꽃의 구조와 화분의 관찰 (곰솔)

1. 실험 제목 : 꽃의 구조와 화분의 관찰

2. 목적
 식물의 생식기관에 속하며 실물을 분류하는데 중요한 기준이 되는 꽃의 기본구조와 화분의 각 부분의 명칭을 익히고 과, 속, 중간의 유연관계를 알아본다.

3. 이론
 꽃은 줄기의 정단분열조직에서 유래한 고등식물의 생식기관으로 배우자인 정세포와 난세포의 생성 및 수정이 일어나는 장소이다 대부분의 동물과는 달리 식물은 한 장소에 고정되어 살고 있기 때문에 수분을 하기 위해서는 벌이나 나비 또는 바람과 같은 매개체를 이용하지 않으면 안된다. 따라서 꽃은 배우자를 만드는 동시에 수분과정이 원할히 이루어지도록 적응되어 온 것이다.
 꽃은 크게 5부분으로 구성되어 있는데 줄기와 가장 가깝게 연결되어 있는 것, 즉 꽃 전체를 매달고 있는 부분을 화경이라하고 화경 위에는 꽃을 구성하는 각 부분이 부착하는 줄기의 일부인 화탁이 존재한다. 꽃의 가장 바깥쪽에 잎과 같은 녹색을 띠고 있는 두부분을 화피라 한다. 꽃의 안에는 정세포를 가진 화분립이 만들어지는 수술이 있고 한가운데는 난세포를 만드는 암술이 있는데 수술은 약과 화사로 암술은 자방과 화주 및 주두로 되어 있다. 따라서 꽃을 구성하는 수술과 암술은 주요기관에 해당하고 화피는 보호기관 그리고 화경과 화탁은 지지기관에 해당한다.
 한편 꽃이 줄기에 배열한느 상태를 화서라 하는데 화서는 2개의 기본형 즉 꽃이 중앙부에 가장 먼저 핀후 아래쪽을 향해 꽃이 피는 유한화서와 줄기 또는 화경의 아래쪽으로부터 위쪽 정상을 향하여 꽃이 피는 무한화서로 구별한다. 화서의 종류는 다양하며 배열상태가 복잡하여 구별하기가 어려운데 가장 단순한 형태로 가지 끝에 한 개의 꽃이 피는 목련과 같은 단정화, 그리고 화축 끝에 달린 꽃을 중심으로 그 아래의 꽃이 서로 대생으로 꽃이 피는 라일락과 같은 지신화서 줄기의 정단부에 꽃이 형성되면 성장이 정지되고 그 주변에서 새로운 화경이 신장하여 꽃이 발달하는 불두화같은 취산화서, 등나무나 아까시나무처럼 화축에 여러개의 꽃이 일정한 간격을 가지고 피며 화경도 발달하는 총상화서 벼과나 질경이와 같이 화축은 발달하지만 화경이 거의 없는 수상화서 그리고 단축된 주추게 화경의 길이가 동일한 여러개의 끝이 우산모양을 이룬 화서 즉 산형과에서 볼 수 있는 산형화서, 화경이 없는 꽃이 조밀하게 가지 끝에 모여 피는 국화과같은 두상화서 그리고 화경의 끝이 거의 같은 높이인 마타리류가 속하는 산방화서 주축이 여러번 분지한 최종 화상이 수상, 집산 또는 총상을 이루어 전체적인 형태는 원추형을 이루는 원추상화서로 나눈다.
 부에 관한 연구인 화분학은 종, 속, 과 사이의 유연관계를 알아보기 위한 연구방법의 하나로 주로 핵이나 세포질의 특징은 거의 무시되고 주로 형태에 중점을 두게 된다. 즉 화분의 세포단위, 화분벽의 구조와 크기, 표면무늬, 발아구의 형태, 수 배열상태 및 극성 등이 주로 다루어진다. 이중 대부분이 광학현미경 하에서 관찰 가능하지만 표면무늬와 미세구조는 전자현미경에 의해서만 관찰이 가능하다. 화분립의 크기는 다양하지만 보통 지름이 15-300 정도이고 풍매화의 경우는 15-45, 충매화인 경우는 15-120이다. 세포 단위는 크게 5가지로 대별되는데 각각 1,2,4개의 세포로 되어있는 것을 단립, 2립, 4립이라하고 4립의 경우는직선형,4각형,4면체형, 마름모형드으로 다양하게 나타난다. 또 여러개의 세포로 되어있는 다립이 있으면 화분낭의 세포전체가 하나의 덩어리 형태로 되어있는 화분괴가 있다.
 화분의 입상의 경우 적도면에서 관찰한 형태를 적도면상이라 하고 극면에서 관찰한 형태를 극면상이라 하여 그 크기의 비율에 따라서 화분의 모양이 결정된다. 발아구는 수분, 증발, 흡수 및 화분관을 내는 중요한 역할을 하며 발아구가 없는 무구형, 발아구가 가늘고 긴 구형인 단구형, 발아구가 원형인 단공형, 그리고 구형과 공형 발아구가 함께 분포하는 공구형 발아구가 있다. 피자식물의 발아구 중 가장 원시적인 형태는 원구형이고 구형에서 공구형을 거쳐 공형으로 발아구 수는 증가한다. 단자엽 식물의 경우에는 대부분이 단구형이고 쌍자엽식물은 3구형을 거쳐 다양하게 나타난다.

