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ISSN : 2288-0992(Print)
ISSN : 2288-100X(Online)
Protected Horticulture and Plant Factory Vol.22 No.1 pp.13-18
DOI : https://doi.org/10.12791/KSBEC.2013.22.1.013

개화 시 기온 및 상대습도가 참외의 화분발아에 미치는 영향

임경란, 서전규*
경북대학교 원예학과
본 연구는 참외 개화시의 기온과 상대습도가 화분의 발아에 미치는 영향을 검토하고자 ‘만리장성’, ‘오복꿀’ 및 ‘조은대’의 3 품종을 재료로 하여 개화 시 온도를 15℃, 25℃ 및 35℃, 상대습도를 30%, 60% 및 90%의 처리를 두고 실험하였다. 기온조건에 따른 화분 발아율은 25℃에서 채취한 것이 가장 높았고 15℃에서 채취한 것이 가장 낮은 경향이었으며 품종별 화분 발아율은 ‘만리장성’이 가장 높았고 다음이 ‘오복꿀’이었으며 ‘조은대’가 가장 낮은 경향이었다. 화분관 신장길이는 기온조건별로는 35℃에서 채취한 것이 가장 길었고 다음이 25℃에서 채취한 것이었으며 15℃에서 채취한 것은 현저히 짧았으며, 품종에 따라서는 ‘오복꿀’이 가장 길었다.
상대습도 조건에 따른 화분 발아율은 습도조건에 따라 뚜렷한 차이는 없으나 습도가 높을수록 높은 경향이었으며, 품종간에도 큰 차이가 없으나 ‘만리장성’과 ‘조은대’에 비해 ‘오복꿀’에서 낮았다. 그러나 화분관 신장길이는 처리간에 뚜렷한 차이를 나타내어 60%의 상대습도에서 채취한 것이 가장 길었으며, 다음이 30%의 상대습도에서 채취한 것이며 90%의 상대습도에서 채취한 것은 현저히 짧았다. 품종별 화분관 신장길이는 ‘오복꿀’이 가장 길었고 ‘조은대’가 가장 짧았다.

Effect of Air Temperature and Relative Humidity during Flowering on Pollen Germination of Oriental Melon(Cucumis melo L. var. makuwa Makino)

Jun Kyu Suh*, Kyung Ran Im
Department of Horticulture, Kyungpook National University, Daegu 702-701, Korea
Received January 14, 2013; Revised January 24, 2013; Accepted January 28, 2013

Abstract

This study was conducted to examine the effect of temperature and relative humidity (RH) that mightaffect the pollen germination rate and pollen tube length in oriental melon. The experiment was performed usingthree cultivars namely ‘Mallijangseong’, ‘Ohbokggul’, and ‘Joeundae’ wherein environmental conditions were controlledby three different temperatures 15℃, 25℃, and 35℃ and also three RH levels 30%, 60%, and 90%. Based onthe results in terms of temperature, true to all cultivars, plants exposed to 25℃ had the highest pollen germinationrate while plants exposed to 15℃ had the lowest. Among the three cultivars, ‘Mallijangseong’ had the highest interms of pollen germination rate, followed by ‘Ohbokggul’, and lastly was ‘Joeundae’ that showed the lowest germinationrate. In the case of pollen tube length, pollen exposed under 35℃ showed the longest tube length, followed bypollen under 25℃, and pollen under 15℃ remarkably had the shortest tube length. Across the three cultivars‘Ohbokggul’ had the longest pollen tube length. In the case of RH, pollen germination response among three cultivarsdepends on the humidity conditions but based on the results, there was no significant differences although highgermination rate was observed in highest humidity condition. Between each cultivar, ‘Ohbokggul’ had the lowestpollen germination rate compared with ‘Mallijangseong’ and ‘Joeundae’ after exposure to different RH conditionswherein pollen germination showed significant differences among treatments. The pollen collected under 60% RHhad the longest pollen tube length, followed by 30%, and the shortest was under 90% RH. In general, ‘Ohbokggul’had the longest pollen tube length while ‘Joeundae’ had the shortest among the three cultivars.

22(1) 013-018.pdf2.87MB

서 론

 우리나라에서의 참외 시설재배는 1970년에 2.3%에 불과하였으나 2010년에는 98.1%로 대부분 시설재배에 의해 생산되고 있다(KOSIS, 2010).

