[논문]개미가 종자를 산포하는 춘계단명식물 깽깽이풀과 현호색의 전파체, 종자산포 및 발아 특성

김회진; 김갑태

doi:10.13047/kjee.2017.31.6.485

개미가 종자를 산포하는 춘계단명식물 깽깽이풀과 현호색의 전파체, 종자산포 및 발아 특성
Diaspore, seed dispersion and seed germination characteristics of two myrmecochrous spring ephemerals -Jeffersonia dubia and Corydalis remota- 원문보기

한국환경생태학회지 = Korean journal of environment and ecology, v.31 no.6, 2017년, pp.485 - 491

초록
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개미가 종자를 분산시키는 춘계단명식물 깽깽이풀과 현호색의 전파체 특성, 종자분산 및 발아특성을 밝히고자, 2014년 4월부터 2015년 6월까지 열매 수집, 전파체의 전처리에 따른 포장발아율을 조사하였다. 깽깽이풀의 전파체는 5mm 정도의 황갈~암갈색의 장타원형 종자에 부정형의 백색 지방체가 붙어 있고, 전파체는 15.86mg, 종자는 13.46mg, 지방체는 2.40mg 등의 평균값을 보였으며 지방체의 중량비는 15.13% 였다. 현호색 전파체는 지름이 1.2mm 정도의 광택이 나는 검은색 난형의 종자에 주걱형의 백색 지방체가 붙어 있고, 전파체는 2.58mg, 종자는 2.05mg, 지방체는 0.53mg 등의 평균값을 보였으며, 지방체의 중량비는 20.54% 였다. 털왕개미와 곰개미가 깽깽이풀 전파체를 물어가고, 곰개미와 고동털개미가 현호색 전파체를 물어갔다. 깽깽이풀의 발아율은 지방체 제거 유무에 무관하며, 전처리와 파종 시기 간에는 1% 유의수준에서 통계적 유의성이 인정되었다. 6월 20일에 파종에서, 깽깽이풀은 평균 발아율은 65%, 8월 19일 파종에서는 17.50%, 10월 20일 파종에서는 전혀 발아하지 않았다. 현호색의 발아율은 지방체 제거 유무간에 5%, 파종시기 간에는 1% 유의수준에서 통계적 유의성이 인정되었다. 무처리구에서 평균 54.17%가 발아하였고, 지방체를 제거한 처리구에서 평균 35.0%가 발아하였다. 6월 20일에 파종에서 발아율은 75%, 8월 19일 파종에서 53.75%, 10월 20일 파종에서 5.0%가 발아하였다. 개미가 종자를 분산시키는 춘계단명 식물종의 발아는 성숙하여 종자가 낙하하는 시기에 개미들이 개미집으로 부지런히 물어가는 것을 고려할 때 채종 후 곧바로 파종하는 것이 이들 식물종들이 진화해온 특성에 적합한 방법이며, 가장 높은 발아율을 확보할 수 있는 방법이라 판단된다. 개미가 종자를 분산시키는 춘계단명 식물종들은 개미와의 상리공생을 위하여 지방체를 생산하여 종자에 부착하고, 개미에 의하여 적온 적습한 환경조건, 개미집,으로 이동되어 배가 충분히 자라서 이듬해 봄에 발아에 성공하는 것이라 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study examined the germination characteristics by collecting fruits and pretreatment of the diaspore from April 2014 to June 2015 to investigate the diaspore characteristics, seed dispersion, and seed germination characteristics of two myrmecochorous spring ephemerals (MCSE): -Jeffersonia dubia (Jb) and Corydalis remota (Cr)-. The diaspore of Jb was about 5mm-long yellow-dark brown, oblong seeds with the attached amorphous white elaiosome. The mean weights of diaspore, seed, and elaiosome were 15.86mg, 13.46mg, and 2.40mg, respectively, and the elaiosome ratio was 15.13%. The diaspore of Cr was about 1.2mm diameter and glossy black ovoid seeds with the attached white spatula-shaped elaiosome. The mean weights of diaspore, seed, and elaisome were 2.58mg, 2.05mg, and 0.53mg, respectively, and the elaiosome ratio was 20.54%. Camponotus niponensis and Formica japonica transported the diaspore of Jb while Formica japonica and Lasius japonicus transported the diaspore of Cr. The germination percentage of Jb seeds was statistically significant and had the significance level of 1% with the pretreatment and date of sowing. However, it was independent of attachment of elaiosome. The mean germination percentages of Jb seeds was 65.0% during sowing on June 20, 17.5% during sowing on August 19, and 0% during sowing on October 20. The germination percentage of Cr was statistically significant and had the significance level of 5% and 1% with the attachment of elaisome and date of sowing, respectively. The mean germination rates were 54.17% and 35.0% in the non-treatment section and the treatment section with elaisome detached, respectively. The mean germination percentages of Cr seeds was 75.0% during sowing on June 20, 53.75% during sowing on August 19, and 5.0% during sowing on October 20. Considering the fact that the ants transported the diaspores to the ant house when the fruits of MCSE were ripened and dropped the seeds, the direct seeding right after collecting may be most suitable to the characteristics of the evolution of these plant species and may be the best method to obtain the highest germination percentages. Since the ants distribute their seeds, the MCSE produces and attaches the elaiosome to the seed to maintain the symbiotic relationship with ants. The ants then transport the seed to the ant house where the environment is controlled for suitable temperature and humidity, and then the MCSE succeeds in germination after the embryo grows sufficiently in the next spring.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

