꿀풀과에 속하는 긴병꽃풀속(Glechoma)내 5종에 대한 화판과 악편의 미세 구조를 관찰하여 기재하고 그 분류학적 유용성을 판단하였으며, 분자계통학적 유연관계를 확인하기 위하여 핵 리보솜 DNA의 ITS 염기서열에 기초한 연구를 수행하였다. 기공복합체는 조사된 모든 분류군의 악편에서 분포하였으며, 공변세포의 길이는 분류군마다 다소 차이를 보였다. 긴병꽃풀속 분류군들의 화판과 악에 분포하는 모용은 5 종류(단세포 비선모, 다세포 비선모, 짧은 자루 두상 선모, 긴 자루 두상 선모, 방패형 선모)로 나타났으며, 모용의 종류, 분포, 밀도가 분류군마다 다르게 나타났다. 핵 리보솜 DNA의 ITS 염기서열에 의한 분자계통학적 연구 결과 긴병꽃풀속은 분포지역에 따라 3개의 분계조(유럽-미국, 중국-한국, 일본)로 분리되었다. 한국과 중국에 분포하는 G. longituba는 단계통군을 이루었고, 이탈리아의 특산종인 G. sardoa와 미국 및 유럽에 분포하는 G. hederacea는 단계통군을 형성하였다. G. hirsuta는 유럽의 분계조와 자매군 관계를 이루었으나, 일본에 분포하는 G. grandis는 나머지 분류군들의 상호 유연관계에서 통계적 지지를 얻지 못하였다. 본 연구 결과에서 긴병꽃풀속내의 종간 한계 설정에 있어 화판 및 악의 미세형태형질의 연구보다 핵 리보솜 DNA의 ITS 염기서열에 기초한 분자 계통학적인 연구가 유용한 방법임이 판명되었다. 그러나 구체적인 본 속내 계통 분류학적인 논의를 위해서는 외부 형태학적 형질에 대한 분석을 동시에 수행할 필요가 있으며, 계통학적 유용성이 보다 높은 DNA 구간을 추가로 분석할 필요가 있다.
한국산 나문재속 식물에 대한 계통학적 유연관계를 밝히고, 분자계통학적 연구를 통해 나문재속 종간 유연관계를 확인할 수 있는 분자마커를 찾아내기 위해 연구를 수행하였다. 핵 리보솜 DNA ITS와 엽록체 DNA matK, psbA-trnH 그리고 trnL-trnF를 분자마커로 사용하였다. ITS 영역은 칠면초와 해홍나물 그리고 해홍나물과 방석나물을 구분하지 못하였다. psbA-trnH와 trnL-trnF 영역의 염기서열은 칠면초와 방석나물을 구분하지 못하였다. 그러나 4종의 분자마커 영역을 조합하여 분석한 결과 나문재속 식물 5종이 각각 독립적인 계통을 형성하는 것을 확인하였다. 따라서 나문재속 계통관계 분석을 위해서 여러 개의 분자마커 조합이 유용할 것으로 판단된다. 나문재속 내 분류군 간의 계통관계를 명확히 밝히기 위해 차후에 좀 더 많은 생태학적, 형태학적 자료를 조사해야 할 것으로 보인다.
종다양성 규명을 위한 계통분류학적 연구는 원시형질의 상동성에 근거한 기존의 형태형질과 효율적인 새로운 분자계통분류학적 연구방법이 병행된다면 좀 더 정확한 분류 및 계통을 추적하는데 객관적인 결론을 제시 할수 있을 것이다. 현재 활발히 연구되고 있는 미토콘드리아 DNA를 이용한 분자계통분류를 재검토할 뿐아니라 계통진화학상 조상과 자손과의 관계를 유추하는데 새로운 가설을 세울 수 있는 토대를 제공하는 기초자료로서 이용될 수 있다.
합계 52개의 형질 중에서 종내변이를 보인 11개의 형질을 제외한 41개의 형질변환계열을 이용하여 촉수과 어류 41종의 분기분석(cladistic analysis)을 실시한 결과, 최절약분기도 (most parsimonious tree, 수장 72, 일치지수 0.74)가 7개 얻어졌다. 그 중, 형질극성의 객관적 결정이 불가능하여 계통해석에 사용하지 않은 안전린(preorbital scales)의 형질진화를 최적으로 설명할 수 있었던 1개의 분기도(지면관계상 생략함)를 촉수과 어류의 계통가설로 채용했다. (중략)
층층나무속(Cornus) 식물 수종과 그 근연군의 계통학적 유연관계를 밝히기 위하여 종자단백질을 이중면역확산법, 사전포화처리법, 방사상면역확산법, 면역학적 전기영동법 등으로 분석함으로 혈청학적추가자료를 얻었다. Cornus florida 면역혈청을 사용한 침전반응에서 C. drummondi와 C. stolonifera는 혈청학적 유사도가 매우 높았고, C. amomum과 C. recemosa는 다음으로 높았다. Cornus와의 근연군에 해당하는 분류군 중에서 Nyssa(Nyssaceae)가 가장 가까운 근연성을 나타냈고, Corokia (Cornaceae 또는 Saxifragaceae)와 Griselinia는 매우 낮은 근연성을 보여서 Cornaceae에의 소속을 지지하고 있지 않다. 그러나 그들의 독립된 과로서 구분하기 위해서는 많은 다른 분류학적 증거가 필요할 것으로 본다. 면역학적 전기영동법과 사전포화처리법의 조합된 기술은 비교적 정교한 종자단백질 분석이 가능했다.
