서 언
재료 및 방법
시험 재료
수집자원의 열매 및 종자 특성 조사
수확시기에 따른 열매 특성의 변화 조사
리그난 분석
통계분석
결과 및 고찰
의성개나리 수집자원의 열매 및 종자 특성
의성개나리 수집계통별 열매의 arctigenin 함량 차이
의성개나리 수집자원의 열매 형태 및 성분 특성 간의 상관분석
수확시기에 따른 열매의 형태적 특성 변화
수확시기에 따른 열매의 arctigenin 함량 변화
적 요
서 언
의성개나리(Forsythia viridissima Lindl.)는 물푸레나무과(Oleaceae) 개나리속(Forsythia)에 속하는 낙엽관목으로 봄에 잎이 나오기 전에 꽃이 먼저 피는 식물이며, 가을에 수확한 열매를 한약재 연교(Forsythiae Fructus)로 사용하는 약용식물이다(COMCCH, 2004; Lee, 1984b; Seo et al., 2008). 의성개나리는 연교 생산을 위해 주로 경상북도 의성군 지역에서 재배되었으나 현재 국내 농가에서 거의 생산되지 않고 외국산 연교가 수입되어 유통되고 있다(Chung and Lee, 1962; MAFRA, 2021). 대한민국약전에서 연교(連翹)는 의성개나리와 당개나리(Forsythia suspensa (Thunb.) Vahl)의 열매를 기원으로 하며, 열매가 막 익기 시작하여 녹색 빛이 남아있을 때 채취하여 쪄서 말린 것을 청교(靑翹)라 하고, 완전히 익었을 때 채취하여 말린 것을 노교(老翹)라 한다. 연교(의성개나리)의 성분 규격은 arctigenin 0.4% 이상으로 규정하고 있다(MFDS, 2019).
우리나라에 분포하는 개나리속 식물 중 개나리(Forsythia koreana (Rehder) Nakai)는 한반도 특산식물로서 조경용이나 산림복원용으로 식재되고 있으며(Lee et al., 2024), 의성개나리는 중국 원산이고 주로 의성지역에 약용 및 조경용으로 식재되어 있다(Chung and Lee, 1962). 개나리는 열매를 거의 맺지 못하지만 의성개나리는 결실이 되는 차이를 나타내고 있다(Lee, 1984a). 의성개나리의 줄기는 녹색을 띠고, 꽃은 주로 장주화이며, 잎은 거치가 적고 긴 도란형으로 리그난 성분 종류가 적은 경향이다. 반면에 개나리의 줄기는 갈색을 띠고, 꽃은 주로 단주화이며, 잎은 거치가 많고 타원형에 가까운 짧은 도란형으로 arctigenin 함량이 상대적으로 적은 특성이 있다. 이러한 특성을 기준으로 두 종을 구별할 수 있음을 보고한 바 있다(Kim and Park, 2022). 의성개나리와 당개나리의 열매에는 forsythiaside, phillyrin, pinoresinol, phillygenin, arctiin, matairesinol, arctigenin 등 리그난과 그 배당체 성분이 함유되어 있으며(Cho et al., 2011; Won et al., 2011), 리그난은 생합성 과정을 거쳐 배당체 성분으로 변하는 것으로 알려져 있다(Morimoto and Satake, 2013). 개나리속 식물의 리그난 성분이나 열매 추출물은 이뇨작용이나 열을 내리는 청열(淸熱) 작용(Lee et al., 1996b), 항진균(Rho, 1975), 항염증(Chu et al., 2010; Kang et al., 2008; Kim et al., 2000; Lee and Keum, 1988; Ryu et al., 2020), 항산화 및 미백 효과(Yang and Choe, 2011), 골다공증 억제(Eom et al., 2019), 항당뇨(Kim, 2015), 피부 항노화(Kim et al., 2006) 등의 효과가 있는 것으로 보고되었다.
