꽃눈(花芽) 형성(C/N 비율, 광주기성, 춘화)

꽃눈(花芽) 형성(C/N 비율, 광주기성, 춘화)

                                                    김진국

 식물은 환경이 좋지 않아 생명이 다할 때쯤 되면 씨(종자)를 만들어 어려운 환경을 견디고 환경(온도, 수분, 빛 등)이 좋아지면 다시 종자가 발아하여 왕성한 광합성 작용으로 양분을 생산하여 생명활동을 하고 종자를 생산하기 위해 양분을 저장한다.
 종자식물은 씨(종자)를 생성하기 위해 꽃을 피운다.
 그러면 식물은 꽃을 피울 시기를 어떻게 정할까?
식물의 일생에서 꽃이 피면 밑씨(胚珠, 배주, ovule)에서 배낭모세포의 감수분열과 배낭세포의 분열로 난세포가 생성되며 수술의 꽃밥에서 화분모세포가 감수분열로 꽃가루(화분)가 만들어지고 꽃가루의 핵분열로 정핵이 생성된다. 밑씨 속에서 난세포와 정핵이 수정하여 수정란이 되며 수정란이 난할을 하여 배(胚, embryo, 어린 생명)가 된다.
 수정란이 배가 되고 배가 자라 광합성을 할 때까지 생장하기 위해서는 양분을 공급해야 하는데 이 양분을 배젖이라 한다. 배(胚, embryo, 어린 생명)에서 배젖을 떡잎에 저장(콩, 호박 등)할 수도 있고 따로 배젖이란 기관에 저장하기도 한다(벼, 보리 등). 이렇게 배와 배젖으로 이루어진 어린 생명을 씨(종자)라 한다. 씨(종자) 즉, 배는 어린줄기, 어린뿌리, 떡잎 등으로 분화되어 있으며 물질대사가 중지된 휴면 상태이다.
 보통 속씨식물이 수정되면 암술에서 밑씨를 감싸고 있는 씨방에 많은 양분이 저장되는 경우가 있는데 이것이 열매이다. 열매는 동물에게 씨앗을 다른 곳으로 옮겨 주도록 유도하는 역할을 하는 것이다.
 봄이 되어 땅에 떨어진 씨앗이 온도와 수분 등 환경이 좋아지면 배(胚, embryo, 어린 생명)의 어린뿌리와 어린줄기, 어린잎이 배젖의 양분을 이용하여 발아하고 자라게 된다. 어린줄기와 어린뿌리 끝에 있는 생장점(정단 분열 조직)이 체세포 분열을 하여 세포수가 많아지고 생장 호르몬인 옥신의 분비로 세포가 커짐에 따라 줄기와 뿌리가 생장하게 된다. 줄기에 잎눈이 형성되고 잎눈에서 잎이 성장하여 광합성을 하게 됨에 따라 독립영양으로 생장하게 된다.
 줄기, 뿌리, 잎이 최대로 생장하고 이어서  C/N 비율(광합성으로 생성된 탄수화물(C)과 뿌리에서 흡수된 질소(N) 성분의 비율)이 증가하면 잎에서 꽃눈 형성 호르몬(Florigen, 花成素, 화성소)이 생성된다. 꽃눈 형성 호르몬이 체관을 통하여 분열 조직으로 이동하여 분열 조직의 개화 유전자를 자극하면 꽃눈 형성에 필요한 RNA 합성 및 꽃눈 원기를 형성하여 꽃눈으로 발생된다. 이어서 꽃이 피고 수정하여 씨앗과 열매가 형성된다.
 대부분의 식물에는 C/N 비율이 높아짐에 따라 잎에서 꽃눈 형성 호르몬(Florigen, 花成素, 화성소)이 생성되고 이 꽃눈 형성 호르몬(Florigen, 花成素, 화성소)이 체관을 따라 이동하여 줄기의 분열 조직을 자극하여 꽃눈을 생성한다.
