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화훼연구 KCI 등재 Flower Research Journal

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Vol. 22 No. 4 (2014년 12월) 14

1.
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세포유전학 연구는 유전학과 세포학으로부터 발생된 학 문으로 염색체의 수, 구조, 행동 등의 염색체 연구를 기 본으로 하는 분야이다. 1980년대 이후 분자생물학적 기 술의 적용으로 새로이 발전하였으며 현재는 유전체 해 독 연구와 함께 다양한 연구분야에 적용되고 있다. 세 포유전학적 연구를 위한 연구기법은 전통염색법에 의한 banding 기법, fluorescence in situ hybridization(FISH), genomic in situ hybridization(GISH), fiber FISH, BAC-FISH 기법 등이 있으며 이들은 기초 핵형을 분석 하는 연구 분야에서부터 유전자의 위치를 탐색하는 응용 연구분야까지 다양하게 이용되고 있다. 현재 화훼연구에 있어서 세포유전학적 연구의 이용은 (1) 배수성 검경을 통한 교배육성의 기초자료 제공, (2) FISH 핵형분석을 통 한 정밀한 핵형분석, (3) GISH 기법을 이용한 게놈 이 입분석, (4) microdissection 방법을 이용한 유전체 분석, (5) GM 작물에서 외래유전자의 위치 추적 등에 적용될 수 있다. 그러나 국내의 화훼연구에서의 세포유전학적 연 구는 아직은 크게 활성화 되지 않았으며 추후 유전체분 석연구 응용을 위해서는 다양한 작물과 다양한 기술의 적 용이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 화훼연구에서의 세포유전학의 개념과 필요성, 연구의 이용에 대해 논하고 자 한다.
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2.
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본 연구는 Lilium Asiatic Hybrids ‘Mount Dragon’, ‘Angelique’, ‘Fortune’, ‘Genovië’ 등 분화용 나리 4품종 을 공시 재료로 2013년 3월 3일부터 5월 2일까지 15일 간격으로 식재시기를 5단계로 하여 재배 한 후 생육특성 을 조사하여 농가에서 분화용 나리의 출하 계획 및 화단 의 식재 계획에 활용하고자 수행하였다. ‘Mount Dragon’ 은 정식후 식재 시기에 따라 개화까지 59일 ~ 95일이 소 요 되어 조생종 이었으며 다른 실험 품종에 비하여 엽 수가 85개 ~ 101.6개로 많아 관상가치가 높았다. 또한 식 재 시기 간에 초장 및 개화 수 등의 차이는 많지 않았 으나 4월2일 식재시 엽수 및 개화수 가 많았으며 개화 소요일수가 짧고 개화기간이 13.6일로 가장 길어 상품 성이 좋았다. ‘Angelique’는 3월 ~ 5월 식재 시 초장은 30 ~ 40cm 였으며 특히 3월 18일에 식재 한 경우 개화 수가 6.7개로 4~5월 식재의 경우보다 많아 분화로서 품 질이 우수하였다. ‘Fortune’은 5월 2일 식재 시 개화 소 요일수가 83.5일로 가장 짧았으며 꽃의 크기는 식재시기 간에 차이가 없었으나 개화수는 4월 2일에 식재 하였을 경우 5.4개로 가장 많았다. 3월 식재의 경우 개화기간은 6.5일로 길었으나 초장이 61.0cm 이상 이어서 분화로서 상품성이 양호하지 못했다. ‘Genovië’은 정식 후 개화 까지 식재 시기 별로 88 ~ 130일 만에 개화하여 본 실 험에 사용된 다른 품종에 비하여 만생종 이었다. 특히 4월 17일 식재의 경우 개화수가 6.2개로 가장 많았고 꽃 의 크기는 15.8cm로 가장 컸으며 개화기간이 10.0일로 가장 길어 분화용으로 양호하였다.
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3.
