방송통신대학교 - 재배식물생리학 요약 정리 - 2. 식물의 주요조직

2. 식물의 주요조직

 

<학습의 개요>

- 구조나 기능이 같은 세포들이 모여 이룬 세포 집단을 조직이라 한다. 분열조직은 세포가 분열하여 생장이 이루어지는 조직이고, 분열조직으로부터 유래된 세포들은 다른 부위에서 성숙한 형태로 발달하며, 이를 성숙조직이라 한다.
성숙한 조직은 기능, 형태에 따라 다양하게 분류되는데 식물의 주요 성숙조직은 표피조직, 기본조직 그리고 유관속조직으로 구분한다. 본 강의에서는 조직의 정의를 이해하고, 각 조직별 종류와 기능을 이해하는 것을 주목적으로 한다.

<주요용어>

1. 분열조직(分裂組織, meristem) : 세포가 분열하여 생장이 이루어지는 조직. 정단분열조직(apical meristem)에 의해 길이생장(1기생장), 측재분열조직(lateral meristem)에 부피생장(2기생장)이 이루어진다.
2. 시원세포군(始原細胞群, initial cells) : 생물체의 어떤 구조를 생성케 하는 시초 또는 원시세포군
3. 성숙조직(成熟組織, mature tissue) : 분열된 세포들이 신장하면서 형태와 기능이 특수화된 세포군
4. 세포조직학적구역화(細胞組織學的區域化, cytohistological zonation) 모형 : 슈트정단부 분열조직은 특정한 세포군의 특징에 따라 몇 개의 구역으로 나눌 수 있다는 이론. 중앙구역(central zone)과 주변구역(peripheral zone) 및 수늑(髓阞)분열조직(pith-rib meristerm zone)등을 식별할 수 있고, 이 구역들로부터 원표피, 기본분열조직, 전형성층 등이 유래되는 위치를 알 수 있다.
5. 큐틴(cutin) : 왁스와 지질유도체 중합체로 이루진 물질로 이루어진 각피층(cuticlar layer)의 주성분. 식물의 각피층을 형성하여 방수작용 및 외부 보호작용을 한다.

<목차>

01. 분열조직
02. 표피조직
03. 기본조직
04. 유관속조직

<학습목표>
1) 분열조직과 성숙조직의 정의를 이해한다 .
2) 분열조직의 종류와 각 특징을 이해한다
3) 성숙조직의 종류와 각 특징을 이해한다 .
4) 슈트와 뿌리의 정단분열조직에서 1 기생장과 2 기생장으로 이어지는 발달 과정에 대해 이해한다 .

1. 분열조직

조직(tissue) 구조나 기능적으로 특화된 세포군

 

 

3가지 분열조직

1) 정단분열조직(apical meristem)
줄기와 뿌리 끝에 있는 원추상의 생장점(세포집단) 슈트분열조직 vs 근단분열조직
1기분열조직→1기생장(길이생장)→1기식물체
분열조직의 체제 – 시원세포(군)와 주변분열조직
줄기, 잎, 측아 형성
신호전달→화서(꽃)로 전환

2) 슈트 정단분열조직(apical meristem)의 체제
시원세포군이 존재
세포 조직학적 구역화 모형

 

 

* 정단분열 체제의 조직

- 중앙구역 (central zone)
• 크고 액포화된 세포로 구성, 낮은 분열 빈도와 무방향성
• 분열주변구역 및 수늑분열조직구역 세포형성
- 주변구역 (peripheral zone)
• 작은 크기와 높은 세포질 밀도, 높은 분열빈도
• 줄기의 피층과 전형성층, 잎, 측아 형성
- 수늑분열조직구역 (pith-rib meristem zone)
• 횡분열로 세포열 형성
• 줄기의 수로 분화, 줄기의 절간 생장

※ 정단 분열 조직의 체제는 세포조직학적 구역화 모형
(cytohistological zonation model)를 따름

 

슈트 정단분열 조직으로 부터 1 기 분열조직과 1 기 조직의 분화

 

세포분열과 분화 

식물체의 분열조직과 이로부터 생기는 조직

 

 

근단분열조직(apical meristem)의 체제

 

3층의 시원세포

 

측재분열조직(lateral meristem)
줄기와 뿌리에 원통형, 환상으로 배열
유관속형성층과 코르크형성층 (목본식물)
2기분열조직, 2기생장(비대생장), 2기식물체
초본식물은 이 분열조직이 없거나 활동 미미

 

 