 개나리 등은 봄에 잎이 나기 전에 꽃부터 먼저 피는데 이것은 가을에 잎에서 생성된 꽃눈 형성 호르몬(Florigen, 花成素, 화성소)에 의해 꽃눈이 가을에 생성되었다가 겨울을 지나 봄에 꽃이 핀 것이다.
그런데 어떤 식물은 밤의 길이에 따라 잎에서 꽃눈 형성 호르몬(Florigen, 花成素, 화성소)이 생성되고 꽃눈 형성 호르몬(Florigen, 花成素, 화성소)의 자극에 의해 꽃눈이 생성된다.
 이와 같이 식물의 개화가 일조시간의 장단에 의하여 영향을 받는 성질을 광주기성(photoperiodism, 일장 효과)라고 한다. 밤이 짧아질 때 꽃이 피는 식물을 장일 식물이라 하고 밤이 길어질 때 꽃이 피는 식물을 단일 식물이라 한다. 광주기성에 관여하는 물질은 피토크롬(phytochrome)이라는 광 반응 색소이다.
 광주기성(photoperiodism, 일장 효과)을 이용하여 인공적으로 식물에 전등불을 비춰서 일조시간을 길게도 하고(長日處理, 밤길이가 짧은 것이 원인) 짧게도 하여(短日處理, 밤길이가 긴 것이 원인) 계절에 관계없이 꽃이 필 수 있도록 하는 것을 일장 처리라 한다.
 광주기성(광주율, 일장 효과, photoperiodism)에 따라 식물을 장일 식물(long day plants), 단일 식물(short day plants), 중일식물(day neutral plants)로 구분할 수 있다.
장일 식물(long day plants)은 시금치, 당근, 무, 배추 등 봄에 꽃이 피는 식물들이며 단일 식물(short day plants)은 콩, 들깨, 벼 등 가을에 꽃이 피는 식물들이다.
토마토, 고추, 가지, 호박, 오이, 수박, 참외 등 열대 원산의 식물들은 일장에 반응하지 않는데 이를  중일식물(day neutral plants)이라 한다.
 어떤 식물은 감온성인 것도 있다. 감온성이란 온도에 영향을 받아 꽃눈이 형성되는 것으로 생육적온에 이르기까지는 저온보다 고온에 의해서 꽃눈이 형성되고 개화가 촉진되는 현상이다.
 그런데 어떤 식물은 식물의 성장한 후 꽃눈 형성 호르몬(Florigen, 花成素, 화성소)을 유도하는 C/N 비율, 일장, 온도에 의해 꽃눈 형성이 좌우되는 것이 아니라 어릴 때의 환경(온도)에 의해 지배를 받는 종류도 있다.
이와 같이 어린 식물이 발육하는 과정에서 특수한 환경(특수한 온도와 일장)이 관여하여 체내 호르몬이나 양분의 질적 변화를 초래하여 꽃눈을 유도하는데, 이 특수한 온도의 작용을 춘화(vernalization)라고 한다. 춘화가 필요한 식물을 춘화형(春化形)) 식물이라 한다. 춘화처리가 필요한 식물은 끝눈으로 온도를 감각하며 1～2℃ 로 낮은 곳에서 2, 3 ～ 30일가량 지나면 지베렐린이 생성되는 것으로 보인다. 지베렐린이 정상 개화를 촉진하는 물질의 생성을 유도한다.
 춘화형 농작물을 보면 가을에 파종해야만 열매를 맺는 겨울 식물일수록 춘화 기간이 더 길어야 하고 온도는 더 낮아야 하며, 봄에 파종하는 여름작물에서는 각기 특정한 고온(高溫) 기간을 거쳐야 한다. 식물들은 이 단계를 거쳐야 광 단계(光段階)로 이어져 꽃이 피고 열매가 맺어진다.  