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우리나라의 절화국화는 국내 화훼작물 중 큰 비중을 차 지하고 있다. 수출 또한 2011년에는 2001년대비 약 1.9배 증가하였지만 생산단가 상승과 주변 경쟁국들과의 가격 경쟁력으로 수출농가가 어려움을 겪고 있다. 이를 극복하기 위해서는 소비자의 기회에 맞는 품종을 개발하 고 또한 고품질 국화를 생산하는 것이 필요하다. 국화 품 질을 저하시키는 요인 중 하나는 병해충 감염이며, 국화 흰녹병이 가장 심각한 피해를 주고 있다. 국화흰녹병 병 발생을 근절할 수 있는 근본적인 해결책은 저항성 품종 개발이지만 이는 많은 시간이 필요하기에 단기적 방법으 로 가시적으로 병징이 나타나기 이전에 국화흰녹병 감염 여부를 검정할 수 있는 기술을 개발한다면 병 발생 피 해를 최소화할 수 있을 것이다. 국화흰녹병 검정 기술 개 발을 위해 실험실 조건에서 이병주의 연중 생산이 필수 적이기에 이병주를 생산하는 시스템을 우선적으로 확립 하였다. 그리고 자체 생산한 이병주에서 증식된 병원균 의 담자포자의 형태적 특성 및 rDNA의 DNA 염기서열 분석 결과로 국화흰녹병균임을 입증하였다. 또한 국화흰 녹병균 유전체 정보를 이용하여 국화흰녹병균만을 검출 할 수 있는 유전자를 선발하였고 이 유전자를 대상으로 국화흰녹병균 게놈 DNA 0.25ng까지 검출할 수 있는 프 라이머 쌍을 개발하였다. 동일한 프라이머를 이용하여 Real-time PCR를 실시하면 게놈 DNA 6pg까지 검출이 가능하였다.향후 이러한 방법을 이용하여 병원균 접종후 육안으로 병징이 확인되기 이전에 국화흰녹병균의 검출 을 확인할 예정이다.
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4.
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분화용 나팔나리의 구근 크기, 저온처리 및 입실 시기 에 따른 개화 반응을 연구하였다. 국내 육성 분화용 나 팔나리 ‘White Eve’와 ‘White LoSong’의 구근을 대상으 로 구근의 크기가 18~20cm 일 때 화수가 3개 이상이며 초장은 30cm 정도 였으며, 개화소요일 수는 138일 내외 로 소요되었다. 한편 국내 육성 분화용 나팔나리 ‘Charm’ 의 저온처리에 따른 개화용 구근의 휴면타파 시험 결과, 2주간 15oC에서 예냉 후에 6주간 4oC에서 저온 처리 후 15oC 온실에 정식하면 개화율이 100%였고, 정식 후 개 화소요일은 135일이었고, 개화수는 6개 이상으로 양호하 였으며, 초장도 30cm 이하로 상업적 분화용으로 적절하 였다. 분화용 나팔나리 ‘White Eve’를 대상으로 11월 15일, 12월 1일과 12월 15일의 정식시기에 따른 개화시 기는 야간 처리온도가 15oC일 경우 10oC보다 10 ~ 20일 정도 빨랐고, 정식시기가 늦을 수록 개화시기가 빨라서 15oC에 12월 15일 정식은 115일이 소요되어 4월 초에 개화되었다. 나팔나리 구근의 크기 18 ~ 20cm를 2주간 15oC에서 예냉 후에 6주간 4oC에서 저온처리 후 15oC 온실에 정식하면 우수한 분화 생산이 가능하다.
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5.
