포도 하우스 재배 시 기후변화에 따른 이상고온은 포도에서 웃자람, 생육연장, 엽소, 과실의 착색불량 등을 야기하며(Lee et al., 2015; Sugiura et al., 2007), 성숙기 고온은 적숙과(赤熟 果)를 발생 시킨다. 특히 야간 고온에 의한 호흡작용으로 당의 손실이 발생하여 상품가치를 저하시키는 것으로 알려져 있다 (Tomana et al., 1979).
이상고온에 따른 생육기 고온 극복에 대한 연구로서, 하우스 내 30°C 이상 시 30% 차광에 의한 국내육성 ‘흑보석’ 포도의 과실 무름증상 경감(Lee et al., 2015), ABA(abscisic acid) 처 리와 성숙기 20°C에서 착색시킨 ‘Pinot noir’ 포도의 안토시아닌 함량증가(Mori et al., 2005), 적색 ‘Aki Queen’ 포도는 평균 온도보다 5°C 낮은 야간온도 처리에서 성숙과 착색 촉진(Koshita et al., 2007), ‘Shigyoku’ 포도 경핵기 10~20%/주간굵기 환상박 피가 성숙과 숙기단축(Lee et al., 2010), 또한 여름철 성숙기 낮 온도 30°C가 20°C에서 비하여 고온에 의한 상품성 저하(Lee et al., 1979) 등이 보고되고 있다.
과수 중 사과는 과실 비대가 주간온도보다 야간온도 영향을 더 크게 받으며, 야간온도가 낮을 때 착색이 촉진되는데(Reay, 1999), 이는 사과의 주요 색소인 안토시아닌이 저온에서 합성이 촉진되기 때문에(Ban et al., 2009), 안토시아닌을 주요 색소로 갖는 포도에서도 야간 고온으로 인한 착색불량 등이 연구되었다 (Buttrose et al., 1971: Mori et al., 2005).
따라서 본 연구는 국내육성 품종인 ‘흑구슬’ 포도를 가지고 성 숙기 하우스 내 야간 온도 차이에 따른 생리 반응을 구명하여 신품종 보급 확대를 위한 자료로 활용하기 위하여 수행하였다.
재료 및 방법
실험재료 및 처리
본 연구는 2015년도에 충북 영동군 황간면 소재 연동 2중 비 닐하우스 내 개량일자형으로 재식된 10년생 ‘흑구슬/188-08’ 품 종을 공시해 2015년에 수행하였다. 재배유형은 2월 상순부터 가 온하는 작형으로 각 처리구 무핵화를 위하여 GA 12.5+TDZ 1.25mg·L-1을 90%이상 개화 시 화수에 처리하였으며, 과립비대 를 목적으로 GA 12.5+TDZ 2.5mg·L-1을 1차 처리 10~12일 후에 처리하였다. 성숙 초기인 6월 23일부터 야간온도에 따른 처리 구 조사를 위하여 무처리(자연 야간평균 22°C), 20°C, 25°C, 30°C 4수준으로 처리하였으며, 무처리를 제외한 각 처리 구의 야간온도는 하우스를 3주 33m2씩 비닐로 구획하여 저녁 8 시부터 아침 6시까지 온냉방기(CSV-Q075UI, Carrier, China)로 조절하였다.
재배관리 및 시비량은 농촌진흥청 표준재배 방법에 준하였 다. 포도의 호흡은 광합성측정기(LI-6400, Li-cor, USA)로 성숙 기 중반부인 2015년 7월 9일 호흡이 안정화되는 22시부터 CO2 flux는 400 μmol·m-2·s-1, LED 광 조건은 photo proton flux (PPF) 1000μmol·m-2·s-1으로 기부로부터 5~6번째 잎을 측정하 였다.
과실특성 및 통계분석
각 처리구는 2015년 7월 16일에 첫 수확하였으나, 30°C에서 수확물이 없어 처리 간 과실품질의 통계 유의성을 보기 위하여 7월 24일 2차 수확한 과실을 가지고 10송이씩 3반복 조사하였 다. 과실 특성조사는 농업과학기술 연구조사 분석기준(RDA, 2012)에 의하여 수행하였다. 당도는 과즙을 취해 디지털당도계 (PR-32, Atago, Japan)로 측정하였으며, 산 함량은 과즙 10 mL 에 증류수 40 mL로 희석한 후, 0.1N NaOH 용액으로 pH 8.1 까지 적정하여 주석산(tartaric acid)의 함량으로 환산하였다.
