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개정향풀(Apocynum lancifolium Russanov)은 협죽도과(Apocynaceae)에 속하는 다년생 초본 식물로, 분홍색 꽃을 개화하는 관상적인 특성을 지녔으며, 항산화 및 항염에 대한 효과를 가지고 있어 의학적 가치가 높다고 보고되어 있다(Oh et al. 2025). 또한 Apocynum속 식물은 염분 및 건조 등 환경 스트레스에 대한 적응성이 보고되어 있어(Kim et al. 2021), 염류화 토양 및 훼손지의 식생 복원 소재로 활용 가능성이 있는 생태적 가치가 높은 식물이다(Butterweck et al. 2001; Sol et al. 2025). 그러나 기후변화로 인한 자생지 환경 변화와 개체군 감소로 인해 안정적인 자원 보전과 증식 기술의 필요성이 높아지고 있으며, 이를 위한 효율적인 번식 체계 구축에 대한 중요성이 부각되고 있다.
종자 발아는 식물의 생활사 초기 단계에서 개체군 형성과 분포를 결정하는 핵심 요인으로, 발아율과 발아 속도는 온도, 수분, 광 조건 및 생장조절제 처리 등에 의해 크게 영향을 받는다. 일반적으로 종자의 발아는 종마다 고유한 적정 온도 범위 내에서 이루어지며, 이 범위를 벗어날 경우 발아율이 저하되는 것으로 알려져 있다(Bewley et al. 2013; Baskin and Baskin 2014). 또한 일부 종에서는 저온층적 처리나 지베렐린(GA3) 처리가 휴면 타파 및 발아 촉진에 효과적인 것으로 보고되었다(Kucera et al. 2005). 그러나 이러한 처리 효과는 종에 따라 상이하게 나타나며, 개정향풀 종자의 발아 생리 및 휴면 특성에 대한 연구는 미비한 실정이다.
종자 번식이 제한적이거나 깊은 휴면으로 인해 시간이 많이 소요되는 식물의 경우, 삽목을 이용한 영양번식은 대량 증식에 효과적인 방법으로 활용되고 있다. 삽목에 의한 발근은 옥신(auxin)의 종류, 농도 및 처리 방법에 따라 크게 달라지며(Blythe et al. 2007), 부정근 형성과 발달 과정에서 옥신의 역할이 중요하다는 점은 여러 연구를 통해 보고된 바 있다(Pop et al. 2011). 또한 옥신 처리에 따른 발근 반응은 식물종과 처리 농도에 따라 다르게 나타나며, 일부 종에서는 고농도 처리 시 지하부 생육이 촉진되는 반면 지상부 생육은 제한되는 양상이 보고되었다(Yusnita et al. 2017;Kuntagol et al. 2018). 그러나 개정향풀의 삽목 증식에 적합한 옥신 처리 농도 범위와 생육 반응에 대한 연구도 부족하다. 따라서 본 연구는 개정향풀 종자의 발아 특성을 구명하기 위해 온도 조건, 저온층적 처리 및 GA3 처리에 따른 발아 반응을 조사하고자 한다. 또한 삽목을 이용한 영양번식 가능성을 평가하기 위해 IBA 처리 농도에 따른 생존율, 발근 특성 및 지상부 생육 반응을 비교·분석하고자 수행되었다. 이를 통해 개정향풀의 효율적인 번식 및 증식 체계를 확립하기 위한 기초 자료를 제공하고, 향후 보전 및 활용을 위한 실질적인 증식 기술 개발에 기여하고자 한다.
재료 및 방법
실험 재료
개정향풀 종자는 2023년 10월 18일 강원특별자치도 강릉시 옥계면(37.37'36.96850, 129.2'44.84740)에서 채집되었으며, 이후 국립수목원에서 4℃의 조건으로 약 2년간 저온저장된 종자를 본 실험에 사용하였다. 삽목처리에 사용한 개정향풀은 농가(경기도 화성시 비봉면)에서 2년생 묘를 분양받아 사용하였다.
종자의 내·외부 형태 조사
형태 조사는 양날면도칼(Stainless blade, Dorco, Seoul, KR)으로 반을 자른 후 USB 전자현미경(AM 3111 Dino-Lite premier, AnMo Electronics Co., Taiwan)으로 50–60배율로 촬영하였다.
