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재배학

농촌 지도사, 농업직 9급 등 필독 재배학 요약 정리 13강. 종묘와 육묘

13. 종묘와 육묘

■ 학습개요

- 작물재배에서 다수ㆍ양질의 농산물을 생산하기 위해서는 우량종자 혹은 종묘를 육성해야 하며 또한 선택하여 재배해야 한다. 이 장에서는 종묘의 뜻과 종류, 종자의 생성과정과 구조, 종자의 발아기구, 종자의 발아력과 검정방법, 종자휴면의 원인과 휴면타파 및 발아촉진법, 종자퇴화의 원인과 대책 등을 학습한다. 작물재배는 육묘에서 시작되는데 작물의 번식법은 종자번식과 영양번식으로 구분할 수 있고, 각각 장단점이 있어 작물의 종류, 재배목적, 재배조건 등에 따라 달라진다. 영양번식에 의한 육묘방법, 묘의 종류, 묘상의 설치 및 구조, 묘상의 열 관리 요령을 살펴본다.

■ 학습목표

1. 종묘의 뜻과 종류, 종자의 생성과정을 설명할 수 있다.

2. 종자의 수명, 발아에 필요한 조건, 발아력 검정방법을 설명할 수 있다.

3. 종자 퇴화의 원인과 대책, 채종재배를 설명할 수 있다.

4. 종자의 휴면이 가지는 의의와 휴면의 원인을 설명할 수 있다.

5. 영양번식의 이점과 인공영양번식법의 종류를 설명할 수 있다.

■ 주요용어

- 단명종자 : 종자를 실온에서 저장하였을 때, 2년 이내에 발아력을 잃는 종자로서 콩, 땅콩, 옥수수, 메밀, 고추 등이 있다.

- 호광성종자 : 광선에 의해 발아가 조장되어 암조건에서 전혀 발아하지 않거나 발아가 몹시 불량한 것을 광발아종자 또는 호광성종자라고 한다.

- 발아율 : 파종된 총 종자 수에 대한 발아종자의 비율을 말한다.

- 종자퇴화 : 생산력이 우수하던 종자가 재배연수를 경과하는 동안에 생산력이 감퇴하는 것을 종자퇴화라고 한다.

1. 종묘

1) 종묘(種苗)의 뜻

작물을 재배할 때 번식의 기본단위로 사용되는 것에는 종자ㆍ뿌리ㆍ줄기ㆍ잎 등 여러 가지가 있는데 이들과 같이 작물

번식의 시발점을 종물(種物)이라고 한다..

종물 중에서 유성생식의 결과 수정에 의해 밑씨(胚珠)가 발육한 것을 식물학상 종자(種子, seed)라고 한다.

• 영양체

• 버섯의 종균(種菌)

• 아포믹시스에 의해 형성된 종자

• 체세포배를 이용한 인공종자

2) 종자의 종류

* 식물학상의 종자 (seed) 를 이용하는 것

콩ㆍ팥ㆍ완두ㆍ녹두ㆍ유채ㆍ담배ㆍ아마ㆍ목화ㆍ참깨 등

* 식물학상의 과실(果實)을 이용하는 것으로 과실이 나출(裸出)된 것.

밀ㆍ쌀보리ㆍ옥수수ㆍ제충국ㆍ메밀ㆍ홉ㆍ삼ㆍ차조기ㆍ박하ㆍ들깨 등

* 과실이 내과피(內果皮)에 싸여 있는 것

복숭아ㆍ자두ㆍ앵두 등

* 과실이 내영(內潁)과 외영(外潁)에 싸여 있는 것

벼ㆍ겉보리ㆍ귀리 등

* 영양기관을 이용하는 것

• 줄기

✓ 지상경 : 사탕수수ㆍ포도ㆍ사과ㆍ귤ㆍ모시풀ㆍ홉 등

✓ 땅속줄기 : 생강ㆍ연ㆍ박하 등

✓ 덩이줄기(괴경) : 감자ㆍ토란ㆍ뚱딴지 등

✓ 알줄기(구경) : 글라디올러스

✓ 흡지(吸枝) : 박하ㆍ모시풀 등. (* 흡지 : 땅속줄기 또는 기는줄기의 일부로 나온 눈)

