기후 변화와 급격한 인구 증가는 세계 식량 안보에 있어 주요 과제가 되었습니다. 이러한 문제에 대한 유망한 해결책 중 하나는 바로 이러한 문제에 대한 해결책을 모색하는 것입니다.식물 생장 조절제식물생장조절제(PGR)는 작물 수확량을 증가시키고 사막 기후와 같은 불리한 재배 조건을 극복하기 위해 사용됩니다. 최근 카로티노이드인 자시논(zaxinone)과 그 유사체 두 가지(MiZax3 및 MiZax5)가 온실 및 야외 조건에서 곡물 및 채소 작물의 생장 촉진에 효과적인 것으로 나타났습니다. 본 연구에서는 캄보디아에서 재배되는 두 가지 고부가가치 채소 작물인 감자와 딸기에 대한 MiZax3 및 MiZax5의 다양한 농도(2021년 5μM 및 10μM, 2022년 2.5μM 및 5μM)의 효과를 추가적으로 조사했습니다. 2021년부터 2022년까지 수행된 5개의 독립적인 야외 시험에서 두 MiZax 모두 식물의 농업적 특성, 수확량 구성 요소 및 전체 수확량을 유의하게 향상시켰습니다. 특히, MiZax는 비교를 위해 사용된 널리 사용되는 상업용 화합물인 휴믹산보다 훨씬 낮은 농도로 사용되었다는 점이 주목할 만합니다. 따라서, 본 연구 결과는 MiZax가 사막 환경에서도 비교적 낮은 농도로 채소 작물의 생장과 수확량을 증진시키는 데 사용할 수 있는 매우 유망한 식물 생장 조절제임을 보여줍니다.
유엔식량농업기구(FAO)에 따르면, 증가하는 세계 인구를 먹여 살리기 위해서는 2050년까지 식량 생산 시스템을 거의 세 배로 늘려야 합니다(FAO: 2050년까지 세계는 70% 더 많은 식량이 필요할 것이다¹). 실제로, 급격한 인구 증가, 오염, 해충 이동, 특히 기후 변화로 인한 고온과 가뭄은 모두 세계 식량 안보에 심각한 위협이 되고 있습니다². 이러한 상황에서, 열악한 환경 조건에서도 농작물의 총 생산량을 늘리는 것은 이 시급한 문제에 대한 확실한 해결책 중 하나입니다. 그러나 식물의 생장과 발달은 주로 토양 내 영양분의 가용성에 달려 있으며, 가뭄, 염분, 생물학적 스트레스와 같은 불리한 환경 요인에 의해 심각하게 저해됩니다³,⁴,⁵. 이러한 스트레스는 작물의 건강과 발달에 부정적인 영향을 미치고 궁극적으로 수확량 감소로 이어질 수 있습니다⁶. 또한, 제한된 담수 자원은 작물 관개에 심각한 영향을 미치고, 지구 기후 변화는 경작지 면적을 불가피하게 감소시키며, 폭염과 같은 현상은 작물 생산성을 저하시킵니다⁷,⁸. 사우디아라비아를 비롯한 세계 여러 지역에서 고온 현상이 흔하게 나타납니다. 생물자극제 또는 식물생장조절제(PGR)는 작물의 생장 주기를 단축하고 수확량을 증가시키는 데 유용합니다. 또한 작물의 내성을 향상시키고 불리한 생육 환경에 적응할 수 있도록 도와줍니다.⁹ 이러한 점에서 생물자극제와 식물생장조절제는 최적 농도로 사용하여 식물의 생장과 생산성을 향상시킬 수 있습니다.¹⁰,¹¹