의성개나리는 이형화주성이지만 자가화합성을 나타내 결실하고 그 열매를 한약재로 사용하므로(Lee, 1984a), 열매 수량성을 높이기 위한 재배법이나 개화율, 착과율에 대한 환경요인을 연구할 필요가 있다. 당개나리의 경우, 삽목번식 연구(Lu et al., 2019), 리그난 성분의 시기별 변화(Jiao et al., 2013; Morimoto and Satake, 2013), 형질전환 연구(Morimoto et al., 2011), 과중, 과경, 과장, 과폭 등 열매의 형태적 특성과 관련 있는 유전자 동정 연구(Li et al., 2022), 수집자원의 집단유전 연구(Li et al., 2020) 등이 보고되고 있다. 반면에 의성개나리에서는 삽목증식 시험(Um and Yeam, 1987), 신품종 ‘연정’ 개발(Kim et al., 1999) 이외에 수량이나 성분 함량을 고려한 수확시기, 우량계통 선발 등 재배 및 육종 관련 연구 결과는 미흡한 실정이다.
본 연구에서는 의성개나리 열매의 형태적 특성과 리그난 성분에 대한 수집계통 및 수확시기에 따른 차이를 조사하였으며, 열매(연교) 생산을 위한 적정 수확시기 결정 및 우량계통 선발을 위한 기초자료로 활용하고자 수행하였다.
재료 및 방법
시험 재료
본 시험에 사용된 재료는 경상북도 의성군 지역에 식재되어 있는 의성개나리(F. viridissima) 수집자원 중 상대적으로 많은 수의 열매를 맺는 8개 다결실 계통들(FV5, FV7-1, FV10, FV12-2, FV13, FV14, FV20, FV27)이었다(Kim and Park, 2022). 열매 시료는 의성지역에 식재되어 있는 식물체로부터 2021년 10월 1일경에 계통별로 채취하였으며, 채취된 열매 시료는 실온에서 충분히 건조한 후 11월에 열매 특성 조사와 리그난 정량시험에 사용하였다.
수확시기에 따른 열매의 형태 및 성분 변화를 조사하기 위해 사용된 계통은 생육과 결실이 양호하였던 FV13 계통이며, 의성지역에서 삽수를 채취하고 재배한 2년생 식물체로부터 열매를 채취하여 시험에 사용하였다.
수집자원의 열매 및 종자 특성 조사
조사된 열매(과실)의 형태적 특성은 과장(L), 과폭(W), 과경 등인데, 열매꼭지를 제외한 열매의 가장 큰 부분의 길이, 너비, 두께를 반복당 1개씩 5회 측정하여 평균한 것이다. 열매의 장폭비(W/L ratio)는 열매 길이(L)에 대한 열매 너비(W)의 비율을 값으로 나타낸 것이다.
열매의 전체 무게(과중)는 반복당 5개씩 3회 조사 후 과피와 종자로 구분하여 무게를 측정하였으며, 열매당 종자 수는 반복당 3개 열매를 3회 조사하고 평균하였다. 전체 과중에 대한 과피와 종자의 무게를 비율로 환산하였으며, 종자 1,000개의 무게인 천립중은 조사된 열매당 종자 무게와 종자수를 환산하여 계산하였다.
종자의 크기 및 발아율 조사는 채종량이 많았던 FV14 계통의 종자를 사용하였다. 종자 10립의 길이, 너비, 두께를 각각 측정하여 평균하였고, 발아시험은 5회 반복하였으며 23℃ 항온조건에서 반복당 100립을 샬레에 치상하여 35일 동안 2일 간격으로 발아 상태를 관찰하였다.
수확시기에 따른 열매 특성의 변화 조사
삽목 후 2년생 의성개나리(수집계통 FV13)를 노지에서 재배하면서 2023년 7월부터 11월까지 매월 15일경에 열매를 10개 정도 무작위 3반복 채취하여 생중을 측정하였다. 채취된 열매는 40℃에서 48시간 열풍건조 후 과피와 종자를 구분하여 건물중을 측정하였으며, 리그난 분석 시료로 사용하였다. 열매의 건물중은 과피와 종자를 구분하여 조사하였다. 조사된 열매의 형태적 특성은 열매 길이(과장), 열매 너비(과폭), 열매 두께(과경) 등이며, 시기별로 열매 채취 후 버니어캘리퍼스를 이용하여 측정하였다.
