Background: In Korea, seeds of Panax ginseng C. A. Meyer need to be stored under cold temperature and high humidity condition for months to break physiological dormancy, making storage difficult until spring-sowing. This study was conducted to test the effects of seed storage conditions and seed treatment on the emergence of seedling after spring-sowing in a nursery greenhouse. Methods and Results: After dehiscence, endocarp dried seeds in mild or completely, and wet seeds were stored in 2℃ and −3.5℃ during winter. Storage at −3.5℃ resulted in a lower emergence rate (ER) than that at 2℃, and additional cold (2℃) treatment before or after storage at −3.5℃ increased the ER. Endocarp dehydration prevented pre-germination at 2℃ storage and increased the ER of seeds stored at −3.5℃. ER was also dependent on the batch of seeds. However, seed treatments before sowing had only limited effects on ER. Root loss was the main reason for damping-off; prolonged cold storage of seeds increased damping-off, as the detection of pathogens was not high. Conclusions: This study showed that storage conditions such as temperature and moisture content of seeds, affect the ER after spring-sowing and vitality of seedlings, suggesting further attention on seed control for secure seedling stands after spring-sowing.

Background : The conventional ginseng breeding is time-consuming and labor-intensive. Furthermore, it is difficult to create new desirable variation such as resistant to various stresses and increased ginsenosides. Therefore, creating variants remains a serious challenge of ginseng breeding. Methods and Results : Gamma irradiation was carried out using a 60Co irradiator (3000Ci, Nordion Inc., Ottawa, Canada) of the Korea Atomic Energy Research Institute, Jeongeup, Korea. The dehiscent seeds were treated 20, 40, 60, 80, 100, 120, 150, 200 and 400 Gy. The seed germination was greatly influenced by gamma-ray treatment. It was found that the germination rate decreased significantly when treated at 60 Gy or more. The maximum survival rate was achieved at 20 Gy but there was no significant difference from control. Following exposure to 40 Gy or more, survival rate was declined compared to the control. Gamma irradiation affected not only the germination and survival rate but also the growth of plants germinated from seeds. As gamma irradiation dose increased, the size of the plant decreased sharply and it also had a negative effect on root development. Conclusion : Considering the extent of reduction in the germination and survival rates, as well as growth reduction, the optimal dose of gamma-ray for inducing mutation in ginseng dehiscent seeds was estimated at approximately 40 Gy, because the germination rate observed at 40 Gy was similar to that of the observed in the control, while the survival rate was 50% of the control.

Background: Dehisced ginseng seeds need to be stored at cold temperatures for around 3 months to break their physiological dormancy, and thus, to aid in gemination. In the presence of high moisture in such an environment, seed spoilage and pre-germination may lower seed quality and productivity. To improve seed quality during cold-stratification, the effects of seed dehydration and temperature were tested. Methods and Results: In early December, dehisced ginseng seeds were dehydrated at 4 different levels and stored at 2℃- 2℃, and –20℃ for 3 months. Germination was carried out on the filter papers moistened with distilled water; emergence of root, shoot, and seed spoilage were assessed. Seed viability was examined by the tetrazolium test. More than 90% of the seeds stored at 2℃ and –2 ℃ without drying or endocarp dehydration germinated, but seeds that were dehydrated to have a moisture content (MC) below 31% showed poor germination and lost their viability. In addition, the seeds stored at –20℃ failed to show effective germination. Conclusions: Seed storage after endocarp dehydration might help to improve seed quality and increase seedling's ability to stand during the spring-sowing of ginseng.

