pISSN: 2287-2396, eISSN: 2287-240XJournal of Forest Science Vol. 30, No. 1, pp. 120-125, February, 2014http://dx.doi.org/10.7747/JFS.2014.30.1.120

Regular Article J FS Journal of Forest Science

120 Journal of Forest Science http://jofs.or.kr

해수농도가 큰비쑥의 종자발아 및 유식물 생장에 미치는영향고명석1ㆍ배기화2,3ㆍ이미현4ㆍ김남영5ㆍ이연경6ㆍ한명수6ㆍ송재모7ㆍ송관필8,*1(재)제주테크노파크 제주생물종다양성연구소, 2(재)홍천메디칼허브연구소, 3국립생물자원관, 4식물검역기술개발센터, 5국립수목원, 6휴스콘건설 수필연구소, 7강원도자연환경연구공원, 8(주)제주자연환경연구소

Effect of Seawater Concentration on Seed Germination and Seedling Growth of Artemisia fukudoMyoung-Suk Ko1, Kee-Hwa Bae2,3, Mi-Hyun Lee4, Nam-Young Kim5, Yeon-Kyung Lee6, Myoung-Soo Han6, Jae-Mo Song7 and Gwanpill Song8,*1Jeju Biodiversity Research Institute, Jeju Technopark, Seogwipo 699-943, Republic of Korea2Hongcheon Institute of Medicinal Herb, Hongcheon 250-930, Republic of Korea3National Institute of Biological Resources, Incheon 404-708, Republic of Korea4Plant Quarantine Technology Center, Suwon 443-440, Republic of Korea5Department of Horticulture and Education, Korea National Arboretum, Pocheon 487-821, Republic of Korea6Soopill Institute, Huscon Co. Ltd, Seoul 369-732, Republic of Korea7Nature Environment Research Office of Gangwon Province, Hongcheon 250-884, Republic of Korea8Jeju Environment Research Institute, Jeju Tourism College, Jeju 690-791, Republic of Korea

AbstractHalophytes are plants of saline habitats that grow under conditions that may vary in extremes of temperatures (freezing to very hot), water availability (drought to water logging) and salinity (mild to almost saturation). Halophytes may also face sudden micro-environmental variations within their habitats. In this study, we examine some of the factors that determine the ability of seeds of Artemisia fukudo to germinate when conditions are optimal for seedling growth and survival. Germination percentage was the highest at 77.5% when treated in 0% seawater and seedling growth was best in 0% seawater plug cell tray. Physiological quality (chlorophyll contents) and mean germination time were best in the condition in which seeds were treated with 0% seawater (control). Germination performance index in the control group showed the highest value to 3.8. Seedling growth, seedling vigor index in the length of seedling growth andthe relative growth rate were the highest values of 0.76 cm, 1.43, 0.0099, respectively.

Key Words: Artemisia fukudo, Chlorophyll, germination, seawater

Received: August 19, 2013. Revised: February 10, 2014. Accepted: February 10, 2014.

Corresponding author: Gwanpill Song

Jeju Environment Research Institute, Rm 311, Bl Center, Jeju Tourism College, Jeju 690-791, Republic of Korea

Tel: 82-64-749-2150, Fax: 82-64-749-2151, E-mail: gwanpill@hanmail.net

Ko et al.

J For Sci 30(1), 120-125 121

Fig. 1. Collected area and habitat of A. fukudo. (A) Map of Jeju island (Red line was Namwon province). (B) Habitat of A. fukudo.

서 론

쑥속(Artemisia spp.)은 국화과(Compositae)에 속하는

다년생 초본으로 전 세계적으로 약 300여종이 분포하며

우리나라에는 약 30여종이 자생하는 것으로 알려져 있

고, 이들 속은 다년생 초본형, 1년생 초본형, 관목류 등으

로 나눌 수 있고, 쑥은 3월부터 5월까지 산과 들, 길가, 바닷가 등 어디에서나 볼 수 있는 여러해살이풀로 비교적

기후나 토양에 잘 적응하여 3-4월에 싹이 트는 광역성식

물이다(Lee 1975; Yook 1977; Lee et al. 2000; Shin et al. 2005). 쑥의 종류로는 각지의 들에 분포하여 우리가 흔

히 부르는 쑥(Artemisia princeps Pampan.)「생약명으로

애엽(艾葉)」이 있고, 인가 부근이나 황무지에서 자라는

개똥쑥(Artemisia annua Linne), 냇가나 습지에서 자라는

물쑥(Artemisia selengensis Turcz), 산지에서 자라는 산쑥

(Artemisia montana Pampan), 제비쑥(Artemisia japonica Thunb.), 서해안 이북부에서 자라는 황해쑥(Artemisia argyi Lev.), 덕유산 이북이나 동해안의 모래땅에서 자라