리그난 분석
의성개나리 열매에 함유된 지표성분 arctigenin의 정량은 High Performance Liquid Chromatography (HPLC)를 이용하였으며, 표준물질 arctigenin은 Avention Co., Ltd. (Incheon, Korea)에서 구입하여 사용하였다.
분석 시료의 용매 추출을 위해서 과피는 반복당 5개 열매를 잘게 썰어 분쇄하였다. 추출에 사용된 분쇄된 과피 시료는 반복당 0.3 g 정도였고, 추출용매 75% 메탄올 40 mL를 사용하여 80 rpm 정도의 진탕 조건으로 상온에서 1일 동안 추출하였다. 상대적으로 시료량이 적었던 종자는 분쇄된 시료 0.1 g 정도를 75% 메탄올 20 mL로 과피에서와 동일한 방법으로 추출하였다. 과피와 종자의 추출시험은 시료마다 3회 반복하여 시험하였다. 추출액은 여과한 후 냉동실에 1일 동안 저장하여 불순물을 침전시켰고, 충분히 맑아진 상등액 1 mL를 HPLC 분석 시료액으로 사용하였다.
리그난 정량은 HPLC (Agilent 1100 Series, Agilent Technologies, Inc., Santa Clara, CA, USA)를 사용하였으며, HPLC 분석은 역상 칼럼 Sunfire C18 (5 ㎛, 4.5 ㎜ × 150 ㎜, Waters Co., Milford, MA, USA)과 UV 검출기(Agilent 1100 Series, Diode Array Detector)를 장착하여 수행되었다. 이동상의 농도구배는 30% methanol 용액부터 70% methanol 용액까지 30분 동안 증가시키는 조건이며, 검출파장은 280 ㎚였다. 분석 시료액의 주입량은 10 μL이고, 각 시료의 분석시간은 60분이었다. 이동상은 0.5% acetic acid가 포함된 용액이며, 유속은 0.7 mL/min으로 하였다.
통계분석
본 실험에서 반복하여 얻은 자료들의 통계분석은 SPSS 프로그램(IBM SPSS Statistics, Ver. 27, IBM Co., Armonk, NY, USA)을 사용하였고, 측정값은 평균과 표준편차(mean±SD)로 나타냈다. 실험군 간 통계적 비교는 1%와 5% 유의수준에서 Duncan’s Multiple Range Test (DMRT) 방법으로 유의성을 검정하였고, 주요 특성들 사이의 상관관계는 Pearson 상관계수를 이용하여 유의성을 확인하였다.
결과 및 고찰
의성개나리 수집자원의 열매 및 종자 특성
수집된 의성개나리의 8개 계통별 열매의 생육 및 형태적 특성을 조사하였다. 열매는 끝부분이 뾰족하고 다소 납작하며 열매꼭지가 달리는 밑부분은 둥글었고, 크기는 과장 16.2 ㎜, 과폭 8.3 ㎜, 과경 4.5 ㎜ 정도로 측정되었다. 열매의 장폭비(W/L)는 0.51로서 길이가 너비에 비해 2배 정도 크며 긴 도란형을 나타냈다(Table 1).
Table 1.
Agricultural characteristics of fruits and seeds in Uiseong local germplasm of Forsythia viridissima Lindl.
