Morphological Study of Storage Granules of Cotyledon Cells in Cannabis sativa cv. Chungsam

헴프종자 자엽세포의 저장과립에 관한 형태학적 연구

The purpose of this study is to investigate the hemp (Cannabis sativa cv. Chungsam) seed structure and ultrastructure of food reserves by scanning and transmission electron microscopy. We examined the seed coat and embryo consisting of a hypocotyl-radicle axis and two cotyledons. The seed coat consisted of exotesta and endotesta. The exotesta was a mechanical layer with lignified and elongated cells, while endotesta of the underlying layers of the exotesta was consisted of two separated cell layers. The collapsed outer layer of endotesta showed the unique reticulate structures. In cotyledon cells, protein and lipid bodies occupied most of cytoplasm. Protein bodies varied in diameter from 1.8 to $5.0{\mu}m$ and possessed a protein matrix containing electron-dense globoid crystals. Numerous lipid bodies ranged from 0.8 to $3.0{\mu}m$ in diameter were distributed around the protein bodies. During the early stages of breakdown, protein bodies rapidly changed their shape into the granular feature, however, lipid bodies were gradually degradated and fused each other. The degeneration process of protein bodies and lipid bodies of cotyledon cells might be correlated with the reports which hemp seeds rapidly lose their ability to germinate.

헴프종자는 보통 길이 2~6 mm, 직경 2~4mm의 크기를 갖는 무배유종자로서 두껍고 단단한 외종피와 얇은 녹색의 내종피에 의해 둘러싸여 있었다. 외종피의 외부는 과피가 이를 전체적으로 둘러싸고 있었으며 과피의 표면은 부분적으로 목화된 각두가 덮고 있었다. 파편상의 각두는 과경의 부착흔적인 함몰된 기부쪽에서 합쳐있었다. 종피의 내부에는 2장의 자엽과 하배축-유근 주축으로 구성된 U자형의 구부러진 배가 발달하였다. 배의 표피조직은 크기가 다른 장방형 세포들로 구성되어 있었으며 자엽을 이루는 세포는 $1.8{\sim}5.0{\mu}m$의 단백질과립과 $0.8{\sim}3.0{\mu}m$의 지질과립이 분포하였다. 단백질과립의 중심부에는 전자밀도가 높은 globoid crystal 구조가 형성되어 있었고, 내부는 격자구조를 이루고 있었다. 한편, 단백질과립의 가장자리는 전자밀도가 낮은 이질적인 matrix로 구성되어 있었다. Globoid의 단백질과립은 이후 주변부로부터 분해되는 양상이 나타났다. 단백질과립이 분해가 일어난 뒤 지질과립은 불규칙한 형태로 분해, 소실되었다. 이들은 이후 단백질 과립과 융합되어 큰 액포를 형성하였다.