는 흰쑥(Artemisia stelleriana Bess.), 남서해안 및 제주도지

역에 서식하는 큰비쑥(Artemisia fukudo Makino) 등이 있

다(Bae 2000; Lee 2003).쑥의 이용은 명의별록 중품에 처음으로 수재되어 있

는데 본초학적으로 산한지통, 온경지혈의 효능이 있다

하여 소복냉통, 경한불조, 궁냉불잉, 토혈, 붕루과다 등

에 이용하였고(Yun et al. 2004), 한방에서는 쑥이 피를 맑

게 하고 소화를 돕는다고 하였고, 민간에서는 쑥을 복통, 하열, 소화불량, 만성간염, 장염, 기관지염, 천식, 진통제, 지혈제 등에 사용하였다. 또한 쑥의 독특한 향과 맛은 떡

이나 식재료 등으로 이용하여 왔다(Komunsa 1981; Moon 1994). 쑥의 일반성분은 수분 76%, 단백질 4.7%, 지방 1.9%, 조섬유 14.5%로 필수지방산과 섬유소, 회분

량이 많아 체중조절 식품으로 유익하다는 보고가 있었

고, 쑥에 관한 성분연구에는 정유·향기성분의 cineol, thujone, borneol, coumarin 등 flavonoid 성분으로 eupati-lin, jaceocidin, eupafolin, apigenin 등, 지방산으로는 cap-ric acid, palmatic acid, caffeic acid, catechol, proto-catechunic acid, sesamin 등이 알려졌다(Ryu et al. 2004).

이중 본 연구에 사용한 실험재료인 큰비쑥(A. fukudo)은 갯벌의 상부나 만조 시에 바닷물이 들어오는 지역에

서 무리지어 살며, 봄철에 싹이 트여 7월이 되어선 키가

30-50 cm정도 생육한다. 큰비쑥에 관한 연구에는 큰비

쑥의 소금내성에 관한 연구(Kim et al. 2007), 정유성분에

관한연구(Matsuo 1973), 항염효과(Waba 2003)와 암세

포독성연구(Yoon 2007)가 최근에 활발히 이루어져 그

가치가 높게 평가되고 있다. 그러나 식물자원으로써의

증식에 관한 연구는 관한 연구는 아직 보고되지 않았다.따라서, 본 연구는 제주 연안지역에 서식하는 큰비쑥

의 종자발아 및 유묘생육에 미치는 해수의 농도를 규명

하여 연안지역 이외의 대체 재배지 조성 시 기초자료로

활용하자 연구를 수행하였다.

재료 및 방법

식물재료 및 기내배양조건

실험재료 및 방법

본 실험에 사용된 종자는 2011년 10월 제주특별자치

도 서귀포시 남원읍 일원의 해안지대(Fig. 1A)에 자생하

는 큰비쑥의 종자를 채취하여(Fig. 1B), 지퍼 백에 담아

제주생물종다양성연구소로 옮겨 종자를 정선한 후(순량율 99%) 종자저장고(4±2oC)에 보관하였다. 해수는

휴대용 수질분석기(YSI, 미국)로 염분(salinity)함량이

35‰ (3.5%),로 일정한 서귀포시 남원읍 지역을 선택하

Effect of Seawater Concentration on Seed Germination and Seedling Growth of Artemisia fukudo

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Table 1. Salinity of seawater mixed freshwater

Seawater (%) Freshwater (%) Salinity (%)

0 100 0 15 85 0.52 30 70 1.05 60 40 2.1100 0 3.5

여, 해수를 취수한 후 실험에 사용하였다. 다양한 농도의

해수제조는 취수한 해수에 민물(증류수)를 혼합하여 제

조하였다(Table 1).

