학술논문
렌티셀블랏치 증상 사과의 물질대사 이해 / Metabolic Insights into Lenticel Blotched Apples
Document Type
Dissertation/ Thesis
Author
Source
Subject
Language
English
Abstract
In the domestic apple industry, the main cultivated varieties are still ‘Fuji’ and its derivatives. The National Institute of Horticultural and Herbal Science to address the diverse needs of consumers by developing the ‘Summer Prince’ cultivar as a replacement for ‘Tsugaru’. However, there is a lack of follow-up research on postharvest after the development of new varieties, and there is a need for research on management techniques that suit the unique characteristics of the varieties. In previous our research on the development of low-temperature storage for ‘Summer Prince’, physiological symptoms were identified as a ‘lenticel blotch’ based on the irregular pattern and size of cork within the fruit flesh and location of occurrence. Lenticel blotch, a peel disorder that occurs during cold storage, shows similarities to the symptoms of the existing ‘bitter pit’. Similar to ‘bitter pit’ disease, the causes and prevention of ‘lenticel blotch’ are currently being studied or have been suggested. This study reviews mineral nutrient and early harvest factors as causes of the ‘lenticel blotch’ during cold storage. An experiment was conducted to determine the relationship between metabolites and the incidence of symptoms. Metabolite analysis of ‘Summer Prince’ apples harvested from four different orchards and stored at low temperatures for an extended period revealed that phenolic compounds and fatty acids were associated with lenticel blotch, while calcium deficiency was showed less association. Among ‘Summer Prince’ apples harvested at different times of maturity at harvest and the incidence of lenticel blotch was found to be higher in mature stage, with a significant involvement of phenolic compounds. Attempts were made to control these symptoms using 1-MCP and ambient temperature conditioning (ATC) treatment, which are commonly used in storage of apples. The 1-MCP treatment was found to increase the incidence and severity of lenticel blotch symptoms, while ambient temperature conditioning (ATC) did not showed the symptoms. Through targeted metabolite analysis, fatty acids were identified as a significant factor. Lipidomics analysis further revealed that phosphatidylcholine (PC) lipids were affected by 1-MCP treatment, while diacylglycerol (DAG) was influenced by ATC, and triacylglycerol (TAG) lipids were impacted by both treatments. It has been established that ‘lenticel blotch’ affect the regulation of lipid composition and levels. The results of this study distinguish the ‘lenticel blotch’ from existing peel disorders and could suggest the ambient temperature conditioning to reduce the symptom. The results of this studies revealed expect that serve as foundational material for understanding the mechanism of apple peel disorders caused by low-temperature damage.
국내의 사과산업에서 주요 재배 품종은 여전히 후지와 그 계통의 사과이며, 국립원예특작과학원에서는 소비자의 다양한 요구에 부합 하는 품종 개발을 통해 쓰가루를 대체할 ‘썸머프린스’를 개발하였다. 하지만 신품종의 개발 후에 저장과 관련한 후속연구의 진행이 미비하여 품종 고유의 특성에 맞는 수확후 관리 기술의 연구가 필요한 실정이다. 본 연구실에서는 ‘썸머프린스’의 저온저장에 대한 연구 중 과피장해과의 발생을 확인하였으며, 발생시기, 불규칙한 무늬와 과육내 코르크화 크기, 발생 위치 등을 고려하여 기존에 보고된 과피 장해 증상 중 ‘렌티셀 블랏치’ 로 확인하였다. 사과의 저장 중 발생한 과피장해 증상인 렌티셀 블랏치는 기존의 고두 증상과 유사 하여 원인 및 대응책에 대한 내용이 고두 증상과 동일하게 연구되거나 제안되고 있다. 본 연구에서는 저장 중 발생한 ‘렌티셀 블랏치’ 의 발생 원인으로 칼슘 결핍과 이른 수확 요인에 대해 검토하였고, 증상 발생과 관련한 대사체와 연관 관계를 확인하고자 실험을 수행 하였다. 4개 농장에서 수확된 ‘썸머프린스’ 사과를 저온 장기 저장 한 후 대사체 분석을 통해 페놀성 화합물과 지방산이 렌티셀 블랏치 발생과 연관이 있다는 결과를 얻었으며, 칼슘 결핍에 의한 요인 은 적은 것으로 나타났다. 이후 수확기를 달리하여 수확한 썸머프 린스 사과 중 적숙기에서 렌티셀 블랏치 발생율이 높았고, 페놀성 화합물의 연관이 높은 것으로 나타났다. 증상을 제어할 수 있는 방법을 탐색하고자 사과에 보편적으로 처리하는 에틸렌 작용억제제인 1-MCP와 미숙한 성숙도를 보완하고자 상온 예건을 처리 시도하였다. 그 결과 1-MCP처리는 렌티셀 블랏치 증상의 발생과 심각도를 높이는 것으로 나타났으며, 상온예건은 발생이 나타나지 않아 적절한 제어 기술임을 확인하였다. 특정 대사체 분석을 통해 지방산이 본 증상과 유의미한 인자임을 확인하여, 지질체학 분석을 통해 1- MCP처리는 포스파티딜콜린계 지질이 상온예건은 다이아실글리세롤계 지질들이 조절되며, 트리아실글리세롤계 지질은 두 처리 모두 에서 조절되는 것을 확인하여 렌티셀 블랏치 증상은 지질의 구성 및 수준 조절에 영향을 받아 나타난 것으로 보인다. 수행된 결과는 ‘렌티셀 블랏치’ 증상을 기존의 과피장해 증상과 구분하고, 제어할 수 있는 처리방법으로 상온예건을 제안할 수 있으며, 향후 저온 장해로 인한 사과 과피장해 증상의 메커니즘을 이해하는 데에 기초자료로의 이용이 기대된다.