카로티노이드는 식물 호르몬인 앱시식산(ABA)과 스트리고락톤(SL)12,13,14뿐만 아니라 최근에 발견된 생장 조절 물질인 자시논, 아노렌, 시클로시트랄15,16,17,18,19의 전구체이기도 한 테트라테르페노이드입니다. 그러나 카로티노이드 유도체를 포함한 대부분의 실제 대사산물은 천연 공급원이 제한적이거나 불안정하여 농업 분야에 직접 적용하기 어렵습니다. 따라서 지난 몇 년 동안 농업용으로 여러 ABA 및 SL 유사체/모방체가 개발 및 시험되었습니다.20,21,22,23,24,25 마찬가지로, 저희 연구팀도 최근 벼 뿌리에서 당 대사를 촉진하고 SL 항상성을 조절함으로써 효과를 나타낼 수 있는 생장 촉진 대사산물인 자시논의 모방체(MiZax)를 개발했습니다.19,26 zaxinone 3(MiZax3) 및 MiZax5(화학 구조는 그림 1A 참조)의 모방체는 수경재배 및 토양에서 재배한 야생형 벼에서 zaxinone과 유사한 생물학적 활성을 나타냈다.26 또한, 토마토, 대추야자, 피망, 호박에 zaxinone, MiZax3 및 MiZax5를 처리했을 때 온실 및 노지 조건에서 식물 생장과 생산성, 즉 피망 수확량과 품질이 향상되어 생물 자극제 및 식물 생장 조절제(PGR)로서의 역할을 시사한다.27 흥미롭게도 MiZax3 및 MiZax5는 고염 조건에서 재배한 피망의 내염성을 향상시켰으며, MiZax3는 아연 함유 금속-유기 골격체로 캡슐화했을 때 과일의 아연 함량을 증가시켰다.7,28
(A) MiZax3 및 MiZax5의 화학 구조. (B) 노지 조건에서 감자 식물에 대한 5 µM 및 10 µM 농도의 MiZax3 및 MiZax5 엽면 살포 효과. 실험은 2021년에 진행될 예정입니다. 데이터는 평균 ± 표준편차로 제시됩니다. n≥15. 통계 분석은 일원 분산 분석(ANOVA) 및 Tukey 사후 검정을 사용하여 수행되었습니다. 별표는 시뮬레이션과 비교하여 통계적으로 유의미한 차이를 나타냅니다(*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, 유의미하지 않음). HA – 휴믹산; MZ3 – MiZax3; MZ5 – MiZax5.
본 연구에서는 MiZax(MiZax3 및 MiZax5)를 세 가지 엽면 살포 농도(2021년 5µM 및 10µM, 2022년 2.5µM 및 5µM)에서 평가하고 감자(Solanum tuberosum L)와 비교했습니다. 상업용 생장 조절제인 휴믹산(HA)은 딸기(Fragaria ananassa)에 대해 2021년과 2022년에 실시된 딸기 온실 시험과 전형적인 사막 기후 지역인 사우디아라비아 왕국에서 수행된 네 차례의 야외 시험에서 비교했습니다. HA는 토양 양분 이용률 증가 및 호르몬 항상성 조절을 통한 작물 생장 촉진 등 여러 가지 유익한 효과를 가진 널리 사용되는 생물 자극제이지만, 본 연구 결과는 MiZax가 HA보다 우수함을 보여줍니다.
다이아몬드 품종의 감자 괴경은 사우디아라비아 제다에 위치한 자바르 나세르 알 비시 무역회사(Jabbar Nasser Al Bishi Trading Company)에서 구입했습니다. 딸기 두 품종인 "스위트 찰리(Sweet Charlie)"와 "페스티벌(Festival)"의 묘목 및 휴믹산은 사우디아라비아 리야드에 위치한 모던 아그리테크(Modern Agritech Company)에서 구입했습니다. 본 연구에 사용된 모든 식물 재료는 멸종 위기종 연구에 관한 IUCN 정책 성명 및 멸종 위기 야생 동식물 거래에 관한 협약을 준수합니다.
실험 장소는 사우디아라비아 하다 알샴(북위 21°48′3″, 동경 39°43′25″)에 위치해 있습니다. 토양은 사양토이며, pH는 7.8, 전기전도도는 1.79 dcm⁻¹³⁰입니다. 토양 특성은 부록 표 S1에 제시되어 있습니다.