장미과 Agrimoniinae(짚신나물아족)의 5속(Agrimonia L., Aremonia Neck. ex Nestl., Hagenia J.F. Gmel., Leucosidea Eckl. & Zeyh., and Spenceria Trimen.)의 종피를 주사전자현미경으로 관찰하여 계통분류학적으로 유용한 형질이 있는지 조사하였다. 또한, 관찰된 종피의 형질들을 이미 수행된 분자계통학적 연구에서 제시된 5속의 계통분류학적 관계를 설명하는 가설들에 적용하여 종피 형질의 계통분류학적 진화를 고찰하였다. 짚신나물아족의 5속 모두 하나의 열매화통에 하나 또는 두 개의 성숙한 수과를 가지고 있었고, 종피는 표피세포의 모양, 크기, 세포벽의 돌출 정도, 세포표면의 돌기의 유무 등에서 다양한 형질상태가 관찰되었다. 특히, 세포표면의 유두상 돌기(papillae)는 2속 Agrimonia(짚신나물속)과 Aremonia에서만 관찰되었다. 유두상 돌기가 없는 것이 원시형질이라는 가정하에 유두상 돌기가 나타나는 형질변화를 이미 수행된 분자계통학적 연구에서 고찰하였다. 4개의 핵과 6개의 엽록체 DNA의 염기서열에 기초한 계통수에서는 적어도 2회의 형질변화가 요구되며, 저복사수 핵 유전자의 염기서열 계통분석의 계통수에서는 단 1회의 형질변화가 일어나는 것으로 나타났다. 종합하면, 종피의 유두상 돌기의 출현은 Agrimonia(짚신나물속)과 Aremonia 을 단일계통 분류군으로 설명하는 공통진화형질이라고 할 수 있고 이러한 가설은 저복사수 유전자의 염기서열의 계통분석을 지지하고 있다. 이렇게 종피 형질은 장미과 Agrimoniinae(짚신나물아족)의 속간의 계통분류학적 이해에 매우 유용한 형질임을 밝힌다.
본 연구는 ITS region과 3개의 엽록체 DNA region을 활용하여 한국산 수국속 7 분류군에 대한 계통학적 유연관계를 규명하고자 수행되었다. 계통학적 분석 결과 한국산 수국속의 7분류군은 단계통군을 형성하였으며, Macrophyllae 아절은 산수국과 수국의 두 개의 분계조로 나뉘었다. 산수국의 분계조는 꽃산수국과 탐라산수국이 유집되어 하나의 단계통군을 형성하였으며, 염기서열상으로도 뚜렷한 차이가 나타나지 않았다. 수국의 분계조는 산수국의 분계조와 독립된 분계조를 형성하며 뚜렷이 구분되었다. 수국속 분계조 내의 Petalanthe, Heteromallae, Calyptranthae 아절은 단계통군을 형성하였지만, Calyptranthae 아절에 속하는 등수국은 한라산 개체를 제외한 제주도 집단과 울릉도, 일본 집단으로 두 개의 소분계조를 이루었다. 등수국의 두 개의 소분계조에 대한 추가적인 연구는 더 많은 양의 채집과 지리학적인 연구가 추가 되어야 할 것으로 판단된다.
닥나무(Paper mulberry)는 뽕나무과(Moraceae) 닥나무속(Broussonetia)에 속하는 낙엽 활엽 관목으로 중국, 일본, 한국 등에 자생하며 Hutchinson(1967)에 의하면 닥나무 속은 열대, 아열대, 난대지방에서 자라는 낙엽성 관목으로 세계적으로 약 6종이 있다고 보고되었다. 일반적으로 닥나무의 품종을 구분하는 것은 수목학적 관점으로 잎의 성상, 줄기의 색과 무늬 유무로 구분한다. 그러나 상기의 수목학적 특징은 닥나무(Broussonetia kazinoki Siebold)와 꾸지나무[Broussonetia papyrifera (L.) L'Her. ex Vent.]가 유사하여 오동정의 사례가 발생하기도 한다. 경상도지역에서는 닥나무를 참닥나무, 머구닥나무, 개닥나무 3가지의 향명으로 구분하고 있다. 본 연구에서는 경상도지역 9개체 닥나무를 대상으로 수목학적 특징을 확인하였다. 나아가 식물종의 기준을 명확히 규명하기 위하여 엽록체 속의 matK, trnL-F, ndhF, 3개 마커와 핵에 존재하는 ITS, 총 4개 마커의 염기서열을 생산하였고 상기 구간에서 얻어진 염기서열 비교분석 및 계통학적 분류를 통해 유연관계를 파악하였다. 수목학적 관점으로는 품종을 명확하게 구분하기가 어려웠으며 분자계통학적 연구로 모든 시료는 닥나무와 꾸지나무의 교잡종으로 확인되었다. 본 연구 결과는 우리나라 전통한지의 원재료로 사용되는 닥나무류 식물자원의 분류체계의 확립을 위한 기초자료로 활용 될 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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