최근 국민의 소득향상과 더불어 건강에 대한 관심이 높아 짐에 따라 기능성 성분이 다량 함유되어 있는 유색미의 이 용이 증가하고 있다. 현재 우리나라에 재배되고 있는 유색 벼 품종은 14품종으로 재배면적은 7천ha정도이나 재배면적 이 점차 늘어나고 있는 추세에 있다(Kim et al., 2014). 우리 나라에서 유통되고 있는 유색미는 현미의 색깔에 따라 흑 미, 적미, 녹미 등 3종류로 분류되며 주로 밥에 혼용하는 잡 곡의 형태로 이용되고 있다.
유색미는 다양한 기능성 성분 및 효능이 있는 것으로 보 고되고 있다. 흑자색계 현미에는 안토시아닌계, 적갈색계 현미에는 탄닌계 천연색소가 포함되어 있는 것으로 알려지 고 있다(Choi & Oh, 1996). 흑색미의 안토시아닌은 cyanidin- 3-glucoside (C3G), cyanidin-3-rhamnoside, malvidin 3-galactoside, peonidin 3-glucoside (P3G), Petunidin-3-glucoside chloride 등이 알려져 있는데 국내에서 재배되고 있는 흑미에는 C3G 와 P3G가 주요 성분으로 C3G의 함량이 다른 색소에 비해 특히 높은 것으로 보고되었다(Ryu et al., 1998; 2000; 2006). 기능성성분으로서 C3G의 특성은 항산화성능이 높을 뿐만 아니라(Kim et al., 2010) 항암기능(Nam & Kang, 1997), 당뇨병(Kim et al., 2010) 등에도 우수한 기능성이 있는 것 으로 보고되고 있다.
또한 유색미는 식이섬유를 다량 함유하고 있으면서 각종 미네랄과 비타민, 불포화지방산과 같은 미량원소가 많아 항 종양, 항산화 등의 활성과 인체의 종합조절 기능을 개선하 고 면역력을 강화시켜 노화방지, 질병예방의 효과가 인정되 어 식품학적으로 이용가치가 높은 것으로 보고되고 있다(Ko et al., 1996; Ryu et al., 2000).
벼 종자의 발아 및 출아는 품종 또는 종자의 크기, 온도, 등에 따라 영향을 받는데 많은 연구자들이 벼 등 작물 및 잡초의 종자의 크기 및 무게에 따른 발아율 및 종자활력의 영향에 대한 보고를 하였는데 결과는 작물의 종류 및 종자 무게에 따라 달랐으나 일반적으로 초기 종자활력과 입모 및 수 량은 정의 상관이 있는 것으로 보고되고 있다(Gan & Stobbe, 1996; Roy et al., 1996; Smart & Moser, 1999; Willenborg et al., 2005; Kim et al., 2007).
유색벼 및 기능성벼는 일반벼에 비해 유전적으로 등숙비 율이 낮아 천립중이 가벼운 품종이 많기 때문에 상자육묘시 일반벼 육묘기술을 적용 할 경우 출아가 불량하여 입모에 실패할 우려가 있다. 따라서 유색벼의 안전육묘를 위해 최 적 발아 및 출아 조건 설정이 필요하나 지금까지 이에 대한 연구 보고가 충분하지 않다(Kobayashi et al., 2009; Kim et al., 2010). 본 시험은 유색벼 기계이앙 육묘시 침종온도에 따른 발아특성, 적정 침종기간 및 파종량을 구명하고자 실 시하였다.
재료 및 방법
정조 비중별 분포비율
시험에 사용한 유색벼는 흑미 7품종(조생흑찰, 신명흑찰, 신토흑미, 흑진주, 흑설, 흑남, 흑광), 적미 3품종(홍진주, 적 진주, 건강홍), 그리고 일반벼(일미벼) 1품종으로, 종자는 2012 년 남부작물부 시험포장에서 증식하여 수분함량을 15% 정 도로 건조하여 사용하였다. 종자의 무게별 분포비율을 조사 하기 위해 염수선으로 비중이 1.0이하, 1.0~1.06, 1.06이상 3단계로 분리한 다음 유리온실에서 종자를 건조한 후 무게 를 측정하여 무게별 비율로 나타내었다.
