- i -

출품분야학생부출품부문식물 구분성명 출품학생 지도교사 이진우 김견숙

- i -

- ii -

- iii -

- iv -

- v -

- vi -

1. 2. 3. 4. 5. - 1 -

- 2 -

가. 쇠무릎에대하여알아보기 - 3 -

- 4 -

나. 쇠무릎은어떤곳에서자랄까? - 5 -

< 표 1> 쇠무릎이자라는장소의특징 장소특징 장소 A 장소 B 장소 C 14시조도평균 (10일) 21,000Lux 15,850Lux 16,630Lux 흙1kg에물함양정도 110g 120g 120g 흙의종류 자갈, 모래, 흙 자갈, 모래, 흙 자갈, 흙 함께사는식물 갈퀴덩쿨, 망초, 환삼덩굴, 지칭개, 참소리쟁이등 메귀리, 민들레, 억새, 노루귀, 망초, 개산초등 참소리쟁이, 망초, 메귀리, 민들레, 개산초등 3) 알게된점 : 가 ) 쇠무릎은햇볕이최고 21,000Lux 까지드는곳, 1kg당물이 100g정도함유된흙에서자라며, 자갈이많은땅에서자라고있다. 나 ) 쇠무릎주변에는여러종류의식물들이분포한다. - 6 -

다. 쇠무릎의한살이는어떠할까? [ 그림 33] 쇠무릎관찰일지 - 7 -

- 8 -

3) 알게된점 : 가 ) 쇠무릎은 1년에한번번식하는여러해살이식물이다. 나 ) 싹이튼지 2달후부터특정마디가붉게부풀어오르기시작한다. 가. 부풀어오른쇠무릎마디속은어떻게생겼을까? - 9 -

다 ) 알게된점 : (1) 부풀어오른쇠무릎마디속에는벌레가살고있다. (2) 부풀어오른쇠무릎마디바깥부분은부풀지않은마디에비해세포의크기가작고, 세포의수도많다. 의문발생내가발견한것은무엇일까? - 10 -

- 11 -

* 알게된점 : (1) 쇠무릎마디속에살고있는벌레는쇠무릎혹파리이다. (2) 쇠무릎마디의불룩하게부풀어오른부분을충영이라부른다. 나. 쇠무릎혹파리의한살이는어떠할까? [ 그림 53] 혹파리사육망제작 [ 그림 54] 쇠무릎혹파리관찰일지 - 12 -

- 13 -

다 ) 알게된점 : (1) 쇠무릎혹파리는알, 애벌레, 번데기, 성충의완전변태를한다. (2) 알은현미경으로도찾기어려울정도로작고, 검정색을띤다. (3) 애벌레는차츰자라나면서노란색이점점짙어진다. (4) 번데기안에는간혹꿈틀거리는것이관찰되고, 날개, 다리가확인된다. (5) 성충은검은색이고, 양쪽가슴옆에둥근주머니가있다. (6) 쇠무릎혹파리는번데기시기까지쇠무릎마디에서지내다가성충이되어마디밖으로빠져나온다. 가. 쇠무릎마디와줄기는어떤차이가있을까? - 14 -

< 표 3> 30 개마디와줄기의곁가지수 곁가지수 ( 개 ) 0 1 2 3 4 5 이상 마디 ( 개 ) 5 0 11 0 14 0 줄기 ( 개 ) 30 0 0 0 0 0 다 ) 알게된점 : (1) 마디는줄기보다약간더굵고마디선을기준으로도톰한모양이다. (2) 곁가지는마디에서만돋아나며 4 개, 2 개, 0 개의순으로나있다. - 15 -

- 16 -

< 표 4> 쇠무릎마디-줄기부위별단단하기측정결과부위개체 A B C D E 가 11 10 4 5 5 나 15 7 5 4 4 다 10 7 4 3 4 라 12 7 4 4 4 마 9 6 3 4 4 5 개체평균 11.4 7.4 4.0 4.0 4.2 다 ) 알게된점 : (1) 쇠무릎줄기는마디보다단단하다. (2) 쇠무릎의마디중곁가지부분이가장약하다. - 17 -

