Flowering Response of Eremogone juncea (M.Bieb.) Fenzl to Photoperiod, Chilling Treatment, and Cold Storage

Abstract

Eremogone juncea (M.Bieb.) Fenzl is a Korean native plant which has attractive characteristics as a potential new ornamental crop with white flowers and summer flowering. For the commercialization of E. juncea, manipulation techniques to control flowering time are required. This study was carried out to examine the flowering response of E. juncea to photoperiod and chilling treatment to induce flowering (experiments 1 and 2) and cold storage to extend flowering (experiment 3). In experiment 1, naturally chilled one-year-old E. juncea was acclimated under 9 h photoperiod in a greenhouse for a month. After acclimation, the plants were forced under five different photoperiod conditions of 9, 12, 14, 16, and 24 h. There was no difference in percent flowering among photoperiod treatments, showing 57-85%. Furthermore, these plants did not show any significant difference in flowering parameters, such as days to visible bud, days to the first open flower, and flower stalk length, among photoperiod treatments. These results indicated that E. juncea can be classified as day-neutral plants. In experiment 2, the one-year-old plants were exposed to natural chilling or artificial chilling at 5°C for 0, 4, 8, or 12 weeks and 0, 4, or 8 weeks, respectively, and then moved into a walk-in chamber. Percent flowering was less than 30% in the non-chilling treatment. Percent flowering increased with increasing chilling duration at both natural and artificial chilling conditions. Days to visible bud and days to the first open flower also decreased as the chilling duration increased. These results indicated that chilling treatment is necessary for the flowering of E. juncea. To quantify the chilling requirement, the chill unit was calculated using modified chilling hours model (MCHM) and modified Utah model (MUM). Irrespective of chilling methods, the flowering characteristics were highly correlated with the chill unit (CU). For more than 80% flowering, at least 1,854 CU in MCHM or 1,889 CU in MUM were required in this experiment. In experiment 3, the plants which were already exposed to natural chilling during winter season were stored for 0, 4, 8, or 12 weeks at 0°C. Days to visible bud and days to the first open flower significantly decreased under cold storage treatment regardless of durations. Percent flowering also significantly decreased in all cold storage treatments. These results indicated that although flowering could be delayed by storing the plants at cold temperature, further studies on the storage timing or temperature are needed to overcome the decrease in percent flowering by cold storage. In conclusion, chilling treatment and cold storage can be used to control the flowering time of E. juncea for year-round cultivation.

벼룩이울타리는 한국 자생식물이며 여름에 개화하고 하얀색 꽃이 피는 매력적인 특성을 가지고 있어 새로운 관상식물 대상종으로 선정되었다. 벼룩이울타리의 산업화를 위해서는 개화시기를 제어하는 조절 기술의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 개화를 유도하기 위해 일장과 저온 처리에 따른 개화 반응을 살펴본 실험 1과 2가 진행되었고, 개화를 지연시키기 위해 저온 저장에 따른 개화 반응을 살펴본 실험 3이 진행되었다. 실험 1에서는 자연적인 저온을 받은 1년생 묘를 온실에서 약 한 달간 9시간 일장 조건에서 순화시킨 후 9, 12, 14, 16, 24시간의 일장 처리가 진행되었다. 일장 실험 결과, 꽃눈분화소요일수, 개화소요일수, 꽃대길이에서는 일장에 따른 유의미한 차이가 나타나지 않았다. 또한, 일장에 따른 개화율에도 차이가 나타나지 않았다. 따라서 벼룩이울타리는 일장에 따른 개화에 차이가 나타나지 않는 중성식물로 분류될 수 있다는 것을 확인하였다. 실험 2에서는 1년생 묘를 사용하여 0, 4, 8, 12주 동안 야외에서의 자연 저온 처리와 0, 4, 8주 동안 5°C 저온 저장고에서의 인공 저온 처리를 실시하였다. 저온 처리 후에는 20°C 의 생장상에서 처리에 따른 결과를 지켜보았다. 저온 무처리구에서는 30% 이하의 개화율을 보였다. 저온 처리기간이 증가할수록 저온 처리 방법에 상관없이 개화율이 증가했고, 꽃눈분화소요일수, 개화소요일수는 감소했다. 이러한 결과를 통해 벼룩이울타리의 개화를 위해서는 저온 처리가 필요하다는 것을 확인하였다. 저온을 정량화하기 위해 modified chilling hours model(MCHM)과 modified Utah model(MUM)을 사용하여 chill unit(CU)을 계산하였다. 자연 저온과 인공 저온 처리에서 개화 특성은 chill unit과 밀접한 관련이 있었다. 본 실험 결과를 토대로, 80% 이상의 개화율을 위해서는 MCHM에서는 1,854CU, MUM에서는 1,889CU 이상이 요구되었다. 실험 3에서는 겨울철 자연 저온에 노출된 벼룩이울타리 묘를 대상으로 0°C의 저온 저장고에서 0, 4, 8, 12주 동안 저온 저장 처리를 실시했다. 꽃눈분화소요일수와 개화소요일수에서는 모든 저온 저장 처리에서 유의미하게 감소하였다. 개화율의 경우에는 모든 저온 저장처리구에서 유의미하게 감소했다. 이러한 결과는 저온 저장 방법을 통해 식물의 개화를 지연시킬 수 있지만 저온 저장에 의한 개화율의 감소를 극복하기 위해서는 저온 저장 시기나 저장 온도에 관한 추가적인 실험이 필요할 것으로 확인되었다. 결론적으로, 저온 처리와 저온 저장 방법은 벼룩이울타리의 연중 생산을 위한 개화 시기 조절에 사용될 수 있다.