• 환경생물
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• 제26권4호
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• pp.271-278
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• 2008

본 연구는 C$_3$식물인 닭의장풀과 CAM식물인 돌나물이 수분스트레스에 대해 어떠한 생리적인 반응의 차이를 보이는가를 살펴본 것이다. 식물은 정상적인 환경 조건하에서 보여주는 대표적인 특징은 생장이다. 닭의장풀은 수분스트레스에 처해졌을 때 생장이 거의 멈추었으나 돌나물은 생장에 커다란 영향을 받지 못하였다. 닭의장풀의 수분함유량의 변화는 3주 째 12% 감소하였다. 수분 함유량의 변화는 식물의 고사와 밀접하게 관련되어 있다. 돌나물의 수분함유량의 변화는 거의 없었다. 이는 돌나물은 수분스트레스에 대한 저항 반응을 보여주었으나 닭의장풀은 그렇지 못했다는 것을 의미한다. 이어진 실험에서도 비슷한 양상이 나타났다. 엽록소 함량의 변화, 광합성 II의 활성을 나타내는 형광 Fv/Fm 비율수치는 닭의장풀에서 심각한 감소가 일어났다. 아울러 기공의 형태적인 특성과 생리적인 반응도 두 종이 다른 양상을 보여주었다. 따라서 돌나물은 수분스트레스에 대한 저항 능력을 가지고 있으나 닭의장풀은 수분 스트레스에 취약했다. 수분 스트레스 전 닭의장풀의 수분 함유량은 돌나물보다 약 6% 많으며, 생장률이 매우 빠르며 열매를 맺는다. 반면에 돌나물은 생장이 느리며, 줄기의 길이 증가도 닭의장풀에 비해 작았다. 잘 성숙된 닭의장풀은 키가 1m에 이르는 것도 있으나, 돌나물은 포복경의 특성으로 인해, 실제 줄기의 생장은 30cm를 넘지 못한다.

• 한국전자현미경학회:학술대회논문집
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• 한국현미경학회 2000년도 제31차 춘계학술대회
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• pp.26-26
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• 2000

• Journal of Ecology and Environment
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• 제30권2호
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• pp.187-193
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• 2007

Higher plants can be categorized as C3, C4 or CAM according to their photosynthetic pathways, and some succulent plants are known to shift their patterns of photosynthesis from C3 to CAM in response to environmental stresses such as salt treatment or water deficiency. To investigate fundamental photosynthetic patterns and the induction of pattern shifts (C3, CAM, C3-CAM etc.) as a result of environmental stresses, we measured the water content, diurnal changes in pH, net $CO_2$ exchange, transpiration rate, total ionic contents, and osmolality of Kalancoe daigremontiana, Sedum kamschaticum and Sedum sarmentosum which belong to Crassulaceae known as representative CAM plant, after 10 days of drought treatment. S. kamschaticum and S. sarmentosum did not show a significant difference in diurnal pH variation in the treatment and control conditions. However, the pH of drought-treated Kalancoe was low at night and high in the daytime, with a pH value between 4 and 5. Typical CAM plants display a net $CO_2$ exchange that increases at night and decreases in the daytime. Kalancoe displayed the predicted pattern. However, S. kamschaticum and S. sarmentosum showed a photosynthetic pattern more typical of C3 plants, and did not show changes in photosynthetic pattern under drought stress. Kalancoe also showed a transpiration rate typical for CAM pho-tosynthesis, whereas the transpiration rates of S. kamschaticum and S. sarmentosum were in the typical range for C3 photosynthesis. Kalancoe had high total ionic contents during the night, which decreased somewhat during the daytime, whereas S. kamschaticum and S. sarmentosum displayed the opposite pattern. This result is similar to the diurnal patterns of changes in pH in the three plant species, which suggests a relationship between pH and ionic contents. S. sarmentosum showed lower osmolality under drought stress than in the control condition, whereas the osmolality of Kalancoe and S. kamschaticum did not differ between conditions. S. sarmentosum may have maintained internal water content by lowering its osmolality and raising its total ionic contents. In conclusion, Kalancoe displayed the characteristic responses of a typical CAM plant, whereas S. kamschaticum and S. sarmentosum displayed aspects of the C3 photosynthetic pattern under drought conditions. These results suggest that S. kamschaticum and S. sarmentosum (Crassulacea) in Korea overcome drought stress by increasing solute and ionic contents internally rather than changing their photosynthetic pattern from C3 to CAM under drought stress.

