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ISSN : 1225-8504(Print)
ISSN : 2287-8165(Online)
Journal of the Korean Society of International Agricultue Vol.31 No.3 pp.278-285
DOI : https://doi.org/10.12719/KSIA.2019.31.3.278

Effects of Seed Specific Gravity by Germination and Seeding Emergence in Proso millet (Panicum miliaceum L.)

Ki-Youl Jung*, Young-Dae Choi**, Hyen-Chung Chun**, Sang-Hun Lee**, Sang-In Shim***, Seung-Ho Jeon****†
*Senior Researcher, Department of Southern Area Crop Science, NICS, RDA, 50424, Milyang, Rep. of Korea
**Researcher, Department of Southern Area Crop Science, NICS, RDA, 50424, Milyang, Rep. of Korea
***Professor, Department of Agronomy, College of Agroculture & Life Science, Gyeongsang National University, Jinju, 52828, Korea
****Professor, Department of Well-being Resources, College of Life Science and Natural Resources, Sunchon National University, Sunchon, 57922, Korea
Corresponding author (Phone) +82-61-750-3211 (E-mail) shjeon@scnu.ac.kr
August 21, 2019 September 18, 2019 September 23, 2019

Abstract


The experiment was implemented to gain basic data for stable proso millet (Panicum miliaceum L.) production through germination viability and establishment uniformity based on seed refining under seed selection with specific gravity of proso millet seed. Seeds of three proso millet cultivars were carefully selected by adjusting NaCl into 9 levels (1.000, 1.005, 1.010, 1.015, 1.020, 1.025, 1.030, 1.035, 1.04 g·L-1), and their standard germination rate, seeding quality and field emergence rate were investigated. Proso millets showed heavier thousand seed weight as specific gravity high. In standard germination, all of the 3 cultivars of selected seeding showed at least 91% germination rate. With respect to the 1.040 g·L-1 selection by specific gravity, ‘Hwanggeum’ had 98.9%, 'Ibaekchal', 99.4%, and 'Hwangsilchal', 98.9%, recording the highest. Seeding quality was investigated and it was found that, compared with the non-selected seeds, selected seeds had longer plant heights and averaged 2.0, 2.2 and 1.9 cm, respectably. In terms of leaf length, only ‘Hwanggeum’ and 'Ibaekchal’ showed distinctive differences. No significance was found in stem diameter and SPAD. The seeds selected using specific gravity all had longer or heavier average root length, root weight and stem weight. Compared with non-selected seeds, the specific gravity of 1.040 g·L-1 had longer root lengths of 2.9, 3.0 and 2.9 cm. 1.040 g·L-1 was also found to have the heaviest root weight, and stem weight. The field emergence viability investigation found significance solely in the mean emergence time (MET) by the cultivar. High significance was found in percent emergence (PE) and emergence rate index (ERI) in the specific gravity for the selection of seeds. All of the three cultivars showed higher PE and ERI as specific gravity selection high. The 1.040 g·L-1 specific gravity selection had the highest PE of 90.7, 85.3 and 92.8%. For productivity increase based on improved proso millet germination rate and enhanced establishment uniformity, it seems favorable to employ 1.040 g·L-1 specific gravity selection using salt solution.



기장의 염수선 종자 정선법에 따른 발아 및 출현율 특성

정 기열*, 최 영대**, 전 현정**, 이 상훈**, 심 상인***, 전 승호****†
*국립식량과학원 남부작물부 생산기술개발과 농업연구관
**국립식량과학원 남부작물부 생산기술개발과 농업연구사
***경상대학교 농업생명과학대학 농학과 교수
****순천대학교 생명산업과학대학 웰빙자원학과 교수

초록


    Rural Development Administration
    PJ01123801

    서 언

    급격한 산업발달은 생활문화 변화로 인해 쌀을 주식으로 한 음식문화가 육류소비 위주로 변화면서, 심장병과 비만 등 의 성인병 발병률을 증가시키게 되었으며, 이에 따라 식품의 기능이 칼로리 중심에서 기호성 및 기능성으로 확대되면서 잡 곡의 고유 성분이 가진 영양 가치 및 건강 기능식품으로서의 가치에 대한 소비자의 선호도가 높아지고 있다(Jung et al., 2018;Sung & Kwon, 2011;Kim et al., 2005). 그러나 우 리나라 잡곡의 자급률은 48.5%로 국내소비량의 절반 이상을 수입에 의존하고 있으며(MIFAFF, 2014), 그중 소립형 잡곡인 조, 수수 및 기장 등은 더욱 낮은 실정이다(Jung et al., 2016).

