종자기사 - 종자생산학 요점 정리

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종자생산학 - 20문제

 

1. 종자의 형성과 발달

  a. 화아(꽃눈) 분화 

   - 화아(꽃눈)분화란, 식물의 생장점 또는 엽맥에 꽃으로 발달하기 위한 원기가 생겨나는 현상으로 영양생장에서 생식생장으로의 전화를 의미한다(생육상의 변화)

   - 단자엽식물 또는 발아시 1개의 배자엽이 나타나는 식물에서 분화가 일어나는 부위는 나중에 표피가 되는 원표피이다.

   - 화아 분화에 영향을 주는 요건

     : 외적요건 - 일장, 온도 등

     : 내적요건 - 식물체의 성숙도 및 영양상태(C/N율 - 식물체 내의 탄수화물과 질소의 비율. C/N율에 따라 생육과 개화 결실이 지배된다고도 보는데, C/N율이 높으면 개화를 유도하고 C/N율이 낮으면 영양생장이 계속된다.), 화학물질(식물 호르몬 등)

 

   b. 일장에 대한 개화반응(일장효과 = 광주성)

   - 장일식물 : 한계일장보다 더 긴 일장에서 개화하는 식물(긴햇빛좋아 상시보무양완감당)

     : 상추, 시금치, 보리, 무, 양파, 완두, 감자, 당근, 화곡류(종자를 식용으로하는 볏과 식물)

   - 단일식물 : 한계일장보다 저 짧은 일장에서 개화하는 식물(짧은 햇빛좋아 콩옥딸들고담국코만)

     : 콩, 옥수수, 딸기, 들깨, 고구마, 담배, 국화, 코스모스, 만생종 벼

   - 중성식물 : 일장의 영향을 받지 않는 식물(상관없어 토가오고강호조)

      : 토마토, 가지, 오이, 고추, 강낭콩, 호박, 조생종 벼

  - 정일식물 : 일정한 범위내의 일장에서만 개화하는 식물(일정한 빛 사야)

       : 사탕수수, 야생강낭콩

   * 일장의 자극을 받아들이는 기관은 충분히 전개한 젊은 잎, 온도의 자극을 받아들이는 기관은 생장점

 

     c. 온도의 영향

     - 식물의 화아유도를 위해 저온이 필요한 현상을 춘화라고 하며, 생육초기에 일정기간 인위적으로 저온처리하는 것을 춘화처리(Vernalization : 버날리제이션 - 보리나 밀 등 월동성 작물(가을에 파종)을 봄에 심으면 이삭이 패지 않는데 이때는 파종하기 전에 싹 틔운 종자를 미리 저온(0~4℃)에 30일 이상 처리한 후에 심으면 이삭이 정상적으로 나오게 됨. 이와 같이 저온에 처리하는 것을 춘화처리라고 한다.)

     * 상추의 경우 고온에 의해 화아분화가 촉진된다.( -> 버날리제이션 예외)

 

    d. C/N율(탄질율)

    - 식물체 내의 탄수화물(C)과 질소(N)의 비율을 말하며, C/N율은 식물체의 영양상태를 나타낸다.

    - 일반적으로 탄질율에 의해 화아분화가 달라지는데 높을경우 화성(개화)을 유도하고 낮을 경우 영양생장이 계속된다.

 

    e. 화학물질 

    - 식물체 내에서 합성되는 식물 호르몬과 인공적으로 합성되어 외부에서 공급되는 것

    - 옥신 : IAA, NAA 등은 장일식물의 개화를 촉진하나, 단일식물의 개화는 억제한다.

    - 지베렐린 : GA3는 저온이나 장일을 대체하여 개화를 유도, 촉진한다.

