내동성의 생리적 요인: 수분·당·원형질

핵심 정리

내동성은 작물이 겨울철 저온에서 조직이 얼더라도 견디는 능력이다. 월동기간 중 조직 안에 결빙이 생겨 입는 피해를 동해라고 한다. 따라서 내동성의 크기는 세포 안의 수분 상태와 원형질 성분의 상태에 따라 달라진다.

원형질 성분 가운데 가장 기본이 되는 기준은 탄수화물이다. 전분 함량이 낮고 가용성 당 함량이 높을수록 내동성이 커진다. 가용성 당 함량이 높아지면 세포액의 삼투압도 높아진다. 세포액의 삼투압이 높을수록 작물의 내동성도 커진다.

세 번째 기준은 수분이다. 세포 내 수분 함량이 적을수록 내동성이 커진다. 수분은 자유수와 결합수로 나누어 보아야 한다. 자유수가 많으면 결빙하기 쉬워 내동성이 작아지고, 결합수가 많으면 내동성이 커진다.

발육 단계에 따라서도 내동성이 달라진다. 작물은 생식생장기보다 경화된 영양생장기에 내동성이 강하다. 내동성은 하나의 요인으로 정해지지 않으므로 수분·당·단백질·발육 단계를 함께 살펴야 한다.

자세히

세포 내 수분과 결빙

세포 내 수분은 내동성을 판단할 때 중심이 되는 요인이다. 같은 수분이라도 얼기 쉬운 자유수와 물과 단단히 결합한 결합수를 나누어 보아야 한다. 자유수가 많은 세포에서는 결빙이 쉽게 일어나 동해가 심해진다.

수분 조건에 따라 내동성이 어떻게 달라지는지 아래 표에 정리했다.

수분 투과성도 같은 기준으로 살펴본다. 원형질의 수분 투과성이 커야 물이 세포 밖으로 빠져나가 세포 내 결빙이 억제되고 내동성이 커진다. 반대로 세포 내 수분이 많으면 결빙으로 원형질이 손상되기 쉬워 내동성이 떨어진다. 두 설명 모두 세포 내 결빙을 막는지가 판단 기준이다.

원형질의 수분이 줄고 당이나 단백질 함량이 늘면 내동성이 커진다. 이 설명은 수분 감소와 성분 증가가 함께 나타나는 상태를 다룬다는 점에서 단순히 수분만 묻는 경우와 구별된다.

당·전분과 삼투압

전분과 가용성 당은 같은 물음에서 서로 반대 방향으로 다뤄진다. 전분은 저장 형태의 탄수화물이고 가용성 당은 세포액에 녹아 있는 당이므로, 전분이 줄고 가용성 당이 늘수록 내동성이 커진다고 정리해야 한다.

당분 함량이 많으면 빙점이 낮아져 내동성이 커진다. 빙점이 낮으면 같은 온도에서 세포액이 얼기 어렵다. 삼투압이 높을수록 내동성이 커진다는 기준도 당 함량에 따른 내동성 변화와 같은 방향이다.

원형질 단백질과 점도

원형질 단백질은 -SH기와 -SS기의 비율로 비교한다. -SH기가 많을수록 내동성이 크고, -SS기가 많을수록 내동성이 작다.

원형질의 점도와 연도는 원형질의 물리적 상태를 나타내므로 함께 살펴본다. 점도와 연도가 모두 높을수록 내동성이 커진다.

피해 유형과 발생 조건

결빙으로 생기는 피해는 동해이므로, 저온에서 생기는 다른 피해와 구분해야 한다. 냉해는 결빙 피해가 아니라 저온 피해이다.

과수의 동해는 급속한 동결과 빠른 융해가 일어날 때 커진다. 얼음이 빠르게 생기고 녹는 조건이 피해를 키운다.

포복성 작물은 지표에 가까워 보온 효과를 받으므로 직립성 작물보다 내동성이 강하다. 같은 저온에서도 식물이 지표에 얼마나 가까운지에 따라 받는 영향이 달라진다.