식물해부학
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1. 개요
식물해부학은 식물의 내부 구조를 연구하는 학문이다. 고대 테오프라스토스의 연구에서 시작되어, 가스파르 바우힌의 분류학 도입, 마르첼로 말피기, 네헤미야 그루 등의 현미경 관찰을 통한 발전을 거쳤다. 18세기 린네의 분류학, 19세기 미르벨, 슐라이덴, 슈트라스부르거 등의 세포학적 연구를 통해 발전했으며, 20세기 에사우의 연구를 통해 체계화되었다. 식물 해부학은 꽃, 잎, 줄기, 열매, 종자, 목재, 뿌리 등 식물의 다양한 구조를 연구하며, 현미경 관찰, 분자생물학, 생화학적 기법을 활용한다. 식물 분류학, 작물 육종, 식물 생리학, 생명공학 등 다양한 분야에 응용된다.
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| 식물해부학 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 학문 분야 | 식물학 |
| 하위 분야 | 세포 생물학, 발생학, 생리학, 계통학, 생화학, 유전학 |
| 관련 분야 | 식물 형태학 |
| 세부 분야 | |
| 세포학 | 세포의 구조와 기능 연구 |
| 조직학 | 조직의 구조와 기능 연구 |
| 기관학 | 기관의 구조와 기능 연구 |
| 식물 발생학 | 식물의 발생 과정 연구 |
| 연구 대상 | |
| 세포 | 식물 세포의 구조, 기능, 분화 |
| 조직 | 식물 조직의 종류, 구성, 배열 |
| 기관 | 식물 기관 (뿌리, 줄기, 잎, 꽃, 열매, 씨앗)의 구조와 기능 |
| 식물체 전체 | 식물체의 내부 구조와 기능의 연관성 |
| 중요성 | |
| 농업 | 작물 생산성 향상 |
| 임업 | 목재 생산 및 산림 관리 |
| 약학 | 약용 식물 연구 및 신약 개발 |
| 생명 공학 | 식물 유전자 변형 및 신품종 개발 |
| 환경 과학 | 식물의 환경 적응 및 오염 정화 능력 연구 |
2. 역사
기원전 300년경, 테오프라스토스는 여러 편의 식물 논문을 저술했는데, 그중 ''식물에 관한 연구'' (페리 퓌톤 히스토리아/Περὶ φυτῶν ἱστορίαgrc)와 ''식물의 원인에 관하여'' (페리 퓌톤 아이티온/Περὶ φυτῶν αἰτιῶνgrc) 두 편이 현존한다.[6] 그는 식물 형태학과 분류에 대한 개념을 발전시켰지만, 이는 르네상스 시대의 과학적 검증을 견디지 못했다.[6]
스위스의 의사이자 식물학자인 가스파르 바우힌은 식물 분류학에 이명법을 도입했다.[6] 그는 1596년에 종의 명명에 이 관례를 처음으로 사용한 ''식물 극장의 목록''(Pinax theatri botanici)을 출판했다.[6] 그의 분류 기준에는 자연적인 관계 또는 '유연성'이 포함되었는데, 이는 많은 경우 구조적인 것이었다.[6]
1600년대 후반, 식물 해부학은 현대 과학으로 발전했다. 이탈리아 의사이자 현미경 전문가인 마르첼로 말피기는 《식물 해부학》(Anatomia Plantarum, 1671)을 출판하여 아리스토텔레스 이후 식물 생태학에서 최초의 주요 발전을 이루었다.[6] 영국의 의사 네헤미야 그루는 '식물 해부학의 아버지'로 불리는데, 1672년에 《식물의 철학적 역사에 대한 생각》(An Idea of a Philosophical History of Plants)을, 1682년에 《식물의 해부학》(The Anatomy of Plants)을 출판하여 식물 세포를 인식하고, 식물의 생식 기관(꽃)과 그 부분을 정확하게 확인하고 설명했다.[6]
18세기에는 칼 폰 린네가 구조에 기반한 분류학을 확립했고, 그의 초기 연구는 식물 해부학과 관련이 있었다. 그는 1753년에 대표작 《식물의 종》(Species Plantarum)을 출판했다.
