The walls of guard cells have many specialized features. Guard cells are present in the leaves of bryophytes, ferns, and almost all vascular plants. However, they exhibit considerable morphological diversities. There are two types of guard cells: the first type is found in a few monocots, such as pa...
The walls of guard cells have many specialized features. Guard cells are present in the leaves of bryophytes, ferns, and almost all vascular plants. However, they exhibit considerable morphological diversities. There are two types of guard cells: the first type is found in a few monocots, such as palms and corn, and the other is found in most dicots, many monocots, mosses, ferns, and gymnosperms. In corns, guard cells have a characteristic dumbbell shape with bulbous ends. Most dicot and monocot species have kidney-shaped guard cells that have an elliptical contour with a pore at its center. Although subsidiary cells are common in species with kidney-shaped stomata, they are almost always absent in most of the other plants. In this study, there were many different stomatal features that were associated with kidney-shaped guard cells, but not dumbbell shaped guard cells, which are present in most grasses, such as cereals. Each plant investigated exhibited different characteristic features and most of these plants had kidney-shaped guard cells. However, the guard cells of Chamaesyce supina Mold, were often more rectangular than kidney-shaped. In contrast, Sedum sarmentosum guard cells were of the sink ensiform type and in Trifolium repens, the guard cells exhibited a more rhombic shape. Therefore, kidney-shaped guard cells could be divided into a number of subtypes that need to be investigated further.
The walls of guard cells have many specialized features. Guard cells are present in the leaves of bryophytes, ferns, and almost all vascular plants. However, they exhibit considerable morphological diversities. There are two types of guard cells: the first type is found in a few monocots, such as palms and corn, and the other is found in most dicots, many monocots, mosses, ferns, and gymnosperms. In corns, guard cells have a characteristic dumbbell shape with bulbous ends. Most dicot and monocot species have kidney-shaped guard cells that have an elliptical contour with a pore at its center. Although subsidiary cells are common in species with kidney-shaped stomata, they are almost always absent in most of the other plants. In this study, there were many different stomatal features that were associated with kidney-shaped guard cells, but not dumbbell shaped guard cells, which are present in most grasses, such as cereals. Each plant investigated exhibited different characteristic features and most of these plants had kidney-shaped guard cells. However, the guard cells of Chamaesyce supina Mold, were often more rectangular than kidney-shaped. In contrast, Sedum sarmentosum guard cells were of the sink ensiform type and in Trifolium repens, the guard cells exhibited a more rhombic shape. Therefore, kidney-shaped guard cells could be divided into a number of subtypes that need to be investigated further.
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가설 설정
첫 번째로 표피가 잘 벗겨진다. 두 번째로 기공이 커서 관찰이 용이하다. 세 번째는 대부분의 기공생리학 연구가 닭의장풀로 이루어졌기 때문에 실험 결과의 비교가 편리하다.
세 번째로 공변세포 내에 엽록체의 유무에 따른 분류가 있다. 대부분의 식물은 공변세포에 엽록체를 가지나, 공변세포에 엽록체가 없는 식물은 자주달개비, 양파 그리고 펠라고니움속(Pelagonium zonale.
제안 방법
현재까지 피자식물문의 쌍자엽 식물과 단자엽식물의 기공 형태를 크게 콩팥형과 아령형으로 나누어서 분류해 왔으나, 본 연구에서 많은 단자엽식물이 콩팥 형태를 보이는 것을 관찰하였다. 따라서 기존의 단자엽식물과 쌍자엽식물의 기공 형태에 대한 일반적인 이해의 한계를 살펴보고 기공 모양의 형태적 특성의 개념화를 시도하였다.
표피를 분리할 때 엽육세포가 손상 되지 않도록 표피를 벗길 때 엽육세포와 표피를 90° 각도를 유지하여 표피의 손상을 최소화 하였다. 벗긴 표피를 플라스틱 petri-dish로 옮긴 후 가장 잘 벗겨진 샘플을 카메라를 장착한 현미경(Olympus)을 이용하여 400 또는 1,000배로 확대하여 찍었다. 닭의장풀을 실험재료로 가장 많이 사용하는 이유는 세 가지이다.
표피를 분리할 때 엽육세포가 손상 되지 않도록 표피를 벗길 때 엽육세포와 표피를 90° 각도를 유지하여 표피의 손상을 최소화 하였다.
대상 데이터
), 쥐똥나무(Ligustrum obtusifolium Siebold &Zucc), 코레우스(Solenostemon scutellarioides)를 사용하였다.
콩팥형과 아령형의 공변세포에서 부세포는 존재하지 않는 경우가 매우 흔하다. 기공 연구에 가장 많이 사용되는 실험재표는 닭의장풀아강의 닭의장풀과 장미아강의 콩과에 속하는 잠두이다(Fig. 16).