Table 1. Pretreatment of diaspores and seeding date in this study.
이에 이 연구는 우리나라 중부지방에서 개미가 종자를 분산시키는 춘계단명식물 깽깽이풀과 현호색의 전파체 특성과 종자분산 및 발아특성을 밝히고자, 2014년 4월부터 6월까지 열매 수집, 전파체의 전처리에 따른 포장발아시험을 실시하였다.

제안 방법

전파체, 종자 및 지방체 중량을 분석용 저울((METTLER AJ100)로 평량하고, 종자를 반으로 잘라 10-80× 실체현미경(V8 Discovery, Zeiss, Germany)하에서 내부구조를 관찰하고 필요한 사진을 촬영하였다.
정선된 전파체를 6월 20일 파종하고, 6월 20일부터 실온에서 건조하지 않도록 용기에 흡습지를 깔고 주 1회 관수하며 암조건에 저장하였다가 8월 19일에 2차 파종을 실시하였고, 8월 20일부터 냉장실(4-5℃)에서 암조건으로 저온저장하였다가, 10월 10일에 3차 파종을 실시하였다.
정선된 전파체를 6월 20일 파종하고, 6월 20일부터 실온에서 건조하지 않도록 용기에 흡습지를 깔고 주 1회 관수하며 암조건에 저장하였다가 8월 19일에 2차 파종을 실시하였고, 8월 20일부터 냉장실(4-5℃)에서 암조건으로 저온저장하였다가, 10월 10일에 3차 파종을 실시하였다. 종자의 파종시기와 종자 전처리는 Table 1에 보였으며, 세구별로 각각 10립의 종자를 4반복으로 파종하여 비닐포트를 포장에 배치하여 2015년 4월에 발아개체를 확인하였다.
지방체의 제거 유무와 종자 전처리에 따른 채종시기별 발아율을 파악하고자 4반복의 이원분산분석이 가능하도록 파종시험을 수행하였다. 채취된 전파체를 무처리와 엘라이오솜 제거 처리, 파종시기를 2014년 6월 20일, 8월 19일, 10월 20일로 나누어 파종용 상토를 채 운 비닐포트에 파종하였다.
지방체의 제거 유무와 종자 전처리에 따른 채종시기별 발아율을 파악하고자 4반복의 이원분산분석이 가능하도록 파종시험을 수행하였다. 채취된 전파체를 무처리와 엘라이오솜 제거 처리, 파종시기를 2014년 6월 20일, 8월 19일, 10월 20일로 나누어 파종용 상토를 채 운 비닐포트에 파종하였다. 정선된 전파체를 6월 20일 파종하고, 6월 20일부터 실온에서 건조하지 않도록 용기에 흡습지를 깔고 주 1회 관수하며 암조건에 저장하였다가 8월 19일에 2차 파종을 실시하였고, 8월 20일부터 냉장실(4-5℃)에서 암조건으로 저온저장하였다가, 10월 10일에 3차 파종을 실시하였다.
식물종별 전파체를 Kim(2011)의 방법에 준하여 급여시험을 맑은 날을 골라서 개미집이 분포하는 숲 가장자리에서 실시하였으며, 종자를 물어가는 개미를 관찰･촬영하였다(Figure 2). 현장에서 종자를 물어 가는 개미와 주변에서 관찰되는 개미를 종별로 3마리 이상 씩 포획하여 실험실에서 종을 동정하고, 필요시 사진을 촬영하였다. 포획된 개미는 표본을 만들어 상지대 곤충표본실에 보관하였다.