    이런 잡곡 중 기장(Proso millet, Panicum miliaceum L.)은 생육기간이 매우 짧은 작물로 파종 후 수확까지 70 일에서 110 일 정도면 마칠 수 있어, 윤작체계에 포함시켜 이용하기 쉽고 또한, 생육이 불량한 시기는 피해가며 재배할 수 있는 이점이 있어(Cho et al., 2001;Sung and Kwon, 2011). 우리나라의 농업생산체계에 유리한 작물 중의 하나 이다. 또한, 기장의 주성분인 당질은 쌀에 비해 소화율은 떨 어지나, 단백질과 지방질뿐만 아니라, 비타민 A 등이 풍부 하고 떡으로 이용시 소화율이 향상되며 특히, 다른 Millet 종류에 비하여 단백질 및 무기성분 함량이 다소 높은 특성 을 가지고 있다(Ha and Lee, 2001;Park et al., 1999). 이런 영양적 가치와 건강 기능식품으로서의 가치가 재평가 되면서, 최근 들어 더욱 건강기능성 농산물로서 각광을 받 으면서 기장을 찾는 소비자가 늘어나고 있고, 앞으로도 많은 수요가 기대되고 있다(Sung and Kwon, 2011;Jung et al., 2018, 2019).

    그러나 국내생산량은 정확한 통계자료는 없고, 매년 14,000 ton 정도가 식용으로 수입되고 있으며, 재배지역은 제주도와 남부해안에서는 어느 정도의 규모화가 이루어진 지역도 있다 (MIFAFF, 2014). 이처럼 우리나라에서 영양적, 재배적으로 우 수한 기장과 다른 잡곡의 재배나 생산량이 적은 근본적인 이 유는 수량이 낮아 경영상 불리하고, 쌀 생산 장려정책에 밀려 식량생산 분야에서 소외되어 소비자의 기호를 높일 수 없으며, 농산물의 수입 자유화로 외국산 잡곡에 비해 가격경쟁력이 떨 어지기 때문이다(Jung et al., 2015;Sung and Kwon, 2011). 또한, 지역별 파종기, 재식밀도, 시비기술 및 시비량 등 표준 재배기술이 개발되지 않아 생산기반이 매우 취약한 실정이다 (Jung et al., 2016, 2018, 2019;Yoon & Kim, 2012). 특히, 종자의 크기가 매우 작아 파종 이후, 토양수분, 온도 및 파종 시기 등의 환경적 요인으로 인해 발아율이 낮아 입모 균일성 이 불량하여 생산성이 저하 되는 것으로 알려져 있다(Shaw, 1988;Sadras & Milroy, 1996;Aslam et al., 2006).

    활력이 낮은 종자를 파종하면 분얼수가 감소하고 초장이 짧 아지며, 출수 및 개화가 지연되어 감소하고(Camargo & Vaughan, 1973), 이러한 원인으로 일반 농가에서는 초기 입모 불량으로 재파종하는 일이 빈번하게 발생하고(Jung et al., 2018) 이에 따라 다른 밭작물에 비해 상대적으로 생력화 재배 율이 저조하여 생산량 증대와 자급율 향상을 위해 소립형 잡 곡인 기장의 종자 활력이 높은 우량종자를 선별해서 파종하는 것이 필요하다(Jung et al., 2017).