1802년, 프랑스 식물학자 샤를-프랑수아 브리소 드 미르벨은 《식물 해부학 및 생리학 논문》(Traité d'anatomie et de physiologie végétale프랑스어)을 출판하여 식물 세포학의 시작을 알렸다.
1812년, 요한 야코프 파울 몰덴하우어는 식물 조직의 현미경 연구를 설명한 《식물 해부학에 대한 기고》(Beyträge zur Anatomie der Pflanzende)를 출판했다.
1813년, 스위스 식물학자 오귀스탱 피라미 드 칸돌은 《식물학의 기본 이론》(Théorie élémentaire de la botanique)을 출판하여 식물 분류의 유일한 기준이 식물 생리학이 아니라 식물 해부학이어야 한다고 주장했다. 그는 과학적 기반을 사용하여 식물 속을 정의하고 분리하기 위한 구조적 기준을 설정했다.
1830년, 프란츠 마이엔은 식물 해부학에 대한 최초의 종합적인 검토인 《식물 해부학》(Phytotomie)을 출판했다.
1838년, 독일 식물학자 마티아스 야코프 슐라이덴은 "하등 식물은 모두 하나의 세포로 구성되어 있고, 고등 식물은 (많은) 개별 세포로 구성되어 있다"고 말하며 미르벨의 연구를 확인하고 계속한 《식물 발생에 대한 기여》를 출판했다.
독일계 폴란드 식물학자 에두아르트 슈트라스부르거는 식물 세포에서 유사분열 과정을 설명했고, 새로운 세포핵은 다른 기존 세포핵의 분열에서만 생성될 수 있음을 증명했다.[6] 그의 ''원형질에 대한 연구''는 1876년에 출판되었다. 독일 식물학자 고틀리프 하버란트는 식물 생리학을 연구하고 기능에 따라 식물 조직을 분류했다. 그는 1884년에 12가지 유형의 조직계(흡수성, 기계적, 광합성 등)를 설명한 ''생리학적 식물 해부학''(Physiologische Pflanzenanatomiede)을 출판했다.[6]
19세기 말, 영국의 고식물학자 던킨필드 헨리 스콧과 윌리엄 크로포드 윌리엄슨은 화석 식물의 구조를 설명했다. 스콧의 ''화석 식물 연구''는 1900년에 출판되었다.[6]
찰스 다윈의 ''종의 기원'' 이후, 다양한 관다발식물 그룹의 비교 해부학과 계통발생을 연구한 캐나다 식물학자 에드워드 찰스 제프리는 식물의 형태와 구조를 사용하여 여러 진화 계통을 확립했다. 그는 1917년에 《목본 식물의 해부학》을 출판했다.[6]
비교 식물 해부학의 발전은 영국 식물학자 애그니스 아버가 주도했다. 그녀는 《수생 식물: 수생 속씨식물 연구》(1920), 《외떡잎식물: 형태학적 연구》(1925), 《벼과: 곡물, 대나무 및 풀 연구》(1934)를 출판했다.[7]
제2차 세계 대전 이후, 캐서린 에사우는 북미 대학 및 기타 지역에서 식물 구조에 대한 권위 있는 교과서가 된 《식물 해부학》(1953)을 출판했으며, 2006년까지도 인쇄물로 남아 있었다.[8] 그녀는 1960년에 《종자 식물의 해부학》을 출판했다.[6]
2. 1. 고대와 중세
기원전 300년경, 테오프라스토스는 여러 편의 식물 논문을 저술했는데, 그중 ''식물에 관한 연구'' (페리 퓌톤 히스토리아/Περὶ φυτῶν ἱστορίαgrc)와 ''식물의 원인에 관하여'' (페리 퓌톤 아이티온/Περὶ φυτῶν αἰτιῶνgrc) 두 편이 현존한다.[6] 그는 식물 형태학과 분류에 대한 개념을 발전시켰지만, 이는 르네상스 시대의 과학적 검증을 견디지 못했다.[6]스위스의 의사이자 식물학자인 가스파르 바우힌은 식물 분류학에 이명법을 도입했다.[6] 그는 1596년에 종의 명명에 이 관례를 처음으로 사용한 ''식물 극장의 목록''(Pinax theatri botanici)을 출판했다.[6] 그의 분류 기준에는 자연적인 관계 또는 '유연성'이 포함되었는데, 이는 많은 경우 구조적인 것이었다.[6]