침종 물온도 및 침종기간에 따른 발아 특성
침종 물온도 및 침종 기간별 발아시험은 품종별로 종자를 100립씩 망사자루(15x15 cm)에 넣은 후 물온도가 각각 20℃, 25℃ 및 30℃로 조절된 발아기(Conviron, Canada)에 침종 한 다음 매일 발아율을 조사하였다. 최종발아율(PG; percent of germination)은 치상 후 20℃처리는 11일 후, 25℃처리 는 11일 후, 30℃는 10일 후에 조사하였다. 발아속도(GS; germination speed, Σ(ni/ti )는 치상 후 일별 발아립수의 총 합계이며, 평균발아일수(MGT; mean germination time, Σ(ni·ti/N)는 치상 후 일수에 발아립을 곱한 전체합을 총 발아립수로 나눈 값으로 정의하였다(Choi et al., 1993).
결과 및 고찰
정조 비중별 분포비율
Fig. 1은 염수선으로 분리한 유색벼 품종의 종자 비중별 무게비율을 나타낸 것이다. 유색미 중에서 현미색이 흑색인 조생흑찰 및 신명흑찰은 비중이 1.0이하의 가벼워 물에 뜨 는 종자가 85.7~86.3%로 대부분을 차지하였으나 물에 가라 앉는 비중이 1.0~1.06인 종자는 12.7~13.0%, 비중이 1.06이 상 충실한 종자 비율은 1.0~1.3%로 다른 흑미에 비해 가장 낮았다. 반면 신토흑미, 흑진주, 흑설, 흑남, 흑광은 비중이 1.0이하가 15.3~43.7%, 1.0~1.06이 24.6~39.4%, 1.0이상이 25.5~55.7%로 다양한 무게의 종자가 분포해 있었다. 그러 나 현미색이 적색인 홍진주, 적진주, 건강홍미는 일반벼인 일미벼와 같이 충실한 종자인 1.06이상의 비율이 84.0~86.6% 로 높았고, 반면 비중이 1.0~1.06은 2.5~4.1%, 비중이 1.0이 하의 물에 뜨는 종자의 비율은 9.3~12.1%로 낮았다. 일반 적으로 흑미는 충실한 종가가 많은 적미와 일반벼에 비해 품종에 따라 충실하지 못한 종자가 많았는데 이는 유전적으 로 종자가 충실하지 못하여 발아율이 낮을 가능성이 있어 안전육묘를 위해 침종 온도 및 침종 기간을 달리해야 한다 는 것을 나타낸다. 기능성벼인 큰눈벼와 단미도 일반벼와 달리 종자가 충실하지 못하여 가벼운 종자의 비율이 높아 발아율이 낮았다(Kobayashi et al., 2009; Kim et al., 2010).
Fig. 1.
Percentage of seed amount by weight of colored rice cultivars in different specific gravities(percent of total bulked seed sample).적미인 홍진주, 적진주와 건강홍미의 등숙비율은 80.5~82.6% 로 일반벼인 일미벼 등숙비율보다 다소 낮았으나 흑미품종 의 등숙비율보다 11.3~72.6% 높았다(Table 1). 흑미 품종중 에서 흑광, 흑진주, 흑남의 등숙비율은 60.2~71.3%로 가장 높았고 그 다음은 신토흑미, 흑설이 37.3~54.4%로 중간 정 도이었고, 신명흑찰 및 조생흑찰은 7.9~15.5%로 가장 낮았 다. 정조 천립중은 적미는 24.6~25.0g으로 일미벼와 비슷하 였고, 흑미는 흑광이 16.6g으로 가장 가벼웠으며 그 외 품 종들도 21.1~24.6g으로 적미품종보다 약간 가벼웠다.
Table 1.
The variation of the ripened grain ratio and 1,000 grain weight of colored rice seed.
