수용부

고등식물의 기관은 크게 공급원(source)과 수용부(sink)로 나뉜다. 식물에서 광합성이 활발하게 일어나 광합성 산물이 만들어지게 되면 광합성이 일어나지 않는 기관에 양분을 보내주게 되는데, 광합성 산물을 받게 되는 기관을 수용부라고 한다. 수용부는 체관부를 통해 양분을 받으며 이를 이용해 생장하거나 저장을 한다.

식물의 어떠한 기관이 공급원인지 수용부인지에 대해서는 세가지 관점으로 구분을 한다. 첫째, 형태학적 관점으로 구분할 수 있다. 식물의 종자(씨앗), 열매, 뿌리, 줄기는 수용부가 되며 식물의 다 자란 잎은 공급원으로 분류된다. 둘째, 수송의 방향으로 결정지을 수 있다. 식물에서 영양분의 흐름은 공급원에서 수용부로 이동하게 된다. 발아하는 씨앗의 경우, 초엽의 길이 생장에 필요한 영양분을 씨앗에서 공급하게 된다. 이때의 씨앗을 공급원으로 정의한다. 셋째, 대사과정에 의해 구분할 수 있다. 공급원은 스스로 필요한 이상의 양분을 광합성으로 생산하여 다른 기관에 공급할 수 있는 기관을 말한다. 수용부는 받은 광합성 산물을 이용하여 성장이나 저장을 하는 기관을 말한다.

공급원과 수용부 모식도. (출처: 한국식물학회)

목차

수용부는 양분을 어떻게 사용하는가에 따라 두 가지로 나뉘게 된다. 얻은 양분을 바로 활용하는 경우와 수용부 내부에 받아온 양분을 축적하는 뿌리나 씨앗 같은 기관이다. 양분을 바로 활용하는 경우 신진대사가 활발하며, 빠른 생장을 일으킨다. 분열조직이나 미숙엽이 이에 해당한다.

종자로부터 자라는 어린 식물의 수용부와 공급원 변화. (출처: 한국식물학회)

식물이 얼마나 많은 양분을 수용할 수 있는지에 따라 식물의 생장이 달라진다. 이때 얼마나 많은 양을 빠르게 수용할 수 있는지를 수치화한 것이 식물의 수용부 능력이다. 식물의 수용부 능력은 수용부 크기와 수용부 활성의 곱으로 결정된다. 수용부 크기는 최대한 수용 가능한 양분의 양을, 수용부 활성은 식물이 양분을 흡수하는 속도를 뜻한다.¹⁾

공급원에서 생성된 설탕(sucrose)을 체관부(phloem)를 통해 수용부로 전달하는 과정을 당 수송이라고 한다. 먼저 공급원에서 확산이나 ATP를 사용하여 체관부로 설탕을 수송한다. 또한 체관부의 설탕 농도 증가가 수분퍼텐셜 기울기(water potential gradient)를 형성하게 되며, 물관부(xylem)에서 수분이 빨려와 체관부로 들어가게 된다. 한편 수용부에서는 설탕이 체관부에서 나와 주변으로 확산이 되고, 주변 세포는 설탕을 사용하게 된다. 이렇게 주변 설탕 농도가 낮아지게 되면 수분퍼텐셜 기울기가 형성이 되어 수분도 같이 빠져 나간다. 공급원에서는 수분이 더해지고 수용부에서는 수분이 나가게 되면서 공급원의 체관부에서는 강한 정수압이 생기게 된다. 이로 생긴 힘으로 체관부를 통해 공급원에서 수용부로 설탕의 이동이 일어난다.

공급원에서 수용부로의 당 이동과정의 모식도. (출처: 한국식물학회)

1. White AC, Rogers A, Rees M 등 (2016) How can we make plants grow faster? A source-sink perspective on growth rate. Journal of Experimental Botany, 67: 31-45