종자기사 - 종자생산학 - 종자발아와 휴면

1. 발아에 관여하는 외적요인 : 수분, 온도 산소, 빛

 - 지상발아종자 / 지하발아종자

   : 지상발아종자 = 콩, 강낭콩, 녹두, 오이, 소나무 <무배유종자 : 콩과 식물>

   : 지하발아종자 = 벼, 보리, 귀리, 옥수수, 팥, 완두, 잠두 <배유종자 : 화본과 식물>

 - 발아를 시작하기 위한 종자내의 수분함량 : 발아촉진을 위해 종자 침윤을 통해 수분공급

   : 벼 (26.5 %), 옥수수 (30.5%), 사탕무 (31%), 밀 (40.8%), 콩 (50%), 완두 (59.8%)

 - 호냉성종자 (저온발아) : 상추, 시금치 / 부추, 샐러리 (차가운 상시부샐)

 - 호온성종자 (고온발아) : 박과채소 / 토마토, 가치, 고추 (따뜻한 토마토 가고박)

 

 - 산소와 발아 

  : 수중에서 발아하지 못하는 종자 = 무, 배추, 밀, 귀리, 메밀, 고추, 가지, 콩, 양배추, 알팔파

    수중에서 발아가 감퇴하는 종자 = 토마토, 담배

    수중에서 발아가 잘되는 종자 = 벼, 샐러리, 브로콜리, 당근, 상추, 페투니아

 

 - 빛 과 발아

  : 호광성 종자(상추, 담배, 샐러리, 페투니아, 베고니아, 뽕나무, 화본과 목초, 우엉, 갓)

    혐광성 종자(호박, 양파, 파, 오이, 토마토, 가지, 고추, 무, 부추)

    광무관(화곡류 - 화본과, 대부분의 두과작물)

     -> 발아에 영향을 미치는 광파장은 적색광(660~700 nm)으로 , 670 에서 가장 촉진되고 700에서 억제됨

 

2. 발아의 촉진과 억제

 1) 발아촉진물질 : 옥신은 발아촉진물질에 포함되지 않음(성장촉진, 개화촉진)

  : 지베렐린 = GA3이용, 발아에 필요한 광과 온도를 대체할 수 있는 효과

    * 단자엽 식물(배가 단 하나의 떡잎을 갖춘 식물. 잎은 대개 나란히 맥이며 뿌리는 수염 뿌리임. 줄기의 관다발은 불규칙하게 흩어져 있으며 부름켜가 없어 부피 자람을 하지 못함. 꽃잎을 갖지 않은 것이 대부분이며 꽃의 각 기관은 주로 3배수로되어 있음)의 경우 배에서 생성된 지베렐린은 배반을 통해 방출되어 호분층으로 이동

  : 사토키닌 = 정아우세를 억제하고, 측아의 생장을 촉진, 광선과 결합하여 발아를 촉진

   -> 지베렐린과 ABA를 함께 사용했을때 ABA의 억제작용을 상쇄하는 제3의 호르몬 역할, 키네틴은 호광성 종자의 암발아를 유도한다.

  : 에틸렌 = 과실의 성숙이나 눈의 휴면 또는 잎의 이층(떨켜) 형성에 효과, 종자의 발아를 촉진, 종자 발아시 지베렐린이나 적색광과 더불어 상승제적 역할, 에스렐을 사용하여 양상추의 발아를 촉진

  : 과산화수소(H2O2) = 침엽수, 콩과식물, 토마토, 보리 등 맥류의 발아촉진, 종자살균제 역할도 가능

  : 질산칼륨 = 발아촉진에 쓰이며 발아시험에는 0.1~1% 농도로 이용

  * 종자의 발아촉진을 위한 휴면타파에는 보통 질산칼륨(KNO3)과 과산화수소(H2O2)가 이용됨

  : 티오요소 : 발아촉진에 널리 이용, 발아에 필요한 광고 온도를 대체할 수 있는 효과

 