| Lines |
Fruit length (㎜) |
Fruit width (㎜) | W/L ratio |
Fruit thickness (㎜) |
Fruit weight (g/fruit) |
Pericarp weight (%) |
Seed weight (%) |
Number of seeds per fruit |
Weight of 1,000 seeds (g) |
| FV5 | 17.0±0.6z aby | 8.4±1.0 ab | 0.49±0.09 a | 4.0±0.6 b | 0.09±0.01 bc | 70.7±2.0 b | 29.3±2.0 c | 15.8±1.8 b | 1.88±0.15 cd |
| FV7-1 | 16.4±1.5 abc | 9.4±1.4 a | 0.59±0.03 a | 4.4±0.7 ab | 0.12±0.02 b | 71.8±4.5 b | 28.2±4.5 c | 11.0±2.1 c | 3.02±0.23 ab |
| FV10 | 14.4±1.4 c | 7.2±0.4 b | 0.49±0.05 a | 3.9±0.5 b | 0.08±0.01 c | 72.5±3.1 ab | 27.5±3.1 cd | 13.8±1.9 bc | 1.51±0.06 d |
| FV12-2 | 16.2±1.3 abc | 9.2±1.0 a | 0.55±0.05 a | 5.3±0.6 a | 0.13±0.01 b | 64.0±3.0 c | 36.0±3.0 b | 16.2±1.4 b | 3.12±0.26 ab |
| FV13 | 15.2±1.6 abc | 7.4±1.4 b | 0.49±0.12 a | 4.1±0.4 b | 0.11±0.01 bc | 60.7±1.4 c | 39.3±1.4 b | 17.8±0.6 b | 2.36±0.15 bc |
| FV14 | 16.2±1.5 abc | 8.0±0.9 ab | 0.51±0.08 a | 4.7±0.7 ab | 0.16±0.01 a | 55.9±1.4 d | 44.1±1.4 a | 24.0±2.4 a | 3.15±0.15 ab |
| FV20 | 17.8±1.5 a | 8.4±1.2 ab | 0.47±0.07 a | 4.4±0.4 ab | 0.13±0.01 b | 77.1±2.9 a | 22.9±2.3 d | 9.7±3.0 c | 3.51±0.86 a |
| FV27 | 16.6±1.2 ab | 8.0±0.9 ab | 0.47±0.03 a | 5.0±0.7 a | 0.12±0.00 b | 63.5±1.1 c | 36.5±0.9 b | 17.7±1.5 b | 2.60±0.09 bc |
| Mean | 16.2±1.0 | 8.3±0.8 | 0.51±0.04 | 4.5±0.5 | 0.12±0.02 | 67.0±7.1 | 33.0±7.1 | 15.7±4.5 | 2.61±0.64 |
열매당 과중은 평균 0.12 g이었으며, 분리된 과피와 종자의 무게 비율은 각각 67.0%, 33.0%로 나타나 과피가 열매의 3분의 2를 차지하였다. 보통 수확 후 건조 및 유통 과정 중 유실되기 쉬운 종자의 비율이 3분의 1을 차지하는데 이는 적지 않은 양이라 할 수 있다.
10월경에 채취된 열매는 보통 초록색을 띠었으며 좀 더 성숙하거나 건조하면 황갈색으로 변하였고, 나중에 꼬투리가 벌어지는 삭과(capsule)로 관찰되었다(Fig. 1). 열매 표면은 세로로 큰 주름이 있으며, 주로 상부에 약간 돌기된 회백색의 반점(융기점)이 형성되어 있다. 열매는 참깨의 삭과(꼬투리)처럼 꼬투리 속은 2개의 칸막이에 종실이 4열로 들어있는 2실 4방의 형태를 나타냈다. 꼬투리 속에는 열매당 15.7개의 종자가 들어 있으며, 천립중은 2.61 g이었는데 참깨보다 종자 수가 적었으며, 천립중은 약간 무거운 편이었다(Lee et al., 1996a).
의성개나리 열매의 무게(과중)에서 FV14 계통이 0.16 g으로 가장 높았고 다음으로 FV12-2와 FV20 계통이 함께 0.13 g으로 높게 나타났다(Table 1). 과피 무게 비율은 FV20 계통이 가장 높았고, 종자 무게 비율은 FV14 계통이 가장 높았다. 종자수와 천립중에서는 각각 FV14 계통과 FV20 계통이 가장 높게 나타났다. 열매 수량을 높이기 위해서는 본 연구에서 조사된 열매 특성 이외에 착과율, 가지수 등이 중요할 것으로 생각된다.
수집계통 중 결실률이 높고 채종량이 많았던 FV14 계통의 종자 크기를 조사한 결과, 길이 4.93±0.47 ㎜, 너비 2.15±0.25 ㎜, 두께 1.66±0.16 ㎜를 나타내 참깨 종자보다는 전체적으로 큰 편이었다(Fig. 2). 종자는 보통 황갈색을 나타냈으며 쭉정이처럼 대부분 속이 비어 있었다. 종자의 기부 안쪽에 길쭉한 모양의 배가 한쪽으로 치우쳐서 형성되어 있는 것으로 보였는데 종자 성숙 과정과 내부 조직을 좀 더 관찰할 필요가 있었다.