침종 물온도 및 침종기간에 따른 발아 특성
유색벼 기계이앙 상자육묘시 품종별 안전 침종기간을 설 정하기 위해서 침종 물온도 및 침종 기간별 발아율은 Fig. 2 및 Table 2와 같다. 유색벼의 발아율은 침종 물온도가 높 을수록 높았고 침종기간도 짧았으며 품종별로는 온도에 관 계없이 적미인 홍진주, 건강홍미, 적진주와 흑미인 흑설이 일반벼 일미벼와 비슷한 발아율을 보였고, 그 다음은 신토 흑미, 흑광, 흑남, 신명흑찰의 발아율은 일미벼 보다 약간 낮았으며 흑진주, 조생흑찰은 유색벼 중에서 발아율이 가장 낮았다. 침종기간별 발아율은 건강홍미와 홍진주는 30℃에 서 침종 2일 후, 25℃에서는 3일 후, 20℃에서는 6일후에 90%이상 발아율을 나타내었고, 그 다음은 적진주로 일미벼 와 같이 30℃ 물온도에서 2일후에 85%이상 발아율을 보였 고, 25℃ 및 20℃ 물온도에서 발아율은 높았으나 건강홍미 와 홍진주보다 낮았다. 반면 흑미 품종은 품종에 따라 발아 율과 침종기간이 크게 달랐다. 신토흑미, 흑광, 흑남, 흑설 및 신명흑찰은 품종에 따라 발아율이 74~91%로 적미와 비 숫하거나 낮았으나 침종기간은 적미보다 길었다. 조생흑찰. 신명흑찰, 흑진주는 발아율이 74~86%로 물온도에 관계없 이 다른 품종 보다 발아율이 낮았고 침종기간도 가장 길었 다. 그 결과 발아속도는 물온도에 관계없이 건강홍미와 홍 진주가 가장 빨랐고, 그 다음은 적진주 순으로 빨랐다. 30℃ 물온도에서 발아속도는 홍진주와 건강홍미가 41.1~46.0로 가장 빨랐는데 일반벼인 일미벼의 발아속도인 31.0보다 빨 랐고 그 다음은 적진주가 30.9로 일미벼와 발아속도가 비슷 하였다. 반면 흑미의 발아속도는 흑남과 흑설이 25.4~26.1로 가장 빨랐고, 그 다음은 신토흑미, 흑진주, 흑광이 22.4~22.8 이었으며 신명흑찰, 흑진주, 조생흑찰은 발아속도는 14.8~19.9 로 가장 늦었다. 평균발아일수도 발아속도와 비슷한 경향으 로 적미 품종이 흑미품종보다 1.7일 정도 빨랐다. Fig. 1에 서 기계이앙 육묘를 위한 종자 침종시 물온도에 따라 80% 이상 발아가 되는데 걸리는 기간을 Table 3에 나타내었다. 30℃ 물온도에서 적미인 건강홍미, 적진주, 홍진주는 일반 벼와 같이 2~3일인 반면, 흑광, 흑남, 흑설은 4~5일로 가장 짧았으며, 신토흑미, 신명흑찰은 6~7일, 흑진주는 8일이었 고 조생흑찰벼는 10~11일로 가장 길었다. 이러한 결과는 유색벼 육묘시 적미 품종은 일반벼와 같은 기간으로 침종하 면 되지만 흑미는 품종에 따라 일반벼 보다 2~8일간 더 길 게 침종 후 육묘상자에 파종해야 충분한 모 개체수 확보가 가능하여 육묘 실패를 방지 할 수 있다는 것을 나타낸다. 25℃ 물온도에서 발아 양상은 30℃와 비슷하였으나 침종기간은 30℃ 물온도보다 1~4일, 20℃물온도에서 3~7일 더 소요되 었다. 특히 신토흑미, 조생흑찰, 신명흑찰, 흑진주, 흑광은 침종 물온도가 30℃에서 20℃로 낮아질 경우 침종 기간도 길어질 뿐 만 아니라 발아율도 70% 이하로 낮아지므로 가 능한 물온도가 30℃로 유지되는 종자 발아기를 사용하면 육묘 실패를 예방할 수 있는 방편이 될 것으로 사료된다. 적 미 품종이 흑미벼 품종보다 발아율이 높고 침종기간이 짧았 던 것은 Fig. 1에서와 같이 건강홍미, 적진주, 홍진주는 일 반벼 일미벼와 같이 비중이 1.06이상이 84~89%로 높았기 때문이고, 반면 흑미 품종은 Fig. 1에서와 같이 품종에 따라 1.0이하 미성숙된 종자의 비율이 적미보다 높아 종자 충실 도가 낮았기때문으로 사료된다. 일반적으로 종자천립중이 무거운 종자가 종자내의 탄수화물, 지방 등 영양분이 가벼 운 종자보다 많아 발아력이 높고 유묘출아활력도 높았다는 보고와 같은 경향을 나타내었다(Gan & Stobbe, 1996; Roy et al., 1996; Smart & Moser, 1999; Willenborg et al., 2005; Yun et al., 2008; Kobayashi et al,, 2009).
Fig. 2.
Seed germination of colored rices as affected by different water temperatures and soaking durations.
Table 2.
Seed germination rate, number of days from soaking to optimal seed germination in colored rices as affected by different water temperatures and soaking durations.
Table 3.
Safe seed soaking periods of colored rice cultivars as affected by seed soaking water temperatures.
