제 6 강 국화의 생리와 개화특성<Ⅰ. 광> 국화 고품질 생산기술 제 6 강 국화의 생리와 개화특성<Ⅰ. 광>

학습내용 학습목표 무엇을 배울까 2. 일장과 개화반응 1. 국화의 광합성에 대해서 이해한다. 2. 광도에 따른 국화의 생육 및 개화에 대해 이해한다. 3. 일장이 국화의 개화에 미치는 영향을 이해한다.

빛(light) -----------> 엽록소 1. 국화의 광합성 1) 광합성 광합성이란 식물체의 생육과 발달을 위해 공기중의 이산화탄소와 토양중의 수분을 결합하여 당을 만드는 과정이다. 광합성 속도는 이산화탄소, 온도, 수분, 그리고 미량 원소들과 같은 환경요소에 의해 직접적인 영향을 받으며 그 중에서 가장 중요한 요소는 광 에너지이다.  광합성은 국화의 잎에 있는 색소, 특히 클로로필에서 일어나는데 그림과 같은 과정으로 요약될 수 있다. 6CO2 + 6H2O 빛(light) -----------> 엽록소 C6H12O6 + O2 (sugar) 광합성의 과정

1. 국화의 광합성 2) 국화의 광합성과 광도 국화의 광합성에 가장 좋은 온도는 20~25°C이다. 국화는 야간 중에 이산화탄소를 방출하는데 이때의 광합성의 속도는 마이너스 상태를 유지한다. 광량이 점차 증가하면서 이산화탄소의 흡수와 산소의 방출이 균형을 이루는데 이때의 광도를 광보상점이라고 한다. 광보상점을 넘어서 광도가 계속 증가한다면 광합성 속도의 증가는 결국 광도가 증가하여도 더 이상 광합성량이 증가하지 않는 광포화점에 이르게 된다. 국화에서의 광보상 점은 대략 60 μmol· m-2· s-1 정도이고 광포화점은 800-900 μmol· m-2· s-1 정도이다.

1. 국화의 광합성 2) 국화의 광합성과 광도 광포화점 광합성량 호흡 광보상점 국화의 광보상점과 광포화점

1. 국화의 광합성 3) 국화의 생육과 광환경 국화는 광을 좋아하는 작물로서 높은 광도에서도 생육이 양호하다. 광보상점 이하의 낮은 광도에서는 잎이 적어지고 식물체의 중량이 낮아지는 경향이 있다. 그러나 지나치게 높은 광도에서는 식물체를 마르게 하여 생육이 위축되고, 엽록소의 붕괴로 인해 잎이 적갈색으로 탈색되는 현상이 나타난다. 특히 여름철 한낮에는 약 20%~30%로 차광을 해주면 국화의 생육이 좋아진다.

1. 국화의 광합성 4) 보광 우리나라의 경우처럼 해가 짧고 눈이 내리거나 흐린 날씨가 많은 겨울철과 같이 광환경이 불량한 조건에서는 전등을 사용하여 광합성을 촉진하게 하는 것이 필요한데 이를 보광이라고 한다. 보광을 함으로서 광합성이 촉진되고 결과적으로 생육이 촉진된다. 국화에서는 품종의 종류에 따라 다르지만 보광을 위한 광도는 대략 100-250 μmol· m-2· s-1 정도가 필요하다.

1. 국화의 광합성 4) 보광 보광은 장미, 백합, 또는 국화의 경우처럼 고가에 출하가 가능한 경우와 삽목 묘 또는 플러그 묘 등과 같이 좁은 공간에 많은 양을 재배하는 경우에 특히 유용하게 사용된다. 또한 겨울철에 나트륨 전등에서 발산되는 열에너지에 의해 온실내부의 온도가 상승하여 연료비를 절감시키는 부수적 효과를 거둘 수도 있다.

