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개미가 며느리밥풀속 종자의 운명을 결정하나? -오대산국립공원-
이재현 ( Jae Hyeon Lee ),류동표 ( Dong Pyo Ryu ),김갑태 ( Gab Tae Kim ) 한국환경생태학회 2015 한국환경생태학회 학술대회지 Vol.2015 No.2
며느리밥풀속은 반기생의 1년생 식물로 숙주식물의 뿌리에 기생을 하면서, 한편으로 광합성을 하며 살아가는 독특한 생육형태를 지닌다. 비교적 볕이 많이 드는 숲 가장자리에주로 서식한다. 며느리밥풀속은 현삼과(Scrophulariaceae)의 식물로서, 전 세계적으로 약 40종이 북반구에 분포하고, 특히 유럽 쪽에 집중적으로 분포한다. 우리나라에 자생하고 있는 며느리밥풀 속에는 꽃며느리밥풀(Melampyrum roseum), 알며느리밥풀(Melampyrum roseum var. ovalifolium), 새며느리밥풀(Melampyrum setaceum var. nakaianum) 등3종, 4변종 및 2품종이 있다(www.nature.go.kr, 국가생물종지식정보시스템). 며느리밥풀속의 종자는 긴 달걀형으로 8-9월에 성숙하며, 종피에 엘라이오솜이라는 육질의 구조를 부착하고 있어 개미가 종자를 산포하는 식물종이다. 종자산포를 부탁하기 위하여 개미에게 보상할 엘라이오솜을 부착한 종자를 종자와 구별하여 전파체(diaspore)라 한다. 개미는 엘라이오솜이 붙어있는 종자를 개미집으로 물어가, 엘라이오솜은 떼어서 애벌레의 먹이로 이용하고 남은 종자는 개미집 내부의 쓰레기장이나 집 밖의 모래언덕 또는 개미군체의 영역 경계로 내다버린다. 개미의 이런 행동은 1) 씨앗의 피식(Predation)을 피하게 하고, 2)씨앗이 흩어져 개체간 경쟁으로부터 벗어나고, 3)발아에 적합한 장소에 도달하고, 4)종자가 모체로부터 멀어짐에 따라 종자의 사망률이 낮아지고, 5)종자가 유기물이 풍부하고 배수가 양호한 토양에서 발아할 수 있게 하고, 6)산불의 피해나 척박한 토양에서의 종자생존율을 높이는 등 다양한 편익을 제공하는 생물종간의 좋은 상리공생의 예이다(Rico-Gray and Oliveira, 2007). 이에 이 연구는 반기생식물(Hemi-parasitic plant)인 며느리밥풀속 서식지를 찾고, 관련 개미종을 확인하며, 해마다 서식지를 조사하여 개미가 며느리밥풀속의 종자운명에 어떻게 영향하는가를 밝혀 보고자 2013년~2015년까지 실시하였다. 개미와 피자식물은 백악기 후반부터 에오세기 초반부터 지방체(elaiosome)를 매개로 상리공생을 발달시키면서 같이 종분화가 된 것으로 알려진다(Moreau et al., 2006). 식물이 고영양의 지방체를 개미에게 제공하고 발아에 적합한 환경과 산화, 종자피식을 회피하는 상리공생이 발달하였다. 국내에는 춘계단명식물을 위주로 40종 정도가 개미가 종자를 분산시키는 즉, 지방체를 단 전파체(종자+지방체)를 생산한다. 확인된 며느리밥풀속 식물종의 서식지는 꽃며느리밥풀은 평창 중왕산, 알며느리밥풀은 강릉 삽당령, 양구 해안면과 포항 죽장면, 새며느리밥풀은 오대산, 태백 함백산에서 각각 확인되었다. 지역별 차이는 있으나 며느리밥풀속 종자산포에 기여하는 개미는 코도쿠뿔개미, 항아리뿔개미, 가시방패개미와 일본장다리개미로 확인되었다. 지역별 며느리밥풀속 서식상태를 관찰한 결과 1년생인 특성으로 해마다 서식지가 이동되는 현상을 관찰할 수 있었다. 중왕산 꽃며느리밥풀은 3년간 4~5m,포항 죽장의 알며느리밥풀은 5~7m, 양구의 경우 젓나무 조림으로 대부분이 사라지고 2015년 극소수 개체만 잔존하였다. 함백산과 오대산의 새며느리밥풀은 초기의 서식처 부근에서 잔존개체를 확인할 수 없었다. 며느리밥풀속 식물이 1년생이며, 개미가 종자를 분산시키는 특성으로 서식지의 급격한 환경변화는 관련 개미종들이 선호하는 환경을 파괴하여 며느리밥풀속 식물의 생존에 큰 위협이 될수 있다고 판단된다. 환경변화에 취약한 며느리밥풀속 식물종의 보호를 위해 식물종의 분포와 관련 개미에 대한 지속적 모니터링이 필요하다고 사료된다.
