원예특작 연구동향 리포트
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  • 원예산업신문
  • 승인 2015.09.30 10:58
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건조스트레스 처리에 의한 약용작물 생산품질 영향

 
■ 연구기관
△독일 = Institute for Plant Biology, Technische Universitat Braunschweig, Germany

■ 연구내용
일반적으로 건조스트레스는 농업에 있어서 상당한 생산손실을 가져오는 부정적인 요인으로 간주되어 왔으나 반건조 조건에서 자란 약용식물이 온대기후 조건에서 자란 동일한 약용식물에 비해 유효성분을 더 많이 축적하는 것으로 밝혀졌다. 
이들 식물은 반건조 상태에서 강광과 건조스트레스에 처하게 되면, 건조스트레스 관련 대사과정에서 유효성분 축적에 변화가 생기게 된다. 수분부족은 기공 폐쇄를 유도하고 CO2흡수를 현저하게 감소시키게 되며, 그 결과 캘빈사이클의 CO2고정이 줄어들게 된다. 이는 환원 등가물(NADPH+H+)을 크게 감소시켜 NADPH+H+의 과잉공급을 초래하고 대사과정에서 이소프레노이드, 페놀, 알칼로이드와 같은 2차대사산물 합성을 유도하게 된다.

 
세이지(Salvia officinalis)의 이차대사산물 합성 및 축적과 가뭄 스트레스에 의해 유도된 대사변화와의 상호작용을 조사한 결과, 적정한 가뭄 스트레스 하에서 경작된 경우가 관수를 충분히 한 경우에 비해 총 모노테르펜의 함량을 현저하게 높다.
또한 이들 식물을 CO2농도를 700ppm까지 올려서 재배할 경우, 기공폐쇄 스트레스에도 불구하고 고농도의 CO2가 잎까지 들어갈 수 있어, 모노테르펜 합성 증가에 관련된 건조 스트레스는 해소되는 것으로 확인되었으며, 이는 건조 스트레스에 의한 약용식물 유효성분 변화를 설명한다.
이러한 발견은 재배과정에서 적정 건조 스트레스를 유도하여 약용식물의 품질을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. 

■ 국내기술수준과 전망
약용작물은 한약재나 건강기능성 식품, 의약품의 원료로 사용되므로 식물체 내에 포함된 유효성분의 강화는 재배 및 육종상의 중요한 목표로 인식되고 있다.
국내외적으로 작물의 기후변화 영향에 관한 연구들은 활발히 진행되고 있으며, 최근 배추나 양배추와 같은 채소류의 플라보노이드성분 변화에 관한 연구가 있었다.
그러나 기후변화에 따른 약용작물의 유효성분 영향에 관한 연구는 많지 않으며, 현재 농촌진흥청 약용작물과에서 기후변화에 따른 천궁, 당귀의 생산 및 품질영향에 관한 연구를 진행 중이다.(2015)
일반적으로 기후변화나 고온에 의한 스트레스는 작물생산에 부정적인 영향을 주는 것으로 평가되었으나 재배과정에서 인위적인 스트레스에 의한 유효성분 강화 방법은 고품질 약용작물을 생산하는 데 크게 기여할 것으로 평가된다.

 
■ 참고문헌 및 사이트
● Maik Kleinwachter & Dirk Selmar, New insights explain that drought stress enhances the quality of spice and medicinal plants: potential applications, Agron. Sustain. Dev. (2015) 35:121-131
● Dirk Selmar, Maik Kleinwachter, Influencing the product quality by deliberately applying drought stress during the cultivation of medicinal plants, Industrial Crops and Products 42 (2013) 558-566
http://jjbs.hu.edu.jo/files/v8n1/ Paper%20Number%201m.pdf
http://link.springer.com/article/ 10.1007%2Fs13593-014-0260-3#

■ 자료제공 : 국립원예특작과학원 약용작물과 농업연구사 김용일