서 언

거베라(Gerbera jamesinii Bolus)는 국화과에 속하는 숙 근초화로, 원산지는 온대 및 열대 아시아와 아프리카이 며(Rogers and Tjia 1990), 현재 거베라속 식물은 전 세 계적으로 40종 이상이 존재한다(Gerardo M 2002). 절화 용 거베라의 절화수명에 관한 연구에 있어서 수확 후 관 리연구가 많은데, 절화 거베라는 꽃잎의 변색과 위조(de Jong 1978), 화경의 꺾임(van Meeteren 1978), 그리고 화경의 굽음(Abdel-Kader and Rogers 1986) 등의 과정을 지나 절화수명을 다하게 되는데 거베라에 있어서는 꽃잎 의 변색과 위조, 화경의 꺾임이나 화경의 굽음을 노화의 지표로 삼을 수도 있다. 이와 같은 절화 후 노화현상에 관여하는 원인으로는 에틸렌 발생(Beyer 1976; Borochov and Woodson 1989; Choi and Roh 1980; Lee 1988; Lee and Lee 1989; Mor et al. 1984; Nowak 1985), 도 관폐쇄와 미생물의 증식(Choi and Roh 1980; Chung et al. 1986; Goszcynska and Rudnicki 1988) 등이 있으며, 수확 전 재배조건(Anserwadekar and Patil 1986; Choi and Roh 1980; Goszcynska and Rudnicki 1988) 등이 있다.

식물에 있어서 세포벽은 식물체를 외부의 충격으로부 터 보호하며 세포벽으로 인해 식물이 엄청난 압력의 장 력을 견딜 수 있는 것이다. 이러한 세포벽의 구성성분은 주로 섬유소 미세섬유로 구성되어 있으며 다당류와 단백 질 등으로 구성되어 있는데(Hall et al. 1982), 절화용 거 베라의 화경 내부 조직변화와 생육단계별 성분 함량에 관 한 연구는 절화수명과 재배생리를 이해하기 위해 필요할 것으로 생각된다. 하지만 현재까지 거베라 재배기간 중 의 수확 전 화경의 신장에 따른 내부조직의 변화양상과 신장 단계별 구성성분의 변화에 관한 연구는 없는 실정 이다. 따라서 본 연구는 국내에서 육성된 절화용 거베라 5품종의 수확 전 재배기간 중의 화경 신장단계에 따른 화경 부위별 구성성분 함량 분석과 화경 내부의 조직학 적 변화를 관찰하여 거베라 신품종 육종 및 재배생리 연 구를 위한 기초자료를 얻고자 수행되었다.

재료 및 방법

식물재료

절화 거베라의 화경의 생육단계에 따라 화경의 내부 조 직변화와 구성물질 중 유기성분의 변화에 대하여 알아보기 위하여 경남농업기술원 화훼연구소에서 육성한 ‘Goldmoon’, ‘Ggotmuri’, ‘Pink Garden’, ‘Pink Giant’, ‘Red Auction’ 등 5개 품종을 이용하였다(Table 1).

화경의 신장단계별 내부조직 관찰

생육 중인 거베라 화경의 내부조직의 변화를 관찰하기 위하여 화경이 15cm, 35cm, 55cm 정도 신장하였을 때 각각의 화경을 채취한 후 화경의 중간 부분을 예리한 칼 로 종단면과 횡단면으로 절단하여 각 품종 별로 신장단 계에 따른 동공의 내부모습을 관찰하였다(Fig. 1).

