미분화된 엽상체 및 연결사와 뿌리로만 구성되어 있는 개구리밥(Spiroela polyrhiza)식물체의 구조분화 양상이 연구되었다. 엽상체는 엽육세포 내에 발달하여 있는 다수의 엽록체와 않은 막으로 구획화된 기실이 잘 발달되어 있어 광합성 및 부유에 중요한 역할을 하고, 측부로 발달하는 연결사에는 기실이 형성되어 있지 많으며 탈리층을 형성하여 모엽상체와 자엽상체를 분리시킨다. 뿌리는 흡수 및 식물체의 중심을 잡는데 중요한 역할을 하며, 근단부위에는 액포화된 근관세포층이 뚜렷히 발달하여 있다. 뿌리의 피층에는 원주형 기실이 형성되어 있으며 피층세포 내에는 잘 발달된 골지체, 미토콘드리아, rER등의 세포소기관들이 치밀하게 분포하였다. 엽상체, 연결사, 뿌리세포에는 엽록체가 발달하며 다수의 원형질 연락사가 분포하였다. 개구리밥은 10mm내외의 매우 축소된 식물체를 구성하나 효율적으로 잘 발달된 구조 분화체계를 이룬다. 이러한 구조는 수표면에 부유하여 빠르게 생장 및 증식하는 작은 식물체 크기와 이들의 괌은 생활환과 밀접한 관계가 있는 것으로 추정된다.
미분화된 엽상체 및 연결사와 뿌리로만 구성되어 있는 개구리밥(Spiroela polyrhiza)식물체의 구조분화 양상이 연구되었다. 엽상체는 엽육세포 내에 발달하여 있는 다수의 엽록체와 않은 막으로 구획화된 기실이 잘 발달되어 있어 광합성 및 부유에 중요한 역할을 하고, 측부로 발달하는 연결사에는 기실이 형성되어 있지 많으며 탈리층을 형성하여 모엽상체와 자엽상체를 분리시킨다. 뿌리는 흡수 및 식물체의 중심을 잡는데 중요한 역할을 하며, 근단부위에는 액포화된 근관세포층이 뚜렷히 발달하여 있다. 뿌리의 피층에는 원주형 기실이 형성되어 있으며 피층세포 내에는 잘 발달된 골지체, 미토콘드리아, rER등의 세포소기관들이 치밀하게 분포하였다. 엽상체, 연결사, 뿌리세포에는 엽록체가 발달하며 다수의 원형질 연락사가 분포하였다. 개구리밥은 10mm내외의 매우 축소된 식물체를 구성하나 효율적으로 잘 발달된 구조 분화체계를 이룬다. 이러한 구조는 수표면에 부유하여 빠르게 생장 및 증식하는 작은 식물체 크기와 이들의 괌은 생활환과 밀접한 관계가 있는 것으로 추정된다.
Aspects of structural differentiation of the free -floating hydrophyte, Spirodela polyrhira, has been investigated. The hydrophyte exhibited highly reduced structures having only fronds, connective stalks, and roots as a mature plant. The fronds were major photosynthetic and vegetatively reproducing...
Aspects of structural differentiation of the free -floating hydrophyte, Spirodela polyrhira, has been investigated. The hydrophyte exhibited highly reduced structures having only fronds, connective stalks, and roots as a mature plant. The fronds were major photosynthetic and vegetatively reproducing organ during the growth. Daughter fronds which developed early in the mother frond were also chlorenchymatous, but they remained within foliage sheaths of the mother frond before separation from connecting stalks. Although the stalks and roots originated from the same meristematic region of the frond, they exhibited the distinct polarity showing former lateral growth and latter axial growth. Air chambers were formed only in the fronds and roots. Cellular components were scattered throughout the diffuse cytoplasm in most of the actively growing stalk cells. Root cells protected by the root cap demonstrated relatively complex organization, showing dense cytoplasm with Golgi, rER, mitochondria, and chloroplasts in the cortical cells. Cells in the root cap were highly vacuolated within the peripheral cytoplasm. Such reduction and differentiation of the plant body in Spirodela polyrhiza most effectively contributes to the better adaptation of smaller plants to superficial aquatic environments, while also enabling the rapid growth.
Aspects of structural differentiation of the free -floating hydrophyte, Spirodela polyrhira, has been investigated. The hydrophyte exhibited highly reduced structures having only fronds, connective stalks, and roots as a mature plant. The fronds were major photosynthetic and vegetatively reproducing organ during the growth. Daughter fronds which developed early in the mother frond were also chlorenchymatous, but they remained within foliage sheaths of the mother frond before separation from connecting stalks. Although the stalks and roots originated from the same meristematic region of the frond, they exhibited the distinct polarity showing former lateral growth and latter axial growth. Air chambers were formed only in the fronds and roots. Cellular components were scattered throughout the diffuse cytoplasm in most of the actively growing stalk cells. Root cells protected by the root cap demonstrated relatively complex organization, showing dense cytoplasm with Golgi, rER, mitochondria, and chloroplasts in the cortical cells. Cells in the root cap were highly vacuolated within the peripheral cytoplasm. Such reduction and differentiation of the plant body in Spirodela polyrhiza most effectively contributes to the better adaptation of smaller plants to superficial aquatic environments, while also enabling the rapid growth.