딸기(Fragaria x ananassa D. var. Festival) 묘목을 3개의 본잎 단계에서 세 그룹으로 나누어 온실 조건에서 10 μM MiZax3 및 MiZax5 엽면 살포가 생장 특성 및 개화 시기에 미치는 영향을 평가하였다. 대조군으로는 0.1% 아세톤을 함유한 물을 엽면 살포하였다. MiZax 엽면 살포는 1주일 간격으로 총 7회 실시하였다. 두 번의 독립적인 실험을 각각 2021년 9월 15일과 28일에 수행하였다. 각 화합물의 초기 투여량은 50 ml였으며, 이후 점진적으로 250 ml까지 증가시켰다. 2주 동안 매일 개화 식물 수를 기록하고 4주 차 초에 개화율을 계산하였다. 생장 특성 측정을 위해 생장기 말과 생식기 초에 잎 수, 식물 생중량 및 건중량, 총 잎 면적, 그리고 개체당 포복경 수를 측정하였다. 잎 면적은 잎 면적 측정기를 사용하여 측정하였고, 채취한 신선한 시료는 100°C 오븐에서 48시간 동안 건조시켰다.
조기 파종과 만기 파종, 두 가지 포장 시험을 수행했습니다. 감자 품종 '디아망(Diamant)'을 11월과 2월에 파종하여 각각 조기 및 만기 숙성 기간을 고려했습니다. 생물자극제(MiZax-3 및 -5)는 5.0 및 10.0 µM(2021년)과 2.5 및 5.0 µM(2022년) 농도로 처리했습니다. 휴믹산(HA) 1 g/l를 일주일에 8회 살포했습니다. 대조군으로는 물 또는 아세톤을 사용했습니다. 포장 시험 설계는 (보충 그림 S1)에 제시되어 있습니다. 포장 실험은 2.5 m × 3.0 m 면적의 완전 무작위 블록 설계(RCBD)를 사용하여 수행했습니다. 각 처리는 독립적인 반복으로 3회 반복했습니다. 각 구획 간 거리는 1.0 m, 각 블록 간 거리는 2.0 m입니다. 포기 간 거리는 0.6 m, 열 간 거리는 1 m입니다. 감자 식물은 점적 관수 시스템을 이용하여 매일 3.4리터의 물을 공급받았습니다. 이 시스템은 하루에 두 번, 한 번에 10분씩 작동하여 식물에 물을 공급합니다. 가뭄 조건에서 감자를 재배하기 위한 모든 권장 농업기술적 방법이 적용되었습니다.31 파종 후 4개월이 지난 시점에 표준 기법을 사용하여 식물 높이(cm), 식물당 가지 수, 감자 성분 및 수확량, 괴경 품질을 측정했습니다.
두 가지 딸기 품종(스위트 찰리와 페스티벌)의 묘목을 야외 조건에서 시험하였다. 생물자극제(MiZax-3 및 -5)를 5.0 및 10.0 µM(2021년)과 2.5 및 5.0 µM(2022년) 농도로 엽면 살포하였으며, 일주일에 8회 사용하였다. MiZax-3 및 -5와 병행하여 히알루론산(HA) 1g/L를 엽면 살포하였고, 대조군으로는 물(H2O) 또는 아세톤을 사용하였다. 딸기 묘목은 11월 초에 2.5 x 3m 크기의 시험구에 포기 간격 0.6m, 열 간격 1m로 파종하였다. 본 실험은 무작위 블록 설계(RCBD)로 수행하였으며, 3회 반복하였다. 식물에는 매일 오전 7시와 오후 5시에 10분씩 점적 관수 시스템을 이용하여 물을 주었다. 이 시스템은 0.6m 간격으로 배치된 3.4L 용량의 점적기를 사용하였다. 재배 기간 동안 농업 기술적 요소와 수확량 매개변수를 측정하였다. 과일 품질은 총 고형물 함량(TSS, %), 비타민 C32, 산도 및 총 페놀 함량33을 포함하여 킹 압둘아지즈 대학교 수확 후 생리 및 기술 연구실에서 평가하였다.
