펜타디플란드라 브라제아나
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1. 개요
'''펜타디플란드라 브라제아나'''는 펜타디플란드라 속의 유일한 종으로, 펜타디플란드라과에 속하는 식물이다. 최대 5m의 자웅동주 관목 또는 덩굴식물로, 아프리카 중서부 지역에 분포하며, 붉은색 열매는 브라제인이라는 단백질을 포함하여 단맛을 낸다. 전통적으로는 열매, 잎, 뿌리 등이 다양한 용도로 사용되었으며, 브라제인은 저칼로리 감미료로서의 잠재적 가치를 지닌다.
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| 펜타디플란드라 브라제아나 - [생물]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 일반 정보 | |
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| 학명 | Pentadiplandra brazzeana |
| 명명자 | Baill. |
| 상위 분류 | 펜타디플란드라과(Pentadiplandraceae) |
| 속 | 펜타디플란드라속(Pentadiplandra) |
| 종 | 펜타디플란드라 브라제아나(P. brazzeana) |
| 분류 체계 | |
| 조부모 권위 | Hutch. & Dalziel |
| 부모 권위 | Baill. |
| 이명 | |
2. 계통 분류
다음은 2016년 6월, 썬 등(Sun et al.)의 계통 분류이다.[26]
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| 십자화목
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| 림난테스과
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| 세트켈란투스과
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| 코이베를리니아과
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| 살바도라과
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| Batis maritima |
| Azima tetracantha |
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| 기로스테몬과
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| 보스윅키아과
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| 펜타디플란드라과
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| 카파리스과
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''펜타디플란드라 브라제아나''(P. brazzeana)는 '펜타디플란드라' 속의 유일한 종이며, 자체 과인 '펜타디플란드라과'(Pentadiplandraceae)로 분류된다. 꽃의 발달과 해부학적 특징에 대한 분석에 따르면 '펜타디플란드라'는 핵심 십자화목의 기저부 근처에서 갈라져 나온 잔존종 속이다. 이 속은 미국의 '토바리아'속(Tovaria)과 많은 특징을 공유한다.[11] 2012년 DNA 분석에 기반한 십자화과의 관계에 대한 현재의 통찰력은 다음과 같다.
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! 핵심 십자화목
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| 자이로스테모네과
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| '''펜타디플란드라과'''
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| 토바리아과
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| 카파리스과
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| 클레오메과 |
| 배추과 |
''펜타디플란드라 브라제아나''는 다음과 같은 식물학적 특징을 갖는다.
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| 엠블링기아과
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3. 식물학적 특징
3. 1. 형태
''펜타디플란드라 브라제아나''는 최대 5m 높이의 자웅동주 관목이지만, 덩굴식물로 발달하여 나무 위로 20m 높이까지 뻗어 올라갈 수도 있다.[4][5] 관목 모프는 일반적으로 덩굴뿌리가 뭉쳐져 있고, 덩굴식물 모프는 크고 육질의 덩이를 가지고 있다. 가지에는 털이 없으며, ½–1 cm 길이의 잎자루 기부에 턱잎이 없는 어긋나게 배열된, 단순하고 완전한 잎을 낸다.[4]
털이 없는 잎몸은 타원형에서 거꾸로 된 피침형이며, 5cm 길이, 1½–5 cm 너비, 쐐기 모양 밑면, 뾰족한 끝, 둔하거나 반짝이는 짙은 녹색 윗면과 둔한 짙은 녹색 아랫면, 중앙 맥이 있으며 깃털 모양으로 5~11쌍의 측맥으로 갈라진다.[4]
3. 2. 꽃
''펜타디플란드라 브라제아나''의 꽃은 잎겨드랑이나 가지 끝의 총상꽃차례로 피어나며, 공통 꽃차례 자루는 정단 총상꽃차례에서 훨씬 길고 최대 16cm이다.[4] 개별 꽃은 기능적으로 수꽃, 암꽃 또는 양성화일 수 있으며, 모두 동일한 식물에 핀다.