✓ 비늘줄기(鱗莖) : 나리 ㆍ마늘 등

• 뿌리

✓ 지근(枝根) : 닥나무ㆍ고사리 등. (지근 : 고등 식물에서, 원래의 뿌리에서 갈라져 나간 작은 뿌리)

✓ 덩이뿌리(괴근) : 다알리아ㆍ고구마ㆍ마 등

2. 종자의 생성과 구조와 품질

1) 종자의 생성

* 화분(花粉)

화분은 약벽(葯壁)에 있는 화분모세포의 분열에 의하여 생기는데 2회 분열하여 1개의 화분모세포에서 4개의 화분이

생기며 화분 내에는 1개 화분관세포와 1개의 생식세포가 들어 있다.

* 배낭

• 배낭은 배주내의 배낭모세포의 분열에 의하여 생성되며, 2회 분열하여 4개의 세포를 형성하나 그 중 3개는 퇴화하고 1개가 배낭을 형성한다.

• 배낭내의 핵은 둘로 나누어져 1개는 주공 가까이로 1개는 반대쪽으로 이동하며 각각 2회씩 분열하여 4개의 핵이 되는데 양쪽에서 1개의 핵이 중심으로 이동하여 극핵을 이룬다. 주공 가까이에 있는 3개의 핵 중 1개를 난세포 2개를 조세포라 하고 반대쪽 3개의 세포를 난핵이라 하고 반족세포라고 한다.

* 중복수정

• 화분 내에 있던 성핵은 화분 내에서 분열하여 제1, 제2의 2개 웅핵이 된다. 화분관내의 3개의 핵 중 영양핵은 소실되며, 제1웅핵과 난핵은 접하여 배(2n)가 되고, 또 하나의 웅핵은 극핵과 결합해 배유(3n)가 된다.

이와 같이 웅핵이 두 곳에서 수정하는데, 이것을 중복수정이라고 한다. 화본과 작물, 백합과 작물 등 많은 작물이 중복수정을 한다.

2) 종자의 구조

종자는 보통 종피에 둘러싸여 있다.

종피는 주피와 주심세포에서 발달한 것으로 외종피와 내종피로 되어 있다. 종자의 표면에는 배꼽이 있다.

배유는 외배유와 내배유로 구분된다.

배의 주심세포는 간혹 종피를 구성하기도 하지만 내배유의 압력으로 인해 파괴되어 흡수되는 것이

보통이다. 콩과작물의 종자에 있어서는 배유가 흡수당하여 자엽에 양분이 저장되는데 이런 종자를

무배유종자라고 한다.

3) 종자의 품질

① 내적조건 : 유전성, 발아력, 병충해

② 외적조건 : 순도, 종자의 크기와 중량, 색택 및 냄새, 수분함량과 건전도

③ 종자검사 : 순도분석, 이종종자 입수(異種種子 粒數), 발아, 수분, 천립중(千粒重), 종자건전도, 품종검증

④ 형태적 특성검사 : 종자, 유묘, 전생육검사, 생화학검정

3. 종자의 수명과 저장

1) 종자의 수명 : 종자가 발아력을 보유하고 있는 기간

* 저장중의 종자가 발아력을 상실하는 이유

저장에 의해서 종자가 발아력을 상실하는 것은 종자의 원형질을 구성하는 단백질의 응고에 기인한다..

장기간 저장한 종자는 저장 중에 호흡으로 인해 저장물질이 소모된다.

* 수명에 영향을 미치는 조건

• 종자의 수명은 작물의 종류 및 품종에 따라 다르며 또한 채종지의 환경ㆍ종자의 숙도(熟度)ㆍ수분함량ㆍ수확 및 조제방법ㆍ저장조건 등에 따라서 달라진다. 저장중의 종자 수명에 영향을 미치는 주요

조건은 수분 함량ㆍ온도ㆍ산소 등이다.

• 종자의 수명을 연장시키려면 우선 종자를 충분히 건조시키고 흡습을 방지하며 저온으로 저장하는 동시에 산소도 제약하는 것이 좋다.

