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ISSN : 1225-8504(Print)
ISSN : 2287-8165(Online)
Journal of the Korean Society of International Agriculture Vol.35 No.3 pp.207-215
DOI : https://doi.org/10.12719/KSIA.2023.35.3.207

Characteristics of Leaf Photosynthesis and Fruit Quality in‘Sweet Gold’Kiwifruit under Adjusted Soil Water Content at the Fruit Maturation Stage

Jae-Hong Park*, Myung-Hyup Oh*, Hyeok-Sang Go*, Kwan-Jung Song**†
*Jeju Special Self-governing Province Agricultural Research and Extension Services, 63556, Korea
**Faculty of Bioscience and industry, Jeju Nation University, 63243, Korea
Corresponding author (Phone) +82-64-754-3328 (E-mail) kwansong@jejunu.ac.kr
August 5, 2023 September 14, 2023 September 14, 2023

Abstract


Yellow-fleshed "Sweet Gold" kiwifruit on Jeju Island were studied to examine how irrigation and soil moisture control affected changes in photosynthetic traits and fruit quality during fruit maturation (120 to 170 days after full bloom). Concerning photosynthetic characteristics, the photosynthetic rate decreased by 10-19%, stomatal conductance by 24-47%, and transpiration rate by 8-25%, when compared to conventional irrigation, as irrigation was reduced and soil moisture content decreased. Fruit weight showed a tendency to increase until harvest, and while a lower soil moisture content led to a less pronounced increase in fruit weight, this difference was not statistically significant. The dry matter rate exhibited a similar trend to the change in fruit weight. Sugar content demonstrated a continuous increase after 130 days, with lower irrigation amounts resulting in higher levels of sugar content due to decreased soil moisture. The Hue value (h°) exhibited a continuous decrease after 140 days from full bloom, correlating with declining soil moisture content. After 130 days from full bloom, soluble sugar content increased rapidly while starch content gradually decreased after 150 days from full bloom. However, with conventional irrigation, the increase in soluble sugar content tended to be less noticeable. This study confirmed that in yellow-fleshed ‘Sweet Gold’ kiwifruit, managing irrigation and soil moisture reduction during the ripening period can lead to decreased fruit weight but increased dry matter, sugar content, and expression of flesh color, ultimately enhancing fruit quality and expediting ripening.



‘스위트골드’ 키위에서 과실 성숙기 토양수분 조절에 따른 광합성 및 과실품질의 특성

박재홍*, 오명협*, 고혁상*, 송관정**†
*제주특별자치도농업기술원
**제주대학교 생물산업학부

초록


    서 언

    키위는 다래나무과(Actinidiaceae) 다래나무속(Actindia)에 속 하는 다년생 덩굴성 낙엽과수로, 비타민 C 함량이 높고 면역 력 강화에 효과가 뛰어난 과수로 알려져 있다(Collins et al. 2003;Kim et al. 2018). 또한 키위는 식이섬유, 카로티노이드, 폴리페놀, 플라보노이드, 미네랄 등 기능성 영양소도 풍부하게 함유하고 있어 최근 세계적으로 생산이 확대되고 있는 상업적 으로 중요한 과수 작물의 하나이다(He et al., 2018;Ali et al., 2021).

