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개회나무[Syringa reticulata (Blume) H.Hara var. amurensis (Rupr.)]는 수수꽃다리속(Syringa) 물푸레나무과에 속하는 낙엽활엽교목으로 중국 북부에서 우리나라 중부지방까지 분포하는 것으로 알려져 있다. 개회나무는 산속 양지바른 비탈이나 골짜기 숲속에서 주로 서식하고 있으며, 꽃은 가지 끝에 원추꽃 차례로 6월에 개화한다고 보고 되어있다(Kang and Chin 1998). 개회나무는 관상적 가치가 높아 화단 및 울타리 식재 등 다양한 활용이 가능하고, 줄기와 가지는 기침 가래, 심장병에 약용으로 사용하여 다양한 분야에서 활용이 가능한 중요한 식물 자원 중에 하나라고 여겨진다. 식물은 생육에 적합하지 않은 환경에서는 발아를 억제하고 생육에 적합한 환경에서 발아시켜 추후 식물의 생존율을 높일 수 있게 하는 생존전략으로 종자휴면을 가지고 있다(Baskin 1998;Fenner and Thompson 2005). 현재 종자휴면의 종류는 크게 다섯 가지로 분류되어 있는데, 생리적휴면(physiological dormancy, PD), 형태적휴면(morphological dormancy, MD), 형태생리적휴면(morphophysiological dormancy, MPD), 물리적휴면(physical dormancy, PY), 그리고 조합휴면(combinational dormancy; PY+PD)으로 나뉘며, 각각의 휴면유형 내에서도 깊이에 따라 세분화되어 있다(Baskin and Baskin 2004). 이러한 종자휴면에 대한 개회나무의 체계적인 발아연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 수수꽃다리 속 식물 중 개회나무를 대상종으로 선정하여 종자의 휴면타파와 발아특성을 구명하여 대량증식 체계를 확립하고, 유전자원 보존 및 증식기술을 생태적인 연구를 위한 기초자료로 제공하고자 하였다.
재료 및 방법
본 연구에 사용된 속 개회나무 종자는 농가에서 채종 1년 이내의 종자를 분양 받아 사용하였으며, 2023년 06월 29일에 치상하였다. 모든 실험 처리구는 90×15mm petri dish에 세척 건조된 강모래를 깔고 그 위에 종자를 20립씩 파종한 뒤 처리구별 3반복 치상하였다. 수분흡수 실험은 증류수를 충분하게 공급하고 0, 3, 6, 12, 24, 48, 72, 96시간 뒤의 무게를 측정하였다. 기본적인 종자 특성은 종자의 길이, 배 및 배유의 길이를 측정하였다. 종자의 내부 형태는 디지털 USB현미경(AM 3113T Dino-Lite premier, Dunwell Tech Inc., USA)을 이용하여 50배율로 관찰 및 촬영하였다. E:S ratio는 종자의 배(embryo)와 종자(seed)의 비율로 계산하였다. 배양은 온도가 조절되는 발아상(HB-103-4, HanBaek Scientific Co, Korea)에서 배지에 치상하기 전 1000 mg·L-1의 베노밀 수화제(FarmHannong, Seoul, Korea)에 24시간 동안 침지 소독한 뒤 증류수로 수 회 수세한 후 치상하였다. 발아상의 광도는 약 27μmol·m-2·s-1 PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density)의 광을 각각 12시간동안 조사하였다. 온도조건에 따른 발아 반응을 확인하기 위하여 소독된 종자를 변온 25/15, 20/10, 15/6, 5℃(12h/12h)로 처리하였다. 저온층적처리에 따른 발아 반응을 확인하기 위하여 소독된 종자를 0, 4, 8, 12주 순으로 처리하였다. 생장조절제 농도에 따른 발아 반응을 확인하기 위하여 GA3 0, 10, 100,1000mg·L-1 처리를 하였다. 또한 발아실험 중 건조되지 않기 위하여 petri dish에 수시로 수분을 공급하였다. 종자의 발아는 유근이 2.0mm 이상 출현한 것을 기준으로 조사하였다. 발아율은 배지에 치상 후 7일마다 총 20 주간 조사하였다. 실험 데이터에 대한 그래프는 sigma plot 11.0(SPSS Inc., IL, USA)을 사용하였다. 통계는 SPSS 프로그램(version 20.0, Statistical Package for Social Science, Inc., IL, USA)을 이용하여 분산분석(ANOVA)을 하였고, Duncan’s Multiple Range Test를 통해 95% 유의수준에서 유의성을 사후검정하였다.
