본 연구에서는 경기도 포천과 강원도 춘천에 자생하는 광릉요강꽃과 강원도 삼척에서 자생하는 복주머니란의 뿌리에서 내생균을 순수 분리하였고, 분리된 균주의 ITS 부위의 염기서열을 이용하여 계통 분석하였다. 그 결과 광릉요강꽃에서는 11종의 균주가 분리되었고, 복주머니란에서는 15종의 균주가 분리되었으며, Leptodontidium orchidicola, Humicola fuscoatra var. fuscoatra, Umbelopsis dimorpha 등의 균주는 공통으로 분리되었다. 분리된 균주 중 Oidiodendron echinulatum, Pseudogymnoascus roseus, Geomyces vinaceus, Cryptosporiopsis ericae, Umbelopsis dimorpha, Chaetomium cupreum 은 국내 미기록종으로 확인하였다.
광릉요강꽃(Cypripedium japonicum)과 복주머니란(C. macranthum)의 뿌리에서 난 균근균이 확인되었다. 두 종의 난 뿌리에서 균근의 형태적인 특성을 관찰하였다. 분자적인 분석을 통하여 두 종의 뿌리로부터 난균근균을 확인하였다. 뿌리에서 DNA를 추출하여, 담자균류 ITS 지역에 특이적인 프라이머인 ITS1-OF와 ITS4-OF를 사용하여 ITS 지역을 증폭한 후 염기서열을 분석하여 두 식물의 뿌리에 공생하는 난균근균을 동정하였다. 광릉요강꽃의 뿌리에는 3종류의 Tulasnellaceae와 1종의 담자균류가 발견되었고, 복주머니란의 뿌리에서는 2종류의 Tulasnellaceae에 속하는 균이발견되었다.
Jeon, Chang-Wook;Kim, Da-Ran;Gang, Geun Hye;Kim, Byung-Bu;Kim, Nam Ho;Nam, Seong-Yeol;Kwak, Youn-Sig
Mycobiology
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제48권5호
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pp.423-426
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2020
Cypripedium japonicum is known to be the indigenous plant to Korea, Japan, and China. However, C. japonicum represents the most critically endangered plant species in South Korea. The plant is esthetically pleasing due to its flower, which is larger than any other orchidaceous species. Disease symptoms relating to gray mold were observed on C. japonicum in May 2019. The suspected pathogen was successfully isolated from the symptomatic leaf tissue and conducted a pure culture of the fungi. The conidia formed consisted of a colorless or light brown single cell, which was either egg or oval-shaped with a size of 7.1 to 13.4 × 5.2 to 8.6 ㎛. Molecular phylogenetic relationship analysis was also confirmed that the pathogen concerned belonging to the family of Botrytis cinerea. Therefore, the findings confirmed that the pathogen isolated from C. japonicum was consistent with the unique properties of B. cinerea.
Endangered native plant habitats and populations are rapidly disappearing because of climate and environmental changes. As a representative, the abundance of the first-class endangered wild plant, Cypripedium japonicum, has been rapidly decreasing in Korea. The purpose of this study was to evaluate the distribution of rhizosphere and endophytic fungi on C. japonicum in its native habitat. A total of 440 rhizosphere and 79 endosphere fungi isolates were isolated and identified on the basis of their molecular characteristics. Sixty-five genera and 119 fungi species were identified in this study. The genus Trichoderma showed the highest abundance among both rhizosphere and endosphere fungi. Mortierella, Hypocrea, and Penicillium spp. were also relatively dominant species on C. japonicum. The community structures of rhizosphere and endosphere fungi were similar, but endosphere fungi showed greater diversity.
Orchids live with mycorrhizal fungi in mutualism. This symbiotic relationship plays an essential role in the overall life cycle of orchids from germination, growth, settlement, and reproduction. Among the 1000 species of the orchid, the Korean lady's slipper, Cypripedium japonicum, is known as an endangered species. Currently, only five natural habitats of the Korean lady's slipper remain in South Korea, and the population of Korean lady's slipper in their natural habitat is not increasing. To prevent extinction, this study was designed to understand the fungal community interacting in the rhizosphere of the Korean lady's slipper living in the native and artificial habitats. In-depth analyses were performed to discover the vital mycorrhizal fungi contributing to habitat expansion and cultivation of the endangered orchid species. Our results suggested that Lycoperdon nigrescens contributed most to the increase in natural habitats and Russula violeipes as a characteristic of successful cultivation. And the fungi that helped L. nigrescens and R. violeipes to fit into the rhizosphere community in Korean lady's slipper native place were Paraboeremia selaginellae and Metarhizium anisopliae, respectively. The findings will contribute to restoring and maintaining the endangered orchid population in natural habitats.