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문제 정의
개구리밥㈤仍。-dela polyrhiza) 또한 10 mm 내 외의 축소된 식물체로 짧은 시간에 매우 빠른 속도로 생장 및 증식하는 대표적 부유부엽성 수생식물로 잘 알려져 있으나 미분화된 엽상체 및 뿌리로 구성된 단순한 식물체로 간주되어 구조적으로 자세히 연구된 바 없다. 이에 본 연구는 개구리밥의 광합성 및 부유에 중요한 기능을 수행하는 엽상체와 동일 분열조직에서 기원하지만 극성에 의해 뚜렷히 분화되어 있는 연결사와 뿌리의 분화 발달양상을 구조적으로 상세히 밝히고자 하였다 .
제안 방법
시료는 다시 4℃에서 2% aqueous osmium tetroxide (OsOQ 용액으로 2 ~ 20시간 후고정 시켰고 동일한 buffer 용액으로 3회 세척하였다(Kim, 1996). 그 후 시료는 30% acetone을 시작으로 10% 상승 단계별로 탈수과정을 거치고 acetone과 Spurr resin 용액이 3 :1, 2 : 1, 1: 1, 1: 2로 혼합된 혼합액으로 실온에서 1 시간씩 치환 처리되어 Spurr 용액에 포매되었다. 포매된 시료는 60℃에서 48시간 중합 경화되었고0.
1% toluidine blue 용액 염색과 함께 Zenalumar 광학 현미 경으로 조사되었다. 이를 다시 Reichert Ultracut-S ultramicrotome 을 이용하여 60~90 nm 의 ultra-thin section을 제작하였고 coating된 100-, 200-, 300- mesh copper grid에 올려 2% uranyl acetate와 lead citrates. 이 중 염색한 후 Hitachi H-7100 TEM(기초과학 지원연구소 소재)으로 연구되었다.
냉장 보관하였다. 이후 액체 C6에 의한critical point drying (임 계점건조) 과정을 거치고 gold coating을 시킨 후 Hitachi S-4200 SEM>丄로 관찰하였다.
투과전자현미경 (TEM)으로 연구될 각각의 엽상체, 뿌리, 연결사 조직을 1.0 X 1.0 mm로 세절하였다. 세절된 조직을 3% glutaraldehyde 용액으로 실온에서 2~3시간 진공상태로 전고정시킨 후 0.
그 후 시료는 30% acetone을 시작으로 10% 상승 단계별로 탈수과정을 거치고 acetone과 Spurr resin 용액이 3 :1, 2 : 1, 1: 1, 1: 2로 혼합된 혼합액으로 실온에서 1 시간씩 치환 처리되어 Spurr 용액에 포매되었다. 포매된 시료는 60℃에서 48시간 중합 경화되었고0.5~0.8 jxm 두께의 semi-thin section으로 제작되어 0.1% toluidine blue 용액 염색과 함께 Zenalumar 광학 현미 경으로 조사되었다. 이를 다시 Reichert Ultracut-S ultramicrotome 을 이용하여 60~90 nm 의 ultra-thin section을 제작하였고 coating된 100-, 200-, 300- mesh copper grid에 올려 2% uranyl acetate와 lead citrates.
대상 데이터
] 은 경상남도 창녕 우포늪과 대구광역시 및 다사 지역의 연못 등지에서 1998년 5월부터 1999년 10월에 걸쳐 채취되었다. 실험실로 옮겨진 식물체로부터 발달 중인 1~2mm의 어린 엽상체 및 어린 뿌리, 5~7 mm의 성숙한 모엽상체, 10mm 내외의 성숙한 뿌리, 엽상체간에 형성되어 있는 연결사를 실험재료로 사용하였다.
여러 엽상체가 모여 10mm 내외의 축소된 식물체를 이 루는 [Spirodela polyrhiza (L.) Schleid.] 은 경상남도 창녕 우포늪과 대구광역시 및 다사 지역의 연못 등지에서 1998년 5월부터 1999년 10월에 걸쳐 채취되었다. 실험실로 옮겨진 식물체로부터 발달 중인 1~2mm의 어린 엽상체 및 어린 뿌리, 5~7 mm의 성숙한 모엽상체, 10mm 내외의 성숙한 뿌리, 엽상체간에 형성되어 있는 연결사를 실험재료로 사용하였다.
이를 다시 Reichert Ultracut-S ultramicrotome 을 이용하여 60~90 nm 의 ultra-thin section을 제작하였고 coating된 100-, 200-, 300- mesh copper grid에 올려 2% uranyl acetate와 lead citrates. 이 중 염색한 후 Hitachi H-7100 TEM(기초과학 지원연구소 소재)으로 연구되었다.
성능/효과
5 呻 크기의 기공이 152-162개/mmu 분포한다고 보고한 바 있다. 그러나본 실험에서 측정된 기공의 크기 및 빈도는 동일 종의 다른 식물체에서 조사된 크기 및 분포빈도의 범주를 크게 벗어나지 않으므로, 이는 식물체가 서식하는 각기 다른 수중 환경에 의해 기인된 것이라 사료되었다.
후속연구
이들 조직 내 세포 또한 매우 다르게 분화하여 연결사 및 뿌리, 근관은 각기 특징적인 미세구조를 지닌 세포들로 발달한다. 또한 이들은 식물체 전체에 엽록체를 함유하여 광합성을 수행할 수 있으므로 활발한 자엽상체 형성 및 생장발달에 필요한 양분을 원활히 공급할 수 있을 것이다. 이러한 구조는 수표면에 부유하여 빠르게 생장하는 작은 식물체의 크기와 이들의 짧은 생활환과 밀접한 관계가 있을 것으로 추정된다.
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