1. 국화의 광합성 5) 전등의 종류 국화재배에 있어서 다양한 종류의 전등이 사용되지만 크게 3그룹으로 나눌 수 있는데, 백열등, 형광등, 그리고 고압등이 있다. 백열등 형광등 일장을 조절하는데 사용 고압등 (나트륨등, 할로겐등) 온실내부에서의 자연광을 보광 하기 위해서 사용 - 보광에서 가장 효율적이면서 경제적인 광합성 에너지는 400과 700 nm(PAR)에 걸친 파장영역이다. 고압 나트륨등은 가시광선영역에서의 발광이 보다 효율적인 반면, 열에너지등과 같은 비가시광선 영역에서의 손실이 적다.

1. 국화의 광합성 5) 전등의 종류 - 고압나트륨램프의 또 다른 특징은 400에서 600W(watt) 등과 같은 고압에서의 단위와트에 대한 광에너지로의 전이율이 높다는 것이다. 그럼에도 불구하고, 자연광이 부족할 때 할로겐 등 단독으로 또는 고압나트륨등과의 혼합으로 사용하면 식물 생장에 보다 유익한 광질을 만들어 낼 수 있다. 램프의 유형 와트당 광에너지 (PAR/watt) 가시광선비율 (%) 비가시광선비율 램프의 수명 (년) 백열등 0.09 7 93 0.5 형광등 0.12 21 80 2 고압나트륨 등 0.40 25 75 3~4 할로겐 등 0.29 20 2~3

2. 일장과 개화반응 국화는 단일성 식물로서 광주기성을 변화시킴에 의해 개화를 조절할 수 있는 대표적인 식물이다. 일장에 대한 국화의 반응은 계통에 따라 다소 차이가 있으나 추국이나 동국의 경우, 늦여름이나 초가을에 일장시간이 짧아지면서 화아분화 하는 성질이 있다. 국내에서 추국이 자연 화아분화 하는 시기는 8월 초순경이며 자연개화기는 주로 10월 하순~11월 초이다.

2. 일장과 개화반응 영양생장 생식생장 우리나라의 일장과 화아분화 일장: 일출~일몰 + 40분, 매월 20일 기준

2. 일장과 개화반응 1) 한계일장 일장은 국화의 개화에 관여하는 가장 중요한 요인으로서 어떤 일장을 기준으로 하여 화아분화가 일어나는 경계를 한계일장이라고 한다. 하국과 하추국의 한계일장은 16~24시간으로서 일반적으로 일장에 관계없이 화아분화, 개화하는 품종군이다. 그러나 주년재배에 이용되는 추국은 하국과는 달리 단일에 의해 화아분화 및 개화가 유도된다. 추국의 화아분화는 13.5∼14시간 일장에서 시작되지만 화아발달은 이보다 짧은 13.5~12시간 정도의 일장에서 가장 좋다.

2. 일장과 개화반응 1) 한계일장 밤 낮 0 12 24hr 일장에 따른 국화의 개화반응 개화촉진 영양생장

2. 일장과 개화반응 2) 장일 처리 정식한 국화는 일정한 초장을 확보하기 위하여 자연광 및 전조등을 이용하여 하루 16시간 이상의 장일 상태에 두는 것이 필요하다. 이와 같이 화아분화를 억제하고 영양생장을 촉진하는 인위적인 처리를 장일 처리라고 한다. 장일 조건이 계속되는 한 국화는 영양생장을 계속하지만 어느 일정한 엽수 또는 초장에 도달하면 불가피하게 화아가 형성된다.  버들눈의 형성 이렇게 형성되는 화아분화는 정상적인 것이 아닌 버들눈이 형성된다.

2. 일장과 개화반응 3) 장일 처리에 필요한 한계조도 화아분화를 억제하기 위한 조도는 품종에 따라, 광원에 따라 상당한 차이가 있다. 그러나 일반적으로 화아분화를 억제하는 조도는 대분분의 품종에서 30~40lux 정도이다. 안전하게 사용할 수 있는 조도는 70~80lux 정도이면 충분하다. 조명방법은 백열등을 이용하여 100W 전구를 식물체 상부에서 1m 높이에 설치하고 간격은 2~2.5m 정도로 하여 전등사이의 밝기를 60~70lux로 되게 한다.

