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나무와 풀

식물의 구조

흥수 2021. 6. 5. 17:00

식물의 구조

식물체는 전체적으로 지상부인 슈트계와 지하부인 뿌리계로 나뉩니다. 여기서 슈트란 어린가지와 새싹을 의미하는데요. 이들은 잎·줄기·꽃의 구분이 모호해서 슈트라는 용어를 사용합니다. 슈트는 줄기와 그 위에 나 있는 잎·눈·꽃·과실 등을 모두 포함하는 말입니다. 식물체의 구성단계는 개체, 기관, 조직계, 조직, 세포의 순으로 이루어져 있는데요. 여기서 기관은 생체 내 여러 가지 조직이 모여 통합된 구조를 형성해 특정 기능을 수행하는 구조를 말하고, 조직은 기관 내에 존재하는 기능과 형태가 같은 종류의 세포를 말합니다.
식물체는 위아래를 기준으로 기부와 말단부로 구분하는데요. 기부는 지표와 맞닿은 부분이고 말단부는 줄기 또는 뿌리의 선단 부분인 정단부를 말합니다. 원래 식물의 종자는 발아 후에 배축의 상단부는 줄기로 하단부는 뿌리로 발전하는데요. 이때 생기는 줄기와 뿌리의 경계 부위를 기부라고 하고, 식물체의 지표와 맞닿은 부분을 지제부라고 부르기도 합니다. 줄기의 정단부에는 생장점이 있고, 줄기의 생장점을 어린 잎이 감싸 정아를 형성합니다. 뿌리의 정단부에도 생장점이 있고, 뿌리의 생장점을 감싸 보호하는 조직인 근관이 있습니다. 정단부에서 기부로의 진행 방향을 향기적이라고 부르고, 기부에서 정단부로의 진행 방향을 향정적이라고 합니다.
지상부 슈트계의 축은 줄기인데요. 줄기의 안쪽을 향축이라 하고 바깥쪽을 배축이라고 합니다. 줄기는 일정한 간격으로 마디를 형성하고 마디에 잎이 달리는데요. 마디의 엽액에는 액아가 형성되고 이들이 자라 측지, 즉 가지가 됩니다. 줄기나 가지의 끝에는 생장점이 있고, 생장점의 활동으로 줄기와 가지가 신장하고 새 잎이 계속 발생하는데요. 이 생장점은 적당한 시점에 이르면 화아로 변하고, 화아는 꽃으로 발전해 수분과 수정을 거쳐 종자와 열매를 생산합니다.
지하부 뿌리계는 땅속 아래로 자라는데요. 뿌리의 정단부에는 생장점이 분포하고 그 생장점을 뿌리골무라고도 불리는 근관이 감싸고 있습니다. 생장점 위에는 빠르게 자라는 신장대가 있고, 그 위로는 근모가 발생하는 성숙대가 있는데요. 근모는 뿌리의 표면적을 넓혀 양분과 수분의 흡수력을 높여줍니다.

식물의 조직은 분열조직과 성숙조직으로 구분할 수 있는데요. 분열조직은 새로운 세포가 생성되는 조직으로, 생장점과 형성층·절간분열조직이 대표적입니다. 그리고 성숙조직은 분열된 세포가 성숙하여 생성하는 조직인데요. 기능과 형태가 분화되어 다양한 조직을 만듭니다. 생장점의 활동으로 일어나는 길이생장에서 분화된 조직을 1기조직이라고 부르고, 형성층의 활동으로 일어나는 비대생장에서 분화된 조직을 2기조직이라고 부릅니다.
생장점은 정단분열조직이라고도 하는데요. 이 생장점의 세포들이 분열·생장·분화하여 길이생장이 일어납니다. 길이생장은 신장생장 또는 1기생장이라고도 하지요. 줄기에서는 길이생장을 통해 새 잎이나 꽃이 분화되지만 뿌리에서는 길이생장만 일어납니다.
형성층은 줄기와 뿌리의 내부에 분포하는 분열조직인데요. 수목과 같은 다년생식물은 길이생장을 통해 키가 자라면서 한편으로는 부피생장을 해서 줄기와 뿌리가 매년 굵어집니다. 여기서 형성층은 부름켜라고도 하고, 부피생장은 비대생장 또는 2기생장이라고도 합니다. 형성층은 유관속형성층과 코르크형성층이 줄기나 뿌리의 측면에 원통형으로 배열되어 있어 측재분열조직이라고도 합니다.
절간분열조직은 벼·잔디·옥수수·대나무 등과 같은 벼과식물 줄기의 마디 사이와 엽초 및 엽신의 기부에 분포하는데요. 처음에는 전체가 분열하지만 커가면서 차츰 하부쪽만 분열능력을 가지고, 식물이 더욱 성숙하면 분열능력이 약해지거나 사라진다고 합니다. 절간분열조직은 조직이나 마디 사이에 끼어있다고 해서 개재분열조직이라고도 부릅니다.
성숙조직은 표피조직·유관속조직·기본조직으로 나누는데요. 표피조직의 주기능은 식물체의 표면을 덮어 안쪽에 있는 조직을 보호하는 것입니다. 표피조직에는 기공과 수공이 있어 가스교환과 증산작용을 조절하는데요. 뿌리에서는 표피를 통해 양분과 수분을 흡수합니다.
유관속조직의 관다발은 물과 양분을 수상하는 통도조직인데요. 토양에서 흡수하는 물과 무기양분을 수송하는 목부와, 광합성 등으로 생산한 유기물질을 수송하는 사부로 나뉩니다.
표피조직과 유관속조직을 제외한 나머지 성숙조직은 기본조직이라고 하는데요. 이러한 기본조직은 표피조직으로 덮여 있고 유관속조직을 둘러싸고 있습니다. 잎의 책상조직과 해면조직, 줄기와 뿌리의 피층과 수는 대표적인 기본조직인데요. 유조직에서는 기본적인 물질대사가 일어나고 다양한 동화물질을 저장하며 식물체를 지지해주는 등의 역할을 합니다.