꽃은 1cm 길이의 자루에 붙어 있으며, 보라색 가장자리가 있는 5개의 타원형 또는 창형의 녹색 꽃받침 조각이 있고, 길이는 0.5cm~1cm이며, 밑부분이 약간 부풀어 있고 융합되어 있다. 그 안에는 2cm~2.5cm 길이의 5개의 자유로운 흰색에서 황색을 띠는 꽃잎이 있으며, 인접한 꽃받침 조각 사이에 놓여 있다. 꽃잎은 별도의 넓은 주머니 모양 기부로 구성되거나 뚜렷한 비늘이 있는 것으로 묘사되기도 하며, "지붕"을 형성하고 꽃받침 조각의 밑부분이 서로 달라붙게 하는 털로 가장자리가 덮여 있다. 꽃잎은 또한 불규칙한 버건디 색상의 얼룩이 있고 뾰족한 끝이 있는 창형에서 거꾸로 된 피침형의 판으로 구성된다.[4]
수술과 암술은 단단한 자루(또는 웅성기 자루)에 의해 꽃받침과 꽃잎에서 분리되어 있으며, 그 꼭대기에는 약 6mm 길이의 가늘고 긴 수술 필라멘트가 있으며, 두세 개의 돌림꽃차례를 형성하는 밑부분에서만 연결된 10~13개의 수술을 가지고 있다. 꼭대기의 꽃밥은 밑부분에 부착되어 있으며, 길이 방향의 틈새를 통해 꽃가루를 방출하는 두 개의 공동이 있다. 암술대에 의해 수술의 밑부분에서 명확하게 떨어져 있을 수 있는 씨방에는 (4개 또는) 5개의 공동이 있으며, (4개 또는) 5개의 엽을 가진 짧은 암술머리가 있는 짧은 스타일을 가지고 있다. 수꽃에서는 씨방이 퇴화되고, 암꽃에서는 수술이 퇴화된다.[4]
3. 3. 열매
열매는 지름 3.5cm~5cm의 둥근 장과이며, 전체가 붉거나 회색으로 얼룩져 있다. 분홍색 과육에 둘러싸인 축에는 많은 씨앗이 부착되어 있다.[4] 씨앗은 콩팥 모양이며, 털이 많고 흰색의 단세포 털로 덮여 있다.[6]
대부분의 영장류는 단백질인 브라제인을 맛볼 수 있게 해주는 미각 수용체 단백질인 미각 수용체 1형 3번 단백질 (TAS1R3) 유전자형을 가지고 있다.[14][15] 사람에게 이 열매는 매우 달콤하지만, 칼로리는 거의 제공하지 않는다. 이러한 단백질은 야생 동물이 열매를 먹고 씨앗을 퍼뜨리도록 유인하기 위해 단맛을 낼 수 있다. 그러나 서부 로랜드 고릴라 (''Gorilla gorilla'')는 TAS1R3 유전자에 두 개의 돌연변이를 가지고 있다. 과학자들은 고릴라의 식단에 과일이 많은 비율을 차지하고 있음에도 불구하고, 고릴라가 ''P. brazzeana'' 열매를 먹는 것을 관찰하지 못했다.[16] 만약 사실이라면, 이러한 회피 행동과 미각 유전자 돌연변이는 고릴라가 저칼로리 음식을 찾아다니는 것을 막기 위한 반적응 현상일 수 있다.[17]
3. 4. 화학적 성분
''펜타디플란드라 브라제아나''는 메틸 N-벤질티오카바메이트, 메틸 및 에틸 N-메톡시벤질티오카바메이트와 같은 티오카바메이트와 벤질 글루코시놀레이트 및 4-메톡시벤질 글루코시놀레이트와 같은 글루코시놀레이트를 포함한다.[4] 또한 미로시나아제를 함유하는 세포를 가지고 있다.[5]
4. 분류학
앙리 에르네스트 바용(Henri Ernest Baillon)은 1886년 콩고 오시카(Osika)에서 자크 드 브라자(Jacques de Brazza)가 수집한 표본을 바탕으로 ''펜타디플란드라 브라제아나''를 처음 기술하고 배추꽃과(Capparaceae)로 분류했다. 1897년 에른스트 프리드리히 길그(Ernest Friedrich Gilg)는 배추꽃과에 속하는 ''세르코페탈룸 다시아툼''(Cercopetalum dasyanthum)을 기술했고,[7] 1908년 오토 슈타프(Otto Stapf)는 스테르쿨리아과(Sterculiaceae)에 속하는 ''코틸로니키아 슈발리에리''(Cotylonychia chevalieri)를 기술했다. 1927년 아서 왈리스 엑셀(Arthur Wallis Exell)은 ''펜타디플란드라 고스바일레리''(Pentadiplandra gossweileri)라는 이름을 제시했으며,[9] 2000년 클레멘스 바이어(Clemens Bayer)는 ''코틸로니키아''가 ''펜타디플란드라''의 동의어임을 밝혔다.[8] 존 허친슨 (식물학자)(John Hutchinson)과 존 맥이언 달지엘(John McEwan Dalziel)은 1928년 ''서부 열대 아프리카 식물상''(Flora of West Tropical Africa)에서 펜타디플란드라과(Pentadiplandraceae)를 제안했다.[10]
''펜타디플란드라''는 그리스어 단어 πέντε (pente, 5), διπλόος (diploos, 이중), ἀνδρὸς (andros, 남성 또는 수술)의 합성어이며, 이는 일반적으로 각각 5개의 수술로 구성된 두 개의 돌림판을 가리킨다.[12] ''brazzeana''는 아마도 표본 채집자인 J. 드 브라자(J. de Brazza)의 이름에서 유래되었을 것이다.
