제주도에서 제비꽃속의 신종인 가지제비꽃(Viola ramiflora K. O. Yoo)을 새로이 발견하여 기재 및 도해하였다. 가지제비꽃은 꽃이 연한 자색이고 잎이 삼각상 난형, 난형 또는 장타원형으로 엽병에 얕은 날개가 발달한다는 점에서 제비꽃계열의 털제비꽃, 서울제비꽃, 흰털제비꽃, 그리고 왜제비꽃과 비슷하나 폐쇄화와 개방화의 화경이 뚜렷하게 분지하며, 폐쇄화의 포엽이 장란형으로 신장하는 특징을 가져 신종으로 명명하였다.
제비꽃속 42집단에 대한 계통 유연관계를 알아보기 위하여 엽록체 DNA의 matK 유전자와 atpB-rbcL intergenic spacer 지역에 대한 염기서열을 분석하였다. MatK 분석에서는 노랑제비꽃절과 장백제비꽃절이 독립된 clade를 형성하였으며, 진정제비꽃절의 5개 아절은 paraphyletic하게 분리되었다. AtpB-rbcL 분석에서는 노랑제비꽃절이 단계통을 형성하였지만, 장백제비꽃절은 잔털제비꽃을 제외한 제비꽃아절 분류군들이 포함되어 있는 clade의자매군을 형성하였고, 진정제비꽃절은 paraphyletic한 분계조로 분리되어, matK 유전자와는 장백제비꽃절과 잔털제비꽃의 위치에 차이를 보였다. 두 가지 유전자의 염기서열 자료를 유합하여 분석한 결과는 제비꽃속 분류군들이 크게 3개의 분계조로 유집되는 것으로 나타났다. 즉, 기본염색체 수가 x=6인 노랑제비꽃절과 장백제비꽃절은 아욱제비꽃아절과 낚시제비꽃아절(x=10)에 속하는 분류군들이 포함된 clade의 자매군을 형성하면서 분리되었고, 잔털제비꽃은 진정제비꽃절의 콩제비꽃아절과 고깔제비꽃아절(x=10 또는 12)의 분류군들과 함께 분계조를 이루었으며, 잔털제비꽃을 제외한 제비꽃아절 (x=12)의 19개 집단도 하나의 clade를 형성하였다. 그러나 outgroup으로 부터 clade 각각의 기원에 대해서는 선행된 ITS와 trnL-F 지역에 의한 결과와는 일치하지 않는 것으로 나타났다.
제주도에서 채집된 제비꽃속(genus Viola)의 Viola grypoceras A. Gray var. pubescens Nakai를 한국 미기록 분류군으로 확인하였다. 본 변종은 일본의 중부이북 및 홋카이도 지역에 분포하는 것으로 알려져 있으며, 형태적으로 낚시제비꽃과 유사하나 거와 측화피를 제외한 전체에 털이 밀생하는 특징으로 모종과 구별된다. 국명은 낚시제비꽃과의 형태적 차이를 고려하여 '털낚시제비꽃' 으로 명명하였으며, 주요 형질에 대한 도해와 근연분류군과의 차이를 검색표로 제시하였다.
한국산 제비꽃속 35분류군과 일본산 4집단, 군외군 1분류군 등 총 40집단에 대한 계통 유연관계를 알아보기 위하여 핵 rDNA의 internal transcribed spacer(ITS)지역에 대한 염기서열을 분석하였다. 정렬된 염기서열들은 bootstrap을 포함한 parsimony 방법과 neighbor-joining 방법을 통하여 계통수를 평가하였다. 그 결과 진정제비꽃절의 낚시제비꽃아절은 군내군의 가장 기부에 분계조를 형성하였으며, 장백제비꽃절은 노랑제비꽃절과 자매군을 형성하면서 진정제비꽃절의 낚시제비꽃아절과 콩제비꽃아절, 고깔제비꽃아절, 제비꽃아절 사이에서 단계통군을 형성하였다. 진정제비꽃절은 병계원적인 분계조를 형성하였고 4개 아절은 독립적인 분계조를 형성하였지만 계열 수준에서는 구별이 불가능하였다. 세포학적 연구에 기초한 제비꽃속의 분화에서 기본염색체 수 x=10을 갖는 낚시제비꽃아절은 x=6인 군외군에서 독립적으로 분화한 것으로 나타났으며 나머지 분류군들은 x=6인 노랑제비꽃과 장백제비꽃아절로부터 x=10 또는 12인 콩제비꽃과 고깔제비꽃아절을 거쳐 x=12인 제비꽃아절로 분화한 특징을 보였다. 형태적인 변이가 매우 심한 분류군으로 알려진 태백제비꽃(V. albida complex)은 Patellares아절 내에서 하나의 군으로 유집되어 Pinnatae계열로 처리하는 것이 타당할 것으로 생각되며, 뫼제비꽃과 남산제비꽃의 잡종인 우산제비꽃은 형태적 특징에 의한 분류와는 일치하지 않는 것으로 나타났다.
