서 언
재료 및 방법
공시재료 및 시기별 삽수 조제
삽목용토 조건 및 생장조절물질 처리
삽목상 관리 및 발근특성 조사
통계 분석
결 과
처리구별 삽목 발근율
처리구별 뿌리 발달 특성
고 찰
처리구별 삽목 발근율 분석
처리구별 뿌리 발달 특성 분석
적 요
서 언
21세기 중심 산업으로 생명공학 및 바이오산업이 급부상함에 따라 건강기능식품 및 천연물 유래 신약 개발 수요가 급증하면서, 시장에서의 경쟁력 확보를 위한 국가 자생 식물자원의 발견, 안정적인 공급과 대량 생산 체계 구축은 중요한 과제로 대두되었다(Lee et al., 2021). 기후변화에 따른 지구 온난화가 가속화됨에 따라 한반도의 난대 및 아열대 기후대는 점차 북상하여 확대될 것으로 예측되며, 이에 따라 난대산림자원은 미래 국내 식·의약 및 바이오산업의 중추적인 역할을 담당할 것으로 기대된다(Lim et al., 2018). 그러나 인간의 활동과 기후 스트레스로 인해 난대림의 생태적 기능은 저하되고 있으며, 자생지 면적은 지속적으로 감소하고 있다(Oh and Choi, 1993). 이에 고부가가치의 유망한 난·아열대 산림자원들을 집약적으로 관리하고 보존하기 위한 최적의 증식 기술 보급의 필요성이 증대되고 있는 실정이다.
동백나무(Camellia japonica L.)는 차나무과(Theaceae)에 속하는 대표적인 난대 상록활엽교목으로 내한성이 약해 전라남북도, 경상남북도, 제주도 등 남부 지역에 분포하고 있다. 관상 가치뿐만 아니라 종자유와 추출물이 보유한 항산화, 항염 및 피부 미용 효과 등으로 인해 산업적 이용 가치가 매우 높아, 예로부터 머릿기름, 식용유 등으로 활용되어 왔다(Lee et al., 2005). 그에 대한 가치를 인정받아 기능성 성분 분석이나 종자유의 산업적 활용에 대한 연구는 집중적으로 이루어지고 있으나, 우량 묘목의 대량 생산을 위한 번식 기술에 관한 연구는 체세포배 유도 등 조직배양 분야에 일부 국한되어 있으며(Choi et al., 2011; Kim et al., 2005), 실제 임가에서 적용 가능한 효율적인 삽목 증식 조건에 관한 연구가 미비하여 수요를 따라가지 못하고 있는 상황이다.
동백나무는 유성번식이 잘되는 수종으로 알려져 있으나 유전적 변이로 인해 모수의 우수 형질을 유지하기 어렵고, 개화 결실까지 장기간이 소요된다. 따라서 모수의 형질을 보존하면서 단기간에 균일하게 많은 묘목을 생산할 수 있는 무성 번식법인 삽목(cutting) 기술의 확립이 필수적이다(Tchoundjeu et al., 2004). 일반적으로 삽목의 성공률은 삽수의 조건, 토양 및 환경 조건, 그리고 식물생장조절제 처리 등 다양한 요인에 의해 결정된다(Ahn et al., 2011; Jang and Yi, 2023; Kim et al., 2014; Song et al., 2015).
국내의 동백나무의 삽목에 관한 연구는 Oh et al. (1996a)이 모수의 연령, 식물 호르몬 농도별, 삽수 길이 및 삽수채취 부위에 따라 발근율을 조사하여 각 조건에 따라 6.7~66.7%로 큰 차이를 나타낸다고 보고한 바 있다. 또한 Oh et al. (1996b)은 삽수의 방위, 맹아지와 일반지, 삽수 내 잎의 개수 등에 따른 발근율을 조사하여 삽수의 최적 조건을 구명하려는 연구들이 중점적으로 이루어졌다. 그러나 삽수 채취 시기(숙지삽, 녹지삽)와 용토의 종류에 따른 식물 생장조절물질 처리가 동백나무 삽수의 발근과 초기 생장에 미치는 영향을 구명한 연구는 아직까지 이루어지지 않았다. 이에 본 연구는 남부 지역의 유망 소득 작물인 동백나무를 대상으로 삽목시기, 토양종류, 생장조절물질 처리에 따른 발근율을 조사하여 효율적인 삽목 증식 체계를 확립하고자 수행되었다.
