식물호르몬_에틸렌

  20세기 들어와서 과실의 성숙과 저장에 영향을 주는 기체가 에틸렌(ethylene)이라는 것이 밝혀졌다.

에틸렌은 상편생장(epinasty: 엽병 위쪽이 더 빨라 자라 잎이 아래쪽으로 말려들어감)과 탈리현상 등을 유발하기 때문에 식물호르몬으로 인정받고 있다.

 

1. 에틸렌의 생합성과 운반

  에틸렌은 2개의 탄소가 이중결합을 가진 간단한 구조를 가진 기체이다. 에틸렌의 생합성 과정은 메티오닌(methionine)에서 시작하여 ATP 결합으로 S-adenosyl methionine(SAM)을 형성하면서 에틸렌이 생성된다. 식물에 옥신 처리는 ACC synthase 효소의 생산을 촉진하며 에틸렌 생산을 수백 배 이상 촉진시킨다. 

  에틸렌은 모든 식물 조직에서 생산되며, 줄기 끝에서 주로 생성되며, 잎과 꽃에서 노쇠하기 전까지 생산된다. 호흡급증 과실은 보통 에틸렌을 많이 생성하며, 에틸렌은 스트레스에 반응하여 생산된다.

  에틸렌은 수용성이 아니기 때문에 통도조직을 통과하지 않고, 세포 간극이나 빈 공간을 통해 확산하여 전체 식물 조직으로 이동한다. 에틸렌은 지질에 녹아 지용성을 가지며, 작용기작은 다른 호르몬과 같이 수용단백질을 통해 이루어진다.

 

2. 에틸렌의 생리적 효과

(1) 과실의 성숙 촉진

  과실은 성숙기간 동안 호흡량이 급격히 증가하는 ①호흡급증 과실과 그렇지 않은 ②비호흡급증 과실로 나눌 수 있다. 호흡급증 과실(예: 사과, 배)은 성숙 전까지 에틸렌 생성이 적고, 성숙 시 에틸렌 생산이 급격히 증가하여 성숙을 유도한다. 반면에 비호흡급증 과실(예: 포도, 귤)은 에틸렌 생성량이 낮으며 에틸렌 처리로 성숙을 촉진되지 않는다.

 

(2) 식물이 침수된 경우 영향

  식물 뿌리가 침수되면 뿌리에서 생성된 에틸렌은 뿌리를 빠져나가지 못하고 줄기로 이동하여 독성을 나타낸다. 장기적인 침수는 ACC 축적으로 인한 산소 부족으로 인해 에틸렌 생성을 촉진하며, 이로 인해 잎의 황화현상, 줄기의 신장 억제와 비대 촉진, 잎의 상편생장, 그리고 탈리현상이 나타난다. 뿌리의 신장도 억제되고 병균 저항성이 약화된다.

 

(3) 줄기와 뿌리의 생장억제

  에틸렌은 줄기, 엽병, 뿌리의 신장을 억제한다. 즉 신장생장 부위에서 종축방향의 신장을 억제하고 비대 생장을 초래하여 그 부위가 굵어진다. 에틸렌의 이러한 현상은 쌍자엽식물의 종자가 땅속에서 발아할 때 도움을 준다. 발아하면서 상배축이나 하배축이 토양을 뚫고 올라올 때 갈고리(hook) 모양을 갖추게 되는데, 갈고리는 에틸렌이 갈고리 안쪽 세포의 신장을 억제함으로써 형성된다. 이때 토양이 딱딱하면 물리적인 자극으로 인하여 에틸렌 생산이 촉진되면서 갈고리와 뿌리가 더 굵어져 안전하게 흙을 밀어 올리게 된다.

(4) 개화 촉진

  에틸렌은 대부분의 식물에서는 개화를 억제하지만, 일부 식물(망고, 브로멜리아드)에서는 에틸렌이 개화를 촉진할 수 있다.

(5) 에틸렌과 옥신의 관계

  식물에 옥신을 과다 처리하면 에틸렌 생성이 촉진된다. 이 경우 옥신의 처리 효과가 에틸렌 때문에 나타나는 것으로 해석된다. 실제로 옥신 처리로 생기는 잎의 상편생장, 줄기와 잎의 생장억제, 브로멜라이드의 개화촉진, 쌍자엽식물 발아 식 훅(hook) 형성 등은 옥신 처리로 생긴 에틸렌 때문이라고 할 수 있다. 한편, 옥신만이 나타내는 생장촉진 효과와 부정근의 형성 촉진 등의 효과는 에틸렌가 무관하다.

  잎, 꽃, 과실의 탈리현상은 옥신, 에틸렌, 시토키닌, 아브시스산이 상호작용을 하여 나타나기 때문에 한두 개 호르몬의 효과를 분리하여 평가할 수 없다.

 

 

출처 : 수목생리학(서울대학교출판문화원)