종자 실험
실험에서 사용한 종자는 정선한 후 50 mL 튜브에 베노밀 수화제(Benomyl, FarmHannong, Seoul, Korea)를 1000 mg·L−1 농도로 처리한 용액에 24시간 동안 침지하였다. Petri dish에 여과지(Whatman No. 1, GE Healthcare, Buckinghamshire, UK)를 두 장 깔고 증류수를 공급하여 종자를 치상하였다. 종자는 처리당 25개씩 4반복으로 진행하였다. 배양은 생장상(HB-103-4, HanBaek Scientific Co., Korea)에서 하였으며, 온도와 일장을 조절하였다. 일장은 형광등(White cool)으로 12시간의 광주기로 설정하였고 광도는 약 27 μmol·m−2·s−1로 설정하였다. 종자에서 오염 또는 부패가 확인된 경우에는 해당 종자를 모두 제거하였다. Parafilm으로 Petri dish를 밀봉하여 실험 중에 종자가 건조되는 것을 방지하였다. 발아율 조사는 7일 간격으로 하였으며, 발아는 유근이 1 mm 이상 자란 것을 기준으로 하였다. 발아 적정 온도 실험은 25/15, 20/10, 15/6, 4/4℃(주간 12시간/야간 12시간)의 변온 조건에서 20주 동안 발아율을 조사하였다. 저온층적처리는 4℃에서 각각 0, 4, 8, 12주의 기간을 처리하였으며, 이후 25/15℃에 옮겨 19주 동안 발아율을 조사하였다. GA3 처리는 농도 0, 10, 100, 1000 mg·L−1로 처리하였으며, 종자를 GA3 용액에 48시간 동안 침지시킨 후 증류수를 이용하여 3회 이상 수세하고 2025년 5월 28일에 치상한 이후 25/15, 15/6℃에서 19주간 발아 양상을 조사하였다. Move-along test는 두 가지 온도 처리 조건으로 구분하여 수행하였다. 첫 번째 처리는 25/15℃에서 12주 처리 후, 20/10℃에서 4주, 15/6℃에서 4주, 그리고 4℃에서 12주 순으로 진행하였다. 두 번째 처리는 4℃에서 12주 처리 후, 15/6℃에서 4주, 20/10℃에서 4주, 그리고 25/15℃에서 12주 순으로 진행하였다. 각 처리구에 대하여 발아율을 조사하였다.
삽목 실험
삽목처리는 2025년 7월 17일부터 7주간 진행되었고 삽수는 5–6 cm로 절단하여 마디 끝을 사선으로 자르고, 잎은 2개를 남기고 증산 작용에 의해 식물이 마르는 것을 방지하기 위하여 잎의 반을 절단하였다. 무처리를 대조구로 하여 처리구는 Rootone 분제(0.4% 1-naphthylacetic acid, FarmHannong, Korea) 처리, K-IBA(100, 500, 1,000, 2,000 mg·L−1)에 1분간 침지 처리하였다. 처리 후 삽수는 상업용 원예용 배양토(Baroker, Seoul Bio, Korea)와 펄라이트(Ecolite #3, Homan, Korea)를 1:1(v/v)로 혼합한 배지를 채운 폴리에틸렌 화분(6.5 × 6.5 × 7.0 cm)에 삽입하였다. 삽목 후 75% 차광막이 1겹 설치된 삽목상에 처리당 10개씩 3반복하였으며, 난괴법으로 배치하였다. 관수는 자동관수하였고, 온실의 온도가 18℃ 이상일 때 냉풍기가 작동하였으며 습도가 80% 이하일 때 가습기가 작동하였다. 삽목 7주 후에 생존율, 근장 및 근수, 초장 및 초폭, 잎수, 생체중 및 건물중을 조사하였다.
통계처리
종자 발아 적온 실험, 저온층적처리, GA3 처리 실험에 대해 발아율 차이와 삽목 실험의 생존율, 근장 및 근수, 초장 및 초폭, 잎수, 생체중 및 건물중 결과는 SigmaPlot 12.5(SPSS Inc., IL, USA)를 사용하여 그래프를 만들었다. 통계분석은 SPSS(SPSS 23.0, IBM Corporation, USA)로 분산분석(ANOVA)하였으며, Duncan’s Multiple Range Test를 통해 95% 유의수준에서 유의성을 사후검정하였다.
결과 및 고찰
종자의 내·외부 형태는 종자의 길이와 배 형태를 관찰하였으며, 개정향풀 종자의 길이와 너비는 각각 약 3.07, 0.75 mm로 나타났다(Table 1). 개정향풀의 종피는 연한 황토색과 갈색이었으며, 배의 형태는 미성숙배가 아닌 완전히 성숙된 형태였다. 수분 흡수의 경우 개정향풀 종자가 미립으로 측정하지 못하였다.
