토마토 삽목 번식의 발근효율 향상을 위한 식물생장조절제 처리, 삽수조건 및 배양용토 구명 = Effects of Plant Growth Regulator Treatments, Cutting Conditions, and Propagation Substrates on Rooting Efficiency in Tomato Cutting Propagation

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study investigated optimal cutting propagation conditions for tomato by simultaneously considering rooting percentage, root system development, shoot growth, and suppression of cut-surface browning. The most effective cutting condition was obtained by applying NAA at 1,000 mg L⁻¹ to 15-cm apical
softwood cuttings, in combination with mixed RGB-LED lighting, a horticultural growing medium (HGM), and a nutrient solution electrical conductivity (EC) of 0.5 dS m⁻¹.
In tomato cutting propagation, morphological and physiological growth responses were closely associated with endogenous hormone composition and the
carbon-to-nitrogen (C/N) ratio of the cuttings. Compared with semi-hardwood cuttings, softwood cuttings exhibited higher concentrations of IAA, ABA, JA, and SA, a lower C/N ratio, and greater accumulation of macronutrients such as nitrogen, K, Ca, Mg, and P, indicating a favorable physiological and nutritional basis for root induction and early shoot growth. C/N analysis by stem position further suggested that basal tissues, characterized by higher N content and a lower C/N ratio, may be related to nitrogen metabolism required for rooting. This finding may serve as fundamental physiological evidence to explain differences in rooting capacity depending on the cutting collection position. Moreover, the NAA 1,000 mg L⁻¹ treatment produced the best performance in terms of root number, root diameter, and root fresh weight compared with other auxin treatments and the untreated control, thereby confirming the effectiveness of NAA as a rooting-promoting plant growth regulator (PGR) in tomato cutting propagation.
Hormone analysis revealed position-specific regulatory patterns after NAA treatment: IAA and JA increased in belowground tissues, whereas ABA, JA, and SA increased in aboveground tissues. These results suggest a mechanism in which growth- and defense-related signaling pathways are simultaneously activated in rooting tissues, thereby improving rooting stability.
In addition, NAA treatment reduced the C/N ratio in both aboveground and belowground tissues while enhancing nitrogen accumulation, indicating the formation of an important physiological basis associated with activated nitrogen metabolism and tissue differentiation during the early stage of rooting. Overall, this integrated analysis of hormone compositional changes and C/N regulation provides physiological and biochemical evidence supporting the optimal cutting conditions proposed in this study and can serve as valuable information for establishing strategies for cutting selection, PGR utilization, and nutrient and EC management in commercial tomato cutting seedling production systems

국문 초록 (Abstract)

