생이가래는 뿌리가 형성되지 않고 부유엽, 침수엽, 줄기로만 구성되어 있는 부유부엽성 수생식물이다. 본 연구는 축소된 생이가래 식물체에 발달하는 세 유형의 모용에 대하여 형태 구조적으로 연구하였다. 부유엽 상피에는 중맥을 중심으로 규칙적으로 배열된 $370{\sim}420{\mu}m$ 크기의 다세포성 모용이 $8{\sim}10$개씩 그룹을 이루며 분포하였다. 반면, 부유엽 하피, 줄기, 포자낭 표면에는 $4{\sim}6$개 세포로 이루어진 $430{\sim}980{\mu}m$의 모용이 발달하였는데, 이때 모용 기저세포의 측면에는 직경 $24{\sim}32{\mu}m$의 반구형의 팽창된 세포가 형성되어 부착하였다. 이와는 달리, 가늘고 길게 세분된 침수엽 표면에는 두 번째 유형과 유사하나 $10{\sim}13$ 또는 그 이상의 세포로 구성된 $2{\sim}2.5mm$ 이상의 매우 긴 모용들이 밀생하여 원주형의 침수엽 표면 전체를 하향으로 둘러싸며 발달하였다. 이들 모용세포에는 발달 초기에 일어난 액포 융합현상으로 세포용적의 대부분을 차지하는 거대 액포가 형성되어 있어 모용세포의 세포질 밀도는 그리 높지 않은 상태를 유지하게 된다. 이와 같이 식물체 전 표피조직에 발달하는 여러 유형의 모용은 조직내부에 형성되어 있는 기실과 함께 축소된 생이가래 식물체의 수중 부유에 중요한 기능을 수행하는 것으로 추정되었다.
생이가래는 뿌리가 형성되지 않고 부유엽, 침수엽, 줄기로만 구성되어 있는 부유부엽성 수생식물이다. 본 연구는 축소된 생이가래 식물체에 발달하는 세 유형의 모용에 대하여 형태 구조적으로 연구하였다. 부유엽 상피에는 중맥을 중심으로 규칙적으로 배열된 $370{\sim}420{\mu}m$ 크기의 다세포성 모용이 $8{\sim}10$개씩 그룹을 이루며 분포하였다. 반면, 부유엽 하피, 줄기, 포자낭 표면에는 $4{\sim}6$개 세포로 이루어진 $430{\sim}980{\mu}m$의 모용이 발달하였는데, 이때 모용 기저세포의 측면에는 직경 $24{\sim}32{\mu}m$의 반구형의 팽창된 세포가 형성되어 부착하였다. 이와는 달리, 가늘고 길게 세분된 침수엽 표면에는 두 번째 유형과 유사하나 $10{\sim}13$ 또는 그 이상의 세포로 구성된 $2{\sim}2.5mm$ 이상의 매우 긴 모용들이 밀생하여 원주형의 침수엽 표면 전체를 하향으로 둘러싸며 발달하였다. 이들 모용세포에는 발달 초기에 일어난 액포 융합현상으로 세포용적의 대부분을 차지하는 거대 액포가 형성되어 있어 모용세포의 세포질 밀도는 그리 높지 않은 상태를 유지하게 된다. 이와 같이 식물체 전 표피조직에 발달하는 여러 유형의 모용은 조직내부에 형성되어 있는 기실과 함께 축소된 생이가래 식물체의 수중 부유에 중요한 기능을 수행하는 것으로 추정되었다.
Salvinia natans, an unique water fern having a small rootless body, developed three different types of trichomes throughout the plant. The most peculiar type exhibiting rows of obvious, whitish, multicellular trichome clusters was noticed in the upper surface of the floating leaves. Eight to ten bra...