과실의 착색정도는 송이의 적도부를 색차색도계(CR-200, Minolta, Japan)로 Hunter L, a, b 값을 측정하였다. 과피 중 안토시아닌 함량은 직경 5 mmØ cork borer로 과립의 적도면 에서 10개의 과피 절편을 채취하여 0.1N HCI-100% EtOH (15:85, V/V)용액에 침지하여 냉암소에서 24시간 보관한 후 spectrophotometer(UV-2501 PC, Shimadzu, Japan)로 535nm에 서 흡광도를 측정하여, Fuleki & Francis(1968)의 방법으로 총 안토시아닌 함량을 계산하였다.
분석된 결과처리에 대한 통계처리는 SAS(Statistical Analysis System)(2013)을 이용하여 수행하였으며, 95% 신뢰수준에서 Duncan의 다중범위검정을 하였다.
결과 및 고찰
과실특성
성숙기 야간온도에 따른 ‘흑구슬’ 포도의 과실특성은 Table 1 과 같다. 과방중은 무처리 747.1 g에 비하여 야간온도 30°C에서 는 697.9 g으로 작았으며, 20°C에서는 762.3 g으로 10% 정도 컸다. 과립중은 무처리에 비하여 야간온도 30°C에서 유의성을 보였는데, 이는 야간 고온에 의한 ‘북두’ 사과의 과실의 크기, 과중, 당도가 감소되었다는 Choi et al.(2001)의 연구와 유사한 결과를 보였다. 포도 ‘Delaware’ 품종의 과실생장 적온은 20~25°C로 주간 25°C, 야간 20°C가 과실비대에 가장 바람직하 다고 하였다(Kobayashi et al. 1968). 과립수는 처리 간에 차이 가 인정되지 않았다.
포도 ‘Emperor’의 성숙과정 중의 고온, 즉 주간/야간의 온도 가 37°C/32°C가 되었을 때 안토시아닌 형성이 억제되고 물리적 인 장해를 초래하며, 고온상태에서 강한 햇빛에 노출되면 과실 의 건조나 백화를 초래한다(Kliewer, 1977). Tomana et al. (1979)은 ‘거봉’ 품종에서 20°C가 30°C보다 과립의 비대가 양호 하나, 과방 주변의 온도 차이는 과립비대에 크게 영향을 미치지 않는다고 보고하였으며, 30°C에서 생육한 나무는 과방 주변의 온도가 25°C와 30°C에서, 20°C에서 생육한 나무는 과방주변의 온도가 25°C에서 과립의 비대가 제일 양호하여, 온도에 대한 생 리반응이 ‘Delaware’ 품종과는 다르다고 하였다.
성숙기 야간온도 처리에 의한 과립의 종경과 횡경도 무처리 에 비하여 야간온도 30°C에서 작아 유의성이 인정되었으며, 야 간온도가 높은 경우 호흡량이 증가해서 잎의 동화산물 소비가 많아져 동화산물의 이동과 축적이 감소한다고 하였다(Ryu et al., 2015).
호흡속도, 착색도
성숙기 야간온도에 따른 ‘흑구슬’ 포도의 호흡속도 및 착색도 는 Table 2와 같다. 야간온도 차이에 따른 호흡속도는 무처리 –2.06 μmolCO2·m-2·s-1에 비하여 30°C에서 –2.94 μmolCO2·m-2·s-1 로 CO2 흡수가 높았으며, 20°C에서는 –1.35 μmolCO2·m-2·s-1로 호흡속도가 낮아졌는데, 이는 ‘은하콩’을 가지고 광 강도를 0μmolCO2·m-2·s-1의 조건 하에서 광합성 속도가 –3 μmolCO2·m-2·s-1 으로 암 호흡이 일어났다는 Lee(1999)의 보고와 일치하였다. 포 도 ‘Perlette’ 품종의 호흡률은 10°C에서는 0에 가까운데 10°C씩 상승함에 따라 2배씩 증가하며, 야간에는 호흡작용만 일어나 기 때문에 탄소동화 물질의 소모를 적게 하는 데는 야간온도 가 낮은 것이 중요하다고 하였다(Williams et al. 1994). Choi et al.(2001)은 사과 ‘북두’ 품종은 30°C까지 광합성 속도가 증 가하였고 ‘후지’ 품종은 40°C까지 증가한다고 하였으며, 호흡속 도는 ‘북두’ 품종이 40°C에서 크게 증가하였으나, ‘후지’ 품종은 완만하게 증가하였다고 보고하였으며, 과실성숙 단계의 야간고 온에 의한 호흡량의 증가와 이에 따른 양분공급량 감소가 연화 과 발생의 원인으로 작용한다고 하였다.