Background: Developing new ginseng cultivars is a significant time-consuming process owing to the three years of growth required for ginseng to flower. To shorten the ginseng breeding process, it is necessary to establish rapid progression through each generation. In this study, we examined it was possible to rapidly break ginseng seed dormancy using gibberellic acid (GA3) treatment and alternating temperature. Methods and Results: Seeds were obtained from local variety. Seeds were treated with either GA3 at a concentration of 100 ㎎/ℓ, constant temperature (−2℃ and 2℃), alternating temperature (2℃ followed by −2℃, followed by 2℃) or a combination GA3 and temperature treatment. Following experimental treatment, seeds were sown into trays and placed in a greenhouse. Low germination rates were observed in seeds that did not receive GA3 treatment, which were similar following 2℃ and −2℃ constant temperature treatment. Germination rates increased in proportion to GA3 and more so when combined with alternating temperature treatment. In additon, stem and leaf lengths of the resulting ginseng plants were increased following GA3 treatment, although no synergistic effect was observed with alternating temperature treatment. Conclusions: These results suggest that a combination GA3 and alternating temperature treatment enhances ginseng seed germination, which can contribute to shortening the time required to progress through a single ginseng generation for breeding.

Background : When ginseng seeds were gathered, the seeds were unripe. To grow immature embryo definitely, special treatment called dehiscence must be performed. Even though dehiscence is completed, most ginseng seeds are on enforced dormancy. The breaking seed dormancy is generally achieved using cold treatment. Also it is reported that gibberellin treatment can replace the treatment. It is very time consuming process in order to develop new ginseng cultivar because ginseng flowers after 3 years of growth. To shorten the ginseng breeding period, it is necessary to establish fast generation progress. Therefore, this study examined the possibility of breaking seed dormancy of ginseng using GA3 treatment and alternating temperature. Methods and Results : Seeds were obtained from local variety fruit which is not inbred. Gibberellin of 100 ppm was treated at seeds for 24 hours. Fixed cold condition was treated on both –2℃ and 2℃. Alternating cold condition was treated on 2℃ and then –2℃, finally 2℃. Fixed and alternating temperature was continued for 15, 30, 45, 60, 90 days that 15 days of alternating temperature is first 2℃ for 5days and then -2℃ for 5days, finally 2℃ for 5days. The other treatment periods such as 30, 45, 60, 90 days mean 10, 15, 20, 30 days respectively. Each of 48 seeds were sowed on tray in greenhouse at 3 replication. Experimental plot was completely randomized. Conclusion : Seeds untreated with GA3 were germinated little and there is no difference between 2℃ and –2℃. Alternating temperature until 60days made no difference with fixed temperature but germination rate increased up to 70.8% when seeds were treated for 90days. Germination of seeds treated with GA3 is much higher than untreated seeds especially combined with alternating temperature.

Endophytes are microorganisms that live in the internal tissues of plants without harming the host plants. In this symbiotic relationship, the host plants provide nutrients and shelter to the endophytes, in turn, endophytes can promote the growth of host plants and act as a biological control agents against plant pathogens. Plant-microbe interactions like this are noted for natural methods for sustainable agriculture and environmental conservation. However, in spite of the infinite potential, there are only a few reports on the endophytes present in ginseng. In this study, we isolated and identified the endophytes from Panax ginseng seeds and evaluated the biological activities (IAA production ability, nitrogen fixation ability, phosphate solubilization capacity, siderophore production ability, and antifungal activities) of the endophyte isolates. Eight different endophytes were identified by 16S rRNA sequencing. Most of the endophytes have antibiotic and plant growth promoting (PGP) activities. Particularly, PgSEB5-37E have the highest antibiotic activity, both PgSEB5-37B and PgSEB5-37H have high PGP traits such as an abilities to produce IAA, solubilize phosphate and fix nitrogen. These results indicated that the endophytes from P. ginseng seeds may have applicable value to many industries. In order to use the isolated endophytes, quantitative analysis and field tests are needed to be performed.

