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무늬식물(variegated plants)은 잎이나 꽃에 두 가지 이상의 색이 혼합되어 있는 식물로, 관상적 가치가 높아 실내 조경 및 반려식물로서 꾸준한 인기를 얻고 있다(Park et al., 2013). 최근에는 반려식물에 대한 관심 증가와 함께 무늬식물의 심미적 가치가 재조명되면서 다양한 종이 실내 재배용으로 도입되고 있다(Kim and Seo, 2021). 무늬의 발생 원인은 크게 네 가지 유형으로 분류된다: 엽록소 결핍으로 인한 ‘엽록소형’, 기타 색소의 축적으로 인한 ‘색소형’, 조직 내 공기층 형성에 따른 ‘공기 층형’, 그리고 표피세포 구조에 의한 ‘표피형’이 있다(Hara, 1957;Kim et al., 2005). 최근 Seo(2024)는 이러한 분류를 기반으로 무늬 발생 양상을 보다 간결하게 색소 기반과 구조 기반 두 가지로 재분류하였다. ‘엽록소형’과 ‘색소형’은 색소 기반 무늬로, ‘공기층형’과 ‘표피형’은 구조 기반 무늬로 통합하여, 광환경에 따른 반응 차이를 보다 명확하게 설명할 수 있는 틀을 제시하였다. 실내에서 재배되는 식물은 자연광보다 제한적인 광환경에 노출되며, 이는 특히 무늬식물의 경우 관상가치에 직접적인 영향을 미친다(Choi, 2005). 무늬는 빛의 스펙트럼, 강도, 지속시간에 따라 유지되거나 소실될 수 있으며, 이러한 변화는 엽록소 함량 또는 조직 구조의 변화로 나타난다(Kim et al., 2012;Eom and Kim, 2014). 본 연구는 서로 다른 무늬 발생 양상을 가진 두 Peperomia 종—구조 기반 무늬의 Peperomia argyreia 'Watermelon'과 색소 기반 무늬의 Peperomia obtusifolia ‘Variegata’을 대상으로 하여, 식물 생장, 엽록소 합성, 무늬 유지 등 특정 생리적 반응을 유도하는 핵심 파장대로 알려져 있는 적색, 청색, 백색광(Kim et al., 2013)을 단독 처리하여 Peperomia의 생장 및 무늬 특성의 반응을 비교하고자 한다. 이를 통해 무늬 유지 및 관상가치 유지를 위한 실내 환경에서의 적정 광질 조건을 탐색하고 실질적 관리 전략을 제시하고자 한다.
재료 및 방법
본 연구에서는 무늬 발생 양상이 서로 다른 Peperomia 2종, 즉 구조적 무늬 발생 양상을 가지는 Peperomia argyreia ‘Watermelon’와 색소 기반 무늬 발생 양상을 가지는 Peperomia obtusifolia‘Variegata’(Seo, 2024)를 재료로 선정하였다. 재료는 분화시장에서 유통되고 있는 10치 포트를 사용하였다. 실내 식물 재배 권장 범위 내 광도인 74 μmol·m-2·s-1(Kwon and Park, 2015;Lee et al., 2022)에서 적색광(660nm), 청색광(430nm), 백색광 등 세 가지 단일 LED 광질을 조성하였다. 광도는 일반 실내 조명 대비 약 10배 높은 수준으로, 광합성 보상점 이상을 유지하면서도 광과민 반응을 방지할 수 있는 수준으로 설정하여(Sul et al., 2022), 광 부족에 따른 생장 제한을 방지하며, 생장 및 무늬 특성에 미치는 독립적 영향을 비교 분석하고자 단일 파장 처리를 실시했다. glass box는 외부 변수의 영향을 최소화하고 광질만을 독립 변수로 조절하기 위한 폐쇄형 생육환경으로 활용되었다. 광원은 LED 바(HBO84, KOREA)를 사용하였고, 광주기는 12시간으로 설정하였다. 재배환경은 온도 24 ± 3°C, 상대습도 60 ± 20%로 유지하였으며, 수분 관리는 저면관수 방식으로 주 2회 관수를 실시하였다. 생장 특성 조사는 엽장(leaf length), 엽폭(leaf width), 초장(plant height), 엽수(number of leaves) 등의 항목을 대상으로 하였으며, 상대생장률(RGR, relative growth rate)을 통해 생장 변화를 분석하였다. 무늬 변화 조사는 영상분석 프로그램(SEED, Korea Forest Service, 2023)을 이용하여 전체 엽면적 중 무늬(printed)와 비무늬(unprinted) 영역의 면적(mm2) 을 측정하였다. 색소 분석은 생체엽을 대상으로 무늬가 있는 부분(printed)과 무늬가 없는 부분(unprinted)을 구분하여 chl a, chl b, 총 chl, chl a/b 비율, 총 car 함량 등을 Lichtenthaler (1987)의 방법에 따라 정량하였다.