식물의 기관에는 영양기관과 생식기관이 있는데요. 영양기관은 식물의 생장에 필요한 무기양분을 흡수하고 유기양분을 합성하여 저장하는 기관으로 줄기·잎·뿌리가 있고, 생식기관은 유성번식을 목적으로 종자를 생산하는 기관으로 꽃·과실·종자가 있습니다.
줄기는 작물의 기본 축으로, 잎·눈·꽃·과실 등을 부착하는데요. 유관속이 분포되어 있어 물과 양분을 수송하거나 광합성을 하기도 하며 저장기관이 되기도 합니다. 줄기의 외부구조는 주지와 측지로 나누고, 마디에서 잎이, 엽액에서 측지가 발생합니다. 줄기의 끝에는 생장점이 있는데, 수목에서는 아린으로 싸여 눈을 형성합니다. 눈은 엽아와 화아로 구분되며, 위치에 따라 정아·액아 또는 측아로 부릅니다. 해부형태를 보면 형성층 안쪽의 목부는 세포벽이 두꺼워지고 목질소가 쌓여 단단한 재로 변하고, 계절에 따라 생장속도가 다르기 때문에 나이테가 생깁니다. 형성층의 바깥쪽은 사부로 채워지는데, 사부를 포함하는 표피조직을 수목에서는 수피라고 부릅니다.
잎의 중요한 기능으로는 광합성과 가스교환, 수분배출을 들 수 있는데요. 수분은 기공의 증산작용과 수공의 일액현상으로 배출됩니다. 잎의 외부구조를 보면 쌍자엽식물의 경우 엽병과 엽신으로 구성되고 단자엽식물은 엽병 대신 엽초가 있습니다. 줄기에서 잎의 배열을 엽서라고 하고, 호생·대생·윤생·저생엽서 등이 있습니다. 특히 저생엽서의 잎을 근생엽이라 하고 그러한 작물을 근출엽형이라고 부르는데, 배추가 대표적입니다. 잎의 해부형태를 보면 표면은 보통 큐티클이라고도 부르는 각피로 덮여 있는데요. 이는 잎의 보호피막입니다. 또 표피세포가 특수화한 공변세포가 기공과 수공을 형성하는데, 보통 기공은 잎의 뒷면에 더 많습니다. 기본조직은 주로 동화조직으로, 쌍자엽식물은 책상조직과 해면조직이 뚜렷이 구분되며 광합성의 90% 이상이 책상조직에서 일어납니다. 잎에 따라서 책상조직만 있는 경우도 있고, 단자엽식물과 나자식물은 해면조직만 있습니다.
뿌리는 식물체를 토양에 고착시키고 토양으로부터 무기양분과 수분을 흡수해 지상부로 운송하는데요. 유조직이 많아 저장능력이 뛰어나고 때로는 번식기관으로도 이용됩니다. 뿌리의 외부구조를 보면 쌍자엽식물은 유근이 자라 주근이 되고 주근에서 측근이 발달하는 반면 단자엽식물은 유근이 죽고 줄기에서 생긴 부정근과 그로부터 나온 측근으로 섬유근, 즉 수염뿌리를 형성합니다. 특이한 뿌리로는 무·당근과 같은 정근과 고구마와 같은 괴근, 마늘·백합·인삼과 같은 수축근 등이 있습니다. 해부형태로는 바깥으로부터 표피·피층·중심주로 구분되는데요. 성숙대의 근모는 표피세포가 특수화해 돌출하는 것으로, 수생식물에는 생기지 않는다고 합니다. 피층은 유조직으로 주로 물질을 저장하고, 내피 안쪽의 중심주는 유관속과 그 주변을 둘러싼 내초를 포함합니다. 특히 내초는 분열능력이 있어 측근이 여기서 나온다고 합니다. 아울러 줄기와 달리 유관속이 중심주에 위치하며 배열방식은 종류에 따라 다릅니다.
