식물의 특수화된 조직 생명과학과 2004422021 양창민 생명과학실험 III. The reproductive adaptations of angiosperms include flowers and fruits ( 속 씨식물의 생식적 적응에는 꽃과 열매가 포함 ) 일반적으로.

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1 식물의 특수화된 조직 생명과학과 2004422021 양창민 생명과학실험 III

2 The reproductive adaptations of angiosperms include flowers and fruits ( 속 씨식물의 생식적 적응에는 꽃과 열매가 포함 ) 일반적으로 flowering plants ( 현화식물 ) 로 알려진 angiosperms ( 속씨식물 ) 은 flowers ( 꽃 ) 과 fruits ( 열 매 ) 라는 reproductive structures ( 생식구조 ) 를 생성하는 seed plants ( 종자식물 ) 임. The name angiosperm (from the Greek angion, container) ( 속씨식물이라는 이름 ; 그리스어 angion; container) 은 종자가 mature ovaries ( 성숙한 씨방 ) 인 fruits ( 열매 ) 안에 들어있다는 의미에서 유래. 오늘날 속씨 식물은 식물계 중 가장 다양하고 널리 분포하며, 25 만 종 이상이 있음 ( 전체 식물 종의 약 90%).

3 Characteristics of Angiosperms ( 속씨식물의 특징 ) 모든 angiosperms ( 속씨식물들 ) 은 Anthophyta (from the Greek anthos, flower) ( 현화식물문 ; 그리 스어 anthos; flower) 이라는 single phylum ( 단일 문 ) 으로 분류됨. Flower ( 꽃 ) 은 속씨식물의 sexual reproduction ( 유성생식 ) 을 위하여 특수화된 구조임. A flower ( 꽃 ) 은 sepals ( 꽃받침 ), petals ( 꽃잎 ), stamens ( 수술 ), carpels ( 암술 ) 이라 불리는 4 개의 floral organs ( 꽃 기관 ) 으로 변형된 잎을 갖는 특수한 shoot 부분임 (Figure 30.7). A fruit ( 열매 ) 는 전형적으로 mature ovary ( 성숙한 씨방 ) 으로 구성되지만 other flower parts ( 다른 꽃 기관 ) 을 포함하기도 함. Fertilization ( 수정 ) 후 종자는 ovules ( 밑씨 ) 로부터 발달하며 the wall of the ovary ( 씨방 벽 ) 은 두꺼워짐. 열매의 발달은 pollination ( 수분 ) 된 후 호르몬 변화에 따라 ovary ( 씨 방 ) 이 자라면서 시작됨. The wall of the ovary ( 씨방 벽 ) 이 두꺼워져 pericarp ( 과피 ) 가 됨. ovary ( 씨 방 ) 이 성숙하면서 꽃의 다른 부분들은 시들어짐. 수분이 되지 않으면 열매가 발달되지 않으며, 꽃 전 체가 시들어 떨어짐. Mature fruits ( 성숙한 열매 ) 는 fleshy ( 육질 ) 인 것과 dry ( 마른 ) 것이 있음 (Figure 30.8). 여러 가지 열매의 적응이 종자의 확산을 도움 (Figure 30.9) 전형적인 속씨식물의 생활사를 Figure 30.10 에 제시. Embryo sac ( 배낭 ); cross-pollination ( 타가수분 ); micropyle ( 주공 ); double fertilization ( 중복수정 ); cotyledon ( 떡잎 ; 자엽 ); endosperm ( 배젖 )

4 Figure 30.7 The structure of an idealized flower. ( 전형적인 꽃의 구조 ) ( 수술 ) ( 꽃밥 ) ( 수술대 ) ( 암술머리 ) ( 암술대 ) ( 씨방 ) ( 암술 ) ( 꽃잎 ) ( 꽃받침 ) ( 밑씨 ) ( 화탁 )

5 Figure 30.8 Some variations in fruit structure. ( 열매 구조의 변이 ) ( 토마토, 부드러운 외과피와 내과피를 갖는 육질과 ) ( 복숭아, 부드러운 외과피와 딱딱한 내 과피를 갖는 육질과 ) ( 귤, 가죽질의 외과 피와 부드러운 내과 피를 갖는 육질과 ) ( 호두, 성숙시 딱딱 한 껍데기로 밀폐된 건과 ) ( 박주가리, 성숙시 벌어지는 건과 )

6 Figure 30.9 Fruit adaptations that enhance seed dispersal. ( 종자의 분산을 촉진하는 열매의 적응 ) ( 날개는 단풍나무 열매를 바람에 의해 쉽게 이동하게 함 ) ( 딸기류와 다른 먹 을 수 있는 과일의 종자들은 동물의 배 설물로 전파 ) ( 도꼬마리 열매의 가시는 동물에 붙어 서 종자가 이동할 수 있게 함 )

