seed priming 종자프라이밍에 대한 고찰

오늘은 저번 글에 이어서 seed priming 종자프라이밍에대해 더 깊이 있게 포스팅을 해보겠습니다.

 

종자 프라미잉이란 무엇인가?

 

종자프라이밍은 종자를 보다 효율적으로 발아시킬 수 있게 파종 전 처리하는 것입니다. 

 

프라이밍은 물에 씨앗을 담 그거나 흡수 시간을 제한하는 것도 포함합니다. 

프라이밍에 있어서 흡수속도는 굉장히 중요한 변수인데 흡수 속도는 PEG와 같은 삼투제에 의해 제어가 가능합니다. 

프라이밍의 한 종류인 "Halopriming"은 특정 염의 사용을 의미하고, "Homo priming"은 식물 성장 조절제의 사용에 의존합니다. 

일부 물리적인 처리 (UV, 냉 또는 열 등)도 발아 개선을 제공하여 프라이밍 효과가 종자 흡수와 반드시 관련되지는 않음을 알 수 있습니다. 하지만 대부분의 프라이밍은 종자 흡수에 기초하여, 씨앗이 제 1 단계의 발아단계를 거치게 하지만 급격한 돌출을 허용하지 않아 건조내성은 유지한채로 1단계의 발아단계만 유지하게 하는 것입니다.

이렇게 건조내성을 가진 씨앗은 수분함량의 증가 없이 파종되기 전까지 보관이 용이해집니다. 

 

여기서 발아의 단계에 대해 다시 설명해드리겠습니다.

1단계는 세포벽 공간에서 처음 발생하는 물의 이동이 건조 조직에서 수동적 흡수를 일으키는 종자 수화 공정이고, 

2단계는 신지대사의 재확립이 일어나고 세포의 복구과정이 발생하는 활성화단계로 이때에는 수분의 흡수가 크게 증가하지 않는 정지단계라 볼 수 있습니다. 

마지막 3단계는 세포 성장의 시작과 새싹의 돌출이되는 단계입니다. 1단계와 3단계는 둘 다 수분 함량이 크게 증가하지만 2단계동안은 수화가 안정적으로 유지되며 수분함량의 증가가 많지 않습니다. 

여기서 2단계가 끝나기 전까지 발아는 가역적인 과정으로 남아 있다고 할 수 있는데요. 이 단계까지의 종자는 다시 건조 될 수 있고 건조후에 저장할 시에도 살아남아 적절한 환경에서 발아를 다시 시작할 수있습니다.

다시 본론으로 돌아가서 종자프라이밍의 장점을 설명하겠습니다. 종자프라이밍은 여러 장점이 있는데요. 가장 큰 장점으로는 파종 후에 후속 발아 (2, 3단계의 발아) 진행시에 더 빠른 발아를 하게 되는것입니다. 프라이밍 되지 않은 씨앗에 비해 생장에 있어 강점을 보이고 여러 외부 스트레스에 내성을 갖게 됩니다. 

종자 프라이밍의 전체적인 결과는 여러 환경에서 종자의 성능을 크게 향상시켜 "활력"을 증진시키는데요. 이러한 종자 프라이밍은 농업에 있어서 굉장히 중요한 요소입니다. 발아율의 상승 그리고 성장 속도를 높이기 때문입니다. 프라이밍은 경작 식물에 여러 이점을 줄 수 있습니다. 위에서 말한것 같이 발아속도의 상승, 균일성의 획득, 식물의 생장과 스트레스 저항에있어 큰 효과를 보이기 때문입니다.

 

수화를 기반으로한 프라이밍은 새싹을 틔우지 않으면서 종자를 부분적으로 수화하는 파종 전 처리로 정의할 수 있습니다. 1,2단계의 가역적인 발아단계동안 프라이밍의 다양한 처리는 종자에게 적용이 되는데요. 프라이밍 용액의 삼투전위, 지속시간, 외부 온도 및 특정 화합물의 존재 여부에 따라 크게 다른 결과를 나타내게 됩니다. 

이러한 프라이밍 처리는 씨앗 내에서 발아 2단계까지 활성화 된 대사과정을 유발하지만, 건조손실이 발생 할 수 있는 3단계 전에 일시적으로 대사를 중단시킵니다.

 

프라이밍은 자연 식물에서도 발생 할 수 있습니다. 사막에서 자라는 세로토닌 식물을 예로 들 수 있는데요. 이 식물의 씨앗은 자연적으로 종자 프라이밍의 프로세스를 거칩니다. 폭우로 인해서 최종 씨앗이 분산한 후에 발아를 강화하는 여러 수화 - 탈수 사이클을 거치게되며 자체적으로 종자 프라이밍을 하게 되는 것입니다. 식물이 자체적으로 외부 영향으로부터 신속하고 효율적으로 반응하는 프로세스 즉, 종자 프라이밍을 진행하는 것을 알 수 있습니다. 

발아의 1차적인 제약조건에 노출 된 식물들은 일시적으로 대사에 적응하여 다음 제약조건이 있을 시 이를 쉽게 적응해 발아를 쉽게 할 수 있게되는데요. 이는 사막같이 성장이 힘든 환경에서 식물이 자체적으로 적응한 것으로 볼 수 있습니다.