서 론
재료 및 방법
시험 재료의 현미외관품위 및 종자활력검정
종자 발아 특성
어린모 생육 특성
통계처리
결과 및 고찰
피해립율 차이에 따른 현미외관품위
종자 소독 방법에 따른 피해립율별 발아 특성
종자 소독 방법에 따른 피해립율별 어린모 생육
적 요
서 론
최근 1인가구의 증가, 식습관의 변화 등으로 인해 국내 쌀 소비량은 매년 감소하고 있다. 국내 쌀 소비량은 2023년도 기준 56.4 kg으로 전년대비 0.6% 감소하였고, 1981년 이후 지속적으로 감소하고 있으며 30년 전(’93년 110.2 kg) 대비 약 49% 감소하였다(Statistics Korea, 2024). 한편 가공용 쌀 소비량은 817천톤으로 2022 대비 18.2% 증가하였다. 이는 쌀 가공산업 활성화를 통한 쌀 소비 확대 가능성을 보여주며, 이에 따라 벼 품종 육종에서도 쌀 소비시장 개척과 밀가루를 대체할 수 있는 쌀가루 가공용 벼 품종 육성이 시작되었고(Kang et al., 2005; Jeung and Shin, 2011; Mo & Jeung, 2020) 쌀가루 가공용 품종인 ‘바로미2’가 개발되었다(Ha et al., 2022). ‘바로미2’는 배유가 불투명하여 찰벼와 유사하게 보이지만 배유의 전분립이 성글게 배열되어 경도가 낮기 때문에 건식 제분에 적합하다(Mo et al., 2013; Mo & Jeung, 2020). 그러나 이런 배유의 전분 구조로 인해 종자의 수분 흡수 속도가 빠르고 수발아에 매우 민감한 특성을 보인다.
수발아는 벼 등숙기 강우나 태풍으로 인해 황숙기에서 완숙기 사이에 발생하기 쉬우며(Park & Park, 1984), 수발아가 발생하면 벼 수량 및 품질이 떨어지고, 수발아된 종자의 발아율에도 영향을 미쳐 종자로써 활용가치가 떨어지게 된다. 이에 쌀가루 가공용 벼의 수발아 피해를 줄이고 안정적인 수량 확보를 위한 생리생화학적 원인 구명, 재배기술 개발 등 연구들이 수행되고 있다. 벼 수발아는 품종 고유의 특성이 강하지만 재배적으로 등숙기 고온 다습한 환경을 회피함으로써 어느정도 경감시킬 수 있다. 이러한 방법으로 Hwang et al.(2021)은 벼 수발아 발생을 최소화하기 위한 지역별 적합 이앙 시기를 설정하였다. 이처럼 재배적인 방법을 통해 수발아를 회피하기 위한 연구들이 수행되고 있으나, 품종의 유전적 특성이 수발아에 약한 경우, 수확기 강우 발생에 따라 수발아가 발생하기 쉬워 종자나 원료곡의 품질 저하 우려가 크다. ‘바로미2’는 등숙적산온도가 700℃로 다소 낮은 경우에도 수발아 발생위험이 일반 품종에 비해 크다고 하였다(Hwang et al., 2021). 한편, 수발아 피해가 발생한 벼는 종자용으로 사용할 경우 종자 활력과 입모율을 저하시킬 우려가 크고(Shon et al., 2014), 종자 소독 과정에서 발아율에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 ‘바로미2’를 종자용으로 사용하기 위해서 수발아 피해율에 대한 기준을 검토할 필요가 있으며, 본 연구에서는 ‘바로미2’의 수발아 발생이 종자의 발아 및 육묘에 미치는 영향을 알아보고자 종자 발아립 비율별로 종자 소독 조건에 따른 발아 및 초기 생육을 평가하였다.