* 종자의 수명

- 단명(短命)종자

(1~2년) - 콩ㆍ땅콩ㆍ목화ㆍ옥수수ㆍ메밀ㆍ고추ㆍ참당귀ㆍ양파 등

- 상명(常命)종자

(2~3년) - 벼ㆍ밀ㆍ보리ㆍ완두ㆍ목화ㆍ토마토ㆍ배추ㆍ양배추 등

- 장명(長命)종자

(4~6년 이상) - 클로버ㆍ알팔파ㆍ사탕무ㆍ베치ㆍ가지ㆍ수박 등

2) 종자의 저장

건조 저장

저온 저장

밀폐 저장

토중 저장

4. 종자의 발아와 휴면

1) 발아(發芽) · 출아(出芽) · 맹아(萌芽) 란?

1) 종자에서 유아ㆍ유근이 출현하는 것을 발아라고 한다..

2) 종자를 파종했을 때 발아한 새싹이 지상에 출현하는 것을 출아라고 하는 데 출아도 발아의 범주에 속한다..

3) 뽕나무ㆍ아카시아와 같이 목본식물에서 지상부의 눈이 벌어져서 새싹이 움트거나 씨감자ㆍ씨고구마 등과 같이 지하부의 새싹이 지상으로 자라나는 현상이나 또는 새싹 자체를 맹아(萌芽)라고 한다.

2) 발아조건

* 수분

발아에 필요한 종자의 수분 함량은 종자 무게에 대하여 벼는 23%,

밀 30%, 쌀보리 50%, 콩 100% 정도인데 토양이 건조한

경우에는 습한 경우보다 발아할 때 종자의 함수량이 적다

* 온도

종자의 발아와 온도와의 관계에서는 발아의 최저온도ㆍ최적온도 및 최고온도를 고려해야 한다. 이들

온도는 작물의 종류와 품종에 따라서 다르다.

즉 발아최저온도는 0~10℃, 최적온도는 20~30℃, 최고 온도는 35~50℃ 범위에 있으며

저온작물은 고온작물에 비하여 발아온도가 낮다.

* 산소

발아 중에 있는 종자는 많은 산소를 요구한다.

대부분의 종자는 산소가 충분히 공급되어 호기호흡이 잘 이루어져야 발아가 잘 되지만 볍씨처럼 산소가 없을 경우에도 무기호흡에 의하여 발아에 필요한 에너지를 얻을 수 있다.

* 산소에서 발아조건

수중에서 발아를 하지 못하는 종자 - 콩ㆍ밀ㆍ귀리ㆍ메밀ㆍ무ㆍ양배추ㆍ가지ㆍ고추ㆍ파ㆍ알팔

파ㆍ루핀ㆍ메도우페스큐ㆍ옥수수ㆍ수수ㆍ호박ㆍ율무 등

수중에서 발아가 감퇴하는 종자 - 담배ㆍ토마토ㆍ화이트클로버ㆍ브롬그라스ㆍ카네이션 등

수중에서 발아를 잘하는 종자 - 벼ㆍ상추ㆍ당근ㆍ셀러리ㆍ티머시ㆍ캐나다블루그래스ㆍ페튜니아 등

* 광선에서 발아조건

- 호광성 종자 - 담배ㆍ상추ㆍ우엉ㆍ차조기ㆍ금어초ㆍ베고니아ㆍ뽕나무ㆍ페튜니아ㆍ버뮤다그래스 등

- 혐광성 종자 - 호박ㆍ토마토ㆍ가지ㆍ오이ㆍ파ㆍ나릿과 식물의 대부분 등

- 광무관계 종자 - 벼ㆍ보리ㆍ옥수수 등의 화곡류, 대부분의 콩과작물 등

3) 발아의 기구

종자에 일정한 수분ㆍ산소 및 온도를 부여하면 생장 기능이 발현하여 생장점이 종자의 외부에 나타난다.

즉, 배의 유근 또는 유아가 종자 밖으로 나와서 발아한다.

유근과 유아의 출현 순서는 수분의 다소에 따라 다르지만 대부분의 경우 유근이 먼저 나온다.