채종량이 많았던 FV14 계통의 종자 발아시험을 수행한 결과, 최종 발아율은 9.2±3.6%로 나타났으며, 종자 치상 후 3주 정도에 80% 이상 발아하였다. 의성개나리나 개나리는 보통 종자번식보다는 삽목에 의한 영양체 번식법을 주로 이용하고 있다. 의성개나리의 종자 발아율은 높은 편은 아니지만 증식하거나 계통육성을 위한 개체수 확보에는 어려움이 없는 것으로 생각되며, 실생번식을 통한 변이체 선발을 기대할 수 있었다.
의성개나리 수집계통별 열매의 arctigenin 함량 차이
의성개나리 수집자원의 계통별 열매에 함유된 arctigenin의 정량분석 결과, 지표성분 arctigenin과 시료 추출물의 HPLC 크로마토그램은 Fig. 3과 같다.
수집자원의 열매 전체에 함유된 arctigenin 함량은 평균 5.04 ㎎/g이었다(Table 2). 열매 부위별 함량을 보면 과피는 2.24 ㎎/g이고, 종자는 10.54 ㎎/g이었는데 과피보다는 종자에 상대적으로 많이 함유하는 것을 알 수 있었다. 변이계수(CV)는 열매와 종자가 과피보다 더 크게 나타났는데 전체적으로 열매의 계통 간 함량 차이는 과피보다는 종자의 영향이 더 큰 것으로 생각되었다. 대한민국약전에서 정하고 있는 연교의 성분규격은 arctigenin 함량이 0.4% 이상인데(MFDS, 2019), 본 시험에 사용된 계통들은 FV20 이외에 대부분 성분규격 이상의 함량을 보이고 있었다.
Table 2.
Contents of arctigenin (㎎/g) in fruits of Uiseong local germplasm in Forsythia viridissima Lindl.
| Lines | Pericarp | Seed | Whole fruit |
| FV5 | 1.15±0.31zby | 15.06±0.74 a | 5.24±0.54 ab |
| FV7-1 | 4.91±1.01 a | 7.55±0.73 f | 5.66±0.99 a |
| FV10 | 4.62±2.74 a | 9.32±1.10 de | 5.99±2.37 a |
| FV12-2 | 1.02±0.17 b | 12.49±0.50 b | 5.14±0.25 ab |
| FV13 | 0.89±0.06 b | 11.68±0.66 bc | 5.12±0.22 ab |
| FV14 | 1.15±0.12 b | 9.17±0.64 def | 4.69±0.43 ab |
| FV20 | 1.59±0.29 b | 10.48±1.05 cd | 3.66±0.28 b |
| FV27 | 2.63±0.13 ab | 8.57±0.35 ef | 4.80±0.32 ab |
| Mean | 2.24±0.17 | 10.54±2.44 | 5.04±1.04 |
| CV (%) | 7.6 | 23.1 | 20.6 |
수집계통별 arctigenin 함량을 보면, FV10 계통의 열매가 5.99 ㎎/g으로 가장 높았고 다음으로 FV7-1 계통이 5.66 ㎎/g으로 높게 나타났다. 과피에서는 FV7-1과 FV10 계통이 각각 4.91 ㎎/g과 4.62 ㎎/g을 나타내 비교적 높은 함량을 보였으며, 종자의 경우는 FV5 계통이 15.06 ㎎/g으로 가장 높았다. 성분 함량 면에서 열매와 과피에서 상대적으로 높게 나타낸 FV7-1과 FV10 계통이 유망하다고 할 수 있다. 그러나 두 계통의 과중을 보면(Table 1), 전체 계통들의 과중 평균치(0.12 g/fruit)를 나타낸 FV7-1 계통이 과중이 비교적 낮은 FV10 (0.08 g/fruit) 계통보다 좀 더 유리할 것으로 생각된다.
