KR102508584B1 - 식물종자 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 식물종자 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지베렐린(GA) 호르몬 층에 의해 식물종자의 휴면타파를 여부를 조사하여 대량증식 활용할 수 있고, 항균층에 의해 비소독 종자로부터 내생균 등에 의한 병원균 오염을 최소화할 수 있는 특징이 있다.
Description
본 발명은 식물종자 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지베렐린(GA) 호르몬 층에 의한 휴면타파 여부를 기내에서 빠르게 조사하여 발아율 검사에 활용될 수 있고, 항균층을 포함하고 있어 비소독 종자로부터 오염을 최소화할 수 있는 식물종자의 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이에 관한 것이다.
산림복원, 산림녹화, 지구온난화 방지 등을 위한 조림·식재의 성공과 주변 종의 유전자 보호 등을 위하여 자생식물 활용을 권고하고 있으며, 이를 위해 종자수집지(seed collection zone), 이동 가능 범위 설정(seed transfer zone) 등을 설정하여 적극 활용화하고 있다.
'산림자원의 조성 및 관리에 관한 법률' 일부 개정(2020.09) 산림복원용 자생식물 공급 목록 고시로 산림복원시 자생식물 사용 의무화하고 있으며, 생태적 복원과 건강한 산림생태계 유지를 위한 산림복원 전략 마련, 역량 강화, 종합적인 시스템 및 기반구축이 필요시 되고 있다.
종자수입에 따른 외래종 증가, 생태계 교란, 관리비 증가 등으로 신림복원용 자생식물 종자 생산의 국산화 필요성이 대두되고 있는 실정이다.
그러나 종자 수집, 재배, 관리 등의 체계적 시스템과 표준화된 생산 방법 부재로 일관된 품질 확보 및 대량생산·산업화 정보 및 기술적 기반이 전반적으로 부족한 실정이다. 특히, 국내 자생식물 종자식물의 특성(발아율, 다양한 조건에서의 발아 및 생육 등)과 재배 방법 등 표준화된 기술 부족이 심각하다. 성공적인 산림복원을 위한 종자 특성 연구를 통한 종자 이동, 자생식물의 재료 선발 및 사용에 대한 가이드라인 제시가 요구된다.
또한, 국내 자생식물 종자의 경우, 다양한 야생식물종자의 기초정보(발아율, 천립중, 휴면유형)가 부족한 실정으로 가이드라인 제시와 현장적용에 어려움이 있다.
따라서, 본 연구개발은 종자 휴면타파 유도의 일반적인 방법중 하나인 호르몬(지베렐린)을 활용하여 다양한 야생식물 종자를 단시간에 효율적으로 발아시키고 스크리닝 할 수 있는 방법을 발명하였다.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,
지베렐린(GA) 호르몬 층에 의해 식물종자의 휴면타파를 여부를 조사하여 대량증식 활용할 수 있고, 항균층에 의해 비소독 종자로부터 내생균 등에 의한 병원균 오염을 최소화할 수 있는 식물종자 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 기재와;
상기 기재의 일면에 물리적 증착방식으로 마련되어 식물종자의 휴면타파를 유도하여 종자의 발아를 유도하는 제 1 지베렐린층과;
상기 기재 또는 상기 제 1 지베렐린층 위에 물리적 증착방식으로 마련되는 제 1 항균층;
을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 식물종자 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 기재의 타면에 물리적 증착방식으로 마련되어 식물종자의 휴면타파를 유도하여 종자의 발아를 유도하는 제 2 지베렐린층과;
상기 기재의 타면 또는 상기 제 2 지베렐린층 위에 물리적 증착방식으로 마련되는 제 2 항균층;
을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 식물종자 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 기재는 종이, 부직포, 섬유, 필름, 생분해플라스틱 중 어느 하나를 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 식물종자 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 제 1 항균층과 제 2 항균층은 구리, 아연, 팔라듐, 백금, 금 및 은 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물종자 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 물리적 증착방식은 스퍼터 장치에 의해 증착되는 것을 특징으로 하는 식물종자 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 스퍼터 장치는 스퍼터링 챔버 내부에 지베렐린층과 항균층을 증착시키는 스퍼터링 타겟이 구비되고, 상기 스퍼터링 타겟과 이격되게 상기 기재를 구비한 후 상기 스퍼터링 챔버 내부에 구비되는 자석 배열체를 통하여 상기 기재에 동일한 방향으로 자기장이 수행되는 것을 특징으로 하는 식물종자 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이에 관한 것이다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 식물종자 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이는 지베렐린(GA) 호르몬 층에 의해 식물종자의 휴면타파를 여부를 조사하여 대량증식 활용할 수 있고, 항균층에 의해 비소독 종자로부터 내생균 등에 의한 병원균 오염을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 식물종자 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이를 나타낸 평면도이고,
도 2는 도 1의 A-A부분을 나타낸 단면도이고,
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 식물종자 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이를 나타낸 평면도이고,
도 4는 도 3의 B-B부분을 나타낸 단면도이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 롤투롤 증착장치를 나타낸 정면도이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 식물종자 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이를 이용한 종자 발아에 대한 비교 실험을 나타낸 사진도이다.