연구결과에 기초하여 내린 시험적 결론은 다음과 같다. 광릉요강꽃은 주로 해발 450~990 m, 경사는 $5{\sim}30^{\circ}$의 범위에 분포하였고, 사면향은 $0{\sim}110^{\circ}$로 나타났다. 자생지 기온 ($18.94^{\circ}C$)은 계절 변화와 유사한 경향이었고 장소 간의 차이는 위도에 따른 차이가 강하였으며, 가장 남쪽에 위치한 GY에서 가장 높게 나타났다. 반면에 상대습도는 지역 간의 차이는 크지 않았다. 수관열림도 (%)는 평균 18.17이었으며, HC (22.1)에서 가장 높게 나타났고 MJ (16.1)에서 가장 낮게 나타났다. 광량 ($mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$)은 평균 9.1이었으며, CC (10.6) 가장 높게 나타났고 GY (6.87)에서 가장 낮게 나타났다. 엽록소 함량 (SPAD value)은 평균 26.12로 나타났으며, MJ (30.64)에서 가장 높았고 HC (23.69)에서 가장 낮았다. 엽면적 ($cm^2$)은 평균 $253.35cm^2$이었으며, CC (281.51)에서 가장 높았고, HC (238.23)에서 가장 낮았다. 자생지 층위별 우점식생으로 교목층 식생은 물푸레나무, 고로쇠나무 및 층층나무가 우점하는 것으로 나타났고, 관목층은 고추나무, 초본층은 십자고사리, 단풍취가 우점하는 것으로 나타났다. 식분의 서열화 결과, I상에서는 수관울폐도와 지온, II축상에서는 토양노출, 해발고도 등의 환경요인이 높은 상관관계를 보였다. 우리의 연구 결과는 개체군 동태 예측 및 광릉요강꽃의 장기적인 보전 전략 및 복원에 중요한 역할을 할 것으로 생각된다.
광릉요강꽃(Cypripedium japonicum Thunb.)은 한국, 중국, 일본에 분포하는 동아시아 특산식물로, 지구 수준의 IUCN Red List "위기(Endangered, EN)"로 평가되며, 한국의 국가 Red List에서는 "멸종위기(Critically Endangered, CR)"에 포함된다. 본 연구는 광릉요강꽃 자생지에서 7년 동안 수행된 개체통계학적(demographic) 모니터링 자료를 바탕으로 개체군 구조 및 변화양상을 분석하고, 개체군의 지속성에 대하여 예측하였다. 광릉요강꽃은 국내 7개 지역(포천, 가평, 화천, 춘천, 영동, 무주, 광양)에서 자생지가 관찰되었고, 15개 아개체군에 4,356개체가 생육하는 것으로 확인되었다. 개체군 크기 및 구조는 지역별로 상이하였으며, 인위적 관리가 개체군 크기 및 구조 변화에 중요한 영향을 미치고 있었다. 7년 동안 개체 수 변화를 모니터링한 결과 광릉요강꽃의 개체군 생존력(Population Viability Analysis, PVA)은 지역별로 다양한 경향을 보였다: 향후 1세기 안에 멸절할 가능성은 포천 0.00%, 광양 10.90%, 춘천 24.05%, 화천 79.50%로 예측되었다. 모니터링이 수행된 위 연구지역은 현지 내 보호시설로 인위적 출입을 제한하고 있어 광릉요강꽃의 최대 위협요인인 인위적 남획 변수가 개체군 생존력에 반영되지 않았다. 즉, 실질적인 멸절 위험도는 본 연구에서 추정된 값보다 현저하게 클 것으로 예상된다. 국내 광릉요강꽃 개체군의 멸절위험도의 객관적 판단을 위해서는 향후 다양한 위협요인이 있는 여러 지역의 개체군 정보가 반영될 필요가 있으며, 국내·외로 광릉요강꽃 개체군에 대한 개체통계학적 모니터링을 확대해 나가야 할 것이다.