데이터는 평균으로, 변동은 표준편차로 나타냈습니다. 통계적 유의성은 일원 분산 분석(one-way ANOVA) 또는 이원 분산 분석(two-way ANOVA)을 사용하고, 유의수준은 p < 0.05로 설정하여 Tukey의 다중 비교 검정을 적용하거나, 양측 Student t 검정을 사용하여 유의한 차이를 확인했습니다(*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001). 모든 통계적 해석은 GraphPad Prism 버전 8.3.0을 사용하여 수행했습니다. 연관성은 다변량 통계 방법인 주성분 분석(PCA)을 사용하여 R 패키지 34를 통해 검정했습니다.
이전 연구에서 우리는 5μM 및 10μM 농도의 MiZax가 원예 작물의 생장 촉진 효과를 나타내고 토양 식물 생장 분석법(SPAD)27에서 엽록소 지표를 개선함을 입증했습니다. 이러한 결과를 바탕으로, 우리는 2021년 사막 기후 지역에서 진행된 야외 시험에서 중요한 세계 식량 작물인 감자에 대한 MiZax의 효과를 평가하기 위해 동일한 농도를 사용했습니다. 특히, MiZax가 광합성의 최종 산물인 전분의 축적을 증가시킬 수 있는지 여부를 확인하는 데 관심을 두었습니다. 전반적으로, MiZax를 처리한 결과 휴믹산(HA)을 처리한 경우보다 감자의 생장이 향상되어 식물 높이, 생체량 및 가지 수가 증가했습니다(그림 1B). 또한, 5μM의 MiZax3와 MiZax5는 10μM에 비해 식물 높이, 가지 수 및 생체량 증가에 더 강력한 효과를 나타냈습니다(그림 1B). MiZax는 생장 개선과 더불어 수확량(괴경의 개수 및 무게로 측정)도 증가시켰습니다. MiZax를 10 μM 농도로 투여했을 때 전반적인 유익한 효과가 덜 두드러졌는데, 이는 이러한 화합물을 이보다 낮은 농도로 투여해야 함을 시사합니다(그림 1B). 또한, 아세톤(대조군)과 물(대조군) 처리 간에 기록된 모든 매개변수에서 차이가 관찰되지 않았는데, 이는 관찰된 생장 조절 효과가 용매에 의한 것이 아님을 나타내며, 이는 이전 연구 결과27과 일치합니다.
사우디아라비아의 감자 재배 기간은 조기 성숙기와 후기 성숙기로 나뉘기 때문에, 2022년에 두 차례에 걸쳐 저농도(2.5μM 및 5μM)의 MiZax를 사용하여 노지 재배 조건에서의 계절적 영향을 평가하는 두 번째 포장 연구를 수행했습니다(보충 그림 S2A). 예상대로, 5μM MiZax를 두 차례 처리한 결과 첫 번째 연구와 유사한 생장 촉진 효과가 나타났습니다. 즉, 식물 높이 증가, 가지 수 증가, 바이오매스 증가, 괴경 수 증가가 관찰되었습니다(그림 2; 보충 그림 S3). 특히, 2.5μM 농도에서 이러한 식물생장조절제의 유의미한 효과가 관찰된 반면, GA 처리에서는 예상했던 효과가 나타나지 않았습니다. 이 결과는 MiZax가 예상보다 낮은 농도에서도 사용 가능하다는 것을 시사합니다. 또한, MiZax 처리는 괴경의 길이와 너비도 증가시켰습니다(보충 그림 S2B). 괴경 무게도 유의미하게 증가했지만, 2.5μM 농도는 두 차례의 재배 기간 모두에서 처리되었습니다.
2022년 KAU 포장에서 조기 성숙 감자 식물에 대한 MiZax의 영향을 식물 표현형으로 평가했습니다. 데이터는 평균 ± 표준편차로 나타냈습니다. n≥15. 통계 분석은 일원 분산 분석(ANOVA)과 Tukey 사후 검정을 사용하여 수행했습니다. 별표는 시뮬레이션과 비교하여 통계적으로 유의미한 차이를 나타냅니다(*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, 유의미하지 않음). HA – 휴믹산; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5.
