배젖

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배젖

[ endosperm ]

배젖은 식물 종자의 한 조직으로 배(embryo) 발달 및 발아에 필요한 영양분을 저장, 제공하는 역할을 한다. 벼 옥수수 등 대부분의 식량작물의 종자는 주로 녹말 형태의 영양분을 배젖에 저장하며, 콩과 작물은 오일 또는 단백질 형태로 저장한다. 코코넛 워터 및 코코넛 고기도 배젖의 영양분이다.

옥수수 종자 (출처:gettyimages)

목차

  1. 1.종에 따른 배젖의 다양성
  2. 2.배젖 성숙
    1. 2.1.호분층(aleurone layer)
    2. 2.2.녹말저장세포(starchy endosperm)
    3. 2.3.전달세포(transfer cell)
    4. 2.4.배주변세포(embryo surrounding region)
  3. 3.참고문헌

종에 따른 배젖의 다양성

대부분의 종자에 배젖이 존재하지만, 난초과(Orchidaceas), 수생식물로 이루어진 포도스테뭄과(Podostemaceae), 그리고 마름과(Trapaceae)에서는 발견되지 않는다. 배젖은 일반적으로 3배체이지만 바늘꽃과와 Oenothera lamarciana는 2배체, 플룸바고(Plumbago) 속과 페노에아(Penaea) 속의 경우는 5배체이다.1)

배젖 성숙

식물에서 중복수정 시 배낭에 위치한 2개의 중심핵과 꽃가루에서 전달된 1개의 정세포핵이 결합하여 3배체인 배젖핵이 된다. 종자 안의 배낭은 매우 작은 크기로 존재하며 대부분의 공간은 액포가 차지하고 있다. 배젖핵이 형성된 후 연속적인 핵분열이 일어나는데 일반 체세포분열과는 다르게 세포벽 형성이 동반되지 않는 다핵체를 만든다. 식물 종마다 다핵체 핵의 개수는 차이가 있다. 각각의 핵막 주변에 세포 골격이 만들어지고 이를 기반으로 세포벽이 형성된다. 그 결과 초기에는 허파 모양을 형성한다.2) 연속적인 세포분열을 통하여 액포가 차지하고 있는 공간 대부분을 배젖 세포가 차지하게 된다. 이 모든 과정이 수정 후 수일 이내에 마무리되며, 옥수수의 경우 4일, 벼의 경우 3일 정도가 소요된다. 그 후 배젖 세포의 추가적인 세포 분열과 성장으로 성숙된 배젖이 만들어진다. 성숙된 배젖은 4가지의 세포로 구성되어 있다.

벼 씨앗의 구조 (출처:이찬희)

호분층(aleurone layer)

전달세포를 제외한 나머지 배젖의 모든 공간을 호분층이 감싸고 있다. 옥수수와 밀의 경우 1개의 층, 벼는 하나 이상의 층, 보리는 3개의 층으로 이루어져 있다.3) 호분층은 최소 100,000개의 세포로 이루어져 있고, 피틴(phytin), 단백질, 지방 등을 함유하고 있다. 세포 내 소포체가 잘 발달되어 있으며, 많은 수의 미토콘드리아를 가지고 있다. 호분층의 역할은 초기 발아 과정 중 세포벽 분해효소, 가수분해효소 등의 효소를 생성하여 녹말저장세포에 있는 녹말을 분해하여 당을 배에 제공한다. 해당 효소는 지베렐린 신호전달체계의 영향으로 활성화된다. 호분층은 종자의 발아 후기에 예정세포사멸(programmed cell death)로 없어진다.

녹말저장세포(starchy endosperm)

녹말저장세포는 성숙된 배젖의 90% 이상의 공간을 차지하고 있고, 최소 60,000개의 세포로 이루어져 있다. 녹말은 광합성 산물인 설탕(sucrose)로 부터 생성되기 때문에 초기 녹말저장세포에서 해당효소의 활성이 매우 높게 나타난다. 세포 내에 녹말이 축적되기 시작하면, 핵, 미토콘드리아 등의 세포소기관이 예정세포사멸에 의해서 없어지고 그 부분에 녹말이 채워진다.4)

전달세포(transfer cell)

전달세포는 모체와 관다발기관으로 연결이 되어 있어 광합성 산물(설탕)과 물이 배젖으로 전달되는 통로 역할을 한다.1)

배주변세포(embryo surrounding region)

배주변세포는 배를 둘러싸고 있는 배젖세포를 말한다. 이 세포들은 배에 영양분 공급 및 배와 배젖을 구분하는 물리적 장벽을 할 것으로 예상된다.

참고문헌

1. Olsen OA (2001) ENDOSPERM DEVELOPMENT: Cellularization and Cell Fate Specification. Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol, 52: 233-267
2. Bajer AS, Mole-Bajer J (1986) Reorganization of microtubules in endosperm cells andcell fragments of the higher plant Haemanthus in vivo. J Cell Biol, 102: 263–81
3. Becraft PW, Asuncion-Crabb Y (2000) Positional cues specify and maintain aleurone cell fate in maize edosperm development. Development, 127: 4039–48
4. Jones RL, Jacobsen JV (1991) Regulation of synthesis and transport of secreted proteins in cereal aleurone. Int Rev Cytol, 126: 49–88