:: Journal of Environmental Science International ::
Journal Search Engine
Search Advanced Search Adode Reader(link)
Download PDF Export Citaion korean bibliography PMC previewer
ISSN : 1225-4517(Print)
ISSN : 2287-3503(Online)
Journal of Environmental Science International Vol.26 No.3 pp.381-392
DOI : https://doi.org/10.5322/JESI.2017.26.3.381

Influence of Abnormally Low Temperatures on Growth, Yield, and Biologically Active Compounds of Strawberry

Gyu-Bin Lee, Yun-Ui Choe, Eun-Ji Park, Ziyu Wang, Mei Li, Ke Li, Young-Hoon Park, Young-Whan Choi, Nam-Jun Kang1), Jum-Soon Kang*
Department of Horticulture Bioscience, Pusan National University, Miryang 50463, Korea
1)Department of Horticulture, Gyeongsang National University, Jinju 52828, Korea
Corresponding author: Jum-Soon Kang, Department of Horticultural Bioscience, Pusan National University, Miryang 50463, Korea, +82-55-350-5523, kangjs@pusan.ac.kr
December 20, 2016 February 8, 2017 February 13, 2017

Abstract

The present study aimed to investigate the effects of low temperature on the growth, yield, quality, and biologically active compounds of strawberry and obtain basic information for developing a technology for stable growth of strawberry in greenhouses. Growth of strawberry, including leaf number, area, and length, plant height, and dry weight was better at the optimum growth temperature of 20°C than at a lower temperature of 15°C. At the low temperature of 15°C, the cultivar 'Maehyang' was more tolerant and displayed better growth rate than 'Seolhyang'. At 15°C, the fruit production per week and fruit weight was lower than that at 20°C. In contrast, fruit length and diameter were not significantly different between the two growth temperatures. Growth temperature also did not affect the fruit color index, Hunter L, a, b value, or fruit firmness. However, the sugar content of strawberries grown at 15°C was higher by 0.8 and 1.5 Brix for 'Seolhyang' and 'Maehyang', respectively, than of those grown at 20°C. There was no difference in the content of fisetin, a biologically active compound, for 'Seolhyang' at both growth temperatures, however, the fisetin content of 'Maehyang' was higher at 20°C than at 15°C. Cinchonine and ellagic acid content of 'Seolhyang' was higher at 20°C than at 15°C, whereas that of 'Maehyang' was higher at 15°C than at 20°C. Quercetin content showed no significant differences with respect to growth temperature, however, it tended to increase at 20°C. The cinnamic acid content of 'Seolhyang' was higher at 15°C than at 20°C, whereas that of 'Maehyang' increased at 20°C. Collectively, the biologically active compounds of strawberry were affected by growth temperature. Moreover, the content of these compounds tended to increase at 20°C, the optimum growth temperature, rather than at the sub-optimal growth temperature of 15°C.


이상 저온조건이 딸기의 생육, 수량 및 생리활성 성분에 미치는 영향

이 규빈, 최 윤의, 박 은지, 왕 자옥, 이 매, 이 커, 박 영훈, 최 영환, 강 남준1), 강 점순*
부산대학교 원예생명과학과,
1)경상대학교 원예학과
    Korea Institute of Planning and Evaluation for Technology in Food, Agriculture and Forestry

    1.서 론

    우리나라에서 딸기(Fragaria ananassa Duch.)는 9 월 말부터 5월 말까지 플라스틱 하우스에서 재배되는 대표적인 겨울 및 봄철 과채류로 생식용으로 소비되 는 원예작물이다(Choi et al., 2013). 지구온난화에 따 른 기후변화는 작물재배에 부정적인 영향을 미칠 것 이며(IPCC, 2007; Heo et al., 2013; Park et al., 2014), 최근 시설 딸기재배에서도 저온, 고온, 일조부족 등 기 상재해 현상이 빈번해지고 강도 또한 더욱 커지고 있 는 실정이다. 시설딸기 재배의 불량환경 가운데 특히, 겨울철 이상저온은 딸기의 생육부진, 착과불량, 수량 감소 및 난방비의 과다지출 등 부정적 요인으로 작용 한다.

    딸기의 생육적온은 주간 17~20 °C, 야간 10°C 내외 이며, 25°C 이상에서는 생육이 지연되고, 30°C 이상에 서는 생육이 정지된다. 특히 개화기의 꽃이나 꽃봉오 리가 온도에 민감하여 5°C 이하에서 장기간 경과하면 냉해를 받아 꽃받침 부분이 검게 변하며, 35°C 이상의 고온에서는 화분발아가 불량하여 기형과 또는 불수정 과의 원인이 된다(Jung, 2012). 이는 곧 수확량의 감소 로 이어질 수 있다.