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본 연구는 국내 육성 화훼류의 향기 패턴을 비교하고 육종과정의 선발단계에서 향기의 정도를 객관적으로 구 분 가능한지 알아보고자 수행되었다. 향기를 보유한 대 표적인 화훼작물인 장미, 나리, 프리지아, 카네이션, 난의 화기조직으로부터 향기를 포집하였다. 전자코 시스템의 소 프트웨어에서 향기차이를 구명하기 위하여 주성분 분석 (Principle Component Analysis)과 판별분석(Discriminant Factorial Analysis)을 실시하였다. 판별분석 결과 나리는 1사분면, 프리지아는 2사분면, 카네이션과 장미는 3사분 면, 난은 4사분면에 위치하였다. 이것은 센서 감응도에 따 라 다른 그룹을 형성하고 있어 화훼류 향기 패턴의 구 분이 가능함을 보여주었다. 같은 화훼류 품목 내에서도 상대적으로 강한 향기를 가지는 품종은 control에서 멀고, 향기가 없거나 약한 품종은 control가까이 군집을 형성하 여 향기의 강약에 대해서도 객관적인 자료 제시가 가능 하였다. 나리와 난의 센서 반응곡선을 레이더 형식으로 나타내 보았을 때 향기의 강약 차이를 확연히 알 수 있 었다. 이로써 전자코를 이용한 화훼류 향기 분석 시스템 은 향후 주요 화훼류의 방향성 육종을 위한 선발단계에 객관적인 자료로서 사용될 수 있을 것이다.
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6.
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주간의 저온처리 방법이 팔레놉시스의 화경 발생과 엽 의 세포질 내 칼슘 농도 변화에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 주간 25oC의 항온저온 처리보다, 25 ~ 20oC 의 변온 처리가 화경 발생을 2주일 가량 단축시켰다. 그 원인은 주간의 평균 저온 때문이 아니라 변온처리 그 자 체의 효과 때문이었다. 저온 처리에 의한 엽의 세포질 내 Ca농도 증가 를 조사하기 위하여 PaCDPK1 유전자 발현 을 측정하였다. 화경 유도를 억제시키는 30oC 고온처리에 서의 PaCDPK1 유전자 발현은 25oC와 25 ~ 20oC 처리보 다 낮았다. 특히, PaCDPK1 유전자의 발현은 25 ~ 20oC 의 변온 저온 처리에서 다른 처리들 보다 3배 이상 높 았다. 이러한 결과들은 화경 발생 소요일수가 변온 저온 처리에 의해서 단축될 수 있으며, 화경 발생 소요일수의 단축은 세포질 내 Ca 농도의 변화와 관련이 있음을 말 해주고 있다.
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The currently cultivated varieties of moth orchid flowers have weak or no fragrance and the plant requires high temperatures for cultivation. In order to develop a new variety of orchid that is psychrophilic and fragrant, intergeneric cross between wild wind orchids and moth orchids was performed. In 2009, To obtain intergeneric hybrids from Sedirea japonicum and Neofinetia falcata with moth orchids, artificial crosses with a total of 160 combinations were performed. Most of the cross combinations failed due to crossincompatibility after intergeneric crosses, with no pod formation, premature pod dropping after pod formation, and pod formation that did not produce seeds. From among these, the crosses that formed normal seeds and germinated to produce viable plants included Doritis pulcherrima × S. japonicum, N. falcata × D. pulcherrima, and N. falcata × P. equestris. From the hybrid specimens obtained through these crosses, 2 superior lines (819-3B and K9256) were selected based on their floral morphology, number of flowers, hardiness, and fragrance. Comparative analyses of the morphological and chromosomal traits were performed between the selected hybrid specimens and their parents. The flower and inflorescence characteristics of the selected hybrids exhibited intermediary traits of both the parents; however, more traits from the moth orchids were inherited. For pollinia traits, both 819-3B and K9256 specimens exhibited intermediate forms of their parents in terms of their shape and size. In the case of 819-3B specimen, a high degree of trait similarity with that of D. pulcherrima was observed; whereas, K9256 specimen showed lobes similar to that of P. equestris. The ploidy of moth orchid, S. japonicum, and N. falcata used for crosses was diploid, as determined by microscopic examination and ploidy analysis. The microscopic examination of chromosomes from the intergeneric hybrid pollens revealed mutation of the chromosome count among different specimens as well as irregular chromosome separation. For the production of next-generation progeny using the obtained hybrids, back-cross was performed; however, most of the progeny obtained were sterile and, among the 12 back-crosses, pod formation was noted in S. japonicum × 819-3B and 819-3B × S. japonicum crosses only.
