KR100271887B1 - 식물에서의 개화를 가속화 및 연장시키는 방법 - Google Patents
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Abstract
유효한 1-아미노사이클로프로판-1-카복실산 합성효소 활성 억제제를 포함하는 조성물로 면화식물 또는 꽃이피는 장식용 식물을 처리하게 되면 면화 식물의 개화를 촉진하고 특히 꽃이피는 식물이 적송과 같은 스트레스의 조건에 부딪힐 때 꽃이피는 장식용 식물의 꽃 수명을 연장시키게 된다. 바람직한 제제는 L-트랜스-2-아미노-4-(7-아이노에톡시)-3-부테노산(AVG) 또는 이외 염이다.
Description
[발명의 명칭]
식물에서의 개화를 가속화 및 연장시키는 방법
[기술적 분야]
본 발명은 식물에서의 개화를 가속화시키고 꽃 수명을 연장시키는 방법에 관한 것이다. 보다 특히는, 본 발명은 1-아미노사이클로프로판-1-카복실산 합성효소 활성 억제제를 포함하는 제제를 적용시켜 면화 및 장식용 식물체에서의 개화를 가속화하고 장식용 식물에서의 꽃 수명을 연장시키는 방법에 관한 것이다.
[발명의 배경]
면화는 국제적으로 중요한 상업성 농산물이다. 1788년에 전세계적으로 2천 6백 10만 짝이 넘는 면화생산을 나타낸 것과 같이 전세계적으로 1600만 에이커 이상에서 면과가 생산되고 있는 것으로 계산되고 있다. 대부분이 상업적 농산물로서, 면화의 상업적 생산은 재배자의 관리로는 어쩔수 없는 많은 요소에 의해 영향을 받는다. 전체 수확량 및 농작물 성숙시기는 날씨 뿐만 아니라 여러가지 인자에 따라 변화할 수 있으며 경작자에 의해서는 단지 파종시기를 선택하거나 비료등을 시비하는 것으로 효과적으로 조절할 수 있다. 따라서, 윤작, 작물 성숙시기 조절 및 작물 수확량을 보다 효율적으로 관리하기 위한 방법이 필요하다.
유사하게, 절화(cut flower) 및 장식용 개화 식물의 마케팅은 원예 산업에서 경제적으로 상당히 중요하다. 1989년에 절화, 개화식물 및 관엽 및 건축용 토대 식물의 전체 판매량은 대략 24억 3천만 달러에 달했다. 이 전체액중 절화의 판매액은 대략 4억 5천 9백만 달러에 달하고 화분 식재된 개화 식물의 판매고는 대략 5억 2천 2백만 달러에 달했다.
일반적으로 이런 생산품의 마케팅은 꽃이 재배된 장소에서 자국내 다른 장소인 상업적으로 중요한 시장으로의 적송을 포함한다. 절화 및 식물체의 손질, 포장 및 적송은 둘다 식물에게 스트레스를 안기게 되며 이는 손상을 일으켜 소매상들에게는 상업적 가치를 떨어뜨리게 되는 결과를 초래한다.
적송으로 인한 스트레스로 부터 장식용 절화를 보호하기 위한 방법 및 물질이 공지되어 있기는 하지만, 적송으로 인한 손상으로부터 장식용 개화 식물을 보호하는 것에 대한 문제는 선행기술에서 적절하게 언급된 바 없다. 적송에 의해 절화에 가해지는 스트레스는 종종 조기노화(위조)로 나타나며 이는, 부분적으로, 에틸렌의 영향에 의한 것이다. 스트레스에 반응하여 식물체 자체에서 생성되거나 또는 환경내에서 생성되는 에틸렌 가스는 조기노화를 유발한다. 에틸렌은 노화를 포함하는 여러가지 식물의 과정에 관여하는 것우로 공지되어 있다. 절화에 대한 에틸렌-유도성 손상을 제한하는 다수의 화학물질이 확인된 바 있다. 여기에는 티오황산은, 카복시메톡실아민(아미노옥시아세트산, AOAA로도 공지됨), L-트랜스-2-아미노-4-(2-아미 노에톡시)-3-부테노산(AVG), 리조비톡신, 및 L-트랜스-2-아미노-4-메톡시-3-부테노산(MVG)이 포함된다. 티오황산은은 외부 에틸렌의 영향을 억제하는 것으로 여겨지며, 다른 것은 절화가 스스로 에틸렌을 생산할 수 있는 능력을 억제하는데 내부적으로 작용하는 것으로 여겨진다.