    식물의 생리활성 성분은 암, 혈관성질환 및 염증 등 의 만성질환을 예방하는 중요한 역할을 하며(Willis et al., 2009), 항산화 효능을 가진 polyphenolic 물질은 LDL cholesterol 감소, 혈압감소 등을 개선한다 (Samman et al., 2003). 그 중에서도 딸기와 같은 적색 의 과채류는 사과, 복숭아, 포도, 토마토, 오렌지 및 키 위 등의 과실보다도 항산화력이 더 높은 것으로 알려 져 있다(Kevers et al., 2007). 딸기는 안토시아닌, 비 타민 C 및 페놀화합물 등의 항산화 물질을 다량 함유 하고 있으며 특히, 페놀화합물은 활성산소에 의해 생 성되는 암세포를 억제하는 것으로 알려져 있다(Zhang et al., 2008).

    이처럼 인체에 유익한 딸기의 다양한 기능성 식물화 합물(phytochemicals)은 품종의 유전적 특성(Atkinson et al., 2006; Voca et al., 2009; Buendia et al., 2010), 수확 계절(Khanizadeh et al., 2009), 과실의 성숙정도 (Tulipani et al., 2011), 저장온도(Olsson et al., 2004; Choi et al., 2013) 및 유통기간에 따라서도 달라질 수 있다.

    또한 딸기의 항산화 성분의 함량은 재배방법(Wang and Millner, 2009; Bordonaba et al., 2010; D’Evoli et al., 2010; Jin et al., 2011) 및 시비량(Anttonen et al., 2006; Chelpinski et al., 2010)에 따라 영향을 받는다 는 사실이 알려져 있다.

    이와 같이 딸기에 함유되어 생리활성 물질의 성분 변화를 관측하기 위해 비배관리에서부터 저장 및 유 통에 이르기까지 다양한 연구가 있었으나 생육온도가 딸기의 생리활성 성분에 미치는 영향을 구명한 연구 는 없었다.

    본 연구는 시설 딸기재배에서 저온이 딸기의 생육 과 수량, 품질 및 딸기의 생리활성 성분에 미치는 영향 을 구명하여 고품질의 딸기 생산을 위한 기초자료로 제공하고자 수행하였다.

    2.재료 및 방법

    2.1.이상 저온이 딸기의 생육 및 생산성에 미치는 영향

    본 시험에 사용된 딸기품종은 ‘설향’과 ‘매향’ (Fragaria ananassa Duch. cv. Seolhyang and Maehyang)이였다. 시험은 2015년 5월부터 2016년 5 월까지 부산대학교 온실(경남 밀양시 삼랑진읍 청학 리 산50번지)의 고설벤치 베드에서 수행하였다. 이상 저온이 딸기의 생육 및 수량에 미치는 영향을 분석하 기 위해 생육적온인 20 °C, 생육적온보다 2.5°C 낮은 17.5°C 및 생육적온보다 5°C 낮은 15°C 로 온도환경을 설정하여 재배하였다.

    육묘하여 본엽이 4장 전개된 유묘를 상토(Chambujs, Farmhannong, Korea)가 충전된 포트에 정식하였다. 시험구는 난괴법 3반복이었으며, 처리구당 6개의 포 트를 배치하고 포트(길이 60 cm × 길이 25 cm × 높이 30 cm)당 3주의 식물체를 정식하였다. 재배기간중 양 액은 400배로 희석한 물푸레 1호 과채류용(대유)를 사용하였고, 자동 타이머를 이용하여 하루에 각 2분씩 5회 걸쳐 점적튜브를 통해 총 400 ml의 양액을 공급 하였다. 공급되는 양액의 pH는 6.7이었으며, EC는 1.5 dS.m-1였다.

    생육조사는 포트에 딸기를 정식 한 후 30일, 60일, 90일째에 실시하였다. 조사방법은 반복 당 10주의 식물체를 대상으로 엽수, 엽면적, 엽장, 엽폭, 초장, 근 장, 생체중, 건물중을 조사하였다.

    딸기 생산성 조사는 포트에 딸기를 정식 한 후 1화 방에서 5화방이 출현할 때까지 수확된 수량을 합산하 였다. 딸기는 5 g 이상의 크기로, 숙도가 균일한 딸기 를 대상으로 sampling 하였다. 생산성 검정을 위해 수 확한 딸기의 수량, 과중, 과장, 과경을 조사하였다. 또 한 딸기의 품질에 관련된 색도, 경도, 산도, 당도, 당산 비를 조사하였는데, 색도는 색차계(CM-3500d, Minolta, Japan)를 사용하여 Hunter L, a, b 값을 측정한 뒤 평 균값으로 나타내었다. L value는 0(black), +100(white), a value는 100(redness), -800(greenness), b value는 +70(yellowness), -70(blueness)으로 수치화 하였다. 경도는 물성분석기(TA-XT2, Stable micro systems, U.K.)에 5 mm probe를 장착하여 과실의 동일한 부위 에 7 mm 깊이로 측정하였다. 당도(PR-201a, Atago, Japan)는 경도를 측정한 과실의 앞쪽을 5 mm 가량을 잘라낸 후 착즙하여 측정하였다. 산도는 Titratable acidity 법으로 그리고 당산비를 조사하였다.