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향기를 가진 미니다화성계 품종을 육성하기 위해 강하 고 향기를 가지는 P. violacea 와 붉은색 화색을 가지는 중륜계 품종인 P. George Vasquize 간 인공교잡을 통해 잡종후대를 육성하였다. 무균파종과 조직배양을 통해 약 280개의 잡종후대를 얻어냈으며 각각의 개체들이 향기의 강도와 종류가 달랐지만 대부분 모든 잡종개체들에서 향 기가 있었다. 개화기에 화색과 화형 그리고 향기의 유무 등을 고려하여 7개체를 1차 선발하였고 2차 개화시기에 꽃배열, 화수, 생육속도 등을 조사하여 최종적으로 향기 가 강하고 화색이 밝은 적색인 미니다화성 한 계통(06- SC-29) 을 선발 육성하였다. SPME-CG/MS를 통한 향 기 분석에서 51개의 성분을 검출하였고 그 중 myrcene, sabinene, ocimene, cineolebergamototene, cardinene 과 linalool 등이 성분함량이 높게 검출되어 이 물질들이 주 요 향기성분 인 것으로 추정되었다. 향기발현 관련유전 자를 분리하기 위해 유향성 꽃에서 mRNA를 분리 후 NGS 분석을 시도하여 염기서열정보를 확보하고 이미 알려 진 향기관련 유전자의 정보를 통해 호접란 향기발현관련 유 전자 정보를 가진 contig와unigene을 찾아내었다. 꽃향기 발 현에 중요한 역할을 하는 4개의 효소 linalool synthase(LIS), geranyl diphosphate synthase(GDPS), ocimene synthase(OS), farnesol kinase(FNK)를 coding하는 유전자 염기서열정보를 확보하여 다른 식물의 향기 유전자와 homology를 비교 하고, 꽃의 발달단계별, 꽃의 화기조직별 향기관련 유전자들에 대한 발현 정도를 검정하였다. 꽃의 발달 단계별 향기유전자는 유향종에서는 정도 차이는 있지만 거의 모 든 단계에서 발현이 관찰되었으나 무향종에서는 발현되 지 않거나 아주 약하게 발현되었다. 유향종의 화기조직 별 발현유무검정에서는 4개의 유전자가 꽃잎, 꽃받침, 암 술, 꽃술대에서 모두 고르게 발현되었다.
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본 연구에서는 옥상 인공습지 조성에 적합한 식물들을 이용하여 옥상 내 인공 생태습지를 조성하고자 관상가치 가 있는 습지식물 종으로, 효율적인 식생공간 조성에 적 합한 생육조건을 찾고자 실험한 결과는 다음과 같다. 부 처꽃은 피트모스 배지에 식재한 것보다 피트모스 1 :마 사토 1를 혼합한 배지와 피트모스 5 + 마사토 5(cm)로 처 리한 배지가 생장과 개화에 좋은 것으로 나타났다. 삼백 초에 있어서는 피트모스에 식재한 것이 마사토에 식재한 것보다는 생육이 좋은 것으로 나타났으며, 피트모스 1 :마 사토 1를 혼합한 배지와 피트모스 5 + 마사토 5(cm)로 처 리한 배지도 전반적으로 좋은 것으로 나타났다. 이상의 결과를 종합하여 보면 옥상습지 조성에 적합한 배지는 피 트모스와 마사토 1 : 1로 혼합한 배지와 피트모스 5 +마 사토 5(cm)로 처리한 배지가 적합한 것으로 나타났다.
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10.
