종자 및 열매

종자

중복수정 후에 각 배주는 종자로 되는데, 종자는 다음의 부분들로 구성된다.

1. 유아(幼芽, plumule)는 후에 유식물에서 첫번째 잎이 될 배에 있는 두 장의 잎과 정아(apical bud)로 구성된다. 정아에는 분열조직이 포함되어 있는데, 후에 여기에서 줄기의 생장이 이루어진다.

 

2. 배축(胚軸, hypocotyl)과 유근(幼根, radicle)은 후에 각각 줄기와 일차근(primary root)으로 자란다.

 

3. 하나 또는 2개의 자엽은 양분을 저장함으로써 종자가 발아할 때 쓰인다. 종자에 2개의 자엽이 포함된 식물을 쌍자엽식물(dicot)이라 한다. 단자엽식물(monocot)이라는 용어는 이와 유사하게 하나의 자엽이 포함된 종자를 만드는 피자식물을 일컫는다. 옥수수와 그밖의 포아풀과 식물이 단자엽식물이다.

 

4. 한 쌍의 종피(種皮, seed coat)는 배주벽에서 유래한 것으로 종자를 보호한다. 자엽내의 양분은 배유에서 유래하며, 배유는 모체의 포자체로부터 이 양분을 받는다. 많은 피자식물(예, 콩)에서 종자의 발달이 끝나감에 따라 배유는 소실되며, 배유내의 양분은 자엽으로 이동한다. 다른 경우(일부 쌍자엽식물과 모든 단자엽식물)에는 배유가 성숙한 종자에 남아 있다. 배유의 세포는 일반적으로 3배체이다.

따라서 종자는 저장된 양분과 보호성 종피를 가진 휴면상태의 포자체 배 (embryo sporophyte)라 할 수 있다. 종자가 갖는 두 가지 기능으로는 (1) 새로운 지역으로의 종의 분산(피자식물은 열매의 도움을 받는다), (2)상당 기간 동안 지속되는 좋지 않은 기후 조건(예, 겨울)에서의 종의 생존 등을 들 수 있다. 소위 “일년생식물(예, 콩, 곡물, 여러 종류의 잡초 등)은 종자의 상태로만 영하의 기온에서 생존할 수 있다. 그들의 모체는 가을에 죽지만, 종자는 휴면상태로 겨울 동안 살아남는다. 그리고 다시 식물 생장에 좋은 조건이 되면, 종자는 발아(germination)되어 새로운 개체로 발달한다.

 

열매

열매는 자방벽이 발달하여 만들어지는데, 때로는 꽃의 다른 부분이 함께 발달하여 만들어진다. 열매는 종자의 내용물을 분산시키는데 기여한다. 종자가 성숙하면 오옥신(auxin)이라는 호르몬을 분비하는데, 오옥신은 자방벽을 자극하여 열매로 발달되게 한다. 사실 수분이 되지 않은 꽃에 단순히 오옥신을 살포함으로써 열매가 발달되게 할 수 있다. 열매가 성숙해 가면서는 에틸렌(ethylene)이라는 다른 화학 조절물질이 작용한다. 과학의 발견과정에서 종종 나타났던 것처럼 이 발견도 우연히 이루어졌다. 처음 수확한 레몬은 너무 녹색을 띠기 때문에 팔 수가 없었다. 레몬이 골고루 노랗게 익는 것을 촉진시키기 위해서 레몬 재배업자들은 새로 수확한 레몬을 석유난로로 따뜻하게 한 창고에 저장했다. 한 재배업자가 좀더 현대적인 난방 시설을 하고나서 레몬의 색이 제때에 노랗게 변화하지 않는 것을 발견했다. 이 사실을 단서로 하여 얼마 후에 열매가 익는 데 중요한 요인은 열이 아니고 석유 난로를 피울 때 발생되는 적은 양의 에틸렌 가스(CH2CHz)임을 알아냈다. 그 이후에 대부분의 열매에서 에틸렌이 생성되며, 이것에 의해 열매가 익는 것을 알아냈다. 이러한 과정에서 에틸렌은 엽록소를 파괴시킨다. 열매에서 엽록소가 파괴됨에 따라 세포내에 있는 붉거나 노란 색소(예, 카로티노이드)가 드러나서 열매가 익은 색을 띤다. 생물학자는 열매라는 용어를 단순히 우리가 먹기 좋아하는 즙이 많은 형태에 국한하여 사용하지 않는다. 피자식물이 만들어내는 여러 종류의 다른 열매가 제시되어 있다.

모든 경우에 이런 열매는 종자 내용물의 분산을 돕는다. 시계 태엽 모양의 단풍나무열매(시과)와 낙하산 모양의 민들레 열매는 바람에 의해 종자가 잘 퍼져 나가게 한다. 도꼬마리와 도깨비바늘의 열매는 지나가는 동물의 털(혹은 옷)에 잘 달라붙으므로 그 안에 포함된 종자를 널리 분산시킬 수 있다. 동물의 이동을 이용하여 종자가 새로운 장소로 수송되는 것이다.

야자 열매는 물에 떠내려가서 그 종자를 새로운 장소로 분산시킨다. 야자수는 태평양의 모든 섬을 둘러싸고 있다. 물 위로 기울어진 나무에서 떨어진 야자 열매는 염수에서는 발아하지 않고 해류를 따라 이동하면서 오랜 기간 동안 살아 있게 된다(발아할 능력을 가진다). 해안에 닿아 빗물에 씻기면 종자는 발아하여 새로운 성숙한 야자수로 자라게 된다.

열매가 보이는 가장 흥미로운 적응 방식으로는 기계적인 분산을 들 수 있다. 몇몇 콩과식물(예, 등나무)의 깍지, 풍년화 깍지, 물봉선화, 오이의 일종(squirting cucumber) 등은 모두 가을에 열매가 마르면서 종자를 강하게 배출한다. 이런 방식으로 수송된 종자의 이동 거리는 그다지 멀지 않지만, 유식물이 태양광선, 수분, 토양 무기염류 등에 대해 모체와 경쟁하는 정도를 감소시킨다.

먹는 열매는 매우 효과적인 분산 수단이 된다. 다람쥐, 야생 쥐, 기타 설치류는 가을에 그들이 저장한 견과류와 곡류를 거의 먹지 않는다. 봄이 되면 이처럼 동물들이 먹지않은 종자들이 모체로부터 떨어진 지역에서 발아하게 된다. 여러 종류의 장과(漿果, berry)는 작은 종자가 특징적인데, 이 종자는 열매를 먹은 새나 다른 동물의 소화관을 거치면서 손상을 입지 않는다. 동물이 변을 배출하면서 종자는 전혀 새로운 지역으로 옮겨진다. 종자와 함께 배출된 변은 후에 유식물이 자라는 데 양분을 공급한다.