농업직, 농촌지도사, 농업연구사, 방통대 대비 - 생물과학 요점 정리 10. 식물의 환경적응과 생장조절

10. 식물의 환경적응과 생장조절

 

■ 학습개요
식물은 변화하는 환경에 적응하면서 생활한다. 동물과 같은 이동성이 없는 식물이 환경에 적응하는 방법은 생장의 조절이며, 생장조절은 체내에서 합성되는 식물호르몬에 의해 이루어진다. 이 강에서는 식물에서 합성되는 호르몬의 종류와, 식물이 환경에 대해 적응하여 살아가기 위한 호르몬의 기능에 대해 학습한다.

■ 학습목표 
식물의 생장과 환경적응의 관련성을 설명할 수 있다.

식물호르몬의 종류와 그의 작용을 설명할 수 있다.

식물호르몬하고 동물호르몬을 비교할 수 있다.

빛ㆍ온도ㆍ물 등에 대한 식물의 반응을 설명할 수 있다.

피토크롬과 크립토크롬의 기능에 대해서 설명할 수 있다.

■ 주요용어  
옥신
생장을 촉진하는 식물호르몬. 천연옥신과 합성옥신으로 구분된다. 농업적으로는 착과 발근촉진제, 그리고 제초제 등에 많이 이용되고 있다.
크립토크롬
광형태형성에 관여하는 색소로 파장 400~450nm의 청색광을 잘 흡수하는 색소단백질. 청색광은 굴광반응과 마디신장생장에 관여한다.
피토크롬
광정보에 응답하여, 발생ㆍ분화 등 거시적 과정에서 유전자발현이나 막기능의 미시적 과정에 이르기까지 널리 관여하는 광수용 색소단백질
플로리겐
광주기 자극에 의해 형성되는 화성유도물질. 개화호르몬 또는 화성호르몬이라고도 한다.

 

 

<목차>

1. 환경과식물

2. 식물호르몬의 생장조절

3. 환경자극에 대한 식물의 반응

4. 식물의 생체리듬

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1. 환경과식물

1) 환경

: 생명체가 서식하는 지역에서 그 생명체의 생명활동에 영향을 미치는 모든 요인

- 빛
- 온도
- 수분
- 양분
- 병해충

 

2) 식물호르몬의 종류

(1) 옥신

식물 호르몬	주요작용	합성장소	이동통로
옥 신	줄기신장, 뿌리의 생장∙분화, 배의 세포신장, 절단부위의 부정근 발생, 잎∙과일의 탈리 억제, 측아생장 억제, 정단우성∙굴광성∙굴지성 에 관여	끝눈의 분열조직 발생과정에 있는 종자와 잎	세포에서 세포로, 줄기 끝에서 뿌리 방향으로 이동. 줄 기 를 거 꾸 로 놓아도 뿌리 방향 으로 이동

 

식물 호르몬	주요작용	합성장소	이동통로
지베렐린	줄기신장과 잎생장 촉진, 종자발아 촉진, 개화촉진, 뿌리생장∙분화 촉진,	어린줄기, 발생 과정에 있는 종자	물관부와 체관부
시토키닌	세포분열과 생장촉진, 잎의 노화지연, 곁눈생장 유도, 뿌리의 생장∙분화 촉진,	뿌리끝	뿌리에서 물관부 를 통해 줄기로 이동

식물 호르몬	주요작용	합성장소	이동통로
에틸렌	과일성숙 촉진, 잎과 꽃의 노화, 잎과 과일의 탈리 촉진, 식물보호 기능을 가진 스트레스 호르몬	스트레스를 받은 식물, 노화한 식물, 성숙한 식물체의 모든 부분	확산
아브시스산	줄기생장 억제, 수분손실 때 기공폐쇄, 종자의 휴면 유도와 유지 식물보호 기능을 가진 스트레스 호르몬	뿌리끝	물관부와 체관부

 

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2.  식물호르몬의 생장조절

1) 옥신

AA(indoleacetic acid) : 식물체추출옥신
2,4-D,NAA:합성옥신
* 기능
줄기신장
엽면생장
열매의 부피생장
뿌리신장억제

 

 세포신장

 

 

 정단우성

 

2) 지베렐린

* 기능
- 줄기신장생장촉진
- 고농도에서도억제효과가없음
- 종자의 발아촉진

 

 