앞으로 의성개나리에서 우량계통을 선발하기 위해서는 열매나 성분 특성 이외에 계통별 착과율이나 가지수 등 생육 및 결실 특성을 고려할 필요가 있을 것이다.
의성개나리 수집자원의 열매 형태 및 성분 특성 간의 상관분석
의성개나리 수집자원의 열매 형태와 성분 특성 간의 상관분석을 통하여 열매 형태, 무게, 종자수와 천립중, arctigenin 함량 등 여러 특성들 간의 상관관계를 알 수 있었다(Table 3).
Table 3.
Correlation coefficients among fruit characteristics and arctigenin content in Uiseong local germplasm (n = 24) of Forsythia viridissima Lindl.
FL, fruit length; FW, fruit width; WL, ratio of fruit width to fruit length; FT, fruit thickness; PW, pericarp weight; SW, seed weight; NS, number of seeds per fruit; WTS, weight of 1,000 seeds; CP, arctigenin content in pericarp; CS, arctigenin content of seed; CF, arctigenin content of whole fruit; FWT, fruit weight.
과장과 과폭은 정의상관(r = 0.532, p < 0.01)을 나타냈고, 장폭비와 과폭도 정의상관(r = 0.804, p < 0.01)을 나타냈는데 열매 모양은 열매 너비에 의해 결정되는 경향이었다. 과중은 과경과 정의상관을 보여 길이나 너비보다는 열매 두께가 과중의 증가에 더 많은 영향을 주는 것으로 파악되었다. 또한 과중은 과피중과 종자중 모두 서로 정의상관을 보였는데 열매의 성숙 및 건조 과정에서 탈립되는 종자 손실을 고려하면 과피중이 더 중요할 것으로 생각되었다.
열매당 종자수는 종자중과 유의한 정의상관(r = 0.810, p < 0.01)을 보였으나 과중과는 유의한 관계를 나타내지 않았다. 천립중은 과중, 과장, 과폭, 과피중, 종자중 등과 정의상관을 나타냈는데 열매의 크기나 무게의 증가는 종자수보다는 천립중의 영향을 더 받는 것으로 이해할 수 있었다.
열매 함유 arctigenin 함량에서 과중과 천립중과의 상관계수는 각각 –0.493 (p < 0.05), -0.436 (p < 0.05)으로 부의상관을 나타냈는데 형태나 무게 특성과는 대체적으로 유의하지 않았지만 부의상관을 보이는 경향이었다.
부위별 arctigenin 함량 간의 상관분석 결과를 보면, 전체 열매의 성분함량은 과피 성분함량과 정의상관(r = 0.701, p < 0.01)을 나타냈고, 종자 성분함량과는 유의한 상관을 보이지 않았다. 과피 성분함량은 종자 성분함량과 부의관계(r = -0.521, p < 0.01)를 보였다. 따라서 열매의 성분함량은 종자보다는 과피 부분의 성분함량에 의한 영향이 큰 것으로 보였다. 과피보다 성분함량이 높았던 종자의 영향이 작게 나타난 것은 열매 중 종자가 차지하는 비율이 33% 정도로 낮았고, 열매당 종자수나 무게, 성숙도 등과 같은 종자 특성의 계통 간 차이에 기인한 것으로 추정되지만 좀 더 구체적인 조사가 필요한 것으로 생각된다.
수확시기에 따른 열매의 형태적 특성 변화
의성개나리 수집자원 중 FV13 계통을 노지 재배하면서 열매를 7월부터 11월까지 수확시기별 열매의 길이, 너비, 두께 등을 조사한 결과, 첫 조사시기인 7월에 거의 완성되었고 이후 큰 차이를 보이지 않았다(Fig. 4). 의성개나리는 보통 3월 하순에 개화하고 4월 하순에 결실된 작은 꼬투리가 보이기 시작한다. 이후 9월까지 조금씩 증가하는 경향이지만 7월이면 형태적 크기가 거의 완성되는 것으로 보였다. 그러나 10월 이후는 열매가 건조되면서 열매 크기가 조금 감소하는 것을 알 수 있었다. 9월에 조사된 열매 크기는 과장 16.0 ㎜, 과폭 9.3 ㎜, 과경 6.3 ㎜으로 나타났다. 과피 색깔은 9∼10월까지는 어느 정도 초록색을 유지하다가 10월경부터 점차 열과 되면서 갈변되었다.