대상 데이터

ex Baker & S. Moore)과 현호색과의 현호색(Corydalis remota Fisch. ex Maxim.)을 대상으로 2014년 봄에 열매를 채취하여 실험실의 냉장고에 저온(4~5℃) 잠정적으로 보관하면서 시료로 이용하였다.
)을 대상으로 2014년 봄에 열매를 채취하여 실험실의 냉장고에 저온(4~5℃) 잠정적으로 보관하면서 시료로 이용하였다. 실험에 사용된 깽깽이풀 종자는 경기도 오산의 물향기수목원에서 2014년 5월 20일, 현호색 종자는 원주시 우산동과 단구동에서 2014년 4월 24일부터 30일까지 각각 채종하였다. 채종한 열매를 실험실로 가져와 저온저장(4~5℃)하며 실험에 이용하였다.

이론/모형

식물종별 전파체를 Kim(2011)의 방법에 준하여 급여시험을 맑은 날을 골라서 개미집이 분포하는 숲 가장자리에서 실시하였으며, 종자를 물어가는 개미를 관찰･촬영하였다(Figure 2). 현장에서 종자를 물어 가는 개미와 주변에서 관찰되는 개미를 종별로 3마리 이상 씩 포획하여 실험실에서 종을 동정하고, 필요시 사진을 촬영하였다.

