방사선에 대한 생물확성촉진효과는 여러 작물을 대상으로 검증되고 있으며, 주로 저선량 처리에 의한 효과가 검증된다. 본 실험은 저선량인 방사선 처리에서 초장, 엽수, 수량 등에서 개선을 보여 식물체에 처리한 경우에도 생물활성촉진효과가 인정된다. 그러나 고선량 방사선은 고추의 성장에 분명한 억제 작용을 보여준다.
<h1>결과 및 고찰</h1> <h2>방사선처리에 대한 식물의 생장반응</h2> <P>고추 유묘에 방사선을 \( 0,1,5,10,20 \) 및 \( 50 \mathrm{~Gy} \)를 처리한 후 0, 20, 50 및 80일 후에 초장파 엽수를 조사하였다. 방사선을 처리한 선량별로 고추의 초장을 비교해 보면 저선량인 1 및 \( 5 \mathrm{~Gy} \) 을 처리한 식물체는 무처리에 비해 초장이 증가하였고, \( 10 \mathrm{~Gy} \) 이상의 고선량에서는 선량이 증가할수록 현저한 감소를 보였다. 방사선을 처리한 후 80 일째에 무처리 식물체의 초장은 \( 56.0 \mathrm{~cm} \) 이었으나 방사선 \( 1 \mathrm{~Gy} \) 를 처리한 식물체는 \( 65.3 \mathrm{~cm} \) 로 무처리보다 \( 16.6 \% \) 의 초장증가 효과가 나타났다. 한편 고선량인 20 및 \( 50 \mathrm{~Gy} \) 을 처리한 식물체는 각각 43.7 및 \( 14.5 \mathrm{~cm} \) 의 초장을 보여 각각 220 및 \( 75 \% \) 의 초장 감소를 초래하였다. 특히 본 실험에서 처리한 방사선 중 가장 고선량인 \( 50 \mathrm{~Gy} \) 를 처리한 식물체는 처리 당시의 초장과 처리 80일 후의 초장이 거의 같아 고선량의 방사선은 식물의 길이 성장에 치명적인 해를 주는 것으로 나타난다. 한편 방사선을 처리한 식물체의 잎 수를 조사한 결과 \(1\) 및 \( 5 \mathrm{~Gy} \) 처리에서는 무처리에 비해 잎의 수가 현저히 증가한 반면 고선량인 20 및 \( 50 \mathrm{~Gy} \) 에서는 현저한 감소를 보여 방사선의 잎 수에 미치는 영향도 초장에 미치는 영향과 비슷한 경향이었다. 방사선 처리후 80 일에 조사한 잎의 수는 무처리가 식물체 당 381.7개인데 비하여 방사선 1 및 \( 5 \mathrm{~Gy} \) 를 처리한 식물체는 각각 476.7 및 539.0개로 무처리보다 많았고, 고선량인 20 및 \( 50 \mathrm{~Gy} \)를 처리한 식물체는 각각 281.7개 및 17개로 무처리에 비해 현저한 감소를 보였다. 따라서 저선량인 1 및 \( 5 \mathrm{~Gy} \) 처리는 고추식물체의 초장과 잎의 수를 증가시키는 효과가 있었으나. \( 10 \mathrm{~Gy} \) 이상의 고선량 처리는 방사선의 선량이 높을수록 억제정도가 심하게 나타났다.</P><P>방사선을 처리한 고추의 화기 발달과 과실형성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 처리 선량별로 화아수, 꽃의 수 및 과실의 수를 조사하였다. 먼저 총 형성된 화기의 수, 즉 화아, 꽃 및 과실을 합한 수를 보면 \( 1 \mathrm{~Gy} \) 처리가 117.4 개로 무처리 70.8 개 에 비해 많았고, \(5,10,20\mathrm{Gy}\) 를 처리한 식물체도 90.7, 86, 86 개로 무처리보다 많았다. 그러나 \( 50 \mathrm{~Gy} \) 을 처리한 식물체는 전혀 화기의 형성이 관찰되지 않았다. 실제 고추의 수량으로 간주 할 수 있는 과실의 수는 \( 1 \mathrm{~Gy} \) 처리에서는 무처리보다 유의하게 증가하였으나 \( 5 \mathrm{~Gy} \) 를 처리한 식물체는 무처리와 유의한 차이가 인정되지 않았다. 한편 \( 10 \mathrm{~Gy} \) 이상을 처리한 식물체는 처리 선량이 증가함에 따라 과실수도 현저하게 줄었다. 재배적 측면에서 보면 식물체에서 형성된 화아가 정상적으로 개화하고 개화된 꽃으로부터 정상적인 수분과 수정이 이루어진 후 가능한 많은 수의 과실이 형성되는 것이 수량을 증가시키는 바람직한 방법일 것이다. 본 실험의 결과를 보면 \( 1 \mathrm{~Gy} \)나 \( 5 \mathrm{~Gy} \)를 처리하면 무처리에 비해 화아 및 꽃의 수가 증가되고 과실의 수도 증가되나 비교적 고선량인 \( 10 \mathrm{~Gy} \) 처리는 꽃의 수는 가장 많았으나 과실로의 발달은 \( 1 \mathrm{~Gy} \) 혹은 \( 5 \mathrm{~Gy} \) 처리에 비해 저조하며, 그보다 고선량인 \( 20 \mathrm{~Gy} \) 처리된 화아의 수는 70.07개로 무처리가 30.2개인데 비해 많으나 화아로부터 꽃과 과실로의 발달되는 것은 현저히 감소되었다. 