[논문]주사전자현미경을 이용한 3종 화분포자류(花粉胞子類) 한약재(송화분(松花粉), 포황(蒲黃), 해금사(海金沙))의 미세형태 비교연구

김영식; 송준호; 최고야; 이금산; 주영승

doi:10.6116/kjh.2020.35.1.9.

주사전자현미경을 이용한 3종 화분포자류(花粉胞子類) 한약재(송화분(松花粉), 포황(蒲黃), 해금사(海金沙))의 미세형태 비교연구
Comparative study on the external micro-morphology of 3 kinds of minute pollen and spore Herbs (Pini Pollen, Typhae Pollen, Lygodii Spora) utilizing scanning electron microscope 원문보기

大韓本草學會誌 = The Korea journal of herbology, v.35 no.1, 2020년, pp.9 - 18

김영식 (경희대학교 한의과대학 본초학교실) , 송준호 (한국한의학연구원 한약자원연구센터) , 최고야 (한국한의학연구원 한약자원연구센터) , 이금산 (원광대학교 한의과대학 본초학교실) , 주영승 (우석대학교 한의과대학 본초학교실)

Abstract ▼ AI-Helper

Objectives : We tried to establish standards for genuine by discriminating 3 kinds of pollen and spore herbs that are highly to be mixed with each other. Using an scanning electron microscope, we prepare a standard for discriminating external morphological characters of minute herbs, thereby contributing to the stable supply of genuine herbal medicines. Methods : Standard samples were confirmed by literature review on external morphological characteristics of original plants and herbal medicines, and collection and identification of original plants. The herbal medicines on the market were purchased and classified with using naked eye observation and magnifier. Finally, micromorphological identifications were conducted using an scanning electron microscope. Results : 1. Pini Pollen was clearly distinguished by its relatively medium size and a pollen grain with two swollen reticulate sacci at both ends. The verrucate ornamentation on the exine surface of the corpus and a sunken leptoma germ pore may be used as a discrimination criteria. 2. Typhae Pollen was distinguished by its relatively small size and a saccus on the end of a pollen grain. Reticulate ornamentation of exine surface of the corpus, and a slightly clear ulcerate germ pore can be used as a discrimination criteria. 3. Lygodii Spora was distinguished by its relatively large triangular-ovate shape and trichotomous fissure. Verrucate-tuberculate ornamentation of exine surface and trilete aperture could be used as a discrimination criteria. Conclusion : These results indicate that the use of electron microscopy is very effective for discriminating the external morphology of minute herbal medicines.

주제어

표/그림 (11)

표 Table 1. Informations of samples
그림 Fig. 3. External view of original plants of Pinus tabulaeformis (유송, 油松)
그림 Fig. 1. External view of original plants of Pinus densiflora (소나무)
그림 Fig. 2. External view of original plants of Pinus massoniana (곰솔, 馬尾松)
그림 Fig. 4. External view of original plants of Typha orientalis (부들)
그림 Fig. 5. External view of original plants of Typha angustifolia (애기부들)
그림 Fig. 6. External view of original plants of Lygodium japonicum (실고사리)
그림 Fig.7 External view and character of herbal medicine of Pini Pollen(松花粉 ①, ②), Typhae Pollen(蒲黃 ③, ④), Lygodii Spora(海金沙 ⑤, ⑥)
그림 Fig. 8. Micrograph of the Pini Pollen.
그림 Fig. 9. Micrograph of the Typhae Pollen.
그림 Fig. 10. Micrograph of the Lygodii Spora.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 주사전자현미경 상의 구분이 필요한 3종 花粉胞子類 미세한약재(松花粉, 蒲黃, 海金沙)의 형태학적 규격을 정하기 위한 목적으로 시도되었으며, 이에 사용된 연구자료의 list는 다음과 같다(Table 1). 자연상태에서의 채취 및 동정을 거치고, 유통시장에서 3종 한약재의 이름으로 유통되는 품목을 수집하였다.
이에 본 연구는 주사전자현미경을 활용해야만 형태학적 감별이 가능한 3종 花粉胞子類 미세한약재를 대상으로 하여 그 기준을 설정하고자 하며, 기존 외부형태감별의 취약점을 보강하여 보다 정확한 시각적·분류적 수단을 제공하고자 하였다.
실제적으로 동일 한약재 품목의 기원식물이 3종인 松花粉과 2종인 蒲黃의 경우, 약용 부위인 花粉 수준에서는 種에 따른 크기의 미미한 차이를 제외하고는 구분의 의미가 없었다. 이에 본 연구에서는 주사전자현미경을 통하여 광의의 3종 花粉胞子類 미세한약재의 정확한 약재 형태 설정을 기획하였다. 이에 대한 내용은 광학현미경 수준을 포함한 관능 상태와 주사전자현미경을 이용한 수준으로 나누어 관찰 내용을 구분하였다.

