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화훼연구 KCI 등재 Flower Research Journal

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권호

Vol. 29 No. 4 (2021년 12월) 15

REVIEW ARTICLE

1.
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Volatile organic compounds (VOCs) in plants are various organic compounds with small molecular weight and high vapor pressure. The metabolomics approach was recently introduced to analyze VOCs involved in biological processes, such as abiotic and biotic stresses, spatial and temporal distribution, and genotypic differences. In addition, this approach is widely used in combination with identification of VOCs analysis and statistical analysis using multivariate analysis, such as principal component analysis (PCA), partial least squares-discriminant analysis (PLS-DA), hierarchical cluster analysis (HCA), etc. First, in this review, the current condition of the metabolomics approach to analyze VOCs synthesized in plants using head space-solid phase microextraction coupled with gas chromatography-mass spectrometry (HS-SPME-GC-MS) is discussed. In addition, metabolomics approach, such as extraction and analysis of VOCs using HS-SPME-GC-MS, conversion, and processing of mass spectral (MS) data, a database for VOCs identification, useful statistical methods, and statistical tools and applications, are explained. Finally, multi-omics in combination with other omics techniques, such as genomics, transcriptomics, etc. are suggested as prospects of a metabolomics approach for VOC analysis in floricultural plants using HS-SPMEGC- MS. Therefore, the metabolomics approach of HS-SPMEGC- MS will facilitate our understanding of VOCs synthesized in plants. Furthermore, the multi-omics approach will help understand gene functions involved in the biosynthesis of VOCs and help develop new development cultivars with nicer floral scents by contributing to the development of the floricultural industry.
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ORIGINAL ARTICLE

2.
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Chrysanthemum boreal, C. indicum, and C. indicum var. albescens are well-known wild Chrysanthemum species used for traditional medicine in Korea. In this study, volatile compounds from three wild Chrysanthemums were identified according to four different flowering stages and analyzed using HS-SPME-GC-MS to determine the temporal variation of the volatiles. As a result, 132, 151, and 142 peaks were identified from C. boreale, C. indicum, and C. indicum var. albescens, respectively. Furthermore, 70 out of 132 peaks were identified in C. boreale with a matching ratio of >90% from library search. In addition, 85/151 and 76/142 peaks were identified from C. indicum and C. indicum var. albescens. Forty-nine volatile compounds were found commonly in all three wild Chrysanthemums through all four different flowering stages. However, six, seven, and five unique compounds were detected only in C. boreale, C. indicum, and C. indicum var. albescens, respectively. One hundred volatile compounds were selected for multivariate analysis considering volatile compounds overlapped with each other. The one-way ANOVA (p < 0.05) detected significant differences from 77 out of 100 volatile compounds. In addition, PLS-DA showed the different profiles of volatile compounds according to four different flowering stages in each wild Chrysanthemum. PC1 of each Chrysanthemum accounted for 45.8 56.9, and 11.9% in C. boreale, C. indicum, and C. indicum var. albescens, respectively. PC1 of C. boreale and C. indicum clearly separated the BF stage and the other three stages. Conversely, PC1 of C . indicum var. albescens showed a difference in the composition of volatile compounds between the BF/BO and HO/FO stages. In addition, the different profiles of volatile compounds could be visualized using a heatmap from three wild Chrysanthemums according to four different flowering stages. This study will help improve particular volatile compounds in three wild Chrysanthemums both in quality and quantity.
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3.
