발달

식물에서의 발달은 수정 후 하나의 세포가 프로그램된 분열을 통해 다세포의 배(embryo)로 자라고, 나아가 식물체로 성장하면서 잎, 줄기 등의 다양한 구조가 만들어지고 성숙하는 일련의 과정을 말한다. 배발생(배발달; embryogenesis) 과정에서 세포의 특성이 결정되고 그 특성에 따라 조직과 기관을 발생시키는 동물과 달리, 식물은 배발생 동안 뿐만 아니라 배발생 과정에서 만들어지는 분열조직(meristem)이라는 구조를 통해 성체가 된 이후에도 계속적으로 기관을 형성하는 발달을 한다.¹⁾ 즉, 동물은 배발생 과정동안 생체의 전체 구조가 형성되지만, 식물은 배발생 과정 뿐만 아니라 배발생 이후에도 계속적인 생체 구조를 만들어 낸다.

목차

종자식물의 세대교번 중 다세포 2배체인 포자체(sporophyte)의 발달 과정은 크게 세 단계로 나눌 수 있다. 배발생(배발달; embryogenesis), 영양발생(영양발달; vegetative development), 그리고 생식발생(생식발달; reproductive development)이 그것이다.

애기장대의 발달 단계 (출처:한국식물학회)

고등식물의 발달은 수정에 의해 형성된 접합체(zygote)로부터 시작된다. 접합체는 식물의 배(embryo)를 형성하기 위하여 분열과 분화를 거듭하며, 접합체로부터 완전한 배가 만들어지는 과정을 배발생 또는 배발달이라 한다. 배발생은 2세포기, 8세포기, 16세포기, 구형 단계, 심장형 단계를 거치며, 특징이 서로 다른 세포는 배 내에서의 위치도 다르기 때문에 배발생은 극성(polarity)을 띤다. 배발생 동안 세포들은 표피조직, 외피조직, 관다발조직 등을 형성하기 위한 기능적으로 분화되며, 발생이 끝나 성숙한 배는 정단분열조직(shoot apical meristem), 배축(hypocotyl), 뿌리 분열조직(root meristem), 뿌리골무(root cap), 떡잎(cotyledon)의 다섯 부분으로 구분된다.

애기장대의 배발달 (출처:한국식물학회)

발아(germination)와 함께 배는 휴면 상태를 끝내고 영양발달이 시작된다. 종에 따라 발아에 필요한 여러 요소들이 있으며, 습도, 한랭 지속 정도, 열, 그리고 빛 등이 이에 포함된다. 떡잎 또는 배젖(endosperm)에 저장된 것을 이용하여 식물은 추가적인 기관을 형성하기 시작하는데, 뿌리 분열조직에서 뿌리가, 그리고 정단분열조직에서는 줄기와 잎이 자라난다. 배아 상태에서 기관의 특성이 모두 결정되는 동물과 달리, 식물의 영양발달은 아직 끝이 규정되지 않은 상태이므로 주위의 환경에 따라 각 기관의 생장 정도가 결정된다.

 영양발달이 끝나면 식물은 크기, 온도, 광주기 등의 내부적 또는 외부적 신호에 반응하여 생식발생에 돌입한다. 종자식물에서 생식발달은 곧 꽃의 발달을 위한 꽃분열조직(floral meristem)의 형성을 의미한다.

1. Leopold, A. C. (1997) Plant Growth and Development. 2nd ed. McGraw-Hill, p183