지구 온난화에 의한 기온 상승은 과실의 생장과 발육에 영 향을 주어 개화기, 수확기 등의 생물계절의 변동을 유발할 뿐 아니라, 과실의 발육상태와 품질에도 변화를 주어, 품질, 저장 력, 품종별 적지 및 주산지의 위치에 매우 중대한 변화를 주고 있다(Lee et al., 2012; Yokoyama, 2005).
특히 포도에서는 기온상승에 의행 저온요구도를 충족시키지 못해 휴면이 타파되지 않을 수 있으며, 생육기의 고온에 의해 영양 및 생식생장에 좋지 않은 영향을 주어 과실품질을 저하 시킬 수 있다(Sugiura et al., 2007). 특히 성숙기가 여름철과 조우하는 포도 작형의 경우 고온에 의해 착색불량이 발생하여 상품성이 크게 저하된다(Lee et al., 1979).
온도가 포도 착색에 미치는 영향은 많은 연구자에 의해 보고 되어 왔다(Kliewer, 1977; Kliewer & Linder, 1970). Carbernet Sauvignon 포도는 낮 온도가 15 ~ 20°C 범위에서 성숙한 포도 가 30 ~ 35°C에서 성숙한 포도에 비하여 안토시아닌 함량이 높 다고 하였다(Brttrose et al., 1971). 또한 ‘Emperor’ 포도는 직 사광선에 의한 과실 자체의 온도상승이 착색에 관여한다고 하 였다(Kliewer, 1977). 이와같이 성숙기의 온도 조건은 포도 광 합성에 영향을 주어 과립의 생장을 감소시키고(Kobayashi et al., 1965), 당도와 산도를 감소시킨다고 알려져 있으며 (Brttrose et al., 1971; Kobayashi et al., 1965), 안토시아닌 등의 형성을 억제하는 것으로 보고되고 있다(Mori et al., 2007; Yamane et al., 2006).
이에 본 연구에서는 국내육성 품종 중 ‘자랑’과 ‘흑보석’을 공시해 여름철 고온기 차광조건 하에서 국내육성 포도 신품종 의 광합성 특성 및 과실품질을 조사하여 여름철 고온기 적정 차광방법을 구명하고자 본 연구를 수행하였다.
재료 및 방법
본 연구는 농촌진흥청 공동연구사업으로 2012년부터 2014 까지 연구를 수행하였다. ‘자랑’ 포도는 옥천군 청성면에 위치 한 포도연구소 내 비가림 하우스 재배에 재식되어 있는 6년생 포도나무를 이용하였으며, ‘흑보석’ 포도는 옥천군 동이면에 위치한 농가 비가림 하우스의 5년생 포도를 임차하여 시험하 였다. 비가림 하우스 차광의 개폐는, 낮 기온이 30°C 이상 되 는 고온기인 7월 상순 ~ 8월 중순까지 차광 재배하였으며, 차 광망은 하우스 내 수평커튼에 고정하였다. 차광 조건은 무처 리, 흑색 PE 30% 차광망 , 흑색 PE 50% 차광망 등 3수준 으로 처리하였다.
포도의 광합성 측정은 광합성측정기(LI-6400, Li-cor, Inc., USA)를 이용하였다. ‘자랑’ 포도는 13년 8월 9일, ‘흑보석’ 포도는 13년 8월 12일에 오전 10시와 오후 1시에 2번 측정 하였으며, 측정조건은 CO2 flux는 400 μmol·m-2·s-1, 측정시 LED 광조건은 PPF (photo proton flux) 1000 μmol·m-2·s-1으 로 조절하여, 3반복하여 측정하였다. 측정 부위는 기부로부터 4 ~ 5번째 잎을 사용하였다. 엽온 측정은 Infrared thermometer (AR-300, Bayer Envi. Sci. China)를 사용하여 기부로부터 4 ~ 5번째 잎을 10반복 측정하였다.
과실특성은 농업과학기술연구조사분석기준(RDA, 2003)에 의하여 조사하였으며, 당도는 과즙을 취해 디지털당도계(PR- 32, Atago, Japan)로 측정하였으며, 산함량은 과즙 10 ml에 증 류수 40ml로 희석한 후, 0.1N NaOH 용액으로 pH 8.1까지 적정하여 주석산(tartaric acid)의 함량으로 환산하였다. 과실의 착색은 송이의 중간부분을 색차색도계(CR-200, Minolta, Japan)를 이용하여 Hunter Value(L, a, b)값을 측정하였다. 과 피 중 안토시아닌 함량은 cork borer (5 mmΦ)를 이용, 과립 의 적도면에서 10개의 과피 절편을 채취하여 0.1N HCI- 100% EtOH (15 : 85, V/V)용액에 침지하여 냉암소에서 24시 간 보관한 후 spectrophotometer (UV-2501 PC, Shimadzu, Japan) 로 535 nm에서 흡광도를 측정하여, Fuleki & Francis (1968a, 1968b)의 방법으로 총 안토시아닌 함량을 계산하였다.
