식물의 성장 (1차성장, 2차성장, 나이테의 원리)

대부분의 식물들은 평생동안에 걸쳐 계속해서 성장을 합니다. 다른 다세포 유기체와 마찬가지로 식물은 세포성장과 세포분열의 조합으로 자라는데요. 여기서 세포성장은 세포 각각의 크기를 증가시키는 것이고, 세포 분열은 세포의 전체적인 수를 증가시킨다고 보시면 됩니다.

 

그럼 식물은 어떻게 자라는가?

 

식물세포가 자라면서 세포 분화를 진행하게되고 이는 다른 형태의 세포 유형으로 각각 세분화됩니다.

식물세포의 지속적인 성장과 상처난 조직의 복구. 이것의 중요 포인트는 meristem, 즉 분열조직이라 할 수 있습니다. 여기서 meristem은 식물체 내에서 세포분열을 하여 새로운 세포를 만드는 조직을 말하며, 뿌리나 줄기의 생장점 부근에 있는 조직입니다. 

Apical meristems(정점 분열조직)은 뿌리와 싹의 끝부분에서 발견되는 조직으로 뿌리와 줄기가 계속해서 성장하게 하고 잎과 꽃이 구별되도록하는 역할을 합니다. 때때로 이 조직들은 단일 부분의 분열만을 유도하여 다른 부분의 성장을 억제하고 특정 부분의 성장만을 유도하기도 합니다. 잔디의 예를들면 쉽게 이해가 가능한데요. 잔디는 초식동물이나 잔디깎이 기계 등으로 쉽게 손상되지만 다시 길이성장을 통해 재성장을 합니다.

 

이러한 정점 분열은 총 3가지 기본 유형의 meristem으로 구분이 가능합니다. 먼저 protoderm(원조직 : 분열 조직에서 가장 바깥쪽에 있는 조직)은 새로운 표피를 생성하고, ground meristem(기본 분열조직)은 기본조직을 생성합니다. 마지막으로 procambium(전형성층 : 줄기와 뿌리 정단 부위에 있는 분열조직)은 새로운 xylem(물관)과 phloem(체관)을 생성합니다. 이 세가지 유형의 분열은 길이생장에 관여하는 1차 성장으로 정의하는데요. 

 

1차 성장에 이은 2차성장은 "나무 "종류의 식물의 직경 즉, 넓이 성장을 말합니다. 이 2차 성장은 "나무"종류의 식물에만 존재하며, 나무가 아닌 초본류 등의 풀식물은 2차성장을 하지 않습니다.

2차 성장은 "교환" 또는 "변경"의 의미를 갖는 cambium(형성층,  부름켜)으로 정의 되는데요. xylem과 phloem을 추가로 생성하여 줄기의 직경이 넓어져 식물은 넓이 성장을 하게 됩니다. 이러한 일련의 과정을 통해서 식물의 줄기는 우리가 흔히 생각하는 나무의 줄기처럼 튼튼하고 두껍게 됩니다. 이때 Cork cambium(코르크 형성층)은 바깥부분에서 뿌리와 줄기의 표피를 나무껍질로 만드는 목질화를 진행시킵니다.

 

정리하자면 나무 종류의 식물은 1차성장에서 뿌리와 싹 끝에 분열조직에의해서 길이 성장을 하며, 2차성장에서는 줄기와 뿌리의 직경을 증가시킵니다. 또한, 코르크 형성층으로 인해서 표피를 나무껍질같이 딱딱하게 만들어냅니다.

2차성장에의한 흔적은 나이테로 남게 되는데요.

나무 종류의 식물이 2차성장을 하는동안 xylem과 phloem이 추가적으로 생성되게 되고 이는 나이테를 생성하게 됩니다. 봄동안 식물은 성장하게 되는데 이때 추가적으로 생성되는 xylem의 세포조직들은 큰 내경을 가지고 세포벽은 두껍지 않게 됩니다. 가을동안에는 추가적으로 생성되는 xylem이 두껍고 밀도가 높은 벽을 형성하게 되고 이러한 계절별 차이는 나무 줄기에서 나타나게 되는데 이걸 우리가 나이테로 부릅니다.