본 실험에서 처리한 방사선은 화아가 형성되기 이전에 처리한 것으로 고선량의 방사선이 개화나 암수 생식기관의 발달에 이상을 초래하였을 가능성이 있는 것으로 추정된다.</P><P>Table 2는 방사선 처리 후 80일에 고추 식물체를 모두 수확하여 엽면적과 잎 및 과실을 포함한 지상부와 부리의 건물중을 조사한 것이다. 엽면적은 \( 1 \mathrm{~Gy} \) 및 \( 5 \mathrm{~Gy} \) 처리가 각각 2,800.3 및 \(2,345.7 \mathrm{~cm}^{2} / \) plant로 무처리가 \( 1,694.7 \mathrm{~cm}^{2} / \)plant인데 비하여 현저하게 증가하였으나 이들 잎의 건물중은 무처리와의 차이가 인정되지 않았다. 한편 과실의 건물중은 무처리가 \( 8.9 \mathrm{~g} / \)plant 비해 \( 1 \mathrm{~Gy} \) 및 \( 5 \mathrm{~Gy} \)처리가 14.1 및 \(13.1 \mathrm{g}\)/plant로 이들 처리의 수량의 증가 효과가 인정되었다. 뿌리의 건물중은 고선량인 \( 50 \mathrm{~Gy} \) 를 제외하고는 무처리와 유의한 차가 없었으나 지상부의 생육은 \( 1 \mathrm{~Gy} \) 및 \( 5 \mathrm{~Gy} \)처리에서 현저한 증가 효과가 나타났고, \( 20 \mathrm{~Gy} \) 이상의 고선량 처리에서는 무처리에 비하여 억제되었다.</p> <p>이상의 방사선처리에 의한 고추 식물체의 생육반응을 보면 저선량인 1 및 \( 5 \mathrm{~Gy} \) 처리에서는 고추의 초장, 엽수 및 건물중과 수량의 증가가 뚜렷하게 관찰되었으나, \( 10 \mathrm{~Gy} \) 처리는 무처리와 비슷하거나 약간 증가하였고, 고선량인 \( 20 \mathrm{~Gy} \)이상 처리에서는 현저한 생육 억제가 나타나고, \( 50 \mathrm{~Gy} \)를 처리한 식물체는 거의 생육이 중지되는 것으로 나타났다.</p> <p>방사선에 대한 생물확성촉진효과(hormetic effect)는 여러 가지 작물을 대상으로 증명되고 있는데, 주로 저선량의 방사선 처리에 의한 발아촉진, 광합성 증가, 숙기단축, 물질함량 및 수랑 증가와 같은 효과가 증명되었다. Pal은 토마토 종자에 감마선 \( 1 \mathrm{kR} \) 이하의 저선량을 처리하면 식물체에 탄수화물, 아미노산 및 carotene 색소가 증가하며, 수분, 질소 및 인산의 흡수가 증가하며 수량증가 효과가 나타난다고 보고하였다. 한편 Lee 등은 고추 건조종자에 저선량의 방사선을 처리하면 증자의 발아율과 식물체의 무기성분 함량이 증가하는 효과가 있다고 하였다. 본 실험에서는 식물체인 유묘에 방사선을 직접 처리하였으나, 저선량인 \( 15 \mathrm{~Gy} \)의 방사선 처리에서 초장, 엽수 및 수량 등에서 뚜렷한 증가를 보여 종자처리 뿐만 아니라 식물체에 처리한 경우에도 저선량 방사선의 생물활성촉진효과가 인정되었다. 그러나 \( 20 \mathrm{~Gy} \) 이상의 고선량 방사선은 오히려 고추의 생육 및 수량에 뚜렷한 억제작용을 나타내었다.</p> <p>Fig. 2는 방사선에 노출된 식물체를 정상의 상태로 되돌린 후 20일과 80일에 측정한 잎의 엽록소 함량을 나타내었다. 처리 20일 후에는 처리간에 엽록소 함량에 유의한 차이가 보이지 않았으나, 처리 80일 후에는 \( 10 \mathrm{~Gy} \)이상의 고선량을 처리한 식물체는 엽록소 함량이 현저히 감소하였다. 그러나 초장, 엽면적 및 수량 등에서 촉진효과를 보였던 저선량인 \( 1 \mathrm{~Gy} \) 및 \( 5 \mathrm{~Gy} \) 처리는 무처리 식물체와 엽록소 함량에 차이가 없었다. 따라서 방사선을 처리한 식물의 엽록소 함량만으로는 저선량의 방사선의 성장촉진효과를 해석할 수 없었다. 한편 고선량을 처리한 식물체의 생육 및 수량억제 효과와 엽록소 함량의 감소가 유사한 경향이나, 고선량에 의한 엽록소 함량의 감소가 식물의 생육과 수량 감소에 일차적인 원인으로 작용했을 것으로 보기 힘들며, 본 실험에서 나타난 엽록소 함량의 감소는 고선량 방사선의 다양한 유해작용 중의 한 결과일 것으로만 추정된다.</p>