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물에 잠겼을 때 식물뿌리의 반응

전문가 제언: ○ 토양이 물에 차있거나 잠기는 경우는 식물에 심각한 피해를 줄 수 있다.뿌리는 물에 가장 먼저 잠기며 산소부족으로 인한 피해를 제일 먼저 받는다. 뿌리는 식물기능을 위해 아주 중요하므로 기능성 뿌리시스템을 유지하는게 필수적이다.

○ 저항성 식물은 뿌리에 대한 산소공급을 유지하는데 도움이 되는 많은 적응력을 가지고 있으며 또한 산소공급이 불가능할 경우 원래의 뿌리시스템을 대체할 수 있는 부정근을 발생시키는 능력을 가지고 있다.

○ 신초로부터 뿌리로 산소를 공급하는 것은 내부의 통기조직 (aerenchyma)이 형성됨에 따라 용이해 진다.물에 잠기는 조건이 습지작물이나 건조지대 작물 모두에서 통기조직 형성을 증가시키지만 벼나 골플(Juncus effusus)같은 저항성 식물은 물이 잘빠지는 토양에서도 구성적(constitutively)으로 뿌리 통기조직을 형성한다.

○ 피층(cortex)세포의 계획된 사멸과 세포 잔존물의 완전한 분해의 결과로 파괴된(lysigenous) 통기조직이 발달한다.이 과정은 연속적으로 공기가 통할 수 있는 공간을 형성할 뿐만아니라 동시에 산소를 소모하는 세포수를 감소시키는 결과를 가져온다.

○ 정단뿌리생장점(apical root meristem)이 뿌리발생과정에서 손상을 입게되며 반대로 뿌리발생은 신초의 외부보호층을 파괴하므로써 병원균이 침투할 수 있는 장소를 만들어줄 가능성이 높다.

○ 에틸렌이 부정근생장을 촉진하며 뿌리원기에 있는 표피세포의 계획된 사멸을 유도한다.세포사멸은 2시간내에 일어나며 뿌리가 뚫고 나오기 전에 표피가 약해져야 하므로 에틸렌에 노출후 10시간내에 뿌리가 나오기 시작한다.

○ 세포사멸이 뿌리가 나오는 지역에 국한되는 것은 또 다른 신호에 의한다.생장하는 원기는 근단을 마주하는 표피세포쪽으로 기계적 힘을 발생킨다.이 기계적인 신호가 에틸렌신호에 더해서 세포사멸을 유도하는데 필요하다. 이러한 이중신호가 필요한 것은 휘발성 홀몬인 에틸렌이 있을 때 외생적(ectopic) 세포사멸을 방지하기 위한 특별한 안전장치로 생각된다.

○ 벼에서 마디뿌리원기(nodal root primordia)는 나올 때 물리적인 장벽과 부딪치게 된다.신초표피의 바깥 세포벽은 내부 세포벽보다 두꺼우며 큐티클에 의해 덮혀있다.이런 강화된 것들이 식물을 건조와 생물적 공격으로부터 방어할 수있게 해준다. 그러나 동시에 표피는 뿌리가 발생하는데 기계적인 장벽이 되고 있다.

저자: Margret Sauter
자료유형: 학술정보