곁뿌리

곁뿌리는 원뿌리에서 분지하는 뿌리로, 내피 안쪽의 내초세포로 부터 세포분열을 통해 자라나온다. 곁뿌리는 물과 영양분의 흡수, 그리고 식물체를 토양에 고정하는 지지 기능을 향상시킨다. 쌍떡잎식물의 경우 배의 어린뿌리(유근)가 발달하여 된 원뿌리(주근)를 가지며, 원뿌리에서 발달되는 곁뿌리들이 여러 번 반복해서 발달해 뿌리계를 형성하는 반면, 외떡잎식물의 경우 배에서 발달하는 주근과 종자근(seminal roots) 및 슈트에서 발생하는 뿌리와 이들에서 자라는 곁뿌리 등으로 뿌리계가 구성되어 있다.¹⁾²⁾

쌍떡잎식물인 명아주의 뿌리(왼쪽)와 외떡잎식물인 방동사니 뿌리(오른쪽) 비교

목차

곁뿌리의 발생에 관한 연구는 주로 애기장대를 모델로 하여 연구가 되었는데, 애기장대의 경우 내피 안쪽의 내초세포로부터 발생한다. 따라서 곁뿌리의 기원이 피층 안쪽에서 발생하여 피층 부위를 뚫고 나오기 때문에 내생적 곁뿌리 발생이라고 한다.

곁뿌리의 발생은 옥신에 의해 시작되는데, 물관부 인근의 내초세포가 수층분열(anticlinal division)을 통해 단층으로 된 10여개의 작은 시원세포를 형성하며, 이들 시원세포가 병층분열(periclinal division)을 하여 내층과 외층을 형성한다. 이들 시원세포가 수층분열과 병층분열을 거듭하여 반구형의 곁뿌리원기(primordia)를 형성하며, 결국에는 원뿌리의 피층을 뚫고 나오게 된다. 곁뿌리는 원뿌리와 마찬가지로 뿌리골무, 정단분열조직, 표피, 피층, 내피, 피층, 관다발들을 모두 갖추고 있다.³⁾

왼쪽 그림. 뿌리의 구조와 곁뿌리의 발생. 오른쪽 그림. 버드나무의 곁뿌리 발생 (A 표피, B 피층, C 관속주, D 내피, E 곁뿌리) (사진 출처: wikimedia commons)

외떡잎식물인 벼의 경우도 곁뿌리 발생은 옥신에 의해 시작되는 것으로 보인다. 아래 왼쪽 그림에서 곁뿌리의 정단분열조직이 푸르게 염색이 되어 있는데 이는 옥신의 농도를 나타내는 마커의 발현양이다. 옥신은 곁뿌리의 정단분열조직에서만 축적되어 있다.

벼의 곁뿌리 발생.

원뿌리계를 갖는 식물에서 가지 뿌리의 발생은 내피세포 안쪽에 배열하는 내초세포에서 기원하기 때문에 가지 뿌리가 발생하는 위치 및 간격이 불규칙이다. 그러나 줄기에서 가지가 형성되는 것은 정단분열조직의 분열 성장시 규칙적인 간격으로 엽원기를 만들고, 이 엽원기는 만들어진 부위를 마디(node)라 하며 엽원기는 잎으로 발달한다. 줄기에서 가지는 잎과 줄기의 겨드랑이 사이에서 발생하기 때문에 일정한 일정한 간격으로 가지를 갖게 된다.

1. 이규배 (2016) 식물형태학(3판). 라이프사언스, 210  
2. Hochholdinger, F.; R. Tuberosa. (2009) Genetic and genomic dissection of maize root development and architecture. Current Opinion in Plant Biology, 12: 172-177
3. Péret, B. 등 (2009) Arabidopsis lateral root development: an emerging story. Trends in Plant Science, 14: 399-408