생식생장

배발생 초기부터 생식세포 계열이 생기는 동물과는 다르게, 식물은 영양생장으로부터 생식생장으로 전환한 이후부터 꽃이라는 생식세포 계열이 발생한다. 즉, 생식생장이란 유성생식을 하는 식물의 생식기관이 분화, 발달하는 것을 말한다. 생식생장에 해당하는 기관들은 모두 생장점으로부터 발생하는데, 생식생장을 관장하는 특별한 세포는 존재하지 않는다. 이것은 생장점의 세포가 영양생장을 진행하다가 특정 시기에 생식생장으로 전환됨을 의미한다.

목차

식물이 영양생장에서 생식생장으로 전환하게 하는 요건은 매우 다양하고 복잡하다. 일장(낮의 길이), 광량, 온도, 영양소 등이 생식생장을 조절하는 요소로 알려져 있고, 이중 가장 잘 알려진 신호는 일장이다. 이런 다양한 요소에 의해서 개화호르몬(florigen)이 잎에서 만들어지고, 관다발을 통하여 생장점으로 이동한 후 식물을 생식생장으로 전환하게 한다.¹⁾

그림 1. 개화호르몬의 존재를 확인하는 실험(출처: KSPB)

꽃핀 식물에 어린식물을 접목하면 빨리 꽃이 피는 반면, 어린식물에 어린식물을 접목하면 평상시대로 꽃이 핀다. 이는 개화호르몬이 꽃이 핀 식물의 잎에서 생장점으로 이동한 후 꽃기관의 발생을 유도하기 때문이다(그림 1).

꽃은 식물의 생식기관을 보호하고 자손을 낳기 위하여 필요한 세포와 구조물을 만드는 역할을 한다. 식물은 만들어진 정세포와 알세포가 수정 과정을 거쳐 결합하게 된다. 정세포는 다양한 방법(바람, 곤충 등)을 통해 자신이 생산된 식물 혹은 다른 식물의 난세포와 수정한다. 수정 후에는 복제와 분열을 거듭하며 종자(씨앗)를 형성하게 된다.

유성생식은 다양한 유전적 변이를 유도하기 때문에 다양성 측면에서 유리하지만, 유성생식의 과정은 많은 시간, 에너지, 자원을 소모하기 때문에 생존에는 불리해서 전체적인 유성생식의 기간은 길지 않다.

그림 2. 유성생식의 과정(출처: KSPB)

일부 식물은 한 부모를 통해서 번식하는 무성생식을 통해 세대를 진전한다. 무성생식의 경우에 자손은 부모와 동일한 생명체이다. 매우 다양한 무성생식의 종류가 있는데, 식물의 뿌리에서부터 새로운 자손 식물이 자라는 식물도 있고, 잎이 땅에 닿으면 새로운 식물로 자라는 경우도 있다. 무성생식은 매우 혹독한 기후와 환경에서도 자손을 번식하는 것에서는 유리하지만, 유전적 다양성을 만들기 힘들기 때문에 이러한 점은 유성생식보다 불리하다.

그림 3. 무성생식의 모식도(출처: KSPB)

1. Gilbert SF (2000) The Vegetative-to-Reproductive Transition. Developmental Biology. 6th edition. Sunderland (MA): Sinauer Associates