무기영양소의 기능과 결핍

핵심 정리

무기영양소는 식물이 토양 용액에서 흡수해 체내 대사에 쓰는 무기 원소다. 생장과 생식에 반드시 필요한 원소를 필수원소라 하며, 필요량에 따라 다량원소와 미량원소로 나눈다. 이 구분은 필요량의 차이를 나타내며 중요도의 차이를 뜻하지 않는다.

원소가 맡는 기능은 대체로 세 갈래다. 엽록소, 핵산, 인지질처럼 물질을 구성하는 성분이 되거나, 효소를 활성화하고 삼투압을 조절하거나, 세포벽이나 조직의 골격을 이룬다. 한 원소가 여러 기능을 함께 가질 수 있으므로, 원소 하나를 기능 하나와 연결해 외우면 선지를 가르기 어렵다.

결핍 증상이 어느 잎에 먼저 나타나는지는 원소의 체내 이동성에 따라 달라진다. 이동성이 높은 원소는 결핍이 생기면 오래된 잎에서 어린 잎으로 재분배되므로 오래된 잎에 증상이 먼저 나타난다. 이동성이 낮은 원소는 재분배되지 않아 어린 잎부터 증상이 나타난다. 이 원리는 결핍을 판별하는 기준이다.

무기염은 뿌리의 세포질막을 통과하는 선택적 과정이나 세포벽을 따르는 이동으로 흡수된다. 두 경로의 차이를 아는 것이 이 단원의 기초다. 토양 환경도 결핍의 원인이 된다. 산성비로 산림토양이 산성화되면 수목에 칼슘 결핍 증상이 나타날 수 있다.

자세히

이동성과 결핍 잎의 위치

인, 칼륨, 마그네슘은 식물체 내에서 이동성이 높아 결핍 증상이 오래된 잎에 먼저 나타난다. 이 세 원소는 재분배되는 원소의 대표다. 칼륨 결핍 증상은 오래된 잎에서 먼저 나타난다.

질소는 단백질과 엽록소의 구성 성분이며, 질소 결핍 증상은 성숙한 잎에서 먼저 나타난다. 가을에는 낙엽 전 잎에서 이러한 재분배가 드러난다. 가을철 낙엽 전 잎에서는 N, P, K 함량이 줄고 Ca 함량은 증가한다.

이동성이 낮은 원소의 결핍 증상은 어린 잎에서 먼저 나타난다. 철은 엽록소 합성과 전자 전달에 관여하고 식물체 내 이동이 잘 되지 않아 결핍 증상이 어린잎에 먼저 나타난다. 마그네슘은 엽록소 구성성분이며 체내 이동이 쉬워 성숙잎에서 결핍이 먼저 나타난다. 반면 망간은 엽록소 합성에 필수이고 체내 이동이 어렵다. 이동성이 낮은 원소는 어린 잎부터 증상이 나타난다.

표의 두 묶음에는 같은 원리가 반대로 적용된다. 원소 이름보다 이동성을 먼저 떠올려야 결핍이 먼저 나타나는 잎을 정확히 맞힐 수 있다.

엽록소와 효소에 쓰이는 원소

마그네슘은 엽록소의 구성성분이며 효소작용에 관여한다. 같은 엽록소 계열이라도 원소마다 기능의 비중은 다르다. 망간은 엽록소 합성에 관여하고 효소의 활성을 유도한다. 철은 엽록체에 많이 존재하며, 철 결핍 증상은 마그네슘 결핍 증상과 유사하다. 엽록소와 연결된 원소끼리는 기능보다 결핍이 나타나는 잎의 위치로 구분해야 한다.

칼슘과 붕소의 구조 기능

칼슘은 세포분열과 세포벽 형성에 관여하며, 아밀라아제 등의 활성제 역할을 한다. 붕소는 옥신을 생산하거나 효소 활성제로 작용하지 않는다. 같은 구조 원소라도 옥신과 효소 활성제에 관여하는 원소와 그렇지 않은 원소를 구분해야 한다.

질소 대사

식물체 내 함량이 가장 많은 무기 원소는 질소이다. 몰리브덴은 질산환원효소의 구성 성분이며 질소고정에 관여한다. 질산환원효소와 질소고정은 질소 대사를 이루는 두 축이다.