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문제 정의
- coreana)는 멸종위기 식물로 지정되어 있다(Hammer and Khoshbakht, 2005; Korea National Arboretum, 2012). 따라서 본 연구에서는 몇 가지 자생 관상용 Heloniopsis와 Thalictrum속 식물들을 대상으로 첫째, 종자가 형태적으로 미숙한지, 둘째, 만약 미숙배 종자라면 어떠한 형태인지, 셋째, 형태적 휴면 또는 형태생리적 휴면 중 어떤 휴면 유형을 보이는지를 조사하여, 추후 이러한 종자휴면의 생태･생리적 연구를 위한 기초자료를 제공하고자 수행하였다.
제안 방법
- 특히 연구 대상종 중 꿩의다리속 종자는 수과(achene)로서 과피 내부의 실제 종자부위를 종자의 길이로 측정하였다. 또한 미숙배인지 여부를 판단하기 위해서 유근이 돌출되기 직전에 배의 길이를 측정하였다.
- , Seoul, Korea)으로 내부 형태를 관찰하였다. 반으로 자른 종자를 해부현미경의 작업대에 올려놓고 micrometer가 장착된 접안렌즈로 관찰하면서 종자와 배의 길이를 측정하였다. 종자와 배의 길이를 측정한 후 miview USB digital microscope(MV 1302U, CosView Technologies Co.
- 발아하기 직전의 배의 길이를 조사하였다(Table 1). 백합과의 처녀치마 두 종 모두 배가 일정 크기까지 신장한 후 유근이 돌출되었다(결과 미제시).
- 배양 중에 곰팡이에 오염된 부위가 발견될 때마다 petri dish를 꺼내어 benomyl 수화제로 소독하였다. 배양 후 일주일 간격으로 총 8주 동안 발아율을 조사하였고, 조사 시 부패하여 미발아된 종자들은 발아율 계산에서 제외하였다. 배양 중 처녀치마, 숙은처녀치마, 금꿩의다리, 자주꿩의다리 및 연잎꿩의다리 종자의 부패율은 각각 40%, 17%, 3%, 30% 및 8% 정도였다.
- 따라서 배의 발달은 종자 내부의 배유조직에 대한 배의 상대적인 크기로 표현해야 정확하다 할 수 있다. 본 연구에서는 미숙배의 신장을 좀더 명확하게 표현할 수 있는 배(embryo)와 종자의(seed)의 비율인 E:S ratio(Vandelook et al., 2007)를 계산하였다. 특히 연구 대상종 중 꿩의다리속 종자는 수과(achene)로서 과피 내부의 실제 종자부위를 종자의 길이로 측정하였다.
- 본 연구에서는 종자의 길이, 너비 및 배의 길이를 조사하였다(Table 1). 또한 같은 종이더라도 종자의 크기가 다양하고 배의 길이도 차이가 있기 때문에, 종자의 길이에 대한 배의 상대적인 크기를 좀 더 명확하게 표현할 수 있는 E:S ratio(Vandelook et al.
- 정선한 종자들을 90 × 15mm disposable petri dish에 여과지(Whatman No. 2) 2매를 깔고 benomyl 수화제(500mg･L-1)를 분무하여 약 1-2시간 정도 소독하였다.
- 반으로 자른 종자를 해부현미경의 작업대에 올려놓고 micrometer가 장착된 접안렌즈로 관찰하면서 종자와 배의 길이를 측정하였다. 종자와 배의 길이를 측정한 후 miview USB digital microscope(MV 1302U, CosView Technologies Co., Ltd., Shenzhen, China)를 이용해 60-200배율로 종자 내부를 촬영하였다. 종자 내부의 배의 크기는 종자의 크기가 작을수록 상대적으로 작은 경우가 많다.