4. 실험방법
 실험A
준비된 쌍자엽식물과 단자엽식물의 꽃을 해부하여 각 부분의 명칭과 차이점을 관찰하고 스케치한다.
 실험B
 잘 성숙한 꽃의 수술을 따서 원심분리관에 넣고 glacial acetic acid 5를 첨가하여 5분     간 원심분리(3000rpm)시킨다.
 상층액은 따라 내고 acetolysisi mixture(acetic anhydride:sulfuric acid = 9:1)를 5 넣고     100에서 15분간 물중탕 시킨후 식혀서 5분간 원심분리 시킨다.
 상층액을 제거하고 glacial acetic acid 5를 첨가하여 5분간 원심분리 시킨다.
 상층액을 제거하고 glacial acetic acid 5를 첨가하여 잘 섞은후 거즈로 걸러낸다.
 여과된 재료를 원심분리(15분)하여 상층액을 제거한다.
 여과된 재료에 증류수를 넣고 원심분리(15분)하여 상층액을 제거한다.
 5% KOH를 넣고 5분간 물중탕하여 식힌 후 원심분리하여 상층액을 제거한다.
 에탄올:증류수=1:3의 혼합액 5를 넣고 15분간 원심분리 후 상층액을 제거한다.
 원심분리시킨 재료를 모세관을 이용하여 슬라이드글라스에 1방울 정도 떨어뜨린 후         glycerine jelly 1방울을 떨구고 잘 섞은후 커버글라스를 덮고 paraffin으로 mounting후     광학현미경으로 관찰한다.

5. 결과
   화분을 스케치하고 세포단위, 발아구의 형태와 숫자를 관찰하여라

이번 실험에서는 화분(곰솔)을 현미경으로 x100 배율로 관찰 하였다.

화분은 예분, 꽃가루 라고도 하며 수술의 꽃밥에 들어있는 가루 모양의 물질로 사람의 정자와 같은 역할을 한다. 화분의 형태는 구형, 달걀형, 타원형 이있으며 외막( 펙틴, 셀룰로오스)과 내막으로 이루어져 있다. 화분의 크기는 10마이크로미터~160마이크로미터로 다양하다.

곰솔은 상록침엽교목으로 수고 20m 이상, 직경 1m 까지 자란다.

바닷가 근처에서 자라는 소나무라고 하여 ‘해송(海松)’이 있는데 다른 말로는 ‘곰솔’이라고도 하며 껍질이 검기 때문에 ‘흑송(黑松)’으로도 부른다. 곰솔의 ‘곰’자가 ‘검다’는 뜻으로 곰솔은 ‘검은 소나무’라는 뜻이 된다.

곰솔도 소나무처럼 암꽃이 위에 자리하고 수꽃은 낮은 곳에 달린다.

곰솔은 바람을 이용하여 수분되는 풍매화 이다.

잎은 억세고 엽초는 회백색이나 밑쪽은 갈색이고 숙존성이다. 잎 횡단면상에 배열되는 수지도는 중위이다. 잎은 짙은 녹색이며 길이 9-14cm, 폭 1.5mm로서 다소 비틀리고 끝이 뾰족하며 아린(芽鱗)은 회백색으로서 2-3년 동안 남아 있다.

구과는 50-60개의 실편(實片)으로 구성되고 난상 긴 타원형이며 길이 45-60mm, 폭 30-40mm로서 녹갈색으로 익고 실편은 중앙부가 나오지만 중앙부의 돌기가 뾰족하지 않다. 종자는 난형 또는 타원형이고 표면의 색은 자흑색이며 길이 7-8mm로서 겉이 거칠고 자흑색이며 날개가 넓은 피침형으로서 둔두이다. 자엽(子葉)은 4-8개이지만 보통 6개이다. 소나무처럼 늦봄쯤에 수분이 이루어진 다음 수정이 되어 구과는 성숙하는데 2년이 걸린다. 열매는 이듬해 9월에 성숙한다.

꽃눈은 눈의 중산 부분이 팽창해서 굵다. 5월에 개화한다. 웅화수(雄花穗)는 원통형으로서 그 해에 자란 축(軸)의 중간보다 높은 곳에 모여 나며 길이 1.5cm이고 자갈색이며 각 인편에는 2개의 꽃밥이 달린다. 자화수(雌花穗)는 난형이고 길이 6mm이며 인편이 연한 적색에서 자적색으로 변한다.

높이 20m, 지름 1m에 달하며 가지가 억세고 조잡해 보이며 한해에 가지를 내는 층이 하나로서, 이러한 특성은 단일절이라 한다. 그래서 가지의 윤층의 수를 계산함으로써 나무의 나이를 알 수 있다. 수피는 흑갈색이고 동아는 백색이다.

직근과 측근이 모두 왕성하다.