This study was conducted to select plant growth regulators effective at ginseng berry set inhibition to help root growth in Korean ginseng (Panax ginseng C. A. Meyer). PGRs (ethephon, gibberellic acid, maleic hydrazide, coumarin) were applied to field grown 5-year-old Korean ginseng between one and two times, before and during bloom in 2009, 2010. The number of treatment was more effective in ginseng berry set inhibition when used two times compared with one time in GA 1,000 ppm, MH (5,000, 10,000 ppm), coumarin (5,000, 10,000 ppm) treatment. According to treatment period of plant growth regulator, ginseng berry set inhibition rate from 20days before flowering date to 5days after blooming was the highest in MH 5000 ppm showing 99.9% and the lowest in GA 100 ppm showing 32.8%. The spray treatments of Ethephon (50, 150 ppm) and MH (5,000, 10,000 ppm) from 20 days before the flowering bloom up to 5 days before, and coumarin (5,000, 10,000 ppm) from 20 days to 6 days and before blooming that induced the inhibitory effect more than 90% after 12 weeks. Considering ginseng berry set inhibition characteristics and treatment period ethephon and coumarin was important about applied period but, MH treatment appeared to effective ginseng berry set inhibition regardless of treatment period.

This experiment was conducted to study whether priming with deep sea water results in enhancement of seed germination and to identify the optimum concentration of the priming solution, and duration of priming using sweet pepper (Cv. California wonder), rice (Cv. Ilpum) and ginseng seed. Sweet pepper and rice seeds were primed with 5 various concentrations (5%, 10%, 15%, 20% and 30%) for deep sea water for 48 hours, 24 hours and 12 hours at 25℃ and ginseng seeds in 5%, 10%, 15%, 20%, 25% and 30%, and 2,4,6, and 8 electrical conductivity (EC) which were made by desalinating deep sea water. Priming in deep sea water (DSW) improved the early and final germination percentage, mean germinal on rate, emergence percentage and root and shoot length, compared with plain water, KNO3 and without priming treatments. In sweet pepper, 24 hours priming with 5 percentage DSW significantly improved the early germination percentage and radical length. It has also improved the mean germination and emergence days and early emergence percentage, compared with KNO3 and control. Whereas, in rice, 48 hours priming with 10 percent DSW significantly improved the early germination percentage, plumule emergence percentage, root length and shoot height. Hence the best seed priming treatment on sweet pepper and Rice are 24 hours with 5 percentage DSW and 48 hours with 10 percentage DSW, respectively, whereas in ginseng, priming with EC4, EC8 and 25% DSW had shown better germination.

인삼종자의 배생장에 미치는 온도 및 내과피의 영향을 구명하는 한편 미숙배의 생장적온과 후숙배의 저온처리 및 발아적온을 밝히기 위하여 본 실험을 수행하였던 바 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 10℃ 이하에서는 종자 내과피의 유무에 관계없이 배의 생장은 정지되고 휴면상태로 되어 있다. 2) 15℃ 및 20℃ 에서는 내과피제거＋종자소독 종자의 배생장이 현저히 촉진되었으며 다음이 무처리대조구종자였고 내과피를 소독한 종자의 배생장은 무처리대조구종자에 비해 지연된 결과를 나타내었다. 3) 각 처리종자 모두 20℃ 보다는 15℃ 에서 배의 생장속도가 가장 빨랐던 바 고려인삼종자 배의 생장 최적온도는 15℃ 근처로 인정된다. 4) 배 후숙종자의 저온처리는 5℃ 에서 100일간의 처리가 종자발아에 가장 효과적이었다. 5) 저온처리를 필한 배 후숙종자의 발아 적온은 15℃ 근처였다.

인삼종자의 자연상태에서의 배 생장 및 및 발아능력을 구명하기 위하여 파종직후 미숙배 상태의 종자를 묘상에 파종하였던 바 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 파종후 80일에는 관행개갑종자와 미숙배 종자직파구의 배율간에 유의차가 없었고 100일후에는 관행개갑종자에 비해 미숙배 종자직파구의 배율이 현저히 증가되었다. 2. 미숙배 종자 직파구의 파종 100일후 종자 자연개갑율은 관행개갑구 종자의 개갑율과 유의차가 인정되지 않았다. 3. 미숙배 종자직파구의 2개년 평균 발아율은 약 57%로서 관행개갑종자 추파구의 종자발아율과 유의차를 나타내지 않았다. 4. 발아 전엽후 묘삼의 경장, 경직경, 엽장 및 엽폭 모두 관행개갑종자 추파구와 미숙배 종자직파구간에 유의차가 인정되지 않았다.

