스트레스 내성 식물

모두가 만들어 가는 위키 시보드위키
최근 수정 :

스트레스 내성 식물

[ stress tolerant plant ]

스트레스를 받는 환경에서 느리게 생장하고, 오래 살며, 조건이 좋을 때 생식을 하는 식물이다. 스트레스 내성 식물은 환경이 좋은 곳에서도 느리게 자라서 작은 크기를 유지하며, 스트레스에 견디고 순화하는 능력이 잘 발달한 조직을 남긴다.1) 자연에서 스트레스는 식물의 생존, 생장 및 생식을 억제할 수 있는 열, 저온, 수분 부족, 염분 과다, 영양염류 부족, 빛의 부족 등의 환경요인이다.

바닷가 암반 위의 물이 부족하고 강한 자외선이 쪼이는 환경에 적응해 살고 있는 땅채송화 (출처: 이규송)

목차

  1. 1.정의
  2. 2.RCS 모델
  3. 3.스트레스를 야기하는 요인
    1. 3.1.식물에게 스트레스를 야기하는 생물요인
    2. 3.2.식물에게 스트레스를 야기하는 비생물 요인
  4. 4.스트레스에 대한 식물의 반응
  5. 5.참고문헌

정의

스트레스를 받는 환경에서 느리게 생장하고, 오래 살며, 조건이 좋을 때 생식을 하는 식물이다. 자연적인 스트레스에 반응하여 적절한 생리화학적 적응 혹은 형태학적 적응을 하여 다른 식물들은 살 수 없는 극단적인 환경에서도 살 수 있는 식물이다. 자연에서 스트레스는 식물의 생존, 생장 및 생식을 억제할 수 있는 열, 저온, 수분 부족, 염분 과다, 영양염류 부족, 빛의 부족 등의 환경요인이다. 최근 기후변화와 환경오염에 대한 작물의 생산과 관련하여 스트레스에 대한 식물의 내성 전략에 대한 연구가 증가하고 있다.2) 3)

갯벌의 염이 많은 환경에 적응한 염생식물 군락 (출처: GettyimagesKorea)

RCS 모델

안정된 환경과 교란이 빈번한 환경에 대한 식물의 전략을 설명한 r-K 선택 모델은 환경요인에 대한 생물의 생활사를 잘 표현해 준다. 그라임(J. P. Grime)은 스트레스가 식물의 생활사에 큰 영향을 주는 요인임을 제시하면서, r-K 선택 모델을 확장하여 R-선택, C-선택 그리고 S-선택 으로 구성된 RCS 선택 모델을 제시하였다. 교란지 식물(Ruderal, R-선택 식물)은 자주 교란되는 생육지에 자라고, r-선택종과 마찬가지로 빨리 자라고 생식에 에너지를 많이 투자하는 식물이다. 경쟁형 식물(competitor, C-선택 식물)은 교란이나 스트레스가 적은 환경에서 번성하는 식물로 K-선택 식물과 마찬가지로 크기가 크고 오래 사는 식물이다. 스트레스 내성 식물(stress tolerator, S-선택 식물)은 스트레스를 받는 환경에서 느리게 생장하고, 오래 살며, 조건이 좋을 때에 생식하는 식물이다.

이 모델은 식물에서 개발되었으나 동물에도 적용이 가능하다.1) 예를 들어 사막의 동물은 오래 살고, 부적합한 기후에서 휴면하고, 간헐적으로 생식을 하여 스트레스 내성 식물과 유사한 생활사를 가진다. 또한 이 모델은 유사한 환경에서 사는 종간 또는 개체군 간을 비교하는 데도 유용하다. 같은 환경이라도 특정 종에게는 C-선택 환경이 될 수도 있고, 어떤 종에게는 R-선택 환경이 될 수도 있으며, 다른 종에게는 S-선택 환경이 될 수도 있다. 많은 생물들이 주어진 환경의 변화에 대한 많은 가소성을 보여준다. 따라서 많은 생물들을 중간형의 생활사로 분류할 수 있다.1)

그라임의 식물 생활사 삼각형 모델(RCS 모델). (출처: 한국식물학회) 

스트레스를 야기하는 요인

최적 범위를 벗어난 생물요인과 비생물요인은 식물의 생존, 생장 및 생식을 억제하는 제한요인으로 작용한다. 식물에게 하나의 요인보다는 여러 가지 요인이 복합적으로 스트레스를 야기하는 경우가 많다.3)  

식물에게 스트레스를 야기하는 생물요인

병원균에 의한 감염, 초식, 경쟁 등이다. 이들 모두는 생존, 생장 및 생식을 감소시킬 수 있다.3)

식물에게 스트레스를 야기하는 비생물 요인
  • 빛: 강한 빛과 약한 빛 모두 스트레스를 야기한다. 광합성에 필요한 에너지의 양이 부족해지면 스트레스로 작용한다. 식물조직에 상해를 줄 수 있는 자외선과 강한 빛은 스트레스로 작용한다.  
  • 온도: 높은 온도로 인한 열과 저온은 스트레스로 작용한다. 온도는 식물의 생화학 작용을 매개하는 많은 효소 단백질의 활성과 관련이 있다. 저온은 냉해와 관련이 있다.  
  • 수분: 건조와 홍수 모두 스트레스로 작용한다.  

사하라사막의 식물 (출처: GettyimagesKorea)

  • 양분: 부족한 양분과 지나치게 많은 양분 모두 스트레스로 작용한다.  
  • 염: 염이 많으면 스트레스를 받는다. 
  • 이산화탄소와 산소: 부족할 경우 스트레스로 작용한다. 
  • 오염원: 알루미늄과 같은 독성을 가지는 중금속, 제초제, 이온화 방사선, 이산화황, 질소산화물, 오존과 같은 독성 가스는 스트레스로 작용한다. 
  • 기계적 상해를 일으키는 요인: 바람과 토양침식은 직접적으로 기계적 상해를 입힐 수 있다. 또한 기계적 상해는 다른 요인으로 인한 스트레스에 대한 민감도를 증가시킬 수 있다.
  • 기타: 전기장이나 자기장도 식물에게 스트레스로 작용할 수 있다.  

스트레스에 대한 식물의 반응

스트레스는 보통 식물의 생식, 생장 및 생존의 순으로 영향을 미친다. 스트레스 초기에는 생식에 대한 에너지를 줄이고, 스트레스가 강해지면 생장을 멈추며, 스트레스가 극단적이면 생존이 불가능하다. 생식과 생장에 영향을 미친 스트레스 요인이 정상상태나 최적범위로 회복되면 식물의 생장과 생식은 정상상태로 되돌아 올 수 있다, 그러나 일정 역치를 벗어나 생존에 영향을 미쳐 사망하면 되돌아오기 힘들다. 따라서 스트레스 내성 식물들은 보통의 식물들은 견딜 수 없는 극단적인 환경조건에서도 생존할 수 있는 능력들을 가지고 있는 경우가 많다.3)

참고문헌

1. 김준호 외 (2007) 현대생태학 개정판. 교문사, 서울, 107-108
2.
3. Shulze ED, Beck E, Muller-Hohenstein K (2002) Plant Ecology. Springer-Verlag, Berlin, 5-207