식물호르몬의 생장 조절

  식물호르몬에 대한 생리적 작용을 기초로 한 연구는 주로 초본식물에 중점을 두었으며, 그 결과 목본식물에 관한 자료는 제한적이다. 그러나 목본식물의 생장에서 호르몬은 초본식물과 마찬가지로 중요한 역할을 한다. 이 글에서는 주로 목본식물의 특성과 호르몬 간의 상호작용에 대해 설명하겠다.

 

1. 줄기 생장

  목본식물의 줄기 생장은 온대 지방에서 계절적 차이가 있으며, 이러한 차이로 인해 호르몬 존재 및 관련 정도가 비슷한 양상을 보인다. 예를 들어 사과나무와 복숭아나무의 경우 봄에 줄기 생장이 시작되면 옥신 농도가 줄기 생장량과 비례하여 증가하며, 줄기 생장 속도가 둔화되면 옥신 농도가 감소한다. 이러한 관측 결과로 보아 옥신이 줄기 생장을 조절하는 역할을 한다고 할 수 있다.

  나자식물의 경우 옥신 처리에도 불구하고 줄기 생장이 반응하지 않는다. 그러나 독일가문비나무의 경우 줄기의 신장 속도와 줄기의 옥신 농도 사이에 상관관계가 있으며, 은행나무의 경우 장지가 발달할 때 옥신 농도가 증가하여 옥신의 역할을 부정하기 어렵다.

  또한, 지베렐린(GA)도 줄기 생장에서 옥신과 유사하게 중요한 역할을 한다. 어린 잎에서 생산된 GA는 아래쪽 줄기의 성장을 촉진하며, 어린 잎을 제거하면 줄기의 성장이 중단된다. 예를 들어 사과나무의 경우 어린잎을 제거하면 절간생장이 중단되지만, GA3 처리를 하면 다시 회복된다. 또한, ABA를 사과나무에 처리하면 줄기 생장이 억제되지만, GA3 처리를 하면 다시 회복된다. 이러한 관찰 결과는 GA가 줄기 생장에 직접 관여하는 것을 시사한다. 더불어 소나무과 수목에서 GA4와 GA7의 혼합물을 처리하면 줄기의 성장이 촉진되며, 실제로 소나무류에서 동아가 자라기 시작하면 GA 농도가 증가하며, GA의 종류에도 정성적인 변화가 생긴다.

 

2. 직경 생장

  목본식물의 직경생장은 수간의 형성층에 의해 이루어지며, 이러한 생장 과정은 여러 가지 호르몬에 의해 결정된. 눈과 잎에서 생산되는 옥신이 주요 역할을 하지만, 눈과 잎에서 생산되는 지베렐린(GA)과 뿌리에서 생산되는 시토키닌의 상호작용도 형성층의 생장 개시, 춘재-추재 형성, 생장 정지 등에 영향을 미친다.

 

정단조직에서 생산되는 옥신이 형성층의 생장을 결정한다는 결론은 다음과 같은 관찰을 통해 얻어졌다.

  ① 봄철에 눈의 생장 개시와 형성층의 분열 개시 시기가 일치

  ② 형성층의 분열 개시는 눈 바로 밑에서 시작되어 구기적 방향을 밑으로 진행

  ③ 눈을 제거하거나 제엽을 하거나 사부의 물질이동을 막는 박피를 하면 형성층 생장이 중단

  ④ 눈 혹은 잎을 제거한 후 외부에서 옥신을 처리하면 형성층 생장이 재개/  옥신 양에 비례 형성층 시원세포 수가 증가

 

  봄에 형성층의 생장 개시는 눈에서 생산된 옥신에 의해 시작되며, 어린 잎에서 생산된 GA도 형성층의 세포 분열을 자극한다. 옥신과 GA의 작용은 상호증폭 효과가 있다. 형성층의 생장 개시는 봄에 수관 윗부분에서 시작하여 수간 아랫부분으로 점진적으로 전파된다. 이것은 수관에서 생산된 옥신이 아래로 이동하면서 형성층을 자극하기 때문이다. 봄에 줄기가 성장할 때 옥신이 생산되며, 이 기간 동안 소나무류에서 춘재가 형성됩니다. 여름에 줄기 생장이 멈추면 옥신 생산량이 감소하고, 추재의 형성이 촉진된다. 즉, 여름에 수관에서 옥신 공급이 줄면 아래로 이동하는 옥신의 양이 감소하므로, 추재의 형성이 나무 밑부터 먼저 시작되고 점차 위로 퍼진다.

 

3. 뿌리 생장

  뿌리는 지상부로부터 탄수화물 공급을 받아 성장하며, 이 과정에서 식물호르몬의 공급도 중요하다. 특히, 수간에서 뿌리로 이동하는 옥신에 의해 뿌리의 형성층 분열이 시작된다. 지상부의 잎을 제거하거나 수간 박피가 생기거나 병해충에 의해 잎이 손상을 입으면 뿌리의 성장이 멈추며, 사과나무의 경우 뿌리의 탄수화물이 부족하지 않더라도 지상부로부터 식물호르몬 공급이 줄어들면 뿌리 생장이 정지한다.

 

 

출처 : 수목생리학(서울대학교출판문화원)