하배축

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하배축

발아하고 있는 어린식물에서 뿌리와 떡잎 사이에 있는 부분을 하배축이라고 한다. 하배축은 어린식물의 줄기역할을 한다. 진정쌍떡잎식물의 종자가 발아하면 어린뿌리(유근, radicle)이 먼저 나와 땅속으로 들어간다. 하배축은 어린뿌리 다음에 나와 발아하고 있는 종자를 땅 위로 치켜올린다. 그 후 종자에서 떡잎이 나오고 슈트가 발달한다.

목차

  1. 1.벼과식물에서 하배축에 해당하는 기관
  2. 2.하배축 신장에 영향을 미치는 요인
  3. 3.참고문헌

벼과식물에서 하배축에 해당하는 기관

벼, 옥수수 등의 벼과식물의 종자는 쌍떡잎식물과 다른 구조를 하고 있다. 쌍떡잎식물의 떡잎에 해당하는 기관을 벼과식물에서는 자엽초(coleoptile)이라고 하는데, 한장의 자엽초가 안쪽에서 발달하는 어린줄기와 어린싹(plumule)을 감싸고있다. 아직 땅속에 남아 있는 종자와 어린싹 사이에 있는 중배축(mesocotyl)이 윗 부분을 밀어 올리며 2차뿌리가 발달한다. 따라서 중배축이 쌍떡잎식물의 하배축 역할을 한다.

하배축 신장에 영향을 미치는 요인

하배축의 성장은 환경 조건의 변화에 대해 민감하게 영향을 받기 때문에, 다양한 자극에 대한 식물 성장 반응을 연구하기에 좋은 반응으로서 활용되어 왔다. 주로 빛의 종류와 광량이 하배축의 성장에 미치는 영향에 대한 연구들과 다양한 식물호르몬에 대한 하배축 신장 반응에 대한 연구가 많이 수행되었다.

  • 빛 : 빛은 대표적인 하배축 성장 억제 조건이다. 어두운 곳에서 자란 어린식물은 가늘고 긴 하배축을 가지고 있다. 반면에 빛 조건에서 자란 어린식물은 하배축이 짧고 굵다.  어두운 곳에서 자라다가 빛 조건으로 옮기면 하배축의 길이 성장은 억제된다. 빛의 파장에 따른 식물의 반응성 연구에서 하배축 길이 성장은 주요 광반응성 표현형으로 활용되어왔다.1)
  • 지베렐린 : 식물 호르몬 지베렐린은 하배축 신장을 촉진한다. 지베렐린 생합성 및 신호 전달 결손 돌연변이체들에서 하배축 신장은 저해되어 있다.2)
  • 옥신 : 낮은 농도에서 옥신은 하배축의 신장을 촉진시키는데, 어두운 곳에서 자란 어린식물에 옥신을 처리하면 오히려 하배축의 성장이 저해된다. 이는 과도하게 높은 농도의 옥신이 세포 신장을 억제하는 효과를 나타내기 때문이다. 고온 조건에서 하배축의 길이 성장이 촉진되는데, 이는 고온에 의해 세포내 옥신 생합성 유전자의 발현이 증가하기 때문이다. 즉, 고온은 옥신의 생산을 증가시켜 하배축의 성장을 촉진한다.3)
  • 스트리고락톤 : 스트리고락톤은 하배축의 신장을 억제하는데 광수용체인 크립토크롬과 피토크롬 신호전달에 의존적이다.4)
  • 에틸렌 : 암조건에서 에틸렌은 하배축 성장을 저해하지만, 빛 조건에서 에틸렌은 하배축 성장을 촉진한다. 특히 적색광에 의해서만 에틸렌에 의한 하배축 성장 촉진이 일어나고, 원적색광과 청색광 조건에서는 에틸렌에 의한 하배축 성장 촉진이 일어나지 않는다.5)6)7)
  • 브라시노스테로이드 : 브라시노스테로이드는 광형태형성에서 빛과 길항작용을 한다. 빛이 하배축 성장을 억제하는 반면에 브라시노스테로이드는 하배축 신장을 촉진하고, 브라시노스테로이드 기능 상실 돌연변이체들은 암조건에서도 하배축길이 성장이 억제되고 빛 조건에서 나타나는 광형태형성 표현형을 보인다. 광형태형성 과정에서 하배축 성장은 빛과 브라시노스테로이드의 상호작용에 의해 조절된다.8)9)  

빛 환경에 따른 하배축 길이 성장 (출처: 소문수)

참고문헌

1. Vandenbussche, F., Verbelen, J.-P., Straeten, D. V. D. (2005) Of light and length: regulation of hypocotyl growth in Arabidopsis. BioEssays, 27: 275–284
2. Cowling, R. J., P. Harberd, N. P. (1999) Gibberellins control Arabidopsis hypocotyl growth via regulation of cellular elongation. Journal of Experimental Botany, 50: 1351–1357
3. GRAY, W. M., STIN, A. O., SANDBERG, G. 등 (1998) High temperature promotes auxin-mediated hypocotyl elongation in Arabidopsis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 95: 197–7202
4. Jiaa, K.-P., Luoa, Q., Hea, S.-B. 등 (2014) Strigolactone-Regulated Hypocotyl Elongation Is Dependent on Cryptochrome and Phytochrome Signaling Pathways in Arabidopsis. Molecular Plant, 7: 528–540
5. Ecker J. R. (1995) The ethylene signal transduction pathway in plants. Science, 268: 667–675
6. Smalle J., Haegman M., Kurepa J. 등 (1997) Ethylene can stimulate Arabidopsis hypocotyl elongation in the light. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A, 94: 2756–2761
7. Shi H., Shen X., Liu R. 등 (2016) The red light receptor phytochrome B directly enhances substrate-E3 ligase interactions to attenuate ethylene responses. Dev. Cell, 39: 597–610
8. Clouse, S.D., Langford, M., McMorris, T.C. (1996) A Brassinosteroid -insensitive mutant in Arabidopsis thaliana exhibit multiple defects in growth and development. Plant Physiol, 111: 671-678
9. Luo, X.-M., Lin, W.-H., Zhu, S. 등 (2010) Integration of light and brassinosteroid signaling pathways by a GATA transcription factor in Arabidopsis. Dev Cell, 14: 872–883

동의어

하배축 신장, 하배축신장 억제