안토시아닌은 무처리 30.8 μg·cm-2에 비하여 30°C에서 27.7 μg·cm-2으로 안토시아닌 함량이 낮아 유의성이 있었으며, 20°C에서 38.8μg·cm-2로 가장 높았다. 이는 야간고온이 안토시 아닌 등의 형성을 억제한다고 보고와 일치하였다(Mori et al. 2007; Yamane et al., 2006). Buttrose et al. (1971)은 ‘Carbernet Sauvignon’ 포도에서 낮 온도가 15~20°C 범위에서 성숙한 포도 가 30~35°C에서 성숙한 포도에 비하여 안토시아닌 함량이 높다 고 하였다.
착색도 가운데 명도(L)는 무처리 22.6에 비하여 20°C에서 20.3으로 유의성을 보였으며, 적색도(a)도 명도(L)와 같이 무처 리에 비하여 20°C에서 유의성을 보였는데, 이는 Kliewer & Torres (1972)의 포도 과실 착색은 야간의 15°C 조건에서 촉진 된다는 연구결과와 유사하였다. 황색도(b)는 무처리에 비하여 25°C 이상에서 유의성을 보였다. 25°C와 30°C에서는 유의한 차 이가 없었다.
과실품질, 조기수확
성숙기 야간온도에 따른 ‘흑구슬’ 포도의 과실품질 및 조기수 확은 Table 3과 같다. 당도는 무처리 16.5 °Brix에 비하여 30°C에서 13.8 °Brix로 낮아 유의성을 보였으며 20°C에서 17.2 °Brix로 당도가 가장 높았다. 산도는 무처리에 비하여 30°C에서 0.19%로 낮아 유의성을 보였으나, 20°C와 25°C 처리 간에는 차 이가 없었다. 당산비는 30°C에서 72.6%로 가장 높아 품질이 낮 음을 알 수 있었으며 칼라차트 상에서도 7.1로 낮았다.
이는 성숙기의 고온이 포도 호흡에 영향을 주어 당도와 산도 를 감소시킨다는 Kobayashi et al. (1965)의 결과와 유사하였다. 포도 수확은 칼라차트 8.0 이상을 기준으로 하였으며, 수확률은 20°C에서 1차는 23.6%, 2차는 44.7%로 조기 수확률이 높았다. 또한 야간 고온이 ‘후지’ 사과 잎의 sorbitol, glucose 함량과 과 실의 sorbitol, sucrose 함량 감소를 가져오고 광합성 조직 내의 전분 함량이 감소하여 과피의 착색을 억제하고 성숙을 지연한다 고 하였다(Ryu et al., 2015).
적 요
본 연구는 포도 성숙기 야간온도에 따른 호흡속도, 과실특성 및 품질과의 관계를 구명하고자 국내육성 ‘흑구슬’ 포도를 가지 고 수행하였다.
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1. 성숙기 야간온도 30°C에 비하여 20°C에서 과방중과 과립중 증가로 유의성이 있었으며, 과실 종경과 횡경은 야간온도 30°C 에 비하여 20°C와 25°C에서 유의성을 보였다. 그러나 과방장, 과방경, 과립수는 야간온도 처리 간 유의성이 인정되지 않았다.
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2. 호흡속도는 30°C –2.94 μmolCO2·m-2·s-1에 비하여 20°C에서 는 –1.35 μmolCO2·m-2·s-1로 호흡속도가 낮았으며, 안토시아닌도 30°C 27.7 μg·cm-2에 비하여 20°C에서는 38.8 μg·cm-2로 높았다.
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3. 착색도 가운데 명도(L)는 30°C 24.4에 비하여 20°C에서는 20.3으로 낮았으며, 적색도(a)는 30°C 1.84 대비 20°C에서는 0.92이었으며. 황색도(b)는 30°C 8.84에 비하여 20°C에서는 7.90 이었다. Hunter’s value값은 20°C에서 유의성이 있었다.
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4. 당도는 30°C 13.8 °Brix에 비하여 20°C에서는 17.2 °Brix 로 3.4 °Brix가 높았다. 산도는 30°C 0.19%에 비하여 20°C에 서는 0.31%로 높았다. 당산비는 72.6%로 야간온도 30°C에서 당도와 산도가 낮고 품질이 저하되었으며, 칼라차트 상에서도 7.1로 낮았다. 수확률은 20°C에서 1차는 23.6%, 2차는 44.7%로 조기 수확율이 높았다.
