착생식물인 American Ivy의 기근이 흡착 표면에 부착할 때 착생에 따라 일어나는 형태 및 세포수준에서의 분화현상을 전자현미경적으로 연구하였다. 발달 중의 어린 기근은 향축면과 배축면이 구별되지 않는 곤봉상의 형태로 세포소기관들이 비교적 발달하며 색소체가 분포하는 유세포로 구성되어 있다. 이때 유세포 내 여러 액포에는 전자밀도가 높은 물질(EDS)의 축적이 두드러지게 나타나기 시작하였고, 이러한 현상은 기근 표피의 최외층 및 인접한 세포층에서 가장 신속하게 일어났다. 착생하는 기근의 세포는 훨씬 확장되었으나, EDS의 축적으로 인한 액포의 융합으로 세포질은 세포벽 주위로 밀려 극히 일부만 분포하였다. 착생과 거의 동시에 이들 세포층에는 급격한 변화가 일어나 세포질 내 미세구조들이 분해 소실되었고 액포 내 다량의 EDS도 극히 소량만 잔류하거나 거의 사라져 세포는 공동화되었다. 이와 함께, 세포벽 또한 변형되어 점차 불규칙적인 형태의 세포들로 변하였다. 착생이 더욱 진행되면 양면의 표피조직 및 세포들은 모두 불규칙적인 형태로 변화되고, 표면 부위는 일련의 분비물질들이 축적되었다. 흡착이 진행되어 대상 물체표면에 강력히 착생하면서 조직은 더욱 밀착되고 구성 세포들은 찌그러져 기근 조직의 대부분 부위에서 세포사멸이 일어났다. 이와 같이 기근 조직의 기능적 단계에 따라 EDS의 급격한 변화가 나타났는데, 이는 아마 기근이 흡착면에 부착할 때 EDS가 착생과 연관된 기능을 수행하는 것과 관련이 있을 것으로 추정되고 있다.
착생식물인 American Ivy의 기근이 흡착 표면에 부착할 때 착생에 따라 일어나는 형태 및 세포수준에서의 분화현상을 전자현미경적으로 연구하였다. 발달 중의 어린 기근은 향축면과 배축면이 구별되지 않는 곤봉상의 형태로 세포소기관들이 비교적 발달하며 색소체가 분포하는 유세포로 구성되어 있다. 이때 유세포 내 여러 액포에는 전자밀도가 높은 물질(EDS)의 축적이 두드러지게 나타나기 시작하였고, 이러한 현상은 기근 표피의 최외층 및 인접한 세포층에서 가장 신속하게 일어났다. 착생하는 기근의 세포는 훨씬 확장되었으나, EDS의 축적으로 인한 액포의 융합으로 세포질은 세포벽 주위로 밀려 극히 일부만 분포하였다. 착생과 거의 동시에 이들 세포층에는 급격한 변화가 일어나 세포질 내 미세구조들이 분해 소실되었고 액포 내 다량의 EDS도 극히 소량만 잔류하거나 거의 사라져 세포는 공동화되었다. 이와 함께, 세포벽 또한 변형되어 점차 불규칙적인 형태의 세포들로 변하였다. 착생이 더욱 진행되면 양면의 표피조직 및 세포들은 모두 불규칙적인 형태로 변화되고, 표면 부위는 일련의 분비물질들이 축적되었다. 흡착이 진행되어 대상 물체표면에 강력히 착생하면서 조직은 더욱 밀착되고 구성 세포들은 찌그러져 기근 조직의 대부분 부위에서 세포사멸이 일어났다. 이와 같이 기근 조직의 기능적 단계에 따라 EDS의 급격한 변화가 나타났는데, 이는 아마 기근이 흡착면에 부착할 때 EDS가 착생과 연관된 기능을 수행하는 것과 관련이 있을 것으로 추정되고 있다.
The morphology and cellular characteristics of adventitious roots, viz aerial roots, in the epiphytic American Ivy were examined to reveal structural changes of the aerial root upon surface attachment. Immature aerial roots were composed of parenchyma cells with dense cytoplasm containing plastids, ...
