식물호르몬의 다양한 작용에 대해 알아보겠습니다.
호르몬은 환경 자극에 대한 반응에서 유전자 발현을 변화시킴으로써 식물 생활주기의 거의 모든 부분을 조절합니다. 이에 이번 장에서는 호르몬들이 식물의 생활주기에 미치는 영향에 대해 알아보고자 합니다.
호르몬은 같은 호르몬이더라도 호르몬이 작용하는 조직과 식물의 생활주기 중 시기에 따라 아주 다른 반응을 나타나기 때문에 주의해서 살펴봐야 합니다.
종자의 휴면기간을 유지시키는 앱시스신
종자의 휴면은 앱시스신에 의해 유지됩니다. 많은 종류의 온대식물의 종자들은 발아하기 위해서 일정 기간 동안의 저온 상태가 필요합니다. 이것을 통해 종자들은 겨울이 끝날 때까지 발아하지 않게 합니다. 식물체가 긴 시작 동안의 저온 상태로 유지되면 종자 내의 앱시스산의 양을 감소시킵니다. 그리하여 따뜻한 봄이 되면 식물이 발아할 수 있도록 준비하게 해줍니다.
산불이 도움이 되는 이유
사막에서 물부족 현상은 어린 식물체가 존재하는데 가장 큰 위협이 되는 곳이기 때문에 일부 종자는 종자 껍질에 고농도의 앱시스산을 함유하고 있습니다. 폭우가 앱시스산을 씻어내고 난 후에 식물이 발달하고 생활의 한 살이를 끝낼 수 있을 정도로 수분이 충반할 때에만 발아하게 됩니다. 충분한 양의 겨울비가 내리면 몇 년 동안 휴면 상태로 있었던 사막의 종자들이 발아하게 되고, 짧은 기간 동안 북미 지역의 일부 사막이 야생화로 뒤덮이게 됩니다. 이와는 대조적으로 어떤 식물들은 특히 초원이나 관목의 수풀지대 같은 숲에서는 발아가 일어나려면 산불이 일어나야합니다.
산불은 키가 큰 풀들이 자라는 대초원이나 해안가의 관목숲과 같은 생태계를 유지시키고, 노화된 숲을 재생시키는데 필수적입니다. 인간의 개입이 없었다면 번개같은 자연적인 현상에 의해 온대 숲은 몇 십 년마다 불을 내 청소를 해 왔습니다. 불은 서식지의 종 다양성을 공급하고 숲은 더 생산적으로 만들게 됩니다. 그러나 인간에 의한 산불통제는 많은 숲들이 공간, 물, 영양분, 빛 등에 의해 경쟁을 덜하게 되고 식물들이 매우 오밀조밀 자라게 됩니다. 따라서 숲은 산불이 났을 때 비정상적일만큼 강한 강도로 타게 되며 숲의 황폐화를 가속화 시키게 됩니다.
화학물질을 만들어내는 산불
육지식물들은 진화적 과정에서 불과 함께 진화되어 왔습니다. 그 결과 많은 식물들이 불이 발생한 다음 새롭게 얻게 되는 개방된 공간, 빛, 영양분들이 유리하도록 적응되어졌습니다. 산불에 적응한 식물들의 많은 종들은 연기 속에 있는 화학물질에 의해 발아가 촉진되기도 합니다. 예를 들어 연기 속에 있는 이산화질소 기체는 여러 종류의 관목 종들의 발아를 유도하였습니다. 호주 연구자들은 섬유소를 태울 때 발생되어 연기에 반응하는 몇 종의 식물에서 발아를 유도하는 화학물 그룹을 발견하였습니다. 예를 들면, 불이 난 지역에서 빠르게 자리를 잡아가는 야생담배 식물체들은 연기에 짧게 노출된 이후, 앱시스산의 호르몬이 극적으로 감소하고, 동시에 발아를 촉진하는 호르몬인 지베렐린 호르몬의 양이 증가됨을 확인하였습니다. 이 화학물질에 반응하여 몇 가지 식물종들이 발아를 일으켰습니다. 연기에 존재하는 화학물질에 대한 반응으로 일어난 식물의 발아는 검게 탄 풍경을 빠르게 다시 녹색으로 덮어줍니다. 숲 건강을 유지시켜주는 반복되는 산불의 중요성을 인지한 숲 관리인들은 산불이 인명이나 재산을 위협하지 않는 경우 불이 계속 타도록 놔두기도 합니다.
발아를 유도하는 지베렐린
앱시스산의 농도가 낮아지고, 지베렐린의 농도가 높아지면 발아가 일어납니다. 지베렐린은 배아가 저장되어 있는 저장녹말을 분해하는 효소를 유도하는 유전자를 활성화시킵니다. 이 효소들은 당을 생성하게 되는데 이는 발달하는 배아에 의해 에너지원과 생물분자를 합성하는데 필요한 탄소원자를 제공하는데 사용됩니다.
이상으로 식물의 생활주기를 조절하는 식물호르몬인 앱시스산과 지베렐린에 대해 알아보았습니다. 다음시간에 이어서 더 살펴보도록 하겠습니다.