[논문]숙주식물을 활용한 멸종위기야생식물II급 한라송이풀 종자의 형태 및 발아특성

김임규; 박은희; 강근혜; 황부영; 정현진; 김민영; 박정근; 박삼봉; 김봉규; 추갑철

doi:10.14578/jkfs.2019.108.3.290

초록
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본 연구는 멸종위기야생식물 II급인 한라송이풀(Pedicularis hallaisanensis)을 대상으로 종자를 통한 번식체계 확립 가능성을 조사하기 위해 수행하였다. 한라송이풀의 종자 형태는 난형이고, 종피는 진갈색을 띠고 있다. 종자의 단면을 잘라 확인한 배는 왜소형(Dwarf type)이었다. 종자의 길이는 평균(${\pm}$표준편차) $0.47{\pm}0.07mm$이고, 너비는 $0.16{\pm}0.006mm$, 두께는 $0.12{\pm}0.01mm$로 나타났다. 종자 1립의 무게는 $0.0003{\pm}0.0001mg$이며, 천립중은 $4.59{\pm}0.02mg$으로 나타났다. Tetrazolium (TZ) 검정에 의한 한라송이풀 종자의 활력도는 75.33%로 나타났다. 한라송이풀을 4주간 $4^{\circ}C$에 저장한 후의 발아율은 71%로 가장 높았고, 6주간 처리 64%, 8주간 처리 60%로 나타나 저장 기간이 증가할수록 발아율은 낮아지는 경향을 보였다. 한라송이풀 종자에 영향을 미치는 숙주식물의 영향은 쑥에서 파종 후 53.5일에, 구절초는 62.5일에 최초로 발아를 하였다. 두 숙주식물에서 164일 이후에는 발아한 종자를 확인하지 못하였다. 쑥을 사용한 경우, 한라송이풀의 발아율은 평균 45.5%, 구절초는 19.5%로 나타났다. 평균 발아일수는 쑥에서 70.2일, 구절초에서는 46.8일로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was carried out to investigate the possibility of establishing a reproductive system for the seed of Pedicularis hallaisanensis, which is in the endangered wild species II class in Korea. The seed of P. hallaisanensis is egg-shaped, and the seed coat is dark brown. The embryo was identifi...

This study was carried out to investigate the possibility of establishing a reproductive system for the seed of Pedicularis hallaisanensis, which is in the endangered wild species II class in Korea. The seed of P. hallaisanensis is egg-shaped, and the seed coat is dark brown. The embryo was identified as a dwarf type by the seed section. The seed length was $0.47{\pm}0.07mm$, width $0.16{\pm}0.006mm$, and thickness $0.12{\pm}0.01mm$. The weight of one seed was $0.0003{\pm}0.0001mg$, and 1000 seeds weighed $4.59{\pm}0.02mg$. The degree of seed viability was 75.33% by the tetrazolium (TZ) assay. The highest germination rate of P. hallaisanensis seed was 71% after 4 weeks of storage at $4^{\circ}C$. However, the germination rate tended to decrease gradually over a longer storage period. The germination rates after 6 or 8 weeks of storage at $4^{\circ}C$ were 64% and 60%, respectively. We used two host plants, Artemisia princeps and Dendranthema zawadskii, to determine the effect of host plants on P. hallaisanensis seed germination. The germination of P. hallaisanensis mixed with A. princeps or D. zawadskii started at 53.5 and 62.5 days after sowing, respectively. We did not find any germination 164 days postsowing with both host plants. When A. princeps and D. zawadskii were used as host plants for P. hallaisanensis seed germination, P. hallaisanensis seed germination rates were 45.5% and 19.5%, respectively. The average time to germination was 70.2 days for A. princeps, and 46.8 days for D. zawadskii.

주제어

표/그림 (6)

그림 Figure 1. Viability test and seed structure of P. hallaisanensis. (A) seed morphology, (B) cross section, (C) non-tetrazolium-stained seed, (D) tetrazolium-stained seed. Bar indicates 0.5 mm.
그림 Figure 3. Embryonic effect by low-temperature treatment of P. hallaisanensis seeds. Vertical bar indicates standard deviation. Different letters on bar represent significant differences at p<0.01.
그림 Figure 2. P. hallaisanensis germination by A. princeps and D. zawadskii through in vivo culture (A) radicle of P. hallaisanensis seed (Bar:1.6x2), (B) close-up picture of germination plant (Bar:1.6x0), (C) P. hallaisanensis germinating in the treatments with A. princeps, (D) P. hallaisanensis germinating in the treatments with D. zawadskii. The arrows indicate plant germinating.
표 Table 1. Seed germination characteristics of P. hallaisanesis.
그림 Figure 4. Change in germination rate according to germination days of P. hallaisanensis seeds.
표 Table 2. Germination characteristics of in-vivo P. hallaisanensis seed using host plants

AI 본문요약
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문제 정의

특히 멸종위기야생식물의 많은 종은 야생상태에서 이들이 가지는 생리적 휴면 또는 기주식물의 부재 등으로 종자가 발아하는 데 어려운 특징을 가진 경우가 많다. 따라서 본 연구는 한라송이풀 종자의 형태 및 발아에 있어 기주식물의 영향을 분석하여 종자를 통한 번식체계 기술개발에 필요한 기초자료를 얻기 위해 본 연구를 하였다.