 2) 발아억제물질 : 종자나 과피의 껍질에 존재하는 발아억제물질에는 암모니아, 시안화수소, 알데하이드 앱시스산(ABA) 등 

 

 3) 발아검사

  : 발아검사는 종자의 발아능(발아가능성, 발아능력)을 알기 위해 가장 혼히 이용되고 있다

  : 종자의 준비 = 종자 발아검사시는 순도분석이 끝나고 잘 혼합된 정립종자 중에서 무작위로 100립씨 4반복(50립씩 8반복, 25립씩 16반복도 가능)하여 400립을 추출, 일정한 공간과 알맞은 간격을 유지하여 젖은 배지위에 놓고 적당한 수분조건 하에서 발아검정 실시

  : 검사(시험)결과 = 평균발아율은 정상묘의 비율을 반올림한 정수로 검사증명서에 기록한다

   -> 발아묘 - 정상묘(완전묘, 경결함묘, 2차감염묘)+ 비정상묘(피해묘, 기형, 부정형, 부패묘)

   -> 불발아종자 - 경실종자, 신선종자, 죽은종자, 기타범주

 

  3) 기타발아능검사 : 

  : 전기전도율 검사 - 종자가 발아할 때 세포의 내용물이 물에 용출되어 전기전도율을 증가시킨다

  : 유리지방산 검사 - 종자가 발아할 때 지방분해에 의해 생기는 유리지방산을 측정

     * 유리지방산과 종자침출액은 발아 및 종자 퇴화시 증가

  : 구아야콜검사 - 발아력이 강한 종자는 배 및 배유의 단면이 갈색내지 청색으로 변하여, 죽은 종자는 변색이 없다

  : 배 절제법 - 배를 절단할 때 고도의 기술과 시간필요

  : X선 검사법 : 종자를 파괴하지 않고 검사가능

  : 지베렐린 + 티오요소 홍합랙 검사법 - 휴면중인 종자의 발아력을 신속히 검사 가능

 

 4) 종자세 - 모의 출현속도와 균일성에 대한 능력

  : 종자의 발아와 유묘의 출현 중에 보이는 활성과 능력의 정도를 결정하는 총체적인 종자의 성질 또는 광범위한 조장 조건하에서 신속하고 균일하게 출현하는 정상의 묘로 자랄 수 있는 능력을 결정짓는 종자의 성질

  : 종자세 평가방법

  a. 전기전도율 검사 - 종자 침출물의 전기전도도를 측정하는 방법(발아능 검사에도 이용)

  b. 테트라졸륨 종자세검사 - 살아있는 종자 조직의 착색(붉은색9 정도 및 형태에 따라 종자의 강, 약세를 구분(활력검사)하는 방법

    * ph 6.5~7.5 에 해당하는 0.1~1.0%의 테트라졸륨 용액을 사용한다. 종자의 활력을 신속하게 평가할 수 있는 생화학적 검정방법으로 수확 후 얼마지나지 않은 종자를 심은 경우, 해당 종자가 심한 휴면상태에 있는 경우, 발아가 느리게 출현하는 경우 등 종자의 발아 잠재력을 신속하게 평가할 수 있는 경우에 사용가능

   * 활력종자의 조직은 호흡의 결과 생긴 탈수소효소가 산화상태의 테트라졸륨과 결함하여 붉은색의 포마잔(formazan - 테트라졸륨염을 탈수소 효소와 환원 효소로 환원시키면 생기는 색소 물질)

 

  c. 노화촉진검사 - 흡습시키지 않은 종자를 고온, 다습한 조건에 처리한 후, 적합한 조건에서 발아시키는 방법, 저장 전 초기의 발아력은 동일하더라도 저장력이 낮은 종자는 저장력이 큰 종자에 비해 저장 중 빨리 활력을 잃는다는데 근거를 둔 것으로 가장 장점이 많고 유용한 종자세 평가방법으로 알려짐

