식물의 무성생식

식물의 무성생식

거의 모든 종류의 식물은 유성생식뿐 아니라 무성생식을 할 수 있다. 무성생식에서 새로운 자손은 양친 중의 하나 (single parent)에 의해서만 생긴다. 성의 존재는 생명의 기원 만큼이나 오래 되었기 때문에 무성생식을 유성생식에 대한 원시적 대용 방법으로 생각해서는 안 된다. 무성생식은 그 나름대로 독특한 장점과 단점)을 갖는 자손을 생산하는 또 하나의 방법일 뿐이다.

식물의 모든 기관이 무성생식에 사용될 수있으나, 줄기가 가장 널리 사용된다. 어떤 종에서는 지상의 줄기가 활모양으로 굽고 그 끝에서 뿌리가 내려 새로운 개체를 만든다. 딸기의 기는 줄기(stolon)가 이렇게 새로운 자손을 만들고, 결국에는 완전히 독립적인 개체로 된다. 지하경을 갖는 식물(근경, 인경, 구경, 괴경 등)은 이것을 양분 저장뿐 아니라 무성생식에 이용한다. 예를 들어 붓꽃과 감초는 근경의 생장으로 빨리 번식한다. 많은 식물은 뿌리로부터 새로운 개체를 형성한다. 사시나무(포플러)가 일반적인 예이다. 사시나무 숲의 모든 개체는 일반적으로 한 조상으로부터 무성생식에 의해 생겨서 클론(clone)을 이룬다. 하나의 사시나무 클론은 넓은 면적으로 퍼지며, 수천 그루를 포함한다. 밀감과 몇몇 다른 종은 심지어 종자를 무성생식방법에 사용하는데, 이 과정을 아포믹시스(apomixis)라고 한다. 아포믹시스의 한 방법에서는 2n 의 염색체를 가진 알세포 핵을 만들고, 이것을 수정시키지 않은 채로 발생되게 한다. 다른 방법에서는 수정란 대신에, 또는 수정란과 아울러 배주세포(2n)가 배로 발생되게 한다.

무성생식은 여러 다른 양상을 나타내지만 모든 이런 방법들에는 공통적인 중요한 한가지 특징이 있다. 바로 유사분열이다. 양친중 하나의 세포에서 유사분열이 일어남으로써 새로운 개체가 생긴다. 때때로 유발되는 돌연변이를 막음으로써 자손은 틀림없이 모체와 똑같아진다. 모체가 이 장소에 잘 적응한 것이라면 그 자손도 그러할 것이다.

인간에게 특히 유용한 어떤 식물의 특징(예, 꽃색,향기, 병에 대한 저항성)은 상업적으로 중요하기 때문에 이런 식물은 무성생식방법으로 조심스럽게 재배된다. 모체 식물의 일부를 꺾꽂이하여 뿌리내리게 하기도 한다. 접목 또한 관목이나 교목의 변종을 번식시키는 수단으로 사용된다.

무성생식에 의해 형성된 자손은 모체가 처했던 환경과 유사한 조건에서 자랄 때 그 부모와 똑같은 형질을 보인다. 한 종이 그 서식처에서 성공적으로 살아간다면 자손의 유전적 변이는 그 종에게 별다른 이득을 주지 않는다. 그러나 환경이 변하는 경우에는 이런 상태의 유지로 인해 종이 절멸될 수 있다. 변화하는 환경에 접하여 진화하는 가장 빠른 방법은 유성생식에 의해 유전자를 뒤섞는 것이다. 대부분의 식물종이 한 시기에는 정체적이다가 다른 시기에는 변화하는 환경에서 생존해야만 하는 점을 생각할 때, 유성생식과 무성생식의 두 방법에 의해 번식할 수 있다는 사실은 그다지 놀랍지 않다.

 

 

감수분열과 수정이 교대로 일어남으로써 식물의 생활사는 반수성 배우체 세대와 배수성 포자체 세대로 나뉜다. 꽃은 피자식물의 생식기관이다. 화분립은 수술에서 생성되며, 건조한 상태에 잘 견딘다. 화분은 바람이나 수분을 매개하는 동물(예, 곤충, 새, 박쥐 등)에 의해 한 꽃에서 다른 꽃으로 옮겨진다. 정자의 생성과 수은 수분이 있는 배주 조직내에서 이루어진다. 접합자의 생성으로 새로운 포자체 세대가 시작된다.

접합자가 발달하여 종자가 생성되도록 한다. 종자는 저장된 양분과 보호성 종피를 가진 휴면상태의 포자체 배이다. 피자식물의 자방벽은(때로는 꽃의 다른 부분과 함께) 열매로 된다. 열매는 종자내의 내용물이 새로운 지역으로 잘 분산도 적응된 특징을 보인다. 열매는 (1) 종자의 내용물을 기계적으로 분출시키거나, (2) 기류나 수류를 따라 종자가 새로운 장소로 가게 하거나, (3) 동물들을 이용하여 종자가 분산되게 한다.

많은 피자식물은 광주기의 변화를 감지하고 이에 반응함으로써 개화시기를 조절한다. 광주기 자극은 잎의 피토크롬에 의해 감지된다. 이에 따라 화성소라고 하는 잘 밝혀지지 않은 자극이 체관으로 방출된다. 화성소는 영양눈(vegetative bud)에 도달한 후 새로운 형태의 유전자 발현을 일으켜 영양눈을 꽃눈으로 바꾼다. 많은 식물들은 무성생식의 방법으로 번식한다. 무성생식에 의해 생긴 자손들(돌연변이가 없다면)은 유전적으로 그 모체와 동일하므로 클론을 이룬다.

바람직한 특징을 지닌 식물은 그 특징을 보존하기 위해서는 무성생식방법으로 번식해야만 한다. 유성생식이나 무성생식으로 번식하는 식물 모두는 발생단계의 변화를 야기하는 유전적 프로그램을 가지고 있어서 새로운 성체로 자라게 한다. 모든 동물들과 마찬가지로 성체가 된 식물은 생존하기 위해 환경변화에 반응해야만 한다. 동물의 신경이나 근육을 갖지 않은 식물들은 생장 패턴의 변화를 통해 반응을 한다.