나. 쇠무릎혹파리는쇠무릎마디어느부위에알을낳을까? 문제점발생쇠무릎혹파리가알을낳은자리를어떻게알수있을까? - 18 -

[ 그림 65] 쇠무릎혹파리가알을낳은자리 3) 알게된점 : 쇠무릎혹파리는주로쇠무릎마디에알을낳으며, 마디중에서도 곁가지가돋아난윗부분에알을낳는다. 의문발생쇠무릎혹파리의꽁무니는어떻게생겼을까? - 19 -

* 알게된점 : 쇠무릎혹파리의꽁무니는단단한마디에알을낳기좋도록뾰족한 모양이며, 산란관이약 0.2mm 뻗어나온다. 사전탐구식물의색이붉어지는이유는무엇일까? - 20 -

< 표 5> 꽃색을나타내는색소 식물색소명관련된색채용해도색소종류 플라보노이드 (flavonoids) 흰색, 크림황색, 황, 등적, 청색까지의여러색발현 수용성 안토시아닌 ( 적색, 보라색, 청색 ), 플라본류 ( 흰색, 보색소 ), 이소플라본, 오론 ( 노랑 ) 등 카로티노이드 (carotenoids) 노란색, 등색, 등적색불용성 카로틴류 ( 녹색 ), 크산토필류 ( 녹색, 노랑 ) 베타레인 (betalains) 노란색, 적색, 보라색수용성 베타시아닌 ( 적색, 보라색 ), 베타크산틴 ( 노랑 ) 클로로필 (chlorophyll) 녹색불용성 클로로필 a( 청녹색 ), 클로로필 b( 황녹색 ) < 표 6> ph 함량과안토시아닌의색발현산성중성염기성 붉은색보라색푸른색 - 21 -

< 표 7> 색소조사법식물색소테스트색변화색소판별 오렌지색, 분홍색, 적색, 보라색 청색이되면 안토시아닌류 암모니아테스트 녹색이되면 안토시아닌류 플라본류 염산테스트 적색이녹아나오면 안토시아닌류 벤젠테스트오렌지색이녹아나오면 카로티노이드 암모니아테스트노란색이진해지면 플라본류 흰색, 노란색 벤젠테스트노란색이녹아나오면 카로티노이드 - 22 -

의문점발생쇠무릎의붉어진마디도안토시아닌때문일까? * 알게된점 : 1. 식물의색이붉어지는이유는안토시아닌색소때문이다. 2. 안토시아닌은 ph가산성일때는붉은색, 중성일때는보라색, 염기성일때는푸른색을띤다. 3. 안토시아닌색소로인하여쇠무릎의마디가붉어진다. 가. 쇠무릎마디는왜붉게변할까? - 23 -

[ 그림 70] 쇠무릎마디색에따른산도측정 나. 알게된점 : 붉어진쇠무릎마디는그렇지않은마디보다 ph 가 낮다. 나. 쇠무릎마디는왜크게부풀어오를까? - 24 -

[ 그림 71] 마디둘레측정도구의개발 문제점발생혹파리의수를어떻게셀까? - 25 -

< 표 10> 마디둘레별충영에서나간성충의허물수 마디번호 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 마디둘레 (cm) 허물의수 ( 개 ) 4.0 3.1 3.6 5.2 5.3 4.9 3.1 3.6 3.3 5.0 5 2 2 8 12 7 1 3 2 7 마디번호 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 마디둘레 (cm) 허물의수 ( 개 ) 4.7 4.6 3.8 3.0 3.0 3.5 3.7 4.2 4.8 5.1 7 7 3 1 2 3 3 3 5 8 마디번호 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 마디둘레 (cm) 허물의수 ( 개 ) 5.5 2.8 4.3 4.6 4.0 5.1 5.3 2.9 3.3 3.7 12 2 6 7 5 8 8 1 3 4-26 -