    2.2.이상 저온이 딸기의 생리활성 성분에 미치는 영향

    딸기의 생리활성 물질을 분석하기 위해 사용된 딸 기는 ‘설향’과 ‘매향’ 품종이었다. 이상 저온이 딸기의 생리활성에 미치는 영향을 조사하기 위해 생육온도를 15 °C, 17.5°C 및 20°C 에서 재배하여 수확한 딸기를 동 결 건조하여 분말 0.5 g을 각각 15 mL conical tube에 넣었다. 각각의 샘플이 담긴 conical tube에 50% EtOH를 10 ml을 첨가하여 시료와 잘 섞이게 흔든 다 음 1시간 동안 sonication(4020P, KODO Technical Research Co., Ltd. Hwaseong-City, Gyeonggi-Do. Korea)을 시킨 후 3,000 rpm에서 10분 동안 centrifuge (HA-300, Hanil Science Industrial Co., Ltd. Incheon, Korea) 하였다. Centrifuge 한 tube의 상등액을 50 mL conical tube에 따라 내는 방법을 3회 반복하여 최종 volume을 50 ml 되도록 조정하였다. 그 중 5 mL을 0.45 μm membrane filter(SLLHH25NK, Merck Ltd. Tokyo, Japan)로 여과하여 HPLC 분석용으로 사용하 였다.

    딸기의 주요 생리활성 성분의 함량을 분석하기 위하 여 High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) 를 이용하였다. HPLC는 Agilent 1100 series를 사용 하였고, column은 Luna-C18(250×4.6 mm I.D.; 5 μm particlesize, Phenomenex, Torrance, CA, USA), 이동 상은 0.025% formic acid in distilled water : Acetonitrile로 모두 HPLC grade(Fisher, Fair lawn NJ, USA)를 사용하였으며, 유속 0.5 mL/min, 검출기 PDA 254 nm의 조건으로 분석하였다(Table 1).

    딸기의 주요성분에 대하여 회귀직선식, 검출한계 및 정량한계를 확인하였다. 회귀직선식은 표준용액을 조제한 후, 그 표준용액을 5단계 이상 희석하여 각 농 도 범위에서 y=ax+b의 형태로 시료함량(X)과 피크 면 적(Y)의 회귀직선식(calibration curve)을 작성하였다. 회귀직선식은 상관계수 r2(correlation coefficient)로 평가하였다. 검출한계(Limits of Detection, LOD)는 3.3xσ/S의 식에 의해서 계산하였으며, σ는 반응의 표준편차를, S는 검량선의 기울기를 말한다.

    딸기 추출물의 생리활성 성분의 함량을 분석하기 위하여 사용된 표준물질은 cyanidin-3-glucoside (Biopurify phytochemicals Ltd. Chengdu. Sichuan China), cinchonine(Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA), ellagic acid(Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA), fisetin(Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA), quercetin(Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA), cinnamic acid(Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) 등 6종 이었다.

    3.결과 및 고찰

    3.1.이상 저온이 딸기의 생육 및 생산성에 미치는 영향

    시설 딸기 재배에서 저온현상은 작물의 생육부진 과 이로 인한 기형과 및 병해 발생을 초래하여 생산량 감소의 원인이 되고 있는 실정이다. 따라서 저온에서 시설딸기의 안전재배를 위한 기초자료를 얻고자 저온 조건이 생육, 수량 및 품질에 미치는 영향을 분석하였 다. Table 2 및 Fig. 2는 딸기의 생육적온으로 알려져 있는 20°C 를 기준하여 2.5°C 낮은 17.5°C 와 5°C 낮은 15°C 에서 재배하여 시기별 생육을 조사한 결과이다.

    딸기를 생육적온인 20°C 에서 재배하면 엽수와 엽면적, 엽장, 엽직경, 및 초장 등 전반적인 생육이 저 온인 17.5°C 나 15°C 보다 좋았고, 이러한 경향은 90일 간의 전 생육기간 동안 유지되었다. 생육온도에 대한 생육반응은 품종에 따라 차이가 있었으며 ‘설향’에서 는 15°C 에서 생육억제 현상이 심하였으나, ‘매향’은 저온에 대한 생육억제 정도가 ‘설향’ 보다는 낮았다. 따라서 ‘매향’이 ‘설향’보다 저온신장성이 강한 품종 이었다(Kim et al., 2008).