처리(T)와 연도(Y)의 효과를 더 잘 이해하기 위해 이원 분산 분석(two-way ANOVA)을 사용하여 두 변수 간의 상호작용(T x Y)을 분석했습니다. 모든 생물자극제(T)는 감자 식물의 키와 생체량을 유의하게 증가시켰지만, MiZax3와 MiZax5만이 괴경의 개수와 무게를 유의하게 증가시켰습니다. 이는 두 MiZax에 대한 감자 괴경의 양방향 반응이 본질적으로 유사함을 나타냅니다(그림 3). 또한, 재배 시즌 초반에는 날씨가 더워지면서(평균 기온 28°C, 습도 52%(2022년)) 전체 괴경 생체량이 유의하게 감소했습니다(그림 2; 보충 그림 S3).
5 µm 처리(T), 연도(Y) 및 이들의 상호작용(T x Y)이 감자에 미치는 영향을 연구하였다. 데이터는 평균 ± 표준편차로 나타냈다. n ≥ 30. 통계 분석은 이원 분산 분석(ANOVA)을 사용하여 수행하였다. 별표는 시뮬레이션과 비교했을 때 통계적으로 유의미한 차이를 나타낸다(*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, 유의미하지 않음). HA – 휴믹산; MZ3 – MiZax3; MZ5 – MiZax5.
그러나 미작스(MiZax) 처리는 여전히 성숙이 늦은 식물의 생장을 촉진하는 경향을 보였습니다. 종합적으로, 세 번의 독립적인 실험 결과는 미작스 처리가 가지 수를 증가시켜 식물 구조에 유의미한 영향을 미친다는 것을 분명히 보여주었습니다. 실제로 미작스 처리 후 가지 수에 대해 (T)와 (Y) 사이에 유의미한 이원 상호작용 효과가 있었습니다(그림 3). 이 결과는 스트리고락톤(SL) 생합성의 음성 조절자로서의 활성26과 일치합니다. 또한, 우리는 이전에 자시논(Zaxinone) 처리가 벼 뿌리에 전분 축적을 유발한다는 것을 보여주었는데35, 감자 괴경은 주로 전분으로 구성되어 있으므로 미작스 처리 후 감자 괴경의 크기와 무게가 증가하는 것을 설명할 수 있습니다.
과일 작물은 중요한 경제 작물입니다. 딸기는 가뭄이나 고온과 같은 비생물적 스트레스 조건에 민감합니다. 따라서 본 연구에서는 MiZax를 딸기 잎에 분무하여 그 효과를 조사했습니다. 먼저 10 µM 농도의 MiZax를 처리하여 딸기(품종: Festival)의 생장에 미치는 영향을 평가했습니다. 흥미롭게도 MiZax3는 포복경의 수를 유의하게 증가시켜 가지치기를 촉진한 반면, MiZax5는 온실 조건에서 개화율, 식물 생체량 및 잎 면적을 개선했습니다(보충 그림 S4). 이는 두 화합물이 생물학적으로 다른 효과를 나타낼 수 있음을 시사합니다. 26,27 실제 농업 환경에서 딸기에 미치는 영향을 더 자세히 알아보기 위해 2021년 사질토에서 재배한 딸기(품종: Sweet Charlie)에 5 μM 및 10 μM 농도의 MiZax를 처리하여 포장 시험을 수행했습니다(그림 S5A). GC와 비교했을 때, 식물 바이오매스의 증가는 관찰되지 않았지만, 과일 개수는 증가하는 경향을 보였다(그림 C6A-B). 그러나 MiZax를 처리했을 때 개별 과일 무게가 유의미하게 증가했으며, 농도 의존성이 나타나는 것으로 보였다(보충 그림 S5B; 보충 그림 S6B). 이는 사막 환경에서 이러한 식물 생장 조절제를 적용했을 때 딸기 과일 품질에 영향을 미친다는 것을 시사한다.