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Cymbidium is one of the most popular and economically important species cultivated as a commercial ornamental crop. The objectives of this study were to determine the appropriate electrical conductivity (EC) treatments of nutrient solution, which gives the highest spike production and quality. Three-year-old Cymbidium ‘Lovely Smile’ plants were grown in the environmentally controlled Information and Communication Technology (ICT) smart greenhouse at Seoul Women’s University. The EC of the nutrient solution was changed in three distinct stages: vegetative, flower initiation, and flower development. The EC treatments were 1-0-1 (dS·m-1, EC101), 1-1-1 (dS·m-1, EC111), 2-1-2 (dS·m-1, EC212), 2-2-2 (dS·m-1, EC222), 3-2-3 (dS·m-1, EC323), 3-3-3 (dS·m-1, EC333) and the pH was adjusted to 6.0–6.5. Pseudobulb diameter increased in the plants treated with EC 101 and EC111 compared to the plants treated with EC 2.0–3.0 dS·m-1 at the reproductive stage 28 weeks after nutrient solution treatment. Flower spike production per pot and pseudobulb showed the highest values in the plants treated with EC111 of 3.3 and 1.4, respectively. Flower spikes length was the highest in the plants treated with EC 1.0 dS·m-1 and stem thickness, number of flowers, and fresh weight were the largest in the plants with EC 1.0 dS·m-1 among the EC treatments. Flower spikes had the worst quality (e.g., plant growth and flowering quality) in the plants treated with EC 3.0 dS·m-1 among the EC treatments. Floral bud and flower development took place 1–2 weeks earlier in the plants treated with EC 101, 111, and 212 than the other treatments. Flower diameter showed the highest values in the plants treated with EC 1.0 dS·m-1 among the EC treatments and flower color showed higher L* and b* values and lower a* values in the plants treated with EC 3.0 dS·m-1 compared to EC 1.0 and 2.0 dS・m-1. Nutrient solution of EC 1.0 dS·m-1 (EC111) can be recommended to improve flower spike quality and advanced flower development of Cymbidium.
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4.
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An endemic plant to South Korea, Sedum zokuriense Nakai, has medical and floricultural potential and is of ecological importance. Today, many species under the genus Sedum are used as green-roofing systems, sold as ornamental plants, and studied for breeding programs. As such, optimization studies should be conducted to identify key environmental and cultivation factors that would affect their survival and vegetative growth. In this study, shading levels (50%, 65%, 80%, 95%, and 98%), potting mixes (decomposed granite, fertilizer-amended media, perlite, river sand, burnt husk, and vermiculite), and fertilization rates [(control, 0 ppm), 500, 750, 1,000, and 2,000 ppm] were investigated and the responses of S. zokuriense in terms of their survival rate, plant growth and development, CIELAB color reading, and chlorophyll content under greenhouse conditions. Results showed that these stonecrop species are shade-loving and thrive in low-light conditions. Although the fertilizer use had minimal impacts, growing plants at 65% shading, planted with RS:VL:PL (6:2:2, v/v/v) potting media have substantially produced a high survival rate in propagation using stem cuttings. Furthermore, this allowed plants to be established while supporting high vegetative growth, green and healthy plants with high chlorophyll content.
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5.
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수국은 수국과(Hydrnageaceae) 수국속(Hydrangea)에 속하는 낙엽관목 식물로 크고 화려한 화색과 화형을 가져 절화, 분화 뿐만 아니라 정원용으로도 전세계적으로 인기있는 식물이다. 본 연구는 SSR 마커를 이용하여 교배에 사용된 5가지 수국 품종에 대한 유전적 유연관계를 조사하고 교배 조합 별 종자의 형성과 발아율을 조사하여 품종간 화합성과 불화합성을 확인, F1의 화서와 잎 모양의 유전 양상을 조사하기 위해 수행 하였다. 군집분석 결과 Hydrangea macrophylla와 H. serrata 로 크게 두가지 그룹으로 나뉘었고 교배결과 종내 교배와 H. macrophylla를 모본으로 종간 교배를 했을 때 획득 자손의 수에 차이가 거의 없어 두 종간 친화성이 확인되었다. 자가 수 분을 통한 종자형성은 어렵거나 생기더라도 발아가 되지 않아 자가불화합성이 있는 것으로 확인되었다. 또, 2018년 H. macrophylla와 H. serrata를 교배에 사용하여 총 9개 교배조 합을 통해 1,807개의 F1을 얻었고 교배 조합들 간 자손을 이용하여 화서의 유전 양상과 화서에 따른 잎의 형태를 조사하여 화서와 잎 모양의 관계를 보았다. 그 결과, 모본 또는 부본에 편평형이 있다면 F1 전체 편평형의 화서 유형을 보였다. 화서 모양이 원형인 자손은 원형 화서 끼리의 교배를 통해서만 얻었다. 또, 원형의 자손의 잎은 전체적으로 엽폭과 엽장이 비슷 한 원형에 가까웠고, 편평형 자손들의 잎 모양은 엽장이 엽폭 보다 큰 길쭉한 타원형에 가까웠다. 그 중, 편평형과 원형의 혼합 교배를 통해 얻어진 F1 자손들에서는 잎의 모양이 원형 과 타원형의 중간형태임을 확인하였다. 이를 통해, 화서의 형 태는 단일 유전자에 의한 우성 열성 유전임을 확인하였고 잎은 화서 유형과 연관되어 있으며 중간 유전 형태임을 확인하 였다. 본 연구결과는 수국의 유전 육종에 관한 기초자료로써 교배 조합 작성 단계 또는 1년생 실생의 잎 모양을 통한 빠른 화서 모양 선발과 분리가 가능하여 육종 기간 단축을 기대할 수 있을 것이다.