    종자정선은 발아율을 높고 발아세가 왕성한 우량종자를 물 리적인 방법으로 선별하는 것으로서 일반적으로 중량 및 체적 을 이용하는 방법(Braandenburg, 1977;Langkiled, 1977), 송풍 에 의한 방법(Easton, 1975) 및 비중에 의한 방법(Brandenburg and Park, 1977) 등이 주로 이용되고 있다. 이중 비중검사는 종자의 무게와 체적을 대비하여 체적보다 무게를 통해 충실한 종자를 선별하는 방법으로 조, 수수, 기장과 같은 종자 크기가 작고, 외관상으로 구분하기 힘든 종자 등에 대해 정선하는 것 이 효과적인 것으로 알려져 있으며(Choi et al., 2001;Jung et al., 2012), 밀도가 높은 종자를 선별하여 파종하면 발아율 이 크게 향상된다고 하였다(Wilson & Eastin, 1982).

    따라서 본 연구는 건강 기능성 대한 소비자의 관심이 높아 지면서 수요와 재배면적이 점차 확대되고 있는 기장 종자의 발아활력 증진과 안정적인 생산을 위하여 염수선(비중) 종자 정선을 활용한 우량종자 선발을 통한 출현율 및 유모의 생육 특성 알아보고자 수행하였다.

    재료 및 방법

    공시재료

    본 시험은 조의 파종 후 안정적인 입모율 확보를 위해 염수 선에 의한 활력검정 및 유모 생육특성을 검정하기 위해 2015 년에 경남 밀양에 있는 시험포장(N 35° 49' 24", E 128° 74' 25")에서 수행하였다. 공시 품종은 농촌진흥청 국립식량과학원 에서 육성한 품종으로 '황금(Hwanggeum)', 중만생종 '이백찰 (Ibaekchal)'과 만생종 '황실찰(Hwangsilcha1)'를 선정하였다 (Table 1). 시험 토양의 이·화학적 특성은 Table 2에서와같이 모 래 54.3%, 미사 37.4%, 점토 8.3%의 사양토이었다. 토양의 화 학성은 pH 6.90의 중성으로 생육에 적합한 범위에 있었으며, EC는 1.9 dS·m-1이었고, 유기물 13.59 g·kg-1로 적정범위(20~30 g·kg-1) 보다 낮았으며, 유효인산은 802 mg·kg-1로 적정범위 (300~500 g kg-1)보다 높았다. 칼리 칼슘, 마그네슘의 함량도 각 각 1.05(0.50~0.60), 8.24(5.0~6.0), 1.14(1.5~2.0) cmolc·kg-1 로 적정범위보다 높거나 적정수준이었다.

    처리방법

    시험의 재배방법은 기장의 염수선에 의한 우량종자 선별방 법을 구명하기 위해 비중계를 이용하여 1 l 메스실린더에 비중 을 NaCl로 9단계(1.000, 1.005, 1.010, 1.015, 1.020, 1.025, 1.030, 1.035, 1.040 g·l-1)로 각각 조절하여 맞추고 200 ml의 종자를 넣은 후, 가라앉은 우량종자를 선별하여 자연조건에서 건조한 후, 종자 계수기(MOTEX, MC-1000H)를 이용하여 천 립중을 측정하였다. 또한, 발아력 평가를 위해 선별된 우량종 자를 90 mm의 일회용 플라스틱 petri-dish에 Whatman No.2 여과지를 2매 깔고 증류수 4 ml를 첨가하여 4 반복으로 고르 게 치상하고 25°C에서 항온발아 시험을 수행하였다. 발아율은 치상 경과 후 10일(WGT10)에 0.5 mm 이상 발아된 종자를 조사하였다.

    모 소질 조사는 200공 Plug tray를 이용하여 비중별 선별된 종자를 유공 당 각각 2 립을 파종하고 10일 동안 온실에서 재배한 한 후, 출현율을 조사하였다. 각 처리구로 10주를 채취 한 후, 흐르는 물로 세척한 후에 초장, 엽장 및 근장을 조사 하고 뿌리와 줄기의 건물중를 각각 측정하였다.

    비중별 정선한 종자의 포장조건에서 출아율을 알아보기 위 해 2015년에 국립식량과학원 남부작물부 시험포장에서 휴립 복토기를 이용하여 조간간격 60 cm와 주간간격 20 cm의 5 cm 크기로 천공된 흑색유공비닐을 피복하고, 6월 15일에 종자 를 5립씩 파종하고 난괴법 4반복으로 시험하였다. 염수선 비 중별 선별종자의 포장 출아율 조사는 파종 후에 최초 발아일 로 부터 7일까지 출아율(Percentage of emergence, PE), 평균 출아일수(Mean emergence time, MET), 출아율지수 (Emergence rate index, ERI)을 각각 아래 수식과 같이 조사 하였다.

