한반도산 미나리과(Apiaceae Lindl.) 식물의분류학적 연구

Abstract

본 연구에서는 분류학적으로 많은 문제점이 누적되어 있는 한반도산 미나리과 식물에 대한 비교 형태 연구 및 분자진화적 연구를 수행하여 각 분류군의 타당성을 검토하고 그 한계 및 분류학적 위치를 명확히 설정하고자 하였다. 비교형태 연구 결과, 한반도산 미나리과 식물의 주요 식별형질로서 꽃(화판, 화주판 및 악편)의 형태와 분과(늑, 유관, 표면)의 형태가 가장 유용한 것으로 밝혀졌다. 엽록체 DNA 5개 구간(rbcL, matL, atpF-atpH, psbK-psbI, psbA-trnH)의 염기서열 분석 결과, 한반도산 미나리과의 3아과[피막이아과 (2속 6종), 참반디아과 (1속 3종), 미나리아과 (32속 71종)] 식물이 생육하는 것으로 확인되었으며, 이 중 미나리아과는 4족[tribes Careae, Scandiceae (subtribes Scandicinae, Daucinae, Torilidinae), Bupleureae, Oenanthe] 및 4개의 집단 (clades Angelica, Apium, Heracleum, Pimpinella)으로 이루어져 있는 것으로 밝혀졌다. 한반도산 미나리아과의 Peucedanum속 식물은 본 연구 기간 중에 추자도에서 새로이 발견한 P. chujaense을 포함하여 총 8종(P. coreanum, P. elegans, P. terebinthaceum, P. japonicum, P. litorale, P. paishanense, P, hakuunense)으로 정리하였으며, Angelica tenuissimum을 Conioselinum속으로 인식하여 C. tenuissimum으로 처리하였고, Angelica amurensis의 분류학적 한계를 정확히 규명하였으며, 따라서 Angelica속 식물을 총 12종 (A. cartilaginomarginata, A. anomala, A. genuflexa, A. reflexa, A. gigas, A, acutiloba, A. decursiva, A. czernaevia, A. japonica, A. polymorpha, A. amurensis, A. dahurica)으로 정리하였다. 또한, 한반도 분포가 불확실했던 Libanotis coreana의 분류학적 실체를 확인하였다. 또한, 엽록체 DNA 5개구간으로부터 얻은 염기서열을 이용하여 DNA 바코드 분석을 수행한 결과, 단일 구간의 경우 종 판별 해상능은 최소 55%(rbcL)에서 최대 82.5%(matK)였으며, 이들 구간을 26개의 가능한 조합으로 분석한 결과, 5구간을 모두 유합하였을 경우 종 판별 해상능이 96.2%로 가장 높게 나타나, 한반도산 미나리과의 거의 모든 식물을 판별할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 본 연구에서는 한반도산 미나리과 분류군에 대한 비교형태학적 및 분자계통학적 연구를 종합적으로 수행하여, 총 35속 79종 (87분류군)에 대한 상세한 기재와 속, 종 및 종하위 분류군의 검색표를 제시하였다.

Apiaceae is a highly variable and taxonomically difficult family consisting of approximately 3,600 species, 450 genera. Most genera and species within the family show very complicated patterns of morphological variation. To elucidate the taxonomic identities and interspecific relationships of Korean taxa in this family, major morphological and anatomical characters and five chloroplast DNA sequences including matK, rbcL, atpF-atpH, psbK-psbI and psbA-trnH were examined. Results from the comparative studies of morphological and anatomical characters reveal that the morphology of leaves, inflorescences, the number of bracts, shape and size of petals, shape of stylopodium, shape, structure and surface of fruits (shizocarp and mericarps), and number of vittae are useful in delimiting taxon boundaries in the family. Five chloroplast DNA sequences from 82 taxa representing 35 genera were examined to infer phylogenetic relationships among the taxa within the family. Every sequence data were analyzed both separately and combined. The tree obtained from neighbor-joining(NJ) analysis of the five chloroplast DNA sequences reveals that Korean Apiaceae is comprised of three subfamilies(Hydrocotyloideae, Saniculoideae and Apioideae). In the NJ tree, four tribes and four clades of subfamily Apioideae were recognized in Korea

tribes Careae, Scandiceae (subtribes Scandicinae, Daucinae, Torilidinae), Bupleureae, Oenanthe, and clades Angelica, Apium, Heracleum, and Pimpinella. By analyzing the five cpDNA sequence, the DNA barcode of Apiaceae in Korea was developed. The degree of species resolution for individual barcode regions ranged from 55%(rbcL) to 82.5%(matK). The degree of species resolution was significantly enhanced in multiregion combinations of the five barcode regions. Of the 26 possible combinations of the five regions, a combination of the five cpDNA regions is the best option for barcoding of the Korean Apiaceae (96.2%). In addition, a taxonomic study of the Korean members of Apiaceae was conducted, and the descriptions of all the taxa and keys to the genera, species, and varieties are presented.