7 Figure 30.10 The life cycle of an angiosperm. ( 속씨식물의 생활사 ) ( 수술 ) ( 포자체 식물에 달 린 성숙한 꽃 ) ( 소포자낭 ) ( 소포자 모세포 ) ( 소포자 ) ( 생식세포 ) ( 관세포 ) ( 꽃가루 ) ( 꽃가루 안의 수배우체 ) ( 대포자낭을 갖는 밑씨 ) ( 씨방 ) ( 대포자낭 ) ( 살아남은 대 포자 ) ( 암술머리 ) ( 화분관 ) ( 정자 ) ( 화분관 ) ( 암술대 ) ( 발아하는 종 자 ) (배)(배) ( 배젖 ) ( 종피 ) ( 종자 ) ( 발달 중인 배 젖의 핵 ) ( 접합자 ) ( 암배우체 )( 배낭 ) ( 반족세포 ) ( 극핵 ) ( 조세포 ) ( 난세포 ) ( 난세포 핵 ) ( 방출된 정핵 ) ( 화분관 ) ( 정자 )

8 Angiosperm Evolution ( 속씨식물의 진화 ) Charles Darwin 이 “abominable mystery” ( 지독한 미스터리 ) 라고 말한 바 있는 origin and diversification of angiosperms ( 속씨식물의 기원과 다양화 ) 를 밝히는 일은 evolutionary biologists ( 진 화생물학자들 ) 의 매혹적인 도전임. Angiosperms ( 속씨식물 ) 은 최소한 1 억 4 천만 년 전에 기원하였고, end of the Mesozoic ( 중생대 후기 ) 에는 주요 분기군들이 common ancestor ( 공통조상 ) 으로부터 갈 라져 나왔음. flowers and fruits ( 꽃과 열매 ) 를 갖는 angiosperms ( 속씨식물들 ) 은 living or fossil gymnosperms ( 현생 혹은 화석 겉씨식물들 ) 과는 근본적으로 달랐기에 기원에 대한 혼란이 있음. 1990 년대 후반에 중국 과학자들에 의해 1 억 2 천 5 백만 년 전의 속씨식물 화석들이 발견되었음. Archaefructus liaoningensis 와 A. sinensis 라고 명명되었는데, 현생 속씨식물과 가장 가깝다는 결론 에 도달하였음 (Figure 30.11). Botanist Michael Frohlich of the Natural History Museum in London ( 영국 자연사박물관의 식물 학자 Frohlich) 는 “evo–devo” approach ( 진화생물학과 발생생물학의 통합 접근법 ) 을 이용하여 어떻 게 꽃가루 생성구조와 밑씨 생성구조가 융합되어 하나의 꽃으로 발달했는가에 관한 가설을 세웠음. 그는 속씨식물의 조상은 독립적인 꽃가루 생성구조와 밑씨 생성구조를 갖고 있었으나 돌연변이의 결 과로 ovules ( 밑씨 ) 가 어떤 microsporophylls ( 소포자엽 ) 에서 발달하여 carpels ( 암술 ) 로 진화하였다고 설명하였음, 이는 꽃이 겉씨식물 조상의 pollen–producing (“male”) ( 꽃가루 생성 ; 수컷 ) 생식구조로 부터 진화했다는 것이므로 이를 “mostly male” hypothesis (“ 수컷위주 ” 가설 ) 이라 함.

9 Figure 30.11 A primitive flowering plant? ( 원시 현화식물 ?) (Arcahefructus sinensis, 1 억 2 천 5 백만 년 전 화석 ) ( 암술 ) ( 수술 ) ( 재현된 Arcahefructus sinensis 그림

10 Angiosperm Diversity ( 속씨식물의 다양성 ) The Mesozoic ( 중생대 ) 에는 보잘 것 없었던 속씨식물은 현재 약 25 만 종 이상으로 분화하여 terrestrial ecosystems ( 육상 생태계 ) 를 우점하고 있음. 1990 년대 후반까지 대부분의 systematists ( 계통분류학자들 ) 은 flowering plants ( 현화식물들 ) 을 cotyledon ( 떡잎 ) 의 숫자에 따라 2 개의 군으로 나누었음 : monocot ( 외떡잎 ; 단자엽 ) [ 예, orchids ( 난류 ), palms ( 야자류 ) 그리고 maize ( 옥수수 ), wheat ( 밀 ), rice ( 쌀 ) 과 같은 곡류 ]; dicot ( 쌍떡잎 ; 쌍자엽 ) [roses ( 장미류 ), peas ( 콩류 ), sunflowers ( 해바라기류 ), maples ( 단풍나무류 )] 최근의 DNA 연구 결과, monocots ( 외떡잎 식물 ) 은 하나의 clade ( 계통군 ) 을 형성하지만 나머지 속씨식물군은 monophyletic ( 단일 계통군 ) 이 아니라고 밝혀짐. 이전에 쌍떡잎 식물로 불리던 대다수 의 종들은 하나의 계통군을 형성하며, 이를 이제는 eudicots (“true” dicots) ( 진정쌍떡잎 식물 ) 이라 하 고, 다른 종들은 여러 개의 계열로 나뉨 [basal angiosperms ( 기저속씨식물류 ); magnoliids ( 목련류 )]. Figure 30.12 에서 속씨식물의 다양성을 볼 수 있음