Salvinia natans, an unique water fern having a small rootless body, developed three different types of trichomes throughout the plant. The most peculiar type exhibiting rows of obvious, whitish, multicellular trichome clusters was noticed in the upper surface of the floating leaves. Eight to ten branches within a cluster extended ca. $370{\sim}420{\mu}m$ from the leaf surface. No stalk cell was found, however, four large epidermal cells were discernable at the base of four central branches in the cluster. Each branch consisted of $8{\sim}10$ obliquely-oriented small cells that gradually decreased in size toward the branch tip. The second type was found in the lower surface of the floating leaves, stems, and sporocarps. Multicellular uniseriate trichomes, ca. $430{\sim}980{\mu}m$ long, were distributed all over these structures. The tip of trichome was acicular, but a semi-spheric protuberance of approximately $24{\sim}32{\mu}m$ in diameter occurred at the base of each trichome. The protuberance appeared to be firmly attached to the side of the basal cell, however, internal connection to the trichome cell itself was uncertain. The third type was similar to the second in that multicellur uniseriate trichomes with acicular tip and a protuberance at the base were present. However, the trichomes were considerably long relative to the second type, and only occurred along the surface of highly dissected, submerged leaves. A majority of the trichomes exceeded more than 2 mm in length that hung downward in the water. Regardless of trichome type, all trichomes contained a huge central vacuole with very thin cytoplasm, resulting from the fusion of several vacuoles during early trichome development. The various densely-distributed trichomes formed in Salvinia natans probably play an important role in plant buoyancy.
Salvinia natans, an unique water fern having a small rootless body, developed three different types of trichomes throughout the plant. The most peculiar type exhibiting rows of obvious, whitish, multicellular trichome clusters was noticed in the upper surface of the floating leaves. Eight to ten branches within a cluster extended ca. $370{\sim}420{\mu}m$ from the leaf surface. No stalk cell was found, however, four large epidermal cells were discernable at the base of four central branches in the cluster. Each branch consisted of $8{\sim}10$ obliquely-oriented small cells that gradually decreased in size toward the branch tip. The second type was found in the lower surface of the floating leaves, stems, and sporocarps. Multicellular uniseriate trichomes, ca. $430{\sim}980{\mu}m$ long, were distributed all over these structures. The tip of trichome was acicular, but a semi-spheric protuberance of approximately $24{\sim}32{\mu}m$ in diameter occurred at the base of each trichome. The protuberance appeared to be firmly attached to the side of the basal cell, however, internal connection to the trichome cell itself was uncertain. The third type was similar to the second in that multicellur uniseriate trichomes with acicular tip and a protuberance at the base were present. However, the trichomes were considerably long relative to the second type, and only occurred along the surface of highly dissected, submerged leaves. A majority of the trichomes exceeded more than 2 mm in length that hung downward in the water. Regardless of trichome type, all trichomes contained a huge central vacuole with very thin cytoplasm, resulting from the fusion of several vacuoles during early trichome development. The various densely-distributed trichomes formed in Salvinia natans probably play an important role in plant buoyancy.
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문제 정의
축소된 식물체로 분화되는 이들에 대한 개괄적인 구조나 발달형태에 대해서는 광학현미경적 수준 (Sculthorpe, 1967; Kaul, 1976; Croxdale; 1978, 1979, 1981; Hebant-Mauri: 1993), 또는 공초점 현미경 으로 기관발생 등(Lemon & Posluszny; 1997, 1998)이 조사 되어 있다. 그러나, 식물체 전표피조지에 밀생 분포 하는 모용에 초점을 두어 이들을 구조적으로 연구한 바는 없다 이에 본 연구에서는 이들 생 이가래의 부유엽, 침수엽, 줄기, 생식구조에 발달하는 여러 모용의 형태 및 미세구조에 초점을 두고 비교 연구하여 표피조지 및 세포수준에서의 구조적 분화 발달양상을 자세히 밝혀보고자 하였다.
제안 방법
TEM 연구를 위한 생육재료는 Kim & Kim (2000) 및 Ji (2002)의 방법을 일부 변형하여 포자낭을 제외 한 각각의 조지을 다옴과 같이 실험하였다. 부유엽은 약 1 乂2mm로 세절하였고, 침수엽은 정단부위로부터 약 5mm되는 부분을 세절하여 3% glutaraldehyde 용액으로 실온에서 3시간 전고정하였다 전고정 후 0.