    딸기의 생육적온인 20°C 에서는 전생육 시간동안 생육이 가장 좋았고, 15°C 에서는 생육이 억제되는 정 도가 높았다(Table 2). 엽면적의 경우 20°C 에서 90일 간 재배된 ‘설향’의 엽면적은 952 cm2였으나 15°C 에 서는 796 cm2에 불과하였다. ‘매향’ 또한 20°C 에서는 엽면적이 783 cm2였지만 15°C 에서는 583m2로 저온 조건에서는 엽면적이 감소되었다. 또한 엽장, 엽폭 및 초장도 20°C 에서 가장 좋은 생육을 보였다.

    ‘설향’ 및 ‘매향’ 품종 모두 생육온도에 따라 생체 중과 건물중에는 큰 차이를 보였다. 20°C 에서 재배된 딸기는 전생육 기간 동안 저온인 15°C 비해 생체중과 건물중이 높았다. 이와 같이 딸기는 20°C 에서는 건전 한 생육이 유지되었으나 15°C 에서는 두 품종 모두 생 육이 저하되었다(Table 3).

    최근 전 세계적으로 확산되고 있는 이상기후 등 불 량환경은 우리나라 주요 시설채소인 딸기에서도 큰 피해가 예상된다. 딸기재배에서 이상저온이 수량에 미치는 영향을 조사한 결과는 Table 4에서 나타내었 다.

    ‘설향’ 및 ‘매향’ 모두 20°C 보다 생육온도가 낮을수 록 딸기의 수량이 적었고, 과중도 낮았다. 20°C 에 재 배한 ‘설향’은 주당 60개의 딸기를 생산하였으나 17. 5°C 에서는 27개로 수량이 낮아졌고 15°C 에서는 12개 에 불과 하였다. ‘매향’은 저온에 의한 과일생산량 감 소율이 ‘설향’보다 뚜렷하지 않았으나 20°C 에서는 주 당 39개의 과일이 생산되었다. 반면 15°C 에서는 주당 과일 생산량이 20개로 감소하였다. 또한 딸기의 과중 은 두 품종 모두 생육온도에 따라 차이가 있었으며, 2 0°C 재배는 저온인 15°C 나 17.5°C 에 비해 과중이 높았 다. 반면 과실의 길이와 직경은 생육온도에 의한 뚜렷 한 차이는 없었다. 딸기재배에서 15°C 의 저온은 20°C 에 비해 수량성이 감소하였다(Table 4 및 Fig. 1).

    작물의 담과능력은 수량을 좌우하는 지표로써 식 물체가 강건할수록 담과 능력은 커진다. 작물은 생육 적온에서는 생육이 왕성하여 담과능력이 향상되지만 불량조건에서는 전반적인 생육이 저하되어 담과능력 이 감소한다. 영양생장과 생식생장을 병행하는 딸기 에서 저온에 의한 생육저하는 담과 능력에 영향을 주 어 딸기의 생산량이 감소한 것으로 판단된다(Heo et al., 2013; Park et al., 2014).

    이상의 결과로 딸기는 비교적 저온에 강한 작물이 지만 극단적인 저온은 낙뢰, 낙화, 수정불량, 기형과 발생 등에 의해 딸기의 생육 및 수량성을 저하시키는 요인으로 작용하였다. (Table 5).

    생육온도는 딸기 생육뿐만 아니라 품질에도 차이 를 일으킨다. 20°C 에서 재배한 ‘설향’ 딸기 과실의 Hunter L 값은 45.1였고 15°C 에서 재배한 딸기의 과 실은 44.4로 생육온도에 의해 과실의 밝기를 뜻하는 Hunter L 값은 뚜렷한 차이가 없었고, 적색 및 황색을 뜻하는 Hunter a, b 값도 생육온도에 의해 큰 차이가 없었다.

    그러나 딸기 과실의 경도는 품종에 따라 반응이 달 랐다. ‘설향’ 딸기 품종은 과실의 경도가 2.62 - 2.90N 의 보여 생육온도에 따라 과실의 경도에는 유의적인 차이는 없었다. 반면 ‘매향’은 20°C 의 생육적온에서 재 배한 딸기에서 과실의 경도가 2.58N으로 가장 높았다.

    과실의 당도는 두 품종 모두 20°C 에서 재배한 딸기 에서 높았다. 20°C 에서 재배한 ‘설향’은 과실의 당도 가 8.1°Brix였으며, ‘매향’은 9.5°Brix였는데, 이는 15°C 에 비해 ‘설향’은 0.8°Brix, ‘매향’은 1.5°Brix 높 았다.

    반면 과일의 산도는 생육온도에 관계없이 ‘설향’에 서는 0.65 - 0.75%였으며, ‘매향’은 0.60 - 0.74%로 생 육온도에 따른 차이는 없었다.

    당산비는 전반적으로 생육적온 20°C 에서 재배한 딸기 과일에서 높게 나타났다. 따라서 딸기는 생육온 도에 따라 품질에도 차이가 있었으며, 생육적온인 2 0°C 에서는 균형적인 영양생장과 생식생장이 전개되 어 딸기의 생산성이 높았고 품질도 높았던 것으로 판 단된다.