국내의 사과산업에서 주요 재배 품종은 여전히 후지와 그 계통의 사과이며, 국립원예특작과학원에서는 소비자의 다양한 요구에 부합 하는 품종 개발을 통해 쓰가루를 대체할 ‘썸머프린스’를 개발하였다. 하지만 신품종의 개발 후에 저장과 관련한 후속연구의 진행이 미비하여 품종 고유의 특성에 맞는 수확후 관리 기술의 연구가 필요한 실정이다. 본 연구실에서는 ‘썸머프린스’의 저온저장에 대한 연구 중 과피장해과의 발생을 확인하였으며, 발생시기, 불규칙한 무늬와 과육내 코르크화 크기, 발생 위치 등을 고려하여 기존에 보고된 과피 장해 증상 중 ‘렌티셀 블랏치’ 로 확인하였다. 사과의 저장 중 발생한 과피장해 증상인 렌티셀 블랏치는 기존의 고두 증상과 유사 하여 원인 및 대응책에 대한 내용이 고두 증상과 동일하게 연구되거나 제안되고 있다. 본 연구에서는 저장 중 발생한 ‘렌티셀 블랏치’ 의 발생 원인으로 칼슘 결핍과 이른 수확 요인에 대해 검토하였고, 증상 발생과 관련한 대사체와 연관 관계를 확인하고자 실험을 수행 하였다. 4개 농장에서 수확된 ‘썸머프린스’ 사과를 저온 장기 저장 한 후 대사체 분석을 통해 페놀성 화합물과 지방산이 렌티셀 블랏치 발생과 연관이 있다는 결과를 얻었으며, 칼슘 결핍에 의한 요인 은 적은 것으로 나타났다. 이후 수확기를 달리하여 수확한 썸머프 린스 사과 중 적숙기에서 렌티셀 블랏치 발생율이 높았고, 페놀성 화합물의 연관이 높은 것으로 나타났다. 증상을 제어할 수 있는 방법을 탐색하고자 사과에 보편적으로 처리하는 에틸렌 작용억제제인 1-MCP와 미숙한 성숙도를 보완하고자 상온 예건을 처리 시도하였다. 그 결과 1-MCP처리는 렌티셀 블랏치 증상의 발생과 심각도를 높이는 것으로 나타났으며, 상온예건은 발생이 나타나지 않아 적절한 제어 기술임을 확인하였다. 특정 대사체 분석을 통해 지방산이 본 증상과 유의미한 인자임을 확인하여, 지질체학 분석을 통해 1- MCP처리는 포스파티딜콜린계 지질이 상온예건은 다이아실글리세롤계 지질들이 조절되며, 트리아실글리세롤계 지질은 두 처리 모두 에서 조절되는 것을 확인하여 렌티셀 블랏치 증상은 지질의 구성 및 수준 조절에 영향을 받아 나타난 것으로 보인다. 수행된 결과는 ‘렌티셀 블랏치’ 증상을 기존의 과피장해 증상과 구분하고, 제어할 수 있는 처리방법으로 상온예건을 제안할 수 있으며, 향후 저온 장해로 인한 사과 과피장해 증상의 메커니즘을 이해하는 데에 기초자료로의 이용이 기대된다.