* 유관속형성층
유관속사이에 위치
속내, 속간 형성층이 환상으로 연결
목본식물은 2기성장을 유도
유합조직(callus)형성에 관여→상처치유→접목과 삽목에 이용

 

 

코르크형성층
줄기나 뿌리
피층의 바깥쪽
에서 분화
코르크 조직과
코르크
피층 발달
→주피 형성
2기생장으로
찢어지고
파괴된
표피 보호

 

 

 

 

개재분열조직
절간분열조직
벼과식물 줄기의 마디 사이와
엽초와 엽신의 기부에 분포
점차 마디가 신장하면서 상부
로부터 분열능력 상실
식물 내강이 발달한 후에는
관절(joints, pulvini) 부위에
분열조직이 남음
목장의 초지와 잔디밭에서 줄
기와 잎의 재생에 중요

 

 

 

 

2. 표피조직

표피조직의 발달과 기능

원표피에서 분화된 한 층의 세포
다층표피도 존재 (인도고무나무 잎, 난초기근)
대개 엽록체를 가지지 않고, 액포가 발달
내부조직을 보호, 양 수분흡수, 가스교환 등의 기능을 수행

각피

공기와 접하는 표피세포의 바깥벽
성분 : 각피소(큐틴) + 왁스
두께 : 종류와 환경에 따라 다르며 뿌리에는 없다
식물내부의 수분환경 유지
미생물의 감염과 분해로부터 식물을 보호

 

 

표피조직의 변형

공변세포, 부세포

기공복합체 형성
보통 잎의 배축면에 많이 분포
기공 면적 : 표피면적의 1%, 10,000~80,000개/cm2

모용(표피의 털)

염분, 당액, 점액, 지질, 단백질 등 분비
강광 차단, 수분 손실 방지, 해충 침입 방지
표피조직의 변형(2)

 

 

근모 - 뿌리털

표피세포가 돌출된 구조
뿌리의 흡수표면적 증가(40,000/표피1 cm2)
양수분 흡수에 유리 : 큰 액포, 얇은 세포벽
수명 : 수일

 

 

3. 기본조직

기본조직의 기능

표피조직과 유관속조직 사이에 있는 모든 조직
저장, 기본 대사작용, 지지작용
유조직, 기계조직 등으로 구성

 

 

유조직

세포벽이 얇고, 액포가 크며, 성숙 시에도 살아있고 많은 기능을 수행
분열능력과 전체형성능, 탈분화 재분화 가능
동화조직 : 탄소, 질소, 황 등의 동화작용 예) 잎의 책상조직, 해면조직
저장조직 : 물, 당, 전분, 지방, 단백질 등 저장 예) 괴경, 괴근, 과피, 종자
통기조직 : 세포간극이 잘 발달하여 기체 교환 예) 수생식물(부레옥잠), 파생간극(벼)
분비조직 : 외분비구조 - 밀선, 배수구조(수공)
내분비구조 - 분비세포, 유관, 분비관

분화 (differentiation)
• 유전적으로 동일한 세포들이 서로 다른 형태학적 구조와 생리학적 기능을 갖도록 다르게 되는 것
탈분화 (dedifferentiation)
• 성숙한 세포들이 분열조직의 상태로 되돌아가서 ,  그들의 유전체 정보를 계획대로 다시 진행시켜 분화를 준비하는 것

분화와 탈분화의 차이

 

 

유조직의 종류
동화조직 : 탄소, 질소, 황 등의 동화작용 예) 잎의 책상조직, 해면조직
저장조직 : 물, 당, 전분, 지방, 단백질 등 저장 예) 괴경, 괴근, 과피, 종자
통기조직 : 세포간극이 잘 발달하여 기체 교환 예) 수생식물(부레옥잠), 파생간극(벼)
분비조직 : 외분비구조 - 밀선, 배수구조(수공)
내분비구조 - 분비세포, 유관, 분비관

 

다양한 유조직의 형태

 

기계조직

식물체의 지지 및 보호역할 담당

후각조직

• 유세포로부터 분화 불균일한 세포벽 비후
• 성숙시에도 살아있음
• 1차 세포벽, 비목질화, 유연, 팽창과 신장
• 소성(펙틴함량이 높음)
• 생장하고 있는 주변세포 보호

후벽조직

• 균일한 세포벽 비후
• 죽어있음
• 2차세포벽, 목질화, 두껍고 단단함
• 탄성이 높음
• 성숙이 멈춘 주변세포를 보호
• 보강세포(석세포), 섬유세포

