제8장 작물의 개화생리

- 영양기관 이용 작물(잎, 줄기, 뿌리 이용채소); 종자생산을 위하여 생식생장 필요

- 꽃, 과실, 종자를 이용하는 작물; 농산물과 종자를 위하여 생식생장 필요

§1. 꽃눈형성에 관여하는 요인

1. 작물의 내적 변화와 유년성

- 화성유도까지 최소한 영양생장 필요; 벼(기본영양생장기), 맥류(최소엽수확보기간)

- 영양생장에서 생식생장으로 변환 시 형태적 변화; rosette type 식물은 줄기의 신장 -     벼, 밀, 보리, 냉이, 시금치, 배추, 무, 유채, 과꽃 등

- 벼의 기본영양생장기; 20-40일, 옥수수 16-17마디

2. 환경적 요인

- 일장(단일, 장일, 중성), 온도(저온, 고온)

(1) 광주기성(photoperiodism)

-Garner, Allard; 담배는 Washington DC에서    여름(장일)은 영양생장, 겨울(단일) 온실에서 개화

- 단일식물; 단일에서 개화촉진- 담배, 국화

- 장일식물; 장일에서 개화촉진- 상추, 시금치

- 중성식물; 오이, 고추, 감자, 토마토

- 정일식물; 사탕수수 F-106은 12-12시간 45분     사이에서만 개화

※ 한계일장; 개화가 유도되거나 되지 않는 한계     에 있는 일장

※ 개화유도일장;

① 광도

- 흐린 날은 일장효과, 보름달은 효과 없음

- 가로등 아래에는 일장효과; 가로등 밑 가을 시금치 개화

② 광 파장

- 적색광(600-800nm) 가장 큼, 청색광    (480nm) 낮고, 녹색광은 효과 없음

- 단일식물은 장야 조건에서 개화

- 장야를 적색광으로 일시 중단하면

영양생장

- 장야를 적색, 원적외선을 교대로

일시 중단하면 마지막에 적색이면     영양생장, 원적외선이면 개화

- phytochrome이 광흡수

- 암 조건에서 서서히 Pr 변함

- 적생광 조사는 급격히 Pfr로 변함

- 원적외선 조사는 급격히 Pr로 변함

- 단일식물은 Pfr/Pr 비율이 낮고,        일정기간 유지되고, 단일이 반복되     면 개화

- 장일식물은 Pfr/Pr 비율이 높아야      개화

③ 무기영양

- 무기영양은 식물의 생장속도에 영양미침으로 간접적으로 개화에 영향

- 질소 결핍 시 개화촉진; 베고니아, 제라늄

- 질소 결핍 시 개화지연; 국화, 벼

- 질소 함량 높을 때 개화지연; 벼, 보리, 밀

- 질소 함량 높을 때 개화촉진; 옥수수, 수수

- C/N율 이론(중성식물, 토마토); 탄수화물과 질소 함량이 높고, C/N율 높으면 생식생장      촉진(Kraus & Kraybill)

④ 온도와 상호작용

- 포인세티아(단일식물); 13℃ 이상에서 단일효과

- 국화(단일식물); 15℃ 이상에서 단일효과

- 장일식물(Rudbeckia laciniate); 13℃이하에서는 단일이라도 개화

⑤ 광주기 감응과 효과 지속성

- 광주기 감응 부위; 성숙된 잎

- 광주기 자극(개화호르몬, florigen)-->생장점      --> 화기분열조직으로 전환--> 개화

- 단일식물인 도꼬마리를 장일에 두고, 잎 1개      만 단일처리해도 개화

- 개화호르몬 이동; 단일처리하지 다른 가지로     이동하여 개화유도

- 개화호르몬은 접목하여도 이동 함

- Florigen(개화호르몬);분리, 동정 못한 가설

- 장일식물은 GA가 개화유도(gibberellin)

- 단일식물은 GA가 개화유도 않음(anthesin)

- 광주기 감응효과의 지속

․ 광주기 처리회수; 식물에 따라 다름- 국화  최소 12회, 그 후 비유도 일장에서도 개화

․ 잎에 감응된 일장효과는 접목하여도 지속됨

․ 단일식물의 개화유도는 연속된 장기암기가 중요- 장야식물

․ 장일식물은 연속명기의 길이가 상대적으로 암기보다 길면 개화유도 - 단야식물

※ 벼는 주간의 개화호르몬이 분얼로 이동되지 않음

- 광주기성과 생물학적 시계

- 모래시계이론

- 단일식물; 암민감기에 충분한 암기에서

개화호르몬 생성(Pfr/Pr 낮아야 개화)

- 장일식물; 광민감기에 충분한 명기에서

개화호르몬 생성(Pfr/Pr 높아야 개화)

- 개화유도 모식도(단일식물, 도꼬마리)

잎

- 암기에서 Pfr/Pr율 낮아짐

& florigen 합성

- 명기에서 florigen 안정화

& 눈으로 이동

눈

- 명기에서 꽃눈분화 촉진

- 광주기성과 식물의 분포

- 저위도(열대)지방; 연 중

일장 12시간 이상

․ 단일성 작물 개화 결실

- 중위도(온대)지방; 여름

장일, 겨울 단일

․ 단일성, 장일성 작물

- 고위도(한대)지방; 여름

극도 장일, 겨울 극도 단일

․ 장일성 작물 개화 결실

- 광주기 반응의 이용

․ 품종의 선발(벼)