성능/효과

3에 보였다. 깽깽이풀의 발아율은 지방체 제거 유무에 영향받지 않으며, 전처리와 파종시기 간에는 1% 유의수준에서 통계적 유의성이 인정되었다. 정선 후 무처리로 6월 20일에 파종한 결과, 깽꺵이풀은 평균 65%가 발아하였고, 60일간 습윤실온저장 후 파종한 결과 평균 17.
이러한 결과는 개미가 종자를 분산시키는 춘계단명 식물종의 발아는 성숙하여 종자가 낙하하는 시기에 개미들이 개미집으로 부지런히 물어가는 것을 고려할 때 채종 후 곧바로 파종하는 것이 이들 식물종들이 진화해온 특성에 적합한 방법이며, 가장 높은 발아율을 확보할 수 있는 방법이라 판단된다. 개미가 종자를 산포하는 춘계단명식물인 깽깽이풀, 복수초, 얼레지와 큰연영초 등이 당년에 기내에서 발아하지 않았다고 형태･생리적 휴면(morphophysiological dormancy)이라는 주장(Rhie, 2014; Lee et al.
깽깽이풀의 발아율은 지방체 제거 유무에 영향받지 않으며, 전처리와 파종시기 간에는 1% 유의수준에서 통계적 유의성이 인정되었다. 정선 후 무처리로 6월 20일에 파종한 결과, 깽꺵이풀은 평균 65%가 발아하였고, 60일간 습윤실온저장 후 파종한 결과 평균 17.50%가 발아하였다. 그리고 습윤저온저장 후에 파종한 결과는 전혀 발아하지 않았다(Table 3).
, 2009; Ohkawara, 2005; Lobstein & Rockwood, 1993)와는 상반된 결과였다. 정선 후 무처리로 6월 20일에 파종한 결과과 평균 75%가 발아하였고, 60일간 습윤실온저장 후 파종한 결과 평균 53.75%가 발아하였다. 그리고 습윤저온저장 후에 파종한 결과 평균 5.
현호색의 발아율은 지방체 제거 유무 간에 5%, 파종시기간에는 1% 유의수준에서 통계적 유의성이 인정되었다. 지방체가 붙어있는 무처리구에서 평균 54.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	전파체란 무엇인가?	개미가 종자를 산포하는 식물(myrmecochory)은 지방체(elaiosome)을 부착한 형태의 전파체(diaspore = seed + elaiosome) 형태로 성숙하여 열매로부터 탈락한다. 개미에게 보상할 지방체를 부착한 종자를 일반 종자와 구별하여 전파체라 한다(Kim, 2011; Gorb and Gorb, 2003; Beattie, 1985). 성숙한 전파체는 개미를 이용하여 최적의 발아조건을 얻고자 종피의 발아공이 위치한 부분에 저분자의 아미노산과 단당류, 지방산이 풍부한 지방체라는 육질의 구조를 부착하고 있다.
	개미가 전파체 중 애벌레의 먹이로 이용하는 것은 무엇인가?	성숙한 전파체는 개미를 이용하여 최적의 발아조건을 얻고자 종피의 발아공이 위치한 부분에 저분자의 아미노산과 단당류, 지방산이 풍부한 지방체라는 육질의 구조를 부착하고 있다. 개미는 전파체를 개미집으로 물어가 엘라이오솜은 떼어서 애벌레의 먹이로 이용하고 남은 종자는 개미집 내부의 쓰레기장이나 개미집 밖의 모래언덕 또는 개미군 체의 영역 경계로 내다버린다. 관찰한 대부분의 전파체는 개미가 지방체 부분을 물고 개미집으로 운반하나, 지방체가 탈락한 종자는 구형 또는 장타원형으로 개미의 큰 턱으로 종자를 물어서 개미집 밖으로 옮기기는 매우 힘들어 종자는 개미집 속에 남겨지는 것이 대부분이다.
	지방체가 탈락한 종자가 개미집 속에 남겨지는 것이 의미하는 바는 무엇인가?	관찰한 대부분의 전파체는 개미가 지방체 부분을 물고 개미집으로 운반하나, 지방체가 탈락한 종자는 구형 또는 장타원형으로 개미의 큰 턱으로 종자를 물어서 개미집 밖으로 옮기기는 매우 힘들어 종자는 개미집 속에 남겨지는 것이 대부분이다. 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 토양에서 의 종자생존율을 높이는 등 다양한 편익을 제공하여 생물종 간의 좋은 상리공생의 예이다(Rico-Gray and Oliveira, 2007;Gorb and Gorb, 2003; Beattie, 1985). 종자에는 고분자의 단백질, 전분이 많으나 엘라이오솜에는 저분자의 아미노산과 단당류가 많으며, 지방산, 아미노산의 종류가 종자와는 현저하게 다름을 밝혔고, 아미노산 함량은 엘라이오솜이 종자보다 7.

참고문헌 (22)

Beattie, A.J.(1985) The Evolutionary Ecology of Ant-Plant Mutualism. Cambridge Univ. Press. New York, USA. 182pp
Christian, Caroline E. and Maureen L. Stanton. 2004. Crytic consequences of a dispersal mutualism: seed burial elaiosome removal, and seed-bank dynamics. Ecology 85:1101-1110.

상세보기
Chung, J.D. and H.Y. Kim. 2001 Effects of storage condition and duration on seed germination of several native ornamental plants. Research Journal of Agricultural Science and Technology V: 59-69.
Fischer, R.C., V. Mayer, A. Richter, F. Hadacek and V. Mayer(2008) Chemical differences between seeds and elaiosomes indicate an adaptation to nutritional needs of ants. Oecologia 155: 539-547.