개화 식물에 대한 적송 스트레스 손상을 방지하기 위한 티오황산은의 사용이 제안된 바 있다[참조: Michael S Reid, Greenhouse Grower, pp. 66-67. December, 1986 및 1989년 12월 발행된 Greenhouse Mamager, p. 26]. 화분에 심겨진 식물에 대한 은염의 이용은 공식적으로 허용된 바 없으며 상응하는 은염의 배출은 환경과 관련된 문제가 된다. 따라서, 적송중 개화 식물을 보호하는데 사용하기 위한 유효하고도 환경적으로 적합한 제제가 필요하게 되었다.
[발명의 요약]
본 발명에 따라서 면화 및 특정의 장식용 개화식물 모두에게 아미노사이클로프로필카복실산(“ACC”로 알려져 있음) 합성효소 활성을 억제하는데 유효한 양의 약제를 포함하는 제제를 적응시켜 개화 과정을 가속화 및 촉진시킨다고 밝혀졌다. 또한, 장식용 개화 식물에 대한 이와 같은 제제의 적용은 개화기간을 연장시킨다.
본 발명의 방법에서 특히 유효한 ACC 합성효소 억제제는 L-트랜스-2-아미노-4-(2-아미노에톡시)-3-부테노산(또한 아미노에톡시비닐글라이신 또는 AVG로도 알려져 있음), 카복시메톡실아민(또한 아미노옥시아세트산 또는 AOAA로도 알려져 있음), 리조비톡신 및 L-트랜스-2-아미노-4-메톡시-3-부테노산(또한 메톡시비닐 글라이신 또는 MVG로도 알려져 있음)이다. 본 발명의 방법에서 바람직한 것은 AVG이다.
[발명의 상세한 설명]
한 양태에서, 본 발명은 면화 식물의 발아(budding) 및 꽃봉우리 형성을 가속화하고 촉진시키는 방법을 제공한다. 발아 및 꽃봉우리 형성을 “가속화”시킨다는 것은 본 발명의 방법을 사용치 않을 때보다 본 발명의 방법을 사용할 때 면화식물에서 식물 발생시기의 보다 이른 시기에 싹을 생성시킴을 의미한다. 개화를 “촉진”시킨다는 것은 미처리 면화 식물에 비해 본 발명의 방법으로 처리한 면화 식물체에서 싹과 꽃의 총 수가 증가함을 의미하는데 사용된다.
이 방법에서, 바람직하게는 AVG를 포함하는 ACC 합성효소 억제제 조성물을 꽃봉우리(본 분야에서는 눈(square)으로 부름) 발생 초기에 면화 식물체에 적용시킨다. 바람직하게, 이 ACC 합성효소 억제제 조성물은, 눈이 성냥개비머리와 비슷한 크기 정도로 작을 때 적용시킨다. 발생의 이 단계에서 성장하고 있는 면화 꽃눈은 “성냥개비 머리 눈(match head squares)”이라 부른다. ACC 합성효소 억제제 조성물은 반복되는 동일한 임의의 방법, 바람직하게는 대략 일주일 간격으로 줄줄 흐르는 정도로 분무시켜 발아 면화 식물에 적용한다. 성냥개비 머리 눈 단계에서 처음으로 적용시킨 후 1 또는 2회 적용하는 것이 최적의 꽃봉우리 형성 가속화를 위해 바람직하다. AVG가 10ppm 내지 2000ppm 농도 범위인 조성물이 사용될 수 있으며 약 125ppm 내지 약 1000ppm 사이의 농도 범위가 바람직하다.