개정향풀 종자의 발아 적정 온도에 따른 실험 결과, 최종 발아율은 25/15, 20/10, 15/6, 4℃ 처리구에서 각각 100, 100, 99, 13%로 나타났다(Fig. 1). 4℃ 처리구를 제외한 모든 처리구에서 높은 발아율을 나타냈다. 종자의 발아는 종마다 고유한 온도 조건 범위 내에서 이루어지며, 이 범위를 벗어날 경우 발아율이 저하되는 것으로 알려져 있다(Bewley et al. 2013; Baskin and Baskin 2014). 4℃ 처리구의 낮은 발아율은 저온에 따른 종자 내 대사 활성 및 효소 반응이 충분히 이루어지지 못하였기 때문으로 판단된다. 이러한 저온 조건에서의 발아 저하는 발아 최저 온도 부근에서 발아율이 감소한다는 선행 연구 결과와 유사한 경향을 보였다(Maleki et al. 2024).
저온층적처리 실험 결과, 0, 4, 8, 12주에서 각각 100, 100, 89, 98%로 모든 층적처리에서 발아율이 높게 나타났다(Fig. 2). 저온 0주 처리에서 가장 빠르게 발아가 시작되었으며, 처리 간의 통계적인 차이는 나타나지 않았다. Spiraea속 실험에서 조팝나무와 당조팝나무 종자의 경우 대조구와 저온층적처리 간의 통계적인 차이가 나타나지 않았는데(Kwon et al. 2024), 개정향풀의 경우에서도 저온 처리 효과가 크지 않았다. 개정향풀은 저온층적 처리 여부 및 처리 기간에 따른 발아율의 차이가 없어, 저온층적 처리가 발아 촉진에 필수적인 조건으로 작용하지 않은 것으로 판단된다.
생장조절제 농도에 따른 실험은 GA3 0, 10, 100, 1000 mg·L−1에서 처리 이후 25/15℃ 배양 조건의 모든 처리구에서 최종 발아율이 100%로 나타났다(Fig. 3). 상대적인 저온인 15/6℃ 배양 조건에서도 GA3 0, 10, 100, 1000 mg·L−1 처리에서 최종 발아율이 각각 97, 100, 100, 100%로 모든 처리구에서 높았다. 다만 대조구에 비해 GA3 처리에서 최종 발아까지 빠르게 도달하였다(Fig. 3). Aster hayatae에서는 15/6℃에서 GA3를 처리하였을 때 농도 처리(0, 10, 100, 1000 mg·L−1) 간 최종 발아율의 차이는 없었으나, 초기 발아율의 차이는 나타났는데 개정향풀도 동일한 양상으로 나타났다(Jung et al. 2022). GA3 처리는 종자 휴면 타파 및 발아 촉진에 관여하며, 저온이나 부적절한 환경 조건에서 발아 과정을 촉진하는 역할을 하는 것으로 보고되어 있다(Kucera et al. 2005). 이러한 결과를 종합해 볼 때, GA3 처리는 개정향풀 종자의 최종 발아율을 증가시키기보다는 상대적으로 저온 조건에서 발아 촉진을 유도하여 초기 발아 진행 속도에 영향을 미친 것으로 판단된다.
Move-along test 25/15℃ 조건에서는 처리 2주차에 발아율이 약 80%에 도달하였으며 최종 발아율은 100%로 나타났지만, 4℃ 조건에서는 최종 발아율 25%로 낮은 발아율이 나타났다(Fig. 4). 이는 발아 적정 온도 실험의 결과와 동일하게 개정향풀 종자는 저온에서 발아가 억제된 것으로 여겨진다. 위 결과를 종합하였을 때 개정향풀 종자는 발아 적정 온도 범위(25/15, 20/10, 15/6℃)에서 저온층적 처리 없이도 높은 최종 발아율(98.7–100%)을 나타냈으며, 저온층적 처리 기간(0–12주)에 따른 발아율의 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 또한 GA3 처리 실험에서 적정 온도 조건에서는 최종 발아율의 차이가 없었으며, 상대적으로 저온 조건(15/6℃)에서는 발아 개시 및 초기 발아 진행 속도에만 영향을 미쳤을 뿐 최종 발아율에는 차이가 없었다. Move-along test에서도 4℃ 조건에서 발아가 제한적으로 나타나 저온 환경 자체가 발아를 억제하는 요인으로 작용함을 확인하였다. 이러한 결과를 종합할 때, 개정향풀 종자는 저온층적이나 생장조절제 처리와 같은 휴면 타파 처리를 필요로 하지 않으며, 발아는 주로 온도 조건에 의해 조절되는 특성을 보였다. 따라서 개정향풀 종자는 생리적·형태적 휴면이 존재하지 않는 비휴면성 종자(non-dormant, ND) 유형에 해당하는 것으로 판단된다.