2. 2. 근대
1600년대 후반, 식물 해부학은 현대 과학으로 발전했다. 이탈리아 의사이자 현미경 전문가인 마르첼로 말피기는 《식물 해부학》(Anatomia Plantarum, 1671)을 출판하여 아리스토텔레스 이후 식물 생태학에서 최초의 주요 발전을 이루었다.[6] 영국의 의사 네헤미야 그루는 '식물 해부학의 아버지'로 불리는데, 1672년에 《식물의 철학적 역사에 대한 생각》(An Idea of a Philosophical History of Plants)을, 1682년에 《식물의 해부학》(The Anatomy of Plants)을 출판하여 식물 세포를 인식하고, 식물의 생식 기관(꽃)과 그 부분을 정확하게 확인하고 설명했다.[6]18세기에는 칼 폰 린네가 구조에 기반한 분류학을 확립했고, 그의 초기 연구는 식물 해부학과 관련이 있었다. 그는 1753년에 대표작 《식물의 종》(Species Plantarum)을 출판했다.
1802년, 프랑스 식물학자 샤를-프랑수아 브리소 드 미르벨은 《식물 해부학 및 생리학 논문》(Traité d'anatomie et de physiologie végétale프랑스어)을 출판하여 식물 세포학의 시작을 알렸다.
1812년, 요한 야코프 파울 몰덴하우어는 식물 조직의 현미경 연구를 설명한 《식물 해부학에 대한 기고》(Beyträge zur Anatomie der Pflanzende)를 출판했다.
1813년, 스위스 식물학자 오귀스탱 피라미 드 칸돌은 《식물학의 기본 이론》(Théorie élémentaire de la botanique)을 출판하여 식물 분류의 유일한 기준이 식물 생리학이 아니라 식물 해부학이어야 한다고 주장했다. 그는 과학적 기반을 사용하여 식물 속을 정의하고 분리하기 위한 구조적 기준을 설정했다.
1830년, 프란츠 마이엔은 식물 해부학에 대한 최초의 종합적인 검토인 《식물 해부학》(Phytotomie)을 출판했다.
1838년, 독일 식물학자 마티아스 야코프 슐라이덴은 "하등 식물은 모두 하나의 세포로 구성되어 있고, 고등 식물은 (많은) 개별 세포로 구성되어 있다"고 말하며 미르벨의 연구를 확인하고 계속한 《식물 발생에 대한 기여》를 출판했다.
2. 3. 현대
독일계 폴란드 식물학자 에두아르트 슈트라스부르거는 식물 세포에서 유사분열 과정을 설명했고, 새로운 세포핵은 다른 기존 세포핵의 분열에서만 생성될 수 있음을 증명했다. 그의 ''원형질에 대한 연구''는 1876년에 출판되었다. 독일 식물학자 고틀리프 하버란트는 식물 생리학을 연구하고 기능에 따라 식물 조직을 분류했다. 그는 1884년에 12가지 유형의 조직계(흡수성, 기계적, 광합성 등)를 설명한 ''생리학적 식물 해부학''(Physiologische Pflanzenanatomiede)을 출판했다.19세기 말, 영국의 고식물학자 던킨필드 헨리 스콧과 윌리엄 크로포드 윌리엄슨은 화석 식물의 구조를 설명했다. 스콧의 ''화석 식물 연구''는 1900년에 출판되었다.
찰스 다윈의 ''종의 기원'' 이후, 다양한 관다발식물 그룹의 비교 해부학과 계통발생을 연구한 캐나다 식물학자 에드워드 찰스 제프리는 식물의 형태와 구조를 사용하여 여러 진화 계통을 확립했다. 그는 1917년에 《목본 식물의 해부학》을 출판했다.