가설 설정

2. 잎의 너비가 0.5~1cm이며 花粉이 유합하지 않는다. ------- 부들 Typha orientalis

제안 방법

2) 자연 상태에서의 채집·동정을 통해 표준품을 확정하였다.
건조된 시료는 알루미늄 스터브(aluminum stub) 위에 올린 다음 이온 증착기(Ion-Sputter, 208HR; Cressington Scientific Instruments Ltd., Watford, U.K.)를 이용하여 백금(Pt)으로 2분간 이온증착(ion-coating)하였으며, 전계방출형 주사전자현미경(field emission scanning electron microscope, FE-SEM, JSM-7600F, JEOL, Tokyo, Japan)으로 WD (working distance) 5−10 mm와, 가속전력 15 kv에서 관찰하였다.
기본적으로는 해당 품목을 육안 혹은 단순 확대경·광학현미경 수준에서 구분하였고, 이에 대한 보완으로 각각에 대한 주사전자현미경을 통한 형태관찰실험을 진행하였다.
문헌 및 현장 확인 결과를 근거로 공정서 수재 松花粉 종류의 식물상태 검색표(discriminative key in natural status)를 다음과 같이 제안한다.
문헌 및 현장 확인 결과를 근거로 공정서 수재 松花粉 종류의 식물상태 검색표(discriminative key in natural status)를 다음과 같이 제안한다.
문헌, 광학현미경 및 주사전자현미경을 이용해 약재상태를 관찰한 결과를 근거로 공정서 수재 松花粉의 약재상태의 특징을 다음과 같이 제안한다.
문헌, 광학현미경 및 주사전자현미경을 이용해 약재상태를 관찰한 결과를 근거로 공정서 수재 松花粉의 약재상태의 특징을 다음과 같이 제안한다.
문헌, 광학현미경 및 주사전자현미경을 이용해 약재상태를 관찰한 결과를 근거로 공정서 수재 松花粉의 약재상태의 특징을 다음과 같이 제안한다.
본 연구에서는 松花粉, 蒲黃, 海金沙의 자연 및 한약재 상태에 대한 문헌을 정리하고, 자연 상태에서의 식물 채집 및 동정을 통해 표준품을 확보한 후 유통 한약재를 구입하여 비교, 검토하였다. 한약재의 비교를 위해서 기본적으로 육안, 단순 확대경 또는 광학 현미경 수준에서 구분하였고, 주사전자현미경을 이용해 더 명확한 형태관찰실험을 진행하였다.
이상의 과정을 거친 후, 감별점을 기준으로 하는 검색표(자연상태 및 약재상태)를 제시하는 순서로 진행하였다.
이에 본 연구에서는 주사전자현미경을 통하여 광의의 3종 花粉胞子類 미세한약재의 정확한 약재 형태 설정을 기획하였다. 이에 대한 내용은 광학현미경 수준을 포함한 관능 상태와 주사전자현미경을 이용한 수준으로 나누어 관찰 내용을 구분하였다.
먼저 1) 자연 및 한약재 상태에 대한 문헌적 정리, 2) 자연 상태에서의 채집·동정을 통해 표준품을 확정하였다. 이후 유통 한약재를 구입하고 비교 검토하였다. 기본적으로는 해당 품목을 육안 혹은 단순 확대경·광학현미경 수준에서 구분하였고, 이에 대한 보완으로 각각에 대한 주사전자현미경을 통한 형태관찰실험을 진행하였다.
본 연구에서는 松花粉, 蒲黃, 海金沙의 자연 및 한약재 상태에 대한 문헌을 정리하고, 자연 상태에서의 식물 채집 및 동정을 통해 표준품을 확보한 후 유통 한약재를 구입하여 비교, 검토하였다. 한약재의 비교를 위해서 기본적으로 육안, 단순 확대경 또는 광학 현미경 수준에서 구분하였고, 주사전자현미경을 이용해 더 명확한 형태관찰실험을 진행하였다. 이상의 연구 결과를 통해 松花粉, 蒲黃, 海金沙의 식물 상태와 약재 상태에서의 감별기준을 도출하였다.
표준 초산 분해법(standard acetolysis method)의 경우, 변형능(harmome- gathy)에 의해 花粉 및 胞子의 형태가 변형되거나 본래의 크기와 상당한 차이가 나타날 수 있어, 임계점 건조법(critical point drying method)을 수행하였다⁹⁾. 화분 및 포자의 미세형태학적 형질을 관찰하기 위해서 70% alcohol에 보관된 시료는 acetone series(50%, 70%, 90%, 100%에서 각각 약 1시간 정도 보관)를 거쳐 탈수한 후, 이산화탄소(CO2) 가스를 이용한 임계점 건조 처리(SPI-13200J-AB, SPI Supplies, West Chester, PA, USA)를 하여 완전 건조시켰다. 건조된 시료는 알루미늄 스터브(aluminum stub) 위에 올린 다음 이온 증착기(Ion-Sputter, 208HR; Cressington Scientific Instruments Ltd.