    M E T ( m e a n e m e r g e n c e t i m e ) = N 1 T 1 + N 2 T 2 + + N n T n N 1 + N 2 + N N
    (수식-1)

    E R I ( e m e r g e n c e r a t e i n d e x ) = S t e M E T
    (수식-2)

    PE(percentage of emegence = S t e n
    (수식-3)

    • N1...n: 파종 후 경과 일수별 출아수

    • T1...n: 파종 후 경과일수

    • Ste: 단위 거리당(1 m) 총 출아수

    통계처리

    본 연구에서 얻어진 데이터의 통계분석은 SAS프로그램(V. 9.4, Cary, NC, USA)을 이용하여 분산분석하였고, Duncan의 다중검정법(Duncan's multiple range test, DMRT)을 통해 5% 유의수준에서 처리구간 유의성을 검정하였다.

    결과 및 고찰

    발아율과 천립중

    기장의 염수선 비중에 따라 정선된 종자의 천립중과 표준 발아율을 알아보기 위해 비중을 NaCl로 9 단계(1.000, 1.005, 1.010, 1.015, 1.020, 1.025, 1.030, 1.035, 1.04 g l-1)로 각각 조절하여 정선한 종자를 분석한 결과 Table 3과 같다. 염수선 에 따른 천립중과 발아율 간에 선정한 3품종 모두 유의성이 있었으며, 천립중의 경우 비정선 종자가 ‘황금’, ‘이백찰’ 및 ‘황실찰’에서 5.12, 4.63, 5.70 g인데 반해, 정선 종자의 천립 중의 평균은 5.35, 4.74, 5.87 g으로 0.11~0.23 g 무겁게 나 타났다. 또한, 비중이 높아질수록 천립중이 증가하는 경향이 3 품종 모두 뚜렷이 나타났으며, 비중 1.040 g l-1 에서 각각 5.39, 4.83, 5.91 g로 가장 무거운 천립중을 보였다.

    25°C에서의 표준발아 실험에서는 품종별 발아율을 비교하면, 비정선 종자의 발아율이 ‘황금’ 83.9%, ‘이백찰’ 84.4%, ‘황실 찰’ 83.9%를 보였으나, 정선 종자에서는 3품종 모두 91% 이 상 발아율을 보였으며, 평균 발아율은 각각 95.6, 94.7, 95.9% 로 나타났다. 특히, 비중선 1.040 g l-1에서 ‘황금’ 98.9%, ‘이 백찰’ 99.4%, ‘황실찰’ 98.9%로 가장 높은 발아율을 보였으며, 비정선 종자에 비해 각각 11.7, 10.3, 12.0% 이상이 향상되는 것으로 나타났다. 품종별 ‘황금’과 ‘이백찰’에서는 비중선 1.015~1.040 g l-1에서 가장 높은 발아율이 나타났으며, ‘황실 찰’ 품종에서는 비중선 1.020~1.040 g l-1에서 가장 높은 발아 율을 보였다.

    이처럼 염수선을 통해 기장의 종자 크기를 선별할 수 있었 으며, 종자의 크기가 큰 종자일수록 단백질 함량과 상관관계 를 있으며 발아율이 높아진다고 하였으며(Evans & Bhatt, 1977), 밀도가 높은 종자를 선별하여 파종하면 발아율이 크게 향상된다고 보고하였다(Wilson & Eastin, 1982). 이러한 결과 는 같은 소립형 잡곡인 수수의 종자 크기가 클수록 발아율이 높고 또한, 종자의 밀도가 높을수록 발아율이 크게 향상된다 는 연구결과와 유사한 것으로 나타났다(Jung et al., 2012;Kim et al., 2010;Wilson & Eastin, 1982).

