초록 ▼

본 연구과제는 사초과(Cyperaceae)의 고랭이족(Scirpeae) 대한 분류학적 한계와 식별형질을 제시하고, 분자 계통학적 유연관계를 파악하고자 수행되었다. 연구대상 분류군이 속한 사초과는 생물자원으로서의 잠재가치가 높지만 체계적인 연구가 미비하다.
우리나라의 고랭이족 식물 8속(Scirpus 고랭이속, Schoenoplectus 큰고랭이속, Schoenoplectiella 올챙이골속, Bolboschoenus 매자기속, Trichophorum 애기황새풀속, Eleocharis 올방개속, Eriophorum 황새풀속, F

본 연구과제는 사초과(Cyperaceae)의 고랭이족(Scirpeae) 대한 분류학적 한계와 식별형질을 제시하고, 분자 계통학적 유연관계를 파악하고자 수행되었다. 연구대상 분류군이 속한 사초과는 생물자원으로서의 잠재가치가 높지만 체계적인 연구가 미비하다.
우리나라의 고랭이족 식물 8속(Scirpus 고랭이속, Schoenoplectus 큰고랭이속, Schoenoplectiella 올챙이골속, Bolboschoenus 매자기속, Trichophorum 애기황새풀속, Eleocharis 올방개속, Eriophorum 황새풀속, Fuirena 검정방동사니속) 39종에 대하여, 1) 외부형태·해부학적 특징으로 분류학적 한계를 설정하고, 2) 분자 계통학적 유연관계를 규명하고, 3) 규소체 관련 유전자를 분자마커로 개발․활용하고자 하였다. 최초 설정된 연구목표를 조기에 달성함에 따라, 3차년도에는 연구대상을 우리나라에 분포하는 사초과 식물 100종으로 확대하였다. 이를 통해 사초과 전체의 계통에서 국내 분류군의 분자계통학적 위치를 파악하였다.
국내외 생육지조사와 표본관 방문 및 대여(국내 4개 기관, 국외 6개 기관)를 통해 형태 및 분자계통학적 연구를 위한 시료를 확보하였다. 광의의 고랭이속 식물의 분류학적 한계와 식별형질을 제시하기 위하여 외부형태에 대한 조사가 이루어졌다. 국내사초과 식물 20속 140여종(신규 분석 108종)을 포함하여, 81속 426종의 염기서열을 이용하여 사초과 전체의 분자계통학적 유연관계와 국내분류군의 위치를 파악하였다. 분석부위는 핵의 ribosomal ITS부위와 엽록체의 rbcL, trnL-F 부위의 염기서열을 이용하였고, 계통수 작성은 maximum parsimony method와 Bayesian inference에 따랐다. 규소체 관련유전자인 Lsi2를 계통분석에 활용하기 위하여 벼 (Oryza sativa subsp. japonica)와 다른 식물에서 밝혀진 Lsi2 유전자로부터 사초과 식물에 적용하기 위한 프라이머를 제작하였다.
광의의 고랭이속으로 다루어졌던 다섯 개 속(고랭이속, 올챙이골속, 매자기속, 큰고랭이속, 애기황새풀속)과 속내 분류군들의 형태학적 특성을 분석한 결과, 지하경의 습성과 엽설의 유무, 화서의 유형에 따라 구분되었다. 바늘골속, 황새풀속, 검정방동사니속 식물은 열매와 화피강모의 특징이 주요 식별형질로 제시되었다. 본 연구를 통해 1신종과 6신조합명, 1미기록 분류군을 보고하였다. 국내 고유 신종으로서 동강고랭이(Trichophorum dioicum Jung & Choi), 신조합명으로서 올챙이골속으로 이동된 좀송이고랭이[Schoenoplectiella mucronata (L.) J. Jung & H.‐K. Choi] , 송이고랭이[S. triangulata (Roxb.) J. Jung & H.‐K. Choi], 좀올챙이골[S. hotarui (Ohwi) J. Jung & H.‐K. Choi], 제주올챙이골[S. lineolata (Franch. & Sav.) J. Jung & H.‐K. Choi], 광릉골[S. komarovii (Roshev.) J. Jung and H.‐K. Choi], 나도송이고랭이[S. x trapezoidea (Koidz.) J. Jung & H.‐K. Choi]이다. 이 중 나도송이고랭이는 미기록 분류군이다. 사초과내 계통유연관계 분석한 결과, 방동사니아과에서 SDC분계군과 FEAC 분계군이 확인되었다. 우리나라 사초과 식물 20속은 2아과 15족으로 구성된 사초과 분류체계에 따라 방동사니아과의 10개족에 배치되었다. 사초과 17속 53종에서 Lsi2유전자의 염기서열을 분석하였고, Lsi2유전자를 구성하는 세개의 exon중 첫 번째 exon이 길이변이(831-843 bp)는 적고, 염기치환율(36.4%)이 높아서 분자마커로 사용하기에 적합하였다.
본 연구과제의 결과는 학술지 논문 7편(국제 6편, 국내 1편)과 학술대회 5건(국제 2건, 국내 3건)으로 발표되었다. 연구수행과정에서 누적된 확증표본과 다양한 염기서열자료는 향후 사초과 식물의 계통연구에 지속적으로 활용될 것이다. 본 연구에서 확인된 각 식물의 형태적 특성은 야생식물을 유전자원으로 이용하기위한 기초자료로 활용될 것이다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• I. 연구결과 요약문 ... 4
• II. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• III. 연구성과 ... 8