- 채종한 종자들은 곧바로 실험실로 가져와 외부사진을 촬영하였다. 채종 약 보름 후에 충실한 종자를 반으로 잘라 해부현미경(KSZ-1B, Samwon Scientific Co., Ltd., Seoul, Korea)으로 내부 형태를 관찰하였다. 반으로 자른 종자를 해부현미경의 작업대에 올려놓고 micrometer가 장착된 접안렌즈로 관찰하면서 종자와 배의 길이를 측정하였다.
대상 데이터
- 백합과의 처녀치마, 미나리아재배과의 금꿩의다리, 자주꿩의다리 및 연잎꿩의다리 종자는 경기도 용인소재 한택식물원에서 각각 2012년 5월 20일, 9월 20일, 9월 30일, 9월 19일에 채종하였다. 숙은처녀치마 종자는 전라북도 무주에 위치한 덕유산 향적봉에서 2012년 6월 18일에 채종하였다.
- 백합과의 처녀치마, 미나리아재배과의 금꿩의다리, 자주꿩의다리 및 연잎꿩의다리 종자는 경기도 용인소재 한택식물원에서 각각 2012년 5월 20일, 9월 20일, 9월 30일, 9월 19일에 채종하였다. 숙은처녀치마 종자는 전라북도 무주에 위치한 덕유산 향적봉에서 2012년 6월 18일에 채종하였다. 채종한 종자 또는 과실은 지퍼백에 담아 실험실(25-30℃, 20-30µmol･s-1･m-2)로 가져와 7-15일 정도 건조, 후숙과정을 거친 후 5℃ cold-lab chamber(DS-91, Dasol Scientific Co.
- , 2007)를 계산하였다. 특히 연구 대상종 중 꿩의다리속 종자는 수과(achene)로서 과피 내부의 실제 종자부위를 종자의 길이로 측정하였다. 또한 미숙배인지 여부를 판단하기 위해서 유근이 돌출되기 직전에 배의 길이를 측정하였다.
성능/효과
- 결론적으로 한반도에 자생하는 많은 수의 백합과, 미나리아재비과 종들의 종자는 모식물체에서 탈리되는 시점에 미숙배를 가지고 있는 것으로 판단되었다. 본 연구에서는 다섯 가지 자생종을 대상으로 한 기초특성을 바탕으로 하여 형태적 또는 형태생리적 휴면인지는 분류하였으나, 어떠한 유형의 형태생리적 휴면인지에 관해서는 구체적인 휴면의 생태･생리연구가 이루어져야 할 것으로 판단된다.
- 꿩의 다리 세 종의 경우 종자의 크기와 과피의 모양은 달랐으나 과피 내부의 종자는 비슷한 모양이었다. 그러나 연구 대상 다섯 종 모두 배의 크기가 작다는 것을 확인할 수 있었다. Martin(1946)은 종자를 내부 배의 형태에 따라 크게 기저형(basal), 지협형(peripheral, 주변형) 및 중축형(axile)의 세 가지 분류군으로 나누었다.
- 금꿩의다리, 자주꿩의다리 및 연잎꿩의다리의 종자는 30일 동안 각각 12.5%, 3.3% 및 0%가 발아하였기 때문에(Fig. 2B), 종자의 약 87%, 96% 및 100%가 형태생리적 휴면임을 알 수 있었다. 따라서 미숙배가 발아지연의 첫 번째 원인이며, 추가적인 생리적 요인으로 인해 발아가 다소 지연되는 것으로 보인다.
- 2A). 따라서 Heloniopsis속은 simple-type MPD로 판단되었다.
- 2A), 각 종자의 약 22%, 40% 정도가 형태적 휴면으로 판단되었다. 따라서 두 종의 나머지 약 78%, 60% 정도는 형태생리적 휴면으로 판단되었다. 일본 자생종인 Heloniopsis orientalis의 경우, 30일 내에 거의 대부분의 종자가 발아하였다고 보고되었다(Copete et al.
- 꿩의다리 세 종 모두 종자 길이의 70% 정도까지 배가 신장한 후 발아하였다. 따라서 본 연구의 5종 모두 미숙배인 것을 확인하였고, 이는 발아하기까지 일정시간을 지연시키는 요인으로서 형태적 종자휴면을 보이는 것으로 판단되었다. 미국 자생종인 T.