    반면 산도는 생육온도에 따른 차이는 없었고, 당산 비는 전반적으로 생육적온에서 재배한 딸기에서 높게 나타났다. 따라서 딸기는 생육온도에 따라 생육 및 품 질에도 차이가 있었으며, 생육적온인 20°C 에서는 균 형적인 안정적인 생육과 생식생장이 전개되어 딸기 생산성이 높았고 품질도 높았다. 반면 생육적온을 벗 어난 15°C 의 저온재배에서는 수량성이 감소하였는데 이는 담과 능력의 저하에 의한 것으로 판단되었다. 담 과 능력은 식물체당 착과된 과실수와 토양중의 비료 성분 및 식물체내의 영양 등에 의해 달라지는데 개화 수 및 착과수가 많으면 광합성작용에 의한 동화물질 의 생산과 축적 및 소비되는 양의 불균형을 초래하여 상호균형을 유지하기 위해 자연적으로 낙과 및 낙화 가 발생하게 된다(Park et al., 2014).

    3.2.딸기 지표 성분의 분석 방법 확립

    본 시험에 사용된 딸기의 생리활성 물질들은 각종 문헌검토를 통하여 딸기에 함유되어 있는 6종의 물질 들을 선정하였다(Table 6). 6종의 표준물질들을 구매 하여 생리활성 물질의 함량을 분석하기 위한 분석방 법을 Table 6과 같이 확립하였다. 각 생리활성 물질들 은 약간의 차이는 있지만 분석범위는 0.5에서 100 μg/mL이며 모두 254 nm에서 분석하였다. 각 표준물 질은 모두 r2>0.999로서 직선성(linearity)을 확인하였 다. 각 물질들마다 회귀직선식을 작성하였으며, 검출 한계(LOD)는 0.484-3.316이었으며, 정량한계(LOQ) 는 1.596-10.941이었다.

    3.3.이상 저온이 딸기의 생리활성 성분에 미치는 영향

    시설딸기 재배시의 저온이 딸기 과실의 주요 생리 활성 성분의 함량(μg/g dry weight)에 미치는 영향을 조사한 결과는 Table 7에서 보는 바와 같다. Cyanidin -3-glucoside는 인체의 면역증진, 세포기능 활성화 및 간해독능 증진에 효과가 있는 물질로 알려져 있다. 딸 기 과실의 cyanidin-3-glucoside 함량은 생육온도에 따라 품종간 반응이 달랐다. ‘설향’ 품종에서는 생육 온도에 따라 큰 차이가 없었으나 ‘매향’에서는 저온인 15°C 보다는 생육온도가 20°C 로 높아지면 cyanidin-3 -glucoside 함량은 증가하였다.

    채소에 많이 함유되어 있는 플라보놀 그룹에 속하 는 fisetin은 함암, 항산화, 항염증 효과 및 당뇨합병증 예방효과가 있다고 알려져 있다(Maher et al., 2011). 생육온도에 따라 딸기 과실의 fisetin 함량에 차이가 있었으며, ‘설향’은 생육온도에 따라 함량에는 큰 차 이가 없었지만 ‘매향’에서는 저온인 15°C 보다 생육적 온인 20°C 로 생육온도가 높아지면 fisetin 함량이 증가 되었다.

    Cinchonine은 알카로이드 화합물로 다른 quinine 관련 화합물에 비해 낮은 독성을 가지며, 항혈전 및 비 만 효과가 있는 물질로 알려져 있다(Jung et al., 2012). 생육온도에 따라 딸기 과실의 cinchonine 함량에 차이 가 있었으며, ‘설향’에서는 저온에서는 함량이 낮았으 나 생육적온인 20°C 로 온도가 높아질수록 함량이 증 가하였다. 반면 ‘매향’에서는 저온인 15°C 에서는 높은 함량을 보였지만 생육적온에 근접할수록 함량이 감소 하였다.

    Quercetin은 flavonoids 화합물의 일종으로 항바이 러스, 항균효과, 발암물질의 활성 감소 등 광범위한 기 능성을 지닌다고 알려져 있다(Leighton et al., 1992). 생육온도에 따라 딸기 과실의 quercetin 함량에 뚜렷 한 차이가 없으나, ‘설향’과 ‘매향’ 두 품종 모두 생육 적온인 20°C 에서 함량이 증가하는 경향이었다.

    딸기의 대표적인 생리활성 물질로 알려져 있는 ellagic acid이다. 생육온도에 따라 딸기 과실의 ellagic acid 함량은 차이가 있었으며, ‘설향’에서는 저온보다 는 생육적온인 20°C 로 생육온도가 높아질수록 함량이 증가하였다. 반면 ‘매향’에서는 생육적온인 20°C 보다 저온인 15°C 에서 높은 함량이 관측되었다.