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무궁화 ‘문레드’는 화색이 특이한 품종을 육성하기 위 해 2002년 홍단심계 ‘홍대륜’(H. syriacus ‘Hongdaeryun’) 과 홍단심계 ‘삼천리’(H. syriacus ‘Samchully’)를 교잡하 여 2007년부터 3년간 접목 및 삽목을 이용하여 후대검 정을 실시하여 2009년 최종 선발하였고, 2010년 품종 보 호권을 등록하였으며 얻어진 결과는 다음과 같다. 신품종 ‘문레드’는 5년생 접목묘의 경우 수고가280cm 로서 키가 크고 수세가 강하며 가지가 약간 위로 향하 는 특성이 있다. 잎의 특성으로 엽신장은7.5cm, 너비는 5.2cm, 잎의 어깨넓이는 3.2cm, 엽병길이는 1.7cm로서 기 존 품종에 비해 잎이 약간 크고 결각이 얕게 파여있다. 잎의 모양은 난형, 기부의 모양은 약간 둥근모양, 정부의 모양은 뾰족하고, 가장자리 물결은 강한 특성이 있다. 신 품종 ‘문레드’의 꽃은 홍단심계 홑꽃으로, 화경은 12.4cm, 화색은 light pink(RHS 76A), 단심은 pinkish red(RHS 60B)으로 특이하며, 크기가 2.7cm로약간 긴 특성이 있다. 신품종은 기존 무궁화에 비해 화색이 연한 분홍색으로 옅 고 단심의 색이 흐린 특성이 있으며, 꽃잎의 겹침은 완 전 겹치는 I-c형이었다. 꽃잎 모양은 스푼형이며 끝부분 의 톱니모양은 강하고 주름이 져 있다. 수술통 길이는 3.4cm, 주두 색은 4C, 꽃술대색은 NN155C, 개화시는 8월3일로 늦은 만생종이었다. 신품종 ‘Moon Red’는 종 자산업법 제 55조에 의거 2011년 11월 30일 최종등록 (품종보호: 제 3802호) 되었다. 그러므로 본 신품종 ‘문 레드’의 경우 수세가 강하고 가지가 위로 향하며, 화색 이 옅은 분홍색으로 특이하고 단심이 흐린 특성이 있어 앞으로 조경용 소재로 활용될 수 있다.
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진적색을 가진 비모란 선인장 품종을 개발하기 위해서 진적색을 가진 ‘설홍’ 품종을 모본으로 하고 진적색의 ‘후홍’ 품종을 부본으로 하여 2008년에 국립원예특작과학 원 선인장 온실에서 교배하였다. 기내에서, 수확된 종자 는 100mL 삼각플라스크에 활성탄이 첨가된 Kyoto 배지 에 파종하였으며, 발아된 유묘를 어린 삼각주에 접목하 여 시험관에서 6개월 동안 재배하였다. 6개월 키운 유묘 를 2차로 접목하여 온실에 정식하여 2012년까지 비모란 선인장의 다양한 특징을 3회에 걸쳐 조사하였다. ‘일홍’ 품종은 편원형의 모양과 진적색의 구색을 가지고 있다. 또한, 8~10개의 결각과 회갈색의 직립형 짧은 가시를 가지고 있다. 정식 10개월 후 ‘일홍’ 품종의 구직경은 44.7mm로 ‘설홍’ 품종에 비해 큰 편이었다. 번식 수단이 되는 자구는 10개월 동안 평균 18.0개를 생산한다.
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A new Hibiscus cultivar ‘Tohagol Red’ with unique flower shape and color, uniform growth habit and hardiness was developed through interspecific hybridization between Hibiscus sinosyriacus and H. syriacus. A new cultivar 'Tohagol Red' (Hibiscus × ‘Tohagol Red’) developed after crossing between Hibiscus sinosyriacus ‘Seobong’ ( ♀) with pink flower and Hibiscus syriacus ‘Samchully’ with pink flower to improve flower quality and growth habit in 2002. Hibiscus ‘Tohagol Red’ was preliminarily selected as ‘R 202’ in 2004 for its stable flower quality with rich pink flower and ruffled petals. This cultivar had violet purple, ruffled flowers accented by an intense red eye. Large and showy, the overlapping flower petals formed a complete circle and then named ‘Tohagol Red’ in 2010. The tree showed medium growth habit with slightly upright branch. The selected line was further evaluated for different growth characteristics, leaf shape, leaf size, flowering characteristics, and tested for distinctness, homogeneity, and stability during 2004-2009. In The flowers are medium in size (11 ~ 13 cm) with fan (II-type) petal having width 9.2 cm. Leaves are 7.2 cm long and 5.4 cm wide. After the plant characteristics evaluation for 6 years (2004 ~ 2009), it was registered as a cultivar ‘Tohagol Red’ (3803, No. of plant variety protection rights) in 2011. ‘Tohagol Red’ having violet-purple flower and red eye with ruffled petals is an excellent garden plant.