    제주지역에서는‘헤이워드’,‘골드3’,‘스위트골드’등이 가장 널 리 재배되고 있는 품종이다. 이중 녹색과육인‘헤이워드’와 황 색과육‘골드 3’는 뉴질랜드에서 개발되어 도입한 품종이다.‘스 위트골드’는 국내에서 육성된 품종으로 과실의 형태는 타원형 이며, 과육은 황색 또는 녹황색으로 과즙이 많고 부드럽고, 당 도가 16.3°Brix로 높아 소비자 선호도가 높은 편이다(Kim et al., 2018). 제주지역은 온난한 기후와 배수가 양호한 화산회 토양으로 키위재배에 적합한 환경요건을 가졌으며, 대부분 시 설재배로 과실 품질이 우수하고 균일함은 물론, 다수확 생산 이 가능한 지역이다. 2020년 기준 재배면적은 328ha로 전남, 경남과 더불어 국내 주요 재배지로 전국 1,572ha의 20.9% 점 유하고 있다(JAE, 2022). 키위는 품종, 재배방법, 환경 요인 등에 따라 건물률, 당도 등 핵심 품질 요인에 차이가 커서 품 질관리에 어려움을 겪고 있는 실정이다(Oh et al., 2021). 특 히 ‘스위트골드’의 경우 과육색 발현이 균일하지 않아 과원에 따른 수확기 설정이 쉽지 않은 특징을 나타내고 있다(Oh et al., 2021). 또한 외국산 수입 과실은 물론 국산 과실의 공급 확대로 타 과실과의 경쟁이 더욱 치열해짐에 따라 당도를 높 이기 위한 생산기술 개발이 요구되고 있다.

    제주 토양은 유기물 함량 및 토양의 유형 등에 따라 토양수 분 특성의 차이가 커서 과실의 비대기 및 성숙기 품질향상을 위한 효율적인 수분관리 기술개발이 요구되고 있다(Moon et al., 2012). 토양수분은 작물 생산성에 광범위한 영향을 미치는 중요한 환경 요인으로 과실의 생육단계에서 과실의 크기와 품 질에 매우 중요하게 작용한다. 사과, 감귤류, 망고 등 여러 과 수에서 과실 성숙기 토양수분 조절로 과실의 품질이 향상되었 다는 다수의 연구들이 보고된 바 있다(Wan, 2009;Navarro et al., 2015;Liu et al., 2021). 그러나 키위의 경우 토양수분 조절에 따른 과실 품질의 반응에 대한 연구는 국내외적으로 매우 부족한 실정이다(Miller et al., 1998;He et al., 2023). 특히 황색과육 키위에서의 광합성 및 과실 품질관련 토양수분 조절에 대한 연구는 거의 보고된 바 없다.

    따라서 본 연구는 제주지역에서 최근 재배면적이 확대되고 있는 국내 육성 ‘스위트골드’키위에 대하여 과실 성숙기의 토 양수분 조절에 따른 과실 성숙 및 품질에 미치는 영향을 평가 하고 고품질 과실 생산을 위한 기초 자료로 활용코자 수행되 었다.

    재료 및 방법

    1. 식물재료

    제주특별자치도 제주시 애월읍 어음리에 있는 농가 (33°24‘28’ N, 128°20’18’ E)의 무가온 하우스에 재식된 5년 생‘스위트골드’키위(A. chinensis var. chinensis)를 식물재료로 이용하여 2021년에서 2022년까지 수행하였다. 시험포장의 토 양 물리적 특성은 용적밀도 0.71g/cm3, 공극률 69.1%, 유기물 함량 177g/kg으로 자갈이 많고, 배수가 양호한 토양이었다. 전 정, 적화, 인공수분, 시비, 병해충 관리 등의 재배 관리는 일반 재배법에 따라 수행하였다(JAE, 2022). 반복수는 처리구별 수 체 생육, 수세 및 착과 정도가 유사한 나무를 임의로 3주 선 정하였다.

    2. 토양수분의 처리

    토양수분 처리는 만개 후 120일부터 수확기까지 과실 성숙 기에 관수 조절을 통한 토양 용적수분 함량을 35%, 30% 및 25% 내외가 되도록 수행하였다. 주 1회 16-17t/10a의 관행 관 수를 대조구(다습구)로 설정하였으며, 관행관수의 80% 수준 및 70% 수준의 2개 소습구를 설정하여 토양수분 조절을 수행 하였다. 관수는 전자밸브(AD24-50, Korea valve control, Korea)로 조절되는 자동관수시스템을 이용하여 스프링쿨러로 덕 아래 지표관수로 수행하였으며 과일 성숙기 동안 대조구는 6회, 관행관수의 80% 수준 및 70% 수준은 3회, 1회 실시하 였다.

