두루미꽃속(Maianthemum) 식물의 형태 및 효소 특징에 의한 분류

Abstract

두루미꽃속(Mainthemum Weber in Wigg.) 식물 3종 두루미꽃(M. bifolium), M. cnadense 및 큰두루미꽃(M. dilatatum)의 종간, 집단간 변이와 유연관계를 밝히기 위하여 형태학적 연구과 효소의 전기영동적 연구를 실행하였다. 외부형태학적 연구에서는 9집단 196개체에서 39개의 형질을 측정하고 주성분 분석과 유집분석을 하였다. 주성분 분석 결과 엽신의 길이와 너비, 엽신기저부 홈의 깊이와 너비, 엽신 뒷면의 털의 유무, 엽연세포의 모양 및 화서의 길이가 3종을 구분하는 중요한 형질임이 밝혀졌다. 유집분석에서 식물체의 크기가 대형인 울릉도 집단을 제외한 다른 큰두루미꽃 집단들은 M.cnadense보다는 두루미꽃과 가깝게 유집되었다. 큰두루미꽃은 두루미꽃과 M. cnadense에 비하여 엽신의 크기와 모양, 엽연세포의 모양 및 화경과 화서의 길이등에서 가장 큰 변이를 보였다. 내부형태학적 연구로는 잎의 표피세포 모양과 크기 및 기공의 크기를 측정하였다. 잎 표피세포의 모양은 두루미꽃과 M. cnadense가 유사하였으며 두종이 큰두루미꽃에 비해 날카로운 굴곡으로 나타났다. 효소연구에서는 6개의 효소계에서 12개의 동질효소를 바탕으로 분류군별 및 집단별 유전적 동일성과 유전적 다양성을 추정하였다. 두루미꽃과 M.cnadense는 높은 genetic identity(I)값을 가지나 그 값은 동일속종에서 기대되는 I값의 범위에 속한다. 반면에 M. cnadense와 큰두루미꽃, 두루미꽃과 큰두루미꽃의 genetic identity의 값은 매우 낮다. 효소연구에 의한 유전적 동일성과 외부형태학적 유집분석 결과는 일치하지 않았는데 이것은 이 종들이 오래전에 분기되었거나 유전적 진화가 외부형태적 진화보다 빠르게 진행된 것이라고 설명될 수 있다. 유전적 다양성은 큰두루미꽃이 가장 컸는데 이 결과는 큰두루미꽃의 외부형태적인 변이가 크다는 결과와 일치한다. 또한 큰두루미꽃은 다른 2종보다 넓은 지리적인 분포와 많은 private allele 및 높은 polymorphic loci의 비를 나타냈다. 따라서 큰두루미꽃이 두루미꽃과 M. cnadense의 조상형일 수 있다고 추측할 수 있다.;The genus Maianthemum comprise three species, M. bifolium, M. canadense and M. dilatatum. The variation and relationship among these three species taxa and populations were studied using morphological characters and isozyme by electrophoretic analysis. In the morphological study, principal component analysis and cluster analysis were preformed using 39 characters from 196 individuals representing 9 populations. As the result of principal component analysis, the key characters of Maianthemum were the length and the width of leaf, the basal sinus depth and width of leaf, whether hairs are the lower leaf or not, the shape of leaf marginal cells and the length of inflorescence. In cluster analysis, the populations of M. dilatatum were clustered closer to M. bifolium than M. canadense exclusive of the population Ulleung Island whose the size of plant is much bigger than the others. The greatest amount of morphological variation is found in M. dilatatum by the size and the shape of leaf, the shape of leaf marginal cells and the length of scape and inflorescence. In the study of anatomy, the size and the shape of leaf epidermal cell and the size of stomata were examined. M. bifolium was similar to M. canadense in having more sharper waved epidermal cell of leaf than in M. dilatatum. The genetic identity and genetic diversity among populations and taxa were estimated at 12 putative genetic loci resolved by six enzyme systems. M. bifolium and M. canadense share a high genetic identity, but the value fall within the range expected for congeners. On the other side, the genetic identities between M. canadense and M. dilatatum, and between M. bifolium and M. dilatatum are quite low. This is not corresponds to the result of cluster analysis that M. bifolium is closer to M. dilatatum than M. canadense. These results might be explained that they were diverged long ago or that genetic evolution was proceeded faster than morphological evolution. The greatest amount of genetic varibility was found M. dilatatum. The result corresponds to the fact that M. dilatitum was the most variable in morphological characters. Based on the geographical distribution, private allele and proportion of polymorphic loci, it could be suposed that M. dilatatum might be ancestor.