시호 모상근 태양에선 MS와 RCM 배지를 기본배지로 하는 몇 가지 배지를 사용하여 생장과 사이코사포닌 함량을 비교하였으며, 그 중 MS와 3RCM 두 배지에서 보이는 생장과 성분 함량의 차이가 뿌리의 조직학적 차이와 연관이 있는지를 조사하였다. 모상근의 생장은 생중량은 MS배지가 건중량은 3RCM 배지가 각각 양호하였으며, MS와 3RCM의 건중량에 대한 생중량의 비가 각각 7.6%와 14%로 MS 배지가 함수량이 높았다. 사이코사포닌 함량은 MS배지에서는 극히 낮은 함량을 나타내었으나, 3RCM 배지에서는 총함량에서 국내 1년산 재배근의 약 2.2~5.5배의 함량을 나타내었다. 한편, 두 배지에서 배양한 시료의 근단부와 뿌리끝 1 cm 부근에서는 조직학적인 큰 차이를 관찰할 수 없었으나, 성숙대에서 는 MS 배지 보다 3RCM 배지에서 목부 사부 세포들의 발달이 보다 뚜렷하고, 3RCM 에서는 많은 세포에서 탄닌을 함유하는 것으로 추정되는 진한 염색의 액포 또는 세포 소기관이 관찰되었다. 따라서 이러한 세포 소기관의 발달은 사이코사포닌을 포함한 2차대사물질의 생합성과 연관이 았는 것으로 사료된다.

The toxic effects of aluminium (Al) on growth, chlorophyll content, δ-aminolevulinic acid dehydratase (ALAD) activity and anatomy of root and shoot were investigated in 7-day-old azuki bean (Vigna angularis) seedlings. Significant depressions in root elongation was observed in the low concentrations of Al (50, 100 ㎛) and increasing Al concentrations caused a sharp decline of root and shoot growth. The degree of inhibition was dependent upon Al supply. Exposure to 50 ㎛ Al or more inhibited root elongation within 1 day. In the 50 ㎛ Al treatments, a recovery of root growth was seen after 7 days exposure. In contrast, lateral root initials was little affected by Al exposure. Al toxicity symptoms and growth responses were more well developed in the roots than in the shoots. Analysis of Al localization in root cells by hematoxylin staining showed that Al entered root apices and accumulated in the epidermal and cortical cells immeadiately below the epidermis. There was a good positive correlation between the level of chlorophyll and ALAD activity. Increasing Al concentrations caused a decrease in total chlorophyll contents, accompanied by proportional changes in ALAD activity, suggesting a coordinated reduction of a photosynthetic machinery. Al exerted specific influence on the morphology of root and shoot. At higher concentrations of Al the roots induced drastic anatomical changes. The epidermal cells were disorganized or destructed while the cortical cells exhibited distortion of cell shape and/or disintegration. The diameter of root and transectional area of cortical cells decreased considerably with Al treatment. In the shoot Al also enhanced reduction of diameter of shoot and cell size. Gross anatomy of leaves treated with Al did not differ significantly from the controls, except for fewer and smaller chloroplast. Our results indicate that toxic effect of Al appear to be manifested primarily in roots and secondarily on shoots, and changes in root morphology are related to changes in the root growth patterns. Results are further discussed in relation to the findings in other plant species, and it is concluded that Al causes morphological, structural and, presumably, functional damage to the roots of the species investigated.