- , 2011; Takahashi, 1984). 따라서 자생지의 환경과 지리적인 위치에 따라서 휴면성의 깊이는 차이가 있음을 확인할 수 있었다.
- 백합과의 처녀치마 두 종 모두 배가 일정 크기까지 신장한 후 유근이 돌출되었다(결과 미제시). 미나리아재비과의 금꿩의다리, 자주꿩의다리 및 연잎꿩의다리의 배는 초기 배의 길이에 비해 각각 270%, 500% 및 277% 정도 증가되었다(Table 1). 꿩의다리 세 종 모두 종자 길이의 70% 정도까지 배가 신장한 후 발아하였다.
- 백합과의 처녀치마와 숙은처녀치마는 미발달형 배를 가지고 있었고, 두 종 모두 심장형 배(heart-shaped embryo)보다는 더 발달된 어뢰형 배(torpedo-shaped embryo)를 가지는 것으로 판단된다. 미나리아재비과의 세 종 모두 미발달형 배로 판단되나, 배의 너비에 비해 약간 긴 형태를 보였고 어뢰형 배의 형태를 보였다. 백합과 종자들의 배는 직선형이 대부분인 것으로 알려져 있는데(Martin, 1946), 한반도 특산 처녀치마 두 종은 미발달형 배를 가지고 있어, 몇 안 되는 예외 종으로 판단되었다.
- 본 연구에서 처녀치마와 숙은처녀치마는 미성숙 배를 가지고 있지만, 30일 내에 각각 22.7%, 40.7%가 발아하였기 때문에(Fig. 2A), 각 종자의 약 22%, 40% 정도가 형태적 휴면으로 판단되었다. 따라서 두 종의 나머지 약 78%, 60% 정도는 형태생리적 휴면으로 판단되었다.
- , 2007)를 제시하였다. 종자의 길이는 백합과의 처녀치마와 숙은처녀치마, 미나리아재비과의 금꿩의다리가 가장 길었고, 5mm 이상이었다. 그러나 처녀치마와 숙은처녀치마는 종자의 가장자리의 하얀색 날개부위를 제외하면 실제 배유조직을 포함하는 종자부위는 2mm 미만이었고, 종자의 너비도 0.
- 파종 후 8주 동안의 발아율은 연구대상 5종 간에 극명한 차이를 보였다(Fig. 2). 처녀치마 두 종은 2주까지 발아하지 않다가 3주째부터 발아하기 시작하였고(Fig.
후속연구
- 본 연구에서는 다섯 가지 자생종을 대상으로 한 기초특성을 바탕으로 하여 형태적 또는 형태생리적 휴면인지는 분류하였으나, 어떠한 유형의 형태생리적 휴면인지에 관해서는 구체적인 휴면의 생태･생리연구가 이루어져야 할 것으로 판단된다. 또한 발아가 지연되는 원인이 무엇인지, 그리고 촉진시킬 수 있는 방법이 무엇인지에 관해 추가적인 연구가 이루어져야 할 것이다. 지난 수십 년간 국내에서도 많은 숙근성 식물들의 종자휴면에 관해 연구가 진행되어 왔다.
- 결론적으로 한반도에 자생하는 많은 수의 백합과, 미나리아재비과 종들의 종자는 모식물체에서 탈리되는 시점에 미숙배를 가지고 있는 것으로 판단되었다. 본 연구에서는 다섯 가지 자생종을 대상으로 한 기초특성을 바탕으로 하여 형태적 또는 형태생리적 휴면인지는 분류하였으나, 어떠한 유형의 형태생리적 휴면인지에 관해서는 구체적인 휴면의 생태･생리연구가 이루어져야 할 것으로 판단된다. 또한 발아가 지연되는 원인이 무엇인지, 그리고 촉진시킬 수 있는 방법이 무엇인지에 관해 추가적인 연구가 이루어져야 할 것이다.
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