    모 소질

    염수선 비중에 따라 각각 선별한 종자를 200 공 Plug tray 에 유공 당 각각 2 립을 파종하여, 파종 10일 후에 모 소질 을 알아보기 위하여 유모의 초장, 엽장, 경직경 및 SPAD를 조사한 결과는 Table 4와 같다. 모 소질을 조사한 결과 비중 선이 높을수록 모든 품종의 유모의 초장, 엽장 및 SPAD 값이 증가하는 것으로 나타났다. 초장에서는 3품종 모두 비정선 종 자에 비해, 정선된 종자에서 뚜렷한 차이가 나타났으며 평균 초장은 2.0, 2.2 및 1.9 cm 길었고 ‘황금’과 ‘이백찰’에서는 염수선 1.040 g l-1, 대립종인 ‘황실찰’은 1.025~1.040 g l-1에 서 가장 길었다. 엽장에서는 ‘황금’과 ‘이백찰’에서만 비정선 종자에 비해, 정선된 종자에서 뚜렷한 차이가 나타났으며, 두 품 종 모두 염수선 1.040 g l-1에서 가장 긴 13.5와 13.8 cm 조사 되었다. ‘황실찰’은 초장의 결과와 유사한 1.025~1.040 g l-1에서 가장 길게 조사되었다. 경직경과 SPAD에서는 염수선 비중에 따른 뚜렷한 유의성이 나타나지 않았다.

    염수선 비중에 따라 근장, 근중 및 경중을 알아본 결과는 Table 5와 같다. 근장, 근중 및 경중에서도 3 품종 모두 위와 같이 비정선 종자보다, 정선된 종자의 평균 근장, 근중 및 경 중 모두 길거나 무거운 것으로 나타났다. 근장에서는 염수선 1.040 g l-1에서 비정선 종자에 비해 2.9, 3.0 및 2.9 cm 길게 나타났으며, 근중에서도 0.65, 0.55 및 0.68 g 5 plant-1 더 무 겁게 조사되었다. 또한, 경중에서도 비정선 종자에 비해 염수선 1.040 g l-1에서 3 품종 모두 1.16, 1.36 및 1.49 g 5 plant-1 더 무겁게 조사되었다.

    위와 같이 염수선 1.040 g l-1에서 3 품종 모두에서 비정 선 종자에 비해 길거나 무거운 것으로 나타났다. 이는 염수 선을 통해 기장의 종자 크기 및 밀도 선별이 가능하였으며, 종자의 크기 및 밀도가 높은 종자일수록, 발아율뿐만 아니 라, 유모 소질이 우수해지는 것으로 나타났다. 이러한 결과 는 Camargo & Vaughan(1973)이 보고한 종자의 활력이 낮은 종자는 초장이 짧아지며, 분얼수가 감소한다는 연구결 과와 소립형 잡곡인 수수에서도 종자 크기가 클수록 생육특 성이 우수해지는 것으로 나타난다는 결과(Jung et al., 2012)와 유사한 것으로 나타났다.

    포장조건에서의 출아율

    기장의 3품종을 염수선 비중별 선별 종자의 포장 발아활력 검 정을 알아보기 위하여 파종 후 출아시로 부터 7일까지 출아율 (Percentage of emergence, PE), 평균출아일수(Mean emergence time, MET), 출아율지수(Emergence rate index, ERI)를 조사 하여 분산분석한 결과는 Table 6과 같다. 품종에 따른 출아율, 및 출아율지수는 유의성이 없었으며, 평균출아일수에서는 유 의성이 있는 것으로 나타났다. 염수선 처리에 의해서는 평균 출아일수는 유의성이 없었으나, 출아율 및 출아율지수에서는 고도의 유의성이 있는 것으로 나타났다.

    기장의 염수선 비중별 선별 종자의 포장 발아활력 검정에서 는 먼저, 출아율에서는 3품종 모두 비중선이 높을수록 출아율 이 증가하였으며, 비중선 1.040 g l-1에서 가장 높은 90.7, 85.3 및 92.8% 출아율이 나타났고, 이는 비정선 종자에 비해 각각 29.2, 34.8, 30.6%의 높은 증가율이 조사되었다(Table 7). 대립종인 ‘황실찰’에서는 가장 높은 출아율이 나타났으며, 소립종이였던 ‘이백찰’에서는 가장 높은 출아율의 차이가 조 사되었다. 평균출아일수는 비중선이 높은 종자일수록 짧아지 는 경향을 보였으며, ‘황금’, ‘이백찰’에서는 비중선 1.04 g l-1 에서 2.74와 2.62 일, ‘황실찰’에서는 1.010 g l-1에서부터 유의 성이 없는 것으로 조사되었다. 출아율지수에서도 출아율과 같 이 비중선이 높은 종자일수록 높아지는 경향을 보였으며, 비 중선 1.040 g l-1에서 3.05, 2.97 및 3.09 d-1 m-1 의 높은 지 수가 조사되었다.