      (지베렐린은 포의 단위결과를 유도한다)

   - 오이 암꽃(자화) 착생 촉진 : 저온단일, 에스렐(에틸렌) 

   - 오이 수꽃(응화) 착생 촉진 : 고온장일, 지베렐린, 초산은

     * 사토키닌은 개화를 촉진, 말릭하이드라자이드(MH)는 개화를 억제하는 것으로 알려짐

 

    f. 수분

    - 성숙된 화분이 수술의 약(꽃밥)에서 터져나와 암술머리(주두)로 옮겨지는 과정

    - 수분의 과정 

      1) 약(꽃밥) 속의 화분모세포는 감수분열하여 소포자인 꽃가루 4분자가 되고 성숙하여 꽃가루가 된다

       * 화분모세포 1개가 2회 감수분열하여 1개의 소포자(딸세포)가 된다

       2) 정핵(웅핵)의 형성 : 꽃가루가 발아하면 화분관의 핵이 분열하여 꽃가루 관핵(화분관핵, 영양핵, 1개)과 생식핵이 되고, 생식핵은 다시 분열하여 2개의 정핵(웅핵)이 된다.

       3) 배낭의 형성(속씨식물 = 피자식물) : 1개의 배낭모세포가 2회 감수분열하여 4개의 배낭세포가 되고, 그 중 1개만 성숙(나머지 3개는 퇴화)하여 8개의 핵을 갖는 배낭이 된다. (겉씨식물은 생략)

         : 8개의 핵 - 알세포(난핵, 세포질) 1개, 극핵 2개, 조세포 2개, 반족세포 3개

    - 수분시 꽃가루 발아조건

      : 수분(물 - 팽압제공, 물질운반), 당분(호흡에 필요한 양분공급, 삼투압 조절), 칼슘(세포벽 구성), 붕소(화분관-1개의 영양핵, 2개의 정핵 신장에 필요), 식물호르몬(옥신, 지베렐린/꽃가루에 다량함유)

    - 수분의 방식

       1) 자가수정작물 : 한 개체의 화분이 같은 개체의 주두에 옮겨지는 것

        - 벼, 보리, 밀, 귀리, 조(화본과/화곡류), 콩, 땅콩(두류), 아마, 토마토, 고추, 가지, 상추, 담배

           : 화두아토고가상담 -> 자연 교잡률 4%이하

       2) 타가수정작물 : 한 꽃에서 형성된 화분이 다른 개체의 주두로 옮겨지는 것

       - 자웅동주동화 : 무. 배추, 양배추 등 십자화과

       - 자웅동주이화 : 옥수수, 오이, 참외, 수박, 호박

       - 자웅이주 : 시금치, 아스파라거스, 은행나무

          : 자가수정률 5%정도로 격리 채종필요

        3) 부분타식성작물 : 자가수분이 원칙이나 타가수분도 가능 / 자연교잡률이 높아 5~25%수준

        - 피망, 갓, 목화, 유채, 수수, 수단그래스 (피갓목유수수)

    * 타가수분 유발원인

       - 자가불화합성 : 무, 배추, 양배추 등 십자화과

       - 자웅동주동화(자웅이숙) : 자예선숙 - 목련, 호두 / 융예선숙 - 양파, 당근

       - 자웅동주이화 : 옥수수, 오이, 참외, 수박, 호박(옥수수제외 하고 박과식물)

       - 자웅이주 : 시금치, 아스파라거스, 은행나무

       - 화기의 구조적원인 :

        ` 이형애 - 메밀, 프리뮬러 : 한 꽃 속의 암술과 수술 길이가 다름

        ` 장벽수정 : 붓꽃 - 꽃밥이 암술대의 움푹한 곳에 위치, 자가수정을 할 수 없는 상태

 

2. 종자의 발달

  a. 수정(fertilization)  : 화분의 정핵과 배낭의 난핵이 융합하는 현상

   - 피자(속씨) 식물 : 중복수정 (배젖 = 배유(3n))

   - 나자(겉씨) 식물 : 중복수정 아님 (배젖은 수정을 거치지 않고 배낭세포에서 유래)

  - 무수정생식(=단위생식, Apomixis 아포믹시스) : 꽃에서 생식이 일어나지만, 난핵과 정핵의 결합이 없음

     -> 무수정생식을 이용하여 모체의 유전적 형질을 계속 유지

 

  b. 종자와 과실 : 배주가 수정하여 자란 것이 종자, 수정이 자방과 그 관련기관이 비대해진 것이 과실이 됨

   (배주(밑씨)는 종자 / 씨방(자방)은 과실(열매) / 주피(종피-씨껍질) / 주심(내종피 - 퇴화됨)