재료 및 방법
공시재료 및 시기별 삽수 조제
본 실험을 위해 국립순천대학교 학술림(전라남도 순천시 서면)에 식재된 10년생 동백나무 실생묘 집단에서 삽수를 채취하였다. 해당 자원은 국립산림품종관리센터의 ‘산림생명자원(동백나무) 수집·보존 및 특성평가 연구’의 일환으로 2015년 국내 자생지에서 선발된 우량개체의 차대이다. 삽목 시기에 따른 발근 특성을 비교하기 위해 숙지삽(hardwood cutting)은 전년도에 생장하여 목질화가 완료된 가지를 2025년 4월 1일에 채취하였으며, 녹지삽(softwood cutting)은 당해 연도에 자란 가지로 완전히 목질화가 되지 않은 가지를 2025년 7월 1일에 채취하여 이용하였다. 채취한 가지는 즉시 비닐봉지에 밀봉하여 저온 상태로 실험실로 운반하였으며, 삽수 길이는 10 ± 2 ㎝ 내외로 균일하게 조제하였다. 삽수 상단부의 잎 1~2매를 남기고 하엽은 모두 제거하였으며, 삽수의 기부는 45°사선으로 절단하여 흡수 면적을 최대화하였다. 조제한 삽수는 삽목전까지 깨끗한 물로 적신 키친타월에 감싸 수분을 보존하였다가 채취한 다음 날 삽목을 실시하였다.
삽목용토 조건 및 생장조절물질 처리
삽목 용토에 따른 발근율 차이를 구명하기 위해 실험 용토는 모래(sand), 녹소토(Kanumatsuchi), 혼합토(vermiculite: perlite: peat moss = 1:1:1, v/v) 등 3종을 사용하였다. 모래는 깨끗하게 세척된 강 모래를 이용하였으며, 녹소토는 KANUMA 토양으로 일본의 도치기현 카누마시에서 생산되는 부석의 일종으로 My plant (Japan)의 세립(1.5~3 ㎜) 크기를 사용하였다. 혼합토 조제에 이용한 버미큘라이트는 에코라이트(My plant, Korea), Perlite는 뉴펄샤인 2호(GFC, Hongseong, Korea), peatmoss는 BM 4 Euro (Burger Peat Moss, Saint-Modeste, Quebec, Canada)를 사용하였다.
생장조절물질 처리는 옥신 계열인 IBA (Sigma Aldrich, USA)와 NAA (Sigma Aldrich, USA)를 이용하여 50% 에탄올에 녹인 후 희석하여 0 (control), 100, 500, 1,000 ㎎·L-1 등 4수준으로 처리하였다. 삽목 번식에서 생장조절물질 농도와 처리 시간에 따라 발근율은 차이를 나타내며, 식물 종에 따라 최적 조건에 차이가 있다(Sevik, 2013b). 산수국(Hydrangea serrata)은 IBA 50 ㎎·L-1로 3시간 침지하는 것이 고농도 순간 침지하는 것보다 높은 발근율을 보였다(Ryu et al., 2010). 반면, 아까시나무(Robinia pseudoacacia)의 뿌리 삽목에서는 IBA를 저농도로 1시간 침지하는 것보다 1,000 ㎎·L-1 이상의 고농도로 순간 침지하는 것이 발근에 효과적임을 보고하였다(Kim et al., 2015). 본 실험에서는 동백나무 삽수를 5분간 생장조절물질에 처리하였을 때 약 85%의 발근율을 보고한 선행 연구결과(Wazir, 2014)를 고려하여 5분을 적정 처리 조건으로 판단하였으며, 조제된 삽수를 침지한 후 삽목에 이용하였다. 삽목 시기별로 삽목용토와 생장조절물질 처리를 달리하여 플라스틱 삽목상자(520 × 370 × 160 ㎜)에 충분히 관수한 후 삽목을 실시하였다.