4) 발아력 검정

발아율 - 파종된 총 종자수에 대한 발아종자의 비율

발아세 - 정해진 시일 내의 발아율

발아시 - 발아한 것이 처음 나타난 날

발아기 - 파종된 종자의 약 40%가 발아한 날

발아전(發芽揃) - 파종된 종자의 대부분(80%이상)이 발아한 날

평균발아일수 - 발아한 모든 종자의 평균적인 발아일수

발아속도 - 전체 종자에 대한 그날 그날의 발아속도의 합

* 발아시험에 의한 방법

• 발아율은 발아시험에 이용한 종자의 공시총입수에 대한 발아입수의 백분율로 표시하는데 발아율이 높을수록 좋은 종자라고 할 수 있다.

발아세는 발아시험 시작 후 일정한 일수를 정하여 그 기간 내에 발아한 것을 총수에 대한 비율(%)로 표시한 것이다

( * 공시총입수 : 어떤 실험에 사용된 전체 식물체의 총 수 )

• 종자의 순도(percentage of purity)를 조사하고 발아율을 알게되면 종자의 가치를 총체적으로 표시하는 용가(utility value)를 다음 식으로 계산할 수 있다.

5) 휴면의 뜻과 형태

발아능력을 가진 종자가 외적 환경조건이 생육에 알맞더라도 내적요인에 의해서 휴면을 하는데 이것을 자발적 휴면(自發的休眠)이라 하는데 본질적인 휴면이다.

종자의 외적 조건이 부적당해서 유발되는 휴면을 타발적 휴면(他發的休眠) 이라 한다.

* 휴면기간 : 벼 : 1주일 ~ 6개월

맥류종자 : 거의 없는 것 ~ 3개월

감자 : 수일 ~ 5개월

경실종자 : 수개월 ~ 수년

6) 휴면의 원인

경실(硬實, hard seed)

종피의 산소 흡수 저해 예) 귀리, 보리 등

발아억제물질 예) 왕겨, 과육 등

배의 미숙 예) 미나리아제비과, 장미과 등

종피의 기계적 저항

종피의 불투수성(不透水性)

종피의 불투기성(不透氣性)

7) 휴면타파와 발아촉진

* 경실의 발아촉진법

• 종피파상법(種皮破傷法)

• 진한 황산처리

• 온도처리

• 진탕처리(振盪處理).

• 질산처리(窒酸處理)

* 화곡류 및 감자의 발아촉진법

• 벼 종자는 40℃에 3주간 보존하면 발아억제물질이 불활성화하여 휴면이 완전히 타파된다.

• 맥류종자는 0.5~1%의 과산화수소액(H2O2)에 24시간 침지하였다가 5~10℃의 저온에 젖은 상태로 수일간 보존하면 휴면이 타파되며 20~25℃의 발아상에서 발아가 촉진된다.

• 감자는 절단해서 2ppm 정도의 지베렐린수용액에 30~60분간 침지하여 파종하는 방법이 가장 간편하고 효과적이다.

* 목초종자의 발아촉진법

• 질산염류

• 지베렐린 처리

* 발아촉진물질의 처리

• 지베렐린 처리

• 에스렐 처리

• 질산염 처리

• 시토키닌 처리

5. 종자의 퇴화 및 채종

1) 종자퇴화의 원인과 대책

1] 유전적 퇴화 - • 일반재배에 있어서 자연교잡이 되는 정도는 보리 0.15%, 밀ㆍ조

0.2~0.6%, 귀리ㆍ콩 0.05~1.4%, 벼ㆍ가지 0.2~1% 정도로 매우

낮지만 옥수수ㆍ호밀 및 십자화과 식물은 매우 높다.

자연교잡률이 높은 작물은 격리재배를 하면 교잡을 방지할 수 있다.

2] 생리적 퇴화

• 생산지의 환경이나 재배조건이 나쁘면 생육 및 등숙 조건이 불량해서

생리적으로 퇴화한다. 예) 씨감자(평지 : 고랭지)

3] 병리적 퇴화

• 종자로 전염하는 병해, 특히 종자소독으로도 방제할 수 없는

바이러스병 등이 만연하면 종자는 병리적으로 퇴화하게 된다.

2) 채종재배

종자의 선택 및 처리

채종포 선정

재배조치

수확 및 조제

건조ㆍ저장

6. 영양번식과 육묘

1 ) 영양번식의 의의와 이점

1. 보통재배로는 채종이 곤란한 작물이지만 영양번식으로 번식이 용이하다.

2. 우량한 상태의 유전질을 쉽게 영속적으로 유지시킬 수 있다.