    Cinnamic acid는 폴리페놀 성분으로 항산화 및 항 균 등과 약학적 특성을 갖는 화합물이다(Chen et al., 2011). 딸기 과실의 cinnamic acid 함량은 생육온도에 따라 품종간 다른 경향이 관측되었다. ‘설향’에서는 저온재배인 15°C 에서는 높은 함량을 보였으나 20°C 로 생육온도가 높아지면 함량이 급속하게 감소하였 다. 반면 ‘매향’에서는 저온인 15°C 재배보다는 20°C 로 생육온도가 높아지면 함량은 증가하였다.

    딸기는 다양한 영양성분과 비타민 C 및 다양한 생 리활성 성분을 함유하고 있으며, 딸기의 생리활성 성 분은 재배방법(Wang and Millner, 2009; D’Evoli et al., 2010; Jin et al., 2011), 시비량(Anttonen et al., 2006; Chelpinski et al., 2010), 재배과정중의 관수방 법과 멀칭 형태(Wang and Millner, 2009), 품종의 유 전적 특성(Olsson et al., 2004; Atkinson et al., 2006; Buendia et al., 2010), 수확 계절(Khanizadeh et al., 2009), 과실의 성숙정도(Tulipani et al., 2011), 저장온 도(Voca et al., 2009; Choi et al., 2013) 및 유통기간 에 따라 달라질 수 있다.

    딸기의 생리활성 성분은 생육온도에 따라 차이가 있었으며, 대체적으로 불량 생육조건인 15°C 에서는 생리활성 성분의 함량이 감소하였으나, 생육적온인 20°C 로 근접할수록 생리활성 성분의 함량이 증가하는 경향이 관측되었다(Table 7).

    또한 딸기는 품종간에 ellagic acid와 ellagitannins 과 같은 페놀화합물의 함량에 차이가 있고(Atkinson et al., 2006; Buendia et al., 2010), 유전적 또는 환경 적인 요인이 딸기 생리활성 성분의 생산 또는 축적에 영향을 미치며(Olsson et al., 2004), 품종에 따라서 생 리활성 성분 함량의 차이는 현저하다고(Tulipani et al., 2008) 하였다. 본 연구의 결과에서도 ellagic acid 와 cinchonine의 경우 설향은 온도가 증가할수록 함량 이 증가하였으나, 매향은 온도가 증가할수록 오히려 감소하였다. 이러한 결과는 유전적인 특성과 생육시 의 환경적인 요인이 복합적으로 관여하여 성분함량이 달라진다는 선행의 연구결과(Tulipani et al., 2008)와 유사한 경향이었다.

    이상과 같이 본 연구와 선행연구의 결과를 고찰하 여 본다면 딸기에서 생리활성 성분의 함량은 생육온 도 단일요인에 의해 결정되기 보다는 딸기의 생육환 경, 과실의 수확시기 및 저장조건 등이 복합적으로 관 여한 결과라고 판단된다.

    4.결 론

    본 연구는 시설딸기의 안정적 재배를 위한 대응기 술을 개발하기 위한 기초정보를 얻고자 저온이 딸기 의 생육, 수량, 품질 및 생리활성 성분에 미치는 영향 을 분석하고자 하였다.

    딸기를 생육적온인 20°C 에서 재배하면 엽수와 엽 면적, 엽장, 초장 및 건물중 등 전반적인 생육이 저온 인 15°C 보다 좋았다. 15°C 의 저온에서 ‘매향’이 ‘설향’ 보다 전반적인 생육이 좋아 저온신장성이 높은 품종 이었다.

    생육적온인 20°C 을 기준하여 5°C 저온인 15°C 에서 는 20°C 에 비해 주당 과일 생산량이 감소하였고, 과일 무게도 낮았다. 반면 과실의 길이와 직경은 뚜렷한 차 이는 없었다. 생육온도가 딸기의 색택인 Hunter L, a, b 값과 과실의 경도에는 큰 영향을 주지 못했다. 과실 의 당도는 20°C 에서 재배한 딸기에서 증가하였으며, 15°C 에 비해 ‘설향’은 0.8 °Brix, ‘매향’은 1.5 °Brix 높 았다.

    생육온도에 따라 딸기의 생리활성 물질인 fisetin을 분석한 결과 ‘설향’의 경우 생육온도에 따라 fisetin함 량에는 큰 차이가 없었지만 ‘매향’은 20°C 에서 함량이 증가되었다.

    Cinchonine와 ellagic acid는 ‘설향’ 품종은 20°C 에 서, ‘매향’은 저온인 15°C 에서 함량이 높았다. Quercetin 은 생육온도에 따라 큰 변화가 없었으나, ‘설향’과 ‘매 향’ 품종 모두 20°C 에서 함량이 증가하는 경향이었다.

