광형태형성과 굴광성

핵심 정리

광형태형성은 빛이 식물의 성장과 분화 형태를 조절하는 광응답의 한 갈래이다. 고등식물에서는 피토크롬을 거치는 반응과 청색수용체를 거치는 반응이 알려져 있다. 굴광성은 빛의 자극으로 기관이 굽는 현상이며, 청색수용체 계열의 반응이다. 굴광성과 피토크롬 반응은 빛의 종류와 나타나는 모양이 다르므로 구분해야 한다.

굴광성에는 청색광이 가장 유효하다. 굴광현상에는 400～500nm, 특히 440～480nm의 광이 가장 유효하다. 빛을 한쪽에서 받으면 빛을 받은 쪽의 옥신이 그늘 쪽으로 이동하여 조사 쪽 옥신 농도가 낮아진다.

굴광성의 방향은 기관의 종류에 따라 다르다. 뿌리는 빛을 피해 굽는 음성 굴광성을, 줄기는 빛을 향해 굽는 양성 굴광성을 나타낸다. 이 방향 차이는 옥신 농도 분포와 함께 기억해야 한다.

피토크롬은 적색광을 흡수하면 Pfr형으로, 원적색광을 흡수하면 Pr형으로 전환된다. 피토크롬에서 적색광은 종자 발아를 촉진하고 근적외선광은 발아를 억제한다. 피토크롬 경로는 줄기 신장도 조절한다. 적색광은 줄기 신장을 억제하므로 성체 완두의 절간 신장을 억제한다. 광형태형성은 빛의 종류와 파장에 따라 발아, 신장, 탈황백화 등 여러 형태 변화를 일으킨다.

자세히

굴광성을 일으키는 광의 파장

굴광성을 구분하는 첫 기준은 빛의 색이다. 굴광성을 주로 일으키는 빛은 적색광이 아니라 청색광이다. 청색광 반응에는 배축의 신장 억제, 자엽 전개, 자엽 개폐, 색소 생합성 등이 알려져 있다. 파장 범위를 묻는 선지에서는 400～500nm 전체와 그중 440～480nm를 구별해야 한다. 두 범위 가운데 어느 것을 가리키는지 확인하지 않으면 청색광이라는 말만으로 답을 고르기 쉽다. 청색광과 적색광을 구별

두 계열은 관여하는 광수용체부터 다르다. 따라서 굽힘 현상을 묻는 선지와 발아·신장을 묻는 선지를 섞어 놓으면 틀리기 쉽다.

피토크롬과 줄기 신장

줄기 신장은 파장에 따라 촉진되거나 억제된다. 청색광과 적색광은 작물의 신장을 억제하고 원적색광은 신장을 촉진한다. 군락 아래쪽에는 원적색광 비율이 높아 식물이 도장하기 쉽다. 자외선과 같은 단파장의 광은 식물의 신장을 억제한다. 세 사실은 모두 신장에 관한 내용이므로, 신장을 촉진하는 빛이 원적색광이라는 점을 기준으로 구분하면 된다.

피토크롬 형태 전환과 발아

적색광과 근적외광은 종자 발아에 서로 반대되는 영향을 준다. 상추 종자는 적색광에 의해 발아가 촉진된다. 반면 상추 종자는 근적외광 조사에 의해 발아가 억제된다. 두 빛의 효과를 한 쌍으로 기억하면 빛의 이름만 바꾼 선지를 가리기 쉽다. 아래 표는 두 빛의 효과와 피토크롬 형태 변화를 함께 정리한 것이다.

유식물의 탈황백화와 1차엽

광형태형성은 유식물 단계에서 잎과 색소의 발달로도 나타난다. 귀리 유식물에서는 적색광에 의해 탈황백화가 촉진되고 잎이 펼쳐진다. 겨자 유식물에서는 적색광에 의해 1차엽이 발달하고 안토시아닌 생성이 촉진된다. 작물 이름과 결과를 짝지어 기억하면 두 작물의 결과를 뒤바꾼 선지를 가릴 수 있다. 귀리는 탈황백화, 겨자는 안토시아닌