 시설재배에서 외피복만 한 상태에서는 하우스 내의 기온이 외기와 2~3℃ 정도만 차이가 나기 때문에(Koo 등, 1998) 참외 주산지에서의 저온기 온도관리는 주로 부직포 등의 보온자재를 피복하여 보온재배를 하고 있으며, 또한 전국 참외재배면적의 86.8%를 차지하고 있는 경북지역의 참외 주산지에서는 정식시기가 점차 앞당겨 지고있는 실정이다(Shin 등, 1998; Hwang 등, 1999).

 이에 따라 재배현장에서는 생육 적온을 유지해 주기 위하여 보온자재의 피복시간이 길어지고 환기가 불충분함에 따라 저온, 다습 및 일조부족으로 착과 및 생육이 불량하고 품질이 저하하는 등 많은 문제가 발생하고 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 시설환경 개선방안(Shin 등, 2005; Chun 등 2007; Shin 등 2010)에 대해 제시하고 있으나 저온기의 착과에는 어려움을 겪고있다.

 이의 개선방안으로 착과제(Chung 등, 2002; Kim 등, 2003)를 활용하는 방안을 제시하고 있으나 발효과 등의 발생이 증가하여 상품과율이 낮아지는 문제점이 있다. 따라서 착과 및 품질향상을 위하여 꿀벌과 같은 방화곤충을 활용하는 방안이 제시되고 있으나 꿀벌의 활용은 저온기에 착과율이 현저히 떨어지기 때문에 활용에 제한을 받고 있다(Shin 등, 2005).

 일반적으로 꿀벌은 14℃ 이하에서 외부활동이 격감한다고 하지만 참외 하우스 내 기온은 일출 후에 급격히 상승하기 때문에 꿀벌의 활동은 오전부터 시작하여 12시경에 최대에 달한다고 하므로(Lee 등, 2010) 저온기 착과불량은 꿀벌의 활동부족 이외의 요인이 관여하는 것으로 사료된다.

 이상기후 문제에 대해 국내외에서 많은 논의와 연구가 진행되고 있으나 저온과 저 일조 등과 같은 기상이변에 의한 농작물의 피해는 매년 발생되고 있으며, 특히 참외의 최대 주산지인 성주지역에서는 2010년에 저온 및 저일조에 의한 착과불량으로 농업재해로 인정받을 정도로 큰 피해를 받았다.

 따라서 본 연구는 참외 시설재배의 재배시기가 점차 앞 당겨짐에 따라 착과시기가 저온기에 이루어지는 비율이 높아질 것으로 예상되므로 이를 대비하여 참외 개화시의 기온과 상대습도가 화분의 발아에 미치는 영향을 검토하고자 실시하였다.

재료 및 방법

1. 개화 시 기온이 화분발아에 미치는 영향

 참외의 파종은 2012년 8월 7일에 ‘만리장성(흥농종묘)’, ‘오복꿀(농우바이오)’ 및 ‘조은대(신젠타)’ 등 3 품종을 72 공 플러그 트레이에 실시하고, 이식은 본엽 3매 전개시에 직경 15cm의 이색포트에 한 다음 경북대학교 부속 실험실습장 온실에서 관리한 후에 실험에 이용하였다.

 개화 시 기온이 화분발아에 미치는 영향을 검토하기 위하여 포트에 이식된 참외를 10월 12일에 15℃℃, 25℃ 및 35℃의 기온과 60%의 상대습도로 각각 설정된 Growth chamber(WGC-1000)에 배치한 후 화분은 개화직후인 10월 14일에 수꽃에서 채취하여 치상하였다. 화분발아용 배지는 1% agar + 10% sucrose + 무기염(H3BO3 50mg ·L-1+MgSO4 200mg · L-1 + KNO3 100mg · L-1+ CaCl2 100mg · L-1)로 조성하여 pH는 6.5로 조정하여 이용하였다.

 화분의 치상은 조성한 화분발아용 배지를 지름 6cm의 페트리디시에 5ml씩 분주하여 굳인 후에 하였으며, 발아실험은 25℃로 조절된 항온기(DF-95MCL)에서 완전임의 배치 3반복으로 배치하여 실시하였다. 화분의 발아율 및 화분관의 길이는 줌 실체현미경(OLYMPUS JP/SZ344361) 및 디지털 카메라(Nikon P100)로 치상 10분, 20분, 30분, 1시간, 2시간, 4시간, 6시간 후에 사진을 촬영하여 측정하였으며 화분관의 길이 측정은 이미지 분석 프로그램인 iSolution Lite를 이용하였다.