    토양 용적수분 함량은 5-7일 간격으로 100 cm3 코어를 이용 한 깊이 20 cm의 토양 채취, 중량수분함량과 용적밀도를 측정 하여 토양 용적수분함량을 계산하였으며(RDA, 2022), 관수량 조절을 위한 지표로 이용하였다(Fig. 1). 관수 조절로 수행한 토양 용적수분의 함량은 2021년 35.8%, 30.9% 및 24.3%, 2022년 35.1%, 28.3% 및 26.2% 내외로 당초 설정한 용적수 분의 함량에 근접하였다.

    3. 광합성 특성의 측정

    광합성 특성은 순광합성률(μmol CO2·m-2·s-1), 증산속도 (mmol H2O·m−2·s−1), 기공 전도도(mol H2O m-2·s-1) 및 세포 간 CO2 농도(μmol CO2·mol-1)에 대하여 휴대용 광합성 측정 장치(LI-6400, LI-COR, USA)를 이용하여 측정하였다. 구름이 없고 맑은 날에 10시부터 12시 사이에 광합성 특성을 측정하 였으며, 2022년 만개 후 130일부터 7일 간격으로 총 5회 조 사한 다음 평균값으로 제시하였다. 나무당 3개의 결과지에서 과실 주변의 건전한 잎 3개를 선정하여, 총 9개의 잎에서 측 정하고 평균값을 산출하였다. 광합성 측정장치의 광도와 CO2 농도는 LED 챔버와 CO2 주입 시스템을 사용하여 CO2 농도 400 mg·L-1, 온도 25°C 및 광량 1,000 μmol·m-2·s-1로 제어하 였다(Lim, 2016).

    4. 과실 품질특성의 평가

    과실 품질특성은 만개 후 120일부터 170일까지 10일 간격 으로 나무 당 과실 6개를 임의 선정하여 과중(g), 건물률(%), 당도(°Brix), 산함량(%), 경도(Kgf) 및 Hue 값(h°)에 대해 평 가하였다. 과중(g)은 전자저울(EL-2000S, Setra, USA)을 이용 하여 측정하였고, 건물률(%)은 과실의 적도 부분을 3mm 두 께로 절편을 내어 60°C에서 24시간 동안 건조한 후 건조 전 후의 무게로 산출하였다(Burden et al., 2016). 당도(°Brix)와 산함량(%)은 디지털당산분석기(GMK707R, G-won, Korea)를 사용하여 측정하였고, 경도(Kfg)는 과피를 1-2 mm 두께로 벗 겨 ø8 mm plunger가 부착된 5kg 과실 경도계(FHM-5, Takemura, Japan)로 측정하였다. Hue 값은 과피를 2-3mm의 두께로 벗긴 후 색차계(CR-400 chroma meter, Minolta, Japan)를 이용하여 측정하였다.

    5. 가용성 당 및 전분 함량의 분석

    가용성 당 및 전분 함량은 나무 당 3개의 과실을 채취하여 72시간 동안 동결건조 후 분말로 마쇄한 다음 초저온 냉동고 (-70°C)에 보관하여 분석에 이용하였다. 가용성 당 분석은 Witchaya et al.(2015)의 분석 방법을 일부 변형하여 수행하였 다. 과실 분말 시료 1 g을 10 mL 80% 에탄올로 30분간 상온 에서 섞어준 뒤, 4°C에서 10분간 2,000gn로 원심분리한 후 여 과지(Toyo Roshi Kaisha, Japan)로 상징액을 여과시켜 분석시 료로 이용하였다. 남은 침전물은 10mL 80% 에탄올로 세척 한 후 여과지에 남은 침전물을 60°C로 24시간 동안 건조하여 이를 전분 분말로 이용하였다. 가용성 당 분석 시료는 농축기 (Laborota 4000, Heidolph, Germany)에서 농축한 시료를 3mL의 3차 증류수로 현탁시켜 C-18 Sep-Pak cartridge (Waters, USA) 및 0.45 μm syringe filter로 여과시킨 후 Shimpak(250x4, 6mm, Shimadzu, Japan) 컬럼이 장착된 HPLC(LC-20AT, Shimadzu, Japan)로 분석하였다. 이동상은 85%(v/v) acetonitrile/ddH20을 이용하였고, 1.7 mL·min-1의 유 속으로 시료의 과당, 포도당, 자당을 Refractive index dector(RID-10A, Shimadzu, Japan)로 검출하여 정량하였다.