    이상의 결과로부터 염수선을 통해 기장의 발아율 및 유모 소질뿐만 아니라 출아율도 높아지는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 염수선을 통해 기장의 종자 밀도뿐만 아니라 크기도 선별할 수 있었으며, 종자의 크기 큰 종자일수록 또한, 밀도가 높은 종자일수록 발아율이 높아지고, 유모 소질 우수해질 뿐 만 아니라 포장출아율도 높아지는 것으로 나타났다(Jung et al., 2012). 따라서 염수선의 비중에 따라 발아율, 천립중, 유모 소질 및 포장 출아율 등의 시험을 수행한 결과를 종합하였을 때, 염수선의 비중선 1.040 g l-1에서의 종자를 선별하여 파종 하면 기장의 발아활력이 높아져 입모 균일성의 향상으로 생산 성이 크게 증가할 것으로 생각된다.

    적 요

    본 연구는 기장 종자의 발아활력 증진과 입모 균일성을 통 한 안정적인 생산을 위해 염수선(비중) 종자정선을 활용한 통 한 발아율, 유모의 소질 및 포장 출현율을 알아보고자 수행하 였다.

    1. 염수선에 따른 기장은 비중이 높아질수록 천립중이 증가 하였으며, 표준발아에서는 정선 종자에서 3품종 모두 91% 이 상 발아율을 보였으며, 비중선 1.040 g l-1에서 ‘황금’ 98.9%, ‘이백찰’ 99.4%, ‘황실찰’ 98.9%로 가장 높았다.

    2. 모 소질을 조사한 결과 초장에서는 비정선 종자에 비해, 정선된 종자에서 평균 초장은 2.0, 2.2 및 1.9 cm 길었고, 엽 장에서는 ‘황금’과 ‘이백찰’에서만 유의성이 있었으며, 경직경 과 SPAD에서는 염수선 비중에 따른 유의성이 보이지 않았다.

    3. 염수선에 정선된 종자의 평균 근장, 근중 및 경중 모두 길거나 무거웠으며, 근장에서는 1.040 g l-1에서 비정선 종자에 비해 2.9, 3.0 및 2.9 cm 길게 나타났고, 근중과 경중에서도 1.040 g l-1에서 가장 무겁게 조사되었다.

    4. 포장 발아활력 검정에서는 품종에 따라 평균출아일수에 서만 유의성이 있었으며, 염수선 처리에서는 출아율 및 출아 율지수에서 고도의 유의성이 나타났다. 3품종 모두 비중선이 높 을수록 출아율과 출아율지수가 증가하였고, 비중선 1.040 g l-1 에서 가장 높은 90.7, 85.3 및 92.8% 출아율이 나타났다.

    5. 기장의 출아율 증진과 입모 균일성 향상을 통한 생산성 증대를 위해서는 염수선을 통해 비중선 1.040 g l-1에서의 종자 를 선별이 유리한 것으로 사료된다.

    ACKNOWLEDGMENTS

    본 논문은 농촌진흥청 연구사업(과제번호 : PJ01123801)의 지원에 의해 이루어진 것임.

    Figure

    Table

    Characteristics of tested proso millet varieties

    Initial chemical properties of soil

    Comparison of germination rate and 1,000 seed weight by seed specific gravity of proso millet

    Effects of specific gravity on growth characteristics at seedling stage of proso millet

    Effects of specific gravity on growth characteristics at seedling stage of proso millet

    Analysis of variance (F value) on field emergence at seedling stage of proso millet

    Effects of specific gravity on field emergence at seedling stage of proso millet

    Reference

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