1993; White & Turner, 1995; Lemon & Posluszny: 1997). 그러나 생 이 가래에서는 정단 부위가 융합되지 않는 8〜10개의 분지가 자루세포 형성없이 그룹모용을 이루어 상피 조지에 규칙적으로 배열하였다 본 연구에서도 4개의 분지로 구성된 그훔모용을 어린 부유엽에서 관찰할 수 있었는뎌〕, 이들은 부유엽이 확장하면서 초기에 형성된 분지 주위에 인접한 일부 표피세포들이 다시 분열하여 분지를 형성 . 추가함으로써 8〜10개의 분 지로 발달하는 것으로 추정되었다.
8) 용액으로 15분 간격 으로 3회 세척하였고 세척된 시료는 4°C에서 2% osmium tetroxide (0$。4)용액으로 12시간 이상 후고정 처리하였다 후고정되어 산화된 시료들을 동일 buffer로 다 시 3회 세척하였다, 2회 고정 후 세척된 시료를 grad ed acetone series에 의해 탈수하여 65°C에서 48시간 동안 중합시켰다. 제작된 유리 칼로 Reichert Ultracut- S ultramicrotome상에서 약 0.5〜 1.0 卩m의 후박절편을 만들어 0.1% toluidine blue 용액으로 15〜30초간 염색하여 Zeiss 광학현미경으로 조사하였다 이후 dia- mondknife로 60〜90nm의 얇은 초박절편을 제조하여 0.35% chloroform-dietlianol^- coating된 그리드로 옮기고 uranyl acetate와 lead citrate로 이중염색하였다. 2〜3% uranyl acetate 용액에서 30〜45분 염색하고 3차 증류수로 3회 세척하였고 이를 다시 lead citrate 에서 15〜30분 염색하였다.
대상 데이터
) ALL)는 경상남도 창녕군 일원의 늪지에 부유하는 식물들로 2000년 5월〜2001년 10월에 걸쳐 수 차례 채취하여 실험에 이용하였다. 약 10〜12mm 15〜20mm (폭x길이)의 성숙한 부유엽, 길이 10〜20mm의 침수엽, 부유엽 및 절을 포함한 줄기, 수 개의 대포자낭 및 소포자낭을 채취하였다.
연구대상 식물인 생 이가래(Salvinia natans(L.) ALL)는 경상남도 창녕군 일원의 늪지에 부유하는 식물들로 2000년 5월〜2001년 10월에 걸쳐 수 차례 채취하여 실험에 이용하였다. 약 10〜12mm 15〜20mm (폭x길이)의 성숙한 부유엽, 길이 10〜20mm의 침수엽, 부유엽 및 절을 포함한 줄기, 수 개의 대포자낭 및 소포자낭을 채취하였다.
2〜3% uranyl acetate 용액에서 30〜45분 염색하고 3차 증류수로 3회 세척하였고 이를 다시 lead citrate 에서 15〜30분 염색하였다. 위의 과정을 거친 초박절 편을 기초과학 지원연구원 (KBSI) 대구분소 소재 Hita・chiH-7100TEM으로 연구하였다.
후고정 및 탈수과정을 거쳐 3회 100% 아세몬 및 isoamyl acetate로 처리되어 4°C에서 냉장 보관하였다. 이후 liquid COg] 의한 CPD (criti- cal point drying) 과정을 거쳐 약 10nm의 금속 피막을 입힌 시료는 KBSI 대구분소 소재 Hitachi S-4200 SEM으로 연구되었다 수집된 결과는 file로 출력된 후 compact disc로 저장되어 분석되었다.
