겉씨식물

겉씨식물(나자식물)은 꽃이 피지 않고, 밑씨에서 발달한 종자가 나출되는 식물군으로, 종자가 심피에 의해 둘러싸여 있는 속씨식물(피자식물)과 상대되는 분류군이다. 과거 속씨식물의 진화 전 단계로만 여겨졌던 겉씨식물은 유전자 염기서열을 계통분석한 결과 속씨식물의 자매군임이 밝혀졌다. 겉씨식물의 영어 명칭 gymnosperms의 어원은 ‘gymnos(naked) + sperma(seed)'로서 "종자가 감싸는 구조로 덮여서 보호되지 않고 노출되어 있다"는 뜻으로 배주가 심피로 둘러싸이지 않았기 때문에 붙여진 이름이다.¹⁾

종자가 나출된 주목 열매 (출처: 한국식물학회, 안진흥)

목차

겉씨식물의 수분은 주로 바람에 의해 이루어진다. 주심에서 분화한 배낭세포가 감수분열을 해 배낭세포를 만들고, 다시 체세포분열을 하여 많은 양의 녹말을 저장한 다세포배낭이 된다. 이것을 배젖이라고 하며 겉씨식물에서는 수정 전에 만들어진다. 꽃가루(화분)가 바람에 의해 수분이 되어지면 밑씨 속의 주피와 주심 사이에 있는 화분실에 들어가 수정할 때 까지 몇 달 동안 이곳에 머무르며 정자와 정세포를 만든 후 밑씨 속에서 배젖 형성이 끝나면 수정이 이루어진다. 중복수정을 하는 피자식물과 달리 겉씨식물은 단일수정을 한다.

은행나무의 경우는 4월 경에 수분이 일어나고 9월 경에 수정이 되며, 소철의 경우는 6-7월 경에 수분이 일어나 9-10월에 수정되고, 소나무의 경우는 5월 경에 수분이 일어나 이듬해 6월에 수정이 일어난다. 은행나무문과 소철문의 경우 정자가 운동성을 가지고 있어 수정시 꽃가루관을 헤엄쳐 배낭에 이르고, 장란기 속의 2개의 알세포와 각각 수정하는데, 이 중 1개만 배로 발달하고 다른 하나는 퇴화한다. 반면에 구과식물문의 경우 정자가 비운동성을 가지고 있어 수정시 꽃가루관이 장란기실 안까지 자라나 장란기 속의 2개의 알세포와 더 가깝게 운반된다는 차이점을 가지고 있다. 구과식물문도 수정된 후 1개만 배로 발달하고 다른 하나는 퇴화 한다.²⁾

현존하는 겉씨식물은 Cycadophyta(소철문), Ginkgophyta(은행나무문), Gnetophyta(마황문), Coniferophyta(구과식물문)으로 분류되며, Pteridospermales(종자고사리목) 및 Cordaitales(코르다이테스목)의 개체들은 멸종된 겉씨식물로서 화석으로 확인 가능하다. 계통연구 결과 겉씨식물 중에서 Cycadophyta(소철문)이 가장 먼저 분지하였고, 그 다음으로 Ginkgophyta(은행나무문)이 분화하였으며, Coniferophyta(구과식물문)과 Gnetophyta(마황문)은 자매군으로 자리하고 있다.³⁾

겉씨식물은 전 세계에 총 12과 83속 약 1,080종이 분포하며, 한반도에는 총 8과 23속 약 50종이 자란다.⁴⁾

겉씨식물 A. 소철문 소철 B. 은행나무문 은행나무 C. 마황문 마황 D. 구과식물문 소나무 (출처: 오상훈(A), GettyimagesKorea(B, C, D))

1. 이규배 (2012) 식물형태학(2판). 라이프사이언스,
2. Walters DR, Keil DJ (1996) Vascular Plant Taxonomy. Kendall Hunt Pub Co, Dubuque Lowa,
3. 김영동, 신현철 역 (2011) 식물계통학(2판). 월드사이언스, 
4. Christenhusz MJM, Byng JW (2016) The number of known plants species in the world and its annual increase. Phytotaxa, 261: 201-217