삽목상 관리 및 발근특성 조사
실험은 국립순천대학교 내 냉·난방기와 차광막(30%)이 설치된 유리온실에서 수행되었다. 냉·난방기를 이용하여 평균 실내 온도 25 ± 2℃를 유지하였으며, 관수는 주 2-3회 실시하였고, 미스트 분사를 이용하여 실험기간 동안 온실 내 상대습도 70~90% 범위를 유지하도록 관리하였다. 실험구 배치는 완전 임의배치법(completely randomized design)으로 진행하였으며, 각 처리당 15본씩 4반복으로 조사하였다.
삽목 90일 후 삽목 시기, 토양 종류 및 생장조절물질 처리에 따른 발근 특성을 조사하였다. 발근율(Rooting rate, %)은 길이 1 ㎝ 이상의 뿌리가 발생한 개체의 비율로 산출하였으며, 뿌리가 발생한 개체에 한하여 유근 수(number of roots), 유근 길이(root length)를 조사하였다(Fig. 1). 유근 수는 육안으로 관찰하여 각 삽수별 전수조사를 실시하였고, 유근 길이는 디지털 캘리퍼스(CD-200APX, Mitutoyo Co., Shizuoka, Japan)를 이용하여 측정하였다.
통계 분석
조사된 모든 데이터는 평균 ± 표준편차 (means ± SD)로 나타냈으며, 각 처리구별 발근율과 발근특성을 비교 분석하기 위해 SPSS statistics 27 (IBM Corp., New York, USA)를 이용하여 일원배치 분산분석(One-way ANOVA test, p = 0.05)을 실시하고, 처리별 유의한 차이가 인정되는 경우 Duncan’s multiple range test (DMRT)를 통해 사후 검정을 실시하였다.
결 과
처리구별 삽목 발근율
본 연구에서 동백나무 삽목 발근율은 삽수채취 시기, 용토의 종류, 그리고 생장조절물질의 처리 농도에 따라 유의미한 차이를 보였다(ANOVA test, P < 0.05). 먼저, 숙지삽의 경우 용토와 생장조절물질의 조합에 따라 0%에서 최대 55.6%까지 넓은 변이 폭을 나타냈다(Fig. 2a), 특히, 녹소토 IBA 1,000 ㎎·L-1처리구와 혼합토 NAA 1,000 ㎎·L-1 처리구에서 각각 55.6%로 가장 높은 발근율을 보였으며, 혼합토 control 처리구와 혼합토 IBA 1,000 ㎎·L-1 처리구에서 6.7%로 가장 낮은 발근율을 보였다.
Fig. 2.
Effects of cutting type, rooting medium, and plant growth regulator treatment on rooting percentage of cuttings. K: Kanumatsuchi, Mix: mixed medium (vermiculite: perlite: peat moss = 1:1:1, v/v) *Different letters above the bars indicate significant difference (P < 0.05) among treatments according to ANOVA test followed by Duncan’s multiple range test (n=4).
혼합토 조건에서는 IBA 처리구들의 발근율이 전반적으로 저조했음에도 불구하고, 유독 NAA 1,000 ㎎·L-1 처리구에서만 55.6%라는 높은 발근율을 기록하였다. 모래 용토에서 NAA 처리구의 발근율은 17.8~31.1%로 IBA 처리구에 비해 상대적으로 낮은 경향을 보였으며, IBA 500 ㎎·L-1 처리는 모래 용토에서 48.9%의 양호한 발근율을 보였다.
