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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.49 No.3 pp.21-26
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2015.49.3.21

Optimal Germination Temperature of Impermeable Hamabo Mallow (Hibiscus hamabo Siebold & Zucc.) Seeds

Young-Wang Na1, Seok-Hyeon Kim2*
1National Agrobiodiversity Center, National Academy of Agricultural Science, Rural Development Administration, Jeonju 560-500, Korea
2Dept. of Agronomy, College of Agriculture and Life Sciences(IALS), Gyeongsang National University, Jinju 660-701, Korea
Corresponding author: Seok-Hyeon Kim Tel: +82-55-772-1871 Fax: +82-55-772-1879 seedvigor@hotmail.com
April 22, 2014 June 8, 2015 June 17, 2015

Abstract

The dormant seeds of hamabo mallow due to hard seed coat were subjected to seed scarification treatment with concentrated sulfuric acid and tested for dormancy-breaking and knowing optimal germination temperature with official germination test. The proper time of sulfuric acid treatment for promoting water uptake is 20∼30 minutes. Seed sample showed the maximum germination percentage after 20 and 30 minutes sulfuric acid scarification at 29°C. However, 30 minutes treatment produced many seedling rot and low germination promptness index. Therefore, sulfuric acid for 20 minutes proved to be quite satisfactory in breaking the hard seed coat in hamabo mallow. Seeds treated with concentrated sulfuric acid and washed with distilled water showed lowered number of hard seeds and decayed seeds and higher germination rate of 72% at 29°C at 8 days after imbibition. Promptness index that reflects percent germination and germination speed was higher at 29°C than other temperatures. This results suggested that the optimal temperature for hamabo mallow was 29°C because the germination rate was the highest and germination occurred most rapidly at 29°C.


불투수성 황근 종자의 발아적온 규명

나 영왕1, 김 석현2*
1농촌진흥청 국립농업과학원 농업유전자원센터
2경상대학교 농업생명과학대학 농학과(농업생명과학연구원)

초록

경실 목본으로 발아가 잘 안 되는 황근 종자를 농황산으로 경피파상처리를 한 후 표준발아시험을 실 시하여 발아의 최적온도를 규명하고자 하였다. 종자의 불투수성 해소를 위한 황산처리시간은 20~30분 처리가 가장 적합한 것으로 나타났고 20분이나 30분 처리 모두 29°C에서 가장 높은 발아율을 나타내었 다. 그러나 30분 처리의 경우 부패묘가 많고 발아속도지수 또한 낮아 20분 처리가 적정한 것으로 나타 났다. 농황산에 20분간 처리한 후 수세하여 29°C에서 발아시켰을 때 경실종자수와 부패종자수가 적으 며, 치상 8일 째에 72%의 높은 발아율을 보였다. 발아율과 발아속도를 동시에 나타내는 발아속도지수 도 29°C에서 가장 높게 나타났다. 이로서 29°C는 다른 온도에서 보다 가장 빠른 시간 내에 가장 높은 발아율을 보이므로 황근 종자의 발아최적온도라고 할 수 있겠다.


    Ⅰ서론

    황근(黃槿)은 일반적으로 삽목을 통하여 번식되지 만, 종자를 이용한 번식은 대량번식이 가능한 이점 이 있다. 그런데 다년생 목본식물인 황근은 종자가 경실로서 발아가 잘 안되며 발아소요시간도 일반작 물 종자보다 더 많이 소요된다. 따라서 앞으로 종자 의 실용성을 높이기 위해서는 발아촉진을 위한 적절 한 방법이 요구되고 있다.

    Seo et al.(2012)은 황근 종자를 농황산에 20∼ 30분 처리하여 25℃에서 30일간 발아시킨 결과 80%의 높은 발아율(무처리 12%)을 나타내 농황산 처리가 효과적임을 보고하였다. 그러나 이 실험에서 30분 처리는 부패묘가 많아 20분간 처리하는 것이 가장 적합한 방법으로 사료된다. Seo et al.(2012) 은 황산 처리에서 발아가 잘되는 이유는 주공을 덮고 있는 뚜껑이 떨어져 나가게 되어 주공을 통 한 물 흡수가 용이하기 때문이라고 하였고, Huh & Kwack(1997)도 85%의 황산에 15분간 침지할 때 80%의 발아율을 보였다고 하였다.

    온도에 따른 발아상태는 식물종류나 품종, 장소 또는 수확후의 기간 등에 따라 일정하지 않으며 변 온에 의해서도 발아가 잘되는 식물도 있다. 또한 광 발아성 종자는 광이 충분해야 발아를 하고 휴면하는 종자는 휴면을 타파하여야 발아한다. 심지어 종자의 발아단계에 따라 적온이 다를 수도 있다. 그런데 황 근의 발아적온에 대한 연구는 국내·외적으로 전무 한 실정이다.

