Sources of taxonomic evidence Classification 과 phylogeny의 확립을 위한 분류학적 증거 (크게 3가지) 식물자체에서 주어지는 증거 자료 식물체의 구조, 성분 형태학, 해부학, 화학 Metabolism 발생학, 생리학 가장 중요 생물 사이의 상호작용에서 오는 증거자료 생태학 (competition, symbiosis), pollination (수분매개체) 생물과 환경 사이의 상호작용에서 오는 증거자료 분포 pattern, 생태학, 서식지 특성 (수생, 사막, 한대)

Sources of taxonomic evidence Morphology (형태학적 증거) 현재까지도 분류체계를 만드는데 사용되는 대부분의 characters를 제공 장점 관찰이 용이함 – 비용이 적게 든다 많은 characters가 있다 오래된 학문이므로 용어가 풍부하고 description (기재) 하기 편리하다 1. Reproductive features (생식구조 특성) 2. Growth habit (생장습성) 3. Vegetative features (영양구조 특성)

Morphology Reproductive features (생식구조) 꽃의 구조 열매의 구조: 핵과, 장과, 수과, 삭과…. 화피 (perianth): petal, sepal의 구조, 수, 배열 등 수술: 수, 배치, 형태 암술 (pistil) 과 태좌 (placentation): ovary의 위치, carpel의 수, 구조 (ovary 내부에서 ovules의 배열) 열매의 구조: 핵과, 장과, 수과, 삭과…. 꽃의 형태적 특징은 flowering plants를 분류하는 가장 중요한 characters 임 같은 종, 속, 과의 식물들은 flower, fruit, seed의 구조가 유사: 분류군을 한정하는 좋은 character 장점 Constancy than vegetative features 영양구조의 특성에 비해 환경의 영향을 덜 받음 More numerous characters than vegetative features

Morphology Growth habit (생장습성) 생육지, 크기, 형태, 생장기간 등을 기초로 나눔 생육지 크기 형태 수생, 육생, 기생, 부생 크기 Shrub, tree 형태 Herbaceous, woody, vine 생장기간 Annual, biennial, perennial 분류를 위한 주요형질

Morphology Vegetative features (영양구조 특성) 영양구조는 차이점이 다양하지 못하고 뚜렷하게 갈라 놓기 어려운 경우가 많음: 형질의 연속성 일반적으로는 reproductive features에 비해 중요하지 않으나 일부 분류군에서는 더 중요 ex) elms (느릅나무; Ulmus), oaks (참나무; Quercus) 꽃이나 열매의 형태보다 잎의 형태가 더 중요한 분류학적 특성

Comparative plant anatomy 식물비교해부학 1800년대 중반부터 분류에 사용 유연관계가 있다는 것을 입증하기 보다는 가까운 유연관계가 아니다라는 것을 입증하는데 더 유용 속 이상의 분류에 유용 주로 사용되는 형질의 종류 Secondary xylem (이차물관) 잎의 해부학적 형태 Epidermal hair or trichomes Stomatal types

Comparative plant anatomy Secondary xylem (이차물관부) Plant growth Apical meristem (정단분열조직): 일차생장 (primary growth) Cambium (형성층): 이차생장 (secondary growth) Tracheids (가도관): gymnosperms (겉씨식물) Vessel elements (도관): angiosperms (속씨식물) 견고하므로 잘 보존될 수 있음 진화의 경향을 뚜렷하게 보여준다 Vessel element의 진화 방향 Perforation plate (천공판)가 점점 수평적으로 천공판이 완전하게 뚫림 Cell이 짧고 굵어짐

Secondary xylem Gymnosperms (겉씨식물) Angiosperms (속씨식물)

Vessel elements (Angiosperms) Tracheids (Gymnosperms)

Vessel elements

Comparative plant anatomy 잎의 해부학적 형태 Venation patterns (엽맥 형태) Petiolar vascularization (잎자루 관다발) C4 plant 는 vascular bundle sheaths (관다발초)를 가짐 Vascular bundle (관다발)을 싸고 있는 두꺼운 세포