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6.
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본 연구는 천연물 황련, 관중, 치자의 추출물이 절화수명연 장제로서의 기능을 알아보기 위해 수행 되었다. 선행연구로 선발된 추출물의 용액은 황련, 관중, 치자의 농도가 각각 75mg·L-1, 75mg·L-1, 25mg·L-1로 처리구별로 총 용량은 300mL으로 설정하였으며 대조구는 시판되고 있는 절화수명연 장제 Chrysal과 Floralife를 사용했다. 절화수명이 가장 길었던 처리구는 관중, 치자 단용 처리구로 각각 20.5, 20.5일이었으 며 대조구 중에서 절화수명이 길었던 Floralife 보다 1.7일 긴 효과를 보였다. 가장 높은 생체중 변화율은 Floralife에서 13.8% 까지 증가하였다. 절화수명이 가장 길었던 처리구인 관중, 치자 단용처리구는 생체중 변화율은 크게 증가하지 않았으나 흡수율 변화에서 16일 이후 2mL 이상을 유지하였다. 화경의 경우는 관중 단용처리구가 Floralife보다 6.3% 더 증가하는 결과를 보여줬다. 특히 Floralife는 절화수명과 생체중 변화량이 높은 것에 반하여 꽃잎의 황화현상이 나타났는데, 천연물에서는 이런 현상을 보이는 처리구는 없었다. 종합적으로 황련, 관중, 치자 추출물은 시판되는 절화수명연장제 Chrysal과 Floralife 와 비견되는 효과를 나타냈다. 이로써 황련, 관중, 치자 추출 물은 절화수명연장로서 가능성을 보여줬음을 알 수 있었다.
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7.
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본 연구에서는 국내에서 재배되는 스탠다드 절화 장미의 품질 경쟁력을 갖추기 위해 국내에서 재배되어 유통되는 품종과 수입되고 있는 대표적인 품종을 대상으로 외∙내적 품질 비교 분석을 실시하였다. 외적 품질 분석 결과, 국내에서 주로 재배 되는 적색 장미 ‘Fuego’ 은 국내로 수입되고 있는 콜롬비아산 ‘Freedom’, 에티오피아산 ‘Upper class’ 과 비교 시 노화 시점까지 개화가 지속되어 화폭이 증가하고 꽃이 만개하였으며, 노화 발생이 적어 절화수명이 3일 이상 연장되었다. 분홍색 장미 또한 ‘Hera’와 콜롬비아산 ‘Mandela’, 에티오피아산 ‘Visu’ 와 비교 시 수명이 다소 연장되었으며, ‘Fuego’, ‘Hera’ 모두 향기가 다소 진하였다. 내적 품질 분석 결과, 절화수명과 유사 하였으나, 적색과 분홍색 장미 모두 에티오피아산 품종의 수분 흡수량이 다소 높았다. 그러나, 박테리아 발생량은 유의차 가 없었으며 ‘Fuego’는 꽃의 당 함량이 다소 높았다. 또한, 개화단계, 엽록소 함량, 꽃과 잎의 당 함량과 절화수명은 양의 상관관계를 보였다. 따라서, 적색 장미 ‘Fuego’는 수입산 절화 와 비교 시 품질 경쟁력을 갖출 수 있을 것으로 보이나, 수분 흡수를 원활히 하기 위해서는 농가에서 채화하는 직후부터 소비자 판매단계까지의 단계적정 보존용액 처리가 필요할 것으로 판단된다.