침종시 수분흡수율
벼 종자의 발아시 수분흡수는 침윤 후 20시간 동안 급격 히 증가하고, 호흡과 해당, 전분가수분해 등이 일어나는 동 안 정체했다가 50시간 뒤부터 유아나 유근이 출현하면서 다시 생체중이 증가와 더불어 증가하는 3단계로 진행된다 고 한다(He & Yang, 2013). Fig. 3은 유색벼 품종의 침종 후 일자별 수분흡수율을 나타낸 것이다. 수분흡수 양상은 유색벼 품종에 따라 달랐는데 홍진주, 적진주, 건강홍미와 일미벼의 경우 수분 흡수율은 침종 후 1일까지 급격히 증가 하였다가 1일부터 2일까지는 정체되었으며 2일 이후에는 발아와 동시에 다시 급격히 증가하였다. 적미 품종간 수분 흡수율은 2일까지는 크게 차이가 없었으나 침종 2일후에는 건강홍미와 홍진주가 흡수율이 가장 높아 일반벼보다 높았 고, 그 다음은 적진주로 일반벼인 일미벼와 비슷한 수분 흡 수율을 나타내었다. 한편 흑미 품종의 수분흡수율은 흑남, 흑설 및 신명흑찰은 적미와 비슷한 수분흡수 패턴을 보였으 나 신토흑미, 흑광, 흑진주, 조생흑찰은 침종후 1.5일까지 수분흡수가 증가하였다가 1.5일부터 3일까지 수분흡수율이 크게 변화가 없었고 침종 4일후에 서서히 증가하는 경향을 보였다. 침종 2~4일에 흑미의 수분흡수율이 증가하였으나 적미벼나 일미벼 보다 낮았다. 수분흡수율이 적미 품종이 흑미 품종보다 높았던 것은 적미벼에서는 종자비중이 1.06 이상 비율이 85%이상으로 높아 충실한 종자가 많아 종자활 력이 높아 수분흡수가 빨랐기 때문으로 사료된다. 찰벼의 수분흡수시간과 발아특성과의 관계를 조사한 결과, 수분흡 수시간은 발아율, 발아속도, 평균발아일수와 모두 높은 정 의 상관을 보여 초기 수분흡수시간이 빠를수록 발아를 촉진 하는 것으로 나타났다(Shon et al., 2013).
유색벼의 종자 비중 분포차이가 발아특성 및 천립중, 등 숙비율, 수분흡수율에 대한 영향에 대한 상관계수 관계는 Table 4와 같다. 유색벼의 종자 비중은 최종발아율, 발아속 도, 등숙비율과 정의 상관이 있었으나 평균발아일수와는 부 의 상관이 있었고 종자 천립중과는 상관이 낮았다.
Table 4.
Correlation coefficients of germination characteristics, ripened grain ratio, 1,000 grain weight, seed gravity and water absorption rate of colored rice seed at 30℃ water temperature.
| PG | GS | MGT | RGa | GWb | SGc | WARd | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| PG | 1 | 0.83** | -0.89** | 0.61* | 0.17 | 0.78** | 0.59 |
| GS | 1.00 | -0.96** | 0.70* | 0.38 | 0.85** | 0.90** | |
| MGT | 1.00 | -0.79** | -0.34 | -0.89** | -0.79** | ||
| RG | 1.00 | 0.10 | 0.89** | 0.48 | |||
| GW | 1.00 | 0.19 | 0.52 | ||||
| SG | 1.00 | 0.69* | |||||
| WAR | 1.00 | ||||||
육묘시 적정 파종량
상자육묘시 모종류별 파종량에 따른 성묘율 및 모소질은 Table 5, Table 6, Table 7과 같다. 어린모(10일모)에서는 적미 품종의 성묘율이 83.2~86.7%로 일미벼 보다 79.7%보 다 높았고, 흑미품종의 성묘율은 75.2~82.2%로 적미품종보 다 4.5~8.0% 낮았다(Table 5). 중묘(30일모)에서도 어린모 와 마찬가지로 건강홍미, 적진주, 홍진주가 92.9~93.9%로 일미벼 89.3%로 높았으며 흑미품종의 성묘율은 85.3~90.9% 로 적미보다 낮았고, 파종량간 성묘율은 파종량이 증가함에 따라 약간 낮아지는 경향이었다. 적미가 흑미보다 성묘율이 높았던 것은 비정상모의 발생율이 흑미와 적미가 각각 3.0~ 8.5%, 3.5~4.9%로 비슷하였으나 미발아율이 흑미는 4.4~9.4%, 적미는 1.2~3.0%로 흑미가 적미보다 높았기 때문이다(Table 6). 