    전분의 추출 및 분석은 Magel(1991)의 방법을 일부 수정하 여 수행하였다. 전분 분말 0.2g을 18% HCl 4mL로 넣고 혼 합한 후 상온에 30분간 정치하였다. 그 후 36mL의 3차 증류 수로 희석하고 2,000 gn로 10분 동안 원심분리 후 50 μL 상징 액과 450μL의 1.8% HCl을 첨가하여 섞어주었다. 이후 Lugol’s solution(0.25 g I2, 0.5 g KI)을 첨가하여 비색계(UV- 1650PC, Shimadzu, Japan)로 전분 함량을 정량하였다.

    6. 통계 분석

    수집된 데이터의 통계 분석은 SPSS 소프트웨어(Ver. 22.0; SPSS, Chicago, USA)를 사용하여 95% 신뢰 수준에서 수행 하였다. 처리 평균 간의 차이는 DMRT(Duncan Multiple Range Test)로 분석하였다.

    결과 및 고찰

    과실 성숙기의 토양 수분 함량에 따른‘스위트골드’키위 잎 의 광합성 반응은 Table 1과 같다. 관수량 조절에 따른 토양 용적수분 함량이 낮을수록 광합성률, 기공전도도 및 증산율 모 두 감소하는 경향이었으나, 세포 간 CO2 농도는 반대의 경향 을 나타내었다. 관행 관수의 토양 용적수분 35% 내외 다습구 에서 광합성률, 기공전도도 및 증산율은 각각 10.2 μmol CO2·m-2·s-1, 0.22mol H2O·m-2·s-1 및 3.7 mmol H2O·m-2·s-1으 로 가장 높은 값을 나타냈다. 관행 관수보다 적은 관수 조절 로 용적수분 30% 및 25% 내외의 소습구에서는 관행 관수의 다습구에 비해 광합성률은 10-19%, 기공 전도도는 24-47%, 그리고 증산률은 8-25% 감소하였으며, 토양수분 함량이 낮을 수록 감소하는 경향이었다. 반면 세포 간 CO2 농도는 토양수 분 함량이 낮을수록 9-14% 증가하였다. Zhang et al.(2018)은 ‘홍양’키위의 잎에서 수분 스트레스가 증가함에 따라 광합성률, 기공전도도 및 증산율이 크게 감소한 반면, 세포 간 CO2 농 도는 증가하였다고 보고하였는데, 본 연구결과도 유사하였다. 광합성률의 감소는 주로 잎의 상대적 수분함량 감소로 인한 기공의 닫힘과 관계된다(Rodrigues et al., 2019). 기공의 닫힘 은 식물 내 수분 이동 장해로 공변세포의 팽압 감소에 따른 것으로 수분 스트레스 단계에서 세포 내 수분 퍼텐셜을 유지 시키고 증산율의 감소로 식물체의 수분 손실을 방지하는 중요 한 조절 기능이다(Banchi et al., 2018;Resco de Dios et al., 2018). 하지만 외부로부터의 CO2 가스 유입을 방해하여 엽육세포 내 CO2 농도를 감소시켜 광합성에 의한 탄소동화작 용을 억제시킨다(Negin and Moshelion, 2016). 또한 과도한 수분 스트레스는 엽록소의 생성을 방해하여 잎의 엽록소 농도 를 낮추고 광계(PS II)의 전자전달을 억제시켜 엽육세포 내의 광합성 활성을 감소시킨다(Pirzad et al., 2011). 키위는 생리적 으로 기공조절 능력이 낮아 적절한 수분 상태 유지를 위해 빈 번한 관수가 요구되는 작물로 알려져 있다(Buwalda et al., 1992). 본 연구에서는 관수 조절에 의한 25% 및 30% 내외의 토양 용적수분 처리가 관행 관수에 비해 광합성율 10-19%, 기공전도도 24-47% 및 증산율 8-25% 저하시켰는데, 나무가 토양수분 스트레스를 상당 정도 받고 있는 것으로 판단되었다.