 

  c . 진과/위과 : 꽃이 어느부분에서 발달해서 과실이 되었는지에 따라 구분

   - 진과 : 암술의 양쪽 벽이 비대하여 과실이됨(감, 포도, 복숭아, 매실, 은행, 자두, 감귤류)

   - 위과 : 꽃받침 등이 발달해서 과실이됨(사과, 배, 오이, 딸기, 비파, 무화과 등) - 위과는 사배오딸비무

 

  d. 단위결과 : 수정에 의해 종자가 형성된 다음 과실이 형성되는 것이 일반적이지만, 수정이 된 후 종자가 생기지 않고 과실이 형성되는 것, 이는 대부분 염색체의 조성이 복잡하여 정상적인 배우자를 형성할 수 없기 때문임(오이, 포도, 감귤 등)

   - 단위 결과는 화분(꽃가루)의 자극 이나 생장조절물질, 배수성을 이용하여 인위적으로 유발할 수 도 있음

     (예: 씨없는 수박, 건포도용 포도 등)

 

  e. 배 발생의 법칙 : 기원의 법칙, 절약의 법칙, 목적지 불변의 법칙, 수의 법칙 (기절목수)

 

  f. 종자의 성숙단계 : 배발달(수분 80%) -> 양분축적(수분 50%) -> 성숙(수분 10~20%)

   - 성숙단계 : 곡류, 두류(5단계) : 유숙기 -> 호숙기 -> 황숙기 -> 완숙기 -> 고숙기

   - 채소류(4단계) : 백숙기 -> 녹숙기 -> 갈숙기 - > 고숙기

   * 종자수확적기(모두 3단계), 곡류, 두류는 황숙기, 채소류는 갈숙기

 

  g. 종자의 구조 및 형태

   - 종자의 외부구조 : 종피, 배, 배유

    : 종피(씨껍질)은 주피가 변화한 것으로 경층, 팽창층, 색소층, 호분층으로 구성(2단계는 내종피, 외종피)

   - 종피는 모체의 일부이며, 휴면이나 발아지연을 유발하기도 한다(경실종자, 경피종자)

 

  h. 저장조직과 배

   - 배유종자(배유에 양분을 저장) : 단자엽식물(벼, 보리, 밀, 옥수수, 목화, 아주까리, 양파, 당근, 토마토 등)

   - 무배유(자엽형) 종자 - 자엽(떡잎)에 양분을 저장 : 콩과식물(콩, 완두, 팥, 녹두 등), 배추, 오이, 수박, 호박, 해바라기

   * 크세니아 : 꽃가루의 유전적 특성이 배유에 나타나는 경우(예: 찰성별, 보리, 밀 등)

   * 메타크세니아 : 꽃가루의 유전적 특성이 배유 외에 열매껍질 같은 모체 형질에 나타나는 경우(예 : 감)

 

  i. 종자의 외형에 나타나는 특수기관 : 제(배꼽), 주공(발아공), 봉선, 합점, 우류 등

   - 제: 종피에 있는 것으로(후에 종피가 됨), 종자의 배병 또는 태좌에 붙어있던 흔적, 동물의 배꼽과 같은 혁할

   - 주공 : 제의 끝에 위치, 꽃가루가 들어가는 곳

   - 봉선 : 모 식물로부터 관다발이 배병으로부터 종자로 들어갈 때 가는 선이나 홈, 줄 같은 모양을 만들어낸 것

      (그 길이로 종자를 구분할 수 있음)

   - 합점 : 봉선의 끝에 있는 혹 같은 점, 여기서부터 관다발이 갈라져 종자의 내부로 들어간다.

   - 우류 : 종자의 제 옆에 생긴 주름(융기) 

     * 관다발 : 물과 양분의 이동통로(목부, 물관부 + 사부, 체관부)