품종 유형에 따라 생장 촉진 효과가 달라지는지 알아보기 위해 사우디아라비아에서 재배되는 두 가지 딸기 품종(스위트 찰리와 페스티벌)을 선정하여 2022년에 낮은 농도의 미작스(2.5μM 및 5μM)를 사용하여 두 차례의 포장 실험을 수행했습니다. 스위트 찰리의 경우, 총 과일 수는 크게 증가하지 않았지만, 미작스 처리 식물의 과일 생체량은 전반적으로 높았고, 특히 미작스3 처리 후 구획당 과일 수가 증가했습니다(그림 4). 이러한 결과는 미작스3와 미작스5의 생물학적 활성이 서로 다를 수 있음을 시사합니다. 또한, 미작스 처리 후 식물의 생중량과 건중량, 그리고 줄기 길이가 증가했습니다. 포복경과 새 식물의 수는 5μM 미작스 처리에서만 증가했는데(그림 4), 이는 미작스의 최적 농도가 식물 종에 따라 달라진다는 것을 나타냅니다.
2022년 KAU 농장에서 재배한 딸기(스위트 찰리 품종)의 식물 구조 및 수확량에 대한 MiZax의 효과. 데이터는 평균 ± 표준편차로 나타냈습니다. n ≥ 15이지만, 구획당 과일 수는 3개 구획에서 15개 식물의 평균값을 사용하여 계산했습니다(n = 3). 통계 분석은 일원 분산 분석(ANOVA) 및 Tukey 사후 검정 또는 양측 Student t 검정을 사용했습니다. 별표는 시뮬레이션과 비교하여 통계적으로 유의미한 차이를 나타냅니다(*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, 유의미하지 않음). HA – 휴믹산; MZ3 – MiZax3; MZ5 – MiZax5.
우리는 페스티벌 품종 딸기에서도 과일 무게와 식물 생체량 측면에서 유사한 생장 촉진 효과를 관찰했지만(그림 5), 식물체당 또는 구획당 총 과일 개수에서는 유의미한 차이를 발견하지 못했습니다(그림 5). 흥미롭게도, MiZax를 처리했을 때 식물 길이와 포복경 수가 증가했는데, 이는 이러한 식물 생장 조절제가 과일 작물의 생장을 개선하는 데 사용될 수 있음을 시사합니다(그림 5). 또한, 우리는 현장에서 수확한 두 품종의 과일 품질을 이해하기 위해 여러 생화학적 매개변수를 측정했지만, 모든 처리 간에 유의미한 차이는 발견되지 않았습니다(보충 그림 S7; 보충 그림 S8).
2022년 KAU 재배지(페스티벌 품종)에서 MiZax가 식물 구조 및 딸기 수확량에 미치는 영향. 데이터는 평균 ± 표준편차로 나타냈다. n ≥ 15이지만, 구획당 과일 수는 3개 구획에서 15개 식물의 평균값을 사용하여 계산하였다(n = 3). 통계 분석은 일원 분산 분석(ANOVA) 및 Tukey 사후 검정 또는 양측 Student t 검정을 사용하였다. 별표는 시뮬레이션과 비교하여 통계적으로 유의미한 차이를 나타낸다(*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, 유의미하지 않음). HA – 휴믹산; MZ3 – MiZax3; MZ5 – MiZax5.
딸기에 대한 연구에서 MiZax3와 MiZax5의 생물학적 활성은 서로 다른 것으로 나타났습니다. 먼저 동일 품종(스위트 찰리)에 대한 처리(T)와 연도(Y)의 영향을 이원 분산 분석(two-way ANOVA)을 통해 분석하여 두 변수 간의 상호작용(T x Y)을 확인했습니다. 그 결과, 히알루론산(HA)은 딸기 품종(스위트 찰리)에 아무런 영향을 미치지 않았지만, 5 μM 농도의 MiZax3와 MiZax5는 식물체와 과일의 생체량을 유의하게 증가시켰습니다(그림 6). 이는 두 MiZax의 이원 상호작용이 딸기 생산 촉진에 있어 매우 유사함을 시사합니다.
5 µM 처리(T), 연도(Y) 및 이들의 상호작용(T x Y)이 딸기(품종: 스위트 찰리)에 미치는 영향을 평가하였다. 데이터는 평균 ± 표준편차로 나타냈다. n ≥ 30. 통계 분석은 이원 분산 분석(ANOVA)을 사용하여 수행하였다. 별표는 시뮬레이션과 비교하여 통계적으로 유의미한 차이를 나타낸다(*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, 유의미하지 않음). HA – 휴믹산; MZ3 – MiZax3; MZ5 – MiZax5.
