기질 조건에 따른 은이끼 (Bryum argenteum Hedw.) 생장 평가 = Evaluating Silver Moss(Bryum argenteum Hedw.) Growth in Response to Substrate Properties

국문 초록 (Abstract)

기질 조건에 따른 은이끼 (Bryum argenteum Hedw.) 생장 평가 김 문 수 전남대학교대학원 생물과학·생명기술학과 (지도교수: 김응삼) 도시화로 환경 문제가 가중되자 건물 녹화가 대안으로 주목되었으나 높은 설치·유지 비용이 한계로 작용하였다. 이를 보완하기 위해 이끼 기반 녹화가 제안되었고, 특히 은이끼(Bryum argenteum)는 건조·고열·중금속·얕은 표토 등 도시 스트레스에 강하고 무성생식으로 빠르게 확산하는 종으로 평가되었다. 기존 연구는 극한 기후대 군집과 스트레스 저항성 및 관련 유전자에 주로 초점을 맞추었으며, 도시에 형성된 은이끼 군집을 대상으로 기질(표토) 조건에 따른 초기 생장과 군집 형성의 분자·생리적 메커니즘에 대한 연구는 미흡하다. 본 연구는 도시 서식 은이끼 군집을 대상으로 다양한 기질 조건에서 생장과 스트레스 반응을 모니터링·평가하여 그 영향을 규명하고자 하였다. 은이끼의 표현형에 대한 관찰과 환경 조건에 따른 표현형의 변화 여부를 확인하기 위해 holotomography 를 활용하여 경엽체의 구조를 확인하고 동결조직절편과 다양한 이미징을 통한 유리체 면적 비율 계산 방법을 테스트하였다. 도시 환경에서 은이끼가 노출될 수 있는 표면 조건을 모사하고자 다양한 거칠기와 미세구조를 가진 콘크리트 시료와 표토 조건을 설정하였으며 이에 노출된 은이끼의 생장과 스트레스 반응을 평가하였다. 더불어 콘크리트 표면 미세구조와 거칠기가 은이끼 생존 및 생장에 미치는 영향을 파악하기 위해 시료별 표면 미세구조와 거칠기를 파악하였다. 은이끼의 생장 평가를 shoot 개수 변화, 성장 및 발달 관련 유전자의 발현, 가근의 개수 측정을 통해 진행하였으며 광합성 효율 측정을 통해 스트레스 반응을 평가하여 표토 조건이 은이끼에게 미치는 영향을 확인하였다. 실험 결과, 토양수분함량이 높고 표토 깊이가 깊은 조건에서 은이끼의 생장이 가장 활발하게 진행되었으며, 실트가 다량 함유된 표토에서 높은 생장률을 보였다. 조건에 따른 유전자 발현량에 차이가 없었으나 배양 날짜에 따른 경향성 변화를 확인하였다. 또한 표면 거칠기가 높고 깊은 굴곡이 존재하는 CB 표면에서 유일한 은이끼의 생존 및 생장이 확인되었다. 위 결과를 통해 은이끼의 기질 조건에 따른 반응을 확인하였으며 본 연구는 향후 이끼를 활용한 건물 녹화 시스템의 개발과 적용에 활용될 기초 자료가 될 것이다.

Keywords: 은이끼(Bryum argenteum), 표토 깊이, 토양수분함량, 표토 토성, 콘크리트, 건물 녹화, 도시 생태학

목차 (Table of Contents)

• 목 차 i
• List of Tables iv
• List of Figures v
• 국문 초록 vii
• 1. 서론 1
• 1.1. 도시 환경문제와 건물 녹화 1
• 1.2. 관속식물 기반 건물 녹화의 한계와 이끼 기반 건물 녹화 2
• 1.3. 이끼(Bryophytes)의 생리적, 생태적 특성 3
• 1.4. 은이끼의 도시 적응력 6
• 1.5. 은이끼에 대한 기존 연구와 한계점 10
• 1.6. 연구 목표 및 전략 10
• 2. 재료 및 방법 12
• 2.1. 개체 채집 및 관리 12
• 2.2. Holotomography 은이끼 유리체 촬영 12
• 2.3. 은이끼 유리체 면적 확인을 위한 동결 조직 절편 및 이미징 13
• 2.4. 은이끼 조직 분쇄 및 배양 16
• 2.5. 은이끼 shoot 적용 방향 16
• 2.6. 은이끼 군집 서식 표토 채취 및 유기물 분리 17
• 2.7. 은이끼 살균 및 무균배양 조건 18
• 2.8. 콘크리트 시료 준비 및 콘크리트 표면 특성 확인 18
• 2.9. 콘크리트 배양 프레임 제작 20
• 2.10. Fv/Fm 측정, 은이끼 암적응 보조 장치 구상 및 제작 21
• 2.11. RT-qPCR 및 프라이머 정보 22
• 2.12. 표토 물리적 조건 설정 및 시료 제작 25
• 2.13. Shoot 개수 변화 평가 및 이미징 26
• 2.14. 은이끼 가근 생장 평가 26
• 2.15. 은이끼 배양 조건 27
• 2.16. 통계분석 27
• 3. 결과 28
• 3.1. 은이끼 holotomography 이미지 28
• 3.2. 은이끼 동결 조직 절편 유리체 면적 비율 측정 29
• 3.3. 초기 적용 형태에 따른 은이끼 생장 30
• 3.4. Shoot 적용 방향에 따른 은이끼 생장 32
• 3.5. 은이끼 군집 서식 표토의 유기물 함량 33
• 3.6. 은이끼 무균배양 조건 33
• 3.7. 콘크리트 표면 특성 비교 35
• 3.8. 콘크리트 표면 특성에 따른 은이끼 생장 평가 38
• 3.9. 표토 깊이에 따른 은이끼 생장 평가 39
• 3.10. 표토 SWC에 따른 은이끼 생장 평가 40
• 3.11. 콘크리트 표면 표토 깊이에 따른 은이끼 생장 및 스트레스 평가 41
• 3.12. 콘크리트 표면 표토 SWC에 따른 은이끼 생장 및 스트레스 평가 43
• 3.13. 콘크리트 표면 표토 토성에 따른 은이끼 생장 및 스트레스 평가 45
• 4. 고찰 47
• 4.1. 화학적, 생물학적 요인의 배제로 인한 한계 47
• 4.2. 표토의 물리적 조건 간 상호작용 미반영으로 인한 한계 47
• 4.3. 콘크리트 표면 특성과 은이끼 생장 간 관계 48
• 4.4. 콘크리트 표면 표토 특성에 따른 은이끼 생장 패턴 해석 49
• 4.5. 성장 및 발달 관련 유전자의 발현 패턴 해석 50
• 4.6. 가근의 생장 해석 51
• 4.7. 실험 결과 기반 이끼 기반 건물 녹화 시스템 설계 52
• 4.8. 향후 연구 방향 제안 55
• 5. 결론 56
• 참고 문헌 57
• Abstract in English(영문초록) 61
• 부록 63
• A.1. 전남대학교 내 은이끼 군집 모니터링 site. 63
• A.2. 전남대학교 내 은이끼 군집 모니터링 결과 64
• A.3. 광주 광역시 기후 정보(2025.05 ~ 2025.10) 74