의성개나리 FV13 계통의 수확시기별 열매 무게를 조사한 결과, 생중(g/fruit)에서는 7월(0.58 g)부터 8월(0.67 g)까지 증가하고, 9월(0.66 g)에 약간 감소하기 시작하면서 10월(0.52 g) 이후 감소하는 경향이 뚜렷하였다. 건조중(g/fruit)에서는 7월(0.24 g)부터 8월(0.29 g)까지 증가한 후 9월(0.28 g)과 10월(0.26 g)까지 약간 감소하였고 11월(0.17 g)에는 급격히 감소하였다(Fig. 5A).
열매를 과피와 종자 부분으로 구분하여 측정하였을 때, 과피에서는 7월(0.15 g)부터 8월(0.18 g)까지 증가한 후 9월(0.17 g)과 10월(0.17 g)까지 약간 감소하였으며, 11월(0.14 g)에 비교적 많이 감소하는 경향을 나타냈다. 종자에서는 7월(0.09 g)부터 9월(0.11 g)까지 증가하다가 10월(0.09 g) 이후 점차 감소하고 11월(0.02 g)에 급격히 감소하는 경향을 보였다(Fig. 5B).
이는 10월에 열과가 조금씩 보이기 시작하였고 이후 11월에 열과가 많아지면서 탈립이 되었기 때문에 무게 감소가 크게 나타난 것으로 생각되었다. 다만 전체 열매나 과피의 건조중이 8월 이후 9월과 10월까지 표준편차 범위 내로 약간 감소된 것은 시료의 개체 간 차이에서 오는 표본오차인 것으로 추정할 수 있으며, 이는 채취 시료가 동일 개체에서 채취되지 않았기 때문으로 생각되었다.
수확시기에 따른 열매의 arctigenin 함량 변화
의성개나리 FV13 계통의 수확시기 및 열매 부위별 arctigenin 함량 변화를 조사한 결과, 모두 7월에 가장 높은 함량을 보였고, 이후 11월까지 함량이 계속 낮아졌다(Fig. 6). 종자의 경우 전반적으로 함량이 높은 11.39∼76.21 ㎎/g 범위를 보이지만 수확시기가 지날수록 낮아지는 경향이 매우 크게 나타났다. 과피에서도 7월부터 8월까지 6.07∼6.85 ㎎/g의 범위를 보이고 10월(2.94 ㎎/g) 이후로 낮아지는 경향을 보였다. 열매 전체의 경우 9월까지 14.84∼26.84 ㎎/g의 함량을 보이다가 10월에 5.31 ㎎/g, 11월에 3.72 ㎎/g으로 낮아지는 경향을 보였다. 이러한 경향은 당개나리에서 잎의 시기별 리그난 함량, 특히 arctigenin 성분이 4월부터 7월까지 증가하다가 이후 배당체로 변하면서 11월까지 계속 감소하는 경향을 나타냈다는 보고(Morimoto and Satake, 2013)와 비슷하였다. 그러나 의성개나리의 잎이나 열매에서도 생육시기에 따른 리그난 성분의 변화가 있는지를 확인할 필요가 있었다.
본 연구에서 수행된 수집자원의 열매 특성 및 성분 함량에 관한 결과를 이용해 의성개나리 우량계통을 직접 선발하기는 어렵지만 탈립에 의한 손실 가능성이 있으며, 전체 열매 중 차지하는 비율이 낮은 종자보다는 과중과 성분함량과 유의한 상관을 보인 과피의 비율이 높은 열매를 갖는 계통을 선발하는 것이 좋을 것으로 생각된다. 그러나 최종적으로는 착과율, 개체당 가지수, 착과절위 등을 고려하여 단위면적이나 개체당 열매 수량을 비교해야 할 것으로 판단된다.