꽃은 수정과정을 거쳐 과실과 종자를 생성하는 중요한 기관인데요. 작물이 성숙하고 일정 생육단계에서 적절한 자극이 주어지면 생장점이 꽃눈으로 변하고, 꽃눈이 발달하여 꽃이 됩니다. 완전한 꽃은 꽃잎과 꽃받침, 암술과 수술의 4요소로 구성되는데요. 암술은 주두·화주·자방으로 구성된 심피가 1~2개 이상 있습니다. 특히 자방 안의 배주는 자라서 종자가 되고, 자방과 화탁 등이 발달하여 과실이 됩니다. 수술은 약과 화사로 구성되며, 약에 화분이 들어있습니다. 꽃잎은 화판이라고도 하고, 꽃받침은 악편이라고도 합니다. 해부형태를 보면 꽃받침잎과 꽃잎은 보통의 잎과 비슷한데요. 꽃받침잎은 엽록체를 갖고 있어 광합성을 합니다. 꽃잎의 표피조직은 휘발성 기름을 함유해 독특한 향기를 발산하고, 기본조직은 다양한 색소를 갖고 있습니다. 수술의 약은 여러 개의 약실로 나뉘고 그 안에서 화분이 만들어지는데요. 암술의 자방벽 안에 있는 태좌에 배주가 붙어 있으며, 배주 안에서 배낭이 형성됩니다.
종자의 기본적인 구성요소는 배·배유·종피인데요. 배는 배축·유아·유근·자엽 등으로 구성됩니다. 배유는 씨젖이라고도 하는데, 양분을 저장해 발아 후의 초기생장에 이용되는데요. 무배유종자는 자엽이 발달하고 여기에 양분을 저장합니다. 종피는 털이나 가시가 발달하기도 하는데요. 때로는 자방벽이 비대하지 못하고 종피에 말라붙어 있거나 종피를 감싸고 있는데, 이런 종자를 과실적 종자 또는 여윈과실 즉 수과라고 부릅니다. 옥수수·상추·시금치·우엉·해바라기 등이 대표적입니다.
자방은 성숙하여 주변 조직과 함께 과실로 발달하는데요. 일반적으로 자방벽은 과피로 발달해 그 안에 있는 종자를 보호합니다. 과피는 외과피·중과피·내과피로 구분하고, 과실은 진과와 위과로 구분합는데요. 진과는 자방조직만으로 된 열매이고, 위과는 자방조직 이외의 조직이 포함된 열매를 말합니다. 진과에는 복숭아·자두·포도·감·고추·토마토 등이 있고, 위과에는 사과·배·오이·호박·참외·딸기 등이 있는데요. 사과는 화통이 비대한 것이고 딸기는 화탁이 발달한 것이라고 합니다. 과실은 육질과와 건과로 나누는데요. 육질과의 외과피는 맨 겉의 껍질부분이고 중과피는 육질부분이며 내과피는 종자를 둘러싸고 있는 부분입니다. 복숭아의 내과피는 딱딱해서 먹을 수 없지만 토마토의 내과피는 부드러워 먹을 수 있습니다. 건과의 경우는 과피의 세 부분이 하나로 합쳐져 있으며 흔히 종자 주변에서 얇은 층을 형성하고 있습니다. 건과는 성숙하여 열리는 건개과와 열리지 않는 건폐과로 구분하는데요. 콩은 대표적인 건개과로 꼬투리가 바로 열매입니다. 옥수수와 해바라기는 과피가 열리지 않는 건폐과로, 과피를 벗기면 그 안에 종자가 들어 있습니다.

<출처 : 문원 외, '원예학', 한국방송통신대학교출판부>

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