    Cinnamic acid는 ‘설향’에서는 15°C 에서 함량이 높 았으나, ‘매향’에서는 생육온도가 20°C 로 높아지면 cinnamic acid 함량이 증가하였다. 딸기의 생리활성 성분은 생육온도에 따라 영향을 받았으며, 품종에 따 라 차이가 있지만 대체적으로 불량 생육조건인 15°C 보다는 생육적온인 20°C 에서 생리활성 성분의 함량이 증가하는 경향이었다.

    감사의 글

    본 논문은 농생명산업기술개발사업(과제번호 : 315004-05-1-HD030)의 지원에 의해 수행되었습니 다. 연구비 지원에 감사드립니다.

    Figure

    JESI-26-3-381_F2.gif

    Changes in the external appearance quality of fruit as affected by cultivation temperature of strawberry.

    JESI-26-3-381_F1.gif

    Changes in growth as affected by cultivation temperature of strawberry plants at 30 days after transplanting.

    Table

    Chromatographic conditions for the determination of biological active compounds in strawberry fruits

    The effect of low temperature on leave number, leaf area, leaf length, leaf diameter, plant height and root height of strawberry plants

    z)Means separation within columns of each cultivar by Least Significant Difference (LSD) test at P = 0.05

    The effect of low temperature on fresh weight and dry weight of strawberry plants

    z)Means separation within columns of each cultivar by Least Significant Difference (LSD) test at P = 0.05

    The effect of low temperature on fruit number, fruit weight, fruit length and fruit diameter of strawberry

    z)Means separation within columns of each cultivar by Least Significant Difference (LSD) test at P = 0.05

    The effect of low temperature on chromaticity, firmness, sugar content, and acidity of strawberry

    z)Means separation within columns of each cultivar by Least Significant Difference (LSD) test at P = 0.05

    Compound identification, Retention Time (RT), regression equation, correlation coefficient (r2) and range of calibration (n = 6), Limit of Detection (LOD), and Limit of Quantification (LOQ)

    Contents (µg/g dry weight) of biological active compounds of strawberry fruits affected by culture temperature. Biological active compounds of strawberry fruits were extracted with 50% EtOH

