통기조직

통기조직은 일부 수생식물의 잎, 줄기, 뿌리에서 발견되는 조직으로서, 공기가 순환할 수 있도록 세포 사이에 큰 간격이 있고, 외벽이 얇은 세포로 이루어져 있다.¹⁾ 통기조직은 저산소 조건(hypoxia)에서 이산화탄소, 산소, 에틸렌과 같은 가스의 교환에 도움을 주며, 수생식물에서는 식물체가 물에 뜨게 해주는 역할을 한다.

줄기 횡단면을 통해 본 통기조직의 모식도 (출처:정동훈)

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통기조직은 생성 과정에 따라 파생 통기조직(lysigenous arenchyma)과 이생 통기조직(schizogenous arenchyma)의 두 가지로 나눌 수 있다.²⁾ 파생 통기조직은 뿌리의 내층 세포의 일부가 예정세포사멸(programmed cell death)을 통해 붕괴되어 공기를 채울 수 있는 공간을 만들어 생긴다. 이생 통기조직의 경우 서로 접하고 있는 세포를 접착시키는 중층(middle lamella)의 펙틴 성분이 분해되어 형성된다. 많은 수생식물과 벼와 같은 습지식물의 경우, 통기조직은 물 속에 잠겨있지 않을 때에도 계속적으로 미리 만들어 진다.

수생식물이 아닌 옥수수, 밀, 해바라기, 토마토와 같은 식물의 경우, 저산소 조건과 같은 불리한 환경 조건에서 통기조직의 형성이 촉진된다. 파생 통기조직의 형성은 산소가 부족한 조건 이외에도 질소, 인, 황과 같은 영양분이 부족한 조건, 고온과 같은 스트레스 조건에서도 형성될 수 있다. 이생 통기조직은 주로 수생식물에서 발견되며 세포의 사멸 없이 세포의 분리로 인해 발생한다. 일부 식물은 서로 다른 조직에서 파생 통기조직과 이생 통기조직이 각각 발견되기도 한다. 

수생식물인 쇠뜨기말풀(Hippuris 속)의 줄기 단면. (출처: gettyimage)

통기조직은 물에 잠겨있는 뿌리와 같은 저산소 조건에 처한 조직에 산소와 이산화탄소와 같은 기체가 통과하고 저장될 수 있는 역할을 한다. 수생식물의 경우, 대기 중 또는 광합성 과정을 통해 형성된 산소를 뿌리털까지 공급할 수 있는 역할을 수행한다. 또한 뿌리에서 형성된 이산화탄소와 같은 기체를 제거하는 역할도 수행한다. 이때 일부 식물들은 뿌리주변에 있는 메탄가스를 통기조직을 통해 대기 중으로 내보내기도 한다. 식물이 뿜어내는 메탄은 온실가스 효과에 의한 지구온난화에 영향을 미치기도 한다. 특히, 벼를 재배하는 지역에서 많은 양의 메탄이 배출되는 것으로 알려져 있다.  

1. Drew MC, He CJ, Morgan PW (2000) Programmed cell death and aerenchyma formation in roots. Trends Plant Sci, 5: 123-127
2. Kordyum EL, Shevchenko GV, Brykov VO (2017) Cytoskeleton during aerenchyma formation in plants. Cell Biol Int,