우리나라에서 개미가 종자를 분산시키는 식물종과 그 종자의 특성을 밝히고자, 2012년 4월부터 2013년 10월까지 열매 수집, 전파체 특성, 관련된 개미종을 조사하였다. 개미가 종자를 퍼뜨리는 엘라이오솜을 종자에 부착한 8종의 식물을 추가로 확인하였다. 종자에 부착된 엘라이오솜의 형태는 종마다 형태나 크기가 매우 다양하였다. 전파체를 물어가는 개미종은 곰개미, 곰뿔개미, 누운털개미, 주름개미, 긴호리가슴개미, 고동털개미 등 6종이었으며, 일본왕개미나 몸집이 작은 사쿠라개미 등은 전파체를 물어가지 않았다. 이러한 결과는 여름철에 개화하는 식물종도 개미와 엘라이오솜을 매개로 하는 상리공생함을 확인하였다. 앞으로 개미가 종자를 퍼뜨리는 자생 식물종을 파악하기 위한 많은 연구가 필요하다.
우리나라에서 개미가 종자를 분산시키는 식물종과 그 종자의 특성을 밝히고자, 2012년 4월부터 2013년 10월까지 열매 수집, 전파체 특성, 관련된 개미종을 조사하였다. 개미가 종자를 퍼뜨리는 엘라이오솜을 종자에 부착한 8종의 식물을 추가로 확인하였다. 종자에 부착된 엘라이오솜의 형태는 종마다 형태나 크기가 매우 다양하였다. 전파체를 물어가는 개미종은 곰개미, 곰뿔개미, 누운털개미, 주름개미, 긴호리가슴개미, 고동털개미 등 6종이었으며, 일본왕개미나 몸집이 작은 사쿠라개미 등은 전파체를 물어가지 않았다. 이러한 결과는 여름철에 개화하는 식물종도 개미와 엘라이오솜을 매개로 하는 상리공생함을 확인하였다. 앞으로 개미가 종자를 퍼뜨리는 자생 식물종을 파악하기 위한 많은 연구가 필요하다.
To search for native myrmecochorous plant species in Korea and their diaspore characteristics, collecting their fruits and diaspores, and the related ant species were studied from April 2012 to October 2013. Eight herb species growing in Korea are added to the myrmecochorous (seed attached elaiosome...
To search for native myrmecochorous plant species in Korea and their diaspore characteristics, collecting their fruits and diaspores, and the related ant species were studied from April 2012 to October 2013. Eight herb species growing in Korea are added to the myrmecochorous (seed attached elaiosome) plant list. Elaiosomes of eight herb species vary considerably in shape and size. Major ant species transporting the diaspore of myrmecochorous plants are Formica japonica, Lasius alienus, L. japonicus, Myrmica lobicornis, Temnothorax spinosior, Tetramorium tsushimae, but Camponotus japonicus and Nylanderia sakurae do not transport the diaspores. This study found out that mutualism between myrmecochorous summer-flowering plants and ants is carried out in Korea. Further research on the native myrmecochorous plants should be needed.
To search for native myrmecochorous plant species in Korea and their diaspore characteristics, collecting their fruits and diaspores, and the related ant species were studied from April 2012 to October 2013. Eight herb species growing in Korea are added to the myrmecochorous (seed attached elaiosome) plant list. Elaiosomes of eight herb species vary considerably in shape and size. Major ant species transporting the diaspore of myrmecochorous plants are Formica japonica, Lasius alienus, L. japonicus, Myrmica lobicornis, Temnothorax spinosior, Tetramorium tsushimae, but Camponotus japonicus and Nylanderia sakurae do not transport the diaspores. This study found out that mutualism between myrmecochorous summer-flowering plants and ants is carried out in Korea. Further research on the native myrmecochorous plants should be needed.
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문제 정의
이에 이 연구는 우리나라에서 개미가 종자를 분산시키는 자생 식물종과 그 종자의 특성을 밝히고자, 2012년 4월부터 2013년 10월까지 열매 수집, 전파체 특성, 관련된 개미종을 조사하였다.
제안 방법
5㎝)에 5립씩 배열하여 개미집이 분포하는 숲 가장자리와 공원지역에 배치하고 종자를 물어가는 개미를 Kim(2011)의 방법에 따라 관찰하였다. 현장에서 종자를 물어가는 개미와 주변에서 관찰되는 개미를 종별로 3마리 이상씩 포획하여 실험실에서 종을 동정하고, 필요시 사진을 촬영하였다. 포획된 개미는 표본을 만들어 상지대 곤충표본실에 보관하였다.