결과 및 고찰
개회나무 종자의 외부형태로 종자의 길이는 약 7.0mm 정도 였으며 종피는 연한 갈색 또는 진한 갈색이었다(Table 1) and Fig. 1). 종자는 내부배의 형태에 따라 크게 기저형(basal), 지협형(peripheral) 및 중축형(axile)의 세 가지 분류군으로 나누어져 있다(Martin 1946). 종자 내부의 배는 둥근 타원 모양으로 종자의 하단부에 위치하고 있어 기저형(basal) 유형으로 판단되었으며, 배의 형태는 미성숙배가 아닌 성숙되어 있었다. 물리적 휴면(PY)을 유무를 확인하기 위한 수분 흡수율 측정에서는 초기 보다 약 39.18% 증가하였기 때문에(Fig. 2), 물리적 휴면은 없다고 판단된다. 형태적 휴면은 미성숙 배를 가졌으며, 30일 이내에 배가 성숙하여 발아하는 경우 형태적 휴면(MD)를 가진 것으로 간주한다고 알려져 있는데(Baskin and Baskin 2004;Lee et al. 2018), 개회나무의 E:S ratio는 발아전후 0.84로 동일한 양상을 보였으며, 배가 완전히 자라있는 형태로 형태적 휴면은 없는 것으로 판단된다(Fig. 3). 개회나무 종자의 온도 및 광조건에 따른 발아실험 결과, 변온 처리조건에서는 15/6℃ 조건에서 발아율이 69.19%로 가장 높았으며(Fig. 4A), 25/1 5℃ 처리와 20/10℃ 처리에서는 각각 45.55%, 33.07% 의 발아율을 나타냈다. 5℃ 처리에서는 발아하지 않았는데, 이는 저온처리의 경우 개회나무 종자의 발아에 영향을 미치지 않는 것으로 판단된다. 저온층적 실험에서 0, 4, 8, 12주 층적처리 각각 44.6, 22.0, 4.3, 0% 의 발아율을 보였다(Fig. 4B). 저온층적 12 주에서는 발아가 전혀 나타나지 않았으며, 0주 층적처리에서 가장 높은 발아율을 나타낸 것으로 보아 변온의 5℃ 처리의 결과와 동일한 양상으로 저온은 발아에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 판단된다. 생장조절제 농도에 따른 발아실험 결과 GA3 0, 10, 100, 1000mg·L-1 처리별 각각 45.55, 34.76, 57.14, 69.45%로 상대적으로 GA3 농도가 높은 100, 1000mg·L-1 처리에서 통계적으로 높게 나타났다(Fig. 4C). 위 결과는 생리적 휴면을 가지고 있으며, 생장호르몬 처리로 인하여 생리적휴면이 타파되었다고 판단된다. 생리적 휴면(PD)은 휴면의 깊이에 따라서 nondeep, intermediate, deep의 세가지로 구분되는데 (Baskin and Baskin 2004;Nikolaeva 1977), non-deep PD는 가장 흔한 휴면 유형으로 1-2 개월의 저온층적처리, 후숙, GA 처리 등 모든 처리에 의해 종자의 휴면타파가 가능하다고 알려져 있다(Baskin and Baskin 2004;Geneve 2003). 개회나무는 저온을 제외한 모든 온도조건에서 4주 이후부터 발아가 나타났으며, 상대적으로 GA3 농도가 높은 100, 1000mg·L-1 처리에서 발아률이 통계적으로 높게 나타났다(Fig. 4C). 개회나무와 같은 Syringa속인 S. oblata에서도 20/5 ℃에서 가장 발아률이 높았으며 휴면유형을 PD로 분류하였다(Wang et al. 2009). 따라서 개회나무도 생리적 휴면(PD)을 가졌으며, 세부적으로 non-deep PD라고 판단된다.