강원도 석병산에서 제비꽃속의 신종인 방울제비꽃(Viola breviflora Jungsim Lee & M. Kim)을 새로이 발견하여 기재하였다. 방울제비꽃은 무경종이고 꽃이 흰색이며 엽신과 엽병에 털이 있어 잔털제비꽃과 유사하다. 그러나 방울제비꽃은 잎이 장란형이고 엽저는 얕은 심장저이며 화경이 짧고 꽃이 많이 달리며 지하경은 L형이고 열매는 보라색이며 고산지대에서 자라는 반면에, 잔털제비꽃은 잎이 심장형이고 엽저는 깊은 심장저이며 화경이 길고 꽃이 적게 달리며 지하경은 무정형이고 열매는 녹색이며 주로 저지대에서 자라 두 종이 뚜렷하게 차이가 난다.
전라북도 전주, 임실, 진안에서 제비꽃속의 미기록 변종인 흰들제비꽃 Viola betonicifolia var. albescens (Nakai) F. Maek. & T. Hashim.을 발견하여 기재하였다. 흰들제비꽃은 꽃이 흰색이고 잎이 긴삼각형이고 엽병에 날개가 있으며 화경은 녹색이고 꽃받침 부속기가 짧고 끝이 둥글어 그동안 흰제비꽃과 혼동되어 왔다. 그러나 흰들제비꽃은 엽병 상부의 좁은 날개 가장자리와 엽신 표면에 짧은 털이 있고 꽃잎중 상판에 줄무늬가 있으며 상판기부에 털이 흔히 있고 저지대에서 자라는 반면에, 흰제비꽃 V. patrinii Ging.은 엽병 상부의 날개 가장자리와 엽신 표면에 털이 없고 꽃잎중 상판에 줄무늬가 없으며 상판기부에 털이 없고 고지대에서 자라 구별된다. 또한 근연종인 흰젖제비꽃 V. lactiflora Nakai은 엽병에 날개와 털이 없으며 화경은 적색이며 꽃받침 부속기는 길고 끝에 거치가 있어 흰들제비꽃과 뚜렷하게 차이가 난다.
큰졸방제비꽃(Viola kusanoana)의 엽록체 DNA 염기서열을 밝히고자 차세대염기서열분석법(NGS)을 이용하여 분석하였다. 재료는 경상북도 울릉군 나리분지에 자생하는 개체의 잎을 사용하였다. 염기서열 분석결과, 총 길이는 158,644 bp 였고, GC함량은 36.3%로 분석되었다. 구간별로는 LSC (Large single copy)지역이 86,999 bp (GC content: 33.9%)였고 SSC (Small single copy)지역은 17,439 bp (GC content: 29.9%)으로 분석되었으며 IR (Invertied repeats)지역은 27,103 bp (GC content: 42.2%)로 확인되었다. 유전자는 protein coding gene 77개, tRNA gene 30개, rRNA 4개 등 총 111개로 이는 선행 연구된 제비꽃속 8개 분류군과 유전자의 순서와 방향이 모두 일치하였다. 이를 통해 제비꽃속의 엽록체 게놈의 유전자는 상당히 보존되어 있음을 확인하였다.