    종자 발아에 관한 연구 보고를 살펴보면, 최종조 사일 까지의 발아율(final germination percentage) 이 가장 높은 온도를 발아 최적온도라고도 하고 (Simone & Takaki, 2004), 발아속도가 빠른 때의 발아온도가 발아최적온도라고도 하며(Bewley & Black, 1982; Ellis et al., 1986; Koller, 1972), 이들 두 가지 요소가 모두 발아적온 설정에 관여한 다고도 하였다. Mayer & Poljakoff-Mayer (1989) 은 종자 발아적온의 개념에 대해 가장 짧은 시간 내 에 가장 높은 발아율을 보이는 온도라고 정의하였 다. 또한 발아조사 마감일의 최종 발아율 값을 자 연대수(Ln)값으로 나타내어 발아적온을 나타내기도 하고(Fernanda & Takaki, 2001), 발아속도와 발아 온도와의 관계에서 발아온도가 어느 정도까지 높아 지면 발아속도가 빠르다가 어느 한계 이상에서는 낮아지는 현상을 회귀직선으로 나타내기(음의 값)도 하였다. 뿐만 아니라 발아온도에 따른 발아율의 관 계를 회귀직선으로 표현하여(양의 값) 위의 두 관계 에서 두 직선이 교차되는 점의 발아온도를 발아의 최적온도로 보는 linear model을 적용하기도 하였 다(Labouriau & Pacheco, 1979; Labouriau & Osborn, 1984; Robert, 1988). Labouriau (1978) 와 Souza et al.(2011)등은 종자발아를 열에너지 개 념으로 해석하기도 하였다.

    최근 발아환경을 동일한 조건으로 두고 발아온도 만 달리하기 위하여 고안된 다온도 발아상을 이용 하여 발아시험을 실시한 경우가 있는데, 장미목 식 물종자(Indian Rosewood)에서 발아적온을 규명하 였고(Brown, 1987; Jianhua & McDonald, 1996; Fernanda & Takaki, 2001), 호박종자의 활력평가 등에도 이 장치를 이용하였다(Park et al., 2002). 따라서 본 연구는 표준발아시험(ISTA, 2006)의 다 온도 발아상에서 황근의 적정발아온도를 규명하기 위해 수행되어졌다.

    Ⅱ재료 및 방법

    2.1.시험 재료

    시험에 사용된 황근 종자는 2012년 10월 제주도 서귀포시 표선면 일원에서 채취한 종자로서 채취 후 자연상태로 건조 후 정선하여 실험실의 4℃냉장고에 보관하면서 사용하였다.

    2.2.종자의 불투성 해소를 위한 황산처리시간 규명

    황근 종자의 발아최적온도를 규명하기 위해서 먼 저 경피파상처리를 실시하여 종자발아가 원만히 될 수 있도록 종자의 휴면을 타파시켰다. 경피파상처리 에 대해 Seo et al.(2012)Huh & Kwack(1997)등 은 황산처리가 효과적이었다고 한바 있으나, 이를 확인하기 위하여 재시험을 실시하였다.

    농황산처리 방법은 Seo et al.(2012)의 방법에 따 라 실시하였다. 종자를 유리병에 넣고 종자가 잠길 만큼 진한황산(Sulfuric Acid 1급, 硫酸 97%함유, OSAKA Co., Japan)을 넣어 유리막대로 저으면서 10분, 20분, 30분간 침지 시간을 다르게 하여 처리 하고 흐르는 수돗물에 수세한 후 유리병에 물을 넣 고 종자를 담가 1시간 침지시켜 황산처리에 의한 피 해를 없애고자 하였다. 중간 중간에 물을 갈아주면 서 물속의 종자를 유리막대로 가볍게 교반시켜 주었 다. 무처리 종자는 황산 대신 증류수로 같은 방법으 로 처리 한 후 종자를 페이퍼 타올 위에 고루 펴서 물기를 제거하고 실온에서 3일간 건조시켜 발아시험 용 재료로 사용하였다.

    2.3.발아 최적온도 규명을 위한 발아시험

    발아시험은 다온도 발아상인 Thermogradient table(Seed Processing Holand, Co. Enkhuizen)을 이용하였으며, 90 mm Petri dish에 filter paper (ADVANTEC NO.2 70 mm, Toyo Roshi Kaisha, Ltd) 2매씩을 깔고 증류수 2 mL 가한 후 종자를 50립씩 4반복으로 치상하였다. 발아온도는 21℃에서 1℃ 간격으로 30℃까지 10개의 등급으로 나누어 발 아시험을 실시하였다. 발아조사는 치상 후 30일까지 매일 실시하였으며, 그 밖의 발아 조사는 ISTA방법 (2006)에 따라서 실시하였다. 치상 후 매일 발아립 수를 조사하여 발아속도(germination rate: GR)를 구하고 조사 마감일에 발아율(percent germination : PG)를 구하여 발아속도지수(promptness index: PI)를 산출하였는데, 계산식은 아래와 같다(Mcguire, 1962). 발아판별은 유근의 출현여부로 하였다. 계산 된 발아속도지수(PI)는 자연대수(Ln) 값으로 환산하 여 나타내었다.