3. 종자번식보다 생육이 왕성하여 짧은 기간 내에 수확이 가능하며 수량도 증가한다.

4. 암그루나 수그루 어느 한쪽 그루만을 재배할 경우 이용된다.

5. 접목을 하면 수세의 조절, 풍토에 대한 적응성의 증대, 병충해 저항성의 증대, 결과의 촉진, 품질의 향상, 수세의 회복 등을 기대할 수 있다.

2) 인공영양번식법

1. 분주(포기나누기)

2. 삽목(꺾꽃이)

3. 취목(휘묻이) : 1) 성토법, 2) 휘묻이법, 3) 고취법

4. 접목 : 결과촉진(結果促進)

수세조절(樹勢調節)

풍토적응성(風土適應性)의 증대

병해충 저항성의 증대

결과향상

수세의 회복 또는 품종의 갱신

* 조직배양

• 세포나 조직의 배양은 다음과 같은 경우에 유용하게 이용될 수 있다.

→ 세포의 증식, 기관의 분화, 조직의 생장 등 식물의 발생과 형태형성 및 발육의 과정과 이에 관여하는 영양물질, 비타민·호르몬의 역할, 환경조건 등에 대한 기본적인 연구가 가능하다.

번식이 곤란한 관상식물을 단시일에 대량으로 육성할 수 있다.

세포돌연변이를 분리해서 이용할 수 있다..

바이러스나 그 밖의 병에 걸리지 않은 새로운 개체를 육성할 수 있다.

사탕수수의 자당, 약용작물의 알카로이드(alkaloid), 화곡류의 전분, 수목의 리그닌 또는 비타민 등의 특수물질이 세포나 조직의 배양에 의한 생합성에 의해 공업적 생산이 가능하다.

농약에 대한 독성이나 방사능에 대한 감수성을 세포나 조직배양물을 이용해서 간편하게 검정할 수 있다.

3) 육묘

육묘의 의의

• 직파가 심히 불리한 경우

• 조기수확(早期收穫)

• 재해방지

• 노력절감

• 종자의 절약

• 증수(增收)

• 토지이용도의 증대

• 용수절약(用水節約)

• 추대방지(抽臺防止)

4) 묘상의 설치

-본포에서 가까운 곳이여야 한다.

-관개용수의 수원에서 가까워 관개수를 얻기 쉽고 집에서 멀지 않아 관리 작업이 편한 곳이 좋다..

-저온기의 육묘에는 양지바르고 따뜻한 곳이어야 하며 강한 바람을 막는 방풍이 되는 곳이 좋다.

-온상의 설치는 배수가 잘 되는 곳에, 못자리는 오수와 냉수가 침입하지 않는 곳이어야 한다.

-인축, 동물, 병충 등의 피해 염려가 없는 곳이어야 한다.

5) 노지상

온상

• 온상구덩이

• 온상틀

• 열원 : 대체로 재료의 탄소와 질소의 비율

즉, 탄질율(C/N ratio)이 20~30 정도일 때 발열상태가 가장좋다고 한다. 대체로 적당한 수분량은 전체의 60~70% 즉,

건물중의 1.5~2.5배 정도라고 한다. 이 정도의 수분량은 상당히 밟은 연후에 밟을 때마다 발자국에서 물이 약간씩 스며 나오는 정도이다.

< 각종 양열재료의 탄질율 >


■ 핵심요약정리

- 저장 중 종자가 발아력을 상실하는 주된 원인은 종자의 원형질을 구성하는 단백질의 응고에 기인한다.

- 종자 수명을 연장시키려면 건조, 흡습 방지, 저온으로 저장하는 동시에 산소도 제약하는 것이 좋다.

- 단명종자(1~2년)에는 콩, 메밀, 고추, 참당귀, 양파 등이 있고, 상명종자(2~3년)에는 벼, 밀,

보리, 완두, 목화, 토마토, 배추, 양배추 등이 있으며, 장명종자(4~6년 이상)에는 클로버, 알팔파,

사탕무, 베치, 가지, 수박 등이 있다.

- 호광성종자에는 담배, 상추 등이 있고 혐광성종자에는 호박, 토마토, 가지 등이 있다.