인삼종자의 열매송이를 원이라 가정하고 그 원의 반지름을 3등분한 원을 각각 작도하여 1차원의 부분을 중앙부, 2차원의 부분을 중간부, 3차원의 부분을 외부라 구분하고 각 부위에 착생한 종자의 크기 및 ginsenoside, 유리당, 지방산의 차이를 조사하였다. 1. 100입의 종자중과 배유중은 열매송이의 외부나 중간부에 착생한 종자에 비해 중앙부에 착생한 종자에서 현저히 작았다. 2. 1입과의 종자가 2입과의 종자에 비해 소립이었고, 1입과의 착생비율은 열매송이의 외부나 중간부에 비해 중앙부에서 증가되었다. 3. 종자내의 주요 ginsenoside 는 Re, Rb1 , Rb2 ,Rd 였고, 종자의 착생위치별는 Rb2 와 총사포닌 함량은 중앙부쪽에 착생한 종자일수록 감소했으나 Rd 함량은 오히려 증가되었다. 4. 종자내의 주요유리당은 sucrose, glucose 였고, 종자의 착생위치별로 보면 sucrose 는 열매송이의 중앙부쪽에 착생한 종자일수록 그 함량이 점점 감소되었다. 5. 종자내의 주요지방산은 oleic 산과 linoleic 산이었고, palmitic 산과 linolenic산의 함량은 종자의 착생위치에 따라 차이를 보였다.

수분후 시기별 배발달 상태와 종자형질의 생장, 개갑 및 발아특성을 연관시켜 조사 연구하여 인삼종자의 채종가능시기와 채종적기를 구명하였던 바 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 수분후 열매, 종자 및 배유의 크기는 초기생장이 빨라 20일경에는 성숙한 종자 크기와 큰 차이가 없어 조기채종종자와 완숙종자간에만 유의차가 인정되었으나 종자중은 시기가 경과할 수록 점차 무거워지는 경향이었다. 2. 수분후 20일경에 채종한 종자는 전혀 개갑이 되지 않았으나 30일 후에 채종한 종자는 개갑과 발아가 비교적 양호하여 수분 30일 후면 종자채종이 가능한 시기로 사료되었다. 3. 인삼의 채종적기는 중앙부위의 소화 적심시 수분후 약 50일경의 완숙기에 채종하는 것이 바람직하였다. 4. 배의 발아시기는 수분후 약 10일경으로 추측되었으며 배의 생장속도는 초기단계에서 빠른 경향을 보여 채종가능시기인 수분후 30일경의 배장은 200mu extrmm 이상으로 자엽조직이 분화하기 시작하였다.

인삼종자의 내과지는 배생장을 현저히 억제시켰다. 이 억제작용은 내과지에 의한 수분흡수 때문이 아니라 기계적인 것으로 추측되어졌다. 수산화나트리움 2.5％ 용액에 인참종자를 10분 내지 30분 침적시키므로써 배생장을 촉진시킬 수 있었으나 황산처리는 인삼종자의 배생장에 영향을 주지 못했다.

인삼종자의 내과피에 부생하는 진균이 배생장 및 개압에 미치는 영향을 알기 위하여 종자와 층적장의 모래를 살균 처리한 뒤 종자를 층적하여 얻은 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 종자소독에 의해 종자의 내과피에 부생하는 균밀도가 현저히 저하되었으며 종자의 경도변화가 크게 억제되었고, 종자의 경도와 균밀도간에는 부(-)상관 (r=0.984**) 이 인정되었다. 2. 종자내 수분함량의 증가는 종자소독구가 대조구보다 20일 늦게 시작되었다. 3. 배생장과 개압은 종자소독에 의해 크게 억제되었고 종자의 경도가 낮을수록 배생장은 잘되었다. 인삼종자의 내과피에 부생하는 진균이 내과피를 경화시켜 산소, 수분 등의 공급을 쉽게 함으로써 배생장 및 개갑을 촉진시키는 것으로 생각된다.