대상 데이터

대상 한약재인 松花粉은 益氣生血, 蒲黃은 化瘀止血, 海金沙는 利水通淋의 효능⁸⁾으로 이용되고 있지만, 실제 유통시장에서는 외부형태의 유사성으로 인하여 끊임없이 상호 혼입 등의 문제점을 가지고 있는 한약재에 속한다.
본 연구는 주사전자현미경 상의 구분이 필요한 3종 花粉胞子類 미세한약재(松花粉, 蒲黃, 海金沙)의 형태학적 규격을 정하기 위한 목적으로 시도되었으며, 이에 사용된 연구자료의 list는 다음과 같다(Table 1). 자연상태에서의 채취 및 동정을 거치고, 유통시장에서 3종 한약재의 이름으로 유통되는 품목을 수집하였다. 이후 우석대학교 한의과대학 본초학교실의 2차 동정을 거쳤으며, 동정이 완료된 시료는 현재 우석대학교 한의과대학 본초학교실에서 표본으로 보관 중이다.

성능/효과

1. 松花粉은 상대적으로 크기가 중간 정도이고, 花粉粒(몸체)과 양쪽 끝 면의 2개의 팽대한 그물 모양의 氣囊으로 뚜렷하게 구분되었다. 아울러 花粉粒 표면의 그물 모양의무늬와 1개의 움푹 들어간 發芽孔은 감별기준으로 활용될수 있을 것이다.
1. 針葉이 길고 강하며, 樹皮는 회갈색이고 1년생 가지에 白粉이 없다.
1. 針葉이 짧으며, 樹皮는 홍갈색이고 1년생 가지에 白粉이 있으며, 毬果의 種鱗(鱗盾)이 비교적 얇고 편평하거나 橫脊이 약간 융기되어 있다. ------- 소나무 Pinus densiflora
1. 雌雄花序가 서로 떨어져 있고, 雄花序의 길이가 상대적으로 짧다. ------- 애기부들 T.
1. 雌雄花序가 서로 붙어 있고, 雄花序의 길이가 상대적으로 길다.
2) 곰솔(馬尾松) P. massoniana (Fig.2 ①,②)은 소나무와 달리 樹皮는 회갈색14~16)·紅棕色15-17)이고 1년생 가지에 白粉이 없다14,15).
2. 蒲黃은 상대적으로 크기가 작고, 한쪽 끝 면에 1개의 氣囊을 가지고 있는 점으로 구분되었다. 아울러 花粉粒 표면의 그물모양무늬(網紋)를 형성한 과립상돌기와, 1개의 약간명확한 圓空球形(ulcerate)의 發芽孔은 감별기준으로 활용될 수 있을 것이다.
2. 針葉이 상대적으로 가늘고 약하며, 毬果의 種鱗(鱗盾)이 편평하거나 약간 융기되어 있으며 鱗臍에 짧은 가시가 없다. ------- 곰솔(馬尾松) P.
2. 針葉이 상대적으로 거칠고 단단하며, 毬果의 種鱗(鱗盾)이 비후하고 융기되어 있으며 鱗臍에 짧은 가시가 있다. ------- 유송(油松) P.
3. 海金沙는 상대적으로 크기가 매우 크고, 3角狀圓錐形으로三叉狀의 裂隙이 있는 점으로 뚜렷하게 구분되었다. 아울러 胞子體 표면의 과립 모양의 瘤狀무늬와 三枝形(trilete)의發芽孔은 감별기준으로 활용될 수 있을 것이다.
한편, 유통시장에서 수집한 海金沙 sample의 경우, 胞子粒의 표면무늬는 전체 시료 중 80% 이상에서 과립 모양의 結節形(verrucate-tuberculate)을 나타냈고, 20% 정도에서 주름이 많은 網狀形(rugulate-reticulate)의 2가지 형태로 구분되어 나타났으며 이에 대한 추론은 다음과 같다. 과립 모양의 結節形(verrucate-tuberculate)이 나타나는 胞子粒의 경우, 표면의 과립상 결절의 빈도, 크기 및 높이 등의 형태로 볼 때 각종 기존 연구내용과 일치하는 실고사리 L. japonicum로 확인되었다. 반면 주름이 많은 網狀形(rugulate-reticulate)이 나타나는 胞子粒의 경우, L.
9D-F). 기존의 연구 결과와 형태학적 형질을 비교 관찰한 결과, 본 시료의 화분립은 부들속(Typha) 동속근연종의 화분립으로 판단된다^33,34).
일반적인 식물분류학적 연구라면 각 한약재의 기원식물 동속근연종 사이의 형질 비교를 위한 種間미세분류가 필요하겠으나, 한약재 상태로 유통되는 본 대상 품목의 경우, 3품목 한약재 사이에서의 형태학적 유사성으로 인한 혼입 유통이 현실이라는 점에서 오히려 각 한약재 품목의 감별특징을 포함한 감별요점 파악이 우선이라고 생각한다. 다시 말하면 松花粉蒲黃海金沙가 관능적인 수준에서의 약재 형태가 너무 흡사하고 심지어 황토 등 이물질의 혼입이 현실이라는 점에서, 3품목 사이의 구분 기준을 설정하는 것이 바람직하다고 판단된다. 실제적으로 동일 한약재 품목의 기원식물이 3종인 松花粉과 2종인 蒲黃의 경우, 약용 부위인 花粉 수준에서는 種에 따른 크기의 미미한 차이를 제외하고는 구분의 의미가 없었다.
이상의 결과는 미세 한약재의 형태감별에 전자현미경의 활용이 매우 효율적이라는 것을 나타내어주고 있다.
한약재의 비교를 위해서 기본적으로 육안, 단순 확대경 또는 광학 현미경 수준에서 구분하였고, 주사전자현미경을 이용해 더 명확한 형태관찰실험을 진행하였다. 이상의 연구 결과를 통해 松花粉, 蒲黃, 海金沙의 식물 상태와 약재 상태에서의 감별기준을 도출하였다.
microphyllum)로 판단된다. 즉, 海金沙 유통품에는 공정서상 정품이 아닌 소엽해금사의 포자가 일부 혼입되어 있음이 확인되었다.