- 발아시(發芽始)란 발아가 처음 나타난 날이고 발아기(發芽期)란 파종된 종자의 약 40%가

발아한 날이며 발아전(發芽揃)은 파종된 종자의 대부분(80% 이상)이 발아한 날이다.

- 발아세(發芽勢)는 치상 후 정해진 시일 내의 발아율이고 발아속도(發芽速度)는 전체 종자에 대한

그날 그날의 발아속도의 합이다.

- 당목취법은 가지를 수평으로 묻고, 각 마디에서 발생하는 새 가지를 발생시켜 한 가지에서 여러

개 취목하는 방법으로 포도 · 자두 · 양앵두 등에 이용된다.

- 조직배양(tissue culture)은 식물의 일부를 무균상태에서 배양하여 조직 자체의 증식 · 생장,

나아가 각종 조직 및 기관의 분화 · 발달에 의해서 완전한 개체로 육성하는 방법이다.


■ 단원정리

- 식물번식의 출발점이 되는 종자와 모를 합하여 종묘라고 한다. 종묘 중에서 유성생식의 결과 수정에 의해 배주가 발육한 것을 식물학상 종자라고 한다. 영양체 뿐만 아니라 버섯의 종균, 아포믹시스, 체세포배를 이용한 인공종자도 종자로 분류된다.

- 종자가 생성되려면 수정이 이루어져야 한다. 화분이 암술머리에 붙으면 화분은 발아하여 화분관을 신장하여 자방내의 배주에 도달, 주공을 뚫고 배낭 속으로 들어간다. 1개의 웅핵(n)은 1개의 난핵(n)과 결합하여 2n의 배가 되고, 다른 1개의 웅 핵은 2개의 극핵(n)과 결합하여 3n의 배유가 된다. 이같이 2개의 웅핵이 두 곳에 서 동시에 수정이 이루어진다고 하여 중복수정이라고 한다.

- 종자의 품질은 내적조건과 외적조건에 의하여 지배된다. 내적조건에는 유전성ㆍ발아력ㆍ병충해 등에 의해 지배되며, 외적조건에는 순도, 종자의 크기와 중량, 색택 및 냄새, 수분함량과 건전도에 의해 지배된다.

- 종자가 발아력을 보유하고 있는 기간을 종자의 수명이라고 한다. 종자는 수명에 따라 단명종자(콩, 땅콩, 메밀), 상명종자(벼, 밀, 보리), 장명종자(클로버, 알팔파, 가지, 수박)로 구분한다.

- 종자의 수명은 종자의 수분함량ㆍ저장습도와 온도ㆍ통기상태 등과 깊은 관계가 있다. 일반적으로 건조ㆍ저온ㆍ밀폐ㆍ토중저장일 때 수명이 연장된다.

- 종자의 발아에 필요한 것은 수분ㆍ온도ㆍ산소ㆍ광 등으로 작물의 종류에 따라 각각 다른 요구도를 나타낸다. 발아의 기구는 작물의 종류에 따라 다소 다르나 유근ㆍ유아가 나타나는 과정은 거의 차이가 없다.

- 종자휴면의 원인은 작물의 종류에 따라 다르나 보통 경실, 종피의 산소 흡수저해, 발아억제물질의 존재, 배의 미숙, 종피의 기계적 저항, 종피의 불투수성, 종피의 불투기성 등을 들 수 있으며, 휴면타파의 방법도 작물의 종류에 따라 다르다.

- 생산력이 우수하던 종자가 재배연수를 경과하는 동안 생산력이 떨어지고 품질이 나빠지는 현상을 종자퇴화라고 한다. 종자의 퇴화원인에는 유전적인 면, 생리적인 면, 병리적인 면 등이 있다.

- 영양기관을 직접번식에 이용하는 것을 영양번식이라고 한다. 영양번식에는 자연영양번식법과 인공영양번식법으로 구분할 수 있는데 인공영양번식법에는 분주ㆍ삽목 ㆍ취목ㆍ접목 등 여러 방식이 있다. 종자를 직파하지 않고 육묘이식을 하는 이유 로는 직파가 불리한 경우, 증수를 꾀하고자 할 경우, 조기수확가능, 토지이용도의 증대, 재해방지, 용수절약, 노력절감, 추대방지, 종자의 절약 등을 들 수 있다.