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8.
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접목선인장은 우리나라 주요 수출 화훼 작목 중 하나이다. 접목선인장은 대부분 선박으로 수출되며 작은 병징만 나타나도 수출에 제약이 많고 경제적 손실도 발생하므로, 접목 과정에서 철저한 소독 과정이 요구된다. 현재 농가에서는 접목 칼을 토치로 소독하고 있으나, 유해가스로 인한 신체적 피해가 발생하고 있어 이를 대체할 소독 방식이 필요하다. 첫번째로 2번의 박테리아 검정 결과, 열탕 15초 소독이 가장 효과적으로 박테리아 증식을 억제하였다. R2A배지 검정 결과, 열탕 15 초 이상부터는 검출되지 않았으며, petrifilm에 분주하였을 때 는 0.33±1.29 CFU/mL이 발생하였다. 두번째로 모의 수송 과정 중 생체중 변화량의 경우, 분홍색 자구의 경우 무처리는 73.07b, 토치 소독은 92.18a, 열탕 15초 소독은 93.29a% initial 로 나타났다(p≤0.05). 세번째로 구경 변화량의 경우, 토치 소독과 열탕 15초 소독 모두 무처리보다 감소폭이 적어 품질 유지를 위해선 소독 과정이 반드시 필요하다고 판단된다. 마지막으로 소독 방식에 따른 최종 부패율은 무처리, 토치 소독, 열탕 15초 소독 각각 27.5±9.01, 28.33±11.55, 16.67±5.77% 가 나타났으므로 열탕 15초 소독이 가장 효과적이다. 따라서 열탕 15초 소독은 관행 소독 방식의 문제점을 해결할 수 있고, 접목 선인장의 품질 향상 및 부패 감소로 농가의 경제적인 이득 또한 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.
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9.
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본 연구는 거베라 주산지인 경북과 경남 지역의 농가 재배 및 스마트팜 현황을 조사하고 분석하고자 수행하였다. 조사방법은 2020년 81 농가를 대상으로 대면 설문조사를 실시하였다. 거베라 경영주 연령은 50∼60대가 71.6%로 가장 많았고, 30∼ 40대가 16%, 70세 이상이 9.9%, 30세 이하는 2.5% 순이었다. 거베라 재배 경력은 5년 이하가 37%였으며, 6∼10년 25.9%, 11∼20년 29.6%, 21년 이상 농가가 7.4%였다. 재배 면적은 0.3 ∼0.6ha가 61.7%로 가장 많았고, 0.3ha 미만이 30.9%, 0.6ha 이상이 7.4%였으며, 전체 평균재배 면적은 0.37ha였다. 거베라 재배 농가당 평균 인력은 자가 노동력 2.1명, 고용 노동력 0.8명 이었다. 재배 방식에서 토경 88.9%, 양액재배 농가는 11.1%였다. 국산품종을 전체 또는 일부라도 재배하고 있는 농가는 61.7%였고 외국산 거베라 품종만 재배하고 있는 농가는 38.3% 였다. 거베라 병해충 발생조사에서 병 발생이 많았다고 응답한 농가는 91.4%였으며, 충 발생이 많았다고 응답한 농가는 98.8% 였다. 스마트팜 시스템을 설치한 농가는 12.3%였으며, 설치하지 않은 농가에서 향후 설치할 의향이 있다고 응답한 농가는 76.9% 였다. 향후 경영계획을 묻는 질문에서 현상유지 80.2%, 축소 8.6%, 경영확대 11.1%였으며, 경영 확대를 대답한 농가는 경북 지역이 8농가로 경남지역 1농가 보다 많았다.
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10.