The morphology and cellular characteristics of adventitious roots, viz aerial roots, in the epiphytic American Ivy were examined to reveal structural changes of the aerial root upon surface attachment. Immature aerial roots were composed of parenchyma cells with dense cytoplasm containing plastids, however, the upper and lower epidermis were not distinguished. At early development, electron-dense substances (EDS) were constituents of much of the aerial root tissue, but the distribution of EDS varied within the tissue. The deposits appeared most concentrated in the superficial cell layers, with lesser amounts in cell layers closer to the cortex. Electron micrographs revealed that EDS deposits were always found in the vacuole, and were mainly associated with the tonoplast. While most of them occurred in the vacuole as small spherical deposits adjacent to the tonoplast, some deposits were oddly shaped or larger in size. Many of the vacuoles eventually filled with EDS, but the EDS content in those vacuoles decreased substantially after initial attachment to the surface. When the vacuoles became almost empty, cells near the epidermis already exhibited irregularity in outline. Subsequent breakdown of cellular components took place in the cells while they were still attached to the surface. This study suggests the potential role of EDS as substances involved in the surface attachment of the plant, however, further studies must be conducted to reveal the nature of EDS and the effects of EDS storage within these vacuoles.
The morphology and cellular characteristics of adventitious roots, viz aerial roots, in the epiphytic American Ivy were examined to reveal structural changes of the aerial root upon surface attachment. Immature aerial roots were composed of parenchyma cells with dense cytoplasm containing plastids, however, the upper and lower epidermis were not distinguished. At early development, electron-dense substances (EDS) were constituents of much of the aerial root tissue, but the distribution of EDS varied within the tissue. The deposits appeared most concentrated in the superficial cell layers, with lesser amounts in cell layers closer to the cortex. Electron micrographs revealed that EDS deposits were always found in the vacuole, and were mainly associated with the tonoplast. While most of them occurred in the vacuole as small spherical deposits adjacent to the tonoplast, some deposits were oddly shaped or larger in size. Many of the vacuoles eventually filled with EDS, but the EDS content in those vacuoles decreased substantially after initial attachment to the surface. When the vacuoles became almost empty, cells near the epidermis already exhibited irregularity in outline. Subsequent breakdown of cellular components took place in the cells while they were still attached to the surface. This study suggests the potential role of EDS as substances involved in the surface attachment of the plant, however, further studies must be conducted to reveal the nature of EDS and the effects of EDS storage within these vacuoles.
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문제 정의
건물 암벽, 나무 등에 착생하는 이들 식몰은 착생근으로서 잎과 대생하는 짭은 기근을 형성하는 뎨,기근 은 대상 물체 표면에 밀착하거나 벽의 갈라진 좁은 톰으로 스며들어 강력히 착생하면서 식물체가 벽 등을 타고 높이 옱라갈 수 있게 해준다. American Ivy 는 흔히 접하는 관상 착생식물로 식물학적으로 많은 관심의 대상이 되고 있으나 이들의 부정근에 대한 연구는 구조적으로나 기농적으로 수행된 바 없다 이에 본 연구에서는 Americanl Ivy의 기근이홉착대상 표면에 강력히 부착할 때 착생에 따라 일어나는 형태 및 세포학적 룩성과 분화현상을 전자현미경적으로 자세히 밝혀보고자 하였다.
륵히 기근은 수분 유지, 광합성, 지탱의 기능을 수행하고 숙주식물 및 벽면 등에 식물체를 매우 강력히 착생할 수 있게 한다(Moore et al, 1995).본 연구는 부정근인 American Ivy의 기근이 어떠한 구조를 지니고 있어 벽면 등에 강력히 착생하는지에 대해 형태구조적, 세 포학적으로 비교 • 연구하였다.
제안 방법
TEM 법으로 연구될 시료들은 acetone과 Spurr resin의 혼합용액으로 치환된 후 Spurr 용액에 포매되어 65°C drying oven에서 48시간 동안 중합 • 경화되 었다. 포매된 block은 유리칼로 Reichert Ultracut-S ultramicrotome상에서 약 0.5〜0.75 um의 후박절 편으로 제작되어 0.5% toluidine blue 용액으로 10〜 15초간 염색하여 Zeiss 광학현미경으로 조사되었다 재차 trimming 되 어 diamond knife로 약 60 〜90 nm의 얇은 초박절 편이 만들어지면 0.35〜0.5% chloroform-diethanol로 coating된 그리드로 옮겨져 70% methanol로 제조된 5% uranyl acetate와 lead citrate로 이중염색하였다. Uranyl acetate 용액에서는 slide warmer 상에서 30°C, 45분 염색하여 3차 중 류수로 3회 세척하였고, lead citrate에서는 10〜15분 염색하였다 위의 과정을 거친 초박절 편은 한국 기초과학지원연구원 대구분소 소재 Hitachi H-7100 TEM 전자현미경으로 연구되었다.
