본 연구는 같은 일적산광량(DLI) 조건에서 각각의 광강도 와 광주기 조합이 십자화과 식물 3종의 생육 및 글루코시놀레 이트(GSLs) 함량에 미치는 영향을 살펴보고자 수행되었다. 갓(Brassica juncea (L.) Czern.), 적겨자(Brassica juncea L.), 케일(Brassica oleracea L. var. acephala (DC.) Alef.) 종자를 암면 배지에 파종하여 3주간 육묘하였다. 육묘 후 DLI 를 10mol·m-2·d-1로 설정하여 10h-280, 14h-200, 18h-155, 22h-127μmol·m-2·s-1 처리 조합으로 3주간 처리하였다. 14h- 200μmol·m-2·s-1 처리한 결과, 적갓과 케일은 지상부 생체중/ 건물중, 엽수, 엽면적이 증가하였지만, 유의적 차이는 관찰되 지 않았다. 적갓의 GSLs 함량에서 14h-200μmol·m-2·s-1 처리 가 10h-280, 18h-155, 22h-127μmol·m-2·s-1 처리보다 각각 유의적으로 139.95, 135.87, 154.03% 증가하였으며, 케일의 경우 14h-200μmol·m-2·s-1 처리가 다른 처리구보다 각각 132.96, 122.06, 131.78% 유의하게 증가하였다. 적겨자는 18h-155μmol·m-2·s-1 처리에서 지상부 생체중/건물중, GSLs 함량이 증가하였으며, 14h-200μmol·m-2·s-1 처리에서 엽수가 10h-280, 18h-155, 22h-127μmol·m-2·s-1 처리보다 각각 15.62, 12.12, 32.14% 유의적으로 증가하였다. 유사한 십자 화과 작물이라도 종에 따라 DLI 반응이 다르기 때문에 최적의 DLI 조건 구명과 최소의 전력 소비량 및 최대 효율을 내기 위 한 광질 연구를 병행하여 더 세밀한 결과를 도출해야 할 것으 로 사료된다.

수경재배시 양액 내 탄산정 처리를 통한 상추의 생육 및 생리활성물질 변화를 조사하기 위해 네덜란드에서 시판되는 고형 탄산정을 사용하였다. 실험은 무처리를 대조구로 하여 0.5 배, 1배, 2배 처리구로 구성하였다. 실험결과, 탄산정 처리 후 챔버내 대기 CO2 농도는 처리 직후 2배 처리구에서 472.2μL·L -1 로 가장 높은 수치를 보였으며, 양액내 pH는 2배 처리구는 pH 6.03로 가장 많이 감소하였다. 이후 시간이 경과함에 따라 CO2 농도와 pH는 처리 전 수준으로 회복하는 모습을 나타냈다. 상추의 엽폭과 엽면적은 탄산정 2배 처리시 17.1cm, 1067cm 2로 가장 큰 값을 나타내었으며 지상부 생체중, 건물 중은 0.5배 처리구에서 63.87g, 3.08g으로 가장 높게 나타났다. 상추의 근장은 대조구에서 28.4cm로 가장 길었으나 처리 구들간에 지하부의 생체중, 건물중은 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 외관상 탄산정 처리에 의해 상추의 근장이 짧아 지고 곁뿌리가 많이 발생한 것이 관찰되었다. 또한 뿌리가 갈색으로 약간 변하는 결과가 있었지만, 지상부 생육에는 부정적인 영향을 미치지 않은 것으로 나타났다. 탄산정 처리에 의 한상추의 생리활성물질을 분석한 결과 chlorogenic acid와 quercetin 두가지 물질이 검출되었으며 이를 정량분석한 결과 1배 처리구에서 chlrogenic acid는 대조구보다 249% 증가하였지만 quercetin은 37% 감소한 결과를 나타냈다. 항산화 활 성을 나타내는 DPPH 라디컬 소거능을 비교한 결과 대조구와 0.5배 처리가 1배, 2배 처리보다 유의적으로 높은 값을 나타냈다. 이를 통해 탄산정 처리가 수경재배 상추의 생육과 생리활 성물질을 증대에 효과가 있음을 제시한다.