통계분석은 SAS(Statistical Analysis System, version 9.2, USA)를 이용하여 통계처리 하였다.
결과 및 고찰
광합성량
고온기 차광조건에 따른 ‘자랑’ 포도와 ‘흑보석’ 포도의 광 합성은 Table 1과 같다. ‘자랑’ 포도의 무처리 광합성률은 오 전 10시에 8.3 μmolCO2·m-2·s-1, 오후 1시에는 2.7 μmolCO2· m-2·s-1로 광합성률을 보였으며, 10시보다 고온인 오후 1시에 광합성률이 더 낮았다. 이는 무처리에서는 직사광선에 의해 외 기온보다 하우스 내가 고온이 되어 광합성이 저하하는 경향을 보였으나, 차광 30%에서는 10시에 13.4 μmolCO2·m-2·s-1, 오 후 1시는 12.4 μmolCO2·m-2·s-1로, 무처리 대비 오전에는 5.1, 오후에는 9.4 광합성률이 높았으며, 차광 50%에서는 10시에 13.8 μmolCO2·m-2·s-1, 오후 1시는 13.8 μmolCO2·m-2·s-1로, 무 처리 대비 오전에는 5.5, 오후에는 11.1 광합성률이 높아 차광 에 의한 온도저하가 광합성에 효과가 있음을 알 수 있었다. 차광 정도와 측정 시간에 따른 광합성률 간에는 차이가 없어 30% 차광 정도가 적정하다고 판단되었다. 이는 직사광선에 의 한 과실 자체의 온도상승과 성숙기의 여름철 고온은 포도 광 합성에 영향을 준다는 연구결과와 일치하였다(Kliewer, 1977; Kobayashi et al., 1965). 하우스 재배에서 실내 온도가 지나 치게 고온일 때는 증산을 억제하기 위하여 기공을 닫는다 (Park, 2013)고 알려져 있다. 이상의 결과로 ‘자랑’ 포도는 하 우스 재배 시 7월 상순 ~ 8월 중순 여름철 기온이 30°C를 넘 는 고온기 때 차광처리 간의 광합성률을 고려하여 30% 차광 망을 하우스 수평커튼에 고정하여 10시 ~ 5시까지 사용하면 될 것으로 판단되었다.
‘흑보석’ 포도는 하우스 내 무처리 광합성률은 오전 10시에 는 10.9 μmolCO2·m-2·s-1, 오후 1시에는 6.5 μmolCO2·m-2·s-1 로 광합성률을 보였으며, 오전보다 고온인 오후 1시에 광합성 률이 낮아 ‘자랑’ 포도와 같은 경향이었다. 그러나 차광 30% 에서는 10시에 7.8 μmolCO2·m-2·s-1, 오후 1시는 14.1 μmolCO2· m-2·s-1로, 무처리 대비 오전에는 –3.1로 차광처리에 의해 광합 성률이 저하되며, 오후에는 7.6 광합성률 증가를 보였으며, 차 광 50%에서는 10시에 6.5 μmolCO2·m-2·s-1, 오후 1시는 13.4 μmolCO2·m-2·s-1로, 무처리 대비 오전에는 –4.4로 차광처 리에 의해 광합성률이 저하되며, 오후에는 6.9 광합성률 증가 을 보여 ‘자랑’ 포도와 다른 경향을 보였다. 차광 정도에 따른 광합성률은 차이가 없으나, 차광 시간에 따른 광합성률은 오 전 10시보다 오후 1시에 높아 차광에 의해 엽온이 낮아지면 서 광합성이 2배 증가되었다. 이는 35°C이상의 고온이 되면 광합성이 감소하기 시작하며, 온도가 상승함에 따라 증기압차 가 높아지면 기공이 폐쇄되고(Lakso et al., 1999), 호흡 비용 이 높아지기 때문에 광합성이 현저히 저해된다(Oh et al., 2004)는 연구와 유사한 결과를 보였다. 이상의 결과로 ‘흑보석’ 포도는 하우스 재배 시 7월 중순 ~ 8월 중순 기온이 30°C를 넘는 여름철 고온기 때, 하우스 수평커튼에 30% 차광망을 고 정하여 오후 12시 ~ 4시까지 사용하는 것이 적정하다고 판단 되었다.