또한, 두 품종에 대한 MiZax의 활성이 약간 차이가 있었기 때문에(그림 4; 그림 5), 처리(T)와 두 품종(C)을 비교하는 이원 분산 분석을 수행했습니다. 먼저, 어떤 처리도 구획당 과일 개수에 영향을 미치지 않았습니다(그림 7). 이는 (T x C) 간의 유의미한 상호작용이 없음을 나타내며, MiZax와 HA 모두 총 과일 개수에 기여하지 않음을 시사합니다. 반면, MiZax는 (HA는 아님) 식물 무게, 과일 무게, 포복경 및 새 식물 수를 유의하게 증가시켰습니다(그림 7). 이는 MiZax3와 MiZax5가 서로 다른 딸기 품종의 생장을 유의하게 촉진함을 나타냅니다. 이원 분산 분석(T x Y)과 (T x C)을 바탕으로, 야외 조건에서 MiZax3와 MiZax5의 생장 촉진 활성은 매우 유사하고 일관적이라고 결론 내릴 수 있습니다.
5 µM 농도의 휴믹산(T), 두 가지 품종(C), 그리고 이들의 상호작용(T x C)을 처리한 딸기의 효과를 평가하였다. 데이터는 평균 ± 표준편차로 나타냈다. n ≥ 30이지만, 구획당 과일 수는 세 구획에서 수확한 15개 식물의 평균값을 사용하여 계산하였다(n = 6). 통계 분석은 이원 분산 분석(ANOVA)을 사용하여 수행하였다. 별표는 시뮬레이션과 비교했을 때 통계적으로 유의미한 차이를 나타낸다(*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, 유의미하지 않음). HA – 휴믹산; MZ3 – MiZax3; MZ5 – MiZax5.
마지막으로, 주성분 분석(PCA)을 사용하여 감자(T x Y)와 딸기(T x C)에 적용된 화합물의 효과를 평가했습니다. 그림 8에서 볼 수 있듯이, HA 처리는 감자에서는 아세톤, 딸기에서는 물과 유사한 효과를 보였으며, 이는 식물 생장에 상대적으로 작은 긍정적 효과를 나타냄을 의미합니다. 흥미롭게도, MiZax3와 MiZax5의 전반적인 효과는 감자에서는 동일한 분포를 보였지만(그림 8A), 딸기에서는 두 화합물의 분포가 달랐습니다(그림 8B). MiZax3와 MiZax5는 식물 생장과 수확량에 주로 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났지만, PCA 분석 결과 생장 조절 활성은 식물 종에 따라 다를 수 있음을 시사합니다.
(A) 감자(T x Y)와 (B) 딸기(T x C)에 대한 주성분 분석(PCA). 두 그룹 모두에 대한 스코어 플롯. 각 주성분을 연결하는 선은 클러스터의 중심을 가리킨다.
요약하자면, 두 가지 주요 작물에 대한 다섯 가지 독립적인 현장 연구 결과와 2020년부터 2022년까지 발표된 이전 보고서26와 일관되게, MiZax3와 MiZax5는 다양한 작물의 생장을 향상시킬 수 있는 유망한 식물 생장 조절제입니다. 여기에는 곡물, 목본 식물(대추야자), 원예 과일 작물26,27이 포함됩니다. 생물학적 활성 외의 분자 메커니즘은 아직 명확히 밝혀지지 않았지만, 현장 적용 가능성이 매우 높습니다. 특히, 휴믹산과 비교했을 때 MiZax는 훨씬 적은 양(마이크로몰 또는 밀리그램 수준)으로도 효과가 더욱 뚜렷하게 나타납니다. 따라서 MiZax3의 적정 사용량(저농도에서 고농도 순)은 3, 6 또는 12g/ha, MiZax5의 적정 사용량은 4, 7 또는 13g/ha로 추정되며, 이는 작물 수확량 증대에 충분히 활용 가능한 수준입니다.
게시 시간: 2024년 3월 15일