토마토(Solanum lycopersicum L.) 삽목묘를 고품질로 안정적으로 생산하기 위한 조건을 구명하고자 수행되었다. 이를 위해 삽수의 길이, 채취 부위, 생리적 연령과 식물생장조절제(PGR) 농도, 광환경, 배지 조성, 배양액 전기전도도(EC) 등 핵심 요인을 설정하고, 각 요인이 발근 특성과 초기 생육에 미치는 영향을 체계적으로 비교분석하였다. 또한 도출된 결과를 바탕으로 삽목 효율을 향상시킬 수 있는 최적 조건을 제시하고자 하였다.
삽수 길이에 따른 발근 특성 분석 결과, 15 cm 삽수가 발근율 100%를 나타내고 뿌리수, 뿌리길이, 생체중 및 신초 생장에서 가장 우수하였다. 10 cm 삽수는 저장 양분 부족으로 발근 초기 속도가 느리고 근계 발달이 제한되었으며, 20 cm 삽수는 과도한 저장 양분에도 불구하고 발근 안정성과 신초 생장이 억제되고 절단면 갈변율이 높았다.
삽수 채취 부위별 비교에서 상부 삽수는 4주차 발근율 100%, 평균 뿌리수 30.5개, 뿌리길이 12.8 cm를 기록하며, 절단면 갈변율이 가장 낮고 초기 엽록소 함량이 높아 신초 발생을 촉진하였다. 중간부와 하부 삽수는 발근 지연과 근계 발달 저조가 관찰되었다.
생리적 연령 비교에서는 녹지삽이 반숙지삽보다 4주차 발근율, 뿌리수, 뿌리길이, 생체중 및 건물중에서 유의하게 우수하며, 신초 발생과 엽록소 함량 유지에서도 안정적이었다. 반숙지삽은 발근 및 신초 발생이 지연되고 갈변율이 높았다.
식물생장조절제 처리에서는 NAA 1000 mg·L-1이 뿌리수, 근경 및 생체중에서 가장 좋은 효과를 나타냈고, 4주차 근계 발달도 무처리 대비 약 2배 이상 향상되었다. IBA 500 mg·L-1처리구는 신초 수와 길이를 증가시켰으나 근계 발달은 제한적이었다.
광환경은 발근과 신초 생육에 결정적 요인으로, RGB-LED 혼합광 처리구에서 발근율, 근계 발달, 신초 길이가 가장 양호하였고 절단면 갈변율은 5% 이하로 유지되었다. 배지 조성은 초기 발근과 신초 발생에 영향을 미쳤으며, 단기적 생육에서는 배수성과 통기성이 우수한 펄라이트가 효과적이었으나, 장기적 발근과 신초 생육에는 원예용 혼합상토(HGM)가 적합하였다. 배양액 EC는 초기 발근과 근계 발달에 영향을 주어, 0.5 dS·m-1처리구에서 발근율과 신초 생장이 최적화되었고, EC 1.0 dS·m-1에서는 과도한 염류로 발근과 신초 생장이 억제되었다.
이상의 결과로 토마토 삽목묘의 발근율, 근계 발달, 신초 생장 및 갈변 억제를 고려할 때 최적 조건은 15 cm 상부 녹지삽, NAA 1,000 mg·L-1처리, RGB-LED 광, 혼합상토 배지, 배양액 EC 0.5 dS·m-1로 나타났다. 적정 배양액 EC 설정과 적정 광환경 제공은 삽목묘 생산 효율 향상과 발근 안정성 확보에 필수적이며, 본 연구 결과는 토마토 삽목묘 생산의 품질 향상을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

목차 (Table of Contents)

• 총괄 서론 1
• 제 1장. 토마토 삽수 조건별 발근 및 생육 반응 구명 3
• 요약 3
• 서론 4
• 재료 및 방법 6
• 1. 실험 재료 6
• 2. 실험 장소 및 환경 조건 6
• 3. 토마토 삽수 조건별 발근 및 생육 반응 6
• 4. 조사 항목 및 분석 방법 8
• 5. 통계분석 10
• 결과 및 고찰 11
• 1. 삽수 길이에 발근율과 번식 효율 11
• 2. 삽수 채취 부위가 발근율에 미치는 영향 19
• 3. 삽수 연령이 발근율에 미치는 영향 30
• 4. 삽목 후 시기별 발근율 및 생육 변화 39
• 참고문헌 47
• 제 2장. 처리에 따른 토마토 삽수 발근 및 생육 반응 구명 54
• 요약 54
• 서론 55
• 재료 및 방법 57
• 1. 실험 재료 57
• 2. 실험 장소 및 환경 조건 57
• 3. 발근율 향상을 위한 식물생장조절제 처리 및 환경 조건 구명 57
• 4. 처리에 따른 토마토 삽수 발근 및 생육 반응 구명 59
• 5. 통계분석 61
• 결과 및 고찰 62
• 1. 식물생장조절제 처리에 따른 발근 효율 62
• 2. 삽수에서 광처리로 인한 발근 영향 75
• 3. 삽수에서 배지종류에 따른 발근에 미치는 영향 81
• 4. 배양액 EC에 따른 발근 및 신초생장 반응 88
• 참고문헌 96