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HA 단백질 발현을 위한 식물공장에서의 애기장대의 생육 최적 재배환경 조건 구명
김현환 ( H. H. Kim ),허정욱 ( J. W. Heo ),이공인 ( G. I. Lee ),이재수 ( J. S. Lee ),정충렬 ( C. R. Jung ),최성화 ( S. H. Choe ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
애기장대에서 단백질 발현을 최대화하기 위한 생육환경과 재배조건에 필요한 식물공장 시스템으로 광량, 광도, 광질, 광주기, 양액 조성 등 환경조건과 재배기술을 확립하기 위한 시험을 실시하였다. 최근 식물공장에서 고소득 작물을 생산하기 위한 노력으로 식물공장 공간배치의 극대화하여 다량 생산 뿐 만 아니라 식물공장 시스템을 활용하여 기능성 물질을 다량 추출할 수 있다면 식물공장의 활용도 제고와 경제성을 높일 수 있다고 판단된다. 그러한 노력 중에 하나로 모델식물인 애기장대는 고부가가치 재조합단백질 생산을 위한 재료로 다양한 유전자 조작이 가능하며 의료용 단백질 생산이 가능한 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 식물공장 재배시스템에서 환경조건을 설정하여 단백질 생산을 위한 작물로 애기장대를 선정하고 애기장대의 단백질 함량은 잎 무게와 상관관계가 있다는 전제조건으로 먼저 최적 생육의 초장 생장을 위한 온도별 반응을 조사하였다. 전주 식물공장연구동에서 9가지 종류의 애기장대 종자를 파종한 후 4주 뒤 상대습도를 55%로 고정한 4종류의 온도조건(16, 20, 24, 28°C)을 가진 챔버 내 150 μmol m<sup>-2</sup> · s<sup>-1</sup>의 광조사 시간으로 12, 16시간 처리로 설정하였고, 담액경 방식으로 형광등 및 LED로 구분하여 처리한 재배베드에 정식하였다. 정식 후 초장 생육조사를 2015년 12월 30일부터 2017년 2월까지 매주 1회 조사하였다. 애기장대 LED 처리구에서 초장은 20°C 조건에서는 4주가 경과했을 때 평균 길이는 대부분 6 cm를 넘었고 7주가 되었을 때 20°C 12시간의 경우 1 품종(col)의 경우 9 cm를 넘지 못했고 16시간은 3품종이 넘지 못해 20°C에서는 12시간 조사시간이 우수하였다. 24°C의 조건에서의 조사기간 12시간과 16시간의 차이가 없어 12시간이면 충분한 조사시간이었다. 최적 단백질 발현을 위한 애기장대 엽수 확보 온도조건으로는 일반적으로 형광등에서는 20°C, 12시간이 좋았고 LED구에서는 24°C 16시간이 대체로 좋았다. 재배온도 조건 16°C의 형광등과 LED 광의 조건에서는 4주 후 평균초장이 6 cm가 된 반면 20 및 24°C에서는 3주 후부터 대부분 6 cm 이상을 보인 반면 28°C 조건에서는 영양생장 및 생식생장 모두 빠르게 진행되어 6cm를 넘지 않았다. 전체적으로 LED보다는 형광등에서의 성장속도가 빨랐다. 정식한 애기장대 변이품종간에도 차이를 보였는데 JL00458.1과 JL 00510.1의 경우 형광등에서는 5주부터 평균 9 cm를, LED에서는 6주부터 평균 9 cm의 길이를 보였다. 따라서 초장 최적재배를 위해서는 20°C의 형광등 재배조건과 두 변이품종이 적합한 것으로 판단된다.
식물공장 케일 생육장치 개발과 수경재배 조건에 따른 생육 구명
김현환 ( H. H. Kim ),허정욱 ( J. W. Heo ),이공인 ( G. I. Lee ),이재수 ( J. S. Lee ),정충렬 ( C. R. Jung ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
식물공장에서 주로 재배되고 있는 상추의 대체 작물로 케일, 방풍 등의 약용작물에 관한 관심이 높아지고 있다. 식물공장은 외부 기상환경으로부터의 영향을 받지 않으면서 작물을 생산할 수 있는 시설과 작물재배 환경 등 생육조건을 갖춰야 하므로 초기투자비용이 유리온실 등 다른 유형의 원예시설보다 높은 시설비로 경제성이 문제가 되고 있다. 이러한 문제점의 해결방안으로 케일은 기능성 작물로의 가치가 인정되어 시설원예 또는 노지작물로 일정한 면적에서 재배되고 있다. 이러한 케일을 식물공장에서 수량 및 기능성 성분 증진을 위한 광 환경조건 구명하고자 장치를 구성하여 본 연구를 수행하였다. 식물공장에서 케일 재배를 위해 재배 시스템을 구성하여 생육을 조사하였다. 시험장소는 전주 식물공장연구동 1층에서 케일 재배장치를 구성하여 시험을 수행하였으며, 광측정은 분광광도계(LI-1800, LI-COR, USA)를 이용하여 광량을 분석하였다. 케일생육은 정식 후 2주차 시험개시 38일차에 조사하였으며, 광원은 형광등과 LED 청백 조합으로 설정되었으며, 광강도 220~230 μmol · m<sup>-2</sup> · s<sup>-1</sup>을 유지하였다. 배양액 농도는 야마자키 상추 2.0으로 재배하였다. 케일 잎의 생체 및 건조 무게의 경우 담액경이 분무경보다 무거운 것으로 조사되었다. 잎 길이에서는 분무경이 담액경보다 긴 것으로 조사된 반면 잎 폭에서는 차이가 없는 것으로 조사되었다. 잎자루 길이과 잎의 총길이에서는 분무경이 담애경보다 담액경보다 긴 것으로 조사되었다. 줄기 길이 및 직경에서는 분무경이 담액경보다 길고 큰 것으로 조사되었다. 엽록도에서는 담액경이 분무경보다 높은 것으로 나타난 반면 잎 수에서는 담액경과 분무경 사이에 차이가 없는 것으로 조사되었다.