재료 및 방법
시험 재료의 현미외관품위 및 종자활력검정
시험재료는 2023년도에 전북, 경남, 상주, 전남도원과 충남도원에서 생산된 ‘바로미2’의 원원종(foundation seed) 및 기본식물(breeder’s seed)의 종자로써 총 6개의 시료를 국립종자원에서 제공받아 사용하였다(Table 1). 총 6개의 시료 중 전남 및 충남에서 생산된 시료 (F)의 발아율이 84%로 가장 낮았고, 나머지는 모두 90% 이상의 양호한 발아율을 나타냈다. 각 시료별 현미 품위를 분석하기 위해 정조 100 g씩을 제현하여 3분획한 후 농업과학기술 연구조사분석기준(2012)에 준하여 육안으로 분류하였다. 현미 수발아립은 배가 검은색으로 변색되고 배유가 투명하지 않고 흰색이나 갈색으로 변색된 정도로 판별하였다(Shon et al., 2014). 발아립을 제외한 미발아립을 완전립, 피해립(발아립, 충해립 등), 이종립, 미숙립, 청미로 분류하였다. 한편, 종자 활력 검정은 각 시료별로 50립씩 4반복으로 20℃ 증류수에 18시간 물을 흡수시킨 후 배의 단면이 노출되도록 세로로 절단한 후 1% Tetrazolium(TZ)용액에 담가 30℃에서 1시간 염색한 다음 증류수로 세척하여 종단면의 착색 상태와 조직 건전도에 따라 활력과 비활력 종자로 평가하였다(AOSA, 2010).
Table 1.
Sample list(A-F) and germination percentage of ‘Baromi2’ according to the stage of seed production by region.
종자 발아 특성
발아시험은 패트리디쉬(100×20 mm)에 여과지를 깔고 무처리, 약제소독, 온탕소독, 온탕+약제소독 처리한 종자를 각각 50립씩 4반복으로 치상하고 증류수 10 mL를 분주한 후 25℃에 항온 처리하였다. 약제소독은 이프코나졸(Ipconazole) 종자처리액상수화제를 500배 희석액 10 mL을 TP(Top of paper) 배지에 분주 처리하였고, 온탕소독은 60℃ 물에 10분간 처리 후 10분간 냉수 처리한 종자를 치상하였으며, 온탕+약제소독은 위와 같은 방법으로 온탕소독한 종자를 약제를 분주처리한 TP배지에 치상하였다. 유아 또는 유근이 2 mm 이상 출현한 경우 발아로 정의하고 처리 후 24시간 후부터 24시간 간격으로 일별 발아립수를 조사하였다. 발아율(germination percent)은 치상 후 7일째 최종발아율, 발아세(germination vigor)는 중간발아일인 치상 후 3일째의 발아율, 평균발아일수(mean germination time)는 발아한 모든 종자의 평균적인 발아일수, 발아속도(germination speed)는 치상 후 일별 발아속도의 합계로 계산하였다.
어린모 생육 특성
종자소독 방법에 따른 어린모의 생육 차이를 보기 위해 무처리, 약제소독, 온탕소독, 온탕+약제소독으로 각각 다르게 처리하여 어린모의 생육을 비교하였다. 1) 무처리는 30℃ 수돗물에 48시간 처리하였고 2) 약제소독은 Ipconazole 종자처리액상수화제를 500배 희석하여 30℃에서 2일 침지하였고, 3) 온탕소독은 60℃ 물에 10분간 침지 후 냉수에 10분 처리하였으며 4) 온탕+약제 소독은 3)의 방법으로 온탕소독한 종자를 2)의 방법으로 약제소독 2일간 처리하였다. 각각 처리 48 h 후 처리별 4반복씩 최아율(Emergence rate)을 조사하였고, 각 소독 처리 48 h 이후 30℃ 물에 1일간 침종 후 충분히 물기를 제거한 후 파종 전 최아율을 조사하였다. 파종은 육묘상자 1/2 면적에 100 g씩 처리당 4반복으로 하였고, 출아실(30℃, 포화습도)에서 2일간 출아시킨 모는 반그늘 온실에서 1일간 녹화 후 야외 바닥에 7일간 치상하여 파종일로부터 10일째 되는 날 초장, 엽수, 성묘율, 건물중, 모소질 등을 조사하였다. 각 시험구에서 5 cm2, 3반복으로 표본을 채취하여 불발아립과 비정상묘(기형묘), 정상묘로 분류하여 전체 개체수에 대한 정상묘의 비율로 성묘율(Seedling rate)을 계산하였고, 반복당 10개체씩 초장과 엽수를 조사 후 지상부, 지하부로 분리하여 70℃에서 3일간 건조하여, 지상부 건물중(mg)에 대한 초장(cm)의 비율로 모충실도(Seedling healthy value)를 계산하였다.
통계처리
통계처리는 R packages (Version 3.4.3)을 사용하였고 Duncan’s multiple range test (DMRT)에 의해 처리 평균들 상호간의 유의성을 검정하였다.