본 발명 방법의 다른 양태에서, 적송동안 화분식재된 장식용 식물체의 꽃 시 듦이 방지될 수 있을 것이다. 산업적인 측면에서의 실제적 적용은 시판용 화분식재 식물을 “끝이 트이도록 포장(sleeve)”하고 이를 적송용 마분지 상자에 넣어 포장하며 이를 이들의 목적지까지 냉장트럭 또는 철도차량에 포장한 식물체를 노출 선적(surface ship)시킨다. 물론 절화가 항공기로 적송되기도 하지만, 화분과 토양의 부가적인 중량 때문에 대부분의 경우 노출 선적이 거의 유일한, 상업적으로 타당성 있는 방법이다. 난장이 카네이션(디안투스 종: Dianthus sp.)과 같은 미합 중국의 동부 및 서부 해안에서 재배되는 일부의 상업용 개화 식물은 적송 스트레스로 야기되는 식물체 손상이 목적지에서 식물체의 상업적 가치를 떨어뜨리기 때문에 중서부 지방에서는 판매되지 못한다. 본 발명의 방법은 이러한 식물을 조기노화로 부터 보호하고 개화 과정을 놀랍도록 가속화시킴과 동시에 지금까지는 어려웠던 시장까지의 적송을 허용하게되는 방법을 제공한다.
그러나, 본 발명의 방법이 적송 손상으로부터 화분식재 개화 장식용 식물의 보호에만 한정되어 사용되는 것은 아니다. 본 발명은 또한, 예를 들어, 절화로서 판매하기 위해 재배되는 식재물의 개화를 가속화하는데 적용 가능하다. 본 발명에서, 본 발명의 방법은 꽃작물을 보다 일찍 수확하기 위해 도매상 식물체 취급자가 사용할수 있다. 또한, 본 발명 조성물의 적용에 수반되는 꽃수명의 증가와 같은 유익한 효과는 수확에 따른 절화까지 이어진다.
본 발명의 제제는 일반적으로, 엽부, 눈 및 꽃에 분무시키거나 또는 “흠뻑적 시는” 것으로 식물체에 적용시킨다. 분무시켜 적용할 경우, 제제는 당해 분야에 널리 공지된 기술로 식물체에, 바람직하게는 줄줄 흐를때까지 식물체에 살포한다. 이런 방법의 경우, 반드시 필요한 것은 아니지만, 제제와 함께 엽부, 눈 및 꽃에 철저하게 습윤되도록 하기 위해 제제가 음이온성 또는 비-이온성 계면활성제를 함유하는 것이 바람직하다. 흠뻑적시는 방법의 경우, 제제를 식물체 주변 토양에 붓거나 또는 예를 들어 온실 벤치에서 아래 부분으로부터 물과 영양소가 성장중인 식물체로 적용되게 되는, “밀물 썰물” 법의 공지된 방법으로 아래 부분으로부터 뿌리에 적용시킬 수 있다. 흠뻑적시는 방법에서는, 계면활성제가 전형적으로 제제에 포함되지 않는다.
제제 자체는, 액체 매질중에 약 10ppm 내지 약 2000ppm 범위의 농도로 존재하는 ACC 합성효소 활성 억제제 또는 이의 염을 포함하며, 본 발명의 제제가 식물체에 “흠뻑적시는” 방법(하기 참조)으로 개화 식물에 적용될 때는 이 범위의 하한근처의 농도가 바람직하다. 제제를 분무법으로 개화 식물에 적용시킬 경우, 약 100 내지 1000ppm 범위 사이의 농도가 바람직하다. 만일 목적하는 용도가 특히 제제를 식물체에 분무적용함을 포함하는 경우, 제제는 또한 음이온성 또는 비-이온성 계면활성제를 포함하기도 한다. 액체 매질은 바람직하게는 수성이나, 식물에 해가 되지 않는 유기 용매를 함유할 수 있거나 또는 필수적으로 이 유기 용매로 구성된다.
ACC 합성효소 활성 억제제는 카복시메톡실-아민(AOAA), L-트랜스-2-아미노-4-(2-아미노에톡시)-3-부테노산(AVG), 리조비톡신 및 L-트랜스-2-아미노-4-메톡시-3-부테노산(MVG) 그룹으로부터 선택되며 AVG가 바람직하다.