녹지삽은 처리 조건에 따라 발근율이 0~75.6%로 매우 극단적인 차이를 보였다(Fig. 2b). 가장 높은 발근율을 기록한 처리구는 모래 IBA 1,000 ㎎·L-1 처리구(75.6%)였으며, 이와 대조적으로 혼합토 처리구에서는 녹지삽의 발근율이 0~8.9%을 보이며 대부분 고사하였고, 녹소토는 8.9~37.8%로 중간 정도의 발근율을 나타냈다.
처리구별 뿌리 발달 특성
뿌리의 발달 지표인 유근 수와 유근 길이를 분석한 결과, 삽목 시기에 따라 뿌리의 형성 및 신장 패턴은 뚜렷하게 구분되었으며, 같은 시기 조건이라도 용토의 물리적 환경과 생장조절물질의 종류 및 농도 간에 뚜렷한 차이가 관찰되었다(Table 1).
Table 1.
Root development characteristics as affected by cutting type, rooting medium, and plant growth regulator (PGR) treatment.
숙지삽의 경우 처리구 전체의 평균 유근 수는 7.6 ± 5.5개였다. 녹소토에 NAA 1,000 ㎎·L-1 처리구에서 평균 18.0 ± 16.9개로 가장 큰 값을 나타낸 반면, 혼합토 NAA 100 ㎎·L-1 처리구는 4.0 ± 2.6개로 가장 작은 값을 보였다(Fig. 3).
녹지삽은 환경 스트레스로 인해 고사한 개체들이 존재했으나 생존에 성공한 개체들에 한해서는 숙지삽보다 훨씬 왕성한 뿌리 발달을 보였다(Fig. 4). 특히 모래 IBA 1,000 ㎎·L-1 처리구는 유근 수 18.1 ± 10.6개, 유근 길이 49.0 ± 26.2 ㎜를 기록해, 무처리구의 유근 수(9.0개)에 비해 약 2배 증가한 수치를 기록하였다. 한편, 혼합토 조건에서는 전반적인 생존율은 극히 저조하였으나 IBA 500 ㎎·L-1 처리구에서 생존한 일부 개체는 110.0 ㎜라는 이례적인 유근 길이를 보였다.
고 찰
처리구별 삽목 발근율 분석
처리구에 따른 숙지삽의 발근율 조사 결과 녹소토 IBA 1,000 ㎎·L-1 처리구와 혼합토 NAA 1,000 ㎎·L-1 처리구에서 가장 높은 발근율이 나타냈다. 처리구에 따른 발근율 조사 결과 동백나무의 생리적 특성과 용토의 물리화학적 성질이 적절히 조화된 결과로 해석된다. 녹소토는 통기성과 보수력이 우수할 뿐만 아니라 pH 5.0~6.0 범위의 약산성을 띠는 화산회토로 호산성 식물인 동백나무의 캘러스 형성에 최적의 환경을 제공했으며(RDA, 2025), IBA는 삽수 기부에 오랫동안 머물며 지속적으로 발근을 자극하여 발근 효율이 극대화된 것으로 판단된다(Epstein and Ludwig-Müller, 1993).
반면, 혼합토 조건에서는 IBA 처리구들의 발근율이 전반적으로 저조했음에도 불구하고 유독 NAA 1,000 ㎎·L-1 처리구에서만 55.6%라는 높은 발근율을 기록하였다. 혼합토는 다른 토양에 비해 상대적으로 보수력이 좋기 때문에 삽목 기간이 길어질수록 과습으로 인한 절단면 부패가 발생하기 쉽다(Hartmann et al., 2011). 이러한 환경에서 작용력이 강하고 빠른 NAA 고농도 처리가 조직 괴사가 진행되기 이전에 신속하게 캘러스 형성과 부정근 발달을 강제적으로 유도하여 생존율을 높인 것으로 해석된다.