2. 일장과 개화반응 4) 광원과 파장 광량이 미치는 영향과 함께 광질 또한 국화의 생육과 발달에 매우 중요한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 화아분화 억제에 중요한 광원은 적색광이 많은 것이 효과적이다. 백열등, 형광등이 모두 사용될 수 있으나 백열등은 전력효율이 낮고 적색광이 적은 편이어서 최근에는 전구식 형광등을 사용하는 농가가 증가하고 있다.

2. 일장과 개화반응 5) 광(光) 중단 개화억제를 위한 장일 처리 방법으로는 주로 심야조명을 많이 이용하고 있다. 국화는 단일성 식물이지만 실제로 일장반응을 하는 것은 낮의 길이가 아닌 밤의 길이에 반응하여 화아분화 하게 된다. 실용적인 면에서도 일장을 연장해서 장일은 만들지 않고 암기(暗期, 밤)의 중간에 조명을 하게 되면 긴 암기가 절단되므로 화아분화를 억제할 수 있다. 이와 같이 한밤중에 전등조명을 하여 화아분화를 억제하는 기술을 광중단(光中斷, light break 또는 night break)이라고 한다.

2. 일장과 개화반응 5) 광(光) 중단 기간 전조시간(hrs) 10월 ~ 3월 4 4월 ~ 5월 3 6월 ~ 7월 2 10월 ~ 3월 4 4월 ~ 5월 3 6월 ~ 7월 2 8월 ~ 9월 연중 전조 시간

    2. 일장과 개화반응 6) 교호조명 한밤중에 조명을 하는 경우에 계속조명을 하지 않고 일정주기로 조명과 소등을 반복하여 전력소비량을 줄이는 방법이 있는데 이것을 교호조명(交互照明, cyclic lighting)이라고 한다.  이 방법은 7~10분 조명 후 20~23분 소등하는 식으로 이를 반복하는 방법이다.  경영면적이 넓고 전력이 부족하거나 절약할 필요가 있을 때 적용할 수 있다.  또 3일간 심야조명하고 1일은 소등하는 방법도 동일한 효과가 있으나 농업용 전기가 저렴하고 전구의 수명단축의 문제점 등으로 인해 일반화되지는 않고 있다. 

2. 일장과 개화반응 7) 단일처리 화아형성과 발달을 촉진하기 위해서는 하루 중 13시간 미만 (일반적으로 12시간)의 낮의 길이(단일조건)가 필요하다. 13시간 이상의 차광처리에서도 화아형성이 가능하나 이런 경우 화아의 형성과 발달이 늦어지고 꽃목이 길어지며 측지의 2차 생장이 나타나는 경향이 있다. 화아의 형성과 발달은 일장 및 광도, 온도에 의해서도 좌우되며 12~13시간의 차광은 화아형성이 방해 받지 않고 진행되는 요구시간이다. 단일처리부터 수확까지의 소요시간은 약 7~9주 정도이며 이기간은 광, 온도 등의 환경 및 유전적인 영향에 따라 결정된다.

   2. 일장과 개화반응 8) 장일기간과 단일기간 국화는 2~3일간의 단일로서 내부에서 꽃눈을 유기할 수 있는 물질이 생성되고 일주일이면 화아분화가 시작된다.  조명 중 부득이한 상황에서 장일이 중단되어 단일이 3일 이상 계속되었을 때에는 다시 조명을 해주면 버들눈이 생길 염려가 있으므로 초장이 확보되었으면 단일처리를 계속하여 개화시키는 것이 좋다.  만일 초장이 지나치게 짧아질 것이 예상되는 상황에서는 장일 조건에서 강적심을 하여 측지를 다시 발생시켜서 재배하는 것이 좋다. 

