76. 일장효과의 기구와 개화 이외의 일장효과

- 일장효과의 기구와 개화 이외의 일장효과

일장효과의 역학적인 구성은 어떠한지 알아보고 개화 이외의 작물에 대한 일장효과 관련 사항들을 알아보도록 한다.

 

- 일장효과의 기구와 작물에 대한 개화 이외의 일장효과는 다음과 같다.

 

- 일장효과의 기구

1. 자극의 발생과 전달

일장처리에 감응(자극받아 그에 따른 반응이 생기는 것)하는 부분은 잎이며, 어린잎이나 늙은잎보다 성엽이 더 잘 감응한다. 도꼬마리(국화과의 한해살이풀)는 0.2cm², 나팔꽃은 1cm²의 엽면적만 단일처리해도 화성(꽃을 피우게 하는 성질을 말한다)이 가능하다고 한다.

 

정단분열조직(뿌리와 줄기의 끝에서 세포 분열이 일어나는 생장점이고 일차 분열 조직으로 길이 생장에 관여한다)에 동화물질(광합성에 의해 잎에서 생성된 탄수화물)을 대량으로 공급하는 잎이 일장유도를 받으면 최화자극(재촉할 최, 꽃 화 / 화성을 재촉하는 자극이라는 뜻으로 해석하면 될 듯하다)의 효과적인 공급원이 되고, 줄기의 선단에 다른 잎이 존재하면 그 밑의 일장유도를 받은 잎은 정단부에 동화물질을 거의 공급하지 못하고, 최화자극의 공급원으로서도 효과가 작으며, 이에 따라 탄수화물의 전류(광합성을 통해 생성한 탄수화물과 같은 동화물질들이 저장 또는 소비기관으로 이동하는 것)와 최화자극의 이동은 서로 밀접한 관계가 있음이 인정되었다.

 

최화자극은 잎이나 줄기의 체관부, 때로는 피층을 통하여 향정적(식물 호르몬과 같은 물질이나 식물의 변화가 줄기의 끝에서 상부 쪽으로 이동하는 것)으로도 향기적(식물 호르몬과 같은 물질이 정단부나 지상부에서 기부나 지하부로 이동하는 것)으로도 이동하며, 물관부는 통하지 않는 것이라고 한다. 자극은 접목부도 이동할 수 있다. 자극의 이동속도는 차조기(꿀풀과의 한해살이풀)의 경우 24시간에 줄기에서는 약 2cm이고 뿌리에서는 약 0.5cm라고 하였으며, 나팔꽃의 경우에는 1시간에 2.6~3.8cm 또는 51cm라고 하였다.

 

2. 장일식물과 단일식물의 개화유도 물질의 이동

일장유도를 받지 않은 접수(접을 붙일 때 바탕이 되는 나무에 나뭇가지를 꽂는 것. 또는 그 나뭇가지를 뜻한다)를 일장유도를 받은 대목(접을 붙일 때 그 바탕이 되는 나무를 뜻한다)에 접목하여 접수의 개화를 조사해 보면 장일식물인 해바라기 대목에 단일식물인 담배를 접목해도 접수에 개화가 유도되었다.

 

따라서, 장일식물 · 중간식물(중일식물) · 단일식물은 개화유도 물질의 생성 과정이 서로 달라도 물질적 본체는 서로 같다고 생각된다.

 

3. 화학물질과 일장효과

장일식물은 옥신 처리로 화성이 촉진되는 경향이 있다. 사리풀 등은 IAA(indole acetic acid, 고등식물의 체내에서 생성되어 세포의 신장을 촉진하는 옥신 계통의 식물호르몬으로 간단히 인돌초산이라고도 한다) 처리로 화성이 촉진되나 단일조건에서 화성이 가능한 정도는 아니다. 파인애플은 NAA, 2,4-D(간단히 이사디라고 말한다. 곡식, 일부 채소 작물과 설탕수수의 잡초를 없애는 선택적 제초제이며 세계보건기구는 중간 정도의 독성 물질로 분류한다) 처리로 개화가 유도된다. 단일식물은 옥신 처리로 화성이 억제되는 경향이 있다. 도꼬마리는 삽목(식물의 가지, 줄기, 잎을 잘라내거나 꺾어서 흙 속에 꽂아 뿌리 내리게 하는 일)이나 정상 식물의 잎에 IAA, NAA, 2,4-D 등을 주면 단일에 따른 개화반응이 억제되고, 나팔꽃은 단일처리 직전이나 전반에 IAA를 떡잎에 주면 화성이 억제된다.

