한국산 상사화 속의 세포유전학적 연구 = A cytogenetic study of Lycoris in Korea

국문 초록 (Abstract)

상사화 속(Lycoris)은 자연 잡종을 통한 종 분화가 쉽게 일어나 종간 형태적인 특징 및 염색체 수의 변이가 다양하여 분류를 어렵게 하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 국내 자생 상사화 7 분류군과 국외 2 분류군을 포함한 9 분류군의 명확한 분류 및 기원을 밝히기 위하여 핵형을 분석함으로써 분류군 간 유연관계 및 기원을 밝히고자 하였다. 실험에 사용된 식물재료는 자생지에서 채집하여 구경을 온실에서 재배하였고, 식물체로부터 근단을 채집하여 얼음물에 고정하였다. 이후 enzyme mixture로 digestion하여 중기염색체의 슬라이드를 제작하였다. 완성된 슬라이드는 DAPI (4', 6-diamidino-2-phenylindole)로 염색하여 형광현미경을 통해 관찰하였으며, Image J로 핵형을 분석하였다. 연구 결과, 상사화 속 9 분류군의 염색체 수는 2n = 16, 17, 19, 22, 27, 30 그리고 33으로 확인되었다. 이들 중에서 붉노랑상사화와 위도상사화의 염색체 수는 2n = 19로 동일하였다. 붉노랑상사화의 핵형은 이전의 연구 결과인 3m+1sm+11a+4T로 확인되었고, 위도상사화 또한 동일한 핵형이 확인되었으나 trisomic 염색체의 위치에서 차이를 확인할 수 있었다. 또한, 위도상사화의 1번과 2번, 3번과 8번 염색체는 진노랑상사화로부터 유래하였음이 과거 밝혀진 바 있다. 위도상사화의 기원을 밝히기 위하여 근연종인 L. radiata var. pumila의 핵형을 분석한 결과, 22a로 나타났고 위도상사화의 4번부터 6번, 7번과 9번 염색체와 유사한 acrocentric 염색체의 구성을 보였다. 따라서, 위도상사화의 과거 밝혀지지 않은 나머지 하나의 조상종이 L. radiata var. pumila일 것이라 예측하였다. 추가적으로, 위도상사화는 과거 L. albiflora로 인식되어 왔으나, 본 연구를 통하여 위도상사화와 L. albiflora가 각각 독립적인 종인 것을 명확히 하였다. 본 논문은 국내 상사화 속 7 분류군과 국외 2 분류군의 염색체 핵형을 분석하여 각 분류군의 세포유전학적 특징을 밝히고, 나아가 분류군 간의 계통 유연관계를 확인하였다. 연구 결과는 향후 FISH 및 GISH 등 정교한 분자 수준의 염색체 연구를 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Frequent speciation through natural hybridization made it hard to classify the genus Lycoris due to the diverse chromosomes among species and its morphological characteristics. In order to clarify the phylogenetic relationships among Lycoris of Korea and to search the origin of the L. uydoensis, cytological karyotype analysis was conducted on nine taxa of Lycoris, where seven taxa were classified in Korea and two in Japan and China.
The plant materials used in the experiment were collected from their natural habitat and the bulbs grown in a greenhouse. Root tips were collected from the plants and fixed in iced water. A slide of the metaphase chromosome was prepared by digestion with an enzyme mixture. Subsequently, it was stained with DAPI and observed under a phase contrast fluorescence microscope. Finally, the karyotype analysis was executed by the Image J program.
As a result of the study, the number of chromosomes of nine taxa of the Lycoris was confirmed as 2n = 16, 17, 19, 22, 27, 30 and 33, respectively. Moreover, the number of chromosomes of L. flavescens and L. uydoensis were found to be the same as 2n = 19. Although both have trisomics located in different places, the karyotype analysis analyzed them as 3m+1sm+11a+4T.
In order to clarify the origin of the L. uydoensis, a closely related species karyotype analysis of L. radiata var. pumila was perfomed. As a result, it was found to be 22a. It was shown to be composed of acrocentric chromosomes like the L. uydoensis chromosomes. Therefore, it has already been found that one of the parents of L. uydoensis is L. cinensis var. sinuolata, and the other parental species is predicted to be a L. radiata var. pumila cytologically. Also, in the past, L. uydoensis was recognized same as L. albiflora. However, through this study, they are identified as an independent species each other.
In this study, the chromosomal karyotypes of nine taxa in different regions were analyzed to reveal the cytological characteristics of each taxon, and further confirmed the phylogenetic relationships among taxa. The results are expected to be used as basic data for chromosomal studies at the molecular level such as FISH and GISH in the future.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• Ⅱ. 연구사 2
• 1. 상사화 속의 분포와 특징 2
• 2. 세포유전학적 연구 4
• Ⅲ. 재료 및 방법 6
• 1. 실험식물재료 6
• 2. 염색체 슬라이드 제작 6
• 1) 발아 및 근단 고정 6
• 2) 염색체 슬라이드 제작 7
• 3. Karyotype analysis 7
• Ⅳ. 결과 8
• 1. Karyotype analysis 8
• 2. An identification key of Lycoris in Korea according to chromosomal data including other characteristics 16
• Ⅴ. 고찰 17
• Ⅵ. References 21
• Ⅶ. Abstract 26