• Applied Microscopy
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• 제36권3호
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• pp.217-226
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• 2006

발달중인 Sedum 및 Salsola의 엽육조직을 chemical fixation과 high pressure freezing (HPF) 등으로 고정한 후, 초박 및 후박절편으로 제작 carbon coating하여 TEM 및 UHVEM으로 연속절편에 의한 2-D영상과 tilt image data를 수집하였다. 이후 초미세 구조들에 대하여 tilting 및 tomography 기법, 그리고 디지털화한 image의 3-D 입체구조 재구현에 필수적인 IMOD 프로_그램을 적용한 image 처리과정을 거쳐 UHVEM data에서 색소체내 초미세구조의 정보를 추출하여 세포수준에서의 3-D image를 분석하였다. 색소체 기질에서 녹말입자 및 틸라코이드에 인접하여 형성되는 CAM및 $C_4$ 식물 색소체 결정체들은 어떤 막으로도 둘러싸이지 않는 구조로서, Sedum rotundifolium 색소체내 결정체는 수 ${\mu}m$에 이르는 커다란 크기로 형성된다. 결정체 내에는 약 20nm격자거리로 이루어진 기원을 알 수 없는 수백-수천 개의 미세소관성 요소들이 평행 또는 격자상태로 정교한 구조를 이루며, 티라코이드 및 녹말입자와 인접하여 발달하였다. $C_4$ 광합성 수행 Salsola komarovii의 경우, 결정체는 엽육세포 색소체에서만 발달하며 결정체 구성 기본요소들이 비교적 규칙적인 격자거리를 이루며 수십 개 배열하는 구조를 형성하였다. 특히, tilted image및 3-D 입체구조 연구에서 결정체 형성에는 이들과 인접하여 발달하는 틸라코이드막이 관여함을 알아 낼 수 있었다. 이는 엽육세포 색소체에는 결정체들이 식물이 수행하는 광합성 유형에 따라 각기 다른 구성요소로 형성되어 Sedum의 경우와 같이 발달 중인 엽육조직에서 분화하거나 Salsola에서와 같이 세포 유형에 따라 상이하게 발달하는 것으로 추정되었다.

• Applied Microscopy
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• 제36권2호
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• pp.73-82
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• 2006

둥근잎꿩의비름(Sedum rotundifolium L.) 엽육조직에 대한 초박절편 및 연속 후박절편의 시료를 제작하여 TEM 및 HVEM 고압전자현미경으로 연구하였고, 이로부터 수합된 색소체 결정체 구조의 tilting 및 연속절편 결과에 image processing을 실시하여 세포수준에서의 초미세구조 정보를 추출 3-D 입체구조로 재구현하였다. ${\pm}60^{\circ}$에서의 tilting과 $0.125{\sim}1{\mu}m$에 이르는 연속절편에서 결정체를 구성하는 미세한 관상요소(tubular elements)의 구조적 특성을 조사한 결과, 결정체는 일시적으로 분화 초기단계에서 형성되어 $4{\sim}5{\mu}m$에 이르기까지 크게 여러 형태로 발달하나, 엽육조직이 성숙하면 이들 구조는 색소체에서 완전히 사라지는 특성을 보였다. 결정체를 구성하는 관상의 요소는 절단각도에 따라 격자구조 또는 평행구조를 이루었으며, 이들 구조 내에 형성되어 있는 정교한 구조적 pattern은 회절분석에 의해 확인되었다. 결정체 내에는 규칙적으로 약 20nm의 격자간격으로 이루어진 초미세관상의 요소들이 수백-수천 개 무리지어 발달하였다. 색소체 내에는 이러한 결정체가 하나 이상 형성되기도 하며, 일부 결정체의 경우 결정구조의 말단부위가 국소적으로 융합 또는 분지되기도 하였다. 결정구조는 막으로 둘러싸이지는 않으나, 대부분 틸라코이드 막성계와 밀착하여 발달하였다. 일차적으로 수집된 HVEM 상의 2-D 결과는 디지털화 과정을 거친후 Imod와 3-D Max를 이용하여 3-D 입체구조로 재구현되었다.