 춘화 식물은 종자 춘화형(종자 반응형, seed vernalization type)과 녹식물춘화형(유식물반응형, green plant vernalization type)이 있다.
 종자춘화형(종자반응형, seed vernalization type)은 종자가 물을 흡수하여 배(胚, embryo)가 활동을 개시한 이후에는 언제든지 저온에 감응하는 종류를 말한다. 무, 배추가 이에 해당한다.
 양배추나 양파는 식물체가 어느 정도 자란 다음에 저온상태를 지나야 꽃눈이 형성되는 특징이 있는데, 이것을 녹식물춘화형(유식물반응형, green plant vernalization type, 녹체춘화, 綠體春化)라고 한다.
 이와 같이 춘화(vernalization)를 거쳐야 꽃눈이 생성되는 식물에는 2년생 식물이 있는데 이들 식물의 꽃눈 형성을 유도하기 위해 춘화(vernalization)를 이용하는데 인위적으로 어린 시기에 일정기간 인위적으로 저온 상태로 만들어 주는 것을 춘화처리라 한다. 인위적으로 파종기를 바꿀 경우 파종 전에 종자에 수분이나 산소를 주어, 배(胚)가 생장을 개시한 시기에 필요 온도를 경과시킨 후에 파종한다. 예를 들면, 가을에 파종하는 밀의 경우에는 적당한 수분을 주면서 10 ℃ 이하, 최적 0 ∼ 3 ℃에 35 ∼ 50일간 처리한다. 월동해야만 꽃이 피고 열매가 맺는 겨울 식물인 월동채소(배추, 무, 시금치 등)를 가을에 심지 않고 저온처리(vernalization)를 하면 봄에 심어도 꽃이 피고 열매가 맺는 것이다. 또 딸기의 묘를 여름철에 냉장하여 저온 유도를 시키면 겨울철 조기출하가 가능하다. 화훼류의 촉성재배는 알뿌리(種球. 종구)에 저온처리(vernalization)를 하여 개화기를 촉진시킨다.

꽃눈(花芽) 형성(C/N 비율, 광주기성, 춘화)

김진국

식물은 환경이 좋지 않아 생명이 다할 때쯤 되면 씨(종자)를 만들어 어려운 환경을 견디고 환경(온도, 수분, 빛 등)이 좋아지면 다시 종자가 발아하여 왕성한 광합성 작용으로 양분을 생산하여 생명활동을 하고 종자를 생산하기 위해 양분을 저장한다.
종자식물은 씨(종자)를 생성하기 위해 꽃을 피운다.
그러면 식물은 꽃을 피울 시기를 어떻게 정할까?
식물의 일생에서 꽃이 피면 밑씨(胚珠, 배주, ovule)에서 배낭모세포의 감수분열과 배낭세포의 분열로 난세포가 생성되며 수술의 꽃밥에서 화분모세포가 감수분열로 꽃가루(화분)가 만들어지고 꽃가루의 핵분열로 정핵이 생성된다. 밑씨 속에서 난세포와 정핵이 수정하여 수정란이 되며 수정란이 난할을 하여 배(胚, embryo, 어린 생명)가 된다.
수정란이 배가 되고 배가 자라 광합성을 할 때까지 생장하기 위해서는 양분을 공급해야 하는데 이 양분을 배젖이라 한다. 배(胚, embryo, 어린 생명)에서 배젖을 떡잎에 저장(콩, 호박 등)할 수도 있고 따로 배젖이란 기관에 저장하기도 한다(벼, 보리 등). 이렇게 배와 배젖으로 이루어진 어린 생명을 씨(종자)라 한다. 씨(종자) 즉, 배는 어린줄기, 어린뿌리, 떡잎 등으로 분화되어있으며 물질대사가 중지된 휴면 상태이다.
