정세포

수술의 소포자모세포는 감수분열을 거쳐 소포자를 형성한다. 소포자의 핵은 유사분열을 거쳐 영양핵을 갖는 영양세포와 난세포와 수정하는 정핵을 갖는 정세포를 완성한다.

목차

핵상이 2n인 소포자모세포는 감수분열하여 핵상이 n인 4개의 소포자를 형성한다. 이후 소포자핵은 유사분열을 통해서 1개의 영양핵과 1개 혹은 2개의 정세포를 가진 소배우자인 꽃가루를 완성한다(그림 1). 1개의 정세포를 가진 식물은 한 번의 유사분열을 하는데, 가지, 담배, 토마토, 백합 등이 여기에 속한다. 2개의 정세포를 가지는 식물은 두 번의 유사분열을 하고, 벼, 밀, 옥수수, 무우, 배추, 유채, 국화들이 여기 속한다.

그림 1. 꽃가루 형성 과정(출처: KSPB)

다른 생물들에 비해 꽃식물에서의 생식세포 생성은 세대교번의 과정을 거치기 때문에 조금 더 복잡하다. 이 경우에 감수분열은 직접적으로 배우자체를 만들지 않고 소포자를 만들게 되며, 이 소포자의 유사분열에 의해서 소배우자를 생성한다.

세대교번은 2배체(2n)인 포자체 세대와 반수체(1n)인 배우자체 세대가 서로 번갈아 나타나는 것을 말한다.

중복수정(double fertilization)은 속씨식물에서만 일어나는 특이한 수정 방식이다. 유사분열을 통해 만들어진 1개의 영양핵과 2개의 정세포가 화분관을 통해 배낭에까지 도착하면, 영양핵은 파괴되고 2개의 정세포는 각각 수정된다. 한 정핵은 난세포와 수정하여 수정란이 되고, 이후 이는 실제 식물로 발달하는 배를 형성한다. 다른 한 정핵은 극핵을 지닌 중심세포와 수정하여 배가 생장할 때 영양을 공급하는 배젖(endosperm)으로 발달한다.

꽃가루가 암술대에 도착하면 수분을 공급받아 발아를 시작한다. 꽃가루의 특정 부위(화분관이 발달하는 부위)의 세포막은 골지 소낭의 표적이 되어 계속적인 융합이 일어나고 아주 빠르게 생장한다. 예를 들면 옥수수 꽃가루관은 시간당 1 cm까지 길이 신장이 가능하다. 담배나 애기장대의 경우에는 감마-아미노부틸산(GABA)과 같은 유도 물질을 암술에서 배출하여, 꽃가루관이 배낭에 도달할 수 있도록 유도해준다. 꽃가루관 생장의 방향성은 칼슘 농도의 차이와 액틴 미세섬유의 생장에 의해서 결정된다고 알려져 있다. 초기 백합 꽃가루관의 경우는 꽃가루관 끝의 칼슘 농도는 3-5 μM로 추정되는데 꽃가루관 다른 부위는 전체적으로 100 nM의 농도의 칼슘을 가지고 있다.¹⁾ 

그림 2. 중복수정 모식도(출처: KSPB)

1. Zhang J, Huang Q, Zhong S 등 (2017) Sperm cells are passive cargo of the pollen tube in plant fertilization. Nature Plants 3: 17079