    또한, 토양수분 스트레스에 의한 기공의 폐쇄로 광합성율 및 기공전도도가 감소함에도 불구하고 세포 간 CO2 농도는 오히 려 증가하였다. Je and Kim(2016)에 의하면 엽육세포 내 CO2 농도는 기공 폐쇄로 인한 요인과 광합성 관련효소의 활 성 저하와 광색소와 같은 성분의 감소에 기인하는 요인이 단 독 혹은 복합적인 작용으로 초래될 수 있다고 하였다. 그러므 로 기공 폐쇄에도 불구하고 세포 간 CO2 농도가 감소하지 않 은 것은 광합성률의 감소 및 호흡 증가 등 복합적 요인이 작 용한 것으로 판단되었다.

    국내육성‘스위트골드’키위의 성숙기 관수량 조절에 의한 토 양 수분함량에 따른 과실 무게와 건물률의 변화를 Fig. 2에 제시하였다. 만개 120일 후부터 160일까지 과실 무게는 지속 적으로 증가하는 경향을 보였으나, 이후의 증가는 거의 나타 되지 않았으며 연차간 반응은 비슷한 경향이었다. 관행 관수 의 토양 용적수분 35% 내외의 다습구에서 과실 무게는 가장 높게 나타났으며, 관수 조절에 의한 토양 용적수분 25%의 소 습구에서 가장 낮게 나타났다. 그러나 1년차보다 2년차에 처 리간 과실 무게의 차이는 적게 나타났다. 건물률은 과실 무게 의 변화와는 반대의 경향으로 관수량 감소에 따른 토양 용적 수분 함량이 낮아질수록 높게 나타났다. 건물율은 만개 후 170일까지 꾸준히 증가하는 경향을 보였는데, 그 양상은 과실 무게 경우와 매우 비슷하였다. 다만, 과실 무게에서는 통계적 유의차가 없었는데 반해, 건물률에서는 만개 150일 이후에 유 의적인 차이가 나타났다.

    과실의 당도와 산 함량의 변화는 Fig. 3에, 그리고 경도와 Hue 값에 대해서는 Fig. 4에 각각 제시하였다. 과실의 당도는 만개 후 140일부터 급격히 증가하기 시작하였는데, 2년 모두 관수량을 줄여 토양수분 함량이 낮아질수록 높은 경향이었다. 황색과육의 키위에서 수확 기준이 되는 8 °B rix 이상의 당도에 도달하는 시기는 관수량 조절에 의한 토양수분 감소에 따라 관행 관수에 비해 1년차에는 5-10일, 2년차에는 10-20일 정도 의 차이가 있었는데, 황색과육의 키위에서 수확 기준이 되는 8°Brix 이상의 당도에 도달하는 시기는 관수량 조절에 의한 토 양수분 감소에 따라 관행 관수에 비해 1년차에는 5-10일, 2년 차에는 10-20일 정도의 차이가 있었는데, 관수량을 줄여 토양 수분 함량을 낮출수록 수확기가 빨라지는 경향을 보였다. 반 면 산 함량은 처리간에 뚜렷한 경향을 보이지 않았으며, 수확 기 이전에는 2.0% 내외를 유지하다가, 수확기가 지나면서 1.5% 내외로 급격히 낮아지는 경향이었다. 과실의 연화 정도 를 나타내는 지표인 경도는 1년차의 경우 만개 150일 이후 점차 감소하였고, 2년차의 경우 만개 120일 이후 지속적으로 감소하는 경향이었으나, 관수량 조절 및 토양수분 함량의 처 리간 유의적인 차이는 없었다. 과육색을 나타내는Hue 값은 황 색과육 키위에서 중요한 수확기 지표로 이용되고 있다 (Richardson et al., 2011;Lim et al., 2018). 이러한 Hue 값 의 변화는 경도의 변화와 유사하게 나타났으며, 수확기 착색 도는 관수량을 줄여 토양수분 함량이 낮아질수록 좋아져, 수 확 기준이 되는 110 이하의 착색도에 이르는 시기를 비교하면 관행 관수의 70%와 관행 관수의 80% 및 관행 관수 처리간 에는 10-20일 정도의 차이를 보였다.