 

유조직/후각조직/후벽조직

 

4. 유관속조직

 

 

유관속(관다발)조직
흡수한 물과 무기물질, 
광합성으로 생산한
당 등을 수송하기 위해
특수화된 조직
형 성 층→물관부(목부)
와 체관부(사부) 발달
복합조직: 통도세포와
부수 세포
식물체 지지기능

 

 

 

 

 

가도관(헛물관)과 도관

통수요소에서의 물의 이동

 

체관부(사부, phloem)
물에 녹는 당과 같은 유기물질을 수송하는 통로
물의 이동은 보통 수직, 체관의 용질은 식물체 전 방향으로 이동
체요소, 동반세포, 섬유세포, 유조직 세포 등으로 구성
체요소(체관부의 통도요소)는 체세포, 체관세포로 구분

 

체요소(체관부의 통도요소)

동반세포의 기원 - 체관세포와 동일 - 불균등 분열

확인문제

1. 다음 중 정단분열조직에 속하는 것은? (01년 기출문제)

① 줄기의 생장점조직 ② 뿌리 끝의 근관조직

③ 줄기의 형성층조직 ④ 줄기의 절간분열조직

①, 식물의 조직 가운데 세포가 계속 분열하는 조직을 분열조직이라고 한다. 식물의 분열조직에는 줄기와 뿌리 끝의 생장점에 있는 정단분열조직, 유관속형성층과 코르크형성층으로 구분되는 측재(생)분열조직, 잎의 기부나 줄기의 마디에 있는 개재분열조직(절간분열조직) 등이 있다. (교과서 32쪽)

 

2. 줄기의 비대생장과 관련이 있는 분열조직은? (00, 02, 06년 기출문제)

① 정단분열조직 ② 뿌리의 생장점 ③ 유관속형성층 ④ 절간분열조직

③, 위 해설 참조, 줄기나 뿌리의 비대생장은 사부와 목부 사이에 위치하는 유관속형성층의 활동에 의해 일어난다. (교과서 34쪽)

 

3. 잔디깎기에서 잔디의 재생력과 관련되는 조직은? (07년 기출문제)

① 정단분열조직 ② 측재분열조직 ③ 개재분열조직 ④ 상처유합조직

③, 벼과식물에서 줄기의 절간과 잎의 엽초와 엽신의 기부에 분포하는 개재분열조직은 목장의 초지와 잔디밭에서 줄기와 잎의 재생에 중요한 역할을 한다.(교과서 36-37쪽)

 

4. 다음 중에서 표피조직계에 속하지 않는 것은? (00, 01, 02, 04, 05년 기출문제)

① 기공 ② 근모 ③ 측근 ④ 모용

③, 표피조직은 표피외에 그에 부수되는 모용, 기공, 근모 등으로 구성되어 내부 조직을 보호하고 양수분을 흡수하며 가스 교환 등의 기능을 수행한다. 반면 측근은 뿌리의 표피세포에서 발달하는 것이 아니고 형성층과 내피 사이에 있는 내초 조직에서 발달한다. (교과서 37-43쪽)

 

5. 다음 중에서 기계조직에 속하는 것은? (05년 기출문제)

① 후각조직 ② 동화조직 ③ 저장조직 ④ 분비조직

①, 식물체는 유조직 세포의 긴장으로 형태가 유지되지만 기계조직이 각 부위에 적절하게 배치되어 단단하게 지지해 준다. 세포벽의 비후가 불균일한 후각조직과 고르게 일어나는 후벽조직이 있다. (교과서 46-47쪽)

 

6. 유관속조직의 역할을 잘못 설명한 것은? (05년 기출문제)

① 무기양분과 물의 이동통로이다. ② 광합성물질을 전류시키는 통로이다.

③ 식물체를 기계적으로 지지해준다. ④ 산소와 탄산가스의 이동통로이다.

④, 유관속조직은 목부와 사부로 구성되어 있다. 목부는 물과 무기물질의 운송통로이고, 사부는 광합성으로 생성한 당을 수송하는 통로이다. 이 조직은 섬유세포를 함유하고 있으며 식물의 전 부위에 연결되어 식물체를 지지하는 기능도 가지고 있다. (교과서 48-51쪽)

 

7. 식물체내에서 물의 통로가 되는 조직은? (00, 04, 06, 07년 기출문제)

① 목부조직 ② 사부조직 ③ 저수조직 ④ 동화조직 ①, 7번 해설 참조

 

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