 

지베렐린은 저온 · 장일이 화성에 필요한 식물의 저온이나 장일을 대신하는 탁월한 효과가 있다. 1년생 사리풀 등에서는 지베렐린을 공급하면 단일 하에서도 개화한다. 그러나 지베렐린의 효과는 화성이 추대(로제트형이었다가 줄기가 신장함, 여기서 로제트형이란 짧은 줄기에 잎이 밀생하는 것을 말한다)를 동반하는 식물에서 크고, 처음부터 줄기가 있는 유경식물에서는 화성을 유도하지 못한다고 한다. 단일식물에서는 지베렐린의 효과가 일정하지 않고 불분명한 점이 많으며, 도꼬마리 · 나팔꽃 등에서는 개화에 촉진적이나 칼란코에(kalanchoe, 쌍떡잎식물 장미목 돌나물과의 다육성 화초)에서는 개화에 억제적이다.

 

생장억제제도 생장뿐만 아니라 개화에 영향을 끼친다. 아잘레아(azalea, 서양 철쭉) · Rhododendron spp.(진달래속 식물 종)에서는 phosfon-D, CCC, B-nine이 화성을 촉진하고, 마류(삼과의 한해살이풀)에서는 생장억제제가 개화를 억제한다.

 

그 밖에 파인애플에서는 아세틸렌이 화성을 촉진한다. 나팔꽃에서는 키네틴(kinetin)이, 그리고 차조기에서는 키네틴 · 구아노신(guanosine) · 아데노신(adenosine)이 화성을 촉진한다. 올리브 · 강낭콩 등에서는 크산틴(xanthine) · 우라실(uracil) 등이 착화수를 증대한다.

 

4. 일장효과의 물질적 본체

일장처리를 하면 잎에 호르몬성 개화유도 물질이 형성되어 이것이 줄기의 생장점으로 이동해서 화성을 유도하는 것이 확실해졌는데, 이 개화유도 물질을 ‘플로리겐(florigen)’ 또는 ‘개화호르몬’이라고 한다.

 

플로리겐의 본체는 아직 확정되지 못하고 있으나, 본느(BONNE) 등은 도꼬마리 · 나팔꽃의 실험 결과에서 플로리겐이 이소프레노이드(isoprenoid, 천연에 존재하는 유기 화합물) 또는 스테로이드(steroid, 스테로이드는 호르몬 및 중요한 생리, 약리 작용을 하고 동식물체에 널리 분포해 있으며, 인공으로 합성하기도 한다)와 유사한 물질일 것으로 생각된다고 하였다.

 

- 개화 이외의 일장효과

1. 성의 표현

모시풀(저마) · 스위트콘은 자웅동주 식물( 암꽃과 수꽃이 한 개체에서 피는 식물이다. 소나무, 오이, 호박 등이 있다)인데, 일장에 따라 성의 표현이 달라진다. 즉, 14시간 일장에서는 완전웅성, 13~14시간 일장에서는 완전한 자웅동주, 12시간 이하의 일장에서는 불완전자성, 8시간 일장에서는 완전자성이 된다. 오이 · 호박 등은 단일 하에서 암꽃이 많아지고, 장일 하에서 수꽃이 많아진다. 그런데 장일 하에서는 이들 식물의 C/N율(식물체 내에서 탄수화물과 질소의 비율)이 높아진다.

 

삼은 자웅이주식물인데, 단일 하에서 ♂ -> ♀ (때로는 ♀ -> ♂)의 성전환이 이루어진다.

 

2. 형태적 변화

콩 등의 단일식물이 장일조건에 놓이면 영양생장이 계속되어 거대형이 되고, 때로는 만화(제철이 지나 늦게 꽃이 피는 것)한다. 배추 · 양배추 등과 같은 장일식물을 단일조건에 두면 추대(식물의 꽃줄기가 신장하는 현상)가 되지 않고, 땅 가에서 잎만 출현하는 방사엽식물이 된다.

 

3. 저장기관의 발육

고구마의 덩이뿌리, 봄무나 마의 비대근, 달리아의 알뿌리, 감자나 뚱딴지(국화과의 여러해살이풀)의 덩이줄기 등은 단일조건에서 발육이 촉진된다. 양파의 비늘줄기는 16시간 이상의 장일에서 발육이 촉진된다.

 

4. 결협 및 등숙

단일식물인 콩이나 땅콩에서는 결협(콩과 작물에서 수분, 수정 후에 열매가 협과로 결실하는 것을 말한다) · 등숙도 단일에서 촉진된다.

 

5. 나무의 휴면

어떤 종의 나무이건 15~21℃의 저온에서는 일장과 무관하게 휴면이 유도되지만, 21~27℃ 에서는 장일(16시간)은 생장을 지속시키고, 단일(8시간)은 휴면을 유도하는 경향이 있다.