보통 속씨식물이 수정되면 암술에서 밑씨를 감싸고 있는 씨방에 많은 양분이 저장되는 경우가 있는데 이것이 열매이다. 열매는 동물에게 씨앗을 다른 곳으로 옮겨 주도록 유도하는 역할을 하는 것이다.
봄이 되어 땅에 떨어진 씨앗이 온도와 수분 등 환경이 좋아지면 배(胚, embryo, 어린 생명)의 어린뿌리와 어린줄기, 어린잎이 배젖의 양분을 이용하여 발아하고 자라게 된다. 어린줄기와 어린뿌리 끝에 있는 생장점(정단 분열 조직)이 체세포 분열을 하여 세포수가 많아지고 생장 호르몬인 옥신의 분비로 세포가 커짐에 따라 줄기와 뿌리가 생장하게 된다. 줄기에 잎눈이 형성되고 잎눈에서 잎이 성장하여 광합성을 하게 됨에 따라 독립영양으로 생장하게 된다.
줄기, 뿌리, 잎이 최대로 생장하고 이어서 C/N 비율(광합성으로 생성된 탄수화물(C)과 뿌리에서 흡수된 질소(N) 성분의 비율)이 증가하면 잎에서 꽃눈 형성 호르몬(Florigen, 花成素, 화성소)이 생성된다. 꽃눈 형성 호르몬이 체관을 통하여 분열 조직으로 이동하여 분열 조직의 개화 유전자를 자극하면 꽃눈 형성에 필요한 RNA 합성 및 꽃눈 원기를 형성하여 꽃눈으로 발생된다. 이어서 꽃이 피고 수정하여 씨앗과 열매가 형성된다.
대부분의 식물에는 C/N 비율이 높아짐에 따라 잎에서 꽃눈 형성 호르몬(Florigen, 花成素, 화성소)이 생성되고 이 꽃눈 형성 호르몬(Florigen, 花成素, 화성소)이 체관을 따라 이동하여 줄기의 분열 조직을 자극하여 꽃눈을 생성한다.
개나리 등은 봄에 잎이 나기 전에 꽃부터 먼저 피는데 이것은 가을에 잎에서 생성된 꽃눈 형성 호르몬(Florigen, 花成素, 화성소)에 의해 꽃눈이 가을에 생성되었다가 겨울을 지나 봄에 꽃이 핀 것이다.
그런데 어떤 식물은 밤의 길이에 따라 잎에서 꽃눈 형성 호르몬(Florigen, 花成素, 화성소)이 생성되고 꽃눈 형성 호르몬(Florigen, 花成素, 화성소)의 자극에 의해 꽃눈이 생성된다.
이와 같이 식물의 개화가 일조시간의 장단에 의하여 영향을 받는 성질을 광주기성(photoperiodism, 일장 효과)라고 한다. 밤이 짧아질 때 꽃이 피는 식물을 장일 식물이라 하고 밤이 길어질 때 꽃이 피는 식물을 단일 식물이라 한다. 광주기성에 관여하는 물질은 피토크롬(phytochrome)이라는 광 반응 색소이다.
광주기성(photoperiodism, 일장 효과)을 이용하여 인공적으로 식물에 전등불을 비춰서 일조시간을 길게도 하고(長日處理, 밤길이가 짧은 것이 원인), 짧게도 하여(短日處理, 밤길이가 긴 것이 원인) 계절에 관계없이 꽃이 필 수 있도록 하는 것을 일장 처리라 한다.
광주기성(광주율, 일장 효과, photoperiodism)에 따라 식물을 장일 식물(long day plants), 단일 식물(short day plants), 중일식물(day neutral plants)로 구분할 수 있다.
장일 식물(long day plants)은 시금치, 당근, 무, 배추 등 봄에 꽃이 피는 식물들이며 단일 식물(short day plants)은 콩, 들깨, 벼 등 가을에 꽃이 피는 식물들이다.