C4 plants

Comparative plant anatomy Epidermal hair or trichomes (모상체) 식물의 표면에 있는 털 모양의 부속물 중 표피 (epidermis)에서 유래된 구조의 총칭 Species, genus, family levels 의 분류에 유용 trichome의 structure (size, shape), presence, distribution patterns 가 분류학적으로 중요 물질을 분비하는 것도 있음 (향기, oil) Ex) Oil glands (기름샘)

상수리나무와 굴참나무 잎 뒷면 -굴참나무는 잎 뒷면에 털이 있어 흰색

Comparative plant anatomy Stomatal types (기공의 구조) guard cell (공변세포) 과 subsidiary cell (부세포)의 arrangement (배열)가 분류학적으로 이용 약 31 patterns 높은 분류 단계의 분류에 유용 Ex) monocots (외떡잎식물강)의 subclass (아강) 분류에 유용

Embryology (발생학적 증거) Gametophytes (배우체), endosperm, embryo, seed coat 의 발달 안정성을 가진 형질 발생시 일어나는 오류는 생존 불가능을 초래 ex) angiosperms은 double fertilization을 함 ex) dicotyletons 와 monocotyledons 발생 중 cotyledon의 수에 의해 분류

Cytology (세포학적 증거) Chromosome (염색체)의 수, 구조, 행동 등을 주로 분류학에서 이용 Cytotaxonomy 분류를 위해 chromosome의 수와 형태를 사용하는 것 대부분의 angiosperms N (기본 염색체 수) = 7-12 Flowering plants의 35-40%가 polyploids (다배체) 기본 염색체의 수 (n)가 같다 (2n, 4n, 6n) 유연관계가 가까울 확률이 높다

Electron microscopy Ultrastructure (미세구조)를 관찰할 수 있음 Transmission electron microscope (TEM) 조직을 얇은 절편으로 만든 후 관찰 Cell 내의 organelle (세포소기관)을 관찰 Sample 준비가 복잡하고 어렵다 Scanning electron microscope (SEM) 조직의 손상 없이 입체구조를 관찰할 수 있음 열매, 씨, 잎의 표면, 화분이나 포자의 외형, trichomes의 구조 등을 쉽게 관찰

Chloroplast Transmission electron microscope (TEM)

Scanning electron microscope (SEM)

Palynology (화분학적 증거) Pollen and spores 를 연구하는 학문 SEM을 통해 쉽게 관찰 수 많은 pollens을 herbarium으로부터 공급 받을 수 있음 Characters Pollen wall structure Polarity (발아공의 배열상태) Symmetry (대칭성) Shape Grain size

Pollen

Paleobotany (고식물학) 과거 식물상의 조성과 진화 지층순서에 따른 진화발달의 추적 Microfossils (미화석) Pollen, spores Macrofossils (대화석) 잎, 줄기

Chemosystematics (화학분류학) Chemical data를 분류에 적용 식물은 많은 종류의 화합물을 생성: secondary compounds 이들 compounds가 분류군에 따라 달라질 수 있음 많은 경우 이들 chemical compounds의 분포와 전통적인 형태적 특성을 기초로 만든 분류배열이 일치함 Predictive value 이용 가능 분자량에 따라 2groups Micromolecules (molecular weight 1000 이하) Alkaloids, amino acids, flavonoid pigments, phenolic compounds, fatty acids Macromolecules (MW 1000 이상) Protein, DNA, RNA, cytochrome, ferredoxin, polysaccharides

Ecological evidence (생태학적 증거) Ecotypic variation, pollination mechanism, plant-herbivore interaction, seed dispersal mechanism, reproductive isolation mechanism 등이 분류에 많은 기여 생태학적 정보는 분류군의 분포 분류군 내의 변이 식물의 adaptation을 이해하는데 도움을 줌 속 이하를 분류하는데 주로 기여

Physiological evidence (생리학적 증거) Metabolic systems, biochemical pathways 등이 분류학에 이용 ex) C3, C4, CAM plant 분리 생리학적 차이 Grass family 분류에 유용하게 이용됨