침입종 미국실새삼(Cuscuta pentagona Engelm.)의 기주식물 선호도, 기생부위 및 위해가능성 Host plant preference, parasitic site and risk possibility of Cuscuta pentagona Engelm, invasive plant in Korea원문보기
이 연구는 완전 기생성 침입종인 미국실새삼(Cuscuta pentagona)의 기주선호도와 기생부위를 야외현장과 기생유도 실험 통하여 확인하여 이들 식물의 기주다양성을 알아보고 잠재적인 위해성을 제시하고자 시도하였다. 미국실새삼의 기생은 구상나무와 신갈나무와 같은 목본성 식물종(12.1%)의 목질화가 되지 않은 소지나 잎에서도 관찰되었다. 미국실새삼의 기주식물종은 국화과에 속하는 종이 가장 많았고, 과내 차지하는 기주식물종의 비율은 사초과, 마디풀과 그리고 콩과 등의 것에서 높았다. 기생 유도 실험을 통해 미국실새삼은 1종을 제외한 모든 식물에 기생할 수 있음이 확인됨으로써 이 침입식물의 분포의 제한 요인은 분산과정이라는 것을 알 수 있었다. 기주식물의 감염된 부위는 줄기와 잎 두 곳에서 대부분 나타났고, 드물게 잎이나 줄기에만 나타나기도 하였다. 이 연구로 12개 과의 기숙식물 45종(12개 과의 초본식물 33종과 목본식물 12종)을 새롭게 추가하였다. 그 중에는 조와 같은 농작물뿐만 아니라 멸종위기야생식물 6종에도 기생하였고, 특히 후자의 경우에는 미국실새삼의 기생으로 식물체가 고사까지 당하는 경우도 있었다. 이는 미국실새삼이 잠재적으로 야생식물에게도 확산될 가능성이 높다는 것을 의미한다.
이 연구는 완전 기생성 침입종인 미국실새삼(Cuscuta pentagona)의 기주선호도와 기생부위를 야외현장과 기생유도 실험 통하여 확인하여 이들 식물의 기주다양성을 알아보고 잠재적인 위해성을 제시하고자 시도하였다. 미국실새삼의 기생은 구상나무와 신갈나무와 같은 목본성 식물종(12.1%)의 목질화가 되지 않은 소지나 잎에서도 관찰되었다. 미국실새삼의 기주식물종은 국화과에 속하는 종이 가장 많았고, 과내 차지하는 기주식물종의 비율은 사초과, 마디풀과 그리고 콩과 등의 것에서 높았다. 기생 유도 실험을 통해 미국실새삼은 1종을 제외한 모든 식물에 기생할 수 있음이 확인됨으로써 이 침입식물의 분포의 제한 요인은 분산과정이라는 것을 알 수 있었다. 기주식물의 감염된 부위는 줄기와 잎 두 곳에서 대부분 나타났고, 드물게 잎이나 줄기에만 나타나기도 하였다. 이 연구로 12개 과의 기숙식물 45종(12개 과의 초본식물 33종과 목본식물 12종)을 새롭게 추가하였다. 그 중에는 조와 같은 농작물뿐만 아니라 멸종위기야생식물 6종에도 기생하였고, 특히 후자의 경우에는 미국실새삼의 기생으로 식물체가 고사까지 당하는 경우도 있었다. 이는 미국실새삼이 잠재적으로 야생식물에게도 확산될 가능성이 높다는 것을 의미한다.
In order to check host plant diversity and to confirm the potential risk to be invaded, we documented host plant flora and plant part of C. pentagona, an invasive parasitic plant in field survey and induced parasitic infection by them in the laboratory experiment. Parasitic interaction(12% of total ...