상세보기
Garrido, J.L., P.J. Rey and C.M. Herrera(2009) Influence of elaiosome on postdispersal dynamics of an ant-dispersed plant. Acta Oecologica 35: 393-399.

상세보기
Gorb, E. and S. Gorb(2003) Seed Dispersal by Ants in a Deciduous Forest Ecosystem: Mechanisms, Strategies, Adaptations. Kluwer Academic Publishers, 225p
Guitian, J. and J.L. Garrido. 2006. Is early flowering in myrmecochorous plants an adaptation for ant dispersal? Plant Species Biology 21: 165-171.

상세보기
Jo, M.Y. 2015. A Study on the Habitat Characteristics and Seed Dispersion of Jeffersonia dubia. MS Thesis Sangji University. 52pp.
Kim, G.T.(2014) A study on the ant's selection of the diaspores of four Corydalis Species. Korean Journal of Enviroment and Ecology 28(5): 495-499.

원문보기 상세보기
Kim, G.T.(2011) A study on the myrmecochorous plant species and their diaspore characteristics in middle part of the Korean Peninsula. Korean Journal of Enviroment and Ecology 25(5):685-690.
Kim, H.Y. and J.D. Chung 2001 Effects of $GA_3$ , Moist-Chilling Storage and Removal of Funiculus on the Germination of Dicentra spectabilis. Korean Journal of Horticulural Science and Technology. 19(1): 78-80.
Kondo, T., T. Miura, N. Okubo, M. Shimata, C. Baskin and J. Baskin(2004) Ecophysiology of deep simple epicotyl morphophysiological dormancy in seeds of Gagea lutea(Liliaceae). Seed Science Reserch 14(4): 371-378.

상세보기
Lee, S.Y., Y.H. Rhie1, Y.J. Kim and K.S. Kim(2012). Morphological and morphophysiological dormancy in seeds of several spring ephemerals native to Korea. Flower Research Journal 20(4):193-199.

상세보기
Lim, H.S., J.S. Kim and J.S. Eun. 2010. Effects of Chemicals on the Germination Rate of Seed in Bleeding Heart (Dicentra spectabilis L.). Journal of Agriculture & Life Sciences Volume 41(1):25-30.
Lobstein, M.B. and L.L. Rockwood(1993) Influence of elaiosome removal on germination in five ant-dispersed plant species. Virginia Journal of Science 44(1): 59-72.
Moreau, C.S., C.D. Bell, R. Vila, S.B. Achivald and N.E. Pierce(2006) Phylogeny of the ants: diversification in the age of angiosperms. Science 312: 101-104.

상세보기
Nomizu, T., Y. Niimi, and E. Watanabe. 2004. Embryo development and seed germination of Hepatica nobilis Schreber var. japonica as affected by temperature after sowing. Scientia Hort. 99:345-352.

상세보기
Ohkawara, K. 2005. Effects of timing of elaiosome removal on seed germination in the ant-dispersed plants, Erythronium japonicum(Liliaceae). Plant Species Biology 20: 145-148.

상세보기
Peters, M., Oberrath, R. and K. Bohning-Gaese. 2003. Seed dispersal by ants: are seed preferences influenced by foraging strategies or historical constraints? Floral 198: 413-420.

상세보기
Rhie, Y.H. 2014. Seed dormancy and germination of Jeffersonia dubia in relation to temperature, hormone levels, and cell wall polysaccharides. Phd Dissertation. Seoul National University. 104pp.
Rico-Gray, V. and P.S. Oliveira(2007) The Ecology and Evolution of Ant-Plant Interactions. the Univ. of Chicago Press. Chicago, USA. 331pp.
Vandelook, F. and J.A. Van Assche. 2009. Temperature conditions control embryo growth and seed germination of Corydalis solida (L.) Clairv., a temperate forest spring geophyte. Plant Biol. 11:889-906.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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