종자발아
[ germination ]
속씨식물이나 겉씨식물의 종자로부터 어린식물(어린 모종)가 자라나는 것을 종자발아라고 한다. 종자의 대사 반응이 활성화되어 어린뿌리와 싹이 자라 씨 밖으로 생장하여 나오는 과정이다.
관속식물의 종자는 수정된 후 열매나 구과(cone)에서 만들어진 작은 묶음이다. 완전히 발달한 종자는 배(embryo)와 함께 배젖(endosperm)으로 불리우는 영양물질의 저장소가 씨껍질(종피)에 싸여 휴면에 들어가게 된다. 휴면상태의 종자는 적당한 환경이 되면 발아하기 시작하고 배 조직이 자라 어린식물(유묘, 유식물)로 발달한다.
종자발아 (출처: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b3/Seed_germination.png )
목차
종자발아에 영향을 주는 인자들
종자의 발아는 다양한 내재적 환경과 외부 환경의 영향을 받는다. 가장 중요한 외부 촉진 인자는 적당한 온도, 수분, 산소, 공기와 빛 또는 어둠이다. 식물에 따라 발아를 하기 위해 각기 다른 인자를 필요로 한다. 이 인자는 각각의 식물 종에 따라 다르고 식물의 자연 서식 환경과 밀접하게 관련되어 있다. 어떤 식물의 경우 발아 과정이 종자가 형성될 때의 환경조건에 따라 영향을 받기도 한다.1)
- 물 : 성숙한 종자가 발아를 위한 세포 대사와 성장을 시작하기 위해서는 충분한 양의 물을 흡수하여야 한다. 종자가 물을 흡수하는 것을 침윤(imbibition)이라 하는데, 이 과정에서 씨껍질이 팽창하여 깨지게 된다. 대부분의 식물은 종자가 형성되는 동안 녹말, 단백질, 지방과 같은 영양분을 저장한다. 이렇게 저장된 영양분들은 종자발아시에 배가 자라는데 필요한 에너지와 탄소원을 제공한다. 종자가 물을 흡수하면 저장 영양분을 대사반응에 쓰일 영양소로 분해하는 분해효소들이 활성화된다. 어린 싹이 씨껍질 밖으로 나와 어린뿌리와 잎이 성장하게 되면서 어린식물의 저장 영양분은 대부분 거의 고갈된다. 이 때부터 광합성을 통해 어린 식물의 성장에 필요한 영양분이 공급된다.1)
- 온도 : 온도는 세포의 대사반응과 성장 속도에 영향을 준다. 서로 다른 종의 종자들은(심지어 같은 종의 식물 종자일지라도) 다양한 온도 조건에서 발아한다. 종자는 일반적으로 특정한 온도 범위에서 발아하고, 이보다 높거나 낮은 온도에서는 발아하지 않는다. 많은 종자들이 섭씨16-24도보다 약간 높은 온도에서 발아하지만, 어떤 종자는 어는 점 바로 위에서 발아하기도 하고, 또 온도 조건의 변화를 감지하여 발아하기도 한다. 어떤 종자는 흙의 온도가 -2~2도일 때 발아하고, 어떤 종자는 24-32도에서 발아한다. 한편, 어떤 종자들은 휴면상태를 깨기 위해서 저온에 노출되어야 하는데, 이러한 과정을 춘화(vernalization)라고 한다. 어떤 휴면상태의 종자는 환경이 좋아질 때까지 발아하지 않는다.3) 자라는데 추운 겨울이 필요한 종자는 가을에 물을 흡수하고 더 추운 환경이 될 때까지는 발아가 억제된다. 저온층적(cold stratification)은 발아를 촉진하는 빛을 쬐기 전에 휴면상태를 해제하는 과정이다. 섭씨 4도 정도의 온도는 대부분의 식물 종자의 휴면을 해제하기에 충분하나, 미나리아재비과의 식물은 영하 5도 이하의 온도가 필요하다. 어떤 식물은 산불과 같이 높은 온도에 노출된 후에만 발아하는데 이 과정에서 씨껍질이 부서지기 때문이다.
- 빛 또는 암조건 : 빛이나 암처리는 발아를 시작하게 하는 환경 요인이다. 대부분의 식물들은 빛이나 암조건에 영향을 받지 않지만 숲을 이루는 많은 종자는 숲의 하늘이 열려 어린식물이 자라기 충분한 빛이 있기 전까지는 발아하지 않는다.
일부 종자는 발아하기 위해 특별한 환경을 필요로 한다. 예로 불에 의한 열, 오랜 기간동안 물에 노출되는 것, 또는 동물의 소화기관을 통과하면서 씨껍질을 약하게 하는 것들이다.
침종(종자를 파종하기 전에 물에 담가 불림으로써 수분을 종자에 공급하는 과정)을 통한 종자발아 (출처: 정동훈)
참고문헌
1. Raven, Peter H.; Ray F. Evert; Susan E. Eichhorn (2005) Biology of Plants, 7th Edition. W.H. Freeman and Company Publishers, 504–508
2. Siegel, S. M.; Rosen, L. A. (1962) Effects of Reduced Oxygen Tension on Germination and Seedling Growth. Physiologia Plantarum, 15: 437–444
3. Carol C. Baskin, Jerry M. Baskin (1998) Seeds: Ecology, Biogeography, and, Evolution of Dormancy and Germination. Elsevier Science, 5–35
동의어
종자 발아