후속연구

海金沙는 상대적으로 크기가 매우 크고, 3角狀圓錐形으로三叉狀의 裂隙이 있는 점으로 뚜렷하게 구분되었다. 아울러 胞子體 표면의 과립 모양의 瘤狀무늬와 三枝形(trilete)의發芽孔은 감별기준으로 활용될 수 있을 것이다.
松花粉은 상대적으로 크기가 중간 정도이고, 花粉粒(몸체)과 양쪽 끝 면의 2개의 팽대한 그물 모양의 氣囊으로 뚜렷하게 구분되었다. 아울러 花粉粒 표면의 그물 모양의무늬와 1개의 움푹 들어간 發芽孔은 감별기준으로 활용될수 있을 것이다.
蒲黃은 상대적으로 크기가 작고, 한쪽 끝 면에 1개의 氣囊을 가지고 있는 점으로 구분되었다. 아울러 花粉粒 표면의 그물모양무늬(網紋)를 형성한 과립상돌기와, 1개의 약간명확한 圓空球形(ulcerate)의 發芽孔은 감별기준으로 활용될 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	공정서1-3)에 기록된 松花粉 기원식물은 무엇인가?	공정서1-3)에 기록된 松花粉 기원식물은 소나무 Pinus densifloraKHP)를 비롯하여 곰솔(馬尾松) P. massonianaChP)또는 유송(油松) P. tabuliformisChP)으로서, 이들 사이에서의 식물감별에 필요한 특이 차이점은 다음과 같다.
	五官에 의한 관능감별의 단점은 무엇인가?	보다 효율성이 높은 한약재를 찾고자 하는 의지는 자연스럽게 한약재 감별의 필요성을 수반하며, 다양한 감별법이 응용되어왔다. 많은 감별법 중 1차적으로 선택되어 중요위치를 점하고 있는 五官에 의한 관능감별의 경우, 높은 효율성에도 불구하고 감각적인 감별이 가지고 있는 한계점을 가지고 있다. 이로 인해 진품과 위품, 상등품과 하등품의 논란이 끊임없이 대두되는 것이 현실이다.

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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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