성능/효과
또한 모용세포의 미세구조 연구에서는 식물체 전 표면에 분포하는 모용세포들이 모두 다수의 색소체 를 함유하는 것으로 밝혀졌다. 이는 모용 분화발달에 필요한 에너지를 해당 세포에서도 일부 생성하는 것으로 생각되며, 이러한 현상은 생이가래와 같이 축소된 식물체를 이루는 부유부엽성 (Whatley, 1981; Gunning & Steer, 1996) 또는 Spirodela (Kim & Kim; 2000) 등의 수중 뿌리표면에서도 보고된 바 있다 분화 초기 모용세포들은 충만한 세포질과 비교적 작은 액포들로 구성되고 액포 내에는 소립자나 전자밀도가 높은 물질들이 흔히 축적되었다 그러나 성숙한 모용세포에는 액포 융합현상으로 세포용적의 대부분을 차지하는 거대한 액포가 형성되었고, 액포 확장에 의해 세포질은 세포벽 주위로 밀려나 세포용적의 극히 일부만 차지하였다 세포용저의 대부분을 액포가 차지하므로 모용세포의 세포질 밀도는 그리 높지 않게 된다.
3, Inset).룩히 그훔모용의 중앙에 위치하는 4개 분지의 기저 상피세포들은 지경이 약 90〜100㎛으로 주위 의 다른 분지의 기저세포나 부유엽의 일반 상피세포 들에 비해 현저히 크게 발달하였다 모용 내 분지들 의 정단은 융합되지 않고 분리되어 있으며 다소 중앙으로 모이는 양상을 나타내었다, 분화초기 이들 모용세포의 세 포질에는 핵, 미토콘드리 아, 색소체, 소포 처L 골지체 등이 잘 발달하였고(Figs. 4, 5), 분지 내 인접한 세포들은 많은 원형질연락사 (plasmodesmata)에 의해 서로 연결되어 있다. 룩히 다양한 크기의 여러 소액포는 점차 융합하여 확장되면서 세포용적의 대부분을 차지하는 거대한 액포로 발달하였다.
참고문헌 (24)
Andrews SB: Ferns of Queensland. pp. 305-306. Queensland Department of Primary Industries, Brisbane, 1990
Bernard FA, Bernard JM: Flower structure, anatomy and life history of Wolffia australiana (Benth.) den Hartog and van der Plas. Bull Torrey Bot Club 117: 18-26, 1990
Jacobsen WBG: The Ferns and Fern Allies of South Africa. pp. 489-492. Butterworths Ltd., Durban. 1989
Ji SY: Structural differentiation of heterophylly in Salvina natans (L.) ALL. Master's Thesis, Keimyung University. pp. 1-36, 2002
Jones DL: Encyclopedia of Ferns: An Introduction to Ferns, Their Structure, Biology, Economic Importance, Cultivation and Propagation. p. 70, Lothian Publishing Company Ltd, Melbourne, 1987
Kim KA, Kim IS: Structural aspects of the reduced free-floating hydrophyte, Spirodela polyrhiza. Kor J Electron Microsc 30: 233-240, 2000
Lee WS: Modern Plant Anatomy. pp. 48-68, 209-213. 285, Woosung Publishing Co., Seoul, 2000
Lellinger DB: A field manual of the Fern & Fern Allies of the United States and Canada. pp. 403-404, Smithsonian Institution Press, Washington DC, 1985
Lemon GD, Posluszny U, Husband BC: Potential and realized rates of vegetative reproduction in Spirodela polyrhiza, Lemna minor, and Wolffia borealis. Aquat Bot 70: 79-87, 2001
Lemon GD, Posluszny U: A new approach to the study of apical meristem development using laser scanning confocal microscopy. Can J Bot 76: 899-904, 1998
Lemon GD, Posluszny U: Shoot morphology and organogenesis of the aquatic floating fern Salvinia molesta. D. S. Mitchell examined with the aid of laser scanning confocal microscopy. Intl J Plant Sci 158: 693-703, 1997
White SL, Wise RR: Anatomy and ultrastructure of Wolffia columbiana and Wolffia borealis, two nonvascular aquatic angiosperms. Intl J Plant Sci 159: 297-304, 1998
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