본 발명의 목적에 유용한 적절한 비-이온성 계면활성제로는, 반드시 상기 비이온성 계면환성제에 한정될 필요는 없으나, 솔비톨로부터 유래한 헥시톨 무수물(헥시탄 및 헥사이드)과 일반적인 지방산(예 : 팔미트산, 스테아르산 및 올레산)의 부분 에스테르가 포함된다. 이들 물질들은 스판(Span)라는 상표명으로 시판되고 있다(Span, 미합중국 일리노이 61105 록포드 피.오. 박스 117 더 피어스 케미칼 캄파니 제조). 다른 적절한 비이온성 계면활성제에는 유리 하이드록실 그룹을 폴리(옥시에틸렌) 그룹으로 에테르화시켜 계면활성제 스판(Span) 타입으로부터 유래된 물질이 포함된다. 이 같은 후자의 계면활성제 그룹은 트웬이라는 상표명하에 시판되고 있다(트웬; Tween, 미합중국 델라웨어 월밍톤 ICI 아메리카스 제조). 또한, 폴리에톡실화시킨 옥틸- 또는 노닐페놀(트리톤; Triton이라는 상표명으로 시판됨)도 사용될 수 있다. 본 발명의 방법에 사용하기에 바람직한 비이온성 계면활성제로는 트웬 20(Tween20), 트웬 80(Tween80) 및 트리톤 X-405가 포함된다. 적절한 음이온성 계면활성제로는, 에어로졸 OT(Areosol OT; 미합중국 뉴 져지 웨인 소재의 아메리칸 사이아나미드 제조)라는 상표명으로 시판되고 있는 나트륨 디옥틸 설포숙시네이트와 같은 설포숙신산의 에스테르의 알칼리 금속 염이 포함된다.
이 제제는 전형적으로 액체 매질중 바람직하게는 물중에 ACC 합성효소 활성 억제제를 용해시키고 이어서 계면활성제(필요할 경우)를 첨가 및 용해시키고, 이 혼합물을 최종 목적 농도까지 회석시켜 제조한다. 다음의 실시예들은 본 발명의 방법으로 성취한 결과의 대표적인 것들이다.
[실시예 1]
[면화(cv. DPL 90)에서 개화의 가속화 및 촉진 적용시간의 평가]
면화 식물에서 개화를 촉진하기 위한 ACC 합성효소 억제제의 적용을 위한 최적의 처리방법을 결정하기 위해 250ppm의 AVG 및 0.05중량%의 트웬 20을 함유하는 조성물을 15개 면화 식물(재배 변이종 DPL 90)에 적용한다. 처리 용액은 AVG를 물중에 용해시키고 계면활성제(트웬 20)를 가하여 제조한다. 이 조성물은 각각의 적용방법에 대해 줄줄흐르는 정도까지 식물체의 엽부 및 눈에 분무시켜 15개 면화 식물 그룹에 적용시킨다. “1회 분무” 그룹에서, 15개 식물체 그룹 성냥개비 머리눈 발생단계에서 한번 처리한 후 평가전까지는 추가의 처리는 실시하지 않는다 “2회 분무” 그룹에서, 15개 식물체 그룹 성냥개비 머리눈 단계에서 1회 처리한지 1주일 후 1회 더 추가처리한다. “3회 분무” 그룹에서, 15개 식물체 그룹을 성냥개비 머리눈 단계에서 1회 처리한 후 1주 간격으로 2회 연속 처리한다.
각각의 적용추에 엽부가 건조해지면, 식물체를 온실에 두어 성장을 지속시키면서 평가한다. 각 15-그루 그룹에 대한 눈(꽃눈)의 총 갯수를 분무후 7주동안 매주 카운트한다. 각 컬럼의 합은 세로좌표상 눈의 수(꽃눈)과 가로축상의 시간에 대한 플롯팅 곡선을 적분한 것과 같으며 이는 대조군이건 또는 처리군이건 간에, 각 15-그루 그룹에서 총 개화 수를 나타내는 것이다. 데이터는 표 1과 같다.
[표 1]
표 1의 데이터는 발아된 면화 식물체에 AVG 제제의 적총이 개화를 촉진시키며, 반복 적용이 1회 적용에 비해 보다 효과적임을 보이고 있다. 실험지속에 걸친 전체 눈(꽃눈) 수는 1회 분무 내지 3회 분무를 실시한 각각의 적용방법에 대해 대조군보다 증가하였다.