화경의 신장단계별 성분 분석

생육중인 거베라 화경의 신장 단계별 유기성분 함량 을 알아보기 위하여 생육단계의 구분은 출뢰 후 약 7 일 정도까지 서서히 생육하는 신장초기 단계인 화경이 15cm(I 단계), 그 후 화경이 급격한 성장단계인 화경 35cm(II 단계), 그리고 수확 직전의 화경의 신장이 느린 단 계인 55cm(III 단계) 신장하였을 때로 각각 3단계로 구분 하여 화경을 채취하여 건조기를 이용하여 80°C에서 48시 간 건조 후 분석을 위한 시료로 사용하였다. 유기성분 은 당함량, 전분, 아미노산, 단백질 등 4가지를 분석하였 다(McCready et al. 1950; Yemm and Cocking 1955; Bradford 1976). 총 당함량과 전분함량 분석을 위하여 준 비된 건조시료 0.1g에 80% 에탄올(v/v) 0.9mL을 가한 후 80°C 항온수조에서 30분간 용출한 후 공기 중에서 냉각시 켜 14,400rpm에서 5분간 원심분리 후 상층액을 취하는 과 정을 2회 반복하여 얻은 추출물을 전분으로 간주하였다. 추 출한 시료는 냉장보관 후 anthrone반응(McCready et al. 1950)으로 당과 전분을 정량하였으며, 포도당을 표준당으 로 사용하였다. 아미노산 및 단백질 분석은 가용성 당 추출과 마찬가지로 건조 시료 0.1g에 80% 에탄올(v/v) 0.9mL를 가한 후 80°C 항온수조에서 30분간 용출하였고, 공기 중에서 냉각시켜 14,400rpm에서 5분간 원심분리 후 상층액을 취하는 과정을 2회 반복하여 가용성 아미노산을 추출하였다. 추출액은 Ninhydrin방법(Yemm and Cocking 1955)으로 아미노산을 정량하였으며, 표준 아미노산으로는 L-leucine(115H1250, Sigma Chemical, St. Louis, USA)을 사용하였다. 단백질은 아미노산 추출 후 남은 잔사를 이용 하여 0.1N NaOH 0.9mL를 가하여 30분간 공기 중에서 용 출시킨 후 14,400rpm에서 5분간 원심분리하여 상층액을 취 하는 과정을 2회 반복하여 얻은 추출물로 분석하였다. 단 백질은 Bradford방법(Bradford 1976)으로 정량하였으며, 표 준 단백질로는 bovine albumin(78H1114, Sigma Chemical, St. Louis, USA)을 사용하였다. 품종간 화경의 직경 및 내 경의 평균 비교와 당 함량, 전분 함량, 단백질 함량 및 아 미노산 함량에 대한 평균 비교는 SAS 프로그램(V8, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)을 이용하여 95% 신뢰수 준에서 Duncan의 다중검정을 이용하여 수행하였다.

결과 및 고찰

화경의 신장 단계별 내부조직 관찰

실험재료로 사용한 절화용 거베라 5품종의 화경의 굵 기는 Table 1과 같다. 화경의 신장단계에 따른 동공의 변 화 모습을 관찰하기 위하여 화경이 15, 35, 55cm 신장 하였을 때 화경 내부의 동공의 크기와 진행양상은 Fig. 1, 2와 같다. 화경 가운데 부분의 동공크기를 관찰한 결과 그 크기는 ‘Goldmoon’, ‘Red Auction’, ‘Ggotmuri’, ‘Pink Garden’, ‘Pink Giant’순으로 크게 관찰되었다. 이러한 화 경 내부의 동공형성은 화경의 신장 초기 15cm까지는 나 타나지 않았으며 그 후 35cm 정도 신장하였을 때 동공 의 형성 조짐이 나타나는 것을 관찰할 수 있었다. 계속 화경이 신장하면서 화경 내부의 동공은 수확 직전 화경 의 길이가 55cm 정도의 크기에서 5품종 모두 나타나는 것을 관찰할 수 있었는데, 이 때 기저부와 꽃목 아래 일 부분에서는 동공은 나타나지 않았는데, 동공이 나타나는 양상은 품종과 화경의 신장단계에 따라 다른 것으로 생 각된다. 거베라의 수확 전 평균 절화장에 이르기까지의 화 경 신장은 꽃봉오리가 지상으로부터 1cm 자란 후 10일 전후하여 급격히 신장하다가 18일경에 이르러 품종의 평 균 절화장에 도달하며 그 이후는 화경의 신장이 느려진 다고 하였으며(Cho 2005), 이 때 화경이 신장하면서 단 계적으로 기부의 화경은 목질화가 진행되고 상부의 신장 부분은 연약한 상태이며 굵기도 상부가 적어서 절화 시 수분의 공급이 원만하지 못하여 화경의 굽음이나 화경꺾 임 등의 손상이 일어난다(Yoon et al. 1996). Marousky (1986)는 거베라의 화경굽음이 일어나는 원인으로 윗부분 이 아랫부분에 비해 유관속계가 작거나 적고 리그닌과 셀 룰로즈 함량이 적은 것과 관련이 있다고 하였다. 이와 같 이 절화용 거베라는 재배기간 중 화경이 신장하면서 하 부의 목질화와 상부의 새로운 조직의 신장이 지속적으로 동시에 일어나므로 수확 전의 재배환경에 따라 수확 후 화경의 목질화와 절화수명에도 관련이 있을 것으로 생각 된다. 재배 중의 튤립(Dosser and Larson 1981)의 경우, ‘Paul Richter’ 품종에서 야간 온도가 주간 온도보다 높 을 때 화경 신장이 다소 촉진되었으며, 수확 후 거베라 ‘Clementine’의 경우, 보존수에 당을 첨가함으로써 화경 내의 목질화가 촉진되어 세포벽이 두꺼워졌으며(Steinitz 1982), ‘Maria’ 품종에서도 당을 첨가함으로써 펙틴성분의 변성억제로 보존기간이 길어진다고 하였다. 또한 장미에 있어서 lignin 합성제로 알려져 있는 1,4-naphthoquinone 를 처리하여 화경조직의 lignin함량의 증가로 화경 굽음 에 대한 저항성이 커진다고 하였다(Parups 1976). 거베 라 화경조직의 목질화를 통하여 경도를 높이는 것이 화 경 손상 방지의 한 방법으로 생각되어 화경 손상 방지를 위하여 1,4-naphthoquinone를 처리한 결과 화경 중심부의 동공이 없어지고 작은 유관속의 수가 증가하였다(Yoon et al. 1996).