    과실의 크기는 과실로의 탄수화물 및 수분 공급과 관련되어 착과 초기 유과기의 세포 분열과 비대기 이후의 세포 비대에 의해 결정된다(Ripoll et al., 2014). 키위의 과실생육 초기 토 양수분의 제한적 환경은 과실의 세포분열 및 비대를 저하시켜 과실 크기와 중량에 큰 영향을 주지만, 성숙 단계에서의 토양 수분 제한은 거의 영향을 미치지 않는 것으로 보고된 바 있다 (Mitchell et al., 1991;He et al., 2023). 이는 과종에 따라 광합성 등 생리적 대사와 관련한 생육 단계별 수분 요구량이 다르기 때문이다(Liu et al., 2021). 특히‘스위트골드’키위에서 성숙이 시작하는 시기로 알려진 만개 후 120일경에 이미 과 실 비대는 거의 90% 수준에 이르고 있다(Fig. 2). 그러므로 성숙기 토양수분 함량 조절에 의한 과실 중량의 변화에 미치 는 영향은 미미하다고 판단된다.

    키위 수확기 품질의 지표로 이용되는 건물률과 수확기를 결 정하는 당도와 착색도의 경우 관수량 조절 및 토양 용적수분 함량에 의한 영향이 가장 크게 나타났다(Figs. 2, 3 and 4). 토양수분 함량은 수체 동화물질의 이동, 당 대사 변환 및 과 실의 수분균형에 영향을 주어 과실의 가용성 당 축적에 영향 을 미치게 된다(Liu et al., 2021). 토양수분 스트레스 조건에 서 과실의 당 축적은 과실의 탈수 때문이 아니라 토양수분 스 트레스에 대응하기 위한 삼투압 조절 때문이며, 이와 관련하 여 과실의 높은 수용부위 활력이 과실로의 탄수화물 전류를 증가시키게 되고, 이는 탄수화물의 축적으로 연결되어 나타나 게 되는 것이다(Yakushiji et al., 1998). 이러한 수용부위 활 력 증가에 따른 탄수화물의 축적은 수분 스트레스에 대한 생 리학적 반응으로 키위(He et al., 2023)는 물론 포도(Medrano et. al., 2003), 한라봉(Moon et al., 2008) 및 사과(Cenk et al., 2013)를 포함한 많은 과수에서 보고된 바와 같은 경향으 로 보아진다.

    황색과육 키위에서 황색 발현은 품질 결정의 중요한 요인의 하나로 알려져 있다. 황색의 과육색 발현은 녹색을 나타내는 엽록소의 함량 저하와 카로티노이드의 하나인 크산토필의 축 적과 관계된다고 알려져 있다(Tony et al., 2002). 엽록소는 수확기에 접어들면 분해가 급격히 진행되는데, 온도, 수분, 착 과량, 시비량 등의 영향을 받는다(Oh et al., 2021). 또한 토 양수분 스트레스는 엽록소의 생성 억제와 분해 촉진으로 엽록 소의 농도를 감소시켜, Hue 값이 감소하게 되는데(Pirzad et al., 2011), 본 연구에서도 유사한 결과를 보이는 것으로 판단 된다.