다 ) 알게된점 : 마디속쇠무릎혹파리의수가많을수록쇠무릎 마디가굵어진다. 다. 쇠무릎마디의붉어짐과부풀어오름은서로어떤관계가있을까? 3) 알게된점 : 쇠무릎마디의색이붉을수록더크게부풀어오른다. - 27 -

가. 연구방법 나. 연구결과 - 28 -

< 표 11> 부풀어오름에따른쇠무릎의전체크기비교 경과일 ( 일 ) 1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 마디가붉게부풀어오른쇠무릎 (cm) 마디가붉게부풀어오르지않은쇠무릎 (cm) 30 36 42 50 60 72 76 80 84 88 88 34 40 48 58 66 78 84 88 90 92 96 < 표 12> 부풀어오름에따른쇠무릎의잎의수비교 경과일 ( 일 ) 1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 마디가붉게부풀어오른쇠무릎 (cm) 마디가붉게부풀어오르지않은쇠무릎 (cm) 30 33 42 50 60 66 76 80 84 88 88 34 40 48 58 66 78 84 88 90 92 92 < 표 13> 부풀어오름에따른쇠무릎의가장긴잎의길이비교 경과일 ( 일 ) 1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 마디가붉게부풀어오른쇠무릎 (cm) 마디가붉게부풀어오르지않은쇠무릎 (cm) 10 10.2 10.3 10.3 10.3 10.4 10.5 10.7 10.7 10.7 10.8 10 10.5 11 11 11 11.2 11.2 11.2 11.5 11.6 12.8-29 -

< 표 14> 부풀어오름에따른쇠무릎의가장굵은마디둘레비교 경과일 ( 일 ) 1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 마디가붉게부풀어오른쇠무릎 (cm) 마디가붉게부풀어오르지않은쇠무릎 (cm) 3.3 3.3 3.4 3.4 3.5 3.6 3.7 3.7 3.9 3.9 4.0 2.0 2.3 2.5 2.5 2.6 2.7 2.7 2.7 2.9 2.9 2.9 < 표 15> 부풀어오름에따른쇠무릎의가장가는마디굵기비교 경과일 ( 일 ) 1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 마디가붉게부풀어오른쇠무릎 (cm) 마디가붉게부풀어오르지않은쇠무릎 (cm) 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.9 0.9 0.9 1.0 1.0 1.1 0.5 0.8 0.9 0.9 1.0 1.0 1.1 1.2 1.4 1.4 1.7 < 표 16> 부풀어오름에따른쇠무릎의물오름비교 ( 마디아래 3cm 부터측정 ) 경과일 ( 일 ) 1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 마디가붉게부풀어오른쇠무릎 (cm) 마디가붉게부풀어오르지않은쇠무릎 (cm) 5.0 6.0 7.5 8.0 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.5 5.0 6.4 7.5 8.2 8.3 8.4 8.7 9.0 9.3 9.5 9.6-30 -

다. 알게된점 : 쇠무릎마디가부풀어오르면식물의생장이 저하된다. - 31 -

1. 쇠무릎은 4 월중순싹이튼후, 10 월까지자라는여러해살이 풀로햇빛이많이들고축축한곳에서살며싹이튼지두달 후부터특정마디가붉게부풀어오르기시작한다. 2. 붉게부푼쇠무릎마디의바깥부분의세포는부풀지않은 마디보다그크기가작고수도많다. 마디가부푼쇠무릎은 부풀지않은쇠무릎에비해식물의생장이저하된다. 3. 쇠무릎혹파리는쇠무릎마디중가장약한부분인곁가지가돋아나는부분에뾰족한꽁무니로알을낳는다. 혹속에는쇠무릎혹파리가완전변태를하며약 27일간번데기까지의한살이과정을거치고성충이마디밖으로빠져나오는데, 이과정에서쇠무릎의마디가붉게부풀어오르게된다. 4. 쇠무릎은마디가부풀어오를수록그부분의 ph 가낮아지면서 색이붉어지게되며, 혹속의쇠무릎혹파리수가많을수록더 크게부풀어오른다. - 32 -

- 33 -