  

 d. 와사 검사 - 처음에는 곡류에 종자 전염하는 붉은곰팡이 후사리움(Fusarium)의 감염 여부를 알고자 고안한 방법이었지만, 후에 종자의 불량묘 검사에 이용

 

 e. 기타검사 - 저온(옥수수, 대두), 저온발아(목화), 퇴화조절(당근, 양파, 상추), 유묘생장, 유묘판별, ATP, 클루코스 대사검사 등

  * ATP(adenosine triphosphate : 아데노신 3인산) / 종자활력과 가장 관계가 깊은 것 - ATP함량

 

 5) 종자의 휴면 

  - 자발적 휴면 : 종자 자체의 내적조건이 생육에 부적당할 때 유발되는 진정한 휴면

   * 원인 - 종피의 불투수성, 불투기성, 기계적저항, 배 또는 배유의 미숙, 발아억제물질(ABA 등) 존재, 발아촉진물질(지베렐린 등) 부족, 식물 호르몬 불균형 등

 - 타발적 휴면 : 발아력을 가진 종자라도 수분, 광, 온도, 가스 등 외적조건이 부족당할 때의 휴면

 

 - 2차 휴면 : 성숙한 종자가 불리한 환경(고온, 저온, 습윤, 건조, 암흑, 산소부족 등)에 장기간 보존되어 휴면이 새로 생기는 것

   * 상추는 휴면타파를 위해 상온에서 건조저장

 

 6) 휴면의 파타

  - 종피파상법 : 경실의 휴면타파 및 발아 촉진을 위하여 종피에 상처를 내는 기계적 방법

   * 화학물질처리(침지) : 황상, 염산, 수산화나트륨, 아세톤, 알코올 이용

 

  - 온도처리 : 저온 또는 고온처리

    : 종자를 침윤하기 전에 저온처리하면 휴면이 타파되고, 그후에 고온처리하면 발아가됨

    : 배휴면을 하는 종자는 저온에 수일 또는 수개월 저장하면 휴면이 타파되는데, 0~6도에서 효과가 크다. 또한, 습한 모래나 이끼를 종자와 엇바꾸어 층상으로 쌓아올려 휴면을 타파하는 층적법(저온습윤 측정법 = 습적법)을 이용한다.

    -> 습적법에서 종자의 함수량은 20~50%유지

   * 배휴면 : 배 자체의 생리적 원인에 의해 일어나는 휴면(보리, 밀, 사과, 배, 복숭아, 장미 🌹 )

    -> 과채류는 채종과를 일찍 채종하여 후숙을 오래할 수록 발아세, 발아율이 좋아진다

    -> 완숙종자는 과피가 두껍고 딱딱하여 수분흡수가 어렵기 때문에 미숙종자보다 발아율이 낮다.

 

 - 광처리 : 오렌지색~적색광(600~700 nm)에서는 휴면이 타파되지만, 청색광(420~500)에서는 다시 휴면하고, 초적색광에서는 확실히 휴면(720~780)

 

 - 휴면타파 생장조절제 : 지베렐린, 시토키닌, 에틸렌, 질산칼륨, 티오요소, 키네틴, 황함유율, 과산하수소

   * 과산화수소(H2O2) : 맥류 종자의 휴면파타에 효과적, 0.5%~1%용액에 24시간 침지후 5~10도 저온처리

   * 감자 종자 지베렐린 처리 : 절단함 감자를 지베렐린 2ppm 용액에 30~60분가 침지

   > 생장조절 호르몬은 경실종자의 휴면타파와 관계없음

 - 휴면의 효과 : 우량품종의 안전한 장기저장, 맥류의 수발아억제, 괴근, 괴경 등 영양기관의 맹아억제 및 추대방지, 과수류의 동상해 응급대책 등