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본 연구는 차광과 온도가 분화 국화의 생육 및 개화에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 차광(무차광, 30% 차광, 50% 차광)과 온도(주간/야간 28/20℃, 32/23℃, 36/26℃)가 조절된 인공기상챔버에서 자연단일상태로 재배된 ‘오렌지에그’의 생육 및 개화특성을 비교하였다. 그 결과, 30% 차광 조건에서 분화 국화 ‘오렌지에그’의 초장은 36/26℃에서 24.6cm로 가장 길었으며, 32/23℃에서는 23.0cm, 28/20℃에서는 19.6cm로 생육온도가 증가할수록 초장 신장이 촉진되었으나, 차광정도에 대해서는 유의적인 차이를 보이지 않았다. 분화 국화 ‘오렌지에그’의 개화반응 역시 주간/야간 온도 28/20℃에서는 단일 처리 23.4일 후에 발뢰하여 49.1일만에 100% 개화되었으나, 32/23℃와 36/26℃로 생육온도가 증가할수록 28/20℃에 비해 발뢰가 각각 4.1일과 11.4일, 개화는 각각 8.2일과 16.1일 지연되었으나, 차광정도에 대해서는 유의적인 차이를 보이지 않았다. 이와 같이 분화 국화 ‘오렌지에그’의 생육 및 개화반응에 미치는 영향은 차광에 비해 고온으로 인한 피해가 심각하게 나타날 수 있는 만큼 고품질의 분화 국화를 생산하기 위해서는 생산 시기별 온도 관리가 매우 중요하며, 특히 하계 고온기에는 적극적으로 차광하여 재배온실의 온도를 적정 생육온도에 가깝게 유지하는 것이 필요할 것으로 생각된다.
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11.
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본 연구는 스탠다드 국화 ‘백마’의 삽목기간(15, 30, 45일)과 단일처리 시기(정식 후 40, 50, 60, 70일 후)에 따른 버들눈 발생과 절화의 생육에 미치는 영향을 알아보기 위해 실시하였다. 삽목기간이 30일과 45일 처리는 15일 처리보다 초장이 길었고 뿌리수가 많았으나, 잎의 황화현상이 나타났다. 삽목기간이 길수록 정식 후 버들눈 발생률이 높았고, 삽목기간이 45 일 처리에서 버들눈의 발생률이 28.3%로 가장 높았다. 절화의 생육에서 절화장은 삽목기간 15일 처리에서 110.9cm로 가장 길었고, 삽목기간이 길수록 절화장이 짧았다. 절화의 엽수와 무게는 삽목기간 15일 처리에서 가장 양호하였다. 화폭, 설상화 수, 꽃 무게 등 꽃의 생육은 삽목기간이 길어질수록 불량하였고, 꽃목길이는 삽목기간 30일과 45일 처리에서 6.5~8.9cm 로 길게 나타나 절화의 품질이 떨어졌다. 개화소요일수는 다른 처리들보다 삽목기간 45일 처리에서 버들눈 발생으로 인하여 가장 짧았다. 단일처리 시기에 따른 절화의 버들눈 발생률은 정식 60일과 70일 후 단일처리에서 각각 20.1%와 45.8%로 나타나, 정식 40일과 50일 후 단일처리보다 높게 나타났다. 절화의 길이, 엽수, 무게 등의 절화 생육은 영양생장기간이 길었던 정식 70일 후 단일처리에서 가장 양호하였고, 정식 40일 후 단일처리에서 가장 불량하였다. 그러나 화폭, 설상화수, 꽃의 무게 등의 꽃의 생육은 정식 50일 후 단일처리에서 가장 우수하였다. 정식 60일과 70일 단일처리에서 꽃목에 유엽이 발생함에 따라 꽃목길이가 길어져 품질이 하락하였고, 개화소 요일수는 단일처리 시기가 늦을수록 지연되었다. 따라서 스탠다드 국화 ‘백마’의 버들눈은 삽목기간이 길어져 15일 이상된 노화된 삽목묘를 정식하거나 정식 후 단일처리 시기가 50일 이상으로 늦어질 경우에 많이 발생하며, 버들눈 발생으로 화폭, 설상화수, 꽃 무게, 꽃목길이 등 절화의 품질이 크게 하락하는 것으로 나타났다.
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NEW CULTIVAR INTRODUCTION

12.
