식물호르몬_시토키닌

  1950년대, 담배의 유상조직 배양 연구 과정에서 세포분열을 촉진하는 물질을 발견함으로써, 식물에서 중요한 역할을 하는 호르몬 중 하나인 시토키닌(cytokinin)이 발견되었다. 시토키닌은 주로 세포분열을 촉진하고 잎의 노화를 지연시키는 역할을 한다.

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1. 시토키닌의 다양한 형태

 시토키닌은 아데닌(adenine)의 치환체로서, 담배 수(pith) 조직을(pith) 옥신과 함께 배양할 때 세포분열을 촉진하는 화합물들을 총칭한다. 천연적으로 발견되는 시토키닌에는 제아틴(zeatin), 디하이드로제아틴(dihydrozeatin), 제아틴 리보시드(zeatin riboside), 아이소펜테닐 아데닌(isopentenyl adenine) 등이 있다. 합성된 시토키닌에는 벤젤아데닌(benzyladenine, BA)과 키네틴(kinetin)이 있으며, 이 중 키네틴은 가장 먼저 발견된 시토키닌 중 하나로, 1950년대 담배 유상조직 배양에서 사용되었다. 시토키닌은 두 가지 주요 형태로 나뉜다: 아데닌형 시토키닌과 페닐우레아형 시토키닌으로 분류된다.

 

2. 시토키닌의 생합성과 운반

  시토키닌은 고등식물뿐만 아니라 이끼류, 녹조류, 곰팡이, 박테리아에서도 발견된다. 곰팡이와 병원성 박테리아에서는 기주식물의 발병과 관련된 생리적 작용을 일으키며, 식물과 공생하는 근류균과 균근균의 경우 기주식물의 생장을 촉진한다. 고등식물에서 시토키닌이 합성되는 주된 장소는 뿌리 끝이다. 어린 종자, 열매, 잎에서도 시토키닌이 생합성되며, 뿌리 끝에서 생산된 시토키닌은 목부 조직을 통해 줄기로 운반되어 잎, 종자, 열매에 축적된다.

 

3. 시토키닌의 생리적 효과

  시토키닌은 조직배양에서 세포분열 촉진이 가장 대표적이며, 그 밖에 다양한 생리적 과정에 영향을 미친다.

(1) 세포분열과 조직 형성

  시토키닌은 주로 세포분열을 촉진하며, 세포신장에도 영향을 미쳐 잎의 크기를 증가시킨다. 시토키닌은 조직배양에서 분화되지 않은 세포 집단인 유상조직 혹은 유합조직에서 세포분열을 촉진하는데 사용된다. 시토키닌의 양에 따라 세포 생장량이 증가하므로 시토키닌은 세포분열을 측정하는 데 사용된다.

  유상조직을 배양할 때 시토키닌과 옥신의 비율은 유상조직의 분화에 큰 영향을 끼친다. 시토키닌 함량이 높으면 유상조직이 줄기로 분화하여 눈, 대, 잎을 형성하며, 옥신 함량이 높으면 뿌리를 형성한다. 따라서 두 호르몬의 비율을 차례대로 적절히 조절하면 유상조직에서 줄기와 뿌리를 가진 완전한 식물체를 만들어 내는 기관발생을 유도할 수 있다.

(2) 노화 지연

  시토키닌은 성숙한 잎을 떼어내도 노화가 더디게 진행되도록 도와주는 역할을 한다. 어린 잎은 성숙 잎보다 시토키닌 함량이 더 높아 성숙 잎에서 양분을 공급받을 수 있으며, 이로 인해 노화가 지연된다. 시토키닌은 액포막의 기능을 활성화하여 세포질로의 프로테아제(protease) 효소 이동을 억제하고 노화를 방지한다.

(3) 기타 효과

  시토키닌은 정아우세 현상의 소멸 및 측아 발달에도 영향을 미치며, 종자 발아와 엽록체 발달, 낙엽의 지연에도 기여합니다. 또한 시토키닌은 환경 변화에 민감한 반응을 보이며, 침수, 산성 토양, 염분 토양, 고온 등의 환경 요인에 따라 뿌리의 시토키닌 함량이 변화함을 나타낸다.

  이렇게 시토키닌은 식물의 다양한 생리적 과정을 조절하고, 세포분열과 노화를 통해 식물의 발육 및 발달에 중요한 역할을 한다.

 

 

출처 : 수목생리학(서울대학교출판문화원)