모든 실험 결과에 대한 통계처리는 SAS 통계 프로그램(version 9.4, SAS Institute Inc., USA)을 이용하여 분산분석(ANOVA)을 실시하였으며, 처리 간 유의성 검정은 Duncan의 다중검정(DMRT) 방법을 통해 유의수준 5%에서 분석하였다.
결과 및 고찰
Peperomia 2종을 대상으로 광질 처리에 따른 생장 반응을 분석한 결과(Table 1), 모든 생장 지표에서 품종과 광질의 영향은 유의하지 않았다(p ≥ 0.05). 특히, P. argyreia ‘Watermelon’ 은 적색광에서 엽수가 증가(2.20 no.·month⁻¹)하는 경향이 있었지만, 통계적으로 의미는 없었다. 이는 Peperomia 속 식물이 실내 광도 수준에서 기본적인 생장을 유지하며(Choi, 2005) 광질에 대한 민감도가 낮음을 의미한다.
반면 색소 함량 변화 분석 결과(Table 2)에서는 품종과 광질 간 차이가 뚜렷했다. 색소적 무늬를 가진 P. obtusifolia ‘Variegata’ 는 unprinted 부위에서 청색광 처리시 chl a 증가(+0.083), chl b 감소(-0.359), chl a/b 비율 증가(+0.497), 총 car 증가 (+0.137)에 유의한 변화를 나타났다. 이를 통해 청색광이 광합성 색소 조성 조절과 생리적 적응에 긍정적으로 작용했음을 보여준다(Heo et al., 2002). 반면 적색광 처리에서는 chl (a+b) 가 -2.810까지 감소하여, 무늬 부위 색소 형성에 직접적인 영향을 미치는 것으로 나타났다(Kim et al., 2013). 이는 색소적 무늬에 광질이 직접적인 영향을 미친다는 것을 의미한다. 또한, 종, 광질, 무늬유무의 삼중 상호작용이 나타났는데, chl (a+b) (***, p < 0.001)에서 두드러진 반응을 보였다. 이러한 결과는 식물 생리 반응에서 무늬 유형의 본질적 차이가 중요한 역할을 하며, 환경 변화에 대한 색소성 무늬와 구조적 무늬의 반응 메커니즘이 상이함을 보여준다.
무늬 면적 변화 분석 결과(Fig. 1, Fig. 2)에서도 P. argyreia ‘Watermelon’은 광질에 따른 유의한 변화없이 총 엽면적과 무늬 비율이 유지되었으나, P. obtusifolia ‘Variegata’는 적색광 처리 시 total area와 printed area가 모두 유의하게 (ANOVA, p = 0.056; Tukey HSD, p = 0.0488)감소하였고, 청색광에서는 유지되었다.
종합적으로, Peperomia 2종은 기본 생장은 광질에 큰 영향을 받지 않았으나, 색소구성과 무늬 유지에서는 무늬 유형에 따라 민감한 차이가 있었다. 특히 색소적 무늬 품종은 적색광에서 부정적인 반응을, 청색광에서는 긍정적 효과를 보였다(Eom and Kim 2014: Heo et al., 2002). 반면 구조적 무늬종은 광질 변화에도 색소나 무늬 면적에 변화가 거의 없어 상대적으로 낮은 민감도를 보였다. 이는 실내 광환경 설계 시 무늬 유형에 따른 차별적 전략이 필요함을 나타낸다.
