• Applied Microscopy
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• 제38권4호
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• pp.307-314
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• 2008

일부 수생식물은 휴면구조로 엽상체가 변형된 잠아를 형성하여 적응 생존한다. 부유부엽성 식물인 개구리밥은 가을에 형성된 잠아로 동절기 물속에 가라앉아 휴면상태로 겨울을 난다. 이들 잠아는 엽상체의 특정 부위에서 기원하나 모엽상체와 달리 통기조직의 발달이 미흡하고 조직의 밀도가 높아 수중 침강에 유리한 구조로 분화된다. 잠아조직 내에는 일반적으로 기온상승 시 생장재개에 바로 이용할 수 있는 영양분이 저장되어 있다. 이러한 특성을 지닌 개구리밥 잠아의 형성 및 발아에 대해서는 생리적, 생화학적으로 다양한 연구가 진행되고 있으나 잠아조직 세포의 미세구조 연구는 미흡한 상태이다. 이 연구에서는 엽상체와 잠아 엽육조직의 분화, 통기조직의 발달, 녹말의 분포, 세포수준에서의 미세구조 발달양상을 비교 연구하였다. 엽육조직이 비교적 분화되어 있는 모엽상체는 통기조직이 잘 발달되어 엽상체 용적의 약 $37{\sim}45%$를 차지하였다. 반면, 잠아는 엽육조직의 분화 없이 조직 내 통기조직의 발달이 미흡하여 전체 용적의 약 $9{\sim}15%$를 차지하였다. 모엽상체 엽육세포와 달리 잠아 세포내 세포질은 매우 치밀하며 엽록체 기질에는 녹말이 다량 축적되어 있다. 엽록체, 세포벽, 액포, 세포막은 모엽상체 세포내 특성과 다른 양상으로 분화하였다. 이와 같이 잠아는 통기조직의 미흡한 발달, 세포질의 높은 밀도, 녹말의 다량 축적 등으로 조직의 밀도를 높게 하여 겨울철 휴면상태에 잘 적응된 구조로 발달시켜 축소된 개구리밥 식물체 생활사에 중요한 역할을 수행하는 독특한 구조로 분화하였다. 매우 빠른 생장으로 수면에 넓게 분포하는 개구리밥은 수생환경에 필요한 양분 및 빛을 차단하여 수생의 생태에 나쁜 영향을 미치기도 한다. 그러나 잠아형성 촉진 조건을 가해 주면 식물체는 쉽게 물속에 가라앉아 휴면상태를 유지할 수 있는 것으로 알려져 있다. 다른 식물 종들은 생장 및 형성 조건을 조절하기 어렵지만 개구리밥 식물체의 잠아는 이러한 구조적 특징으로 형성이 쉽게 조절될 수 있어 수생환경 개선에 유망한 후보가 되고 있다. 향후 본 연구의 모엽상체와 잠아의 생장 및 구조 특성을 이용하여 유사 수생식물 잠아의 생장특성에 적용하면 수생환경정화 등의 영역에서 유용하게 활용될 수 있는 휴면구조가 될 것이다.

• Applied Microscopy
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• 제41권1호
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• pp.55-60
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• 2011

부엽성 개구리밥은 엽상체, 연결사, 뿌리로 이루어진 축소된 수생식물로 엽상체는 특정한 시기에 물속에 가라앉는 휴면구조인 잠아를 형성한다. 식물세포의 분화발달에서 중요한 기능을 수행하는 색소체는 개구리밥의 거의 모든 기관에 분포하며, 특히 잠아 형성 및 수중 침강에 있어서 이들 색소체와의 연계성이 보고되어 있다. 본 연구에서는 개구리밥 식물체 내 모든 조직을 구성하는 각각의 세포들을 대상으로 색소체 특성에 초점을 두어 전자현미경으로 연구하였다. 생장 중의 엽상체는 활발한 분열로 개체를 계속 증식시키고, 특정 시기에 잠아원기를 형성하여 엽상체-잠아원기-잠아-엽상체원기-엽상체의 분화과정을 반복한다. 개구리밥 조직에 발달하는 색소체는 전색소체, 엽록체, 전분체로 크게 대별되며, 특히 색소체의 크기, 틸라코이드막계, 녹말입자 형성 등은 엽상체와 잠아 조직 간에 뚜렷한 차이를 보인다. 엽상체 및 잠아원기 엽육세포에는 비교적 작은 전색소체가 세포질에 분산되어 다수 분포하고, 기질 내에는 틸라코이드막계 및 녹말입자가 거의 형성되지 않는다. 반면, 생장 중의 엽상체에는 엽록체들이 중앙의 큰 액포를 따라 위치하고, 기질에는 그라나를 형성하는 틸라코이드막계가 발달한다. 유사한 형태의 엽록체가 근관에 발달하나 뿌리의 피층 및 연결사 색소체에는 녹말입자는 거의 나타나지 않는다. 잠아원기와는 대조적으로 잠아조직에는 매우 큰 전분체들이 축적된다. 이들 전분체는 기질에 내부 막의 분화 없이 당 축적에 의한 거대 녹말입자를 형성하여 무거운 구조가 된다. 이와 같이 엽상체, 연결사, 뿌리조직에 형성된 엽록체로 광합성을 수행하여 생장발달에 필요한 에너지를 생성 활용하는 반면, 잠아는 에너지 생성이나 활용이 아닌 휴면상태 유지에 필요한 독특한 구조로 각각 발달한다. 축소된 개구리밥 식물체 내 색소체 및 각각의 세포와 조직들은 최소한의 구조로 분화되나 기능은 고도로 분업화된 독특한 수생식물이라 할 수 있다.