대상 데이터
개미가 종자를 분산시키는 식물로 밝혀진 분류군(Rico-Gray and Oliveira, 2007)에 속하는 자생식물들을 연구대상 식물 종으로 선택하였다. 조사대상지는 고성군, 양구군, 강릉시, 평창군 및 원주시를 중심으로 한 중부지방과 남부 백운산과 광양시에서 개화, 화기구조를 조사하고, 열매를 채취하여 채종하였으며, 전파체(종자+엘라이오솜) 형태 등은 10-80x 실체현미경(V8 Discovery, Zeiss, Germany) 하에서 관찰하고 필요한 사진을 촬영하는 Kim(2011)의 방법에 따랐다.
개미가 종자를 분산시키는 식물로 밝혀진 분류군(Rico-Gray and Oliveira, 2007)에 속하는 자생식물들을 연구대상 식물 종으로 선택하였다. 조사대상지는 고성군, 양구군, 강릉시, 평창군 및 원주시를 중심으로 한 중부지방과 남부 백운산과 광양시에서 개화, 화기구조를 조사하고, 열매를 채취하여 채종하였으며, 전파체(종자+엘라이오솜) 형태 등은 10-80x 실체현미경(V8 Discovery, Zeiss, Germany) 하에서 관찰하고 필요한 사진을 촬영하는 Kim(2011)의 방법에 따랐다.
이론/모형
다량의 전파체(종자+엘라이오솜)를 확보한 경우 목재로 제작한 접시(11x8x0.5㎝)에 5립씩 배열하여 개미집이 분포하는 숲 가장자리와 공원지역에 배치하고 종자를 물어가는 개미를 Kim(2011)의 방법에 따라 관찰하였다. 현장에서 종자를 물어가는 개미와 주변에서 관찰되는 개미를 종별로 3마리 이상씩 포획하여 실험실에서 종을 동정하고, 필요시 사진을 촬영하였다.
성능/효과
목재로 제작한 접시에 전파체를 배열하여 물어가는 개미를 관찰하면서 촬영한 사진과 채집된 개미표본 일부를 Figure 2에 보였다. 급여시험지에서 관찰된 개미는 곰개미, 고동털개미, 누운털개미, 일본왕개미, 사쿠라개미, 곰뿔개미, 긴호리가슴개미, 주름개미 등 총 8종이었다. 전파체를 물어가는 개미종은 곰개미, 고동털개미, 누운털개미(Fig.
꽃며느리밥풀(Figure 1,A), 알며느리밥풀(Figure 1,B) 및 잔털제비꽃(Figure 1,D)에서는 둥글거나 타원형의 종자 한 쪽에 막대 또는 반타원형 모양이었고, 마주송이풀(Figure 1,C), 왕원추리(Figure 1,E) 및 환삼덩굴(Figure 1,H)는 종자 전체를 감싸고 일부 막대모양이었고, 뻐꾹나리(Figure 1,F)는 종자전체를 그물구조로 감싸고 있는 모양이었다. 이 연구의 결과로 확인 식물종들은 잔털제비꽃을 제외한 식물 7종은 Kim(2011)이 보고한 봄에 일찍 개화하는 식물(spring ephemeral)들인 제비꽃과, 꿀풀과, 양귀비과, 현호색과, 백합과 및 괭이밥과의 식물들과 달리 여름에 꽃을 피우는 현삼과, 백합과, 앵초과 및 삼과로 꽃을 피우는 계절과 무관하게 개미가 종자를 산포하는 식물종들이 있음을 확인한 의미가 있다고 판단된다. 왕원추리와 뻐꾹나리의 경우에는 Lee(2012)가 보고한 12종과 겹치는 식물종이다.
급여시험지에서 관찰된 개미는 곰개미, 고동털개미, 누운털개미, 일본왕개미, 사쿠라개미, 곰뿔개미, 긴호리가슴개미, 주름개미 등 총 8종이었다. 전파체를 물어가는 개미종은 곰개미, 고동털개미, 누운털개미(Fig. 2,B), 곰뿔개미(Fig. 2,A), 긴호리가슴개미, 주름개미 등 6종이었으며, 상대적으로 몸집이 큰 곰개미는 모든 종의 전파체를 빈번하게, 몸집이 작은 편인 고동털개미와 누운털개미도 비교적 많은 전파체를, 몸집이 아주 작은 긴호리가슴개미와 주름개미는 상대적으로 전파체를 물어가는 빈도가 낮은 것으로 나타났다. 그러나 야외에서 함께 서식하는 몸집이 큰 일본왕개미나 몸집이 작은 사쿠라개미 등은 전파체를 물어가지 않았다.
종자에 엘라이오솜이 뚜렷이 부착되어 있고 종자 급여시험에서 개미가 이들 전파체를 물어가는 것이 확인된 식물종의 목록은 Table 1에 전파체의 형태적 특성은 Figure 1에 각각 제시하였다. 제한된 조사원과 시간적 공간적 제약으로 충분한 조사가 어려웠으나, 이번 조사에서 확인된 개미가 종자를 퍼뜨리는(엘라이오솜을 종자에 부착한) 식물종 8종을 확인하였다.