한편 모래 NAA 처리구의 발근율은 17.8~31.1% 수준이었는데, 모래는 완충 능력이 낮은 무기질 용토이므로 IBA보다 강력한 활성을 보이는 NAA가 삽수 조직에 급격히 흡수되어 과도한 자극이나 독성을 유발하여 발근율이 저해된 것으로 판단된다(Henrique et al., 2006). 반면, IBA 500 ㎎·L-1 처리는 모래 용토에서 48.9%의 양호한 발근율을 보여 호르몬의 성질과 용토의 완충 능력에 따라 적합한 생장조절제의 종류가 다른 것으로 판단된다(Hartmann et al., 2011; King et al., 2011).
가장 주목할 만한 결과는 모래 IBA 1,000 ㎎·L-1 처리구로, 전체 실험구 중 가장 높은 발근율(75.6%)을 보였다. 이는 숙지삽의 최고 발근율(55.6%)을 상회하는 수치로, 적절한 환경만 조성된다면 숙지삽보다 녹지삽이 대량 증식에 효율적임을 시사한다. 이와 대조적으로 혼합토 처리구에서는 녹지삽의 발근율이 0~8.9%로 극히 저조하였으며, 대부분 고사하였다. 녹소토는 8.9~37.8%로 중간 정도의 발근율을 나타냈다. 녹지삽은 대사 활동이 왕성하고 옥신 등 내생 호르몬 수치가 높으나 조직이 연약하여 환경 스트레스에 매우 민감하다(Hartmann et al., 2011). 모래는 유기물이 없는 무기질 재료로서 고온 다습한 밀폐 삽목상 내에서 곰팡이나 박테리아 등 병원균의 증식을 억제하여 삽수의 생존율을 높이는데 기여한다(Hartmann et al., 2011). 반면, 상토와 같은 수분함량이 많은 용토는 통기성을 저하시켜 산소 부족을 야기하고, 이에 따라 발근율이 낮아진다(Gislerød, 1982). 또한 피트모스 등의 유기물은 고온 환경에서 미생물에 의해 쉽게 분해되며, 이에 따라 미생물의 증식을 초래하여 부정적인 영향을 미칠 수 있다고 보고된 바 있다(Verhagen, 2009).
이를 고려할 때, 용토의 보수력 차이가 모래와 혼합토 간 발근율 차이를 초래한 것으로 판단된다. 조직이 연한 녹지 삽수는 과습 조건에서 호흡 저하 및 미생물 증식으로 인한 부패가 발생하기 쉬운데, 외부환경의 영향이 적은 유리온실 내에서 온·습도를 조절하였음에도 불구하고 여름철 잦은 강우와 지속되는 장마로 인해 과습한 환경이 조성되었을 가능성이 있다. 이러한 결과는 녹지삽 수행 시 용토의 통기성과 배수성이 생존에 가장 중요한 필수 요건임을 시사한다.
한편, Wazir (2014)의 연구 결과는 동백나무 숙지삽, 반숙지삽, 녹지삽을 이용하여 NAA와 IBA 농도별 처리후 모래에 삽목할 경우 발근율은 44.8~84.9%를 나타내며, 그 중 IBA 1,000 ㎎·L-1 처리구가 발근과 뿌리 발달이 가장 유리하다고 보고하여 본 연구 결과와 일치하였다. 또한 Kim et al. (2025)의 동백나무 기내 배양 실험 결과 IBA 1,000 ㎎·L-1 처리가 발근율 66.7%로 가장 높게 나타나 본 연구 결과와 유사한 경향을 보였다. 반면, Kwon et al. (2025)은 말오줌나무(Sambucus racemosa subsp. pendula)의 삽목 연구에서 녹지삽보다 숙지삽의 발근율이 더 높게 나타났다고 보고하여, 수종의 생리적 특성에 따라 적정 삽목 시기와 호르몬 요구도가 다를 수 있음을 시사한다.
