13. 작물의 생식

- 작물의 생식

 

- 작물의 생식은 다음과 같다.

작물의 생식은 작물이 다음 세대(한 생물이 생겨나서 생존을 끝마칠 때까지의 기간)를 만드는 방식을 말한다. 일반적으로 다음 세대를 만드는 목적이 개체수 증가에 있는 것과 같이 개체수를 증가하는 방법 전체를 ‘생식’이라 표현하기도 한다. 생식은 생물(생명을 가지고 스스로 생활 현상을 유지하여 나가는 물체)의 가장 큰 특징 중 하나이다. 생식의 방식에 따라 유성생식과 무성생식, 무수정생식(apomixis, 아포믹시스) 등으로 나누어 진다.

 

- 생식 방법

 

1. 유성생식

작물은 종자(식물에서 나온 씨 또는 씨앗) 또는 영양체(생식에 직접 관계하지 아니하고 개체의 영양에 관계하는 부분. 종자식물은 뿌리ㆍ줄기ㆍ잎 따위가, 동물은 생식 기관 이외의 부분이 이에 해당한다)로 번식한다. 종자 번식작물의 생식 방법에는 ‘유성생식’과 ‘아포믹시스(apomixis, 무수정생식)’가 있고, 영양번식작물은 ‘무성생식’을 한다.

 

종자 번식작물의 유성생식은 생식모세포(배낭모세포, 화분모세포, 2n)가 감수분열(염색체의 수가 반으로 줄어드는 세포 분열. 생식 세포, 즉 난자나 정자가 형성될 때 일어나며, 감수 제일 분열과 감수 제이 분열의 과정을 거친다)을 하여 암수 배우자(n)를 만들고, 수정에 의하여 접합자(2n)를 형성한다. 접합자는 개체발생을 하여 식물체로 자라며, 성장한 식물체를 ‘포자체(2n)’라고 한다. 암배우자가 들어 있는 배낭과 수배우자가 포함된 화분을 ‘배우체(n)’라고 한다.

 

따라서, 유성생식을 하는 작물의 생활사는 배우체(n) 세대와 포자체(2n) 세대가 번갈아 나타나는데, 이를 ‘세대교번’이라고 한다. 포자체 세대는 감수분열을 거쳐 배우체세대로 넘어가고, 배우체세대는 수정을 통해 포자체 세대로 바뀌는데, 감수분열과 수정과정에서 유전변이가 생긴다.

 

같은 개체에서 형성된 암배우자와 수배우자가 수정하는 것을 ‘자가수정’, 서로 다른 개체에서 생긴 암수 배우자 간에 수정이 이루어지는 것을 ‘타가수정’이라고 한다. 그리고 자가수정을 하는 유성생식을 ‘자식’, 타가수정을 하는 유성생식을 ‘타식’이라고 한다.

 

유성생식을 하는 종자 번식작물은 주로 자식에 의하여 번식하는 자식성 식물과 타식으로 번식하는 타식성 작물로 구분된다. 자식성 작물은 세대가 진전(일이 진행되어 발전함)함에 따라 개체의 유전자형이 동형접합체(같은 대립 유전자끼리 접합하여 생긴 개체)로 된다. 그러나 타식성 작물은 세대를 진전하더라도 개체의 유전자형은 이형접합체(상동 염색체의 같은 유전자좌에 서로 다른 대립 유전자를 가지고 있는 개체)로 남는다. 따라서, 육종에서는 자식성 작물과 타식성 작물의 육종방법이 달라진다. 자식성 작물에는 담배, 토마토, 가지, 참깨, 복숭아나무, 벼, 밀, 보리, 콩, 완두 등이 있고, 타식성 작물에는 딸기, 양파, 마늘, 시금치, 옥수수, 호밀, 메밀, 호프, 아스파라거스 등이 있다.

 

2. 아포믹시스

아포믹시스(난자가 수정되지 않고 생식하는 일. 유성 생식의 일종이지만 배우자의 합착 없이 일어나는 생식으로, 보통 단위 생식을 의미한다)란 쉽게 말해, ‘믹스(혼합)’가 없는 생식을 뜻한다. 아포믹시스는 수정과정을 거치지 않고 배가 만들어져 종자를 형성하기 때문에 ‘무수정종자형성’ 또는 ‘무수정생식’이라고도 한다. 아포믹시스는 배를 만드는 세포에 따라 부정배형성, 무포자생식, 복상 포자생식, 위수정생식, 웅성단위생식 등으로 나누어진다.

 

‘부정배형성’은 배낭을 만들지 않고 포자체의 조직세포가 직접 배를 형성하며, 밀감의 주심 배(주심 세포에서 배가 생겨나는 시기)가 대표적이다. ‘무포자생식’은 배낭을 만들지만 배낭의 조직세포가 배를 형성하며, 파, 부추 등에서 발견되었다. ‘복상 포자생식’은 배낭모세포가 감수분열을 못 하거나 비정상적인 분열을 하여 배를 만들며, 볏과, 국화과에서 나타난다.

‘위수정생식’은 수분(종자식물에서 수술의 화분이 암술머리에 옮겨붙는 일. 바람, 곤충, 새, 또는 사람의 손에 의해 이루어진다)의 자극을 받아 난세포가 배로 발달하는 것으로, 벼, 밀, 보리, 담배, 목화 등에서 나타난다. 위수정생식에 의하여 종자가 생기는 것을 ‘위잡종’이라 하고, 주로 종, 속 간 교배에서 나타난다. ‘웅성단위생식’은 정세포 단독으로 분열하여 배를 만들며, 달맞이꽃, 진달래 등에서 발견되었다.

 

아포믹시스에 의하여 생긴 종자는 수정을 거친 것이 아니므로 종자 형태를 가진 영양계라 할 수 있고, 다음 세대에 유전 분리가 일어나지 않기 때문에 종자 번식작물의 우량한 아포믹시스는 영양번식작물의 영양계와 똑같이 곧바로 신품종이 된다.

 

3. 무성생식

무성생식은 생식기관이 아닌 잎, 줄기, 뿌리 등 영양체로부터 새로운 개체가 발생하며, 이를 ‘영양번식’이라고 한다.

 

영양번식을 하면 유전적으로 동일한 특성을 나타내기 때문에 우량품종을 계속 증식하여 사용할 수 있다. 또한, 영양번식 된 어린 식물은 모식물의 성숙한 조직에서 유래하였으므로 종자에서 발생한 어린 식물보다 강하다는 이점이 있다.

 

잎의 영양번식 예는 참나리, 줄기의 영양번식 예는 감자(덩이줄기), 마늘(비늘줄기), 글라디올러스(알줄기), 대나무(뿌리줄기), 뿌리의 영양번식 예는 고구마(덩이뿌리), 거베라(해묵은 뿌리) 등이다.