해수농도에 따른 큰비쑥의 종자발아

해수의 농도에 따른 큰비쑥 종자의 발아를 조사하기

위해 파종전 종자를 증류수로 3회 세척을 하고 0%, 15%, 30%, 60%, 100%로 제조된 해수에 30분간 침지한 다음

실험에 사용하였다. 파종은 대체 재배지의 토양조건으

로 실험하기 위해 일반적으로 사용되는 원예용상토인

TKS-2 (Floragard Vertriebs GmbH, Germany)를 사용하

여 포트를 제작한 다음, 30분간 침지한 큰비쑥 종자를 포

트당 100개씩 파종하였다. 관수는 일 2회 오전 10시, 오후 5시에 동일한 농도의 해수를 49일간 관수해 주었으

며, 실험 종료 후 종자발아율, 종자발아속도, 평균발아일

수, 발아균일지수를 측정하였다. 종자발아속도는 GR=Σ (ni/ti)의 식에서 계산하였다. 여기서 ni는 조사 당일의

발아수이고, ti는 치상 후 조사일수이다(Scott et al. 1984). 발아균일지수는 GPI=PG/MGT의 식을 이용하

였다(Stundstrom et al. 1987). 발아는 자엽이 2 mm 이상

돌출하였을 때 발아한 것으로 간주하였고, 모든 실험은

온도가 25±5oC로 유지되는 유리온실 내에서 실시하였

다.

해수농도 별 큰비쑥 유식물 생장 및 엽록소 함량측정

해수의 농도에 따른 큰비쑥 유식물의 생장을 조사하

기 위해 해수의 농도가 0% (대조구)에서 발아하여 자엽

(엽장 1.5 cm)과 뿌리(근장 1.5 cm)의 생장이 균일한 개

체를 30개체씩 선발하여 TKS-2로 제조된 포트에 이식

하였다. 관수는 일 2회 오전 10시, 오후 5시에 농도별 해

수를 59일간 관수해 주었으며, 실험 종료 후 유식물생장

율, 유식물활력지수, 상대생장율을 측정하였다. 측정된

유묘의 수고 및 근원경을 이용하여 상대생장율(relative growth rate) 및 유묘활력지수(seedling vigor index, SVI)를 구하였다(Abdul-Bakiand Anderson 1973; Beadle

1993). 모든 실험은 온도가 25±5oC로 유지되는 유리온

실 내에서 실시하였다. 해수의 농도가 큰비쑥의 엽록소

함량에 미치는 영향을 조사하기 위해 59일간 생장한 큰

비쑥의 엽록소함량을 조사하였다. 엽록소함량의 측정

은 식물체 2 g을 잘게 절단하여 80% acetone용액에 침지

하였다. 4oC 암조건에서 48시간 추출하고 chlorophyll a, b의 함량과 총 엽록소 함량을 분광광도계(MQX 200R, Biotek, America)를 이용하여 흡광도 663 nm, 645 nm에

서 측정하였다(Lichtenthale 1987).

결과 및 고찰

해수농도에 따른 큰비쑥의 종자발아

종자 발아실험은 주로 실내 실험실 수준에서 진행되

기 때문에 실외 농가나 포장에서 직접 적용하기 어렵다

는 문제가 제기되고 있다(Kang et al. 2004). 본 연구를 통

해 실제 응용 가능한 요건을 확보하기 위해 본 연구에서

는 농가에서 작물재배용을 사용하는 용토를 사용하였

고, 종자의 개수도 100립 이상 사용하여 해수의 농도를

각각 0%, 15%, 30%, 60%, 100%로 달리한 후 실험 한 결

과, 발아율은 대조구로 증류수를 관수한 경우 98%의 높

은 발아율을 보였고, 해수 15, 30%를 처리했을 때는 각

각 77%, 68%로 발아율이 감소하였고, 60, 100%의 해수

처리구에서는 발아가 이루어지지 않았다(Fig. 2A). 발아

속도 역시 대조구(0%)에서 가장 높았고, 농도 의존적으

로 감소하는 경향을 보였다(Fig. 2B). 평균발아일수는

0%의 salinity에서는 18일, 1.05%일 때 24일로 6일 차이

가 남을 확인 하였다(Fig. 2C). 발아균일지수는 대조구

에서 3.8로 가장 높은 결과를 나타내었다(Fig. 2D). 종자

발아에 관한 NaCl의 효과는 프레니알뉴그래스(Dudeck et al. 1986), 켄터키블루그래스(Horst and Taylor 1983; Torello and Symington 1984) 등 잔디류 뿐 만 아니라 토

마토(Kang et al. 1996), 황근과 무궁화(Huh and Kwack 1997) 등 여러 종자에서 보고된 바 있고 대부분의 실험

에서 NaCl의 농도가 증가할수록 발아율이 억제된다고

하였다. 본 실험에서는 시판 NaCl을 사용하지 않고 해수

를 직접 사용하여 직접비교는 힘들지만, 해수의 salinity가 높아질수록 발아율이 억제된 것은 이전의 보고와 유

사한 경향을 보이는 것이다. 또한 Kim et al. (1991)도

Zoysia koreana의 발아율은 NaCl이 0.5%까지 증가할수록

높아졌지만 크리핑벤트그래스(Creeping bent grass), 버뮤다그래스(Bermudagrass), 켄터키블루그래스(Kentur-cky blue grass)는 NaCl 농도가 증가할수록 발아율이 급

격히 감소하였고, 2% NaCl에서는 전혀 발아하지 않았

Ko et al.