화경의 신장단계별 유기성분 분석

절화용 거베라의 수확 전 화경 신장단계 별 총 당함 량의 분석 결과는 Table 2와 같다. 품종 별 총당함량은 ‘Ggotmuri’, ‘Red Auction’, ‘Goldmoon’ 순으로 높게 나 타났다. 그 중 화경의 신장이 왕성한 15cm 정도 일 때 ‘Ggotmuri’ 품종에서 29.3%로 가장 높았으며, ‘Goldmoon’ 품종이 수확 직전 화경이 55cm 정도 일 때 화경 하부에 서 8.8%로 가장 낮았다. 신장 단계별로 보면, 수확기에 가 까워 질수록 화경의 상부에서는 총 당함량이 증가하는 경 향이었으나 중부와 하부는 감소하는 경향을 나타내었다. 그러나 절화용 거베라의 수확 후에는 일수가 경과할수록 꽃목 부분에서 큰 변화가 없었으나 화경의 중간부분에서 는 일수가 경과할수록 증가하는 경향이었으며(Cho 2005), 장미(Kim and Lee 1996)의 수확 후 총 당함량 분석에 서도 이와 비슷한 경향이었다. 이와 같은 현상은 절화용 거베라의 재배기간 중의 영양분 섭취와 재배환경에 따라 총 당함량이 화경 신장단계와 수확 후 서로 다르게 나타 나는 것으로 생각된다. 절화용 거베라의 수확 후 노화현 상은 세포벽 성분변화에 있어서 당류의 복합체인 팩틴 성 분의 변화와 관련이 있는데 이는 과실류의 조직연화에도 관련이 있으며(Abeles and Takeda 1990; Costeng and Lee 1987; Huber 1983), 과실 연화현상을 불용성 펙틴과 가용성 펙틴의 증가에 의하여 일어나며, 세포벽 분해에 의 한 효소 변화와 펙틴 간의 결합력 감소의 변화에 기인 한다(Huber 1983; Rhodes 1980). 절화용 거베라 화경신 장 단계별 전분함량의 분석 결과는 Table 3과 같다. ‘Red Auction’ 품종의 수확직전 하부에서 7.9%로 가장 높 았다. 화경이 신장하면서 수확기에 가까워 질수록 모든 품 종의 상, 중, 하부에서 증가하는 경향을 보였으며, 또한 부 위별 전분함량에 있어서는 모든 품종에서 화경의 상부에 서는 화경이 신장함에 따라 높게 나타났으며 중, 하부로 갈수록 감소하는 경향이었다. Yoon et al.(2014)은 감나 무 정단조직의 봄 생장 동안 유기양분의 변화에서 전분 농도는 줄기와 과실에서는 큰 변화가 없고 잎에서 높게 나타났다고 하였으며, ‘Fuyu’의 줄기 내 전분농도는 신 초가 신장할수록 증가한다고 하였다(George et al. 1994). 절화용 거베라 화경신장 단계별 단백질 함량은 ‘Pink Giant’ 품종의 화경 신장이 왕성한 15cm정도의 크기에서 7.2mg • g-1으로 가장 높았으며, 수확직전 ‘Goldmoon’ 품 종의 하부에서 1.0mg • g-1으로 가장 낮았다(Table 4). 부 위별 단백질 함량은 상부, 중부, 하부 순으로 높았으며, 신 장단계별로는 모든 품종에서 화경이 신장함에 따라 감소 하는 경향이었다. 절화용 거베라 화경신장 단계별 아미 노산 함량은 화경이 신장하면서 상, 중, 하부에서 다소 증가하는 경향이었다(Table 5). 이상과 같이 단백질 함량 은 화경이 신장하면서 감소하는 경향이고 반대로 아미 노산 함량은 전반적으로 다소 증가하는 경향이었다. ‘Fuyu’ 단감의 아미노산 농도는 신초생장과 함께 감소 하였으며, 단백질 농도 변화는 명확하지 않다고 하였다 (Yoon et al. 2014). 따라서 화경신장 단계별 유기성분 의 함량은 품종과 신장단계에 따라 부위별로 차이가 난 다고 생각된다.