도 2는 도 1의 A-A부분을 나타낸 단면도이고,
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 식물종자 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이를 나타낸 평면도이고,
도 4는 도 3의 B-B부분을 나타낸 단면도이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 롤투롤 증착장치를 나타낸 정면도이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 식물종자 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이를 이용한 종자 발아에 대한 비교 실험을 나타낸 사진도이다.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 식물종자 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이를 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-A부분을 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 식물종자 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이를 나타낸 평면도이고, 도 4는 도 3의 B-B부분을 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 롤투롤 증착장치를 나타낸 정면도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 식물종자 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이를 이용한 종자 발아에 대한 비교 실험을 나타낸 사진도이다.
도 1 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 식물종자 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이는 기재(100)와; 상기 기재(100)의 일면에 물리적 증착방식으로 마련되어 식물종자의 휴면타파를 유도하여 종자의 발아를 유도하는 제 1 지베렐린층(210)과; 상기 기재(100) 또는 상기 제 1 지베렐린층(210) 위에 물리적 증착방식으로 마련되는 제 1 항균층(310)으로 구성된다.
여기서, 도 3 내지 도 4에서처럼, 상기 기재(100)의 타면에 물리적 증착방식으로 마련되어 식물종자의 휴면타파를 유도하여 종자의 발아를 유도하는 제 2 지베렐린층(220)과; 상기 기재(100)의 타면 또는 상기 제 2 지베렐린층(220) 위에 물리적 증착방식으로 마련되는 제 2 항균층(320)이 더 포함되어 구성된다.
이때, 도 2 및 도 4에서처럼, 상기 기재(100)의 일면 또는 양면에 지베렐린층(200) 및 항균층(300)이 선택적으로 마련되고, 상기 식물종자 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이에는 선택적으로(optionally) 탄소(Graphter)층(400)을 더 포함할 수 있다.
상기 기재(100)는 종이, 부직포, 섬유, 필름, 생분해플라스틱 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다. 이외에 기재(100)는 직물 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다. 이때, 상기 기재(100)로서 종이, 직물 등을 사용할 경우 통기성을 가질 수 있다.
여기서, 상기 기재(100)에 지베렐린층(200), 항균층(300), 탄소층(400) 등을 마련하기 위하여 물리적 증착방식으로서 스퍼터링 방식을 사용할 경우에는 스퍼터링 과정에서 기재(100) 표면에 플라즈마 처리가 가능하므로 표면 처리과정은 생략될 수 있다.
상기 지베렐린층(200)은 제 1 지베렐린층(210)과 제 2 지베렐린층(220)으로 구분되는데, 상기 제 1 지베렐린층(210)은 기재(100)의 일면에, 상기 제 2 지베렐린층(220)은 기재(100)의 타면에 각각 물리적 증착방식으로 형성된다.