J For Sci 30(1), 120-125 123

Fig. 2. Effect of saline concentration on seed germination from A. fukudo. (A) Germination percentage. (B) Germination speed. (C) Mean germination time. (D) Germination performance index. *Data are the means±SD, of three experiments.

다고 보고하였다. 이는 NaCl의 발아억제 효과는 osmotic potential에 의한 수분흡수 방해 뿐만 아니라 발육하는 배

또는 유식물 체내로 고농도의 이온의 유입됨에 따른 것

으로 보고하고 있다(Bewly and Black 1982).

해수농도에 따른 큰비쑥 유묘생장 및 엽록소 함량

해수농도에 따라 큰비쑥 유묘의 생장양상을 확인하

기 위해 해수의 농도를 0%, 15%, 30%, 60%, 100%로 달

리한 후 실험 한 결과, 유묘의 생장길이는 대조구로 증류

수를 관수한 경우 0.7 cm의 생장길이를 보였고, 해수 15, 30%를 처리했을 때는 각각 0.6 cm, 0.4 cm의 생장길이를

나타냈다(Fig. 3A). 유묘활력지수 역시 대조구로 증류수

를 관수한 경우 1.5로 가장 높았으며 농도 의존적으로 감

소하였다(Fig. 3B). 상대생장율의 경우도 증류수를 관수

하였을 때 가장 높은 값을 보였고, 농도 의존적으로 감소

함을 확인 하였다(Fig. 3C). 생리적으로 양호한 생장을

확인하기 위해 해수의 농도를 달리하여 실험 한 후 엽록

소의 함량을 측정 한 결과 그림 4와 같다. 해수의 농도를

30%까지 달리하여도 엽록소의 함량은 유의적으로 차이

가 없음을 확인 하였다(Fig. 4). 위의 결과는 해수를 30% 처리한 유식물의 생장은 다소 감소되나 생리적으로는

양호한 것으로 사료된다. 포레이지 라페(Forage rape), 알팔파(Alfalfa), 버짐(Berseem), 레드클로버(Ashraf et al. 1987), wimmera ryegrass (Marcar 1986), 캔터키블루그

래스(Horst and Taylor 1983; Torello and Symington 1984), 황근과 무궁화(Hur and Kwack 1997)에서도 종자

발아 후의 신초 및 뿌리의 생육은 NaCl 농도가 증가 할

수록 억제 정도는 심하였다고 보고 하였다. NaCl의 생육

억제 효과는 고농도 NaCl에 의한 광합성 감소 때문이라

보고된 바 있다(Shaybany and Kashired 1978).

결 론

본 연구는 제주자생 염생식물 중 항염 및 암세포증식

억제 효능을 갖고 있는 큰비쑥(A. fukudo)의 재배가능성

을 알아보기 위해 해수농도 0%, 15%, 30%, 60%, 100%별

로 처리하여 발아 및 유묘생장을 실험한 결과, 종자발아

율은 대조구(해수 0%)에서 77.5%의 가장 높게 나타났으

며, 해수의 농도가 높아질수록 발아율이 감소하였다. 또한 발아속도에서도 대조구에서 6.65로 발아속도가 가장

빠르게 나타났으며, 해수농도가 높아질수록 감소하였

다. 평균발아일수는 대조구가 18.57일로 가장 짧았으며,

Effect of Seawater Concentration on Seed Germination and Seedling Growth of Artemisia fukudo

124 Journal of Forest Science http://jofs.or.kr

Fig. 3. Effect of saline concentration on plantlet growth from A. fukudo. (A)Length of shoot growth. (B) Seedling vigor index. (C) Relative growth rate. *Data are the means±SD, of three experiments.

Fig. 4. Effect of saline concentration on chlorophyll contents in A. fukudo af-ter *Data are the means±SD.

해수농도가 높아질수록 길어졌다. 발아균일지수에서도

대조구가 3.8로 가장 높은 값을 보였다. 유묘생장에서는

유묘생장길이와 유묘활력지수, 상대생장율을 조사한

결과, 각각 대조구에서 0.76 cm, 1.43, 0.0099로 가장 높

은 값을 나타냈다.

감사의 글

본 연구는 환경부 차세대환경기술개발사업(project no. 052-091-075)의 지원에 의해 이루어 졌으며, 이에 감

사드립니다.

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