[1차-3과목] 재배학 및 원예작물학(3) - 작물의 생육

4. 작물의 생육

1) 상적발육

(1) 생장(양적)과 발육(질적)의 개념

①

생장 : 작물의 여러 기관이 양적으로 증대하는 것

발육 : 발아, 화성, 결실, 성숙 등 질적 변화를 통해 작물이 완성되어지는 과정

 

② 생장+발육=생육

생육과정은 영양생장과정과 생식생장과정으로 구분된다.

발아 -----------------> 화아분화, 개화 -----------------> 결실

          영양생육                                  생식생육

 

(2) 상적 발육설

① Lysenko(리센코) 가 1934년 발표한 상적 발육설

② 상적발육설 내용

- 생장과 발육은 서로다른 현상이다. 생장은 양적증가이고, 발육은 질적변화를 의미한다.

- 종자식물의 전 발육단계는 개개의 단계, 즉 상(phase)으로 구성되어 있다.

- 전 단계의 발육상을 경과하지 못하면 다음의 발육으로 이행되지 않는다.

- 하나의 작물이 개개의 발육상을 완료하려면 각 발육상에 따라 서로 다른 환경조건을 필요로 한다.

발아 -> 화아분화, 개화 -> 결실

     { 작물의 내적요인: 개화호르몬, C/N률 }

     { 환경적 외적요인 : 춘화, 일장효과 }

 

(3) 화성의 유인

① 화성 유도의 요인

- 작물 내적인 요인 : C/N율, 식물호르몬인 개화호르몬(플로리겐)

- 작물 외적인 요인 : 춘화(vernalization), 일장효과 등

 

② C/N율

- 식물체 내의 탄수화물과 질소의 비율을 C/N율이라고 함

- 질소가 부족하지 않은 상태에서 C/N율이 높을 때 식물의 화성과 결실이 좋아짐

 

③ 개화호르몬

- 플로리겐(Florigen)은 잎에서 생성되어 줄기를 통해 생장점으로 이행되어서 꽃눈분화를 일으킨다.

 

2) 버널리제이션(춘화)

(1) 버널리제이션의 의의

① 생육의 일정한 시기(종자일때, 녹체기일때) 에 일정한 온도(보통 저온)에 노출시킴으로써 화아분화 및 개화가 유도되는데, 작물의 개화를 유도하기 위하여 생육의 일정한 시기에 일정한 온도처리를 하는 것을 버널리제이션이라고 한다.

② 춘화의 효과를 나타내기 위해서는 온도 이외에도 산소의 공급이 절대적으로 필요하며, 종자가 건조하거나 배나 생장점에 탄수화물이 공급되지 않으면 춘화효과가 발생하기 힘들다.

 

(2) 버널리제이션의 구분

① 처리온도에 의한 구분

- 저온춘화 : 10도 이하의 저온에서 춘화 // 저온춘화는 광선(빛)의 유무와 관계가 없다

▶ 추파맥류: 최아종자(싹 틔운 종자)를 0 ~ 3도에 30 ~ 60일

▶ 배추 : 최아종자를 -2 ~ 1도에 33일

▶ 시금치 : 최아종자를 0 ~ 2도에서 32일

▶ 봄무 : 최아종자를 0도에서 15일

 

- 고온춘화 : 10~30도에서 춘화 // 콩과 같은 단일식물+상추(장일식물)

▶ 콩 : 최아종자를 20 ~ 25도에 10 ~ 15일

▶ 옥수수,수수 : 최아종자를 20 ~ 30도에 10 ~ 15일

▶ 벼 : 최아종자를 37도에서 10 ~ 20일

 

② 처리시기에 의한 구분

- 종자춘화 : 최아종자의 시기에 춘화하는 것 (대부분) //맥류, 무, 배추, 시금치 등

- 녹체춘화 : 녹체기(엽록소가 생성될 때)에 춘화하는 것 // 양배추,당근 등

 

(3) 이춘화와 재춘화

① 이춘화

: 저온춘화처리 중간에 급격한 고온에 노출되면 춘화의 효과를 상실하게 되는 현상을 말함.

//춘화효과의 정착 : 저온처리의 기간이 길수록 이춘화하기 힘들고 어느정도의 기간이 지나면 고온에 의해 이춘화되지 않음

 

② 재춘화

: 이춘화 된 경우에도 다시 저온처리하면 춘화가 되는 현상을 말함.

 

3) 일장효과

(1) 일장효과의 의의

- 일장(day-length)이 식물의 화아분화, 개화 등에 영향을 미치는 현상을 말함

- 일장이란 하루 24시간 중 낮의 길이를 말하는데, 일반적으로 일장이 14시간이상이면 장일, 12시간 이하일때 단일이라 함

- 화성을 유도할 수 있는 일장을 유도일장, 유도할 수 없는 일장을 비유도일장,  유도일장과 비유도일장의 경계가 되는 일장을 한계일장이라 함

 

(2) 식물의 일장형

① 장일식물 : 장일상태에서 화성이 촉진되는 식물 / 유도일장은 장일쪽에 있고 한계일장은 단일쪽에 있음

추파맥류, 시금치, 양파, 양귀비, 상추, 감자 등

 

② 단일식물 : 단일상태에서 화성이 촉진되는 식물

국화, 옥수수, 콩, 코스모스,나팔꽃, 사르비아, 칼랑코에, 포인세티아

 

③ 중성식물 : 화성이 일장에 영향을 받지 않는 식물

고추, 가지, 당근, 강낭콩, 토마토

 

④ 정일식물 : 특정한 일장에서만 화성이 유도되는 식물로, 2개의 명백한 한계일장이 존재하는 식물

ex) 사탕수수의 F106이란 품종은 12시간에서 12시간45분의 일장에서만 개화한다.

