열매와 종자의 생성과정에 대해 자세히 알아보겠습니다. 먼저 열매와 종자가 어떻게 생기는지 알아보고, 다음으로 종자가 어떻게 발아하고 성장하는지 알아보도록 하겠습니다.
열매와 종자는 어떻게 생길까요?
열매는 씨방에서 발달
우리가 열매를 먹을때 잘 익은 씨방을 먹는 것이고, 가끔은 꽃이 다른 부분까지 먹을 수도 있습니다. 예를 들어 피망은 먹을 수있는 부분이 씨방의 벽으로 부터 생겨난 것입니다. 각각의 종자는 각각의 배주로부터 생성된 것입니다. 열매는 항상 먹을 수 있는 것은 아닙니다. 또 어떤 것은 단단하고 매우 가볍고, 가시투성이고, 뾰족하기도 하며, 끈적이고 심지어 터지기까지 하는 것도 있습니다.
이러한 다양한 모양, 색깔, 질감 등은 모두 같은 기능을 부여합니다. 이러한 기능들은 종자를 모 식물로부터 멀리 분산시키고자 하는데 일반적으로 ‘동물의 이동성’이라는 특성을 활용합니다.
종자는 배주로부터 발달
배주가 종자로 변형되는 과정은 3가지가 있습니다.
첫째, 배주의 외피는 두껍고 단단하여 종자를 둘러싸고 보호하는 종피가 됩니다.
둘째, 삼배체 중심세포가 빠르게 분열합니다. 분열되어 나온 딸 세포는 모식물로부터 영양분을 흡수하여 영양이 가득한 배젖을 형성합니다.
셋째, 접합자는 배로 발달합니다.
종자가 성숙하면 배는 싹과 뿌리로 분화되기 시작합니다. 싹 부분은 장차 하나 또는 두 개의 잎을 갖는 짧은 줄기로 구성됩니다. 하나든 둘이든 이 잎을 떡잎 혹은 자엽이라 하고 이는 배젖에서 영양 분자를 흡수하여 배의 또 다른 부분으로 옮겨집니다. 외떡잎식물의 종자는 그 이름이 말해 주든 하나의 떡잎을 가진 것을 말합니다. 잔디, 벼, 옥수수, 밀과 같은 대부분의 외떡잎식물은 떡잎이 발달하는 과정 중에 약간의 배젖을 흡수하지만 대부분의 배젖은 싹 틔울 때까지 성숙한 종자로 남아있습니다. 밀가루는 완전히 배젖만으로 만들어지나 맥아는 배로 만들어집니다. 외떡잎식물의 배는 한 쌍의 잎으로 봉해져 있습니다. 하나는 자라나는 뿌리를 둘러싸고, 자엽초이고 다른 하나는 자라나는 싹을 둘러싸고 있습니다.
쌍떡잎식물의 종자는 2개의 떡잎을 가집니다. 완두콩, 콩, 땅콩, 호두와 같은 대부분의 쌍떡잎 식물의 떡잎은 종자가 발달하는 동안 대부분의 배젖을 흡수합니다. 이렇게 성숙한 종자는 사실상 자엽으로 채워집니다. 만약 당신이 콩이나 땅콩의 얇은 종피를 벗기만 두 개의 조각으로 쉽게 나눠지는 것을 볼 수 있습니다. 자엽 중 하나에 들러붙은 작고 하얀 핵은 배의 나머지 부분입니다.
종자는 어떻게 발아하고 성장할까요?
발아는 ‘싹이 튼다’는 것인데, 종자 내부에서 배식물이 자라날 때 일어납니다, 이는 종자를 깨고 나와 어린 식물의 형태가 됩니다. 종자는 발아를 위해 영양분을 비롯해서 따뜻한 온도와 습도를 필요로 하지만 이상적인 조건이라 해도 금방 성숙한 종자는 바로 발아되지 않습니다. 대신에 이제 막 성숙한 종자는 싹이 트지 않는 휴면기에 들어갑니다, 휴면 종자는 일반적으로 춥거나 건조한 상태와 불리한 환경조건에서도 견딜 수 있습니다.
종자휴면의 역할
종자휴면은 두 가지 문제를 해결해 줍니다. 첫째, 수분이 많은 열매 안에서 발아되는 것을 방지합니다. 이는 열매를 먹고 사는 동물들에게 먹히거나 썩어가는 과정에서 성장하는 곰팡이에 의해 싹이 공격당할 수 있기 때문입니다. 그들이 생존할지라도 하나의 열매에서 여러 개의 어린 식물로부터의 발아는 고밀도로 시식되는 상태에서 영양분화 빛을 더 얻기 위해 서로 경쟁하며 자라게 될 것입니다.
둘째, 발아하기에 적절한 환경조건(따뜻한 온도, 습도)은 간혹 발아 후 생존하고 성숙하기 힘든 환경조건에 처하기도 합니다. 예를 들어 온대기후에서 종자는 보통 늦은 여름에 만들어지고 가혹한 겨울을 겪습니다,. 대부분의 종자는 온화한 가을에 발아하지 않습니다. 그 대신 가을과 겨울에 휴면을 거칩니다. 발아는 보통 이듬해에 일어납니다. 종자 휴면을 깨기 위한 필요조건은 그 식물이 처한 환경과 다양한 메커니즘으로 정교하게 맞춰져 있습니다. 종자 휴면을 깨뜨리는 가장 보편적인 세 가지 필요조건은 건조, 추위에 노출, 종피의 파괴입니다.
뿌리가 먼저 나오고 싹이 나온다
발아하는 동안 배는 물을 흡수하면서 부풀어 오르고 종피를 터뜨립니다. 보통 뿌리가 먼저 발생하고 빠르게 성장하여 토양으로부터 불과 무기질을 흡수합니다. 발아에 필요한 영양분은 종자 배젖에 저장되어 있는 영양분으로부터 나옵니다. 발아하는 종자에서 뿌리가 제일 먼저 생겨나서 싹으로부터 운반되어 온 영양분을 흡수합니다, 쌍떡잎식물의 새싹은 연양한 싹의 끝 부분을 보호하기 위해 상배축 또는 하배축에 고리를 만듭니다. 외떡잎 식물의 싹은 발아하는 동안에 끝을 덮는 자엽초에 의해 보호됩니다.
이상으로 열매와 종자의 생성과정에 대해 알아보았습니다.