식물호르몬이 열매와 종자의 발달에 어떻게 영향을 미치는지 식물호르몬의 기능에 대해 살펴보겠습니다.
대부분의 종자는 과육을 형성한 상태에서 산포되기 때문에 종자의 성숙은 과육의 숙성과 밀접하게 연관되어있습니다. 숙성은 옥신, 지베렐린 그리고 에틸렌에 의해 영향을 받습니다. 과육은 종자를 분산시켜 주는 동물에게 잘 인지되기 위해서 진화되었습니다. 과육이 숙성되지 않았고 종자가 미성숙한 상태일 때에는 녹색을 띠고 단단하여 쓴 맛이 나며, 어떤 경우에는 독성을 가지고 있기도 합니다.
옥신과 지베렐린의 기능
옥신은 씨방의 생장을 촉진하여 영양분을 저장하고 성숙한 열매로 발달하도록 합니다. 합성옥신을 열매에 살포하면 자연상태 그대로의 열매보다 더 크고 더 단맛이 납니다. 또한 옥신은 미성숙한 상태에서 열매가 떨어지는 현상을 억제해 줍니다. 지베렐린은 열매 생장에 기여합니다. 지베렐린은 포도알을 더 크고 더 성긴 형태의 포도송이를 형성하게 하며, 상업적인 목적으로 열매를 크게 할 때 이용됩니다.
에틸렌의 기능
숙성에 대한 에틸렌의 작용은 과일의 종류에 따라 다릅니다. 딸기, 포도, 체리와 감귤류에서는 과일의 숙성에 에틸렌이 필요하지 않습니다. 그러나 바나나, 사과, 복숭아, 배, 아보카도, 토마토, 수박 같은 과일, 채소에서는 에틸렌 생성의 급증이 수반되어야 합니다. 황색, 오렌지색, 또는 붉은 색 과일에서는 에틸렌이 엽록소를 파괴시키고 황색과 오렌지색 카로티노이드가 나타나나며 빨간색 색소가 새로 합성됩니다. 전분은 당분으로 전환되고 산도를 감소시키면서 과일은 단맛이 나게 됩니다. 세포벽의 구성성분인 펙틴은 분해되어 과일을 좀 더 부드럽게 만들어줍니다. 이러한 특정들은 마치 과일들이 슈퍼마켓의 농산물 판매대에서 사람들을 불러들이는 것과 마찬가지로 동물들을 끌어들입니다.
과일을 숙성시키는 역할
숙성과정에서 에틸렌이 하는 역할을 발견한 것은 현대 열매 시장에서는 혁명적인 일입니다.
중앙아메리카에서 자란 바나나를 녹색이고 단단할 때 수확하여 북아페리카의 시장으로 보내어 그 곳에서 에틸렌으로 후숙시킵니다. 잘 익은 토마토보다는 수송에 유리한 녹색 토마토 상태로 수확한 후 에틸렌을 사용하여 창고에서 익혀지게 됩니다. 우리는 잘 익은 바나나나 토마토를 구입했을 때 바나나가 검게 되거나 토마토가 흐물거리지 않길 바랍니다. 이것은 더이상의 후숙이 진행되지 않기를 바랍니다. 과일에서 생성된 에틸렌을 흡수 할 수 있도록하는 특별 제작된 용기를 사용하여 이제는 바나나를 신선한 상태로 유지하는 것이 가능해졌습니다.
과일을 떨어뜨리는 역할
에틸렌에 대한 반응으로 일어난 펙틴 분해는 과일을 부드럽게 합니다. 탈리층(abscission layer)이라고 하는 것은 줄기에 열매(혹은 잎) 자루가 붙어있는 지점에 위치한 세포층을 약화시켜 숙성된 과일이 식물로부터 떨어지도록 합니다. 과일을 떨어뜨린 후 모체식물은 생식주기를 완료하게 됩니다. 그 후 일 년 생 식물이 곧 죽게 되며, 온대 기후 지역의 다년생 식물은 다가오는 겨울철을 준비하게 됩니다.
노화와 휴면기를 갖게하는 역할
가을에 낮의 길이가 짧아지고 온도가 낮아지면 식물이 겨울을 준비하도록 유전적으로 프로그램된 일련의 사건, 즉 노화가 진행됩니다. 에틸렌 생성이 증가하고 옥신과 시토키닌(노화를 지연시키는) 의 생성이 감소합니다. 노화가 일어나는 동안 잎에 있는 녹말과 엽록소는 보다 단순한 분자로 분해되어 겨울에 필요한 영양분으로 저장되기 위해서 줄기와 뿌리로 이동됩니다.
많은 호르몬들이 노화를 조절하기 위해 상호작용을 하지만 주로 에틸렌이 중요한 기능을 하는 것으로 보여집니다. 숙성되고 있는 과일에서 에틸렌은 엽록소의 분해를 촉진하고 잎자루가 줄기와 결합되어 있는 부위에 있는 탈리층(abscission layer)을 약화시켜 잎을 떨어뜨리는 효소의 생성을 유발합니다. 에틸렌 생성을 빠르게 증가시키는 환경적인 스트레스도 노화를 일으킬 수 있습니다. 식물이 미생물에 의해 감염되었거나 혹은 극단적인 온도에 노출되었거나 혹은 가뭄이 닥쳤을 때에도 일어납니다. 우리가 가정용 화초에 물을 주는 것을 잊었을 때 나타나는 현상처럼 말입니다.
앱시스산의 기능
가을에는 새로 형성된 눈은 식물이 잎이나 가지로 발달되지 않고 오히려 아주 단단하게 감싸여져서 휴면을 하게 됩니다. 종자와 같이 눈에서의 휴면은 앱시스산에 의해 진행됩니다. 식물의 물질대사가 늦어지고 긴 겨울잠 속으로 빠져들어가서 다시 깨어나기 전까지 따뜻한 온도, 수분, 낮의 길이가 길어지는 봄날을 기다리게 됩니다.
이상으로 식물호르몬이 열매와 종자에 미치는 기능들에 대해 알아보았습니다.