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이헌학(Heon-Hak Lee),양시창(Si-Chang Yang),이민기(Min-Ki Lee),류동기(Dong-Ki Ryu),박수형(Suhyoung Park),정선옥(Sun-Ok Chung),박상언(Sang Un Park),임용표(Yong-Pyo Lim),김선주(Sun-Ju Kim) 한국원예학회 2015 원예과학기술지 Vol.33 No.2
케일 내 유용성분인 GSL 함량은 작물의 재배방법과 기후조건, 영양상태, 유전적 특성 등 재배 환경에 따라 영향을 받을 수 있으므로 본 연구에서는 생장단계에 따른 케일(Brassica oleracea var. acephala) 내 GSL 함량을 조사하였다. 케일 품종은 ‘Manchoo Collard’, ‘TBC’ 두 품종으로 재배기간은 2012년 2월 20일부터 동년 7월 3일까지 133일이었으며 수확시기는 파종 후 35, 63, 91, 105, 119, 133일(days after sowing, DAS)이었다. ‘TBC’에서는 총 10종의 GSL(progoitrin, sinigrin, glucoalyssin, gluconapin, glucoiberverin, 4-hydroxyglucobrassicin, glucobrassicin, 4-methoxyglucobrassicin, gluconasturtiin, neoglucobrassicin)가 분리 및 동정되었으나 ‘Manchoo Collard’에서는 glucoiberverin를 제외한 9종의 GSL가 분리 및 동정되었다. ‘Manchoo Collard’의 GSL 함량은 133DAS에서(평균 6.12μ㏖·g<SUP>-1</SUP> DW)가장 높았고, 35DAS(1.16μ㏖·g<SUP>-1</SUP> DW)에서 가장 낮았다. ‘TBC’의 GSL 함량은 91DAS(평균 13.41μ㏖·g<SUP>-1</SUP> DW)에서 가장 높았고, 35DAS(0.31μ㏖·g<SUP>-1</SUP> DW)에서 가장 낮았다. 총 GSL 함량 중 sinigrin이 ‘Manchoo Collard’(133DAS)에서 57%, ‘TBC’(91DAS)에서 44%로 가장 높았다. 항암효과가 뛰어난 crambene, allyl isothiocynate, indole-3-cabinol, phenethyl isothiocyanate의 전구체인 progoitrin, sinigrin, glucobrassicin, gluconasturtiin은 ‘Manchoo Collard’와 ‘TBC’의 총 GSL 함량 중 각각 94, 78%로 나타나 두 품종 모두 항암 효과를 가질 것으로 기대된다. The aim of this study was to investigate the amounts of glucosinolates (GSL) in kale at various development stages. Kale varieties ‘Manchoo Collard’ and ‘TBC’ were cultivated from 20 February 2012 to 3 July 2013 in the greenhouse at Chungnam National University. During the cultivation periods, samples were harvested at 35, 63, 91, 105, 119, and 133 days after sowing (DAS) and the amount of GSL quantified by HPLC. Ten types of GSL (progoitrin, sinigrin, glucoalyssin, gluconapin, glucoiberverin, 4-hydroxyglucobrassicin, glucobrassicin, 4-methoxyglucobrassicin, gluconasturtiin, and neoglucobrassicin) were observed in ‘TBC’, whereas nine types of GSL (the same as above, except glucoiberverin) were identified in ‘Manchoo Collard’. The amount of total GSL in ‘Manchoo Collard’ was comparatively higher at 133 DAS (mean 8.64 μ㏖·g<SUP>-1</SUP>) and lower at 35 DAS (1.16 μ㏖·g<SUP>-1</SUP> dry weight, DW) of cultivation. In the case of ‘TBC’, the amount of GSL was higher at 91 DAS (mean 13.41 μ㏖·g<SUP>-1</SUP>) and lower at 35 DAS (0.31 μ㏖·g<SUP>-1</SUP> dry weight, DW). Sinigrin was the most abundant GSL (57% of total GSL) in ‘Manchoo Collard’ at 133 DAS and was also highest (44%) in ‘TBC’ at 91 DAS. Together, progoitrin, sinigrin, glucobrassicin, and gluconasturtiin, the precursor of crambene, allylisothiocyanate, indol-3-cabinol, and phenethylisothiocyanate accounted for 94 and 78% of GSL in ‘Manchoo Collard’ and ‘TBC’, respectively. Our results demonstrate that the amounts of GSL, which have potential anti-carcinogenic activity, change during development in kale.