    He et al.(2023)는 키위 성숙기의 토양수분 함량 감소는 세 포벽 구성의 셀룰로오스와 펙틴의 분해를 늦춰 과실의 연화를 지연시킨다고 보고하였지만, 본 연구에서는 토양수분 함량 정 도에 따른 과실 경도에 미치는 영향은 거의 나타나지 않았다. 한편 키위에서는 과실 생육기 전분 입자는 세포벽 근처에 축 적되어 경도를 증가시키지만, 전분이 분해되기 시작하면 세포 구조의 조밀도가 떨어져 경도의 감소로 이어진다(Macrae et al., 1992;Lu et al., 2019). 본 연구에서 2년차(2022년)의 경 도가 만개 후 170일에 4Kgf 이하로 떨어져 1년차(2021년)에 비해 과실의 연화가 빨리 진행되었다(Fig. 4). 과실 당도의 경 우 2년차에 1년차에 비해 높게 나타났는데, 전분의 분해 촉진 및 당도의 증가에 따른 경도의 감소와 관계될 수 있는 것으로 생각된다.

    따라서 본 연구 결과 토양 용적수분 함량이 낮을수록‘스위 트골드’키위의 건물률과 당도는 증가되고, Hue 값의 감소로 착색도도 증가하여, 토양수분 조절에 의한 과실품질의 향상과 함께 10일 내외의 숙기 촉진 효과가 나타날 수 있는 것으로 판단되었다.

    과실 성숙기 관수량 조절 및 토양 용적수분 함량에 따른 과 실 전분 및 가용성 당 함량의 변화는 Fig. 5와 같다. 전분의 함량은 만개 후 140일까지 증가하다가 150일 전후 급격히 감 소하였으며 170일째 전분 함량이 가장 낮았다. 관수량을 줄여 토양 용적 수분함량이 낮아질수록 만개 후 150일에 전분 함 량이 낮아져 일시적으로 전분 분해의 시작이 빨라지는 경향을 보였으나, 이후 전분 분해 속도는 반대의 경향처럼 나타났다. 총 가용성 당 함량은 만개 120일 이후 급격히 증가하 는 경 향을 보였는데, 만개 후 150일부터 관행 관수의 토양 용적수 분 35% 다습구의 경우 상승폭이 가장 낮게 나타난 반면, 관 수량을 줄인 소습구에서는 비슷하게 높은 상승폭을 나타냈으 며, 만개 160일 이후에는 수분 공급이 가장 낮은 관행 관수 70%의 소습구에서 다시 상승폭이 저하하는 경향을 보였다. 개 별 가용성 당의 비교에서는 과당과 포도당은 비슷한 수준으로 자당보다 약간 높은 함량을 나타내었으나, 증가하는 경향은 총 가용성 당의 변화와 거의 동일한 경향이었다.

    키위에서 토양 수분 함량의 적절한 제한은 과실의 조기 숙 성과 과실 내 전분의 분해를 촉진하여 총 가용성 당 함량을 증가시키고 과실의 품질을 향상시킬 수 있다(Liu et al., 2021;He et al., 2023). 자몽에서도 수분스트레스는 과당, 포도당, 자당의 축적을 촉진하여 가용성 당 함량을 증가시켰는데, 이 는 과실의 삼투압 조절과 관계된다고 하였다(Navarro et al., 2015). 과실 내 용질의 축적은 광합성 산물의 이동과 자당 대 사관련 효소 활성의 증가와 관계되는데, 특히 sucrose synthase가 체관부에서 과실로 이동하는 자당의 분해를 촉진하 여 체관부와 과실간 당의 농도 구배를 증폭시켜 과실로의 당 축적을 활발하게 촉진시키게 되는 것이다(Yakushiji et al., 1998;Navarro et al., 2015). 총 가용성 당과 전분 함량을 비 교하여 살펴보면, 전분의 분해가 시작하는 시기 이전부터 과 실로의 당의 전류가 증가하기 시작하는데, 수분 스트레스를 받 게 되는 경우 당의 유입이 더욱 급격하게 진행함과 동시에 전 분의 분해를 촉진하여 가용성 당의 증가에 의한 삼투압 조절 로 이행하게 되는 것으로 판단되었다. 그러나 이에 대해서는 당의 언로딩에 관여하는 당대사 관련 효소의 활성은 물론 유 전자 발현 분석 등의 추가적인 연구가 뒷받침되어야 분명해질 것으로 보아진다.