모소질은 어린모의 개체당 평균건물중은 적미 품종은 6.1~7.2 mg, 흑미 품종은 4.9~7.5 mg으로 일미벼 6.9 mg과 비슷하였으나, 중묘는 적미가 17.7~18.3 mg, 흑미가 14.7~ 23.6 mg으로 흑진주, 흑설을 제외한 대부분 유색벼가 일미 벼 22.7 mg보다 가벼웠다. 그 결과 모 충실도는 어린모에서 는 일미벼와 비슷하였으나 중묘에서는 흑진주를 제외하고 일미벼보다 낮았다. 흑미벼가 적미벼보다 미출아율이 높은 것은 적미벼보다 1.0이하의 가벼운 종자가 많아 출아시 양 분부족으로 발아가 되지 못하기 때문이다. 기능성벼인 거대 배아미와 단미는 육묘시 출아불량 등 비정상모의 비율이 높 아 출아율이 낮았다고 보고하였다(Kobayashi et al., 2009; Kim et al., 2010). 일미벼의 관행 10일모(220g) 및 30일모 (130g)의 상자당 성묘수 각각 6,952개 및 5,182개 기준 유 색벼의 적정 파종량은 어린모의 경우 흑미의 흑광(200g)을 제외한 모든 품종은 220g이었으며 중모에서도 흑광은 110 g, 다른 유색벼 품종은 일반벼와 같이 130g/상자당 파종하 면 안전 성묘수 확보가 가능할 것으로 판단된다(Table 6 & 7). 흑미의 출아율이 낮았음에도 파종량이 적미와 비슷한 것은 흑미의 천립중이 가벼워 상자당 종자 파종량이 많았기 때문으로 사료된다. 특수미인 만미벼 및 백진주벼, 단미 등 의 기계이앙 상자육묘시 적정 파종량은 중묘가 130g, 어린 모는 220g이었다는 결과와 같은 경향이었다(Jeon et al., 2006; Kim et al., 2010).
Table 5.
Seedling emergence rate and seedling growth characteristics of the 10-day old seedlings as affected by seeding rates of colored rices.
Table 6.
Percentage seedling emergence, distribution of abnormal seedling and ungerminated seed at 30-day old seedlings as affected by seeding rates of colored rices in nursery box.
Table 7.
Seedling growth characteristics of the 30-day old seedlings as affected by seeding rates of colored rices.
적 요
최근 소비자들의 건강에 대한 관심이 증가함에 따라 건강 기능성 성분이 다량 함유 되어 있는 유색벼 품종의 안전 육 묘를 위한 종자의 발아특성, 적정 침종기간 및 적정 파종량 을 구명하기 위한 시험결과는 다음과 같다.
현미색이 흑색인 조생흑찰 및 신명흑찰은 비중이 1.0 이하의 물에 뜨는 종자가 85.7~86.3%로 대부분을 차 지하였고, 비중이 1.06이상 충실한 종자 비율은 1.0~1.3% 로 다른 흑미에 비해 상대적으로 낮았다. 한편 신토흑 미, 흑진주, 흑설, 흑남, 흑광은 비중이 1.0이하가 15.3~ 43.7%, 1.0~1.06이 24.6~39.4%, 1.0이상이 25.5~55.7% 로 다양한 무게의 종자가 분포해 있었다. 그러나 적미 인 홍진주, 적진주, 건강홍미는 일반벼인 일미벼와 같 이 충실한 종자인 1.06이상의 비율이 84.0~86.6%로 높았고, 반면 비중이 1.0~1.06은 2.5~4.1%, 비중이 1.0 이하의 물에 뜨는 종자의 비율은 9.3~12.1%로 낮았다.
흑미는 일반적으로 물온도에 관계없이 발아율이 적미 보다 낮았고 발아속도가 느렸으며 평균발아일수도 길 었고 수분흡수율도 낮았다. 그 결과 80%이상 발아하 기 까지 침종기간이 적미나 일반벼 보다 2~4일 가량 더 결렸다. 이것은 흑미는 비중이 1.0이하의 가벼운 종 자가 적미보다 훨씬 높았기 때문이다.
상자육묘시 흑미의 출아율은 10일묘에서 75.2~82.2%, 30일묘에서 85.3~90.9%로 적미보다 10일묘에서는 4.5~ 8.0%, 30일묘에서는 0~3.3% 낮았는데 이것은 미출아 율 종자가 많았기 때문이었다.
기계이앙 육묘시 유색벼의 안전 육묘를 위한 적정 파 종량은 관행 일미벼 어린모 및 중묘의 상자당 성묘개 체수를 기준으로 흑미의 경우 어린모는 200~220g, 중 묘는 110~130g이었고 적미는 일반벼와 같이 어린모 220g, 중묘 130g이었다.