[실시예 2]
[면화(cv. Acala SJ2)에서 개화의 가속과 및 촉진]
[AVG 농도의 평가(125-500ppm)]
면화 식물체에서 개화의 가속화 및 촉진에 대한 AVG의 다양한 농도의 영향을 평가하기 위해, 125, 250 및 500ppm의 AVG를 포함하는 AVG 조성물을 각각의 농도에서 15개 식물체 그룹에 적용시킨다. 처리 용액은 물중에 AVG를 용해시키고 이어서 125, 250 또는 500ppm의 AVG 및 0.05중량%의 트웬 20을 함유하는 용액을 제조하기 위해 계면활성제(트웬 20)를 가하여 제조한다. 15개 면화 식물체 그를(재배 변이종 Acala SJ2)을, 실시예 1의 “3회 분무” 적용 방법을 써서, 각각의 조성물 및 단지 계면활성제만을 함유하는 대조용액을 줄줄 흐를때까지 분무시킨다; 즉, 각각의 식물체 그룹에 성냥개비 머리눈(+10일) 시기에 상기 조성물을 흠뻑 분무시키고 이후 일주일 간격으로 2회 분무한다. 각각의 적용후 엽부가 건조하게 되면, 식물체를 온실에 두어 성장을 계속하게 하고 평가한다.
각 15-그루 그룹내의 눈의 총수(꽃눈수)를 최초 적용후 5주 동안 매주 카운트한다. 데이터는 표 2와 같다. 표 1에서와 같이,적산한 총 눈(꽃눈)의 수를 표로 작성하였다.
[표 2]
* 조성물을 식물체에 적용시킴.
표 2중의 데이터를 검토하면 AVG의 식물체에의 적용이 눈(꽃눈)의 형성을 가속화 및 촉진시키고, 보다 특히는 이의 효과가 고농도의 AVG 조성물에서 보다 현저하게 나타남을 분명히 보여준다.
[실시예 3]
[면화(cv. Acala SJ2)에서 개화의 가속화 및 촉진]
[AVG 농도의 평가(250-1000ppm)]
AVG 농도 증가와 함께, 면화 식물체에서 개화의 가속화 및 촉진증가가 실시예 2에서 관찰된 바 있으므로, 각각 0.05중량%의 트웬 20을 함유하는 250,500 및 1000ppm AVG 조성물의 AVG를 써서 실시예 2의 방법을 반복한다. 이 실시예에서, 각 15그루 식물체 그룹에 대한 전체 눈의 수(꽃눈수)를 최초 적용 후 7주 동안 매주 카운트한다. 상기와 같이, 실험지속 동안의 적산한 총 눈의 수(꽃눈수) 또한 표로 작성한다. 결과는 표 3과 같다.
[표 3]
표 3의 데이터는, 적용된 AVG 조성물의 농도 증가와 함께 가속이 증가하는 AVG 처리에 따른 면화 식물체의 개화가속을 입증하고 있다. 적용에서 사용된 AVG의 보다 높은 농도(500ppm 내지 1000ppm)에서 대조군에 비해 총 눈(꽃눈)수가 현저하게 증가하였다.
[실시예 4]
[면화(cv. Acala SJ2)에서 개화의 가속화 및 촉진]
[AVG 농도의 평가(257-1000ppm)]
실험지속기에 걸친 총 눈(꽃눈) 수의 적산치를 표로 작성하는 것 외에 실시예 4에 기술된 실험에서, 실험기간 동안 어떤 시간의 각 시간점에서 각각의 15-식물체 그룹의 식물체에 식재로 누적된 면화꽃의 숫자가 관찰되었다. 이 데이터는 표 4와 같다.
[표 4]
표 4의 데이터는 25일째 및 그 이후에, 증가하는 AVG의 농도에 따라 효과가 보다 현저해짐과 함께 처리된 그룹의 식물체상에 존재하는 실제 꽃봉우리의 누적수가 대조군에 비해 높게 나타내고 있으며, 이것은 본 발명의 방법을 사용하여 면화 식물에서 나타나는 개화를 촉진시킴을 나타내고 있다.
