제6장 종자의 발아와 휴면생리

1. 종자의 구조(p. 225)

가. 벼, 옥수수, 밀 등 단자엽 식물; 배(유아, 유근), 배유가 발달하여 영양분 저장

나. 콩 등 쌍자엽 식물; 배(유아, 유근), 자엽이 발달하여 영양분 저장

※ 배유와 자엽의 저장양분은 발아할 때 배의 생장에 이용됨

2. 종자의 발아

가. 종자의 발아과정(p. 228)

1) 발아의 3상; 흡수기, 효소활성기, 배 생장기(외관상 발아)

(벼)

※ 흡수기부터 발아가 준비되며, 외관상 발아는 발아의 마지막 단계임

2) 저장양분의 소화 - 배반, 호분층에 효소 ---> 생장지점으로 이동(p. 235)

- 전분; amylase (glucose, maltose, dextrin)    --> sucrose 합성하여 이동

- 단백질; protease (amino acid로 분해)        --> 아미노산, 아미드 등으로 이동

- 지방; lipase (glyoxylate cycle을 통하여 분해) --> sucrose 합성하여 이동

3) 배에서

- ATP 생성 (호흡)

- 새로운 세포구성물질 생성하여 생장

나. 어린식물의 생장과 발아

1) 지상 자엽형- 하배축 신장; 콩, 땅콩, 오이, 양파 ---> 갈고리 전개와 ethylene

2) 지하 자엽형- 상배축 신장; 벼, 옥수수, 밀, 완두, 상추

다. 발아에 필요한 환경조건

1) 수분; 종피 연화 및 팽창, 가스 투과, 대사작용(양분분해, 이동)(p. 241)

종자에 따라 흡수량 다름(벼 30%, 콩 50%, 완두 180%)

2) 온도; 최저, 최적, 최고온도, 변온 --생화학적 반응(p. 242)

겨울 작물은 낮음, 여름 작물은 높음

3) 산소; 종자마다 산소 요구도가 다름

물속 불발아; 귀리, 밀, 과꽃, 가지, 파, 콩

물속 발아; 벼, 상추, 당근

4) 광; 광 감수성 종자- 감광성(담배, 상추, 우엉), 혐광성(파, 양파, 가지, 수박)

광 불감수성 종자- 대부분 화곡류(벼, 옥수수, 콩)

※ 광 발아 종자(감광성 종자)

- 파장; 적색(red) 촉진, 원적외석(far red) 억제

※ 1. 적색광 조사; phytochrome red (Pr) 형태가 급격히 phytochrome far red (Pfr) 형태         로 전환

※ 2. 원적색광 조사; Pfr 이  급격히 Pr 로 전환

※ 3. 자연상태; Pfr 이 서서히 Pr 로 전환

- 일장; 잡초는 일장에 따라 발아시기 다름(p. 251)

잡초의 발생시기가 다름

-Phytochrome

5) 화학물질

가) 발아억제; NH3, 2,4-D, ABA, NAA (보리, 밀의 수발아 억제)

나) 발아촉진;

- ethylene; 발아촉진(상추, 양딸기, 땅콩, 유채)

- GA

- cytokinin

3. 종자의 휴면 및 타파

가. 자발휴면과 타발휴면

- 휴면의 장점; 성숙 후 발아억제, 종자수명 연장

- 휴면의 단점; 파종 시 불균일한 발아

나. 종자 휴면의 유형 및 휴면타파

1) 종피의 불투수성 (硬實, hard seed)- 종피 책상조직에 pectin, suberin 축적

- 수분은 주공을 통해서 흡수

- clover, alfalfa, 콩, 팥, 오크라, 나팔꽃, 연 등

- 작은 종자가 경실 많음

- 휴면타파; 파상법, 농황산처리 - 종피 상처 부위로 수분흡수

2) 종피의 기계적 저항; 털비름(가스, 물 투과); 건조 후 흡수하면 조직 연화

3) 불투기성(산소); 도꼬마리의 위 종자는 산소요구량 많아 휴면- 토양미생물

4) 미숙한 배

- 인삼종자는 모체 분리 후 배 생장 (p. 260)