본 시험은 톨페스큐의 엽과 뿌리생장 및 탄수화물의 저장이동 양상과 관련하여 뿌리 생장부위의 횡적 해부구조 고찰을 통해 표피세포, 피층세포, 및 통도조직세포들의 횡적 신장과 이들 세포의 생리적 생장반응에 대한 질소효과를 구명하고자 수행하였다. 공시품종은 경당 수량성이 높은 HYT 품종과 경당 수량성이 낮은 LYT 품종이었으며, 이들은 잎과 뿌리신장 및 분얼성등 생리적 특성이 다른 품종이었다. 1. 뿌리 생장부위의 횡적 신장은 첨단 뿌리 생장점으로부터 약 1.0 mm이내에서 표피세포, 통도조직세포, 및 특히 피층세포에 의해 횡적신장이 이루어지며, 1.0mm이후에는 서서히 이루어지다가 3.0 mm 부위에서 제2차 횡적신장이 이루어졌다. 2. 뿌리의 제2차 횡적 신장은 주로 피층세포의 신장에 의해 이루어졌으며, HYT와 LYT품종간에는 뚜렷한 차이가 없었으나 질소수준간에는 차이를 보여 200 ppm N 수준에서 뿌리의 횡적신장이 뚜렷하였다. 3. 뿌리의 횡적 신장에 가장 크게 영향을 미치는 피층세포의 경우, 뿌리 생장점으로부터 0.5 mm 이후 횡적 세포분열이 발견되지 않아 피층세포의 횡적 분열보다는 주로 횡적 신장에 의존됨을 알 수 있었다. 또한 뿌리 생장점으로부터 3 mm 이후 피층세포들이 서로 합쳐져 큰 피층세포들을 생성되었는데, 6 mm 부위에서는 아주 큰 피층세포들이 외부층에 많이 생성되었다. 4. 통도조직세포의 경우 뿌리 생장점으로부터 1 mm부위까지 급격한 횡적 신장을 보였으며, 그 이후 3 mm까지는 감소하다가 다시 서서히 증가하였다. 뿌리 생장점으로부터 1mm 부위까지 급격한 횡적 신장시 품종과 질소수준간에 차이를 보여 HYT품종은 50 ppm N 수준에서, LYT품종은 200 ppm N 수준에서 높은 횡적 신장을 보였으나, 3 mm 이후에서는 두 품종 모두 200 ppm N 수준에서 넓은 통도조직세포를 가졌다. 5. 뿌리 생장점으로부터 약 6 mm부위까지 뿌리의 횡적 신장에 관여하는 세포들의 비율을 조사한 결과, 표피세포는 약 10∼18 %, 피층세포는 약 67∼79%, 그리고 통도조직세포는 약 10∼22 %가 뿌리 직경에 관여하는 것으로 나타났다.

본 시험은 톨페스큐의 잎과 뿌리신장 및 동화산물의 생장점부위의 종적인 해부학적 고찰을 통해 세포분열, 신장, 그리고 성숙속도등 세포역학 및 세포의 생리적 반응에 대한 질소의 효과를 연구하고자 수행하였다. 공시품종은 경당 수량성이 높은 HYT 품종과 경당 수량성이 낮은 LYT 품종이었으며, 이들은 엽신장 및 분얼성 등 생리적 특성이 다른 품종이다. 1. 근관, 표피세포, 피층세포, 도관세포로 크게 구분되는 뿌리생장부위는 약 3.2mm로 잎생장부위(약 25~30 mm)보다 훨씬 짧았으며, 근관부위는 약 0.4~0.5 mm였다. 2. 근관세포의 경우 분열시 크기는 약 5 um, 최종크기는 약 40 um였으며 피층세포와 도관세포의 분열시 크기는 각가 8.5 um와 13.0 um, 최종 크기는 각각 120um와 650um로 큰 차이가 있었다. 3. 뿌리생장부위의 피층세포와 도관세포의 분열 직후 또는 최종크기는 질소시용수준에 영향을 받지 않았으나, 세포신장속도는 질소시용수준에 영향을 받아 높은 질소수준(200ppm)에서 보다 낮은 질소수준(50ppm)에서 약 2배 정도 빨랐다. 4. 뿌리세포의 분열속도는 질소의 영향을 받아 피층세포의 경우 50ppm N 수준에서 시간당 약 4.5 세포, 200ppm N 수준에서는 시간당 약 2.3 세포였으며, 도관세포의 경우는 각각 시간당 0.9 세포와 0.6 세포였다. 5. 뿌리세포가 분열 후 최대로 신장하기까지는 시간은 피층세포의 경우 50ppm N에서 약 21 시간, 200ppm N에서 약 43시간이 소요되었으며, 도관세포의 경우는 각각 약 37 시간과 73 시간이 소요되었다. 6. 뿌리생장부위의 피층세포와 도관세포의 비율을 조사한 결과, 세포 분열부위에서는 1:1이었으나, 세포신장부위에서는 그 비율이 증가해 생장점으로부터 1.0 mm 위치에서 5:1로 증가해 계속 유지되었다. 7. 뿌리생장에 대한 질소의 효과를 분석해 볼 때, 질소는 뿌리세포의 크기보다는 세포분열과 세포신장속도에 크게 영향함을 알 수 있었다.