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광원의 종류, 주기와 세기의 변화에 따른 ‘신홍쌈’ 배추 내 글루코시놀레이트 함량
이건령(Geon-Ryoung Lee),김영진(Young Jin Kim),천진혁(Jin-Hyuk Chun),이민기(Min-Ki Lee),류동기(Dong-Ki Ryu),박수형(Suhyoung Park),정선옥(Sun-Ok Chung),박상언(Sang Un Park),임용표(Yong-Pyo Lim),김선주(Sun-Ju Kim) 충남대학교 농업과학연구소 2014 농업과학연구 Vol.41 No.2
The variation of glucosinolates (GSLs) in Chinese cabbage (‘Sinhongssam’) (Brassica rapa L. spp. pekinensis) cultivated under lights to control plant growth conditions was evaluated at different development stages. Under experimental conditions in plant factory system, plant growth conditions including light, temperature, and nutrients were designed to enhance GSLs. The variation of glucosinolates (GSLs) in Chinese cabbage (‘Sinhongssam’) (Brassica rapa L. spp. pekinensis) cultivated under lights to control plant growth conditions was evaluated at different development stages. Under experimental conditions in plant factory system, plant growth conditions including light, temperature, and nutrients were designed to enhance GSLs. The contents of GSLs were quantified in Chinese cabbage according to different light sources (Red+White, RW; Red+Blue+White, RBW, Fluorescence lamp, FL) at development stages (28, 42, and 56 days after sowing, DAS) using HPLC. Nine GSLs including five aliphatic (progoitrin, sinigrin, glucoalyssin, gluconapin, and glucobrassicanapin) three indolyl (glucobrassicin, 4-methoxyglucobrassicin, and neoglucobrassicin), and one aromatic (gluconasturtiin) GSLs were identified based on peak retention time in previous results of our laboratory. GSL contents were higher in RBW (36.55) and lower in FL (15.24 μ㏖/g DW). Results revealed that GSL contents were higher under controlled photoperiods (20/4 h) (58.35 μ㏖/g DW) and controlled light intensity (160 μ㏖/㎡/s) (34.02 μ㏖/g DW), respectively. Lower amount of progoitrin and comparatively higher amount of glucobrassicin and gluconasturtiin was noted in Chinese cabbage cultivated under FL light (2.38, 9.82, and 2.10) at 42 DAS, photoperiod 20/4 h (3.16, 2.52, and 1.30) at 28 DAS, and light intensity at 130 μ㏖/㎡/s (2.28, 2.24, and 1.51 μ㏖/g DW) at 42 DAS. Therefore FL light, photoperiod (20/4 h), and light intensity (130 μ㏖/㎡/s) were considered as most suitable for the enhancement of GSLs in Chinese cabbage.
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