Lee, Joung Kwan;Kwon, Young Hee;Kim, Hee Kyu;Kim, Kyung Ok;Park, Jae Seong;Jeong, Mi Jin;Son, Sung Won;Suh, Gang Uk
한국자원식물학회:학술대회논문집
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한국자원식물학회 2019년도 추계학술대회
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pp.23-23
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2019
Cypripedium is an orchid genus of over 50 species widely distributed in the northern temperate zone, with a few taxa extending central America and the Himalayas and the southwesternmost tip of China in Asia. Of the known species approximately two thirds are found in China. In Korea, 4 species were reported to find with rare popularity ; C. macranthos, C. guttatum, C. japonicum, and C. calceolus. The seed has a firm brown fusiform testa with an opening at one end where the micropyle of the ovule was situated. Cypripedium has small, fusiform, wind-dispersed seeds that weigh about $1{\sim}2{\mu}g$ and range from 0.1 to 2 mm long and 0.07 to 0.4 mm across. The germination of Cypripedium was previously thought to be hard to cultivate in one's garden and impossible to propagate artificially, nowadays lab-propagated seedlings are readily available in EU or United States. We had already reported the successful micropropagation of lady's slipper orchids with green pod sowing methods. The collected Cypripedium species and hybrids were planted in Korea National Arboretum (KNA) on Oct. 2018. The 11 species including C. candidum and the 31 hybrids such as C. Ingrid were introduced from Germany with CITES certification. The lady's slipper orchids bloomed on May to June, and the flowers were pollinated in the same species or hybrids to get seeds for in vitro germination on 2~3 days after fully flowering. The green pods were collected after 49~70 days after pollination. The 6 species of Cypripedium seeds were easily germinated on the POM within 70 days after sowing, and the 12 hybrids PLBs were observed with small roots. We had established the scheme of lady's slipper orchids germination in 3 months with green pods, and get the possibility of seedling in 10 months of sowing in vitro.
표본에 근거하여 한반도 야생란 88분류군에 대한 분포를 조사하고, 각 분류군의 분포도를 작성하였다. 한반도내 8개 식물 분포 아구에 분포하는 야생란의 분류군 수는 다음과 같았다; 갑산아구 27분류군, 관북아구 21분류군, 관서아구 13분류군, 중부아구 37분류군, 남부아구 39분류군, 남해안아구 33분류군, 제주도아구 64분류군, 울릉도아구 19분류군. 한반도 야생란의 72.7%가 제주도에 자라는데, 이 중 18분류군은 한반도에서는 제주도에만 분포한다. 한반도 야생란 중 30분류군은 상록활엽수림대에 자라며, 16분류군은 북부지역이나 고산에 분포하는 북방계 요소였다. 분포 조사를 기초로, 한반도 야생란을 국내에서 변형한 IUCN 적색 목록 범주에 따라 분류하였다. 절멸종(EX) 또는 야생에서의 절멸종(EW)에 속하는 난초과 식물은 한반도에서는 발견되지 않았다. 위급종(CR)에 속하는 분류군은 Cymbidium kanran(한란), C. lancifolium(죽백란), C. ensifolium(소란), Cypripedium japonicum(광릉요강꽃), Cyrtosia septentrionalis(으름난초), Dendrobium moniliforme(석곡), Habenaria chejuensis(제주방울란), H. radiata(해오라비난초), Neofinetia falcata(풍란), Sedirea japonica(나도풍란) 10분류군이었는데, 이 중 소란과 제주방울란은 이번 연구에서 처음으로 CR 범주로 기록되었다. 한편, 위기종(EN)으로 분류된 것은 22분류군으로, 이 중 Gastrochilus japonicum(탐라난), G. fuscopunctatus(금자란), Gastrodia verrucosa(한라천마), Habenaria flagellifera(방울난초), Herminium lanceum var. longicrure(씨눈난초), Chamaegastrodia sikokiana(애기천마), Lecanorchis kiusiana(제주무엽란), Neottia hypocastanoptica(한라새둥지란), Tipularia japonica(비비추난초)가 이번 연구에서 최초로 EN 범주에 포함되었다.
Cypripediums, popularly called lady's slippers or moccasin flowers, are the showiest and most sought after hardy terrestrial orchids, collected and grown by orchid and alpine plant enthusiasts alike. In Korea, 4 species of cypripedium are reported as Cypripedium japonicum, C. macranthos, C. guttatum, and C. calceolus. We had already reported the feasibilities of C. macranthos and C. guttatum with in vitro germination methods from immature seeds. The seeds of white lady's slipper orchid (Cypripedium macranthos Sw. alba) were collected 65 days after pollination in 2018. The green pods were sterilized with flame and sowed immediately on the POM(Phytomax orchid maintenance media(R), Sigma) supplemented with BAP 0, 0.5, 1.0 mg/L and NAA 0, 1, 2mg/L. The germination of seed was observed 90 days after sowing, and the plantlets were subcultured to the same media according to the size of the protocorm with 1~2, 2~3, 3~4, 5~6, 7~8mm. The time of the subculture to the new media seems to be critical factors of forming rhizoids which is the hairy root of the cypripediums. As a results, the protorms of the white lady's slipper orchid was successfully germinated in the POM media supplemented BAP 0.5 and NAA 1.0 mg/L. The roots and rhizoids were formed in 5~6mm protocorms subculture over 95% survival ratio. We also tried to subculture to liquid medium without activated charcoal, however the browning or malformation of the roots was observed in the root. The formation of shoots from the protocorm was effectively enhanced in the POM media with non-additives of plant growth regulators. These results indicate the possibility of high and stable production and practical industrialization of endangered white lady's slipper orchids.
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