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무궁화 ‘근형’은 2003년 무궁화속 종간교잡 품종으로 꽃 색이 독특하고 개화기간이 긴 ‘七彩(무지개)’(H. syriacus × paramutabilis cv. Shichisai)를 모본으로, 4배체 무궁화로 수세가 강건한 ‘개량단심’(H. syriacus cv. Kaeryangtansim) 을 화분친으로 인공교배 후 양묘된 실생묘로부터 선발되 었다. 2006년 1차 선발 후 형질 안정성 검정을 수행 한 뒤, 2011년 ‘KFRI-SK16’를 최종 선발하여 ‘근형’으로 명명하였다. 해당 품종은 직립형으로 가지가 곧추 서며 연간 신초 길이생장이 평균 64.0cm이고 5년생 삽목묘 평균 수고가 189.2cm에 달하므로 교목형으로 유도하여 가 로수 또는 조경수로 이용하기 적당하다. 전체적인 꽃의 형 태는 깔대기형으로 평균 직경이 108.6mm에 이르는 홍단 심계 홑꽃이며, 꽃잎 길이/너비 비율은 약 1.84로 꽃잎 이 다소 겹치는 I-b형이다. 꽃잎색은 RP65B으로 보라색 이 섞인 분홍색이며, 진한 붉은색의 단심과 단심선이 꽃 잎 길이의 약 3/4까지 매우 넓고 길게 퍼져 있다. 2011년 조사된 개화 시작일은 7월 10일, 개화 종료일은 9월 30일 로 총 개화기간은 82일에 달하였다. 잎의 전체적인 모양 은 다소 긴 형으로 잎몸의 길이/너비 비율은 2.12이며, 엽 병 길이는 12.9mm로 긴 편이다. 잎몸의 열편은 없거나 미 미하고 잎몸 가장자리 물결 정도는 중간으로 결각이 적은 편이다.
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충남농업기술원 예산국화시험장에서 생장이 균일하고 조 기개화성인 스탠다드국화 신품종을 육성하기 위하여 모 본인 ‘Otome’에서 방임수분하여 실생종자를 채종하였다. 2006년 실생집단으로부터 개화가 균일하고 볼륨감이 우 수한 개체를 선발하여 ‘ST07-015-01’로 계통명을 부여하 였고, 2007년부터 2009년까지 3년간에 걸쳐 주년 생산 성 검정을 통해 ‘Hi Maya’를 육성하였다. ‘Hi Maya’의 자연개화기는 9월 하순경이고 대비품종인 ‘Otome’는 10월 하순보다 27일 빨랐다. ‘Hi Maya’는 겹꽃으로 꽃잎은 연 분홍색인 적색/자주색(Red-Purple 69B)이고 ‘Otome’는 적 색/자주색(Red-Purple 78B)로 색이 진한 편이다. 꽃의 크 기는 ‘Hi Maya’가 13.8cm이고 ‘Otome’가 11.3cm이었다. 측지제거수는 ‘Hi Maya’가 21.3개이고 ‘Otome’도 24,1개 로 유사하였다. 소화당 꽃잎수는 ‘Hi Maya’가 307.3화 /화이고 ‘Otome’도 389.0매/화로 측지성품종이었다. ‘Hi Maya’의 재배상 유의사항으로는 6월부터 9월까지 정식하 는 작형에서 조기에 불시발뢰하는 증상이 발생하므로 에 세폰 1회 처리와 심야전조 5시간을 처리하여야 한다. 또 한 유의점은 고온기에 화색이 분홍색에서 흰색계통으로 변색되므로 서늘하게 관리하여야 한다.
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