실험 재료는 충북대학교 캠퍼스, 청주의 들 그리고 산에서 채취하여 사용하였다. 실험재료로는 국화아강에 속하는 개망초(Erigeron annuus (L.
), 쥐똥나무(Ligustrum obtusifolium Siebold &Zucc), 코레우스(Solenostemon scutellarioides)를 사용하였다. 조록나무아강의 돌나물(Sedum sarmentosum), 장미아강의 박태기나무(Cercis chinensis), 애기땅빈대(Chamaesyce supina Mold)와 크로바(Trifolium repens), 석죽아강의 쪽(Persicaria tinctoria)과 쇠비름(Portulaca oleracea L.)이 사용되었다. 실험재료들이 시들지 않게 야외에서 채취한 후 물에 젖인 상태에서 실험실로 가져온 후 표피를 벗겼다.
성능/효과
두 번째로, 공변세포의 형태는 기존의 콩팥형과 아령형에서 좀 더 세분화하면 콩팥형(개망초, 콜레우스, 쇠비름, 박태기나무, 양파, 사철베고니아, 동부), 장타원형(쥐똥나무, 잠두와 애기땅빈대), 잎술형(돌나물), 사방형(크로바), 반달형(자주달개비) 그리고 아령형(옥수수)으로 분류할 수 있었다.
첫 번째로, 기공의 분류는 닭의장풀과 같이 기공복합체(공변세포 + 부세포 + 말단세포)로 구성되어 있는지, 아니면 공변세포와 부세포로 이루어지는지(돌나물과 사철베고니아), 그리고 마지막으로 대부분의 식물에서 관찰할 수 있듯이 부세포가 없는 것으로 분류할 수 있다. 실제로 기공복합체인 공변세포, 부세포 그리고 말단세포를 가지는 경우는 본 실험에서는 닭의장풀에서만 유일하였다.
1, 2). 현재까지 피자식물문의 쌍자엽 식물과 단자엽식물의 기공 형태를 크게 콩팥형과 아령형으로 나누어서 분류해 왔으나, 본 연구에서 많은 단자엽식물이 콩팥 형태를 보이는 것을 관찰하였다. 따라서 기존의 단자엽식물과 쌍자엽식물의 기공 형태에 대한 일반적인 이해의 한계를 살펴보고 기공 모양의 형태적 특성의 개념화를 시도하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
일반적인 공변세포의 길이와 넓이는?
공변세포는 모든 고등식물에서 볼 수 있고 선태류 같은 하등식물에도 존재하며, 크기는 비교적 작으나 종류에 따라 형태적 특징이 매우 다양하다. 보통 길이는 10~80 μm, 넓이는 수 μm~50 μm에 이른다. 기공 연구에 가장 많이 사용되는 식물들은 닭의장풀(Commelina communis L.
기공은 식물의 어디에 분포하나?
)의 공변세포는 길이 48 μm, 넓이 12 μm이고, 잠두(Vicia faba)는 길이 46 μm, 넓이 13 μm으로 광학현미경으로 관찰할 수 있다. 기공은 대부분 잎의 윗면(abaxial, uppor side)과 아랫면(abaxial, lower side)에 모두 분포하지만 밀도는 아랫면이 높다. 공변세포의 가장 큰 특징은 공변세포벽의 구조이다.
공변세포벽의 구조는 어떻게 생겼나?
공변세포의 가장 큰 특징은 공변세포벽의 구조이다. 이들 세포벽의 일부분은 두꺼워서 일반적인 표피세포(약 1 μm~2 μm)와는 달리 5 μm가 넘는 경우가 많다. 콩팥모양의 공변세포는 바깥쪽의 세포벽(표피세포와 접촉하고 있는 벽)은 얇고 안쪽의 세포벽은 두껍다. 이와 같은 구조는 공변세포의 팽압이 증가할 때 압력은 세포벽이 얇은 바깥쪽으로 작용하여 공변세포의 가운데 부분이 오목한 모양으로 열리게 된다.
참고문헌 (14)
Kim, D. J., Lee, J. S., 2007, Current theories for mechanism of stomatal opening, J. Plant Biol., 50, 523-526.
Lee, J. S., 2013, Do really close stomata by soil drying ABA produced in the roots and transported in transpiration stream? American J. Plant Sci., 4, 169-173.
Lee, J. S., Bowling, D. J. F., 1993a, Influence of the mesophyll on the change of electrical potential difference of guard cells induced by red light and $CO_2$ in Commelina communis L. and Tradescantina virginiana L, Kor. J. Bio., 36, 383-389.
Lee, J. S., Bowling, D. J. F., 1993b, The effect of a mesophyll factor on the swelling of guard cell protoplasts of Commelina communis L, J. Plant Physiol., 142, 203-207.
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