식물호르몬

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식물호르몬에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

때 에틸렌이 갑자기 많이 생산되면서 클리막테릭에 의한 호흡량도 크게 증가한다. 이들 과일에 에틸렌을 처리하면 성숙이 촉진된다. 이것은 ACC합성효소와 ACC 산화효소의 활성이 촉진되어 에틸렌을 단시간에 많이 생산하기 때문이다. 포도, 오렌지 등의 과일은 성숙할 때 에틸렌을 생산하지 않으며 에틸렌을 처리해도 성숙이 촉진되지 않는다. 에틸렌 생합성 과정을 방해하는 AVG나 AOA를 처리하면 사과, 바나나, 토마토 등 과일의 성숙을 지연시킬 수 있다.
② 상편 생장
식물이 침수되거나 다른 원인에 의해 산소가 부족하면, 잎의 엽병에서 상편생장이 일어난다. 상평생장은 잎이 정상적인 굴광성, 굴지성에 따른 방향을 보이지 않고 아래로 처지는 현상이다. 이러한 형상도 환경 변화로 인하여 에틸렌의 합성이 증가한 결과이다.
③ 탈리현상
옥신의 잎이나 열매의 탈리를 억제하는 반면, 에틸렌은 탈리를 촉진한다. 에틸렌이 탈리를 촉진하는 것은 에틸렌이 옥신의 수송을 억제되고 이층의 노화가 촉진되며 셀룰라아제, 폴리갈락투로나아제 등의 합성과 분비가 촉진됨으로써 세포벽이 분해되기 때문이다.
시토키닌(Cytokinin)
시토키닌은 식물세포의 세포분열을 촉진시키는 물질이다. 시토키닌의 구조는 핵산의 구성물질인 아데닌과 유사하다. 가장 널리 분포하는 시토키닌으로는 제아틴이 있는데 옥수수의 미성숙 종자에서 처음 분리되었다.
시토키닌의 발견
1950년대에 스쿡이 식물조직배양에 관한 연구과정에서 발견하였다. 담배줄기의 수조직을 옥신의 존재하에 청어의 정자에서 얻은 오래된 DNA와 함께 배양하면, 세포분열이 현저하게 촉진된다는 사실이 밝혀졌다. 이것을 키네틴이라 명명되었고 그 구조는 6-푸르푸릴암노퓨린이라는 사실이 바로 밝혀졌다. 키네틴은 식물에 실제 존재하지는 않으나, 옥수수의 미성숙 종자에 키네틴과 비슷한 구조를 가진 제아틴이라는 물질이 추출되었다.
시토키닌의 합성
시토키닌은 뿌리에서 합성되어 물관을 타고 줄기와 잎으로 이동한다. 물관액에 시토키닌이 함유되어 있고, 뿌리의 기능이 손상된 식물은 시토키닌의 함량이 줄어드는 것은 이러한 사실을 뒷받침하는 증거이다. 그러나 시토키닌의 농도가 뿌리나 줄기의 정단에서 높고, 정단으로부터 거리가 멀어짐에 따라 점차 낮아지는 것을 보면 줄기의 정단에서도 시토키닌의 합성이 될 가능성이 있다. 그러므로 뿌리에서 만들어진 시토키닌이 줄기 발달에 필수적인지는 아직 알 수 없다.
시토키닌의 작용
시토키닌은 옥신과 함께 유사분열을 촉진시킬 뿐만 아니라, 식물기관 특히 잎의 노화를 지연시키는 작용을 한다. 잎과 곁눈의 생장을 촉진하고, 잎과 과일의 노화를 방지한다. 시토키닌은 지베렐린 등과 같은 다른 생장조절제와 상호작용을 하면서 단백질 대사를 조절하는 것으로 알려져 있다. 이를테면 잎을 자른 뒤 어두운 곳에 두면 녹색이 황색으로 변하는데, 시토키닌을 주면 이 변화의 진행을 지연시킬 수 있다. 또한 배양조직에서 싹의 분화, 잎의 녹화·성장 및 증산 등을 촉진시키는 작용을 한다.