In order to check host plant diversity and to confirm the potential risk to be invaded, we documented host plant flora and plant part of C. pentagona, an invasive parasitic plant in field survey and induced parasitic infection by them in the laboratory experiment. Parasitic interaction(12% of total tree species) was found in twig and leaf of tree such as Quercus mongolica and Abies holophylla that was not developed into ligninfication. There were most host plant species belong to Compositae, but the species parasitic rate of family was higher in Cyperaceae, Polygonaceae and Leguminoceae. Through the inducible infection experiment with C. pentagona, all species except one species show parasitic interaction between host plan and C. pentagona. These result means that the limiting stage for invading area is dispersion process for invading other area in Korea. Infection plant part by C. pentagona was dominantly both shoot and leaf, rather than only leaf or only shoot. We found newly 12 families and 45 host plant species including 33 herbacious one and 12 woody one. Crop plant such as Setaria italica and 6 endangerd one such as Scrophularia takesimensis, especially the later rare endemic plant was to death by parasitic infection of C. pentagona. These results indicate that C. pentagona is potential risk to both wild and cultivated plant in Korea.
In order to check host plant diversity and to confirm the potential risk to be invaded, we documented host plant flora and plant part of C. pentagona, an invasive parasitic plant in field survey and induced parasitic infection by them in the laboratory experiment. Parasitic interaction(12% of total tree species) was found in twig and leaf of tree such as Quercus mongolica and Abies holophylla that was not developed into ligninfication. There were most host plant species belong to Compositae, but the species parasitic rate of family was higher in Cyperaceae, Polygonaceae and Leguminoceae. Through the inducible infection experiment with C. pentagona, all species except one species show parasitic interaction between host plan and C. pentagona. These result means that the limiting stage for invading area is dispersion process for invading other area in Korea. Infection plant part by C. pentagona was dominantly both shoot and leaf, rather than only leaf or only shoot. We found newly 12 families and 45 host plant species including 33 herbacious one and 12 woody one. Crop plant such as Setaria italica and 6 endangerd one such as Scrophularia takesimensis, especially the later rare endemic plant was to death by parasitic infection of C. pentagona. These results indicate that C. pentagona is potential risk to both wild and cultivated plant in Korea.
또한 야외현장에서 관찰만 되었기 때문에 기주식물 종에 대한 정보가 한정적이다. 이에 본 연구는 미국실새삼이 선호하는 기주식물을 현장에서 식물상 목록과 함께 조사하여 선호를 파악하였고,인위적으로 목본식물과 멸종위기식물을 대상으로 감여처리를 하여 숙주식물을 확인하고, 감염부위를 파악하여, 이 침입종의 자연에서의 잠재적인 확산가능성과 위해성을 알아보고자 시도하였다.
제안 방법
침입종의 지리적인 확산이나 분산을 파악하는 것은 한 종의 위해성을 예측하고 평가하는데 가장 핵심적인 기본단계(Mun & You, 2016)로서 중요하다. 이를 위해 본 연구에서는 미국실새삼의 잠재적인 확산 및 전파가능성을 알아보고자 감염되지 않은 식물을 대상으로 미국실새삼을 인위적으로 감염시켜 기주식물의 가능성을 확인하는 기생유도실험을 하였다. 이러한 기주식물의 기생유도실험은 공주대학교 교내에 분포하고 있는 식물에 미국실새삼의 줄기를 식물에 붙여 놓은 후 진행하였다.
대상 데이터
숙주의 선호도를 파악하기 위해서 금강수계의 본류와 지류 내 제방의 둔치와 충남 공주시의 공주대학교 주변에서 식물상 조사를 하면서 숙주식물을 확인하였다(National Institute of Environmental Research, 2015). 미국실새삼의 숙주는 식물 기관에 흡반을 형성하고 붙어 있는 것으로 간주하여 결정하였다.