2. 일장과 개화반응 9) 재조명 전조재배를 하다가 갑작스러운 단일처리에 의해 노심현상, 설상화 감소, 상위엽의 왜소화, 볼륨 저하, 꽃 목이 현저하게 짧게 되어 꽃들이 둥글게 엉켜서 피는 등의 부작용이 나타날 수 있다. 이러한 현상을 방지하여 품질을 향상시키기 위해서 재 전조를 실시하는 경우가 있다. 재 전조 적기에 달하는 일수는 일조, 온도조건에 따라 다르지만 보통 단일처리 12~14일 후 5일간 재 전조하여 품질을 향상시킬 수 있다. 재 전조는 심야에 4시간동안 실시한다.

2. 일장과 개화반응 9) 재조명 스프레이국에서 절간이나 꽃 목 길이만 신장시킬 경우에는 일몰 후 12시간 경과했을 때부터 날이 밝을 때까지 전조하는 새벽 전조가 유효하다. 재 전조는 개화를 지연시키는 출하조절의 수단으로도 이용될 수 있다. 이 경우 개화지연은 적온 조건하에서 행하면 재 전조 일수 만큼 출하기가 지연되지만 재배온도가 낮으면 보다 길게 되는 경우가 많다.

2. 일장과 개화반응 10) 단일중단의 시기 국화의 정상적인 화아분화와 개화를 위해서는 자연일장이 12시간을 초과하는 경우에 매일매일 차광을 실시한다. 차광을 건너뛰면 건너 띤 일수 만큼 개화가 지연되는 경향이 있다. 스탠다드국화는 단일처리 5주후, 대부분의 스프레이국은 국화가 화색을 발현하는 시기(약 6주후)부터 차광을 중단하여도 개화시기에 영향을 주지 않는다.

2. 일장과 개화반응 11) 광질에 따른 개화 및 초장의 조절 가시광선 중 특히 적색광과 근 적색광에 의해 개화 및 초장의 조절이 가능하다. 5~10분여의 짧은 시간동안에 국화에 적색광을 비치면 화아분화가 억제되고 연이어 근 적색광을 비치면 화아분화가 촉진된다. 이와 함께 적색광/근 적색광의 상대적인 비율에 따라서 초장이 조절되는데, 예를 들어 적색광이 근 적색광보다 상대적으로 많으면 초장이 억제되고 반대로 근 적색광이 상대적으로 많으면 초장이 증가한다. 이와 같은 현상은 파이토크롬 단백질에 의해 일어나는 것으로 알려졌다.

2. 일장과 개화반응 R FR 11) 광질에 따른 개화 및 초장의 조절 광질에 따른 국화의 개화반응 0 12 24hr 개화억제 개화촉진 R FR 0 12 24hr 광질에 따른 국화의 개화반응 식물의 종류 줄기신장의 억제(%) 국화 34 금어초 13 팬지 27 광질(R/FR)에 따른 국화의 줄기신장 억제효과

정리해 봅시다 일장과 국화의 생육 및 개화반응에 대해 정리해 봅시다. 우리나라에서 일반국화는 5월 하순~7월 중순의 자연일장에서 영양생장을 계속하지만 그 외의 기간에서는 개화가 가능한 일장이다. 추국의 화아분화는 13.5~14시간 일장에서 시작되고 화아의 발달은 이보다 짧은 13시간 정도에서 일어난다. 장일 처리는 한밤중 2~4시간 정도로 하여 70~80lux의 조도가 필요하다. 단일처리는 13시간 미만(일반적으로 12시간)의 일장으로 화아가 형성되어 화색이 물들기 시작할 때까지 계속한다.

물어봐요 Q & A

Q&A 전조와 보광의 차이점은? 전조 보광 화아분화를 억제하기 위하여 야간 중에 조명을 비추는 것 식물의 광합성을 촉진하기 위해서 고압전등을 이용하여 조명을 비추는 것 백열등, 형광등을 주로 사용 할로겐등, 나트륨등을 주로 사용 낮은 광도에서 가능 높은 광도에서 가능 클로로필이 관여 파이토크롬이 관여

생리생태와 개화특성 <II. 온도>” 입니다. 학습종료 수고하셨습니다. 다음 강의는 “제 7 강 국화의 생리생태와 개화특성 <II. 온도>” 입니다.