본 연구는 Agastache 속 여러 종에서 국내 자생지 환경요건에 적합하면서 생육 및 기능성 물질 함량면에서 가장 최적의 종을 선정하고자 하였다. 첫째, 11종의 배초향(Agastache)속 종자를 구입하여 미국 농무성(USDA) 식물 내한성 지도(plant hardiness zone map) 및 국내 식물 내한성 지도를 참고하여 11종에서 생육 및 기능성 분석을 할 5종을 선정하였다. 둘째, 배초향(Agastache) 속 5개 품종인 A. cana, A. foeniculum, A. rugosa ‘Spike Blue’, A. rugosa ‘Spike Snow’, A. rupestris에 대해 초장, 엽장, 엽폭, 엽면적, 엽수, SPAD, 지상부 생체중 및 건물중, 지하부 생체중 및 건물중 등의 생육 분석을 실시하였다. 생육 분석 결과, A. rugosa SB 및 A. rugosa SS 종에서 전체적으로 균형 있게 높은 수치를 나타냄을 알 수 있어, 생육 부문에서는 A. rugosa 계통의 품종이 다른 품종에 비해서 유리하다고 볼 수 있다. 셋째, rosmarinic acid, tilianin, acacetin 성분에 대해 단위 중량당 함량 및 식물체 1중당 함량 등의 기능성물질 함량 분석을 실시하였다. 기능성 물질 분석 결과, A. rugosa 계통 종에서 기능성 물질 및 항산화물질 함량이 유의적으로 높았으며, 이는 생육 결과값과 정비례적인 연계성이 크다고 보여진다. 따라서, 배초향(Agastache)속 종에 대한 생육과 기능성 부분을 종합적으로 고려할 때, A. rugosa SS 및 A. rugosa SB 등 A. rugosa 계통이 가장 최적의 고부가가치 작물로 적합할 것이라고 판단된다.

본 실험은 물냉이 수경재배 시 양액 내 발생 시킨 마이크로버블이 물냉이의 생육과 glucosinolate 축적에 미치는 영향을 알아보기 위해 수행되었다. 본엽 4매의 물냉이 유묘(파종 2주 후)를 마이크로 버블과 비-마이크로버블을 발생시킨 오오츠카 배양액을 이용하여 환경조절룸에서 3주간 재배하였다. 물냉이 초장은 대조구처리가 마이크로버 블처리보다 41% 증가하였으며, 유의적으로 높게 나타났다. 그러나, 지상부 생체중과 건물중, 근장, 엽장, 엽폭, SPAD, 량자수율값은 두처리간 유의적 차이는 나타나지 않았다. Glucosinolate 함량을 분석 결과 4-methoxygluco-brassicin을 제외한 glucoiberin, glucobrassicin, gluconapin, gluconasturtiin의 경우 마이크로버블 처리구가 대조구보다 유의적으로 높게 나타났으며, 물냉이 한주 당 총 glucosinolate 함량은 마이크로버블 처리구가 대조구 보다 85%(μmol/g DW)와 65%(μmol/plant) 더 높게 나타났다. 본 연구 결과는 담액재배시 양액 내 마이크로버블 이 물냉이의 glucosinolate 함량을 증가시킬 수 있을 것으로 나타났다.

배양액의 종류 및 LED를 이용한 다양한 광질 조건이 물냉이의 생장과 glucosinolates 함량에 미치는 영향을 3주간의 수경재배를 통하여 살펴보았다. 물냉이 종자를 암면배지에 파종 후 발아시켜, 2주간 육묘하였다. 유묘들은 semi-DFT 시스템에 이식하였다. 환경조절실은 주간온도 20±1℃와 야간온도 16±1℃, 주간습도 65±10%와 야간습도 75±10%의 범위에서 조절되었으며 16/8h 조건의 광주기와 180±10μmol·m-2·s-1 광강도를 유지하였다. 배양액은 오오츠카 하우스 1A(OTS), 한국원시(HES)과 화란온실작물연구소(PBG) 배양액을 초기 EC 1.0-1.3, pH 6.2와 형광등을 광원으로 실험하였다(실험-1). 광질에 대한 생육과 glucosinolates 함량을 분석하기 위하여 단색광(적색: R10, 백색: W10) 처리구와 혼합광(적청녹색: R2B1G1, 백청녹색: W2B1G1, 적색: R10, 적청색: R5B1, 적청색: R3B1)처리구를 두었다. 물냉이 지상부의 생육은 3개의 배양액 처리구에서 유의적인 차이가 발견되지 않았지만, 뿌리의 생체중은 HES와 비교하여 PBG와 OTS에서 13.7%와 55.1% 증가하였다. OTS 처리는 PBG와 HES 처리구에 비해 gluconasturtiin 함량이 96%, 65% 증가하였다. 백색광조건(W10)과 비교하여 적색광(R10) 처리는 초장이 101.3% 증가하였다. 청색광 비율의 증가는 지상부 생육에 긍정적인 영향을 주었다. 물냉이의 건물중 당 glucosinolates 함량은 R2B1G1 처리구와 비교하여 R3B1 처리구에서 144.5% 증가하였으며, W10 처리구와 비교 시, 약 70% 증가하는 경향을 보였다. R3B1 처리구에서 물냉이의 생육과 총 glucosinolates의 함량이 가장 높게 나타났다.