이론/모형
조사지역 내 도보로 이동하면서 동정하였으며 현장에서 동정이 되지 않는 것은 채집 및 사진을 촬영하여 연구실에서 동정하였다. 식물동정은 관련 식물도감(Park, 2009; Lee, 2007; Lee, 2003)을 참고하였으며 목록은 APG 분류체계(APG, 1998)에 따라 배열하였다. 숙주식물을 과별로 정리하였고, 목록화하였고, 과 내에서 초본과 목본을 구별하여 표시하여 초본과 목본에 대한 선호도도 분석하였다.
성능/효과
, 2013)에 따르면 장미과 기주식물 7종 중 6종이 목본에 기생하였으며, 미나리아재비과의 기주식물은 모두 목본이었다고 하였다. 이로 볼 때 미국실새삼은 같은 과에 속할지라도 식물의 생활형(목본, 초본 등)에 따라서 선호하는 정도가 다르다는 것을 알 수 있다.
2). 기생유도실험으로 미국실새삼이 기생한 기주식물은 창포를 제외한 모든 목본 및 초본식물이었다. 이러한 결과는 미국실새삼이 거의 모든 식물에게 피해를 줄 수 있음을 뜻한다.
, 2002) 리그닌이 발달한 목본식물에서는 흡반을 형성하기 어렵기 때문에 목본식물에서는 기주식물로의 상호작용이 적게 일어나는 것으로 판단된다. 기존 보고된 미국실새삼의 기주식물은 초본 172종, 목본 16종으로 총 50과 135속 188종이었고(Kim et al., 2007;Hwang et al., 2013), 본 연구에서 기존 보고되지 않은 멸종위기야생식물 6종을 포함한 초본식물 33종과 목본식물 12종 등 45종을 추가로 확인하였다(Appendix 1). 기존의 문헌과 본 연구의 결과를 종합할 때 미국실새삼의 기주식물은 한국에서 62과 233종이라 할 수 있다.
후속연구
5%)가 고사하여 직접적인 피해가 확인되었다. 이러한 연구결과는 미국실새삼이 잠재적으로 희귀식물과 같은 야외식물에 대한 잠재적인 피해가 심각하게 발생할 수 있음을 증명하는 자료로서 이 침입종의 이동과 확산에 대한 대책 마련이 시급함을 의미하는 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
미국실새삼은 무엇인가?
미국실새삼(Cuscuta pentagona Engelm.)은 북아메리카 원산으로 메꽃과에 속하는 1년생 덩굴성 기생식물이다. 실모양(사상)의 줄기와 가지는 지름 1mm 내외로 담황색 또는 담황적색으로 잎이 없으며, 꽃은 8~9월에 피고 줄기에 군데군데 여래 개의 꽃이 뭉쳐서 붙는다(Park, 2009).
미국실새삼에 목본식물보다 초본식물에서의 기생률이 높은 이유는?
, 2013)와 유사하다. 이처럼 초본의 기생률이 높은 이유는 뿌리가 없고 광합성을 하지 못하는 기생식물인 미국실새삼이 생존하기 위해서는 기주식물에게서 양분을 흡수하여야 하지만(Guh et al., 2002) 리그닌이 발달한 목본식물에서는 흡반을 형성하기 어렵기 때문에 목본식물에서는 기주식물로의 상호작용이 적게 일어나는 것으로 판단된다. 기존 보고된 미국실새삼의 기주식물은 초본 172종, 목본 16종으로 총 50과 135속 188종이었고(Kim et al.
침입외래종은 생태계에 어떤 피해를 주는가?
, 2008; Van Wilgen et al,2008). 유입된 침입외래종은 기후변화, 생태계교란 등 다양한 환경 변화로 인하여 더 넓은 지역으로 확산되고 있으며,토착종에게 피해를 주어 생물다양성을 감소시키기 때문에 생태계 교란을 심화시킨다(CBD, 2009). 이러한 문제 중 기후변화와 연계되어 복합적으로 나타나는 침입외래종 문제는 세계 GDP 10%를 소모시키는 21세기 지구의 가장 주요한 환경문제로 지적되고 있다 (Hulme, 2009).
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