삽목 실험 결과, 개정향풀의 삽목처리에 따른 생존율은 무처리구, IBA 100, 500, 1000, 2000 mg·L−1 및 Rootone 처리구에서 각각 87, 60, 67, 77, 50, 37%로 나타났다(Fig. 5A). 처리 간 통계적인 유의차가 나타났고, 무처리구에서 가장 높은 생존율을 보였다. 근장은 IBA 100 mg·L−1 처리구에서 4.70 cm로 가장 길었으며(Fig. 5B), 근수는 IBA 1000 mg·L−1 처리구에서 5.6개로 가장 많았으며, 대조구에 비해 51.7% 높게 나타났다(Fig. 5C). 초장은 무처리구에서 4.8 cm였으며, IBA 500 및 1000 mg·L−1 처리구에서 각각 6.0, 6.3 cm로 수치적으로 더 높은 값을 보였으나, 처리 간 유의한 차이는 나타나지 않았다(Fig. 5D). IBA 2000 mg·L−1 처리구에서는 고농도 처리로 지상부의 영향을 주어 초장 생장이 오히려 억제된 것으로 판단된다.
선행 연구에 따르면 100 mg·L−1 IBA 처리에서는 근수 및 신초 길이가 증가하였으나, 호르몬 농도가 증가할수록 신초 발생이 억제되는 경향이 보고되었다(Oh et al. 2021). 이는 고농도 IBA가 지상부 생육을 억제할 수 있음을 의미하며, 본 연구에서도 고농도 처리에 의해 지상부 생장이 제한되어 선행 연구 식물인 산꼬리풀과 동일한 양상으로 초장이 억제된 것으로 판단된다. 초폭도 IBA 1000 mg·L−1 처리구에서 2.8 cm로 가장 높게 나타났으며, 대조구와 Rootone 처리에서 가장 낮게 나타났다(Fig. 6A). 생체중은 IBA 1000 및 2000 mg·L−1 처리구에서 각각 2.2 mg로 가장 높은 값을 보였으며, IBA 500 mg·L−1 처리구는 1.9 mg, 대조구와 IBA 100 mg·L−1 처리구는 각각 1.4 mg 수준으로 나타났다. 또한 Rootone 처리구는 1.0 mg로 가장 낮았다(Fig. 6B). 엽수는 IBA 500 및 1000 mg·L−1 처리구에서 각각 6.6개와 6.4개로 나타났으며(Fig. 6C), 건물중은 IBA 1000 mg·L−1 처리구에서 1.5 mg으로 가장 높았다(Fig. 6D). 삽목을 이용한 영양번식은 다양한 관상식물에서 보고되었듯이, 대량 증식과 클론 생산을 위한 빠르고 확실한 방법이라고 보고되어 있다(Kuntagol et al. 2018;Lesmes-Vesga et al. 2021;Nale et al. 2024). 발근은 옥신의 종류, 농도 및 처리 방법에 영향을 받으며(Blythe et al. 2007), 부정근 형성 및 발달에서 옥신의 역할이 잘 알려져 있다(Pop et al. 2011). 옥신 처리에 따른 발근 효과는 식물종과 농도에 따라 다르다고 보고되어 있다(Yusnita et al. 2017;Kuntagol et al. 2018).
일부 관상식물에서는 IBA의 고농도 침지 처리가 지상부 신장을 향상시키는 것으로 보고되어 있으며(Nale et al. 2024), 이러한 처리의 효과는 종에 따라 달라진다(Mehta et al. 2020;Yusnita et al. 2017). 위 결과를 보아 개정향풀의 삽목처리는 IBA 처리 농도에 따라 차이를 보였으며, 전반적으로 IBA 500–1000 mg·L−1 범위에서 생육 및 발근의 효과가 나타났다(Fig. 7). 이는 IBA 처리 농도와 전달 방식에 따라 지상부의 크기와 품질이 저하되는 경향을 보고한 Lawson et al. (2023)의 연구 결과와 동일한 양상으로 나타났다. 따라서 개정향풀 삽목 시 IBA 1000 mg·L−1 처리가 발근 효과와 지상부 생육을 동시에 고려했을 때 가장 효과적인 농도로 판단되며, IBA 500–1000 mg·L−1 범위가 삽목 및 생육의 적정한 농도 범위라고 판단된다.
