관속식물

관속식물은 포자체에 유관속조직(물관부와 체관부)이 발달한 식물을 말하며 관다발식물이라고도 한다. 관속식물은 현재 전 세계에 316,000여 종이 속해 있다.

목차

관속식물은 건조한 대기의 환경에 적응하기 위한 몇 가지의 특징을 가지고 있다. 첫째, 표피세포 외부에 각피를 가지고 있다. 공기와 직접 닿는 곳은 건조한 환경에 의해 식물 내부의 수분을 쉽게 잃어버리게 된다. 식물의 가장 바깥쪽 세포 외부 표면에 있는 각피는 식물체 내의 수분을 보호해준다. 둘째, 관속조직을 가지고 있다. 물관부와 체관부로 이루어진 관다발(유관속조직)을 발달시켜 땅속에서 흡수한 물과 무기물질을 슈트로 이동시켜준다. 관속식물은 통수성 조직이 있어 물과 무기물질의 이동을 원활하게 해주며, 비관속 식물보다 상대적으로 큰 크기로 진화되었다. 셋째, 배(embryo)를 둘러싸는 조직을 가진다. 정세포와 알세포가 수정하여 만들어진 배는 건조한 환경에서 살아남을 수 있도록 이를 둘러싸는 조직이 발달한다.¹⁾

1) 독립생활하며 오래 생존하는 포자체 : 모든 육상식물들은 반수체인 배우체 세대와 이배체인 포자체 세대를 교대하는 세대교번을 한다. 이 중 관속식물은 포자체 세대가 배우체 세대보다 더 우세하며, 일생의 대부분이 포자체 세대이다. 포자체는 발달 초기에 배우체로부터 양분을 얻지만 그 이후에는 독립적으로 양분을 합성하여 생존한다.

2) 가지를 치는 포자체 : 관속식물의 포자체 줄기는 선태류와 달리 가지를 친다. 최초 관속식물의 줄기는 차상분지로 가지를 쳤고, 그 후 위단축분지, 단축분지의 방식이 출현하게 되었다. 관속식물은 포자체의 가지가 분지함에 뜨라 포자낭을 여러 개 형성할 수 있어서 비관속식물에 비해 보다 많은 수의 포자를 형성할 수 있다.

3) 목질화된 이차벽 : 관속식물은 페놀 화합물의 중합체인 리그닌(목질소)을 가지며 이는 세포막과 일차벽 사이에 만들어지는 이차벽에 들어가 쌓인다. 리그닌으로 인해 2차 세포벽은 강하고 견고해진다. 이를 통해 식물체의 키가 더 커져도 구조적 안정을 얻을 수 있다.

4) 후벽조직 : 목질화된 이차벽을 가지는 세포로서 비통도 세포들로 이루어져 있다. 후벽조직은 길고 얇으며 양끝으로 가면서 뽀족해는 세포인 섬유세포, 불규칙한 형태의 세포인 보강세포 이 두 유형이 있다.

5) 물관부의 통수요소 : 관속식물은 물과 무기물의 이동을 가능하게 해주는 물관부를 가진다. 물관부는 통수요소, 유조직, 후벽조직이 연합해 형성된 통수조직이다. 통수요소에는 가도관과 도관절이 있는데 천공판의 유무에 따라 구분된다. 가도관은 원시적인 유형의 통수요소로 천공판이 없고 벽공을 통해 물을 수송한다. 도관은 가도관으로부터 독립적으로 진화한 통수요소로서 길이가 짧고 직경이 넓어 물을 보다 효율적으로 수송할 수 있으며 속씨식물에서만 볼 수 있다.

6) 체관부의 사요소: 관속식물은 당을 이동을 원활히 해주는데 특화된 조직인 체관부를 가진다. 체관부는 사요소(통양요소), 유조직, 후벽조직이 연합해 조직을 형성한다. 사요소에는 사세포와 사관절이 있다. 사세포는 비속씨식물에만 발견되는 원시적인 형태이고, 사관절은 사세포로부터 진화되어 만들어진 형태로 속씨식물에서만 발견된다.

7) 내피 : 관속식물은 일부 줄기와 뿌리에 존재하는 내피를 가지고 있다. 내피의 각 세포에는 카스파리띠가 있어 외부의 물과 무기물이 관속조직으로 들어갈 때 식물체가 필요한 것을 흡수하고 불필요하거나 유해한 것을 선택적으로 걸러주는 역할을 한다.

8) 뿌리 : 관속식물은 뿌리를 가지고 있어 물과 무기물을 흡수하고, 식물체를 고착시키는 역할을 한다. 뿌리는 현재 멸종된 리니아식물(Rhyniophytes)과 현생하는 솔잎난식물을 제외한 모든 관속식물에 존재한다.²⁾

관속식물은 육상식물에 속하는 단계통군이다. 관속식물에는 비종자식물(양치식물), 종자식물(겉씨식물, 속씨식물)이 포함되어 있다. 관속식물의 계통에서 양치식물은 선태식물로부터 진화되었고, 이어서 두 종자식물군인 겉씨식물과 속씨식물이 진화되었다.²⁾ 비종자식물에는 멸종한 분류군인 리니아식물(Rhyniophyte), Zosterophyllophyte, Trimerophytophyte와 현생하고 있는 분류군인 석송문(Lycopodiophyta)과 양치식물문(Monilophyta)이 있다. 종자식물에는 멸종한 분류군인 종자고사리류(Pteridosperms)와 현생하고 있는 분류군인 구과식물문(Pinophyta), 소철문(Cycadophyta), 은행나무문(Ginkgophyta), 매마등문(Gnetophyta), 속씨식물문(Magnoliophyta)이 있다.³⁾

관속식물의 계통수 (출처:오상훈)

1. 이규배 (2012) 식물형태학(2판). 라이프사이언스,
2. 김영동, 신현철 역 (2011) 식물계통학(2판). 월드사이언스, 
3. Qiu YL, Li L, Wang B 등 (2007) A nonflowering land plant phylogeny inferred from nucleotide sequences of seven chloroplast, mitochondrial, and nuclear genes. International Journal of Plant Sciences, 168: 691-708