대상 데이터
American (Parthenocissus sp.)-^ 기근은 건물 벽 또는 나무 표면에 착생하는 식물체에서 채취되어 실험에 이용되었다, 줄기의 절(node)에서 잎과 대생하여 여러 개 발달하는 기근 중홉착대상 표면에 착생하기 전 단계의 어린 기근 및 착생하는 원반상의 기근을 수차례 채취하여 광학 및 전자현미경적 시료 제작 실험에 사용하였다.
SEM 법으로 연구될 시료들은 세절되지 않고 원래의 형태로 실험되어 위의 TEM 법과 동일한 전 • 후 고정 및 탈수 과정을 거쳐 3회 100% 아세몬과 myl acetate로 치환되어 4°C에서 냉장 보관되었다. 이후 liquid COg] 의한 CPD (critical point drying) 과정을 거치고 sputter coater에 의해 약 10nm의 금속 피막이 입혀진 시료는 한국 기초과학지원연구원 대구분소 소재 Hitachi S-4200 SEM 전자현미경 으로 연구 되었다.
성능/효과
착생전 발달 중의 기근 유세포에는 이처럼 많은 EDS 및 함유물들이 포함되어 있는 반면, 착생 이후의 기근 유세포에는 이들이 거의 소멸되어 극히 일부만 세포벽 주변부로 밀려나 있었다. 액포 내에 축적된 EDS는 착생 전기근에서 표피조지 최외층 세포로 갈수록 다량 분포를 보였으며, 착생 후의 기근에서는 액포 및 세포의 변형으로 그 양이 급격히 감소하면 서 세포사멸의 과정이 시작되었다. 이와 같이 기근조지의 단계에 따라 EDS는 급격하게 양적인 변화를 보이는 뎨, 이러한 현상은 기근이 홉착면에 부착할 때 착생과 연관된 기능을 수행하는 것과 관련이 있을 것으로 추정되고 있다.
1). 어린 기근 및 이들이 형성되어 있는 줄 기 부분은 유연하게 휘는 반면, 착생하기 시작한 기근들은 점진적으로 색 변화를 일으키며 수분 공급이 감소하여 건조한 상태를 나타내기 시작하였다 착생의 기능을 수행하는 성숙한 기근은 원반상 구조로 대기 중에 노출되는 향축면과 벽면과 접하는 배축면으로 뚜렷하게 구분되었다(Fig. 2).착생이 더 옥 진행됨에 따라 향축면과 배축면의 표피조지 및 세포들은 모두 불규칙적인 형태로 변화되고 (Fig.
착생을 시작한 기근은 빠른 생장으로 세포가 훨씬 확장되었으며, EDS의 축적으로 인한 액포의 발달로 초기의 어린 기근에 비해 세포 내 소기관들은 세포벽 주위로 밀려 극히 얇게 분포하였다 착생을 기점으로 기근 내표피 최외층 및 인접한 세포층에서 급격한 변화가 일어나 (Fig. 12) 대부분의 액포 내에 축적되었던 다량의 EDS는 현저히 줄어들어 극히 소량만 잔류하거나 거의 사라져 공동화된 세포(empty cells)만 일시적으로 남게 되었다 (Fig. 13).이와 함께 세포질 내 미세구조들이 분해 • 소실되었고, 세포벽 또한 변형되어 점차 붙규칙적인 형태의 세포들로 변하였다.
후속연구
이와 같이 기근조지의 단계에 따라 EDS는 급격하게 양적인 변화를 보이는 뎨, 이러한 현상은 기근이 홉착면에 부착할 때 착생과 연관된 기능을 수행하는 것과 관련이 있을 것으로 추정되고 있다. 따라서 향후의 연구에서 EDS 의 성분분석,생장 단계별 세포 내 저장액포의 형성 및 소멸,EDS 축적시 분비 소낭의 관여동에 대하여 생리 및 구조적으로 자세히 추적하는 종합적이고 포괄적인 연구를 수행하고자 한다.
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