Electron Beam Irradiation for Quarantining Cut Flowers and Its Effect on the Postharvest Quality

Abstract

본 논문은 전자빔 조사를 통해 절화의 수확 후 품질을 확보할 수 있는 안정적인 검역 기술의 개발에 목적을 두었다. 전자빔 조사 선량이 증가함에 따라 급격한 생체중의 감소와 더불어 절화 수명, 봉오리 열림, 화경, 꽃과 잎의 관상가치, 엽록소 함량 등이 감소하여 절화의 수확 후 품질이 감소하였다. 절화별 전자빔 저항성을 알아보기 위해 전자빔 조사 후 품질이 10% 저해되는 선량 (ED10 값)을 확인하였다. 그 결과, 장미의 ED10 값은 269.7-448.4 Gy 수준이었으며, 국화는 431.4-653.1, 백합은 144.4-306.3 Gy, 카네이션은 451.6 Gy, 꽃도라지는 841.2 Gy 수준으로 확인되어 전자빔에 대한 절화의 저항성은 식물종별, 품종별로 차이가 있음을 알 수 있었다. 전자빔 조사 선량이 증가함에 따라 Siberia 백합의 봉오리 열림이 심하게 저해되었는데, 이러한 증상에 대한 원인을 꽃잎 내부의 삼투압 및 탄수화물 변화와 DNA 피해를 통해 확인하였다. 꽃잎의 삼투압은 200 Gy 이하의 선량에서는 조사 후 6일까지 증가하는 경향이 관찰되었지만, 400 Gy 이상의 선량부터는 증가폭이 둔화되거나 감소하는 것으로 확인되었다. 꽃잎 내 탄수화물 함량 역시 200 Gy 이하의 선량에서는 봉오리 발달 단계에 따라 증가하다 조사 후 4일 이후부터 감소하였으나, 400 Gy 이상의 선량에서는 조사 후 2일째에 증가하였다가 곧바로 감소하는 것으로 확인되었다. Siberia와 Medusa 백합을 대상으로 세포 주기 분석을 실시한 결과 전자빔 조사 선량이 증가함에 따라 G0/G1 피크의 CV 값과 Background Aggregates and Debris (BAD) 값이 증가되었고, apoptotic 피크를 확인하였다. Medusa 백합에서 Siberia 백합보다 DNA 피해가 심한 것을 확인하였으며, Trypan blue 염색을 통해 Siberia 백합의 꽃잎은 400 Gy 이상의 선량에서, Medusa 백합의 꽃잎은 100 Gy 이상의 선량에서 전자빔에 의한 세포사를 관찰하였다. 이를 통해 Medusa 백합이 전자빔에 더욱 민감한 것으로 판단되었다. 절화 보존 용액 내의 탄수화물 첨가는 Siberia 백합의 개화를 촉진하였으며, Siberia 백합과 Leopard 국화에서는 전처리제보다 보존 용액 처리를 통해 전자빔에 의한 수확 후 품질 저해를 경감시킬 수 있었다. 또한, Leopard 국화는 전처리제와 보존 용액 복합 처리 역시 효과적이었다. 수출 및 저장 과정에서 절화의 수확 후 품질을 저해할 수 있는 잿빛곰팡이병원균(Botrytis cinerea) 균주를 대상으로 생육을 50% 저해하는 전자빔 선량(ED50 값)을 확인하였다. 그 결과, 포자의 ED50 값은 2.02 kGy 수준이었고, 균사의 ED50 값은 0.89 kGy 수준으로 확인되어 포자가 균사에 비해 전자빔 저항성을 가지는 것으로 확인되었다. B. cinerea 균주에 전자빔을 조사한 후 저장 온도에 따른 균사 생육을 확인한 결과 10oC에서 20oC에서보다 균사 생육이 억제되는 것을 확인하였다. 따라서, 식물 위생 검역 요건에 맞게 전자빔을 조사하고 적절한 수확 후 처리와 함께 저온을 유지한다면 B. cinerea 균사 생육은 충분히 저해하면서 절화의 수확 후 품질을 안정적으로 유지할 수 있을 것으로 판단하였다.