현삼과의 꽃며느리밥풀(Melampyrum roseum), 알며느리밥풀(M. roseum var. ovalifolium), 마주송이풀(Pedicularis resupinata)등 3종, 백합과의 왕원추리(Hemerocallis fulva for. kwanso)와 뻐꾹나리(Tricyrtis macropoda) 등 2종, 제비꽃과의 잔털제비꽃(Viola keiskei) 1종, 앵초과의 큰앵초(Primula jesoana) 1종, 삼과의 환삼덩굴(Humulus japonicus) 1종 등 총 8종의 식물이 Kim(2011)이 보고한 24종 이외에 추가적으로 밝혀졌다. 이러한 결과는 Rico-Gray and Oliveira (2007)가 온대에 속하는 북미 동부, 일본 및 지중해지역에 1.
후속연구
엘라이오솜이 종자 분산에 미치는 myrmecochorous system의 긍정적인 영향은 생태학적으로 진화생물학적으로 매우 중요함을 밝힌 Garrido et al.(2009)의 보고로 보아, 특히, 보호대상 초본식물의 보존을 위해서는 식물종과 개미에 대한 조사와 급여시험 등의 많은 연구가 필요할 것이라 사료된다.
(1997)의 보고로 보아 개미에 의한 종자분산은 생존률에 영향한다고 판단된다. 특히, 뻐꾹나리, 꽃며느리밥풀, 알며느리밥풀등 며느리밥풀속 식물에 대한 서식환경, 개미와의 공생관계 등에 대한 정밀조사가 이들 식물종의 보전에 필요할 것이라 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
개미가 엘라이오솜이 붙어있는 종자를 물어가 엘라이오솜은 떼어서 애벌레의 먹이로 이용하고 남은 종자는 개미집 내부의 쓰레기장이나 집 밖의 모래언덕 또는 개미군체의 영역 경계로 내다버리는 행동은 어떤 편익을 제공하는가?
개미는 엘라이오솜이 붙어있는 종자를 개미집으로 물어가 엘라이오솜은 떼어서 애벌레의 먹이로 이용하고 남은 종자는 개미집 내부의 쓰레기장이나 집 밖의 모래언덕 또는 개미군체의 영역 경계로 내다버린다. 개미의 이런 행동이 1)씨앗의 피식(predation)을 피하게 하고, 2) 씨앗이 흩어져 개체간 경쟁으로부터 벗어나고, 3)발아에 적합한 장소에 도달하고, 4)종자가 모체로부터 멀어짐에 따라 종자의 사망률이 낮아지고, 5) 종자가 유기물이 풍부하고 배수가 양호한 토양에서 발아할 수 있게 하고, 6)산불의 피해나 척박한 토양에서의 종자생존율을 높이는 등 다양한 편익을 제공하여 생물종 간의 좋은 상리공생의 예이다(Beattie, 1985; Gorb and Gorb, 2003; Rico-Gray and Oliveira, 2007). 엘라이오솜에는 저분자의 아미노산과 단당류가 많으며, 지방산, 아미노산의 종류가 종자와는 현저하게 다르며, 아미노산 함량은 엘라이오솜이 종자보다 7.
엘라이오솜은 무엇인가?
다수의 식물은 개미를 유인하기 위하여 종피에 엘라이오솜(elaiosome 또는 지방체)이라 하는 육질의 구조를 부착하고 있다. 엘라이오솜은 oil을 뜻하는 그리스어 'ělaion'과 body를 뜻하는 그리스어 'sŏma'의 합성어로 지방과 단백질이 풍부한 여러 가지 형태의 지방체를 말한다. 개미는 엘라이오솜이 붙어있는 종자를 개미집으로 물어가 엘라이오솜은 떼어서 애벌레의 먹이로 이용하고 남은 종자는 개미집 내부의 쓰레기장이나 집 밖의 모래언덕 또는 개미군체의 영역 경계로 내다버린다.
곤충의 종자 산포는 어떤 역할을 하는가?
곤충의 화분매개나 종자 산포는 식물 개체군 또는 군집의 동태에 영향하며, 식물종간의 수분, 종자피식 및 종자분산의 효율성 차이는 치묘발생과 생장에 영향하며, 특히 곤충의 종자 산포는 식물이 새로운 서식처에 정착하거나, 종자의 재배치를 통하여 종자와 치묘의 생존율을 높여 식물종의 생존에 결정적인 역할을 한다 (Schowalter, 2006). 다수의 식물은 개미를 유인하기 위하여 종피에 엘라이오솜(elaiosome 또는 지방체)이라 하는 육질의 구조를 부착하고 있다.
참고문헌 (23)
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