제안 방법

종자 발아실험을 위해서 무작위로 선발된 종자 50립씩을 배지에 치상 후 25℃, 24시간의 암 조건에서 배양하였다. 기주식물이 한라송이풀의 발아에 미치는 영향을 알아보기 위해 구절초와 쑥을 사용하여 종자의 발아특성을 비교하였다. 한라송이풀 종자는 습사 처리를 위해 파종 전 모래와 종자를 1:1로 섞어 8주간 4℃에 보관하였다.
정선작업을 거친 종자는 저온처리를 통해 발아효과 분석을 하였다. 4℃에서 4주, 6주, 8주, 12주간 각각 저온처리하고, 배지에 파종 전 70% 에탄올에 30초, 1% NaOCl에 20분 소독하여 멸균수로 3회 세척 하였다.
TZ용액으로 배가 붉게 염색이 되는 것과 염색이 되지 않는 것을 확인하였다. 종자의 산화효소 활성에 의해 붉게 변한 한라송이풀 종자는 멸균수로서 세척 후 해부현미경을 이용하여 활력도를 확인하였다.
한라송이풀은 2016년 10월에 가야산 국립공원 내 상왕봉 일원에서 채집한 종자를 공시재료로 활용하였다. 종자의 특성 분석을 위해 채집된 종자 중에서 무작위로 30립을 선발하고 폭, 길이, 길이와 폭의 지수, 두께, 무게에 대한 특성을 해부현미경(Nikon SM21500)과 Nis-elements BR 4.20 프로그램을 통해 확인하였다. 종자의 천립중은 정밀전자저울(MF-ML204)로 3회 반복하여 측정하였으며, 평균과 표준오차를 구하였다.

대상 데이터

한라송이풀은 2016년 10월에 가야산 국립공원 내 상왕봉 일원에서 채집한 종자를 공시재료로 활용하였다. 종자의 특성 분석을 위해 채집된 종자 중에서 무작위로 30립을 선발하고 폭, 길이, 길이와 폭의 지수, 두께, 무게에 대한 특성을 해부현미경(Nikon SM21500)과 Nis-elements BR 4.

데이터처리

20 프로그램을 통해 확인하였다. 종자의 천립중은 정밀전자저울(MF-ML204)로 3회 반복하여 측정하였으며, 평균과 표준오차를 구하였다.
종자의 형태적 특성 및 발아 분석으로 산출된 데이터의 통계분석을 위해 STATISTIX 프로그램(version 10, Analytic Software, St. Paul, USA)를 사용하였으며, 유의성 검정은 ANOVA (Analysis of variance)와 사후검정은 LSD (Least Significant Difference test)를 이용하였다. 통계적 유의성은 P<0.

성능/효과

배아가 염색되지 않고 색의 변화가 없거나 혹은 옅은 분홍색을 띠며 특정 부분만 염색되는 경우는 불량 종자로 처리하였다. TZ검정에 의한 한라송이풀 종자의 활력도는 75.33%였다. 이처럼 비교적 높은 종자 활력도를 보이는 것은 한라송이풀 종자의 배(embryo)성숙과 발달상태가 전반적으로 양호한 것으로 보인다.
, 2015). 본 연구결과에서 얻은 한라송이풀 종자의 최대 발아율을 얻기 위한 휴면 타파방법은 4℃ 저온저장에서 4주간 저장하는 것이었으며, 저온저장 기간이 8주를 넘기지 않는 것이 한라송이풀 종자의 최적 발아율을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.
, 2016). 한라송이풀 종자는 발아율, 평균 발아일수, 발아 속도에서의 종자 발아특성을 확인하였을 때 쑥에서 가장 높은 발아율을 보였다. 따라서, 한라송이풀 종자를 활용한 증식기술개발은 쑥을 활용하는 것이 효과적일 것으로 판단된다.

후속연구

따라서, 한라송이풀 종자를 활용한 증식기술개발은 쑥을 활용하는 것이 효과적일 것으로 판단된다. 아직 종자의 개화 결실에 미치는 다양한 요인과 다양한 종류의 숙주식물에 관한 연구가 이루어져야 할 것으로 보이지만, 본 연구에서 얻은 결과는 반기생성식물을 가진 한라송이풀의 종자를 활용하여 효율적으로 한라송이풀 개체를 확보하여 자생지 보전 및 복원에 활용될 수 있는 기초자료로 활용 가능할 것으로 판단된다. ;

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	한라송이풀이 멸종위기야생식물 II급으로 지정된 이유는?	꽃은 줄기의 끝부분에 총상 꽃차례로 달리며, 7~9월에 자주색으로 개화한다(Lee, 2003). 한라송이풀은 주로 등산로 주변, 암벽에서 자라고 있어 등산객의 답압과 일부 사람들에 의한 무분별한 채취로 자생지 축소 및 소수의 개체만 남아있어 멸종위기야생식물 II급으로 지정되어 있다(National Institute of Biological Resources, 2016a).
	한라송이풀의 정의 및 분포지역은?	한라송이풀(Pedicularis hallisanensis)은 현삼과(Scrophulatiaceae) 송이풀속(Pediularis)에 속하는 식물로 한라산, 가야산, 설악산 등에 분포한다. 한라송이풀은 한해살이 또는 두해살이 식물로 키는 약 30 cm까지 자라며, 줄기에 털이 많다.
	한라송이풀의 꽃 특징은 무엇인가?	한라송이풀은 한해살이 또는 두해살이 식물로 키는 약 30 cm까지 자라며, 줄기에 털이 많다. 꽃은 줄기의 끝부분에 총상 꽃차례로 달리며, 7~9월에 자주색으로 개화한다(Lee, 2003). 한라송이풀은 주로 등산로 주변, 암벽에서 자라고 있어 등산객의 답압과 일부 사람들에 의한 무분별한 채취로 자생지 축소 및 소수의 개체만 남아있어 멸종위기야생식물 II급으로 지정되어 있다(National Institute of Biological Resources, 2016a).

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