가 적은 것으로 조사됐으나, PA처리에서는 무처리와 차이는 없는 것으로 조사됐다(Table 4).

    식물생장억제제 처리 후 7일과 14일 뒤 지베렐린 함 량 결과는 Fig. 2와 같다. 7일 뒤 조사에서 무처리에서 는 비활성형 GA9의 함량보다 GA4 함량이 높은 것으로 조사됐고, 식물생장억제제 처리에서는 활성형 GA4의 함 량을 GA9과 비교했을 때 11.8% ~ 74.6%가량 감소된 것 으로 조사됐으며, GA4의 감소율은 B-9, CCC, PA 순으 로 높은 것으로 조사됐다(Fig. 2A). 식물생장억제제 처리 후 14일 뒤 지베렐린 함량은 무처리와 30mg • L−1의 PA처 리를 제외한 모든 생장억제제 처리에서 GA4의 함량이 GA9 함량에 비해 15.8 ~ 72.5% 가량 감소된 것으로 조사됐으 며(Fig. 2B), 실제 식물생장억제제 처리로 인한 포인세티 아의 생육 억제효과는 Fig. 2C를 통해 확인할 수 있었다.

    종합적으로 내용을 살펴 볼 때, 포인세티아 적심 후 7일 뒤 식물생장억제제 처리한 다음 7일 뒤 조사에서 초 장, 엽장, 엽폭 및 엽수는 무처리보다 감소됐고, 클로로 필 함량은 무처리보다 높게 조사됐으며, 이러한 결과는 식물생장억제제 처리 후 14일 뒤 조사결과에서도 동일한 결과를 보였다. 또한 식물호르몬 지베렐린 분석 결과에 서도 활성형 GA4의 함량 억제가 식물생장억제제 처리 후 14일까지 지속되는 것으로 조사되어, 적심 후 7일 뒤 생 장억제제의 처리는 처리 후 14일 이후까지도 생장억제효 과를 지속시키는 것으로 조사됐다. 반면 적심 후 14일 뒤 식물생장억제제 처리 결과에서는 약제 처리 후 7일 뒤 조사에서 초장, 엽장, 엽폭 및 엽수가 무처리보다 감소 됐고, 클로로필 함량은 무처리보다 높은 것으로 조사되 어 적심 후 7일 뒤 조사결과와 큰 차이가 없는 것 같았 으나, 활성형 GA4의 억제율은 11.8 ~ 74.6%로 조사되어 적심 후 7일 뒤 결과보다 억제율이 낮아진 것을 확인할 수 있었다. 14일 뒤 조사에서는 식물생장억제제 B-9과 CCC처리에서만 초장, 엽장, 엽폭 및 엽수가 무처리보다 감소된 것으로 조사됐고 PA처리에서는 무처리와 큰 차 이가 없는 것으로 조사됐으며, 활성형 GA4의 억제율도 무처리와 큰 차이가 없는 것으로 조사되었다.

    따라서 조사된 결과들을 고려해 볼 때, 포인세티아 재 배시 식물생장억제의 처리시기는 적심 후 7일이 적심 후 14일 보다 효과적이고, 식물생장억제 효과는 CCC 처리 가 PA처리보다 뛰어난 것으로 생각된다. 식물생장억제제의 처리농도는 높을수록 생육억제 효과가 뛰어난 것으로 조사 됐다. 따라서 포인세티아 재배 시 B-9의 처리를 대신하기 위해서는 CCC 처리가 좋을 것 같으며, 처리 시기는 비교 적 생육초기인 적심 후 7일에서 효과가 좋을 것으로 사료 된다. CCC의 처리 농도는 1420mg • L−1과 2840mg • L−1 모 두 식물생장억제 효과가 인정되며, 2840mg • L−1에서 식물 생장억제 효과가 좋은 것으로 조사됐다. 그렇기 때문에 경 제적인 비용을 종합적으로 고려해 볼 때 실제 농가에서 약제 사용을 위해서는 포인세티아의 생육상황을 면밀히 관찰 후 그에 알맞은 농도를 선택하여 처리해야 할 것 으로 생각된다.

    Figure

    FRJ-23-63_F1.gif

    Effect of plant growth retardant (PGRs) on endogenous gibberellic acid (GA) contents of poinsettia. The PGRs were treated to poinsettia 7 days after pinching and all data in capital letter A and B were collected on 7 and 14 days after PGR treatment respectively. In the figure A and B, Arabic number indicated reduction rate of GA4 compared to GA9. Capital C described action of PGRs during GA biosynthesis pathway. In the figure A and B, number at the x-axis indicate 1: Control, 2: B-9 (800 mg • L−1), 3: B-9 (1600 mg • L−1), 4: CCC (1420 mg • L−1), 5: CCC (2840 mg • L−1), 6: PA (30 mg • L−1), 7: PA (60 mg • L−1) and values showed the mean ± standard error (n = 3).

    FRJ-23-63_F2.gif

    Effect of plant growth retardant (PGRs) on endogenous gibberellic acid (GA) contents of poinsettia. The PGRs were treated to poinsettia 14 days after pinching and all data in capital letter A and B were collected on 7 and 14 days after PGR treatment respectively. In the figure A and B, Arabic number indicated reduction rate of GA4 compared to GA9. In the figure, capital letter C showed that PGRs applied to 14 days after pinching and the picture was taken 21 days after PGRs application. In the figure A and B, number at the x-axis indicate 1: Control, 2: B-9 (800 mg • L−1), 3: B-9 (1600 mg • L−1), 4: CCC (1420 mg • L−1), 5: CCC (2840 mg • L−1), 6: PA (30 mg • L−1), 7: PA (60 mg • L−1) and values showed the mean ± standard error (n = 3).

    Table

    Information of main component in the plant growth retardant(PGR) and treatment concentration of each PGR.

    Conditions of HPLC and GC-MS-SIM for GA analysis.

    Effects of plant growth retardant (PGRs) on growth characteristics. Three kinds of plant growth retardant were treated to 7 days after pinching of poinsettia and all data were collected on 7 and 14 days after PGR treatment.

    Values represent the mean ± standard error (n = 15)
    zDAT: Days after treatment
    yPH: Plant height.
    xLL: Leaf length.
    wLW: Leaf width.
    vCC: Chlorophyll content.
    uLN: Leaf number.
    tCont: Control.
    sB-9: Daminozide
    rCCC: Chlormequat chloride
    qPA: Paclobutrazol.

    Effects of plant growth retardant (PGRs) on growth characteristics. Three kinds of plant growth retardant were treated to 7 days after pinching of poinsettia and all data were collected on 7 and 14 days after PGR treatment.

    Values represent the mean ± standard error (n = 15)
    zDAT: Days after treatment
    yPH: Plant height.
    xLL: Leaf length.
    wLW: Leaf width.
    vCC: Chlorophyll content.
    uLN: Leaf number.
    tCont: Control.
    sB-9: Daminozide
    rCCC: Chlormequat chloride
    qPA: Paclobutrazol.

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