11 ( 기저속씨식물 ) ( 현화식물의 가설적 계통수 ) ( 목련류 ) ( 수련 ) ( 붓순나무 ) ( 태산목 ) ( 암보렐라 ) ( 수련류 ) ( 붓순나무 와 근연종들 ) ( 목련류 ) ( 외떡잎식물 ) ( 쌍떡잎식물 )

12 ( 외떡잎식물 ) ( 쌍떡잎식물 ) ( 난의 일종 ) ( 수련 ) ( 난쟁이 야자수 ) ( 백합 ) ( 보리 ) ( 수술 ) ( 수술대 ) ( 암술머리 ) ( 씨방 ) ( 캘리포니 아 양귀비 ) ( 피레네 참 나무 ) ( 야생장미 ) ( 완두콩 ) ( 호박 ) ( 암꽃과 수꽃 ) ( 떡잎 한 장 ) ( 떡잎 두 장 ) ( 나란히 맥 ) ( 그물맥 ) ( 흩어진 관다발 조직 ) ( 고리 모양 관다발 ) ( 수염뿌리 ; 원뿌리 없 음 ) ( 끝뿌리 ; 원뿌리 있음 ) ( 구멍 하 나인 꽃 가루 ) ( 구멍 3 개 꽃가루 ) ( 꽃기관 3 의 배 수 ) ( 꽃기관 4-5 의 배 수 )

13 Evolutionary Links Between Angiosperms and Animals ( 속씨식물과 동물 사이의 진화적 연결고리 ) Figure 30.13 Flower–pollinator relationships. ( 꽃가루 매개자와의 관계 ) ( 꿀벌에 의해 수분되는 꽃 )( 벌새에 의해 수분되는 꽃 )( 야행성 동물에 의해 수분되는 꽃 )

14 Human welfare depends greatly on seed plants ( 인류복지 는 종자식물에 크게 의존됨 ) 우리 식량의 대부분은 속씨식물로부터 유래함. 밀, 쌀, 옥수수, 감자, 카사바, 고구마 등의 6 대 작 물이 인간이 소비하는 전체 열량의 80% 를 공급. 또한 1 kg 의 소고기를 얻기 위해 4.8 kg 의 곡류가 필 요. 현대의 작물은 비교적 최근에 일어난 집중적인 유전적 변화의 산물이며, 13,000 년 전 식물을 재배 하기 시작한 이후의 인위선택 ( 선발 ) 의 결과임. 현화식물은 부가적 식품들을 제공함. 세상에서 가장 널리 애용되는 두 가지 음료는 tea leaves ( 찻 잎 ) 과 coffee beans ( 커피열매 ) 에서 유래하며, cocoa 와 chocolate 은 tropical cacao tree ( 열대성 카카 오나무 ) 에서 생산됨. Spices ( 향신료들 ) 은 다양한 식물 부분으로 부터 얻음 : flowers (cloves ( 정향 ), saffron ( 사프란 )), fruits and seeds (vanilla ( 바닐라 ), black pepper ( 후추 ), mustard ( 겨자 ), cumin ( 커 민 )), leaves (basil ( 나록풀 ), mint ( 박하 ), sage ( 세이지 )), bark ( 나무껍질 ) (cinnamon ( 계피 )). 수백 년 간, 인간은 의약품의 공급을 종자식물에 의존해 왔음. 1800 년쯤 버드나무의 의학적 효과 가 salicin ( 살리신 ) 이라는 화학물질임이 밝혀졌고, 합성유도체인 acetylsalicylic acid ( 아세틸살리신 산 ) 은 aspirin ( 아스피린 ) 으로 알려졌음. 미국에서 처방되는 약의 25% 정도가 식물 ( 주로 속씨식물 ) 에 서 직접 추출되거나 여기에서 유도된 하나 이상의 활성물질을 함유하고 있음. Table 30.1 은 의학적으 로 이용되는 몇 가지 종자식물의 2 차 화합물 목록. 식물 종 다양성의 보존은 매우 중요함.

15 Table 30.1 A Sampling of Medicines Derived from Seed Plants ( 종자식물에서 유래된 의약품류의 예 ) ( 벨라도라 ) ( 디기탈리스 ) ( 유칼립투스 ) ( 양귀비 ) ( 신코나 ) ( 태평양 주목 ) ( 쿠라레 ) ( 빙카 ) ( 퀴닌의 원료인 신코나 수피 ) ( 눈 검사 시 동공 확장제 ) ( 심장치료제 ) ( 감기약의 성분 ) ( 진통제 ) ( 말라리아 치료제 ) ( 난소암 치료제 ) ( 수술시 근육 이완제 ) ( 백혈병 치료제 )

16 Reference Google 검색 ↓↓ me.cau.ac.kr/mari_board/data/cau007/cau0071_1194226406.ppt biotech.korea.ac.kr/lab/jsshin/class/Biology/Biology_Chapter%2030. ppt www.uyano.com/bbs/?module=file&act=procFileDownload&file_srl= 593&sid=9f19281225b98599588c3b82d29734cc www.forjob.kr/?module=file&act=procFileDownload&file_srl=41316& sid=51c2863fb1e9364f0cbe6e2e41b37611 –