    PG = (N/S) x 100, 이때, N: 총발아수, S: 총공시 종자수

    GR = Σ(ni/ti), 이때, ti: 치상 후 조사일수,

    ni: 조사 당일의 발아수

    PI = Σ[(T-ti+1)ni], 이때, ti: 치상 후 조사일수, ni: 조사 당일의 발아수, T: 총 조사일수

    통계분석은 MSTATC package(1993)를 이용하여 최소유의차검정(LSD)을 실시하였다.

    Ⅲ결과 및 고찰

    3.1.종자의 불투성 해소를 위한 황산처리시간 규명

    불투수성인 황근 종자의 종피약화처리를 위한 최 적의 황산처리 시간을 규명하기 위해서 황산처리 4 수준(무처리, 10분, 20분 및 30분 침지)으로 달리하 였으며, 발아온도는 21℃에서 1℃ 간격으로 30℃까 지 10개 처리별 발아율을 조사한 결과는 Fig. 1과 같다. 황산 처리는 20∼30분이 적합한 것으로 나타 났으며, 20분 처리나 30분 처리 공히 29℃에서 가 장 높은 발아율을 나타내었다.

    황산처리 시간의 차이에 따른 황근 종자의 발아특 성을 Table 1에 나타내었다. 발아율은 황산 20분 처 리에서 72%로 가장 높았으며 무처리에서는 경실종 자가 78%로 높게 나타났다. 황산 30분 처리에서 부 패묘가 29%로 가장 많았으며 발아속도지수(PI) 또 한 황산 20분 처리(1,938) 보다 낮게(1,861) 나타났 으므로, 20분 처리한 종자를 재료로 하여 발아적온 규명시험을 실시하였다.

    3.2.발아 최적온도 규명을 위한 발아시험

    황산에 20분간 처리하여 종피를 약화시킨 황근 종자를 21℃에서 1℃ 간격으로 30℃까지 10개 처리 간의 발아성적은 Table 2와 같다. 치상 후 30일째 까지 매일 매일의 발아 개체수를 조사한 바 25℃에 서 30℃ 범위에서는 65% 이상의 발아율을 보였으나 29℃에서는 8일째 발아율이 72%로 가장 높게 나타 났다. 유의성 검정결과 발아온도의 차이에 따라 발 아율, 불발아 종자와 부패묘는 5% 수준에서 유의적 인 차이를 보였으며, 발아속도지수(PI)에서는 10개 발아온도 간에 1% 수준에서 유의적인 차이를 나타 내었다. 여기서 불발아 종자라 함은 대부분은 경실 종자이며 일부분 신선종자가 포함되어 있었다. 21℃ 의 낮은 온도 쪽에서는 불발아 종자수가 많은 반면 30℃의 높은 온도 쪽에서는 부패종자수가 많은 경향 이었다.

    각 발아온도별 최대발아율을 보일때까지의 소요일 수는 21℃의 낮은 온도 쪽에서는 28일째 까지도 새 로운 발아 개체가 있지만 30℃의 높은 온도 쪽에서 는 치상 8일째에 72%의 높은 발아율을 보였고, 9일 째부터는 더 이상 발아개체수를 볼 수 없었다(data 미 표기). 발아속도(GR)는 발아온도가 높아질수록 유의적으로 증가하여 29℃에서 19%로 가장 높게 나 타났으며 불발아종자율이 3%로 가장 낮게 나타났다 (Table 2).

    목본경실인 황근 종자는 발아에 상당 시간이 소 요되는 특성을 지니고 있기 때문에 발아율과 발아 속도를 동시에 반영해 주는 발아속도지수(PI)를 구 하여 자연대수 값으로 나타내었다(Fig. 2). 앞선 결 과와 마찬가지로 발아속도지수(PI)도 29℃에서 가 장 높게 나타났다. 결론적으로 29℃는 가장 빠른 시간 내에 가장 높은 발아율을 보이므로 황근 종자 의 발아최적온도라고 할 수 있겠다. FERRAZGRANDE & Takaki(2001)도 발아값을 자연대수치 로 환산하여 장미목의 식물(Dalbergia nigra) 종자 에서 발아적온을 나타낸 바 있다. Labouriau & Pacheco(1979)은 두 가지 회귀직선의 교차점을 동 부 종자의 발아최적온도로 해석하기도 하였다. 황근 종자는 일반 수목종자들에 비하여 발아에 고온을 필 요로 함을 알 수 있었다. 본 연구는 유용식물자원의 실생증식 등에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

    Figure

    JALS-49-21_F1.gif

    Percent germination of Hibiscus hamabo seed treated with sulfuric acid for 0, 10, 20 and 30 minutes at ten different temperatures on a thermogradient table for 30 days. Vertical bars represent standard errors of the means.