비교 식물 해부학의 발전은 영국 식물학자 애그니스 아버가 주도했다. 그녀는 《수생 식물: 수생 속씨식물 연구》(1920), 《외떡잎식물: 형태학적 연구》(1925), 《벼과: 곡물, 대나무 및 풀 연구》(1934)를 출판했다.[7]
제2차 세계 대전 이후, 캐서린 에사우는 북미 대학 및 기타 지역에서 식물 구조에 대한 권위 있는 교과서가 된 《식물 해부학》(1953)을 출판했으며, 2006년까지도 인쇄물로 남아 있었다.[8] 그녀는 1960년에 《종자 식물의 해부학》을 출판했다.
3. 구조적 구분
식물 해부학에 대한 일부 연구는 영양분 수송, 개화, 수분, 배 발생 또는 종자 발달과 같은 식물의 활동을 기반으로 구성된 시스템 접근 방식을 사용한다.[4] 다른 연구는 보다 전통적으로[5] 다음과 같은 구조적 범주로 나뉜다.
- 꽃 해부학: 꽃받침(calyx), 화관, 수술군, 암술군 연구 포함
- 잎 해부학: 표피, 기공, 책상조직 세포 연구 포함
- 줄기 해부학: 줄기 구조와 관다발 조직, 눈, 줄기 정단 포함
- 과일/종자 해부학: 배주, 종자, 과피, 헛과 구조 포함
- 목재 해부학: 수피, 코르크(조직), 물관부, 체관부, 관다발 형성층, 변재와 심재, 가지목 구조 포함
- 뿌리 해부학: 뿌리, 뿌리 끝, 내피 구조 포함
3. 1. 꽃 해부학
꽃 해부학은 꽃받침(calyx), 화관, 수술군, 암술군의 구조를 연구한다.[4][5]3. 2. 잎 해부학
잎 해부학은 잎의 구조를 연구하는 학문이다.[5] 잎의 구조는 표피, 기공, 책상조직 세포 등을 포함한다.[4]3. 3. 줄기 해부학
줄기는 줄기 구조와 관다발 조직, 눈, 줄기 정단을 포함한다.[4][5]3. 4. 과일/종자 해부학
과일/종자 해부학에는 배주, 종자, 과피, 헛과 구조가 포함된다.[4][5]3. 5. 목재 해부학
목재 해부학은 수피, 코르크(조직), 물관부, 체관부, 관다발 형성층, 변재와 심재, 가지목 구조를 포함한다.[5]3. 6. 뿌리 해부학
뿌리는 뿌리, 뿌리 끝, 내피 구조를 포함한다.[4][5]4. 연구 방법
식물 해부학 연구는 주로 현미경을 이용한 관찰을 통해 이루어진다. 광학 현미경과 전자 현미경을 사용하여 세포 및 조직 수준에서 식물의 구조를 관찰하고 분석한다.
최근에는 분자생물학적 기법과 생화학적 기법을 접목하여 식물 세포의 기능과 발생 과정을 연구하기도 한다.
5. 응용 분야
5. 1. 식물 분류학
5. 2. 작물 육종
5. 3. 식물 생리학
5. 4. 생명공학
참조
[1]
서적
Biology of Plants
W. H. Freeman
[2]
논문
The Relationship of Anatomy to Morphology in Plants: A New Theoretical Perspective
[3]
서적
Esau's Plant anatomy: meristems, cells, and tissues of the plant body - their structure, function and development
http://books.google.[...]
Wiley
[4]
서적
Molecular Genetics of Plant Development
https://archive.org/[...]
Cambridge University Press
[5]
웹사이트
Plant Anatomy
http://highered.mcgr[...]
McGraw-Hill
[6]
논문
The botanical works of Nehemiah Grew, FRS (1641-1712)
[7]
논문
Agnes Arber, 1879–1960
[8]
논문
(Book Review) Esau's Plant Anatomy, Meristems, Cells, and Tissues of the Plant Body: their Structure, Function, and Development. 3rd edn.
[9]
논문
The botanical works of Nehemiah Grew, FRS (1641-1712)
[10]
서적
Biology of Plants
W. H. Freeman
[11]
서적
Esau's Plant anatomy: meristems, cells, and tissues of the plant body - their structure, function and development
http://books.google.[...]
Wiley
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