seed priming 종자 프라이밍 - 삼투압

저번 글에서는 종자프라이밍 방법 중 가장 간단한 방법이라 할 수 있는 하이드로 프라이밍에 대해서 포스팅을 해봤는데요. 이번에는 삼투압을 이용한 종자 프라이밍 기법에 대해서 포스팅을 해보도록 하겠습니다.

 

본론으로 들어가기 앞서서 삼투압이 뭔지 간단하게 짚고 넘어가도록 하겠습니다.

 

먼저 삼투현상이란 물이 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 현상을 의미합니다. 중고등학교때 셀로판지를 사이에 두고 농도가 각기 다른 설탕물을 이용해 시간이 지남에따라 물의 높낮이 달라지는 실험을 해봤을텐데요. 이 실험이 대표적으로 삼투현상을 보여주는 실험이라 할 수 있습니다. 

 

삼투압은 삼투현상에서 발생하는 압력으로, 반투과성 막을 가로지르는 순수한 용매의 내부 흐름을 막기위해서 용액에 적용되어야 하는 최소 압력이라 정의 할 수 있습니다. 또한, 용액이 삼투현상에 의해서 순수한 용매를 얻게 되는 경향성의 척도로도 정의할 수 있는데요.

포텐셜 삼투압은 반투과성 막에 의해서 순수한 용매로부터 분리 된 경우에 용액에서 발생할 수 있는 최대 삼투압입니다.

 

삼투현상은 서로 다른 농도의 용질을 함유하는 두 용액이 선택적으로 투과성인 막에 의해 분리 될 때 발생하며 용매의 분자는 저농도 용액에서 더 높은 농도를 갖는 용액으로 막을 통과해 가게 되고, 용매 분자의 이동은 평형에 도달 할 때까지 계속됩니다.

 

삼투현상과 삼투압이 뭔지 간략하게 알아보았고 이제 본론으로 넘어가 삼투압을 이용한 프라이밍 방법에 대해 설명해보겠습니다.

 

삼투압을 이용한 프라이밍 방법의 가장 기본적인 원리는 순수한 물 대신 삼투용액에 씨앗을 담그는 것입니다. 삼투압 용액의 낮은 삼투압으로 인해서 물이 천천히 종자로 들어가서 발아 1단계에 해당하는 종자의 수분흡수와 활성화는 허용하지만 기포 돌출은 방지하는 역할을 하게 됩니다. 여기서 사용하는 프라이밍제(프라이밍에 사용하는 삼투압 용액)의 물 전위는 -1.0에서 -2.0 MPa까지 다양하게 이용하고 있으며, 프라이밍 기간과 함께 종자별로 조정을 해주어야 하는 요소입니다.

 

삼투압용액의 재료로는 폴리에틸렌 글리콜 (PEG), 만니톨, 소르비톨, 글리세롤 및 무기염(NaCl, KCl, KNO3, K3PO4, KH 등)을 포함하는 화합물입니다.  이 중 소금용액으로 프라이밍하는 기법을 "할로프라이밍"이라고 합니다.

위의 여러 화합물 중에서 폴리에틸렌 글리콜 즉, PEG가 가장 일반적으로 사용되는데요. PEG의 분자크기가 크다보니 삼투압 물질이 종자 내부로 침투하는 것을 방지 하여, 종자내에서 잠재적인 세포 독성 효과의 유도와 삼투 전위의 감소를 피할 수 있게 합니다. 하지만 PEG는 용액에서 산소의 확산을 제한한다는 큰 단점이 있습니다. 따라서 PEG를 이용한 삼투압 프라이밍 기법을 시행할 때에는 PEG프라이밍 폭기 시스템을 활용하여 종자들을 프라이밍 하여야 할 것입니다.

PEG를 이용한 종자 프라이밍은 소금, 물, 냉각, 나노ZnO 등 종자 발아의 악영향을 줄 수 있는 외부 환경으로부터 종자의 발아는 물론 응력 내선을 개선하는데 효과적인 방법으로 대두되고 있습니다.

 

이렇게 이번 글에서는 삼투압용액을 이용한 종자 프라이밍 기법에대해서 포스팅을 해봤는데요. 앞서 포스팅한 하이드로 프라이밍 보다 제약이 덜하고 더욱 확실한 효과를 낼 수 있지만 PEG같은 화합물을 사용해야하기에 각별한 주의가 필요한 기법이라 볼 수 있습니다.