고위도지방; 감광성 적고, 감온성 품종 재배

중위도지방; 조생종(김광성), 만생종(감광성)

저위도지방; 기본영양생장성 크고, 감광성, 감온성 적은 품종 재배

- 화훼작물의 개화기 조절

국화(단일성 식물)의 연중 개화, 영양생장은 장일, 화아유도는 단일(9-10시간) 30-50일

- 파종기 조절

여름콩는 봄 파종, 가을콩은 여름 파종

벼 조기재배는 감온성인 조생종, 조식재배는 감광성인 중만생종 선택

시금치(장일식물, 내동성 강함) 가을 파종

(2) 춘화현상(vernalization)

① 의미

- 동계1년생 식물; 가을 파종(어린 식물이 겨울 저온에서 화성물질 생성)--> 봄에 결실

봄 파종--> 발아, 잎만 생장(화성물질 안 생김)------> 좌지현상

※ 최아종자 저온처리 후 봄 파종-->발아, 정상생장(화아형성) ----------> 개화결실

※ 춘화처리; 최아종자, 어린식물에 저온처리(1-10℃) 40-50일 --> 개화유도

- 과수 겨울 꽃눈은 저온 필요하지만 개화유도가 아님- 춘화처리 아님

- 화성유도, 생육촉진 저온 필요; 동계1년생, 2년생 식물; 배추, 무, 유채, 호밀(생육촉진)

② 춘화처리에 영향을 미치는 조건

- 수분함량; 물을 흡수한 종자, 어린 식물체

※ 건조종자는 효과 없음

- 온도 및 처리기간; 0-10℃, 40-50일

- 산소; 물질의 대사가 필요

- 탄수화물;

- K, 에틸렌, 지베렐린은 효과적

- 고온(25-35℃)에서 이춘화

- 품종; 춘파성 정도에 따라 춘화처리 효과 다름

- 춘파성 품종; 봄 파종으로 정상적 생육

가을 파종- 겨울에 동사

- 추파성 품종; 봄 파종 - 좌지현상

가을 파종; 정상적 생육

③ 춘화처리 기구

- 감응부위; 생장점

- 춘화처리 자극의 이동

※ gibberellin도 저온처리 효과; GA, 버날린, 플로리겐간의 관계 불명

④ 춘화처리의 농업적 이용

- 조기출하; 딸기 유묘를 여름에 냉장 혹은 고랭지에 육성하여 겨울철 재배

- 추파성 품종과 춘파성 품종의 교배 가능

- 재배지역 확대 및 월동성이 낮을 때 대처

§2. 화기의 형성

1. 정단분열조직의 변화

- 개화유도 자극 후 잎, 줄기 분열조직이 화서분열조직으로 전환

2. 웅성기관(雄性器官)의 발달

- 수술(stamene); 花絲(꽃실, filament), 葯(꽃밥, anther)- 2n

- 花粉(꽃가루, pollen)- n

- 화분; 화분모세포(2n)--(감수분열)--> 4분자(n)--> 화분(n)

3. 자성기관(雌性器官)의 발달

- 柱頭(암술머리, stignma), 花柱(꽃대, style), 子房(씨방, ovary)

- 자방 내에 胚珠(ovule)

- B; 대포자모세포(2n)의 감수       분열- 2개 n 세포

- C; 1회 분열, 4개 n 세포

--> 1개, 대포자, 3개 퇴화

- D; 3회 분열-> 1 난세포

2 조세포

2 극핵-중앙

3 반족세포

4. 수정

- 화분; 주두에서 발아 --> 2개의 정핵, 1개 영양핵

- 1 정핵(n) + 1 난세포(n)  --> 배(2n)

- 1 정핵(n) + 2 극핵(n, n) --> 배유(3n)

※ 벼, 밀, 옥수수 등은 배는 2n, 배유(전분이 축적되는 부분)는 3n

5. 개화식물의 성결정

- 양성화; 암술, 수술이 한 꽃에 존재

- 단성화; 암술, 혹은 수술 중 1개 있는 꽃

- 자웅이주; 암나무, 수나무 분리; 시금치, 은행나무, 아스파라거스, 버드나무, 삼

- 자웅동주; 한 나무에 암꽃, 수꽃이 분리; 옥수수, 호박, 오이, 수박, 참외

※ 화기분화; 꽃받침, 꽃잎, 수술원기, 암술원기의 순서

--> 단성화는 수술, 혹은 암술의 발육 정지

- 옥신은 자성증가, GA는 웅성증가

§3. 식물의 무성생식

- 줄기 유래; 괴경(tuber), 포복경(stolon, runner), 인경(bulb)

- 뿌리 유래; 근경(rhizome)

- 단일조건에서 비대; 감자,

달리아, 베고니아, 돼지감자

- 장일조건에서 비대; 마늘, 양파

양파의 비대