2022 봄 카오스강연 '식물행성' 3강 2022-03-30-Wed
[카오스재단] 식물은 어떻게 키가 커지고 뚱뚱해질까? - 충북대 조현우 교수
식물 형태학
육상식물 60만종, 50만가지 생존 전략을 가지고 지금까지 살아 왔음
식물의 설계 도면을 다시 만듬
식물의 변화로 환경의 변화를 예측
식물의 발달 ( development) : 세포의 종류(다형성, 기능이 달라짐)와 크기가 증가하는 것(= 생물의 생활사를 특정 짓는 연속된 형태의 변화)
후배아 발달(Post-embryonic Development)
새로운 기관을 만들어내는 것이 포함됨
줄기(Stem)세포 : 새로운 세포를 만들어낼 수 있는 능력을 가진 세포
후배아 발달 프로그램
일차 성정 : 길이 성장 (지상부/지하부 새장점)
이차 성장 : 부피 성장 (형성층)
식물이 키가 커지는 이유 : 빛을 획득하기 위한 경쟁
식물이 육상으로 올라온 이유 : 빛을 더 많이 얻기 위해!!
빛
종자 발아
떡잎이 펴지고 빛의 방향으로 잎을 움직임
꽃을 피우고 씨를 맺는 과정
광수용체 단백질
UVR8, PH0T1, PH0T2, CRY1, CRY2, ZLF(ZTL, ADO, FKF) : 청색광
phyA, phyB, phyC, phyD, phyE(적색광)
암형태형성(식물이 어두울 때 발달하는 과정)
광형태형성(빛이 있을 때, 발달하는 과정)
COP1, SPA 호르몬 조절
PIF, HY5(Elongated Hypocotyl 5: bZIP transcription factor)
식물의 호르몬 : Phytohormone 10개
브라시노스테로이드
지베렐린
옥신
살리실산
사이토카이닌
자스몬산
에틸렌
앱시스산
스트리고락톤
카리킨
호르몬 : 세포간 정보를 전달하는 메신저 (화학적 메신저):
식물 호르몬 신호 -> 수용체 -> 억제 단백질 (신속한 반응 유도) -> 기능 단백질 -> 식물의 호르몬 반응 (성장/면역/스트레스 회피)
이중 억제 구조 : 기능하는 단백질을 만들게 되면 시간이 많이 걸리는데, 미리 만들어 두게하여 억제 단백질을 줄이면 신속하게 반응이 유도 됨 (대비한 식물만 진화적으로 살아 남았다.)
성장 호르몬 : 브라시노스테로이드, 옥신, 지베렐린
식물 세포의 신장 : 산 생장 모델 (세포의 길이의 증가)
식물은 세포벽(세룰로스, 단단한 껍데기)으로 둘러쌓여 있음.
옥신이 인식되면 양성자 펌프(2021)로 양성자를 세포벽으로 보내서 Ph 가 낮아져 산성화 -> 확장소라는 단백질이 흐물흐물해짐, 세포벽이 느슨해지면서 물주머니(엑포)가 팽창하여 길어짐
식물의 세포벽의 배열 방향으로 부피성장이나, 길이 성장이 이루어진다.
ex)콩나물이 암조건에서 자라면, 지베렐린, 옥신, 브라시노스 테로이드가 기능이 활발해 진다.
빛이 없는데서 길어지는 이유는 흙속에서 해를 보기 위해 자라기 위해 길어지고, 떡잎은 펴지면 안되기 때문에 위로만 자란다.
빛을 보자마자 광 형태 형성이 시작되고 염록소를 생성하고, 세포 신장 억제, 곁뿌리 뿌리 발달 억제함.
옥신이 있는 곳으로 식물이 생장함으로 굴광성에 따라 굽어 자람
정단 분열 조직의 세포 구성
중앙대 : 줄기 세포 - 양 옆으로해서 잎을 만듬
기관 형성 중심부 - 느리게 분열하고 줄기세포를 가끔 만듬. 줄기세포에서 돌연변이가 발생하면 치명적이게 됨으로 분열하지 않고 가만히 있다가 문제가 생겼을 때 줄기세포를 만듬
수상대 세포 : 줄기 세포 - 키가 성장 (아래쪽으로 세포 공급)
생장점의 항상성 유지
식물은 어떻게 뚱뚱해 지는가?