2. 개화 시 상대습도가 화분발아에 미치는 영향

 개화 시 상대습도가 화분발아에 미치는 영향을 검토하기 위하여 포트에 이식된 참외를 10월 21일에 30%, 60% 및 90%의 상대습도와 25℃의 기온으로 각각 설정된 Growth chamber에 배치한 다음 화분은 개화직후인 10월 23일에 채취하여 치상하였다. 기타 공시재료, 화분 발아용 배지, 화분의 치상 및 측정방법은 상기한 기온실험과 동일하게 하였다.

결과 및 고찰

1. 개화 시 기온이 화분발아에 미치는 영향

 개화당시의 온도조건이 화분발아에 미치는 영향을 구명하기 위하여 15, 25, 35℃로 나누어 조사한 결과, 저온조건인 15℃에서 채취한 것이 가장 빨랐다(Fig. 1).

Fig. 1. Changes of pollen germination as influenced by different temperature at flowering of oriental melon cv. Mallijangseong, Ohbokggul and Joeundae.

 그러나 화분발아의 진행은 시간이 경과함에 따라 25℃에서 채취한 것이 빠른 경향을 보였으며, 화분의 발아개시가 20분 이상 늦어졌던 35℃에서 채취한 화분도 치상 2시간 후에는 15℃에서 채취한 것에 비해 발아율이 높았다. Kim과 Park(1991) 등에 의하면 저장화분을 일정기간 실온에서 순화시켜 수정하면 착과율이 양호하다고 하였는데, 본 실험에 의하면 35℃에서 채취한 화분의 발아개시가 늦었던 것은 화분립의 온도가 높은데 비해 상대적으로 낮은 배지의 온도에 치상함에 따라 급격한 온도변화에 적응되지 못했기 때문으로 생각된다.

 Shivanna와 Johri(1985)는 저온은 화분의 기능을 저하시킨다고 하였는데 본 실험에서도 6시간 후의 최종 발아율은 처리 간에 큰 차이는 없으나 개화 시 25℃에서 채취한 것이 가장 높고, 15℃에서 채취한 것이 가장 낮은 경향을 보였다.

 재배환경(Shin 등, 2006)에 따라 적합한 품종이 달라질 뿐 아니라 품종(Lim, 2009)에 따라 화분의 활력에 차이가 있다고 하는데, 본 실험에서도 품종에 따른 화분의 최종 발아율은 ‘만리장성’은 개화시 35℃에서 채취한 것이 96.1%로 가장 높았으나 ‘오복꿀’과 ‘조은대’는 25℃에서 채취한 것이 각각 97.5% 및 94.4%로 가장 높게 나타났다.

 개화 시 기온에 따른 화분관 신장(Fig. 2와 3)은 25℃에서 채취한 것이 가장 빨랐으며, 35℃에서 채취한 것이 가장 늦었으나 발아율과 같은 경향으로 치상 2시간 후부터는 25℃에서 채취한 것에 비해 빠르게 신장하여 6시간 후의 최종 화분관 길이는 가장 길었다.

Fig. 2. Changes of pollen tube length as influenced by different temperature at flowering of oriental melon cv. Mallijangseong, Ohbokggul and Joeundae.

Fig. 3. Photo of pollen germination as influenced by different temperature at flowering of oriental melon cv. Ohbokggul.

 15℃에서 채취한 화분관의 최종 길이는 25℃ 및 35℃에서 채취한 것에 비해 현저히 짧게 나타난 것은 활력이 좋은 수박화분의 약에서 가용성 당의 함량이 높게 나타나며(Lim, 2009), 파프리카의 저온으로 인한 화분성숙장애는 가용성 탄수화물이 화분에 축적되는 것이 억제되어 발생한다는 보고(Lim, 2009)를 유추해 보면 참외의 생육적온인 25~30℃보다 낮은 온도조건을 경과하였기 때문에 화분성숙에 장애가 생긴 결과로 생각된다.