엽온의 변화
고온기 차광정도에 따른 ‘자랑’ 포도와 ‘흑보석’ 포도의 엽온 변화는 Table 2와 같다. ‘자랑’ 포도의 엽온을 조사한 결과, 10 시부터 17시까지 평균 외기온은 33.3°C, 무처리는 37.3°C, 30% 차광은 33.1°C, 50% 차광은 32.5°C이었다. 무처리 대비 30% 차광 엽온은 4.2°C, 50% 차광 엽온은 4.8°C 낮았으며 무처리와 차광 처리간의 범위는 4.8°C로 차광이 엽온 저하에 효과적이었으며, 차광처리 간에는 큰 차이가 없었다. ‘흑보석’ 포도의 엽온을 조사한 결과, 10시부터 16시까지 평균 외기온 은 32.8°C, 무처리는 35.1°C, 30% 차광은 31.0°C, 50% 차광 은 30.2°C이었다. 무처리 대비 30% 차광 엽온은 4.1°C, 50% 차광 엽온은 4.9°C 낮았으며 무처리와 차광 처리간의 범위는 4.9°C로 차광이 엽온 저하에 효과적이었으며, 차광처리 간에는 큰 차이가 없었다. 이는 포도가 생육 적온 범위가 넓은 과종 으로 생육 적온이 25 ~ 30°C로 알려져 있어(Brttrose et al., 1971), 내서성은 유전적 차이와 포도 종류와 품종에 따라 다 르며(Oh et al., 2004), 포도 원생군에 따라 생육 최적온도가 다른 것은 감온성과 감광성 정도에 따라 온도 적응 범위가 다 르기 때문이라는 주장이 있다(Kobayashi et al., 1965). 이상 의 결과로 ‘자랑’ 포도와 ‘흑보석’ 포도의 엽온 저하 평균과 범위를 보았을 때 30% 차광처리가 적정하다고 판단되었다.
과실특성
고온기 차광조건에서 ‘자랑’과 ‘흑보석’ 포도의 과실특성은 Table 3과 같다. ‘자랑’ 포도의 과방중은 무처리 484.0 g 대비 차광 30%에서 504.1 g 차광 50%에서 501.8 g으로, 과립중도 무처리 8.6 g 대비 차광 30%에서 9.6 g 차광 50%에서 9.2 g 으로 무처리 대비 유의성이 있었다. ‘흑보석’ 포도의 과방중은 무처리 476.5 g 대비 차광 30%에서 526.9 g 차광 50%에서 517.0 g으로, 과립중도 무처리 9.0 g 대비 차광 30%에서 9.9 g 차광 50%에서 9.7 g으로 무처리 대비 유의성이 있었으나, ‘자 랑’과 ‘흑보석’ 포도의 과방장 과방경 과립수는 차광 처리간에 유의성이 없었다. ‘자랑’ 포도의 당도는 무처리 17.4 °Brix 대 비 차광 30%에서 19.4 차광 50%에서 19.0으로, 산도는 무처 리 0.42% 대비 차광 30%에서 0.32 차광 50%에서 0.33으로 무처리 대비 유의성이 있었으며, ‘흑보석’ 포도의 당도는 무처 리 16.4 °Brix 대비 차광 30%에서 18.5 차광 50%에서 18.3 으로, 산도는 무처리 0.60% 대비 차광 30%에서 0.48 차광 50%에서 0.42로 무처리 대비 유의성이 있었다. 이는 직사광선 에 의해 온도가 높으면 수체의 호흡률 역시 증가하기 때문에 순광합성이 감소하여 과실로 전류하는 동화산물의 양이 제한 될 뿐만 아니라(Oh et al., 2004; Kliewer, 1977; Kliewer & Linder, 1970), 순광합성량의 감소는 당, 페놀, 안토시아닌 등 대사물질의 감소를 가져온다(Buttrose et al., 1971; Lee & Tomana, 1980). 이상의 결과로 ‘자랑’ 포도와 ‘흑보석’ 포도의 고온기 차광에 따른 과실특성을 보았을 때, 잎의 광합성률이 최대가 될 수 있도록 온도를 낮추는 것이 과방중 증가에 유리 하다고 생각되었다. 당도와 산도가 차광처리에서 유의성을 보 인 것은 차광처리에 의한 광합성률과도 관계가 있는 것으로 판단된다.
안토시아닌 및 착색도
고온기 차광조건이 ‘자랑’과 ‘흑보석’ 포도의 과실품질은 Table 4와 같다. ‘자랑’ 포도는 안토시아닌이 무처리가 28.8 μg/cm2로 무처리 대비 차광 30%가 42.8, 차광 50%가 40.0 높았으며, 명도(L)은 무처리가 26.8로 높았고, 30% 차광 에서 24.8, 차광 50%에서 24.2로 낮았다. 적색도(a)는 무처리 가 3.57로 높았고, 30% 차광에서 0.39, 차광 50%에서 –0.84 로 낮았다. 황색도(b)는 무처리가 6.61로 높았고, 30% 차광에 서 4.59, 차광 50%에서 4.21로 낮았다.