결과 및 고찰
피해립율 차이에 따른 현미외관품위
국립종자원에서 제공받은 6개의 시료에 대해 피해립율에 따른 발아 및 유묘의 생육 특성을 비교하기 위해 먼저 각 시료별로 현미 품위를 분석하였다(Table 2). 발아립은 1.8~9.3% 범위를 보였는데 시료 (B)에서 피해립 5.4%, 발아립 1.8%로 가장 낮았고, 시료 (F)에서 피해립 11.6%, 발아립 9.3%로 가장 높게 나타났다. 한편 시료 (B)는 피해립과 발아립 비율은 가장 낮았으나 미숙립율이 9.8%, 청미 9.3%로 가장 높았다. 발아립을 포함하여 피해립 비율이 높을수록 청미 등 미숙립 비율은 낮은 경향성을 보였다.
Table 2.
Grain quality of brown rice of ‘Baromi2’ from 6-six seed production regions.
| Sample |
Head (%) | Damaged grain (%) | Immature grain (%) |
Other grain (%) | ||
| Damaged | *PHS | Immature | Green rice kernel | |||
| A | 83.8 | 7 | 3.1 | 8.8 | 7.7 | 0.4 |
| B | 85 | 5.4 | 1.8 | 9.8 | 9.3 | 0.5 |
| C | 86.7 | 7.7 | 4.5 | 6.3 | 4.5 | 0.6 |
| D | 85 | 9.4 | 6.2 | 7.2 | 4 | 0.5 |
| E | 85.3 | 9 | 7.6 | 5.9 | 4.2 | 0.1 |
| F | 86.2 | 11.6 | 9.3 | 2.1 | 1.5 | 0.2 |
종자 소독 방법에 따른 피해립율별 발아 특성
피해립률 차이에 따라 종자소독방법이 종자 발아에 미치는 영향을 알아보기 위해 피해립 비율별로 총 6개의 시료에 대해 종자 발아 특성을 분석하였다. 각 시료별 종자 활력은 피해립율이 낮은 시료 (A), (B)에서 가장 높았고 수발아율이 높아질수록 감소하는 경향을 보였다(Fig. 1). 특히 수발아율이 7% 이상인 시료 (E), 시료 (F)에서 활력 종자의 비율이 70% 이하로 감소하였는데, 수발아율이 가장 낮은 시료 (B)(PHS 1.8%)에 비해 가장 높은 시료 (F)(PHS 9.3%)에서 활력 종자의 비율이 약 22% 감소하였다. 보리에서도 수발아 발생 종자는 저장 기간 동안 종자 활력이 빠르게 저하된다고 보고된 바 있는데(Bason et al., 1991), 본 연구에서도 유사한 경향성을 보였다.
종자 소독 방법에 따른 발아 특성 차이는 총 7일 간의 표준발아조사에서 모든 소독 조건에서 발아율은 시료 간 유의한 차이를 보이지 않았으나, 발아율과 발아세가 수발아율이 가장 높은 시료 (F)에서 가장 낮은 경향을 보였고, 소독 조건별 평균값을 비교했을 때 무처리구에 비해 온탕과 온탕+약제 소독 시 유의하게 감소하였다(Table 3). 온탕소독은 키다리병 등 종자 전염성 병원균과 선충을 방제하기 위해 사용되며 52~58℃ 범위의 온탕침지법을 이용하는데, 온탕침지 시 처리 온도와 시간에 따라 20℃, 20시간의 냉수 예침 시, 55℃ 이상에 15분간 온탕침지한 종자에서 발아율 및 출아율이 급격히 감소한다는 연구결과가 보고된 바 있다(Lee et al., 2007). 본 연구에서도 온탕, 온탕+약제 소독 시 발아율은 수발아율이 높은 시료 (F)와 미숙립율이 높은 시료 (B)에서 85% 이하로 감소했다. Shon et al.(2014)에 의하면 수발아율이 8.4%에서 1.4%에 비해 발아율과 출아율이 30% 이상 감소한다고 하였는데 본 실험에서도 이와 유사한 경향을 나타냈다. 또한, 치상 후 7일째 소독 조건별 종자의 발아 모습을 보면 약제처리 시 온탕처리 시보다 발아율은 높았으나, 유아의 신장이 억제되는 모습을 보였다(Fig. 2). 즉, 수발아율이 높은 종자는 발아율이 감소하며, 수발아율이 높거나 미숙립율이 높은 경우에는 종자 소독 방법에 따라 발아율이 저하될 수 있으므로 재배 관리에 특히 주의해야 할 것으로 판단된다.