토마토, 고추, 가지, 호박, 오이, 수박, 참외 등 열대 원산의 식물들은 일장에 반응하지 않는데 이를 중일식물(day neutral plants)이라 한다.
어떤 식물은 감온성인 것도 있다. 감온성이란 온도에 영향을 받아 꽃눈이 형성되는 것으로 생육적온에 이르기까지는 저온보다 고온에 의해서 꽃눈이 형성되고 개화가 촉진되는 현상이다.
그런데 어떤 식물은 식물의 성장한 후 꽃눈 형성 호르몬(Florigen, 花成素, 화성소)을 유도하는 C/N 비율, 일장, 온도에 의해 꽃눈 형성이 좌우되는 것이 아니라 어릴 때의 환경(온도)에 의해 지배를 받는 종류도 있다.
이와 같이 어린 식물이 발육하는 과정에서 특수한 환경(특수한 온도와 일장)이 관여하여 체내 호르몬이나 양분의 질적 변화를 초래하여 꽃눈을 유도하는데, 이 특수한 온도의 작용을 춘화(vernalization)라고 한다. 춘화가 필요한 식물을 춘화형(春化形)) 식물이라 한다. 춘화처리가 필요한 식물은 끝눈으로 온도를 감각하며 1～2℃ 로 낮은 곳에서 2, 3 ～ 30일가량 지나면 지베렐린이 생성되는 것으로 보인다. 지베렐린이 정상 개화를 촉진하는 물질의 생성을 유도한다.
춘화형 농작물을 보면 가을에 파종해야만 열매를 맺는 겨울 식물일수록 춘화 기간이 더 길어야 하고 온도는 더 낮아야 하며, 봄에 파종하는 여름작물에서는 각기 특정한 고온(高溫) 기간을 거쳐야 한다. 식물들은 이 단계를 거쳐야 광 단계(光段階)로 이어져 꽃이 피고 열매가 맺어진다.
춘화 식물은 종자 춘화형(종자 반응형, seed vernalization type)과 녹식물춘화형(유식물반응형, green plant vernalization type)이 있다.
종자춘화형(종자반응형, seed vernalization type)은 종자가 물을 흡수하여 배(胚, embryo)가 활동을 개시한 이후에는 언제든지 저온에 감응하는 종류를 말한다. 무, 배추가 이에 해당한다.
양배추나 양파는 식물체가 어느 정도 자란 다음에 저온상태를 지나야 꽃눈이 형성되는 특징이 있는데, 이것을 녹식물춘화형(유식물반응형, green plant vernalization type, 녹체춘화, 綠體春化)라고 한다.
이와 같이 춘화(vernalization)를 거쳐야 꽃눈이 생성되는 식물에는 2년생 식물이 있는데 이들 식물의 꽃눈 형성을 유도하기 위해 춘화(vernalization)를 이용하는데 인위적으로 어린 시기에 일정기간 인위적으로 저온 상태로 만들어 주는 것을 춘화처리라 한다. 인위적으로 파종기를 바꿀 경우 파종 전에 종자에 수분이나 산소를 주어, 배(胚)가 생장을 개시한 시기에 필요 온도를 경과시킨 후에 파종한다. 예를 들면, 가을에 파종하는 밀의 경우에는 적당한 수분을 주면서 10 ℃ 이하, 최적 0 ∼ 3 ℃에 35 ∼ 50일간 처리한다. 월동해야만 꽃이 피고 열매가 맺는 겨울 식물인 월동채소(배추, 무, 시금치 등)를 가을에 심지 않고 저온처리(vernalization)를 하면 봄에 심어도 꽃이 피고 열매가 맺는 것이다. 또 딸기의 묘를 여름철에 냉장하여 저온 유도를 시키면 겨울철 조기출하가 가능하다. 화훼류의 촉성재배는 알뿌리(種球. 종구)에 저온처리(vernalization)를 하여 개화기를 촉진시킨다.

종자식물의 꽃눈형성.hwp

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