수정 이후 식물에게는 무슨 일이 벌어질까

수정 이후 식물에게는 무슨 일이 벌어지는지 알아보겠습니다.
 

 
 

관다발식물 세포의 발달

관다발식물은 정자와 세포가 수정해서 생겨난 접합자에서 발생이 시작된다. 발생된 접합자는 미래에 형성될 시 극성을 제공하기 위하여 비대칭적으로 세포를 분열한다. 접합자는 식물의 여러 기관과 모양을 이루어내는 형태 형성을 하며, 서로 상이한 기능을 갖는 세포를 만들기 위해 분화한다.
 

접합자가 분열하는 과정, 배발생

배발생은 뿌리로부터 슈트까지의 축을 형성하는 것을 시작으로 하며 씨 내부에서 배가 휴면 상태에 다다를 때까지 진행된다. 접합자의 비대칭분열은 액포를 지닌 큰 세포와 고밀도의 작은 세포를 만든다. 고밀도의 작은 세포가 배본이 되며, 액포를 지닌 큰 세포는 탯줄로 비유할 수 있는 배자루로 된다. 배자루는 영양조직과 배를 이어주는 영양물질이 이동하는 통로가 된다.
 

배발생의 과정

배세포의 한쪽 끝부분에서는 슈트의 정단 부분이 형성되고, 다른 한쪽 끝부분에서는 뿌리가 형성된다. 배발생과정이 이루어지는 동안 미래에 배 바깥쪽에 있는 표피 세포가 되는 표피조직, 배 내부에 만들어지는 관다발조직을 구분할 수 있게 된다. 이를 통해 배를 위에서 보면 방사상으로 구분이 되어진다. 
 

줄기와 뿌리의 성장

식물은 축을 중심으로 성장한다. 줄기에 곁눈이 생겨서 가지가 자라나고 원뿌리에 곁뿌리가 생겨난다. 뿌리와 줄기는 양쪽 끝으로 끝없이 자라나며 각각 동일한 양상으로 세포 증식이 이뤄지고, 각각의 세포들이 어디에 위치하느냐에 따라 세포의 분화 방향이 정해진다. 이 때에 개체의 정단 부분에 있는 세포나 세포군으로 필요한 물질들을 이동시켜 모으고 유전 정보에 따른 과정들을 반복한다. 필요한 물질 중에 제일 우선시 되는 것이 옥신이다.
 

외떡잎식물과 쌍떡잎식물

종자식물의 배에는 한 개 아니면 두 개의 떡잎을 만드는데 하나만 만드는 경우를 외떡잎 식물이라 하고, 두 개를 만드는 경우는 쌍떡잎 식물이라 한다. 이 둘은 구조적인 면에서 여러 차이를 보여준다.
 

배발생 과정이 끝난 후의 단계

배발생 과정이 끝나면 어린 식물은 성장에 필요한 부분들을 모두 갖추고 씨 내부에서 배는 휴면 상태가 된다. 널리 퍼져나가거나 궂은 환경에 적응하기 위해 씨는 특수한 구조를 갖고 있다. 어느 정도 배에서 물기가 빠지면 안정상태가 되어 긴 시간동안 휴면 상태로 유지할 수 있다. 씨가 물을 흡수하고 발아가 되며 성장이 다시 진행된다.
 

새로운 뿌리와 줄기

발아는 식물의 외부 요인인 산소, 온도, 물과 내부 요인인 휴면에 의해 진행된다. 영양의 경우 외떡잎식물은 배유에서 나오고 쌍떡잎식물은 떡잎에서 발생한다. 발아하게 되면 배는 기관 형성을 통해 뿌리, 줄기, 잎을 만들 수 있다. 새로 생겨난 뿌리는 끝에 있는 뿌리 정단분열조직에서 생겨나며, 새로운 잎과 줄기는 슈트 끝의 슈트 정단분열조직에서 생겨난다.
 