Table 3.
Germination characteristics according to the percentage of damage caused by the seed disinfection method.
종자 소독 방법에 따른 피해립율별 어린모 생육
피해립 비율에 따라 종자소독방법이 어린모의 초기 생육에 미치는 영향을 알아보기 위해 파종 10일 후 어린모에 대해 생육을 분석하였다. 처리 48시간 후 최아율은 무처리(84.2%)에 비해 온탕+약제소독(75.9%) 시 최아율이 약 10% 저하되는 경향을 보였고, 종자소독 후 24시간 침종을 거쳐 파종 전 최아율을 조사했을 때, 약제, 온탕소독에서는 시료 간 유의한 차이를 보이지 않았으나, 온탕 + 약제소독 시 시료 (B)(76.7%), 시료 (E)(84.3%), 시료 (F)(81.3%)로 낮게 나타났다(Table 4, Fig. 3). 한편, 파종 10일 후 어린모의 생육은 초장은 온탕소독에 비해 약제, 온탕+약제소독 시에 낮게 나타났으며, 성묘율은 약제(84.3%), 온탕+약제(83.9%), 온탕소독(82.1%), 무처리(77.5%) 순으로 높게 나타났다. 무처리를 제외하고는 약제, 온탕, 온탕+약제 소독 시 시료 (B)와 (F)에서 성묘율이 가장 낮게 나타났다. 위의 결과들로 볼 때, 건전묘 생산을 위해 종자 소독은 매우 중요하며, 종자 건전도에 따라 종자 소독 방법이 어린모 생육에 영향을 줄 수 있을 것으로 판단된다. 특히, 온탕 및 온탕+약제 소독 시에 발아율은 감소했지만, 온탕+약제 소독 시 성묘율은 다른 소독 조건에 비해 높게 나타났는데 이는 육묘 시 환경에 대한 영향이 더 컸을 것으로 여겨진다. 온탕 소독 시에는 어린모의 초장이 약제, 온탕+약제 소독에 비해 크게 나타나서 웃자람 현상으로 모가 연약해졌을 것으로 보여지고, 약제, 약제+온탕 소독 시에는 유아의 생장이 억제되면서 성묘율이 높게 나타났을 것으로 판단된다. 즉, ‘바로미2’는 품종 특성 상 등숙기 기상 환경에 따라 수발아가 발생할 우려가 크기 때문에 수발아 피해가 발생한 경우 종자 활용성을 높이기 위해서는, 피해립 비율에 따라 발아와 입모가 양호한 구간에서 종자 소독 방법, 파종량을 설정하는 등 육묘 관리 측면에서 주의가 필요하며 추후 이에 관한 더 많은 사례 분석과 연구가 필요하다고 생각된다.
Table 4.
Differences in the emergence rate according to seed disinfection method after 48 h of treatment and sowing time.
The mean value represents the average value of the samples for each disinfection method. The same letters in a column indicate the values are not significantly(p<0.05) different by Duncan’s multiple range test. The emergence rate was examined by separating of 50 seeds from the seedling trays 48h after seed disinfection and immediately before sowing. Values are the means of four replicates.
Table 5.
Differences in the seedling growth characteristics of pre-harvest sprouted seeds according to the seed disinfection method.
적 요
1.수발아율이 높을수록 종자 활력은 감소하며, 수발아율 7% 이상일 때 활력 종자의 비율이 70% 이하로 감소하였으며, 수발아율이 1.8%인 시료에 비해 수발아율 9.3%인 시료에서 약 22% 감소하였다.
2.온탕, 온탕+약제 소독 시 발아율이 감소하고, 특히 수발아율 또는 미숙립율이 7% 이상일 때 발아율이 85%이하로 감소하였다.
3.10일모의 성묘율은 약제소독 ≒ 온탕+약제>온탕>무처리 순으로 높았고, 수발아 또는 미숙립 비율이 높은 시료에서 성묘율이 낮았다.
결과적으로 수발아율 7% 이상일 때는 종자 소독 조건에 따라 발아율이 90% 이하, 성묘율 85% 이하로 저하될 수 있으며, 미숙립이 7% 이상인 경우에도 온탕 소독 시 종자 발아와 유묘 초기 생육에 영향을 줄 수 있으므로, 육묘 관리에 주의해야 한다.