수확시기에 따른 열매 특성의 차이에 관한 결과를 정리하면 열매 수량 면에서 과중이 높은 8∼9월 중에 수확하는 것이 유리하지만 성분 함량을 고려할 때 8월경이 적당한 수확시기인 것으로 생각되었다.
연교(의성개나리)에서 열매가 막 익기 시작하여 녹색이며 열과가 되지 않은 것을 청교라 하고, 완전히 익어 황갈색이며, 열과가 진행된 열매를 노교라 한다(COMCCH, 2004). 연교의 종자(Forythiae Semen)는 연교심(連翹心)이라 하고 심장의 열을 내리는 청심열(淸心熱) 작용이 강하다고 한다(Shin, 2002). 본 연구의 결과로 적용해 보면 8∼9월에 수확한 것을 청교라 하고, 10월 이후 과피가 갈변되기 시작하며 종자가 탈립되는 시기에 수확한 것을 노교라 할 수 있다.
당개나리에서 수확시기가 다른 열매의 판별 방법에 관한 연구를 통해 색깔, 맛, HPLC 크로마토그램 패턴 등의 변화를 확인하였으며, 미숙한 청교에서 성숙한 노교로 수확시기가 늦어지면서 forsythiaside A 등의 리그난 성분 함량이 점차 감소하였다고 보고하였다(Pan et al., 2022). 일반적으로 농산물의 수확시기는 성숙하거나 완숙될 때인 경우가 많지만 복분자딸기(Rubus coreanus Miquel)나 매실나무(Prunus mume (Siebold) Siebold & Zucc.)는 미성숙한 열매를 채취하여 한약재 복분자와 오매로 사용하도록 정하고 있다(MFDS, 2019).
의성개나리에서 청교와 노교는 수확시기가 다르지만, 한약재 연교로써 보통 구분 없이 사용하고 있다. 그러나 쪄서 말리는 청교와 그대로 말려 사용하는 노교의 약성은 서로 다를 가능성이 있을 것이다(MFDS, 2019). 앞으로 의성개나리 열매를 약용으로 적절하게 사용하기 위해서는 청교와 노교에 대한 약성 비교 및 수치 방법과 관련된 추가적 연구를 통해 수량과 품질 면에서 적절한 수확시기가 결정되어야 할 것으로 생각된다.
적 요
본 연구는 다년생 목본식물이며 열매를 한약재로 사용하는 의성개나리에서 우량계통 선발 및 적합한 수확시기의 결정을 위한 기초자료를 얻고자 수행되었다. 의성개나리 수집자원으로부터 채취된 열매의 형태적 특성과 리그난 성분의 차이를 알아보았으며, 또한 수집자원 FV13 계통을 이용하여 7월부터 11월까지 열매를 수확하여 열매 특성과 arctigenin 함량을 조사하였다. 열매는 장난형이며, 참깨의 꼬투리와 비슷하고 각 꼬투리는 평균 15.7개의 종자를 포함하고 있었다. 8개 수집자원의 평균 과중은 0.12 g이며, 열매 중 과피는 67%, 종자는 33%를 차지하였다. 열매의 arctigenin 함량은 평균 5.04 ㎎/g이었으며, FV10 계통에서 가장 높은 함량(5.99 ㎎/g)을 나타냈다. 각 형질들의 상관분석 결과, 열매의 arctigenin 함량은 과피와는 정의 관계를 보였으나 종자와는 유의한 상관을 보이지 않았다. 수확시기에 따른 열매의 형태적 특성과 arctigenin 함량의 변화를 알아본 결과, 열매 건조중은 8∼9월까지 증가하다가 이후 탈립으로 감소하는 경향이었고, arctigenin 함량은 7월 이후 11월까지 계속 감소하는 경향을 나타냈다. 본 연구결과를 통해 의성개나리 열매 중 과피 부분이 과중과 arctigenin 함량과 관련된 주요 요인임을 확인하였으며, 열매의 적절한 수확시기는 상대적으로 과중이 높았고, arctigenin 함량 면에서 일반적 수확시기인 9∼10월보다 높았던 8월경이 좋을 것으로 판단된다.