아브시스산과는 달리 많은 식물에서 기공을 열리게 하는 작용도 한다. 특히 잎에 있어서 탄소동화작용으로 생긴 산물의 이동을 조절하는 데 중요한 역할을 한다. 또 시토키닌은 꽃의 개화에도 영향을 준다. 종자나 열매는 매우 풍부한 시토키닌의 공급원이라 할 수 있다. 어린 종자나 과일에 있어서 시토키닌 함량은 매우 높으나 열매가 익어가면서 차츰 감소한다.
앱시스산(abscisic acid)
앱시스산은 일부 카로티노리드 분자의 말단 부분을 닮은 15-탄소 화합물이다. 2번 탄소에서 카복시기의 방향이 ABA의 cis와 trans 이성질체를 결정한다. 자연계에 출현하는 거의 모든 ABA는 cis형이며, 관습상 앱시스산이라는 명칭은 그 이성질체를 지칭한다.
앱시스산의 발견
1950년대의 귀리 자엽초의 굴곡 생장 실험에서 식물 추출액에 들어 있는 생장억제제로 β-억제제가 있다는 사실이 알려졌다. 1960년대에는 목화열매의 탈리를 촉진하는 물질로 앱시신Ⅱ가 발견되었다. 거의 같은 시기에 양버즘나무 같은 목본류에서 눈의 동면을 유도하는 물질로 도오민이 분리되었다. 이들은 모두 같은 화학 구조를 가진 화합물이라는 것이 나중에 밝혀져서 1967년에 앱시스산(ABA)으로 통일되었다.
앱시스산의 합성
앱시스산 생합성은 엽록체와 다른 색소체에서 일어난다. 고등식물에서 앱시스산은 테르페노이드 경로를 거쳐 합성된다. 테르페노이드 경로는 인산화 중간물질인 이소펜테닐 이인산(IPP)과 그 이성질체인 디메틸알릴이인산(DPP)이 결합하여 10-탄소, 15-탄소 그리고 보다 큰 테르펜을 만드는 과정이다. 이소펜테닐이인산(IPP)로부터 합성된 40-탄소 크산토필인 비올라크산틴이 9'-cis-네오크산틴으로 전환된 다음 분할되서 15-탄소 화합물인 크산톡살을 형성한다. 마지막으로 크산톡살은 중간물질인 ABA-알데히드를 포함하는 산화단계를 거쳐 ABA로 전환된다.
앱시스산의 작용
앱시스산은 어린 식물의 생장을 억제하는 작용이 있고, 종자의 발아를 억제하며 눈의 동면을 유도하여 환경 조건이 식물의 생장에 적합하지 않을 때 개체를 보호하는 중요한 호르몬이기도 하다. 종자에 앱시스산을 처리하면 발아가 억제되고 앱시스산 합성이 결핍된 돌연변이체는 종자가 성숙하는 즉시 발아하는 경우가 많다. 또한 식물이 냉해, 한해, 염해 등 여러 스트레스를 받았을 때 체내에 앱시스산의 농도가 증가하며 앱시스산을 전처리한 후 이러한 스트레스를 주면 식물의 스트레스 내성이 증가한다. 이러한 결과들로부터 식물의 내성 기작에서 앱시스산이 큰 역할을 하는 것을 알 수 있다. 식물에 수분이 부족할 때 뿌리에서 앱시스산이 합성되어 물관을 통하여 잎으로 운반되고 기공을 닫게 한다.
※Reference
최신 식물생리학 / 권영명 외 / 아카데미서적 / 2003년
식물생리학 / Taiz & Zeiger / 라이프사이언스 / 2005년
식물발생학 / Sallury 외 / 아카데미서적 / 1998년
식물생화학 조절제 / Harold W.Gausman / 신광문화사 / 1998년
식물생리학 / 강영희 외 / 지구문화사 / 2005년
식물생리학 / W.G Hopkins / 을유문화사 / 2001년

키워드

식물호르몬,   지베렐린,   옥신,   에틸렌,   시토키닌,   앱시스산