‘흑보석’ 포도의 안토시아닌은 무처리가 68.7 μg/cm2이며 차 광 30%가 60.5, 차광 50%가 60.5이었으며, 명도(L)은 무처리 가 24.3, 30% 차광에서 23.1, 차광 50%에서 23.3이었고, 황 색도(b)는 무처리가 4.03으로 높았고, 30% 차광에서 4.25, 차 광 50%에서 4.18로 낮았으며, 안토시아닌, 명도, 황색도는 처 리간에 유의성이 없었다. 적색도(a)는 무처리가 –0.84로 높았 고, 30% 차광에서 –1.14, 차광 50%에서 –1.28로 낮아 유의 성이 있었다.이는 ‘Emperor’ 포도를 37°C와 32°C로 장기간 처리한 후 다시 자연 상태로 두면 안토시아닌이 생성되지 않 았는데, 이는 고온 조건이 과실 중의 안토시아닌 합성에 관여 하는 효소의 합성을 저해하거나 불활성화한 것이라고 하였다 (Kliewer, 1977). 또한, 포도는 유전적으로 안토시아닌 축적량 이 적은 Delaware와 축적량이 많은 MBA(Muscat Bailey A) 는 거봉에 비하여 30°C에서 안토시아닌 생성이 인정되었으며, 품종 간의 안토시아닌 함량 차이는 온도에 대한 감수성과 관 계가 있다고 보고하였다(Lee & Tomana, 1980). 이상의 결과 로 ‘흑보석’ 포도에 비하여 ‘자랑’ 포도는 안토시아닌 합성이 고온에 의해 억제되며 차광에 의한 하우스 내 온도 저하로 안 토시아닌이 1.5배 증가하고 착색증진 효과가 있는 것으로 판 단된다.
적 요
본 연구는 30°C 이상 고온기 포도 착색장해를 경감하기 위 하여 차광 정도에 따른 포도 광합성과 과실특성 및 품질과의 관계를 구명하고자 국내육성 ‘자랑’과 ‘흑보석’ 포도를 가지고 수행하였다.
-
‘자랑’ 포도는 오전 10시 무처리 대비 차광 30%에서 오전 에는 5.1 μmolCO2·m-2·s-1, 오후에는 9.4 μmolCO2·m-2·s-1 광합성 률이 높아 오전부터 차광하는 것이 효과적이었으며, ‘흑보석’ 포 도는 무처리 대비 오전 10시에 –3.1 μmolCO2·m-2·s-1로 광합성 률이 저하하고, 오후에 7.6 μmolCO2·m-2·s-1 광합성률이 증가하 여 오후 고온에서 30% 차광 처리하는 것이 효과적이다. 차광 30%와 50% 처리간에는 광합성률 차이가 인정되지 않았다.
-
‘자랑’ 포도를 10시부터 17시까지 평균온도는 무처리 대 비 30% 차광 엽온은 4.2°C, 50% 차광 엽온은 4.8°C 낮았으 며, ‘흑보석’ 포도는 10시부터 16시까지 평균온도는 무처리 대 비 30% 차광 엽온은 4.1°C, 50% 차광 엽온은 4.9°C 낮았다. 두 품종 모두 무처리와 차광 처리간의 범위는 4.8 ~ 4.9°C로 차광이 엽온 저하에 효과적이었으며, 차광처리 간에는 큰 차 이가 없었다.
-
과실 특성에 있어서는 ‘자랑’과 ‘흑보석’ 포도의 과실중, 당함량, 산도는 무처리구와 인공차광 처리구 간 유의성이 있 었다. 하지만 과방길이, 직경, 과립수는 처리구 사이에 유의성 이 인정되지 않았다.
-
‘자랑’ 포도 안토시아닌은 무처리 28.88 μg/cm2 대비 차광 30%가 42.8 μg/cm2로 1.5배 높았으며 명도(L)은 차광 처리에 서 낮고, 적색도(a)는 무처리가 높으며, 황색도(b)는 차광 처리 에서 낮으나, 차광처리 간에는 차이를 보이지 않았다. ‘흑보석’ 포도는 안토시아닌, 명도(L), 황색도(b)는 처리 간 유의성이 없 었으나, 적색도(a)는 차광 30%에서 유의성을 보였으나, 차광 처리 간에는 유의성이 인정되지 않았다.