배 조직 형성에 관여하는 유전자들

배 조직 형성에 관여하는 어떤 유전자는 어린 식물의 뿌리를 만드는데 관여하며, 어떠한 유전자는 줄기 형성 그리고 어떤 유전자는 정단 형성에 관여하기도 한다. 또 다른 유전자군은 식물의 기본조직 세 가지를 만드는데 관여하며, 뿌리가 가장 먼저 생성되어 물을 흡수하고 떡잎은 시들어 없어지게 된다.
 

분열조직에서 생겨나는 식물의 부분들

척추동물이나 곤충의 발생 과정에서는 가장 먼저 성체가 되기 위한 기본적인 구조가 만들어지며 시간이 지나면서 커진다. 하지만 식물의 발달은 다르다. 식물 성체는 주변부에 구조를 추가적으로 만들기 위하여 증식하는 세포군에 의하여 순서대로 발달한다. 이 증식하는 세포군이 바로 정단분열조직인 것이다.
각각의 정단분열조직들은 새로이 분열하나, 분화가 이뤄지지 않은 줄기세포로 구성된다. 이 세포들이 분열하면서 딸세포를 남기고 이 딸세포들이 크기가 커지면서 결국 분화하게 된다. 슈트의 정단분열조직과 뿌리는 줄기, 뿌리, 잎을 만드는데에 필요로 하는 모든 세포를 만들지만 정단분열조직 주변 세포는 증식을 더 많이 하기 위하여 분열조직의 잠재력을 유지하려 한다. 이러한 방법으로 다른 다년생식물과 나무는 조직이 손상되면 수년의 시간이 지나야 휴면 지역에서 싹을 틔우고 뿌리의 둘레를 늘릴 수 있다.
 

환경 신호에 따라 발달하는 식물

슈트의 정단분열조직과 뿌리의 기원은 배에서 정해진다. 발아하는 과정에서 씨껍질의 파열이 이뤄지자마자 분열세포가 아닌 다른 세포들이 확대되고 우선적으로 뿌리가 생겨나서 토양에 발판을 마련한 후 다음 슈트가 만들어진다.
새로 뻗어난 뿌리는 토양에서 무기이온과 물을 흡수하기 위한 능력을 갖고, 어린싹에서 생긴 슈트는 광합성을 위한 능력을 갖추게 된다. 환경 신호에 따라 어린 식물의 발달이 어느 정도 될 수 있는지 정해진다. 슈트는 토양을 통하여 빠른 시간 안에 위로 나와야 하며, 떡잎이 열리고 빛을 쬐어 광합성이 시작되어야 한다. 이런 전환과정은 빛으로 인해 일어나는 것인데 빛이 특정 식물의 성장을 위한 물질 생성을 억제한다. 그러면 브라시노스테로이드 생합성에 이상이 생긴 돌연변이 또는 브라시노스테로이드를 인지하는데 문제가 발생한 돌연변이는 빛을 쬐지 않아도 빛을 받은 것처럼 떡잎에 색이 생겨나고 신장이 더디며 미성숙한 상태에서 떡잎이 열리게 된다.
 

새로 생성된 식물의 구조

새로 생겨난 식물구조는 세포들이 방향성을 갖고 분열 및 팽창하여 형태를 갖춘다. 예를 들어 뿌리 정단분열조직에서 생겨나는 대부분의 세포들은 분열, 신장 및 분화의 발달 단계를 밟는다. 이 단계들은 공간적으로나 시간적으로 겹쳐져 있으나 결국은 뿌리 끝의 전형적 형태를 갖추게 된다. 세포 신장이 진행되는 동안 분화가 일어나고, 이 세 단계는 육안으로도 구별이 가능하다. 분열조직 뒤의 부분에 세포덩어리가 남아서 분화를 하지 않다가 자라기 시작하면서 곁뿌리를 만들어낸다. 줄기 끝부분에서도 분열, 신장 및 분화의 발달 단계가 이뤄진다.