    Reference

    1. Anttonen M.J , Hoppula K.I , Nestby R , Verheul M.J , Karjalainen R.O (2006) Influence of fertilization, mulch color, early forcing, fruit order, planting date, shading, growing environment, and genotype on the contents of selected phenolics in strawberry (Fragaria ananassa Duch.) fruits , J. Agric. Food Chem, Vol.54 ; pp.2614-2620
    2. Atkinson C.J , Dodds P.A , Ford Y.Y , Le Miere J , Taylor J.M , Blake P.S , Paul N (2006) Effects of cultivar, fruit number and reflected photosynthetically active radiation on Fragaria ananassa productivityand fruit ellagic acid and ascorbic acid concentrations , Ann. Bot. (Lond.), Vol.97 ; pp.429-941
    3. Buendia B , Gil M.I , Tudela J.A , Gady A.L , Medina J.J , Soria C , Lopez J.M , Tomas-Barberan F.A (2010) HPLC-MS analysis of proanthocyanidin oligomers and other phenolics in 15 strawberry cultivars , J. Agric. Food Chem, Vol.58 ; pp.3916-3926
    4. Chelpinski P , Skupien K , Ochmian I (2010) Effect of fertilization on yield and quality of cultivar kent strawberry fruit , J. Elem, Vol.15 ; pp.251-257
    5. Chen Y.L , Huang S.T , Sun F.M , Chiang Y.L , Chiang C.J , Tsai C.M , Weng C.J (2011) Transformation of cinnamic acid from trans-to cis-from raises a notable bactericidal and synergistic activity against multiple -drug resistant Mycobacterium tuberculosis , Eur. J. Pharm. Sci, Vol.43 ; pp.188-194
    6. Choi H.G , Kang N.J , Moon B.Y , Kwon J.K , Rho I.R , Park K.S , Lee S.Y (2013) Changes in fruitquality and antioxidant activity depending on ripening levels, storage temperature, and storage periods in strawberry cultivars , Kor. J. Hort. Sci. Technol, Vol.31 ; pp.194-202
    7. D’Evoli L , Tarozzi A , Hrelia P , Lucarini M , Cocchiola M , Gabrielli P , Franco F , Morroni F , Cantelli-Forti G , Lombardi-Boccia G (2010) Influence of cultivation system on bioactive molecules synthesis in strawberries : Spin-off on antioxidant and antiproliferative activity , J. Food Sci, Vol.75 ; pp.94-99
    8. Heo Y , Kim S.H , Park E.G , Son B.G , Choi Y.W , Lee Y.J , Park Y.H , Suh J.M , Cho J.H , Hong C.H , Lee S.G , Kang J.S (2013) The influence of abnormally high temperatures on growth and yield of hot pepper (Capsicium annum L.) , J. Agriculture & Life Sci, Vol.47 ; pp.9-15
    9. IPCC (2007) Climate Change : The physical science basis, contribution of working group I to the fourth,
    10. Jin P , Wang S.Y , Wang C.Y , Zheng Y.H (2011) Effect of cultural system and storage temperature on antioxidant capacity and phenolic compounds in strawberries , Food Chem, Vol.124 ; pp.262-270
    11. Jung H.S (2012) Characteristics of strawberries and seedling raising-method , Agricultural and Horticulture, ; pp.44-51
    12. Jung S.A , Choi M.S , Kim S.H , Yu R.N , Park T.S (2012) Cinchonine prevents high-fat-diet-induced obesity through down regulation of adipogenesis and adipose inflammation , PPAR Research 2012, Article ID 541204
    13. Kevers C , Falkowski M , Tabart J , Defraigne J.O , Dommes J , Pincemail J (2007) Evolution of antioxidant capacity during storage of selected fruits and vegetables , J. Agric. Food Chem, Vol.55 ; pp.8596-8603
    14. Khanizadeh S , Tao S , Zhang S , Tsao R , Rekika D , Yang R , Charles M.T , Gauthier L , Gosselin A (2009) Profile of antioxidant activities of selected strawberry genotypes , Acta Hortic, Vol.814 ; pp.551-556
    15. Kim D.Y , Ko K.D , Yun H.K , Yoon M.K , Kwak J.H , Kim T.I (2008) Characteristics of growth, yieldand disease/peat occurrence among major strawberry cultivars for organic forcing and semi-forcing culture , J. Bio-Envir. Cont, Vol.17 ; pp.336-341
    16. Leighton T , Ginther C , Fluss L , Harter W , Cansado J , Notario V (1992) Molecular characterization of quercetin and quercetin glycosides in Allium vegetable; Phenolic compounds in foods and their effects on health 2 , Amer. Chem. Soc, Vol.507 ; pp.220-238
    17. Leong L.P , Shui G (2002) An Investigation of antioxidant capacity of fruits in Singapore markets , Food Chem, Vol.76 ; pp.69-75
    18. Maher P , Dargusch R , Ehren J.L , Okada S , Sharma K , Schubert D (2011) Fisetin lowers methylglyoxal dependent protein glycation and limits the complications of diabetes , PLoS One, Vol.6 ; pp.221-226
    19. Olsson M.E , Ekvall J , Gustavsson K.E , Nilsson J , Pillai D , Sjoholm I , Svensson U , Akesson B , Nyman M.G (2004) Antioxidants, low molecular weight carbohydrates, and total antioxidant capacity in strawberries (Fragaria ananassa) : Effects of cultivar, ripening, and storage , J. Agric. Food Chem, Vol.52 ; pp.2490-2498
    20. Park E.G , Heo Y , Son B.G , Choi Y.W , Lee Y.J , Park Y.H , Suh J.M , Cho J.H , Hong C.O , Lee S.G , Kang J.S (2014) The influence of abnormally low temperatures on growth and yield of hot Pepper (Capsicum annum L.), J , Environ. Sci. International, Vol.23 ; pp.781-786
    21. Samman S , Man J.C , Sivarajah G , Ahmad Z.I , Petocz P , Caterson I.D (2003) Supplementation with a mixed fruit and vegetable concentrate increases plasma antioxidant vitamins and lowers plasma homocysteine in men , J. Nutr, Vol.133 ; pp.2188-2193
    22. Tulipani S , Marzban G , Herndl A , Laimer M , Mezzetti B , Battino M (2011) Influence of environmental and genetic factors on health-related compounds in strawberry , Food Chem, Vol.124 ; pp.906-913
    23. Tulipani S , Mezzetti B , Capocasa F , Bompadre S , Beekwilder J , de Vos C , Capanoglu E , Bovy A , Battino M (2008) Antioxidants, phenolic compounds, and nutritional quality of different strawberry genotypes , J. Agric. Food Chem, Vol.56 ; pp.696-704
    24. Voca S , Jakobek L , Druzic J , Sindrak Z , Dobricevic N , Seruga M , Kovac A (2009) Quality of strawberries produced applying two different growing systems Calidad de fresas producidas aplicando dos diferentes sistemas de cultivo , Cyta. J. Food, Vol.7 ; pp.201-207
    25. Wang S.Y , Millner P (2009) Effect of different cultural systems on antioxidant capacity, phenolic content, and fruit quality of strawberries (Fragaria ananassa Duch.) , J. Agric. Food Chem, Vol.57 ; pp.9651-9657
    26. Zhang Y , Seeram N.P , Lee R , Feng L , Heber D (2008) Isolation and identification of strawberry phenolics with antioxidant and human cancer cell antiproliferative properties , J. Agric. Food Chem, Vol.56 ; pp.670-675