여기서, 지베렐린은 옥신에 의해서는 큰 영향을 받지 않는 개화현상에 강한 효과를 나타내기 때문에 단일 조건에서 지베렐린을 처리하면, 식물의 개화가 유도된다. 이 밖에 지베렐린은 휴면하고 있는 씨나 눈이 휴면에서 깨어나 생장을 시작하게 하며, 일부 식물에 대해서는 열매를 맺게 하거나, 열매의 생장을 촉진시키는 효과도 갖고 있어 식물종자의 휴면타파를 유도하여 종자의 발아를 유도할 수 있다.
상기 항균층(300)은 제 1 항균층(310)과 제 2 항균층(320)으로 구분되는데, 상기 제 1 항균층(310)은 기재(100)의 일면 또는 상기 제 1 지베렐린층(210) 위에, 상기 제 2 항균층(320)은 기재(100)의 타면 또는 상기 제 2 지베렐린층(220) 위에 각각 물리적 증착방식으로 형성된다.
여기서, 상기 제 1 항균층(310)과 제 2 항균층(320)에는 물리적증착방식으로 마련되는 금속층(미도시)을 포함할 수 있는데, 상기 금속층은 구리, 아연, 팔라듐, 금, 백금 및 은 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 합금을 포함한다.
구리(Cu)는 항균 기능을 가지며, 구리의 항균 원리는 세균, 바이러스 등이 구리와 접촉하면 구리 이온이 세균, 바이러스 등의 세포막 파괴, 대사작용을 교란 등을 통하여 이들을 죽게 만드는 것으로 설명될 수 있다.
아연(Zn)은 항균 기능을 가지며, 아연의 항균 원리는 구리의 항균 원리와 비슷하게 설명될 수 있다.
구리와 아연의 합금인 황동(CuZn)은 항균 기능을 가지며, 구리의 함량이 상대적으로 높을수록 높은 항균력을 보인다.
은(Ag)은 미생물 살균 또는 불활성화 기능을 가지며, 특히 항생제, 소독제 등에 비하여 내성을 가지는 미생물의 수가 적어 병원치료방법에 은(Ag) 및 은(Ag) 화합물을 이용할 수 있다.
상기 금속층으로는 예로서 나노 사이즈(nano size)의 와이어 형상으로 기재(100) 위에 스퍼터링으로 증착된 은 나노 와이어 필름(Ag nano wire film) 또는 은 나노 파티클 필름(Ag nano particle film)이 사용될 수 있다.
팔라듐(Pd)은 상온에서는 산화되지 않고 800도 이상의 고온에서 산화되는 특성을 가진다. 팔라듐은 촉매로서 작용하여 촉매로서 작용하여 항균과정에서 이온화되는 상기 금속층의 금속이온을 금속으로 환원시킬 수 있다. 일례로, 팔라듐은 구리이온을 구리로 환원시킬 수 있다.
백금(Pt)은 화학 반응성이 매우 작아 공기 중에서는 산화가 잘 되지 않으며 촉매로 작용하여 항균과정에서 이온화되는 상기 금속층의 금속이온을 금속으로 환원시킬 수 있다.
금(Au)은 화학 반응성이 매우 작아 공기 중에서는 산화가 잘 되지 않으며 촉매로 작용하여 항균과정에서 이온화되는 상기 금속층의 금속이온을 금속으로 환원시킬 수 있다.
이처럼, 상기 기재(100)에 마련되는 항균층(300)은 외래 유해물질과 접촉할 때, 바이러스나 세균 등과 같은 외래 유해물질을 사멸 또는 비활성화시킬 수 있다.
