Polygonatum is a genus placed in the family Liliaceae, distributed throughout the Northern Hemisphere and 16 of the species are grown naturally in Korea. In oriental medicine, the rhizomes of Polygonatum have been used as two different medicines, Okjuk (Polygonati odorati Rhizoma) and Hwangjeong (Polygonati Rhizoma). However, it is difficult to identify the morphological and chemical differences between the medicinal groups and thus easy to confuse the one with the other. Therefore, a clear classification standard needs to be established so as to be able to discriminate between them. In the study, the morphological characteristics of the plants, Polygonatum spp., were examined. Then, the differences in SNPs among the DNA sequences of 7 of the Polygonatum spp. and 1 of the Disporum spp. were analyzed by DNA barcoding with rpoC1, rpoB2, matK, and psbA-trnH of the cpDNA region. In the results, three regions, rpoC1, rpoB2, and matK were useful for discriminating the species, P. stenophyllum and P. sibiricum. Furthermore, it was possible to discriminate the individual germplasm within the species by using the combination of the results obtained from rpoB2, rpoC1, and matK.
둥굴레 속(屬)에는 많은 종이 있어 모두 생약(生藥) 또는 음료용(飮料用) 원료로 이용되고 있어 재배적 가치가 높으나 각종(各種)에 대한 식물적 특성(特性) 평가가 이루어져야 재배종의 선발(選拔)이나 재배기술개발 및 이용면에 기초적인 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대되어 특성조사를 수행하여 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 우리나라에서 가장 분포가 많은 둥굴레의 생육상에서 출아기는 4월 상순, 개화기는 4월 하순, 지하경 신장중지기(伸長中止期)는 8월 하순, 경엽탈락기(莖葉脫落期)는 9월 하순${\sim}$10월 중순으로 조사되었다. 2. 각 종별(種別) 지상부의 특성에서 초장은 층층둥굴레가 70cm로 가장 길었고, 등굴레가 37cm로 가장 짧았으며 그 외 종들은 $38{\sim}64cm$의 범위였다. 3. 엽 생육에서 진황정이 엽장이 가장 길었고, 층층등굴레와 용둥굴레는 9cm로 짧았으며, 폭은 무늬둥굴레가 가장 넓고 층층둥굴레가 가장 좁았다. 엽형은 용둥굴레, 무늬둥굴레는 둥근형이고 층층둥굴레는 엽장이 길고 폭은 좁은 긴세엽형이었다. 4. 엽수는 층층둥굴레가 1개 절당 $5{\sim}6$개로 경당 44개였으며, 용둥굴레는 9개로 가장적었다. 5. 경당 꽃수는 층층둥굴레 111개, 그 외 종은 $14{\sim}22$개였으며, 한 송이에 달리는 꽃수의 비율은 전체적으로 2개가 달리는 비율이 가장 높고, 2개 달리는 비율에서 무늬둥굴레는 77%, 죽대 63%, 진황정 58% 등이었으며, 둥굴레는 $2{\sim}3$개가 63% 였으며, 4개이상 달리는 비율은 층층둥굴레 95%, 용둥굴레 45% 등이었다. 6. 경당 결실수는 각시둥굴레 17.7, 진황정 15.4, 둥굴레 14.8개였으나 그 외 종들은 모두 결실하지 못하였고, 결실율은 둥굴레 81.5%, 진황정 66.2% 및 각시 둥굴레 75.9%였다. 7. 지하경은 뻗어나간 각절의 선단부위에서 매년 2개씩 신지하경이 발생하였다.
우리 나라 전역에서 수집한 7종의 자생 둥굴레로부터 genomic DNA을 추출한 후 Operon random primer(10-mer)를 이용하여 PCR을 수행하여 재현성이 있으면서 polymorphism을 보이는 19개의 primer를 선발하였다. 선발한 primer로부터 PCR에 의해 증폭된 DNA의 크기는 $3000{\sim}300\;bp$이었고, 19개의 random primer에서 복제된 전체 band의 수는 114개에서 157개로 공시종간에 많은 차이를 보였으며, band의 유무에 근거한 유연관계 분석에서 7개의 공시종은 각시둥굴레와 층층둥굴레가 1개군으로, 여타 종들을 1개군으로 크게 2개군으로 분리되어 유전적으로 상당한 차이가 있는 것으로 나타났다.
둥굴레 유전자원의 유연관계를 위한 기초 자료를 얻고자 둥굴레속 식물 수집종 10종에서 18S ribosomal RNA를 암호화하는 18S rDNA 영역의 염기서열을 결정하고 그 특성을 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 둥굴레속 10종의 18S rDNA 영역 전체의 길이는 $913{\sim}914bp$로 비슷하였으나, 총 8개 지점에서 염기의 치환 및 결실에 의한 변이가 발생하였다. 전위는 $T{\rightarrow}C$전위가 4개 지점에서 발생하였고, $A{\rightarrow}G$ 전위가 1개 지점에서 발생하였으며, 전좌는 $C{\rightarrow}A$ 전좌가 1개 지점에서 발생하여 전위가 전좌보다 5배 만큼 발생하였다. 결실은 2개 지점에서 발생하였다. 18S rDNA의 염기의 조성은 adenine $23.09{\sim}23.33%$, guanine $23.33{\sim}23.52%$, thymine $25.60{\sim}25.85%$, cytosine $27.38{\sim}27.79%$로 pyrimidine계가 purine계보다 많았다. 18S rDNA의 A + T 함량은 $48.80{\sim}49.18%$로 평균 48.99%였고, G+C 함량은 $50.82{\sim}51.20%$로 평균51.01%였다. 다중 정렬에 의해 염기서열을 비교한 결과 $99.7{\sim}100%$ 일치하여 종간에 차이가 적었다.
