국립경국대 김채원 박사과정, 동아시아 자생식물 종자 발아 전략 규명

 국립경국대학교 대학원 원예육종학과 김채원 박사과정이 제1저자로 참여한 연구 논문이 식물학 분야의 저명한 국제학술지 '플랜트 바이올로지(Plant Biology)' 온라인판에 게재됐다.

이번 연구는 국립경국대 이승연 교수의 지도를 받아 수행됐다. 논문 제목은 「동아시아 격리 잔존식물인 현호색속 3종의 종자휴면과 발아(Seed dormancy and germination of three Corydalis species, disjunct relict species in East Asia)」다. 연구에는 김채원 박사과정과 이승연 교수를 비롯해, 종자 분야의 세계적 석학인 미국 미들테네시 주립대학교 제프리 월크(Jeffrey L. Walck) 교수가 공동저자로 참여했다. 김채원 박사과정은 실험 연구 수행과 원고 초안 작성을 주도했다.

연구진은 한국 자생 현호색속 식물인 ' Corydalis remota', 'Corydalis incisa', 'Corydalis speciosa' 3종을 대상으로 종자휴면 유형과 발아 특성을 비교 분석했다. 현호색속 식물은 동아시아를 포함한 북반구 온대지역에 주로 분포한다. 지리적으로 분리된 잔존식물이 환경에 어떻게 생태적으로 적응해 왔는지 그 전략을 이해하는 데 중요한 연구 대상이다.

연구진은 자연 조건에서 배(embryo)의 성장과 발아, 유묘 출현 양상을 관찰했다. 이와 함께 온도 처리, 층적 처리, 지베렐린 처리 등 다양한 생리학적 실험을 통해 종자휴면 해제 과정을 정밀하게 분석했다. 그 결과 세 종 모두 종자가 모식물로부터 떨어질 당시 미발달된 배를 가지고 있으며, 형태생리적 휴면(MPD, morphophysiological dormancy)을 나타내는 것으로 확인됐다.

특히 종별로 세부적인 휴면 특성에서 차이를 보였다. 'C. remota'와 'C. incisa'는 온난한 온도에 이어 저온에 노출돼야 휴면이 깨지는 '깊은 단순형 휴면' 특성을 나타냈다. 반면 'C. speciosa'는 저온 조건에서 바로 배 성장이 진행되는 '비심층 복합형 휴면' 특성을 보였다.

이번 연구의 핵심 성과는 현호색속 식물들이 형태생리적 휴면이라는 큰 틀의 속(genus) 특성을 공유하면서도, 종에 따라 배 성장과 발아에 필요한 온도 반응을 다르게 진화시켜 왔다는 점을 규명한 데 있다. 이는 장기간 지리적으로 분리된 동아시아 잔존식물들이 각 서식지의 계절 환경에 적응하며 세부적인 발아 전략을 달리해 왔음을 증명한다.

또한 연구진은 세 종 모두 늦가을부터 겨울 사이에 배 성장이 진행되고, 늦겨울에서 이른 봄 사이에 발아와 유묘 출현이 이뤄진다는 공통적 생태 행동을 확인했다. 이는 자생식물의 종자 번식과 보전, 복원, 대량증식 기술 개발에 직접적으로 활용할 수 있는 중요한 생태생리학적 기초자료다.

 국립경국대 이승연 교수 연구실은 자생식물의 종자휴면, 발아 생리, 생활사 전략을 규명하는 연구를 지속하며 종자 생태생리 분야에서 국내를 대표하는 리딩그룹으로 자리매김했다. 이번 논문 게재는 국내 자생식물 연구의 학술적 가치를 국제 무대에서 다시 한번 인정받은 사례다. 향후 기후변화 대응과 자생식물 보전 및 자원화 연구에도 크게 기여할 것으로 보인다.

이번 논문은 종자휴면이라는 식물의 생존 전략을 진화, 생태, 환경 적응의 관점에서 깊이 있게 해석했다는 점에서 학술적 의미가 크다. 식물의 휴면 특성이 속 수준에서는 보존되지만, 지역 환경 조건에 따라 휴면 수준과 발아 반응이 다양하게 분화될 수 있다는 새로운 시각을 제시했다.

김채원 박사과정은 이번 연구를 통해 종자 생태생리 분야의 전문 연구자로서 역량을 세계적으로 입증했다. 국립경국대 대학원 원예육종학과는 앞으로도 자생식물의 생리·생태적 특성을 과학적으로 규명하고, 미래 생물자원 보전과 활용을 선도할 전문 연구인력 양성에 집중할 계획이다. 해당 논문은 현재 와일리 온라인 라이브러리(Wiley Online Library)를 통해 확인할 수 있다.