 품종별 화분관 길이는 3 품종 모두 높은 기온에서 채취한 화분일수록 길어 저온기에 비해 고온기에 화분관 신장이 좋다는 보고와 같은 경향을 보였으며(Lim, 2009) 6시간 후 35℃에서 채취한 것의 화분관 길이는 ‘오복꿀’이 2,361μm로 가장 길었고, 다음으로 ‘조은대’로서 2,096μm이었으며, ‘만리장성’은 1,917μm로 가장 짧았다.

2. 개화 시 상대습도가 화분발아에 미치는 영향

개화 당시의 상대습도가 이후 화분 발아에 미치는 영향은 Fig. 4와 같이 화분의 발아개시 및 초기 발아속도는 상대습도 90%에서 채취한 화분이 가장 높았고, 60%, 30% 순이었다. 

Fig. 4. Changes of pollen germination as influenced by different relative humidity at flowering of oriental melon cv. Mallijangseong, Ohbokggul and Joeundae.

그러나 30%의 상대습도에서 채취한 화분의 발아율은 치상 1시간 후부터 급격히 증가하여 최종 발아율은 60%의 상대습도에서 채취한 것과 차이가 없는 경향이었는데 이는 시간이 경과함에 따라 치상배지의 습도조건에 적응하였기 때문으로 추정된다. 

개화 시 90%, 60% 및 30%의 상대습도에서 채취한 화분의 품종별 최종 발아율은 각각 ‘만리장성’은 86.4%, 87.5% 및 95.9%였고, ‘조은대’는 85.6%, 88.0% 및 94.3%였으나 ‘오복꿀’은 82.4%, 85.0% 및 93.2%로서 가장 낮은 경향을 보였다.

 개화 시 상대습도에 따른 화분관 신장은 Fig. 5와 6에서와 같이 90%의 상대습도에서 채취한 화분이 초기에는 빨랐으나 시간이 경과함에 따라 신장속도가 늦어졌으며, 반면에 30%의 상대습도에서 채취한 화분은 초기의 화분관 신장은 늦었으나 시간이 경과함에 따라 신장속도가 빨라졌다. 최종 화분관 길이는 60% 상대습도에서 채취한 화분이 가장 길었으며, 다음이 30% 상대습도에서 채취한 화분이었으며 90% 상대습도에서 채취한 화분은 현저히 짧았다.

Fig. 5. Changes of pollen tube length as influenced by different relative humidity at flowering of oriental melon cv. Mallijangseong, Ohbokggul and Joeundae.

Fig. 6. Photo of pollen germination as influenced by different relative humidity at flowering of oriental melon cv. Mallijangseong.

 상대습도에 따른 화분의 발아율은 다습한 조건에서 저하된다는 보고(Shivanna와 Johri, 1985; Ogawa, 1961)한 반면, Lim 등(2009)은 고온, 저습조건에서 저하된다고 보고하였다. 본 실험에서는 다습조건인 90%의 상대습도에서 채취한 것이 이 보다 낮은 상대습도에 비해 화분 발아율이 높은 것으로 조사되었는데, 이러한 결과는 작물에 따른 차이인지, 화분발아 배지에서의 습도조건에 의한 차이인지는 금후 세밀한 검토가 요구된다.

 90% 상대습도에서 채취한 화분의 발아율은 가장 높았으나 화분의 신장은 가장 짧게 나타난 결과는 다습조건에서 발아율은 증가하지만 화분의 신장은 현저히 억제된다는 보고(Shivanna와 Cresti, 1989; Carter와 Mcneilly, 1976)와 같은 경향을 보였다.

 이와 같이 참외의 개화시에 15℃의 저온조건이나 90%의 다습한 조건에서는 화분발아는 정상적으로 이루어지지만 화분관 신장이 현저히 억제되었으며 품종별로도 화분발아에 비해 화분관 신장에 큰 차이를 보여, 수박에서 온도 및 품종 간에는 화분발아율의 차이에 비해 화분관 신장의 차이가 크다는 보고(Lim, 2009)와 같은 경향을 보였다.

따라서 저온기에 참외를 재배할 때에는 저온 하에서 화분관 신장이 좋은 품종을 이용하고, 개화시의 기온을 25℃ 전후로 관리하는 것도 필요하지만 상대습도 또한 60% 정도로 유지하여 다습하지 않도록 관리하는 것이 바람직할 것으로 생각된다. 

사 사

이 논문은 농촌진흥청 공동연구사업의 지원과 2012학년도 경북대학교 학술연구비에 의하여 연구되었음. 

Reference

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