    적 요

    제주지역 황색과육‘스위트골드’키위에서 과실 성숙기(만개후 120일~170일) 관수 및 토양수분 조절에 따른 광합성 특성과 과실 품질의 변화를 분석하였다. 광합성 특성은 관수량을 줄 여 토양수분 함량이 낮을수록 관행 관수에 비해 광합성률은 10-19%, 기공 전도도는 24-47%, 증산율은 8-25% 내외로 감 소하였으나, 세포 간 CO2 농도는 광합성률과 기공 전도도와는 반대의 경향으로 나타났다. 과실 무게는 수확기까지 증가하는 경향으로, 토양수분이 낮을수록 과실 무게의 증가 폭은 저하 하였으나, 통계적인 유의차는 없었다. 건물률은 과실 무게의 변화와 비슷한 경향으로 나타났다. 당도는 130일 이후 지속적 으로 증가하였고 관수량이 감소하여 토양수분 함량이 낮을수 록 높게 나타났으며, 황색과육 품종의 수확 기준인 8 °B rix에 는 10일 정도 빨리 도달하였다. Hue값(h°)은 만개 140일 이 후 지속적으로 감소하였으며, 토양 수분 함량이 낮을수록 감 소하였다. 전분 함량은 만개 150일 이후 서서히 감소하기 시 작하였고, 가용성 당 함량은 만개 130일 이후 급격히 증가하 였으나, 관행 관수에서 증가폭이 낮은 경향이었다.

    ACKNOWLEDGMENTS

    본 연구는 농촌진흥청 제주지역 국내육성 골드키위 특산화 연구과제(과제번호: RS-2022-RD010221) 지원으로 수행되었습 니다.

    Figure

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    Changes of volumetric soil water content in kiwifruit orchard irrigated with different quantities and intervals (W100; conventional irrigation with 16-17 tons/10a once a week; W80 and W70, 80% and 70% of W100, respectively) at the fruit maturation stage for 2021(A) and 2022(B). Vertical bars indicate SE (n=3).

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    Changes of fruit weight (A: 2021, B: 2022) and dry matter (C: 2021, D: 2022) in kiwifruit vines under adjusted soil moisture contents at the fruit maturation stage for 2021 and 2022. Vertical bars indicate SE (n=18) and different letters indicate significant differences by Duncan’s multiple range test (p=0.05).

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    Changes of fruit soluble solid content (A: 2021, B: 2022) and acidity (C: 2021, D: 2022) in kiwifruit vines under adjusted soil moisture contents at the fruit maturation stage for 2021 and 2022. Vertical bars indicate SE (n=18) and different letters indicate significant differences by Duncan’s multiple range test (p=0.05).

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    Changes of fruit firmness (A: 2021, B: 2022) and hue angel (C: 2021, D: 2022) in kiwifruit vines under adjusted soil moisture contents at the fruit maturation stage for 2021 and 2022. Vertical bars indicate SE (n=18) and different letters indicate significant differences by Duncan’s multiple range test (p=0.05).

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    Changes of starch and total soluble sugar (A), fructose (B), glucose (C), and sucrose contents (D) in kiwifruit vines under adjusted soil moisture contents at the fruit maturation stage for 2022. Vertical bars indicate SE (n=9) and different letters indicate significant differences by Duncan’s multiple range test (p=0.05).

    Table

    Photosynthetic characteristics of leaves in the bearing shoots of kiwifruit vines under adjusted soil water contents at the fruit maturation stage in 2022.

    zPhotosynthetic characteristics were measured during the morning hours (10-12 AM) at 7-day intervals and were represented by their mean values.
    yW100 indicated conventional irrigation with 16-17 tons/10a once a week and W80 and W70, 80% and 70% of W100, respectively.
    xMean separation within columns by Duncan’s multiple range test at <i>P</i> = 0.05.

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