한편, 상기 탄소층(400)은 도 2의 (b)와 도 4의 (b)에서처럼, 기재(100)의 상기 일면 또는 타면 및 항균층(300) 사이에 물리적 증착방식으로 마련할 수 있다. 여기서, 상기 탄소층(400)은 예로서 그라파이트, 그래핀(graphene)층일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 물리적증착방식은 예로서 스퍼터링 방식일 수 있다. 상기 스퍼터링 방식을 통하여 기재(100)에 탄소층(400)을 마련하는 과정에서 스퍼터링 타겟(미도시)으로 고체 탄소 타겟 즉, 벌크 탄소 타겟이 사용될 수 있다. 상기 스퍼터링 방식을 통하여 기재(100)에 증착되는 탄소층(400)의 증착속도, 증착형상, 균일도 등은 상기 스퍼터링 타겟에 인가되는 전압, 스퍼터링 챔버(미도시) 내의 진공도, 상기 스퍼터링 타겟에 인접하여 마련되는 자석 배열체(미도시)의 형상이나 자기장의 세기 등을 조절함으로써 조절될 수 있다.
이렇듯, 상기 스퍼터링 방식을 적용하여 기재(100)에 지베렐린층(200), 항균층(300) 및 탄소층(400) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 증착하는 과정에서 기재(100)는 도 5에 예로서 도시한 롤투롤 스퍼터 장치가 활용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 롤투롤 스퍼터 장치는 도 5에서처럼, 챔버(1), 언와인딩롤러(2), 와인딩롤러(3), 유연성 기판(4), 증착 메인 드럼(5), 스퍼터링 타겟(6), 제1장력유지부(7) 및 제2장력유지부(8)를 포함할 수 있다. 언와인딩롤러(2), 와인딩롤러(3), 유연성 기판(4), 증착 메인 드럼(5), 스퍼터링 타겟(6), 제1장력유지부(7) 및 제2장력유지부(8)는 챔버(1) 내에 배치될 수 있다. 유연성 기판(4)은 언와인딩롤러(2)로부터 공급되어 증착 메인 드럼(5)을 거쳐 와인딩롤러(3)로 회수될 수 있다. 제1장력유지부(7) 및 제2장력유지부(8)는 스퍼터링 타겟(6)에 의하여 증착 메인 드럼(5)에 놓인 유연성 기판(4)의 표면에 박막이 증착되는 과정에서 유연성 기판(4)의 장력을 일정하게 유지할 수 있다. 증착 메인 드럼(5)은 스퍼터링 타겟(6)에 의하여 기판(4)의 표면에 박막이 증착되는 과정에서 기판(4)의 온도를 일정하게 유지하기 위하여 냉각될 수 있다.
또한, 상기 롤투롤 스퍼터 장치에서 유연성 기판(4)으로서 기재(100)를 사용하고, 스퍼터링 타겟(6)으로써 지베렐린 고체 타겟, 금속 고체 타겟 및 고체 탄소 타겟 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 사용함으로써 기재(100)에 지베렐린층(200), 항균층(300) 및 탄소층(400) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 스퍼터링 증착방식으로 마련할 수 있다.
한편, 상기 롤투롤 스퍼터 장치는 스퍼터링 챔버 내부에 지베렐린층(200)과 항균층(300)을 증착시키는 스퍼터링 타겟이 구비되고, 상기 스퍼터링 타겟과 이격되게 상기 기재(100)를 구비한 후 상기 스퍼터링 챔버 내부에 구비되는 자석 배열체(미도시)를 통하여 상기 기재(100)에 동일한 방향으로 자기장이 수행될 수 있다.
예로서, 기재(100)는 스퍼터링 타겟(6)에 대향하게 유연성 기판(4)에 부착되어 마련되거나, 유연성 기판(4)을 대체하여 기재(100)가 직접 언와인딩롤러(2) 및 와인딩롤러(3)에 감기는 방식으로 마련될 수 있다.
상기 기재(100)로 종이를 사용할 경우에 종이는 스퍼터링 과정에서 기준치를 벗어나는 큰 에너지를 가지는 타겟 파티클에 의해 쉽게 손상을 받을 수 있다. 이에 본 명세서에서 개시하는 기술은 Ar 양이온이 스퍼터링 타겟(6)과 충돌하여 비산하는 타겟 파티클이 추가로 가속되지 않도록 하거나 가속을 줄이기 위하여 스퍼터링 챔버(1) 내부에 마련되는 자석 배열체(미도시)를 통하여 기재(100)에 나란한 방향으로 자기장을 마련한 상태에서 스퍼터링을 수행함으로써 비산하는 타겟 파티클의 에너지가 미리 설정된 범위를 벗어나지 않도록 하여 타겟 파티클에 의해 기재(100)가 손상되는 것을 방지하는 효과를 제공할 수 있다.
