나무의사 수목생리학 요약 _ 3 햇빛

햇빛은 종자의 발아, 잎의 모양과 배열, 줄기의 생장과 굴기, 줄기와 뿌리의 비율, 수목의 형태 결정, 눈의 휴면, 휴면타파, 개화, 낙엽시기, 증산작용 등 생리적인 현상에 영향을 미침.

1. 태양광선의 생리적 효과

태양광선은 파장이 다른 여러가지 전자기파로 구성

Solar Radiation Standards [출처 : johnsonwindowfilms]

녹색식물은 인간의 눈과 마찬가지로 400nm~700nm 파장대의 가시광선을 이용하여 광합성을 함.
특히 660~730nm 적색광선은 식물 형태와 생리에 독특한 역할을 함.
고에너지 광효과 : 광도 1,000lx 이상에서 광합성 가능
저에너지 광효과 : 광도 100lx 이하에서 생리적 효과 나타남. 광주기나 굴광성은 저에너지 광효과.

1) 태양의 광질

햇빛이 임관(canopy)를 지나 임상(forest floor)에 도달할 때, 파장의 구성성분 즉, 광질이 변함.
단풍나무 활엽수림 밑 임상에는 파장이 긴 적색광선이 주를 이루고, 소나무 침엽수림 밑 임상에는 가시광선 스펙트럼이 골고루 분포함.

2) 광도

양엽과 음엽의 형태가 다르게 분화함. 수종간에도 음수(그늘에도 자랄 수 있음) 양수(그늘에서 살수 없음(로 진화.

3) 일장 (광주기)

낮과 밤의 상대적인 길이 변화.
온대지방 목본식물은 낮의 길이가 변하는 것을 통해 계절의 변화를 감지.

2. 광주기

광주기(photoperiod)에 따라 수목의 줄기생장, 직경생장, 낙엽시기, 휴면진입 및 타파, 내한성, 종자발아 등이 결정됨.

1) 개화

대부분의 목본식물은 광주기에 개화반응을 보이지 않음 (예외, 무궁화)

2) 줄기생장

온대지방 단일조건에서 줄기 생장 정지, 동아 형성 촉진 / 장일조건에서 휴면을 지연, 억제
자유생장 수종은 단일조건으로 생장이 정지 (고정생장 수목은 낮이 긴 여름 일찍 줄기생장 중단, 해당없음)
유한생장 수종은 달이조건에서 휴면상태의 정아 형성, 무한생장 수목은 단일조건에서 줄기 끝이 죽어버리면서 생장정지.

3) 휴면타파

고정생장 수정은 여름에 동아를 형성하고 이 눈의 휴면은 장일처리나 연속광으로 없앨 수 있음
한겨울에 휴면상태에 있는 눈은 장일처리로 휴면이 타파되지 않으며, 저온처리(chilling)만이 효과가 있음

4) 낙엽

수종별로 광주기 혹은 온도에 반응하여 낙엽이 결정됨

5)직경생장

많은 수목은 줄기생장 동안 직경생장이 이루어 짐.
고정생장을 하는 수목은 줄기생장은 여름에 일찍 멈추지만 직경생장은 더 늦게까지 계속 됨.

6) 지역품종

북반구 고위도 : 짧은 생육기간, 긴 여름 > 남반구 저위도 지방으로 이식하면 일찍 생장을 정지하여 생육이 불량해 짐.
남반구 저위도 식물 > 북반구 고위도 이식하면 일장이 길어서 가을늦게까지 자라다가 서리 피해를 받을 수 있음.

3. 주광성

옥신이 햇빛의 반대방향으로 이동하여 세포의 신장을 촉진시킴.
주광성에 가장 효율적인 햇빛 파장 : 청색과 보라색을 띠는 450nm부근과 자외선 중 360nm부근.
주광성 관련 색소 cryptochrome : flavoprotein의 일종, 원형질막에 부착됨.

4. 굴지성

중력이 작용하는 방향으로 식물이 자라는 것을 의미함.
종자에서 나오는 유근이 자라 주근이 됨.
2차근은 비교적 수평으로 자라 측근이 됨.
3차근은 굴지성을 거의 나타내지 않고 여러 방향으로 자라 골고루 퍼짐.
옥신이 뿌리 아래로 이동해서 세포 신장을 억제하여 위쪽 뿌리가 더 빨리 신장하기 때문에 수평으로 자라던 측근이 굴지성에 의해 밑으로 구부러짐.

5. 광색소

1) phytochrome

식물체내 광질에 반응하는 색소 중 하나 파이토크롬(phytochrome).
두 개의 동일한 polypeptide로 구성, pyrrole이 4개 모여 이루어진 발색단을 가짐.
암흑 속에서 기른 식물체내에 가장 많은 양이 들어 있으며, 햇빛을 받으면 합성이 일부 금지되거나 파괴됨.
phytochrome은 식물체내 대부분 기관에 존재, 뿌리 포함 생장점 근처에 가장 많이 존재함.
세포내에서는 세포질과 핵속에 존재하고, 소기관이나 원형질막, 액포내에는 존재하지 않음
비교적 낮은 광도(가시광선의 1/100 광도에서 1분 노출)에도 반응하는데, 적색광(red light, 파장 600nm)을 비추면 Pr형태에서 Pfr형태로 바뀜
원적색광(far-red light, 파장 730nm)을 비추면 다시 Pr형태로 바뀜.
단백질에 부착된 발색단의 pyrrole분자배열이 변화해서 나타나는 현상.
(소나무류는 이 두가지 흡광정점이 656nm와 741nm로 약간 짧다고 함.)
두 가지 중 한 형태로만 존재하지 않으며, 적색광을 비추면 전체 중 80%가 Pfr로 존재하고, 원적색광을 비추면 99%가 Pr형태로 존재함.
Pfr은 생리적으로 활성을 띄는 형태, 광주기현상, 종자휴면, 광형태 변화 등을 지배.
암흑속에서 Pfr에서 Pr로 천천히 환원되거나 파괴 됨.
특히 Pfr은 시간을 측정하는 장치

2) 고광도 반응(HIR)

고광도 반응은 종자발아, 줄기 생장억제, 잎의 신장생장, 색소 합성에 관여
다음 세가지 면에서 phytochrome과 다름
- phytochrome보다 최소 100배 높은 고광도를 요구, 수 시간 노출되어야 함.
- 적색광과 원적색광에 의해 상호환원이 안됨.
- 청색, 적색, 원적색 부근에 1개 이상 흡광정점을 가지고 있음.

나무의사 수목생리학 요약 _ 4 광합성