처리구별 뿌리 발달 특성 분석
처리구에 따른 숙지삽의 뿌리 발달 특성 조사 결과, 녹소토 NAA 1,000 ㎎·L-1 처리구에서 유근 수가 가장 많았던 반면, 혼합토 NAA 100 ㎎·L-1 처리구에서는 가장 적게 나타났다. 고농도의 NAA가 목질화된 숙지 삽수의 조직 내 옥신 수용체와 결합하여 유관속 형성층의 세포 분열을 자극하고, 부정근 형성을 효과적으로 촉진했음을 시사한다.
녹지삽의 경우 생존한 개체에 한해 숙지삽보다 왕성한 뿌리 발달을 보였는데, 특히 모래 IBA 1,000 ㎎·L-1 처리구에서 무처리구에 비해 유근 수와 유근 길이가 크게 증가하였다. 이는 생장조절물질 처리가 부정근 형성을 촉진한다고 보고한 Sevik (2013a)의 연구 결과와 일치하며, 녹지삽의 연한 조직이 옥신 처리에 민감하게 반응하여 발근 효율이 높아진 것으로 해석된다.
혼합토 처리구에서는 대부분의 개체가 고사하였으나 생존한 일부 개체는 이례적인 유근 길이(110.0 ㎜)를 보였다. 이는 다수의 개체가 도태된 환경에서 생존한 소수의 개체가 토양 내 풍부한 영양분과 수분을 독점적으로 흡수한 결과로 추정되며, 긍정적인 신호로 해석하기에는 어려울 것으로 판단된다.
본 연구에서는 삽목의 용토와 생장조절물질 처리에 따라 유근 수, 유근 길이 등 뿌리발달 특성에 유의한 차이를 보였다(ANOVA test, P < 0.05). Wazir (2014)는 동백나무 삽목시기와 생장조절물질 농도에 따라 뿌리수는 4.60~14.54개, 뿌리 길이가 5.94~18.30 ㎝로 큰 차이가 있음을 보고하여 본 연구결과와 유사한 경향을 나타냈다. 또한 Oh et al. (2021)은 산꼬리풀(Veronica rotunda) 삽목에 관한 연구에서 녹소토 단용보다 유기양분이 풍부한 원예상토에서 유근 수가 유의적으로 증가함을 확인하였으며, 이를 통해 상토의 양분과 보수력이 뿌리 발달에 긍정적인 영향을 미친다고 보고하였다. 반면, Son et al. (2022)은 상동나무(Sageretia thea) 삽목 시 용토의 종류(모래, 원예상토, 혼합토)가 근장 생장에 통계적으로 유의한 영향을 미치지 않았다고 보고하였다. 종합하면 삽목시기와 용토, 생장조절물질 농도가 발근율 및 뿌리 발달 양상에 미치는 영향은 수종 간의 차이가 있는 것으로 판단되며, 본 연구는 해당 조건 하에서 동백나무의 발근율 및 뿌리 발달 양상을 구명했다는 점에서 의의가 있다.
적 요
본 연구는 동백나무를 대상으로 삽목 시기, 삽목 용토 및 식물생장조절제 처리에 따른 발근 특성을 조사하였다. 동일한 삽목시기 내에서 처리구별 발근율은 유의한 차이가 인정되었으며, 숙지삽의 경우 녹소토 IBA 1,000 ㎎·L-1 및 혼합토 NAA 1,000 ㎎·L-1 에서 55.6%로 가장 높았고, 녹지삽은 모래 IBA 1,000 ㎎·L-1 처리구에서 75.6%로 가장 높게 나타났다. 또한, 뿌리 발달 특성도 각 처리구별로 유의한 차이가 인정되었으며, 전체적으로 숙지삽보다 녹지삽에서 더 왕성한 생장을 나타냈으나 발근율에서 다소 불안정한 경향을 나타냈다. 삽목 발근율과 뿌리 발달 특성을 종합적으로 고려할 때, 동백나무 삽목 번식의 성공률을 높이면서 안정적인 방법은 녹지삽을 이용하여 모래에 IBA 1,000 ㎎·L-1 를 처리하는 것이 가장 적합한 것으로 판단된다.