2차 성장 : 수피(코르크로 만들어진 표피) - 체관 - 형성(이차 세포벽: 더 단단한 세포벽)층 - 물관2(섬유세포, 도관) - 물관 1
형성층 : 관다발 조직을 만들어내는 줄기 세포
안쪽, 바깥쪽 조직적으로 이차 성장
물관 만들고, 체관만들고 하면서 균형을 가지고 만들어짐. 어떤 순서로 어떤 과정으로 만들어지는지는 아직 연구되고 있는 중
식물을 뚱뚱하게 만들어 지지효과를 가진다.
부피가 커졌기 때문에 더 많은 물을 요구하고, 광합성을 효율적으로 해야한다.
부피성장과정으로 만들어진 세포가 식물의 중량의 대부분임
단단한 껍데기 550 GTon이 매년 만들어짐, 4Gton 이 밖으로 나감
인류세에서 탄소 평형이 깨짐
식물의 부피성장을 위해 목재에 이산화탄소를 저장
리그닌 (시멘트 처럼 섬유소-셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 안으로 들어감) -> 2차 세포벽(단단함)
섬유세포벽에도 물이 포함됨
강력한 물의 삼투압
2차 성장 과정에서 호르몬의 역할 : 에틸렌, 사이토카이닌 (형성층 분열 촉진)
2차 성장 과정에서 빛의 역할?
나이테, 물관의 2차 세포벽(봄)/ (여름, 가을)/ (겨울-분열하지 않음) 빛의 길이에 따라 2차 성장이 달라진다.
변하지 않는 빛의 길이(단일/장일) 는 상수처럼 이용, 온도는 부수적
생장점 및 형성층의 정교한 성장 조절 (빛과 물의 이용 극대화)
키가 크고 뚱뚱해진 식물의 육상 완전 정복
Q&A
2022 봄 카오스강연 '식물행성' 3강 2022-03-30-Wed
[카오스재단] 식물은 어떻게 키가 커지고 뚱뚱해질까? - 충북대 조현우 교수
식물 형태학
육상식물 60만종, 50만가지 생존 전략을 가지고 지금까지 살아 왔음
식물의 설계 도면을 다시 만듬
식물의 변화로 환경의 변화를 예측
식물의 발달 ( development) : 세포의 종류(다형성, 기능이 달라짐)와 크기가 증가하는 것(= 생물의 생활사를 특정 짓는 연속된 형태의 변화)
후배아 발달(Post-embryonic Development)
새로운 기관을 만들어내는 것이 포함됨
줄기(Stem)세포 : 새로운 세포를 만들어낼 수 있는 능력을 가진 세포
균등분열을 통한 줄기세포 증식
비균등분열을 통한 줄기세포 유지 및 분화(기능이 달라지는 세포)
후배아 발달 과정 동안 평생 일을 함
지상부 생장점(정단분열조직)
지하부 생장점(근단분열조직)
형성층(부름켜)-부피성장, 관다발(육상 생물을 만듬) 만들어냄
100마이크롬 사람머리카락 1/3 ->생장점
후배아 발달 프로그램
일차 성정 : 길이 성장 (지상부/지하부 새장점)
이차 성장 : 부피 성장 (형성층)
식물이 키가 커지는 이유 : 빛을 획득하기 위한 경쟁
식물이 육상으로 올라온 이유 : 빛을 더 많이 얻기 위해!!
빛
종자 발아
떡잎이 펴지고 빛의 방향으로 잎을 움직임
꽃을 피우고 씨를 맺는 과정
광수용체 단백질
UVR8, PH0T1, PH0T2, CRY1, CRY2, ZLF(ZTL, ADO, FKF) : 청색광
phyA, phyB, phyC, phyD, phyE(적색광)
암형태형성(식물이 어두울 때 발달하는 과정)
광형태형성(빛이 있을 때, 발달하는 과정)
COP1, SPA 호르몬 조절
PIF, HY5(Elongated Hypocotyl 5: bZIP transcription factor)
식물의 호르몬 : Phytohormone 10개
브라시노스테로이드
지베렐린
옥신
살리실산
사이토카이닌
자스몬산
에틸렌
앱시스산
스트리고락톤
카리킨
호르몬 : 세포간 정보를 전달하는 메신저 (화학적 메신저):
식물 호르몬 신호 -> 수용체 -> 억제 단백질 (신속한 반응 유도) -> 기능 단백질 -> 식물의 호르몬 반응 (성장/면역/스트레스 회피)
이중 억제 구조 : 기능하는 단백질을 만들게 되면 시간이 많이 걸리는데, 미리 만들어 두게하여 억제 단백질을 줄이면 신속하게 반응이 유도 됨 (대비한 식물만 진화적으로 살아 남았다.)
