벼과

벼과(=화본과)는 속씨식물 중 두 개의 공식적인 학명을 갖는 과들 중 하나로서, 모든 과명이 공통적으로 갖고 있는 어미인 ~aceae를 그대로 사용한 Poaceae와 전통적으로 일반인들도 많이 써온 이름인 Graminae를 모두 사용한다.¹⁾ 약 700속 11,000종 이상이 전 세계적으로 분포하는 매우 큰 과이고, 주요 식량자원이 포함된 중요한 과이다. 포함된 형태적으로 사초과 식물들과 매우 유사하지만, 사초과 식물들이 줄기의 단면이 3각형이고 마디가 없는데 반해 벼과 식물들은 줄기의 단면이 원형이고 마디를 갖고 있다.  

목차

DNA에 의한 최근 분자계통학 연구¹⁾²⁾³⁾는 벼과 식물들이 벼목(Poales)에 속하는 과들 중 하나로서 조인비리과(Joinvilleaceae)와 엑디오콜리아과(Ecdeiocoleaceae)와 자매군을 이루고 있고, 이들 모두가 플라젤레리아과(Flagellariaceae)와 자매군이었다.¹⁾ 최근의 과내 분류체계에서는 12개의 아과(Anomochloöideae, Pharoideae, Puelioideae, Aristidoideae, Panicoideae, Arundinoideae, Micrairoideae, Danthonioideae, Chloridoideae, Oryzoideae, Bambusoideae, Poöideae)를 인식하고 있고, 과 내의 계통수 상에서 이들 중 Anomochloöideae가 가장 기부에 위치하고 있다.¹⁾

그림 1. DNA 자료를 통한 꽃식물 계통수 상의 벼과의 위치 (출처:김상태)

식물체는 초본인데, 열대의 대나무류는 교목의 형태이다. 줄기에는 마디가 있고, 횡단면은 원형이다. 잎은 어긋나고 2열로 배열하며, 줄기를 둘러싸고 있는 엽초(sheath), 엽설(ligule), 엽신(blade)으로 이루어져 있다(그림 2A). 꽃은 다른 속씨식물들의 꽃과는 다르게 축소되고 변형되었는데, 꽃의 각 기관을 결정하는 데 관여하는 MADS-box transcription factor에 대한 연구는 벼과 식물의 인피(loducule)은 꽃잎에, 내화영(palea)과 외화영(lemma)은 꽃받침과의 관련성을 제시하고 있다(그림 2B).⁴⁾ 수술은 일반적으로 3개이나 1개 또는 6개이기도 하며, 심피는 3개이나 드믈게 2개이고 합생한다. 암술머리는 2개이고, 깃털형이다. 상위씨방을 갖는다. 과실은 한개의 종자로 된 영과(caryopsis, grain)이다.

그림 2. A. 엽초, 엽설, 엽신으로 이루어진 벼과 식물의 잎. B. 꽃잎에 해당하는 인피와 꽃받침에 해당하는 외화영/내화영으로 이루어진 벼과 식물의 꽃 (출처:김상태)

국립수목원에서 발간한 국가표준식물목록에 의하면 우리나라에는 벼과 식물 244 분류군이 자생하고,⁵⁾ 이들 중 우리나라의 고유식물은 가는개밀(Agropyron ciliare f. hackelianum), 민메겨이삭(Agrostis canina f. mutica), 북선메뚜기풀(Calamagrostis hymenoglossa), 낭림새풀(Calamagrostis subacrochaeta), 상원초(Elymus coreanus), 수염김의털(Festuca ovina var. chosenica), 두메김의털(Festuca ovina var. koreana-alpina), 참쇠보리(Ischaemum anthephoroides f. coreanum), 장억새(Miscanthus changii), 묏꾸러미풀(Poa deschampsioides), 관모포아풀(Poa kamboensis), 금강포아풀(Poa kumkangsani), 섬포아풀(Poa takeshimana), 우산포아풀(Poa ullungdoensis), 자주이대(Pseudosasa japonica var. purpurascens), 갯겨이삭(Puccinellia coreensis), 고려조릿대(Sasa coreana)이다.⁶⁾

그림 3. 우리나라의 벼과 식물들의 예. A. 개밀(Agropyron tsukushiense var. transiens). B. 뚝새풀(Alopecurus aequalis). C. 개피(Beckmannia syzigachne). D. 향모(Hierochloe odorata). E. 수크령(Pennisetum alopecuroides). F. 포아풀(Poa sphondylodes). (출처:김상태)

벼과 식물들은 식량자원으로서 중요한 역할을 하는데, 인간 식량의 50% 이상을 벼과 식물로부터 얻고 있다.⁷⁾ 밀, 보리, 귀리, 수수, 벼, 옥수수 등은 주요 식량작물이고, 생산량 대비 전 세계의 4대 작물은 사탕수수, 밀, 벼, 옥수수로서 모두 벼과 식물이다.

1. Stevens PF (2001) Angiosperm Phylogeny Website. Version 14, July 2017
2. Soltis PS, Soltis DE, Chase MW (1999) Angiosperm phylogeny inferred from multiple genes as a research tool for comparative biology. Nature, 402: 402-404
3. Zeng L, Zhang Q, Sun R 등 (2014) Resolution of deep angiosperm phylogeny using conserved nuclear genes and estimates of early divergence times. Nature Comm, 5: 4956
4. Sang X 등 (2012) CHIMERIC FLORAL ORGANS1, Encoding a Monocot-Specific MADS Box Protein, Regulates Floral Organ Identity in Rice. Plant Physiology, 160: 788-807
5.
6.
7. Judd WS, Campbell CS, Kellogg EA 등 (2016) Plant Systematics- A Phylogenetic Approach. Fourth ed. Sinauer Associates Inc., Sunderland.