척박한 환경에서 사막식물은 어떻게 적응을 할까?

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KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-10-19
생물 종의 지역자원에서의 분포구조와 환경이 식물기능 성상에 미치는 영향 메커니즘은 식물이 기존의 환경조건에 대한 적응성을 반영하며 환경변화가 식물군락에 미치는 가능성 영향을 예측하는데 중요한 정보를 제공한다. 식물의 성장과 번식은 여러 가지 원소 평형의 유지를 필요로 하며 식물화학 성상의 지리구조를 연구하는 것은 식물이 환경에 대한 적응성을 이해하고 전세계 변화가 생태시스템에 미치는 영향을 예측하는데 중요한 근거를 제공해 준다. 그러나 현재 대다수의 연구는 체계적인 발육관계가 비교적 먼 식물 잎의 화학적인 계량(stoichiometry) 특징에만 관심을 가지고 있다. 중국과학원 식물연구소 Zhen-ying Huang 연구팀은 중국북방 쑥속(Artemisia) 식물의 화학 성상에 대하여 체계적인 연구를 진행하였고 두 가지 가설을 제기하고 검증하였다. 첫째, 지역적 차원에서 무생물 환경이 일정한 지리적 분포를 가지기에 시스템 발육관계가 비교적 가까운 식물과 그 화학 성상도 일정한 지리적 분포를 가진다. 둘째, 이러한 체계적인 발육관계가 비교적 가까운 식물은 여러 가지 원소의 흡수와 이용에서 내적 차이를 가지고 있기에 이들의 화학 성상도 여전히 종과 종 사이에서 큰 차이를 나타낸다. 삽입모델에 대한 분석결과, 식물 종류는 모든 원소와 화학양론(stoichiometry)의 30% 이상 변이를 해석하고 다양한 식물이 환경변화에 대한 효과에도 차이가 있다. 이 연구는 비교적 전면적으로 식물이 지역적 차원에서 화학 성상의 구조 및 그 환경에 대한 생리생태 적응메커니즘을 밝혔다. 이 연구결과는 최근 Journal of Ecology 저널에 정식으로 발표되었다. Zhen-ying Huang이 이 논문의 통신저자이고 연구팀 보조 연구원 Xue-jun Yang이 제1저자이다. Zhen-ying Huang은 미국 애리조나 대학교 등 부서 연구자들과 협력하여 사막 일년생 생물의 발아 생리 및 이것과 기능 생태학 구성의 관계에 대해 연구하여 발아 기능 성상이 사막 일년생 식물의 장기적인 개체군 동태과정에 미치는 작용을 밝혔다. 씨앗 발아 구조는 생물의 종이 환경변화에 대한 적응범위를 결정하고 생물의 종의 다양성과 개체군 동태에 영향을 미친다. 이러한 성상의 적응 결과와 환경 여과작용을 이해하면 생태시스템의 과정에 대해 해석과 예측을 진행할 수 있다. 이 연구결과는 일부 생물의 종은 발아의 3개 기점온도, 수열시간, 최저수세, 발아수량, 발아일자, 종자 크기와 장기적인 개체군 통계 변화 사이에 현저한 관련성을 가지고 있고 발아율, 생존율과 결실률은 개체군 크기의 경년 변화에 현저한 작용을 하지만 서로 다른 종 사이에 차지하는 비율이 다르며 서로 다른 종의 발아생리와 발아율 사이의 관계에도 경년 간 변화가 존재한다고 밝혔다. 이 연구는 씨앗 발아 생물학과 관련되는 기능 성장은 사막 일년생 식물 개체군과 개체군 동태 사이, 종의 공존과 종의 다양성 유지 중에서 중요한 작용을 하였다고 밝혔다. 연구성과는 최근 Ecology간행물에 온라인으로 발표되었고 Zhen-ying Huang이 제1저자이다. 이 연구는 중국자연과학기금프로젝트(31170383, 31470476)와 중국 박사 후 과정 기금특별지원(2013T60194) 등 프로젝트의 지원을 받았다. http://www.cas.cn/syky/201510/t20151012_4436317.shtml