접합자

접합자는 반수체(1n)인 알세포가 정세포에 수정되어 생긴 2배체(2n)로, 접합자는 반복적인 체세포분열을 하여 포자체(sporophyte)로 발달한다. 겉씨식물은 수배우자(male gamete)에서 발생한 2개의 정세포(sperm cell) 중 한 개만 알세포(egg cell)를 수정하여 접합자를 만들고, 다른 하나는 퇴화한다. 반면 속씨식물에서는 2개의 정세포 중 하나는 알세포를 수정하여 접합자를 만들고, 다른 하나는 중심세포에 있는 두 개의 극핵과 결합하여 3배체 핵을 만들고, 이는 분열하여 배젖(endosperm)이 된다.¹⁾

속씨식물의 접합자 형성 과정. (출처:한국식물학회)

목차

수술의 꽃가루주머니(화분낭, pollen sac)에서 소포자모세포(2n)가 감수분열하여 소포자(1n)가 생성된다. 소포자는 정교한 무늬를 갖는 성숙한 꽃가루(소배우자체, male gametophyte, microgametophyte)로 발달한다. 꽃가루는 부등분열하여 커다란 영양세포와 작은 정세포를 만든다. 속씨식물의 약 1/3은 꽃가루는 방출 전에 정세포가 분열하며 2개로 되며, 약 1/3은 꽃가루관이 자라면서 정세포가 분열한다.

씨방의 밑씨(ovule)는 씨방벽에 연결된 자루(주병, funiculus)와 주피(integument)로 싸여 있는 주심(nucellus)으로 이루어진다. 주심 조직 속에서 생긴 대포자모세포(2n)는 감수분열하여 네 개의 대포자(1n)를 형성한다. 그 중 3개는 퇴화하고 1개만 발달하여 대배우자체(megagametophye, female gametophyte)가 된다. 대배우자체는 핵이 3번 분열하여 8개의 핵을 만든다.

꽃가루관이 밑씨의 주공에 다다르면 정세포의 1개는 알세포를 수정하여 접합자가 되고, 다른 한 개는 중앙의 극핵과 수정한다. 접합자는 배(embryo)로 발달하고, 수정된 극핵은 분열하여 배젖이 된다.  

밑씨솔방울의 밑씨에 있는 주심 속에서 1개의 대포자모세포(2n)가 감수분열하여 4개의 대포자(1n)가 생긴다. 이들 중 3개는 퇴화하고 1개만 핵분열을 하여 다핵성의 암배우자체(female gametophyte)로 자란다. 암배우자체는 일정 기간이 지나면 주공 끝 부분에 2-3개의 알세포(egg cell)를 만든다.

꽃가루솔방울에서 발생한 소포자낭 속의 소포자모세포(2n)가 감수분열을 하여 4개의 소포자(1n)가 형성된다. 각 소포자는 생식세포가 들어 있는 수배우자체(꽃가루, male gametophyte)로 발달한다. 꽃가루받이 후 일정 기간이 지나면 수배우자체가 발아하여 꽃가루관이 형성되고, 그 속에 들어있는 수배우자(male gamete)가 분열하여 1개의 영양세포(vegetative cell)와 2개의 정세포(sperm cell)가 발생된다. 꽃가루관이 장란기 속의 알세포에 도달하면 꽃가루관에서 방출된 2개의 정세포 중 큰 것이 알세포와 융합하여 접합자를 만든다. 다른 한 개의 정세포는 퇴화한다. 따라서 속씨식물과 달리 중복수정을 하지 않으며 접합자만 배로 발달한다.  

가지 끝에 한 쌍의 밑씨(ovule)가 생기며, 밑씨 아래 부분에 발달한 대포자모세포가 감수분열하여 대포자(1n)가 생성된다.

소포자는 소나무에서처럼 꽃가루솔방울에서 발생한 소포자낭에서 형성된다. 소포자는 수배우자체(꽃가루)로 발달하며 그 속의 수배우자는 분열하여 2개의 전엽세포(prothallial cell), 1개의 생식세포(generative cell), 그리고 1개의 관세포(tube)가 발생한다. 성숙한 수배우자체가 공기 중에 방출되어 바람에 의해 밑씨에 도달하면 밑씨의 주공에서 분비한 액체에 달라붙고, 이후 꽃가루관을 형성한다. 수배우자 속의 생식세포는 분열하여 1개의 영양세포와 2개의 정세포를 만든다. 정세포의 앞쪽에는 1,000여 개의 편모가 나선형으로 배열되어 있어 액체 속을 헤엄쳐서 이동하는데, 꽃가루관이 터지면 그 중 한 개의 정세포가 장란기 속으로 들어가 알세포를 수정하여 접합자를 만든다. 다른 한 정세포는 퇴화한다.

고사리류, 이끼류 등의 배우자체에 달리는 자성 생식기관인 장란기(archegonium)는 플라스크 모양으로, 아래 부분에 1개의 알세포가 들어 있다. 장란기 위쪽의 긴 구멍을 따라 정세포(sperm cell)가 들어가 알세포를 수정하여 접합자를 만든다. 

1. 이규배 (2016) 식물형태학. 라이프사이언스,