    JALS-49-21_F2.gif

    Logistic data of promptness index (PI) of Hibiscus hamabo seed treated with sulfuric acid for 20 minutes at ten different temperatures on a thermogradient table for 30 days.

    Table

    Changes in percent germination, percentage of hard seed, dead seed, and decayed seed, germination rate (GR) and promptness index (PI) of Hibiscus hamabo seeds treated with sulfuric acid for different times and germinated at 29°C for 30 days in the standard germination test condition

    ‡: means ± standard error. Column means followed by the same letter were not significantly different at the 5% level according to DMRT.

    Changes in percent germination, percentage of non-germinated seed and decayed seed and germination rate (GR) of Hibiscus hamabo seeds treated with sulfuric acid for 20 minutes at ten different temperature on a thermogradient table for 30 days

    *Mean comparisons within each column (Turkey test, p≤0.05).

    Reference

    1. Bewley JD , Black M (1982) Physiology and Biochemistry of Seeds in Relation to Germination, Springer-Verlag, Vol.2; pp.300-302
    2. Brown RF (1987) Germination of Aristida armata under constant and alternating temperatures and its analysis with the cumulative weibull distribution as a model , Aust. J. Bot, Vol.35; pp.581-591
    3. Ellis RH , Covell S , Robert EH , Summerfield RJ (1986) The influence of temperature on seed germination rate in grain legumes Ⅱ. intraspecific variation in Chickpea (Cicer arietinumL.) at constant temperatures , J. Exp. Bot, Vol.37; pp.1503-1515
    4. FERRAZ-GRANDE FGA , TAKAKI M (2001) Temperature dependent seed germination of Dalbergia nigra Allem (Leguminosae) , Braz. Arch. Biol. Technol, Vol.44; pp.1-6
    5. Huh MR , Kwack BH (1997) The effect of salinity on Hibiscus syriacus and Hibiscus hamabo seed germination , J. Kor. Flower Res. Soc, Vol.6; pp.51-56
    6. ISTA (2006) International Rules for Seed Testing, International Seed Testing Association,
    7. Jianhua Z , McDonald MB (1996) The saturated salt accelerated aging test for small-seeded crops , Seed Sci. & Technol, Vol.25; pp.123-131
    8. Kozlowski TT (1972) Seed Biology, Academic Press, pp.15-17
    9. Labouriau LG (1978) Seed germination as a thermobiological problem , Rad. & Environm. Biophys, Vol.15; pp.345-366
    10. Labouriau LG , Pacheco AA (1979) Isothermal germination rates in seeds of Dolichos biflorus L , Bol. Soc. Venez. Cienc. Nat, Vol.136; pp.73-112
    11. Labouriau LG , Osborn JH (1984) Temperature dependence of the germination of tomato seeds , J. Thermal. Biol, Vol.9; pp.285-294
    12. Mayer AM , Poljakoff-Mayer A (1989) The Germination of Seeds, Pergamon Press, pp.-53
    13. Mcguire JD (1962) Speed of germination aid in selection and evaluation for seeding emergence and vigor , Crop Sci, Vol.2; pp.176-177
    14. MSTATC (1993) Michigan State University MSTAT Development Team. MSTAT User's Guide, Michigan State University,
    15. Park SY , Kim JS , Kim JY , Park YJ , Lee BM , Lee JM (2002) Evaluation of seed and seedling vigor of squash cultivars usingthermogradient table , Korean J. Hort. Sci. & Technol, Vol.20; pp.-59
    16. Robert EH (1988) Temperature and seed germination , Symp. Soc. Exp. Biol, Vol.42; pp.109-132
    17. Seo SH , Park MW , Chang MH , Jang IU , Shim SI , Na YW , Kim SY , Kim SH (2012) Effects of sulfuric acid treatment on germination of water impermeable seeds in Hamabo mallow (Hibiscus hamabo Siebold & Zucc) , Korean J. Intl. Agri, Vol.24; pp.316-324
    18. Simone G , Takaki M (2004) Effects of light and temperature on seed germination in Cecropia hololeuca Miq. (Cecropiaceae) , Braz. Arch. Biol. Technol, Vol.47; pp.1-7
    19. Souza Filho PRM , Tozzi HH , Takaki M (2011) Temperature effect on seed germination in Canna indica L. (Cannaceae) , Seed Sci. & Technol, Vol.39; pp.243-247
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