[실시예 5-8]
[디안투스 종의 여러가지 재배 변이체에서 개화의 촉진 및 가속화의 평가]
처리 용액은 물중에 AVG를 용해시키고 이어서 계면 활성제(트웬 20)를 가하여 제조한다. 화분식재된 난장이 카네이션에 계면활성제만의 대조 용액(트웬, 0.05중량%) 또는 AVG(1000ppm) 및 트웬 20(0.05중량%)을 흠뻑 젖도록 분무한다. 식물체가 시판용으로 적하되고 수송되는 것과 같은 조건을 시뮬레이션하기 위해 처리후 약 24시간째에 식물체를 개방 포장(Sleeve)하고 상자에 넣어 7 내지 10일간 냉장조건(약 5℃)에 둔다. 이 시간 후, 화분식재 식물체 포장을 벗겨내고 평가를 위해 온실에 둔다. 각 식물체에 대한 생존 및 폐기 꽃의 수를 카운트하고 기록한다. 결과는 표 5과 같다.
[표 5]
[실시예 9]
실시예 5에서 단 2000ppm AVG 및 0.05중량%의 트웬 27을 함유하는 용액 또는 대조물질(0.05% 트웬 20)을 사용하여 화분식재 난장이 카네이션 재배종 린제이에 흠뻑 젖도록 분무하고 이어서 개방포장, 상자포장한 후 실시예 1 내지 4에서와 같이 냉장하에 보관한다. 높은 농도의 AVG를 제외하고, 실시예 5에 대한 원안은 실시예 1 내지 4에 사용된 것과 동일하다. 실시예 5의 결과는 표 6과 같다.
[표 6]
[실시예 10]
처리 용액은 물중에 AVG를 용해시키고 계면활성제(트웬 20)를 가하여 제조한다. 뿌리가 있는 제라니움 절목(cutting), 레드 세티스펙션(Red Satisfaction)에 계면활성제 단독(트웬, 0.05중량%) 또는 AVG(125ppm) 및 트웬 20(0.05 중량%)을 흠뻑젖도록 분무한다. 식물체가 시판되는 조건을 시뮬레이션하기 위해 식물체를 처리후 약 24시간째에 상자에 포장하고 냉장조건(약 5℃)에서 7 내지 10일간 저장한다. 이후, 화분식재 식물체의 포장 상자를 벗겨내고 평가를 위해 온실에 놓아둔다. 각 식물체에 대한 생존 및 폐기 꽃의 총수를 카운트하고 기록한다. 결과는 표 7과 같다.
[표 7]
표 5 내지 7에 나타난 데이터의 검토는 본 발명의 방법이 개화를 촉진하고 생성된 꽃의 수명을 연장하며 또한 장식용 식물에서의 개화 과정을 놀랍도록 가속화시킴을 보여 준다.
상기 주어진 실시예는 본 발명을 설명하고자 예로 든것이며 첨부된 특허청구의 범위와 같이 본 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.
Claims (9)
1-아미노사이클로프로판-1-카복실산 합성효소 활성 억제제인 L-트랜스-2-아미노-4-(2-아미노에톡시)-3-부테노산 유효량을 포함하는 제제를 식물에 적용시킴을 포함하는 식물에서의 개화를 가속화시키는 방법.
제1항에 있어서, 제제가 약 10ppm 내지 약 2000ppm의 L-트랜스-2-아미노-4-(2-아미노엑톡시)-3-부테노산 또는 이의 염을 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 제제가 약 0.025중량% 내지 약 0.5중량%의 음이온성 또는 비이온성 계면활성제를 추가로 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 제제를 식물의 잎, 눈 및 꽃에 적용하는 방법.
제1항에 있어서, 제제를 식물의 뿌리에 적용하는 방법.
면화 식물의 엽부와 눈에 약 10ppm 내지 약 2700ppm의 L-트랜스-2-아미노-4-(2-아미노에톡시)-3-부테노산 또는 이의 염을 포함하는 조성물을 1회 이상 적용시킴을 포함하는, 면화 식물에서외 꽃봉우리 형성을 가속화시키는 방법.
제6항에 있어서, 조성물을 먼저 눈발생의 성냥개비 머리눈 시기에 면화식물에 적용하는 방법.
식물의 엽부, 눈 및 꽃에 약 10ppm 내지 약 2000ppm의 L-트랜스-2-아미노-4-(2-아미노에톡시)-3-부테노산 또는 이의 염을 포함하는 조성물을 1회 이상 적용시킴을 특징으로 하여, 장식용 식물에서의 개화를 가속화시키는 방법.
제8항에 있어서, 장식용 식물이 디안투스(Dianthus)속 식물인 방법.
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