 

⑤ 장단일식물 : 처음 일정기간은 장일이고, 뒤의 일정기간은 단일

밤에피는 쟈스민

 

⑥ 단장일식물 : 처음 일정기간은 단일이고, 뒤의 일정기간은 장일

프리뮬러, 딸기, 초롱꽃

 

(3) 일장효과에 영향을 미치는 요인

① 일장효과의 감응부위는 성숙한 잎이며, 어린잎은 거의 감응하지 않는다.

② 가을국화의 경우 10~15도 이하에서는 일장과 관계없이 개화하며, 장일성인 사리풀의 경우 저온에서는 단일조건이라도 개화한다.

③ 광의 파장은 600~660nm의 적색광이 가장 효과가 크다.

④ 야간조파(night break)란 단일연속암기 중간에 광을 조사하는 것을 말한다. 단일식물은 일정기간 동안의 연속암기가 필요하다. 분단하면 암기의 합계가 아무리 길다해도 단일효과는 발생하지 않는다.

 

(4) 일장효과의 농업적 이용

① 개화기조절 및 육종에 활용

 

② 생육에 활용

- 양파, 마늘은 장일처리하면 인경(비늘 줄기) 발육 촉진

- 장일은 시금치의 추대(꽃대) 촉진

- 단일처리를 하면 감자, 다알리아, 고구마의 괴근 형성 촉진

- 단일은 마늘의 2차생장(벌마늘) 을 증가시킴

 

③ 성전환에 이용

- 오이, 호박은 단일처리하면 암꽃수가 증가하고, 장일처리하면 수꽃수가 증가

- 삼은 자웅이주인데, 자주(암그루)가 섬유의 질이 좋다. 단일에서 성전환이 되므로 암그루만을 생산할 수 있다.

 

4) 식물호르몬과 생장조절제

(1) 식물호르몬

① 옥신(생장)

- 생장점 부위에서 생성, 위쪽에서 아래쪽으로 이동

- 신장생장 촉진, 식물의 줄기가 굴광성을 나타내는 것은 광선을 받지 않는 쪽에 더 많은 옥신이 분포되어 있기 때문에 광선을 받는 쪽보다 신장생장이 더 촉진되어 굴광현상이 나타난다.

- 사이토카이닌과 같이 callus(세포덩어리=세포군)를 증식

- 착과 및 과실의 비대생장 촉진

- 단위결과(수분없이 결실을 맺는 일)를 일으킴

- 이층형성을 억제 / 가을이 되면 옥신의 생성량이 감소하여 이층이 형성되어 낙과 또는 낙엽이 지게됨

- 발근촉진작용(뿌리가 잘 자라날 수 있도록) 

 

② 지베렐린(도장)

- 식물체 내에서 합성되어 뿌리, 줄기, 잎, 종자 등 모든 기관에 분포되어 있으며 특히 미숙종자에 많이 함유

- 신장효과는 특히 어린 조직에서 현저하며, 왜성식물에서 더욱 강하게 나타남

- 개화에 저온처리와 장일조건을 필요로 하는 식물은 지베렐린 처리에 의하여 개화가 촉진된다

즉, 지베렐린처리는 저온처리 또는 장일처리에 대체적작용을 한다.

- 휴면타파, 발아촉진

- 토마토, 오이, 복숭아, 사과, 포도 등에서 지베렐린은 단위결과를 촉진 -> "씨없는 포도" 생산 가능

 

③ 사이토카이닌(세포분열)

- 세포분열 촉진, 뿌리에서 생성되어 물관을 통해 지상부로 이동

- 옥신과 함께 존재해야만 세포분열 촉진 가능

- 측아(곁눈)신장을 촉진

- 기공의 개폐를 촉진

 

④ 에틸렌(숙성, 노화, 스트레스)

- 식물조직에서 생성

- 화아유도, 발아촉진

- 고추, 미숙과, 토마토의 착색 촉진

- 탈리현상 촉진

- 오이, 호박의 암꽃 착생수를 증대

- 상편생장 촉진

- 엽록소(클로로필)분해

 

⑤ 아브시진산(억제)

- 발아억제, 휴면촉진

- 가을에 증가하여, 낙과촉진

- 잎의 탈리 촉진

- 노화 촉진

- 토마토는 아브시진산 함량이 증가하면 기공이 닫혀 내건성이 강해짐

 

(2) 생장조절제

① 식물호르몬을 인공적으로 합성하여 식물에 처리하여 줌

② 옥신계통의 생장조절제 -> 착과제, 낙과방지제, 제초제로 활용

③ 지베렐린계통의 생장조절제는 GA1-84가 있음