이하에서는 상기에서 기술한 식물종자 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이를 이용한 종자 발아에 대한 실험 내용을 도 6을 참고하여 기술한다.
1. 식물종자 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이의 실험방법
먼저, 무처리한 한천배지 또는 필터페이퍼와 지베렐린이 함유된 종이를 24시간 동안 증류수에 침지한 뒤, 발아 최적온도 조건(20 ~ 25℃)에서 3반복으로 종자를 치상한다. 이때, 종자는 발아율이 낮은 2종으로 과남풀 종자와 만삼 종자를 이용함.
2. 결과 및 고찰
- 과남풀 종자: 전체 10립 치상, 3반복
* 대조군(무처리): 발아율 0% / 처리구: 발아율 약 70%
* 무처리 대비 55% 향상, 최적 GA 함량 대비 10% 감소
- 만삼 종자: 전체 10립 치상, 3반복
* 대조군(무처리): 발아율 10% / 처리구: 발아율 약 68.8%
* 무처리 대비 57% 향상, 최적 GA 함량 대비 22% 감소
이렇듯, 최적 지베렐린 조건(ppm 농도별 처리)에 비하여 발아율이 다소 떨어지지만, 무처리 상태 대비 50%이상의 효율성을 보임.
본 실험을 통하여 개발된 지베렐린 함유 종이는 대량 시료에 대하여 간편하게 스크리닝 수행 후, 세부조건을 탐색하면 휴면유형 탐색에 기여할 것으로 판단됨.
100 : 기재
200 : 지베렐린층 210 : 제 1 지베렐린층
220 : 제 2 지베렐린층
300 : 항균층 310 : 제 1 항균층
320 : 제 2 항균층
400 : 탄소층
200 : 지베렐린층 210 : 제 1 지베렐린층
220 : 제 2 지베렐린층
300 : 항균층 310 : 제 1 항균층
320 : 제 2 항균층
400 : 탄소층
Claims (6)
- 기재(100)와;
상기 기재(100)의 일면에 물리적 증착방식으로 마련되어 식물종자의 휴면타파를 유도하여 종자의 발아를 유도하는 제 1 지베렐린층(210)과;
상기 기재(100) 또는 상기 제 1 지베렐린층(210) 위에 물리적 증착방식으로 마련되는 제 1 항균층(310)과;
상기 기재(100)의 타면에 물리적 증착방식으로 마련되어 식물종자의 휴면타파를 유도하여 종자의 발아를 유도하는 제 2 지베렐린층(220)과;
상기 기재(100)의 타면 또는 상기 제 2 지베렐린층(220) 위에 물리적 증착방식으로 마련되는 제 2 항균층(320);을 포함하여 이루어지고,
상기 물리적 증착방식은 스퍼터 장치에 의해 증착되며, 상기 스퍼터 장치는 스퍼터링 챔버 내부에 지베렐린층과 항균층을 증착시키는 스퍼터링 타겟이 구비되고, 상기 스퍼터링 타겟과 이격되게 상기 기재를 구비한 후 상기 스퍼터링 챔버 내부에 구비되는 자석 배열체를 통하여 상기 기재에 동일한 방향으로 자기장이 마련된 상태에서 스퍼터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 식물종자 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 기재(100)는 종이, 부직포, 섬유, 필름, 생분해플라스틱 중 어느 하나를 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 식물종자 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 1 항균층(310)과 제 2 항균층(320)은 구리, 아연, 팔라듐, 백금, 금 및 은 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물종자 발아검정을 위한 휴면타파용 항균 종이.
- 삭제
- 삭제
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