성장 호르몬 : 브라시노스테로이드, 옥신, 지베렐린
키가 자리기 위해 "생장점에서의 세포 분열을 통한 숫자 증가 및 분화", "세포벽의 산성화 유도, 세포벽 약화, 팽창" --> 세포 길이가 길어지고 커진다.
식물 세포의 신장 : 산 생장 모델 (세포의 길이의 증가)
식물은 세포벽(세룰로스, 단단한 껍데기)으로 둘러쌓여 있음.
옥신이 인식되면 양성자 펌프(2021)로 양성자를 세포벽으로 보내서 Ph 가 낮아져 산성화 -> 확장소라는 단백질이 흐물흐물해짐, 세포벽이 느슨해지면서 물주머니(엑포)가 팽창하여 길어짐
식물의 세포벽의 배열 방향으로 부피성장이나, 길이 성장이 이루어진다.
ex)콩나물이 암조건에서 자라면, 지베렐린, 옥신, 브라시노스 테로이드가 기능이 활발해 진다.
빛이 없는데서 길어지는 이유는 흙속에서 해를 보기 위해 자라기 위해 길어지고, 떡잎은 펴지면 안되기 때문에 위로만 자란다.
빛을 보자마자 광 형태 형성이 시작되고 염록소를 생성하고, 세포 신장 억제, 곁뿌리 뿌리 발달 억제함.
옥신이 있는 곳으로 식물이 생장함으로 굴광성에 따라 굽어 자람
정단 분열 조직의 세포 구성
중앙대 : 줄기 세포 - 양 옆으로해서 잎을 만듬
기관 형성 중심부 - 느리게 분열하고 줄기세포를 가끔 만듬. 줄기세포에서 돌연변이가 발생하면 치명적이게 됨으로 분열하지 않고 가만히 있다가 문제가 생겼을 때 줄기세포를 만듬
수상대 세포 : 줄기 세포 - 키가 성장 (아래쪽으로 세포 공급)
생장점의 항상성 유지
항상 일정한 량을 유지 : 음성 되먹임 구조
CLV3(클라바타 3), WUS(기관 형성 중심부)가 서로 맞물려 있음
식물은 어떻게 뚱뚱해 지는가?
2차 성장 : 수피(코르크로 만들어진 표피) - 체관 - 형성(이차 세포벽: 더 단단한 세포벽)층 - 물관2(섬유세포, 도관) - 물관 1
형성층 : 관다발 조직을 만들어내는 줄기 세포
안쪽, 바깥쪽 조직적으로 이차 성장
물관 만들고, 체관만들고 하면서 균형을 가지고 만들어짐. 어떤 순서로 어떤 과정으로 만들어지는지는 아직 연구되고 있는 중
식물을 뚱뚱하게 만들어 지지효과를 가진다.
부피가 커졌기 때문에 더 많은 물을 요구하고, 광합성을 효율적으로 해야한다.
부피성장과정으로 만들어진 세포가 식물의 중량의 대부분임
단단한 껍데기 550 GTon이 매년 만들어짐, 4Gton 이 밖으로 나감
인류세에서 탄소 평형이 깨짐
식물의 부피성장을 위해 목재에 이산화탄소를 저장
리그닌 (시멘트 처럼 섬유소-셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 안으로 들어감) -> 2차 세포벽(단단함)
섬유세포벽에도 물이 포함됨
강력한 물의 삼투압
2차 성장 과정에서 호르몬의 역할 : 에틸렌, 사이토카이닌 (형성층 분열 촉진)
3대 성장 호르몬(지베렐린, 옥신, 브라시노스 테로이드)은 이차 물관부 형성 촉진 (세포벽을 더 단단히 하는데 관여)
2차 성장 과정에서 빛의 역할?
나이테, 물관의 2차 세포벽(봄)/ (여름, 가을)/ (겨울-분열하지 않음) 빛의 길이에 따라 2차 성장이 달라진다.
변하지 않는 빛의 길이(단일/장일) 는 상수처럼 이용, 온도는 부수적
생장점 및 형성층의 정교한 성장 조절 (빛과 물의 이용 극대화)
키가 크고 뚱뚱해진 식물의 육상 완전 정복
Q&A
감자는 줄기
식물은 무한정 커질 수 있을까?
지구에서는 120m까지 클 수 있다고 함
물을 끌어 당길 때, 중력/기압을 고려해서 한계치로 알고 있음
나이는 5000년
부리는 무한정 길어질 수 있을까?