한국산 제비꽃속 32분류군과 일본산 2집단 등 총 34집단에 대한 유연관계를 알아보기 위하여 RAPD(randomly amplified polymorphic DNA), ISSR(inter simple sequence repeat) 및 PCR-RFLP(restriction fragment length polymorphism) 분석을 실시하였다. RAPD 분석에서는 40개의 primer 중 6개가 분류군 전체에서 반응을 보였고 이로부터 총 70개(98.6%)의 다형화 밴드를 얻었으며, ISSR 분석에서는 4개의 primer로 부터 28개(96.6%)의 다형화밴드를 얻었다. 엽록체 DNA의 non-coding부분을 이용한 PCR-RFLP 분석에서는 반응이 일어난 4지역에서 증폭된 약 6.78 kb의 DNA 각각에 대하여 15가지 제한효소를 처리한 결과 총 80개의 restriction site를 얻었으며 그중 16 site는 polymorphic하게 나타나 20%의 다형화를 보였다. 본 연구에서 다룬 3가지 형질에 의한 유집분석 결과 각각의 형질에 의해서는 서로 일치하지 않는 유집형태를 보였지만 3가지 형질을 통합한 결과는 진정제비꽃절(sect. Nomimium)내 아절과 계열간 구분이 명확하게 나타났으며 무경종과 유경종도 구별이 가능하여 외부형태형질에 의한 기존의 분류체계와 일치하였다. 그러나 노랑제비꽃절(sect. Chamaemelanium)은 진정제비꽃절과 독립적인 군을 형성하지 않고 진정제비꽃절 내 무경종그룹인 Patellares아절과 Vaginatae아절 사이에 위치하여 나타났다. 형태적인 변이가 매우 심한 분류군으로 알려진 태백제비꽃군(V. albida complex)은 Patellares아절 내에서 하나의 군으로 유집되어 Pinnatae계열로 처리하는 것이 타당할 것으로 생각된다. 본 연구에서 사용한 3가지 형질 중 RAPD 분석방법은 ISSR과 PCR-RFLP 분석보다 제비꽃속의 종간 유연관계를 밝히는데 더 유용한 것으로 판단된다.
한국산 제비꽃속 노랑제비꽃절 (Viola section Chamaemelanium) 식물에 대해 광학현미경 및 전자현미경을 사용하여 형태 분류학적 연구를 수행하였다. 지하경과 지상경의 특징, 자방 돌기 그리고 주두의 모양과 돌기 등의 특징에 의해 V. orientalis와 V. brevistipulata가 구별되었다. 나아가 후자는 잎의 특징에 따라 3 변종 즉 var. brevistipulata, var. minor 그리고 var. laciniata 등으로 세분되었다. Viola brevistipulata var. laciniata는 거치 수가 가장 많고, 불규칙한 치상의 복거치를 갖는다. 그러나 다른 두 변종은 규칙적인 파상 또는 치상의 거치를 갖는다. 세 변종간 잎의 크기는 V. brevistipulata var. brevistipulata가 가장 크고 V. brevistipulata var. minor가 가장 작다. 이들 중 V. brevistipulata var. laciniata는 한국 미기록 종이다. 또한 자방과 주두에 발달된 돌기물의 모양 및 배열양상은 본 절내 종을 동정할 때 중요한 표징형질로 확인되었다.
본 연구에서는 낙엽수림 지역에 혼재하고 있는 제비꽃 속 중 고깔제비꽃, 왜제비꽃, 남산제비꽃의 생육기간 중 개화 시기와 생식 방법에 따른 종자의 생산량 등을 조사하고 비교 분석하였다. 그 결과 3종 모두 수관이 폐쇄되기 전의 짧은 기간 동안 개화 시기에 미세한 차이를 두고 개방화를 생성하였고, 폐쇄화는 수관이 폐쇄된 이후에도 지속적으로 생성되었다. 삭과 한 개당 종자 수는 고깔제비꽃<남산제비꽃<왜제비꽃 순서였고, 종자 무게는 고깔제비꽃>남산제비꽃>왜제비꽃 순서로 종간과 생식 방법에 따라 유의적으로 차이가 있었다. 세 종의 종자 생산 특성을 비교해보면 고깔제비꽃이 왜제비꽃이나 남산제비꽃보다 본 조사지와 같은 낙엽활엽수림에 적응도가 큰 것으로 생각된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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