우리나라에 자생하는 둥굴레속 식물중 7종을 수집하여 각종의 지하경중의 무기성분, 당함량, 단백질 및 아미노산 조성을 분석 조사한 결과는 다음과 같다. 지하경의 무기성분중 총질소, 인산 및 칼륨은 생육기보다 지상부 생육 정지기에서 약간 낮았으며 총질소 함량은 죽대, 각시둥굴레 및 퉁둥굴레가 높고 인산은 종간에 큰 차이가 없었으며 칼륨은 둥굴레1과 각시둥굴레에서 높았다. 칼슘 마그녜슘 및 나트륨의 함량에서 칼슘은 지상부 생육 정지기에서 높았고 마그녜슘과 나트륨은 감소하였으며 칼슘은 죽대, 각시둥굴레 및 퉁둥굴레에서 높았고 마그녜슘과 나트륨의 함량은 종간에 큰 차이가 없었다. 철, 망간, 아연 및 구리 등의 미량 무기성분은 생육초기에 가장 높았으며 생육중기에 낮았다가 후기에 다시 증가하였으며 철분 함량은 둥굴레2와 퉁둥굴레에서 높았다. 당의 함량은 생육 초기보다 후기에 더 높았는데 층층둥굴레는 모든 시기에서 가장 높았고 죽대는 가장 낮았다. 단백질 함량은 죽대가 가장 높았고 층층둥굴레가 가장 낮았다. 아미노산의 총함량은 4, 8, 11월중 8월 지하경에서 가장 높고 11월 지하경에서 가장 낮았으며 아미노산 종류중 glutamic acid와 arginine함량이 높았으며 총아미노산, 필수아미노산 및 함황아미노산 모두 죽대와 각시둥굴레에서 높은편이었다.
둥굴레속 식물의 활용도를 높이기 위한 기초 자료를 얻고자 변종 포함 10종(種) 20영양계(營養系)를 재배한 후 특성을 조사하고 주성분 분석과 군집 분석을 통하여 분류하였다. 주성분 분석 결과 제 1주성분은 전체 분산의 54.10%, 제 2주성분은 18,95% 그리고 제 3주성분은 11.62%를 차지하였으며, 상위 제 3주성분까지의 누적 기여율이 84.68%였다. 제 1주성분은 식물체의 형태와 크기, 동화기관, 저장기관 및 생식기관과 관련된 주성분이었고, 제 2주성분은 식물체의 생육 및 저장기관과 관련된 주성분이었으며, 제 3주성분은 식물체의 생육과 관련된 주성분이었다. 군집 분석 결과 군집간 평균거리가 약 0.7일 때 20개 영양계가 4개 군으로 분류되었으며, 제 I군에는 층층갈고리둥굴레, 제 II군에는 둥굴레, 무늬둥굴레, 산둥굴레 및 큰둥굴레, 제 III군에는 용둥굴레, 안면용둥굴레 및 각시둥굴레 그리고 제 IV군에는 죽대 및 통둥굴레가 속하였다.
본 연구는 거투르트 지킬(Gertrude Jekyll)이 조성한 와일드 가든 형식의 작품에 사용된 식물의 종류와 식물간의 관계를 파악하여 식재패턴을 분석하는 연구이다. 연구를 위한 사례지는 코츠월드 코타지(Cotswold Cottage), 드라이톤 우드(Dryton Wood), 리틀 애스톤(Little Aston), 클랭프 코트(Frant Court) 4개소이다. 작품별로 사용된 식재 패턴에서 식물간의 직접적인 연결관계를 보기 위해 사회 네트워크 분석 프로그램인 R을 이용하여 연결중심성(degree centrality)을 분석하였다. 이 분석결과에 따라 상위그룹의 3순위에 속하는 식물을 도출하여 식물의 특징과 의미를 고찰하였다. 연구의 결과를 요약하면 연결중심성이 가장 높은 식물은 철쭉류로 나타났고, 야생 장미가 그 다음 순이었다. 내한성이 강한 교배종의 철쭉류는 하부식재로 여러 수종과 연결되어 비정형식의 숲정원 느낌을 추구하였다. 야생 장미 또한 자생 수종으로 생태적인 면과 미적인 면에서 연결 중심성이 높게 나타났으며 다층식재를 이루고 있다. 또한, 마가목, 채진목, 둥글레, 서양매발톱 등 흰색의 작은 꽃이 피는 수종을 식재하여 드리프트를 통한 식물 종을 자연스럽게 연결지을 수 있는 식물군락으로 와일드 가든을 조성하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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