본 연구는 식물 생장조절제가 인삼 종자의 발아 생리에 미치는 영향을 구명코져 실시하였으며, 그 결과를 아래와 같이 요약할 수 있었다. 1. 미개갑종자는 전연 발아하지 못하였고, 지베레린, Kinetin 및 IAA를 처리하였어도 발아하지 못하였다. 즉, 미개갑종자가 발아치 못하는 것은 상기 식물생장 조절제와는 관계가 없는 것 같았다. 2. 개갑종자는 파종후 21일이면 60％의 발아율을 보였고, kinetin과 IAA처리구에서도 비슷한 결과를 보였으므로, 위의 두 생장조절제는 발아촉진 효과를 보이지 않았으나, 지베레린 만은 발아를 촉진시켜 처리후 11일에 60％이상 발아 되었다. 3, 지베레린은 수분흡수에 영향을 끼치기 않는 것 같고. 수분흡수 속도와 발아율과는 관계가 없는 것 같음. 종피는 수분흡수률 조장 및 수분 저장 역할을 하였다. 4. 인삼종자에 내포된 당류는 주로 Sucrose이였다. 발아가 진전됨에 따라 배에서는 sucrose와 가용성 탄수화물의 양이 줄어드는 반면, 배유에서는 그들의 함량이 늘어났다. 지베레린 처리종자는 가용성 탄수화물의 생성이 많았다 발아과정 후기에서는 종피에서도 탄수화물의 공급 가능성을 보여 주었다. 5. 방사선 동위원소를 포함한 glucose를 사용한 결과, 지베레린 처리종자는 sucrose 와 불용성 물질의 합성이 속하였다. 6. 지베레린처리 종자는 당류를 아미노산으로의 전환이 속하고, 또한 아미노산을 단백질로 합성능력이 높았다. 7. 즉, 지베레린의 인삼종자 발아촉진 효과에 대한 생리학적 역할은 저장양분의 가수분해 촉진, 가수분해된 물질의 신진대사 촉진, 즉 아미노산 및 단백질 합성을 조장하는 것 같었다 Rcout/St rampelli Bb-Cno는 제분율은 높으나 단백질 함량과 침전가가 각각 9%, 30cc 이하로 낮았다.내냉한계는 4일 미만의 저온이었다. 3. 저온처리기간중에는 모든 품종이 각엽기 모두 초장의 신장이 거의 정체 되었으며 처리종료 후에는 신장을 재개하였으나 각엽기 모두 저온기간이 길수록 신장속도가 감소되었으며, 진흥은 1, 4, 5 엽기, 철원 1 호는 1, 4 엽기, 유신은 1 엽기에 2일간 처리할 경우에만 무처리구와 같은 정도로 회복되었고, 그밖에는 저온기간중 생장이 정체된 차이를 보상하지 못하였다. 4. 파종후 30일간 생장한 묘의 건물중은 저온처리후 엽신이 정상이었고 표생존율도 95% 이상이었던 처리구의 묘에서도 감소가 있었으며 건물중이 무처리구묘의 90% 이하가 되지 않는 저온처리한계기간 (최대가역장해기간)은 제 1, 2, 3, 4, 5 엽기별로 진흥 2, 3, 4, 4, 4 일간, 철원 001 4, 1, 1, 2, 1 일간, 통일 2, 0.5, 0.5, 1, 2 일간, 유신 4, 1, 0.5, 1, 1 일간이었다. 5. 냉해에 의한 엽신변색고사와 초장신장억제는 실용상 중요한 묘고사율 및 묘건물중과의 관계가 뚜렷하지 않았고 품종 및 묘령별 내냉성의 차이를 분화시키지 못하였으나 묘고사율은 뭄종간 내냉성의 차이를 충분히 분화시켰으며 묘건물중은 외견상 냉해치상이 없을 경우에도 감소되고 품종간 차이를 보였으므로 유묘내냉성검정은 고사율과 건물중증가억제율 두 요인을 함께 고려하여야 할 것이다. 6. 저온처리 및 내냉발견 후에 95% 이상의 생존율을 보이는 최장처리기간과 생존묘의 묘대말기 건물중이 무처리구의 9