- 사과, 배, 복숭아, 메귀리(배 생장, 배 생리적 미숙)

※ 층적법(stratification); 습한 모래, 저온처리하면 휴면타파

- 효소활성 증가, 당, 아미노산 증가, 가용성물질 증가로 WP 저하

5) 휴면물질(ABA, coumarin, 페놀산) 축적 (p. 266)

- 벼 왕겨에 휴면물질; 휴면타파- 침종, 질산처리, 고온처리(50℃ 1주일), 왕겨제거

- 휴면타파; NaN3, CO2, ethylene, GA, cytokinin, NO3 등 (p. 267)

- 발아에 미치는 식물호르몬의 상호작용

다. 2차 휴면; 고온(상추), 저온(마디풀), 광(상추), 무 산소(둑새풀, 돌피), 건조(수수),

이산화탄소(배추) 등이 부적당하면 발아 중 휴면(p. 261)

4. 종자의 수명

- 종, 품질, 저장조건에 따라 다름

- 단백질의 변성으로 종자 수명 단축

가.  종자수명에 영향을 미치는 외적 조건

1) 종자 수분함량

- 진정종자(orthodox seed); 5% 정도까지는 건조할수록 수명연장

- 건조종자는 곡물수뷴 1% 저하하면 2배 연장

- 비진정종자(recalcitrant seed); 비교적 높은 종자수분 유지하여야 생존

2) 상대습도; 낮을수록 종자 수분함량 저하- desiccator (silica gel)

3) 온도

- 건조종자는 저온일수록 수명연장; 건조종자는 냉동실 보관

- 건조종자는 5℃ 낮아지면 수명 2배 연장

- 습한 종자는 냉동온도에서 凍害

4) 산소

- 습한 종자는 산소가 없으면 무기호흡으로 종자수명 단축

- 건조종자는 산소가 적을수록 수명연장

나. 종자활력

1) 발아율; 발아적온 시험, 파종한 종자 수에 대한 발아한 개체의 백분율

2) 출아율; 발아적온, 포장- 파종한 종자 수에 대한 토양 위로 출아한 개체의 백분율

3) 입모율; 포장에서 파종한 종자 수에 대한 성숙한 개체의 백분율(토양)

4) cold soil test; 옥수수는 10℃에서 7일 후에 25℃에서 발아시킴(포장 입모율 추정)

5) 유묘생장; 유아장, 유아중, 유근장, 유근중, 엽수 등

다. 노화종자의 활력증진 방법- 발아직전까지 발아과정 진전

- 발아기간 단축, 발아율 향상, 발아균일

1) osmoconditioning; 염류용액 (polyethylene glycol, PEG) - 발아직전까지 수분흡수

2) matriconditioning; 고체물질 (vermiculite), 물  - 발아직전까지 수분흡수

3) hardening; 침종/건조를 반복

4) presoaking; 침종(벼)

5. 눈의 휴면과 각성

가. 겨울에 느린 생장 - 다년생 상록 및 1년생 월동식물의 생장점은 아주 강한 내동성

나. 겨울에 생장정지 - 낙엽수

다. 芽(눈) 휴면의 형태

- 강제휴면; 월동성 작물 및 잡초는 저온이면 휴면하고, 온화하면 생장

- 자발휴면; 여름휴면- 잎이 떨어지면  눈 생장

겨울휴면- 겨울눈, 인경, 구경 등은 자발휴면으로 내동성(ABA 추적)

라. 芽 휴면 유도

- 일장; 장일은 영양생장, 단일은 휴면아 생성(p. 275)

- 저온; 단풍나무, 침엽수 등은 장일에서도 저온이면 아 휴면

- 화학물질; ABA, NAA(감자),  MH(감자, 담배 측아)

다. 휴면각성;

- 온도; 낙엽수 0-5℃, 감자 22℃

- 장일; 일부식물은 일장의 영향

- 화학물질; GA, kinetin, thiourea, ethylenechlorohydrine