화분관

요약 암술머리 위에 수분된 꽃가루에서 뻗어 나와서 밑씨를 향해 가는 관. 그 안으로 정핵을 운반하여 수정이 일어나게 한다.

속씨식물의 수정과 발생

꽃가루가 같은 종 내의 꽃으로 운반되어 암술머리 위에 붙으면 화분관을 형성한다. 속씨식물에서 화분관이 형성되면 그 길이가 계속 늘어나, 암술머리를 파고들어가 암술대를 지나 밑씨를 향해 뻗어나간다. 이 때 꽃가루 안의 핵은 분열하여 화분관핵과 2개의 정핵(精核:sperm cell)을 형성한다. 이 세 개의 세포는 항상 화분관이 늘어나는 끝에 위치하는데, 화분관핵은 화분관의 길이를 늘리고 튜브 구조를 만드는 주된 역할을 담당한다. 화분관이 밑씨에 도달하면 2개의 정핵이 방출되어 난세포(卵細胞: egg cell)와 극핵과 수정된다. 이러한 중복수정을 거쳐 난세포는 배로, 극핵은 배젖으로 발달하여 씨앗이 만들어진다.

화분관의 발아와 그 억제

종에 따라서는 유전적인 요인이나 불화합성(不和合性)에 의해서 화분관을 길이 신장이 억제되기도 한다. 화분관이 발아하고 늘어나기 위해서는 암술머리에서 분비되는 물질이 반드시 필요하다. 화분관이 발아하는 초기 단계에서는 암술머리에서 수분을 흡수하여 화분이 불어나며 신호 물질을 흡수함으로써 화분관이 늘어나기 시작하기 때문에, 발아를 위해서는 삼투압도 상당히 중요한 역할을 한다. 그러나 화분관이 발아하기 위해서는 신호 물질 같은 특정한 반응이 필요하기 때문에 일반적으로 다른 종의 암술머리에서는 이러한 불화합성 때문에 화분관이 발아하지 못한다. 배꽃 같은 식물 종은 자가수분이 일어나지 않도록 하는 자가불화합성(自家不和合性)을 가지고 있기도 한데, 이러한 식물은 자가수분이 일어나서 유전적 다양성이 감소하는 것을 막는 능력을 가지고 있다.

인공적인 화분관 발아와 길이 신장

화분관은 특정 화학 물질이 있는 방향에 끌려서 그 길이가 늘어나는 주화성(走化性: chemotaxis)을 가지고 있기 때문에 이를 이용하면 인공적으로 발아되게 하고 그 방향을 유도할 수도 있다. 예를 들어 젤라틴으로 만든 30% 설탕 용액에서 꽃가루를 발아시킬 수 있으며, 이후 디아스타아제를 조금 넣으면 그 방향으로 화분관이 뻗는다. 이렇게 화분관을 인위적으로 발아시킬 경우에는 용액의 성분이나 삼투압, pH, 온도 등이 중요한 요소로 작용한다. 또한 어떤 연구에서는 꽃가루에 방사선을 쬐어서 핵을 모두 파괴했을 경우에도 발아와 신장이 이루어졌다는 보고가 있기 때문에, 화분관핵이 실제로 화분관 신장에 어떠한 역할을 하는지에 대한 연구가 더 필요하다.