본 연구는 수경재배 방식으로 재배 된 배초향(Agastache rugosa)의 생장과 항산화 물질 축적에 대하여 단색 또는 복합 LEDs의 광질이 미치는 영향을 살펴보고자 수행하였다. 본엽 4매인 배초향 묘를 수경재배 시스템에 정식하였으며, 백색(W10), 적색(R10), 혼합LEDs (W2B1G1, R3B1, R2B1G1, W2B1G1: 각 LED의 PPFD 비율) 및 형광등(FL: 대조구)을 이용하여 180±5μmol·m-2·s-1의 광합성광량자속밀도(PPFD)의 조건과, 16/8h 광주기, 22±1℃/18±1℃ (주/야간) 온도, 60±10%의 상대 습도로 관리된 재배실에서 4주동안 배초향을 재배하였다. W2B1G1 광조건에서 자란 배초향의 생체중과 건물중은 모든 처리중에서 가장 큰 값을 나타내었다. R10 조건에서 재배 된 배초향은 초장이 가장 길었지만 SPAD는 모든 처리와 비교해서 가장 낮은 값을 보였다. 배초향의 건물중당 rosmarinic acid 농도는 W2B1G1 처리구에서 유의하게 높았다. 건물당 tilianin 함량은 다른 처리구들과 비교할 때, R3B1에서 유의적으로 가장 높았다. 그러나 전체 식물체에 함유 된 rosmarinic acid와 tilianin 함량은 W2B1G1 조건에서 가장 높았다. 식물공장에서 배초향을 재배하기 위해, W2B1G1으로 구성된 혼합 LED 광 조건이 배초향의 생장과 항산화 물질축적에 가장 유리한 것으로 나타났다. 본 연구는 식물 전체에 함유 된 항산화 물질의 총량이 상업적 용도로 중요하다는 것과, 광질의 최적 선택을 통해서 기능성물질의 증대가 가능하다는 것을 보여주었다.

배초향은 항동맥경화나 항박테리아의 특성을 가지는 한약재에 널리 사용되는 영년생 약용식물이다. 연구의 목적은 수경재배에서 배양액의 종류와 PPFD값에 따른 배초향의 생장 및 항산화 물질의 변화를 조사하는 것이다. 배초향은 주야간 16:8 시간의 일장조건에서 150과 200 μmol·m-2·s-1 PPFD 조건과 일본원시(HES), 서울시립대(UOS), 유럽채소연구소(EVR), 오오츠카 배양액(OTS)을 이용하여 6주간 재배하였다. OTS 배양액조 건에서 자란 배초향의 지상부 및 지하부 건물중은 다른 배양액 처리구와 비교하여 유의적으로 높았다. 배초향의 틸리아닌 함량은 OTS 처리에서 가장 높았으며 다음으로 EVR, HES, UOS 순서로 낮아졌다. 총 아카세틴의 함량은 EVR처리에서 가장 높았으나 OTS처리와는 유의적 차이를 보이지 않았다. 또한 200 μmol·m-2·s-1 PPFD 조건에서 자란 배초향은 PPFD 150처리구와 비교하여 유의적으로 생체중과 건물중이 증가하였으며 기능성 물질은 틸리아닌과 아카세틴의 함량도 높았다. 본 연구는 수경재배 방식을 이용하여 식물공장에서 배초향을 재배할 경우 200 μmol·m-2·s-1 PPFD 조건과 OTS 배양액 조건에서 경제적인 광원조건으로 최적 바이오매스 생산량과 틸라아닌과 아카세틴의 함량을 증가시킬 수 있을 것으로 제안한다.

본 연구는 상추((Lactuca sativar L.)의 3가지 품종에 대해서 RGB LEDs의 각각의 다른 비율과, 듀티비 50% 조건의 RB LEDs를 이용한 여러 가지 주파수를 가지는 펄스광 조사가 상추의 생장과 형태형성에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 수행되었다. 파종 후 육묘 기간을 거쳐 유사한 외형을 갖는 묘를 선발하여 재배룸의 온도와 습도, 23±1oC/50-60%(주간)과 18±1oC/70-85%(야간) 조건에서 담액수경재배로 4주간 재배하였다. 광합성유효광 량자속밀도(PPFD)는 재배베드 위에서 110±3μmol·m-2·s-1, RGB 비율은 6:3:1, 5:2.5:2.5, 3:3:4, 2:2:6, 1:1:8 이었다. 50% 듀티비를 갖는 펄스광은 RB LEDs로 구성되었고 설정된 주파수는 50, 100, 500, 1,000, 5,000, 10,000, 25,000Hz(20, 10, 0.1, 0.04ms) 이었다. RGB 비율 6:3:1 에서 적축면 상추의 생체중은 다른 RGB 처리구와 비교 하여 유의적으로 높은 값을 보였으나, 대조구인 형광등 처리구와는 유의적 차이가 발생되지 않았다. RGB 비율 1:1:8의 조건에서, 롤로로사는 생체중, 그랜드 래피드는 엽수와 생체중이 다른 RGB 처리구와 비교하여 유의적으로 낮았다. 청색광의 비율이 증가할수록, 3개 품종 모 두에서 엽장이 감소하면서 엽형이 둥근 형태로 발달하였다. RB LED로 구성된 LED 광조건 하에서 50% 듀티비 조건과 처리된 여러 주파수의 증가 또는 감소에 따른 상추의 생육 및 형태형성에 미치는 경향성을 발견하기 힘들었다.