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포인세티아(Euphorbia pulcherrima. Willd. Ex Klotzch) ‘Red Ball’은 국립원예특작과학원에서 2019년에 육성한 품종이다. ‘Red Ball’은 긴 관상 기간을 가지는 ‘Christmas Eve’를 모본으로 빨간색 주름진 덮개잎이 볼 타입 꽃을 만드는 ‘Winter Rose Early Red’를 부본으로 교배하여 획득한 실생 계통을 선발하여 육성하였다. 2016년부터 2018년 생육, 개화, 균일성 등에 대하여 1,2차 특성 검정을 실시하였다. 이후 2019년 3차 특성검정을 실시하여 최종선발한 후 직무육성품종심의회에 상정하여 ‘Red Ball’로 명명하였다. ‘Red Ball’품종은 전체적으로 짧은 적색 덮개잎을 가지며 꽃 모양이 납작하지 않아 입체감이 높다. 또한 단일 처리후 약 5.5~6주가 경과하면 완전히 착색되어 출하가 가능할 만큼 착색소요기간이 짧다. ‘Red Ball’은 2021년 4월 12일에 국립종자원에 품종등록(제8497호) 되었다.
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13.
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농촌진흥청 국립원예특작과학원에서는 2018년 오리엔탈-트럼펫(OT) 종간잡종나리 ‘Pink Bella’를 개발하였다. 2008년 연노란색 OT 종간잡종나리 ‘Valparadiso’와 붉은색의 오리엔탈나리 ‘Scalini’를 각각 모본과 부본으로 화주 절단 수분법과 주 두교배법으로 각 3화를 인공교배하였고, 교배 후 미숙한 3개의 꼬투리를 수확하여 배가 형성된 배주를 기내에서 배양하여 잡종을 획득한 후 재배하였다. 육묘한 배양묘로부터 2011년 분홍색의 OT 종간잡종 나리 ‘OTO-11-43’ 계통을 개체 선발하였다. 2012년부터 2017년까지 선발된 계통은 자구와 인편번식, 조직배양을 이용하여 번식 및 양구한 후 1, 2차 생육특성 검정을 실시하였다. 2018년 3차 생육특성검정 및 소비자 기호도 평가를 수행한 결과 화색 및 화형에 대한 기호도가 높은 분홍색(RHS, RP62C)의 조기개화성 절화용 OT 종간잡종 나리 ‘Pink Bella’를 육성하였다. 3배체의 OT 종간잡종 나리로 초장은 131.7cm로 초장신장성이 우수하였다. ‘Pink Bella’의 화폭은 18.6cm이며 대조품종 ‘Table Dance’의 18.4cm와 유사한 크기였으며, 내화피의 폭, 길이 역시 대조품종과 통계적인 차이가 없었다. ‘Pink Bella’의 개화기는 6월 15일로 대조품종 ‘Table Dance’의 6월 28일에 비교하여 개화기가 13일 단축된 것으로 나타났으며 통계적으로 유의하였다.
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14.
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프리지아 ‘Sunny Gold’는 농촌진흥청 국립원예특작과학원 에서 2010년 노랑색 반겹꽃 프리지아 육성계통 ‘036010’을 모본으로 진노란색 홑꽃 ‘Golden Flame’을 부본으로 교배하여 획득한 종자로부터 2011년 진노란색 겹꽃의 향기가 강한 프리지아 계통을 선발하여 품종화 하였다. 2011년부터 2016년까지 개화 생육특성검을 수행하였으며 핵심수요자의 기호도 평가를 통해 선발되어 2017년 ‘Sunny Gold’ 로 명명되었다. ‘Sunny Gold’는 RHS color chart YO17B의 노란색 겹꽃 프리지아 품종으로 화폭은 6.7cm로 대조품종 ‘Golden Flame’ 6.1cm에 비해 크고, 분지수는 6.5로 다수확성 품종이다. 초장이 101.9cm로 초세가 강하다. ‘Sunny Gold’의 소화수 및 소화장은 각각 13.0개, 9.3cm이며 개화소요일수는 137.7일이다. 이 품종의 절화수명은 약 9일이며 자구번식력은 5.3배로 대조 품종 ‘Golden Flame’ 4.3배에 비해 우수하다. 전자코를 이용한 PCA분석결과 PC1과 PC2는 각각 99.3%와 0.6%로 전체 변이량의 99.9%를 반영하고 있다. Rader plot 분석결과 총 6개 센서에서 모두 ‘Sunny Gold’의 센서값이 향기가 강한 상용품종 ‘Yvonne’의 값에 비해 높게 나타나 ‘Sunny Gold’의 향기가 더 강한 것으로 나타났다.
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ERRATUM