인삼식물의 종간교잡에 있어서 일대잡종식물은 양친에 대하여 약 1.6~3.0배의 강제를 나타내지만 심한 불임현상으로 거의 잡종 제삼세대를 얻을수 없었다는 점에서 그 원인을 밝히고저 고려인삼×인 미국인삼의 잡종에 대한 발생학적조사관찰을 하였던 바 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 잡종인삼의 영양생장은 양친과 같이 정상적이며 강세를 나타내나 생식생장에서는 심한 조해를 받는다. 2. 생식기관형성에 있어서도 감수분열기 이전까지는 제조직의 발생은 거의 정상적으로 진행된다. 3. 대포자모세포나 소포자모세포의 감수분 장과정은 심한 불규칙성을 나타내며 어떠한 것은 분열직전부터 퇴화되기 시작한다. 4. 소포자모세포의 핵분열에 있어서 제1분열 중기 또는 후기에 일가염색체 또는 염색체교 등이 출현하는 이상분열상을 관찰할 수 있었으나 감수분열이 끝난 것은 역시 사분자가 대부분이고 이분자나 사분자 이상의 소포자형성은 볼 수 없었다. 5. 소포자형성 또는 화분형성과정에 있어서 한 약내에서 여러 단계의 발육상을 볼 수 있었다. 6. 거대, 미소, 공허화분은 극히 적었다.(Fig. 23). 7. 대포자모세포기 이후 배주의 발육속도는 전반적으로 지연된다. 8. 감수분열을 마친 후 대포자는 오분자를 형성하는 것도 있다.(Fig. 5). 9. 대개는 합점측의 대포자가 활성화하는데 중간에 위치하는 것이 활성대포자인 것도 불 수 있다.(Fig. 6). 10. 배주의 퇴화는 대포자모세포기부터 팔핵배낭기까지 사이에 일어나는데 그 시작 시기는 개체마다 조만이 있으며 각양각색이다. 11.0 대포자의 배열은 양친에서는 선장, 중간형인데 F1에서는 선장, 중간형, T형, ㅗ형 등 여러 가지 형을 볼 수 있다.(Fig. 5, 7). 12. 배주에 있어서 감수분열이나 배낭핵분열 또는 배낭형성에 불규칙성에 심할수록 합점기부에 잔재하는 배심조직이 크다(Fig. 8, 10). 13. 배낭형성기까지 도달한 것이라 하더라도 배낭핵은 항시 불안정하여 정해진 장소에 배치되지 못한다.(Fig. 10, 11, 12). 14. 배유조직을 결한 배낭내에 선장의 4세포원배를 형성한 것을 볼 수 있었다.(Fig. 20) 15. 인삼의 잡종에 있어서의 불임원인을 다음과 같이 추정하였다. a) 잡종의 불임현상은 교잡에 의한 Gene-action system의 재조합으로 생체대사계에 혼란을 일으켜 배우자형성세포와 위요세포간의 우열관계가 전도되여 성적결함을 가져오는데 있다고 보았다. 즉 정상배낭에서는 배우자형성세포는 그것을 둘러싸고 있는 위요세포보다 크고 농염되며 활성적이어서 위요세포를 소화흡수하여 발육케 된다. 그러나 퇴화배낭에서는 재조합으로 인한 세포질의 변화는 극성 (Polarity) 또는 내생리듬 (Endogneousrhythm)의 변화 혹은 교란을 가져와 발육과정에서 성적결함을 일으켜 불임으로 된다고 추정하였다.