5. 분포 및 서식지
이 식물은 앙골라, 콩고 민주 공화국, 중앙아프리카 공화국, 콩고 공화국, 카메룬, 가봉 및 나이지리아에서 자란다.[13] ''Scorodophloeus zenkeri''가 우세한 고지대 1차림에서 드물지 않게 발견되며, 강둑과 2차림에서도 흔히 발견된다. 특히 카메룬의 사바나와 인접한 숲 가장자리에서 이 종이 발견된다. 어느 곳에서도 군집을 이루는 것으로 보이지 않는다.[4]
6. 단맛과 칼로리
대부분의 영장류는 브라제인을 맛볼 수 있게 해주는 미각 수용체 단백질인 미각 수용체 1형 3번 단백질 (TAS1R3) 유전자형을 가지고 있다.[14][15] 사람은 이 열매가 매우 달콤하지만, 칼로리는 거의 없다. 이러한 단백질은 야생 동물이 열매를 먹고 씨앗을 퍼뜨리도록 단맛을 내게 할 수 있다. 그러나 서부 로랜드 고릴라(''Gorilla gorilla'')는 TAS1R3 유전자에 두 개의 돌연변이가 있으며, 식단에서 과일이 많은 비율을 차지함에도 불구하고, 과학자들은 고릴라가 ''P. brazzeana'' 열매를 먹는 것을 관찰하지 못했다.[16] 만약 사실이라면, 이러한 회피 행동과 미각 유전자 돌연변이는 고릴라가 저칼로리 음식을 찾는 것을 막기 위한 반적응 현상일 수 있다.[17]
7. 이용
이 식물의 뿌리는 집에 걸어두면 뱀을 쫓는다고 여겨진다.[4] 뿌리 껍질 가루는 "사셰(sachets) 속의 아프리카 위스키" 재료로 사용되는데, 싸지만 위험하다고 한다. 뿌리는 때때로 채소로 먹기도 하며,[18] 콩고 분지 전역에서 뿌리로 만든 시럽을 판매한다.[4]
열매의 과육은 아이들이 먹거나 옥수수 죽에 감미료로 사용된다.[4][18]
7. 1. 전통적 이용
이 식물의 뿌리는 집에 걸어두면 뱀을 쫓는다고 여겨진다.[4] 뿌리 껍질 가루는 "사셰(sachets) 속의 아프리카 위스키" 재료로 사용되는데, 싸지만 위험하다고 한다. 뿌리는 때때로 채소로 먹기도 하며,[18] 콩고 분지 전역에서 뿌리로 만든 시럽을 판매한다.[4]열매의 과육은 아이들이 먹거나 옥수수 죽에 감미료로 사용된다.[4][18]
7. 2. 현대적 이용
브라제인은 이 식물에서 분리되었으며,[19] 2008년에 이 물질을 상업화하기 위한 회사가 설립되었다. 이 회사는 브라제인이 일반적으로 안전하다고 인정(GRAS)된다는 미국 식품의약국(FDA) 승인을 받으면 2010년부터 제품 판매를 시작할 것이라고 প্রাথম 발표했다.[20] 그러나 2012년에는 규제 승인에 1~2년 더 걸릴 수 있다고 밝혔고,[21] 2014년까지도 FDA로부터 GRAS 면제를 받지 못하고 파트너를 찾고 있었다.[22] 2016년까지도 해당 제품은 시장에 출시되지 않았다.[23]참조
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An update of the Angiosperm Phylogeny Group classification for the orders and families of flowering plants: APG III
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Brazzein, a small, sweet protein: Effects of mutations on its structure, dynamics and functional properties
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Gorillas may have evolved a way to beat a cheating berry plant
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Potential arms race in the coevolution of primates and angiosperms: brazzein sweet proteins and gorilla taste receptors
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Sucres et "faux sucres" de la forêt équatoriale: évolution et perception des produits sucrés par les populations forestières d'Afrique [Sugars and "false sugars" of the tropical forest: Evolution and perception of sweeted products by the forest people of Africa]
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Brazzein, a new high-potency thermostable sweet protein from Pentadiplandra brazzeana
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New sweetener to hit market hungry for alternatives
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Beyond stevia: Will brazzein make the natural sweeteners premier league?
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Brazzein entrepreneur seeks partner to take next-generation natural sweetener to market
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FoodNavigator-USA.com
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Scientists make a sweet discovery: lab-synthesized brazzein
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UW-Madison professor makes a sweet discovery
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Phylogeny of the Rosidae : A dense taxon sampling analysis
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