노화처리 및 프라이밍처리된 잣나무 종자의 생리적 활성변화에 관한 연구 = A Study on Physiological Characteristics of Pinus koraiensis Seeds After Accelerated Aging Treatment and Priming

국문 초록 (Abstract)

잣나무 종자의 인위적 노화처리의 결과 노화처리된 종자들은 종자 퇴화에 의해 무처리 종자 발아율 92%에 비해 발아율이 저하되었다는 것을 알 수 있었다. 대체적으로 18℃, 24℃, 37℃ 처리 발아율은 노화처리 15일까지는 약 70%까지 증가한 후 발아율이 감소하는 경향을 보였고, 45℃ 처리 종자들은 거의 발아되지 않았다. 평균 발아일수는 발아율과 부(-)의 상관을 보이며, 발아속도는 발아율과 정(+)의 상관을 보였다. 18℃에서 35일 처리 시 가장 높은 발아속도를 보였으며, 고온에서 노화처리될수록 발아속도가 저하되는 경향을 보였다.
인위적 노화처리 시 발아율이 0%였던 45℃에서의 전기전도도 값이 무처리구에 비해 약 2.5배가량 높은 수준을 보였다. 고온에서 노화된 종자일수록 전기전도도의 값은 증가하는 경향을 보였다. 18℃, 24℃, 37℃의 처리에서는 노화처리일수가 증가할수록 전기전도도가 상승하였고, 노화처리 시간이 경과된 저활력 종자에서 유출되는 무기성분량이 많았으며, 특히 K의 누출량이 가장 많았다.
인위적 노화처리 후 항산화 효소의 활성은 효소의 종류, 처리온도 및 처리 시간에 따라 다양한 반응을 나타내었는데, 대체적으로 고온의 stress가 H₂O₂를 증가시키고, 이를 제거하는 항산화 효소(SOD, APX, CAT, GR)의 활성이 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 45℃처리에서는 세포막의 손상이 일어나 항산화효소의 함량이 급격히 줄어드는 것을 알 수 있었다.
전체적으로 잣나무 종자들은 프라이밍 처리 시 무처리구보다 낮은 발아율을 보였다. 프라이밍 처리구 사이에서는 25℃에서 보다는 15℃에서 발아율이 높은 것으로 보이고, 25℃에서는 프라이밍 처리 4일 이후부터 발아율이 증가하며, 15℃에서는 처리기간이 길어질수록 발아율이 감소하는 경향을 보인다. 일반적으로 PEG 농도가 증가됨에 따라 점차적으로 발아가 향상되는 경향을 보인다고 보고가 되었지만, 잣나무 종자에서는 발아율의 향상을 확인할 수 없었다. 발아속도와 발아율은 정(+)의 상관을 나타냈었으며, 프라이밍 처리 시 특징적으로 발아균일도는 15℃에서 1일 처리 시 수분포텐셜 -1.2MPa에서 향상됨을 알 수 있었다.
프라이밍 처리 후 종자의 전기전도도는 처리기간과 온도 사이의 유의성은 없었으나, 25℃에서 수분포텐셜 -1.5MPa, 4일간 처리 시에는 다른 농도의 PEG처리보다 2배가량 증가하였다. 전체적으로 프라이밍 처리 후 종자들의 전기전도도는 무처리 종자보다 4배 이상 감소하였다. 이들 성분의 감소는 프라이밍 처리 후 세포막의 기능성 회복과 핵산과 수용성 단백질의 합성이 이루어져 유리 레디칼과 지방산화를 억제에 의한 결과(Saha 등, 1990)라고 해석된다. 프라이밍 처리 시 종자에서 누출되는 무기성분 중 무처리보다 적은 양이기는 하나 Na의 누출량이 가장 많았고, K와 Mg는 소량만 누출되었으며, Ca는 누출량이 없었다. 프라이밍 처리는 무처리보다 무기성분의 누출량이 낮았는데, 이러한 원인은 프라이밍의 개념이 낮은 수분압을 가진 용액에서 종자를 침지하여 종자의 수분 흡수량을 제한하여 급속한 수분유입에 의해 발생되는 세포막의 파열을 방지함으로서 누출량이 낮았던 것으로 해석된다.
프라이밍 처리 후 항산화 효소는 전체적으로 무처리구보다 낮은 활성을 보였으며, 처리기간 및 온도 사이의 유의성은 없었다. MDA의 함유량은 15℃에서 1일, -0.9~-1.2MPa에서 무처리구보다 3배가량 높은 함유량을 보였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study was conducted to analyze the germination, seedling growth and physiological activity of Pinus koraiensis seeds after accelerated aging and priming treatment. The results were as follows.
1. As a result of accelerated aging of Pinus koraiensis seeds, it was shown that aged seeds demonstrate due to seed degeneration reduced germination rate compared with non-aged seeds(92%). By and large, 18℃, 24℃ and 37℃ treatment showed a tendency to increase germination rates about 70% up to 15 days, decreasing thereafter, and seeds treated at 45℃ barely germinated.
2. After accelerated aging treatment, the electric conductivity at 45℃ treatment, showing 0% germination rate, was about 2.5 times higher than that of non-treatment group. The higher the seed aging temperature, the higher the value of electric conductivity. At 18℃, 24℃ and 37℃ treatment, as the number of aging treatment days increased, electric conductivity increased and the amount of inorganic, ingredients flowing out of low activity seeds that passed aging treatment time, was abundant. Particularly 'K' showed the highest leakage amount.
3. After aging treatment, antioxidant enzyme activity showed various reactions depending on enzyme type, treatment temperature and treatment time. High temperature stress increased H₂O₂ and the activity of antioxidant enzyme. At 45℃ treatment, cell membrane damage occurred, dramatically reducing the content of antioxidant enzymes.
4. Pinus koraiensis seeds, after priming treatment showed lower germination rate than non-treatment group. In priming treatment, 15℃ group showed higher germination rate than 25℃. At 15℃, the longer the treatment period, the lower the germination rate, while at 25℃ germination rate increased 4 days after priming treatment. With priming process, germination uniformity improved at -1.2MPa moisture potential for 1 day treatment at 15℃.
5. After priming treatment, the electric conductivity of seeds decreased more than four times that of non-treatment seeds. It is interpreted that such decrease was caused by the prevention of cell membrane burst occurring by rapid water influx through restriction of seeds water absorption.
6. After priming treatment, anti-oxidation enzyme showed lower activity by and large, and there was no significant correlation between treatment period and temperature. MDA content was three times higher than that of non-treatment group at 15℃ on the 1st day between -0.9 and -1.2MPa.
In conclusion, the aging treatment of Pinus koraiensis seeds offered valid indications to estimate seed activity and predict storage period. However, priming treatment could not induce rapid and uniform germination unlike the counterparts in other research results. This may be because of the peculiar thick bark of Pinus koraiensis.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 = 3
• Ⅱ. 연구사 = 6
• 1. 잣나무 종자와 활력검사 = 6
• 2. 노화촉진 처리와 종자의 활력 = 8
• 3. 종자의 흡습성과 프라이밍 처리 효과 = 8
• Ⅲ. 재료 및 방법 = 11
• 1. 실험재료 = 11
• 2. 실험방법 = 12
• (1) 노화처리 = 12
• (2) 프라이밍처리 = 12
• (3) 발아시험 = 13
• (4) 조사 및 분석 방법 = 13
• Ⅳ. 결과 및 고찰 = 18
• Ⅴ. 결론 = 41
• Ⅵ. 인용문헌 = 44
• Abstract = 50