3) 시토키닌

* 기능
- 세포분열촉진호르몬
- 뿌리에서합성물관을통해줄기와잎으로수송
- 옥신과 배양중인 식물세포에 처리 캘러스를 유도한 후 줄기로 분화시킬 수 있다.
- 노화억제및단백질합성

 

 

4) 에틸렌(성숙호르몬)

 

 

5) 아브시스산

* 기능
- 잎,줄기,어린과실에서합성
- 눈이나 종자에 유전자발현억제 → 휴면유도

- 기공개폐에관여

- 수분이부족하거나기온이떨어지면합성이촉진되어기공이닫히고체내수분을보존할수있다.
☞ 스트레스 호르몬 : 에틸렌, 아브시스산

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3. 환경자극에 대한 식물의 반응

1) 빛에 대한 식물의 반응

- 식물의광합성–빛에너지이용
- 발아,개화,잎·줄기의생장조절
- 옥신 : 식물이 빛의 방향을 인식하여 생장방향을 조절해주는호르몬

 

굴광성의 예

굴광성 예2

 

* 광주기성(photoperiodism)
- 밤낮의길이에의해계절변화를 인식하는식물의능력
- 동일지역에서식하는같은종의 식물이같은시기에개화하여원만한종자결실이이루어지도록한다.
- 빛을받는낮의길이보다 밤의길이가더중요함

 

광주기성(photoperiodism)

 종자발아

 

 

 

광형태형성

 

* 피토크롬과 크립토크롬

 

 

 

2) 온도에 대한 식물의 반응

* 고온에따른수분손실-C4광합성

 C4광합성:명반응(엽육세포)과탄소대사(유관속초세포)의장소가
물리적으로구분되어고온건조한조건에서수분손실없이광합성이가능함

* 저온에 대한 내한성을 높이기 위해 체내 설탕의
농도를높여빙점을낮춘다.

* 종자발아

소나무ㆍ가문비나무ㆍ호두나무 등 종자는 일정기간 저온에노출되어야발아한다

- 춘화처리 : 개화를 촉진하기 위하여 저온자극을 처리하는 것

 

3) 수분 및 기타에 대한 식물의 반응

* 수분
- 식물의생활은수분에의해좌우됨
- 식물의뿌리는수분확보를위해발달
- 식물은선인장등건조한지역에서도살수있도록진화

* 굴지성(gravitropism)
- 식물이중력을감지하는능력이있어뿌리는토양이 있는 아래쪽을 향하고, 줄기는 빛이 있는 위쪽 방향
으로향해자라게하는능력

 

* 굴촉성(thigmotropism)
- 접촉에대한식물의생장반응
- 옥신과 에틸렌이 조절 예)덩굴식물의덩굴손

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4. 식물의 생체리듬

1) 일주기 리듬(circadian rhythm)

* 일주기리듬
같은반응이매일일어나는것
* 생체시계
일주기리듬을조절하는것으로 시계단백질유전자와환경요인에의해작동

* 향일성(heliotropism)
- 해바라기가태양쪽으로 고개를돌리는현상
- 식물이태양에노출되는 것을극대화하는것
- 광합성효율을높이고, 화분매개자들을따뜻하게 보호
- 낮의길이가짧은북극과 고산식물에서주로관찰

 

 

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■ 정리하기
- 환경은 서식지에서 개체의 생활에 영향을 미치는 빛ㆍ온도ㆍ수분ㆍ양분 그리고 병해충 등 모든 요인을 포함한다. 식물은 호르몬에 의한 생장조절을 통해 변화하는 환경에 적응한다.

- 식물의 생장은 옥신 지베렐린, 시토키닌, 에틸렌, 아브시스산과 같은 호르몬에 의해 조절된다.

- 옥신과 지베렐린은 주로 신장생장을 유도하고, 시토키닌은 세포분열을 촉진하며 옥신과 함께 식물의 형태형성을 조절한다.

- 에틸렌은 노화를 유도하고 스트레스를 받았을 때 생성되어 식물체를 보호하는 효과를 가져오며, 옥신에 의해 생장이 끝난 부위에서 노화를 유도한다.

- 아브시스산은 휴면을 유도하고 수분부족일 때 기공을 닫게 하여 식물을 보호한다. 따라서 에틸렌과 아브시스산을 스트레스 호르몬이라고 한다.

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