한국산 방동사니족(사초과) 식물의 분자계통과 광합성경로의 분화 (Molecular phylogeny and divergence of photosynthetic pathways of Korean Cypereae (Cyperaceae))

서지정보

· 발행기관 : 한국식물분류학회
· 수록지 정보 : 식물분류학회지 / 46권 / 3호 / 314 ~ 325페이지
· 저자명 : 정종덕, 류영일, 최홍근

초록

광합성 경로의 전환은 현화식물의 계통에서 여러 번에 걸쳐서 독립적으로 일어난 진화적 사건으 로서 사초과에서는 다섯 번 이상 발생한 것으로 추정되고 있다. 방동사니족에서 나타난 C4 광합성 경로로 의 전환은 한 번 발생하였으며 이는 방동사니족 내 C4 식물의 공유파생형질로 여겨진다. 방동사니족에 포 함된 속들의 형태학적 한계는 분자계통학적 유연관계와 일치하지 않으며, 특히 다계통군으로 여겨지는 방동사니속의 한계는 계통분류학적으로도 논란이 되고 있다. 본 연구에서는 한국산 방동사니족 식물의 광합성 경로와 분자계통을 비교하고자 하였다. 해부학적 관찰을 통해 우리나라 방동사니족 식물 20종(방 동사니속 18종, 파대가리속 1종, 세대가리속 1종)의 광합성 경로를 확인하였다. 또한 nrITS, rbcL, trnL-F의 염기서열에 근거하여 각 분류군의 분자계통학적 위치를 파악하고자 하였으며, 분류군 전체의 계통을 파악하기 위하여 선행연구 결과와 함께 분석하였다. 엽록체가 밀집된 광합성 조직의 위치에 따라 우리나라 방동사니속 식물 중 병아리방동사니와 우산방동사니, 모기방동사니, 알방동사니의 네 종은 C3 식물로 확 인되었고, 나머지 14종의 방동사니속 식물, 파대가리, 그리고 세대가리는 C4 식물로 결정되었다. 또한 분 자계통학적 분석에서 방동사니족은 CYPERUS 분계군과 FICINIA 분계군으로 구분되었으며, 우리나라 방 동사니족 식물은 모두 CYPERUS 분계군에 속하였다. CYPERUS 분계군내에서 C4 식물들은 단계통군을 형성하였지만 각 분류군 간의 유연관계는 명확하게 나타나지 않았다. 분자계통수에서 세대가리속과 파대 가리속은 C4 식물인 방동사니속 식물들과 함께 단일 분계군을 형성함으로서 각각 독립된 속으로서 지지 되지 않는다. 이는 기존의 연구결과와 일치하며, CYPERUS 분계군에 속한 속들의 계통분류체계를 명확하 게 하기 위해서는 면밀한 형태학적 연구와 더불어 높은 해상력을 갖춘 분자계통학적 연구가 이루어져야 할 것이다.

영어초록

Multiple changes of the photosynthesis pathway are independent evolutionary events occurring in the phylogeny of flowering plants, and such changes have occurred more than five times in Cyperaceae. In the tribe Cypereae, the C4 photosynthetic pathway appeared only once and is regarded as a synapomorphy of the C4 plants within this tribe. The morphological delimitation of genera within Cypereae does not correspond to their molecular phylogenetic relationships. In this study, the molecular phylogeny was compared with the photosynthetic pathways of Korean Cypereae (18 species of Cyperus, 1 species of Kyllinga, and 1 species of Lipocarpha). The photosynthetic pathways were determined by observing the leaf anatomy. The phylogenetic analysis was performed using three DNA regions (nrITS, rbcL, and trnL-F). According to the position of the photosynthetic tissue, 4 species (C. dif- formis, C. flaccidus, C. haspan, and C. tenuispica) and 16 species (14 Cyperus species, K. brevifolia var. leiolepis, and L. microcephala) were confirmed as C3 and C4 plants, respectively. Tribe Cypereae was divided into the CYPE- RUS and FICINIA clades, and all species of Korean Cypereae plants belonged to the CYPERUS clade in the phy- logenetic analysis. Within the CYPERUS clade, C4 plants were monophyletic but their phylogenetic relationships were unclear. The genera Kyllinga and Lipocarpha were not supported as an independent genus in either case because they were nested by the Cyperus species in the molecular phylogenetic trees in the present and in previous studies. To determine the classification within the CYPERUS clade, a detailed morphological study and a molecular phylogenetic analysis at a high resolution will be necessary.

참고자료

· 없음