학문
냉철한라마35
식물의 종자 자라남과 발아 과정에서 지베렐린의 역할이 궁금해요
휴면 상태에 있던 씨앗이 물을 흡수하여 발아를 시작할 때 지베렐린 호르몬이 어떤 역할을 하는지 궁금합니다. 지베렐린이 배유의 호분층을 자극하여 알파-아밀라아제 효소를 분비시키고 영양분을 분해하는 구체적인 세부 과정이 알고 싶어요
3개의 답변이 있어요!
지베렐린은 휴면 상태에 있던 종자가 수분을 흡수했을 때 발아를 개시하도록 신호를 보내는 식물 호르몬입니다.
수분을 흡수한 종자는 배에서 지베렐린 호르몬을 집중적으로 합성하고, 합성된 지베렐린은 배유를 둘러싼 호분층 세포로 확산하여 이동합니다.
그리고 호분층 세포에 도달한 지베렐린은 GID1 수용체와 결합하여 신호를 전달하는데, 이 신호는 유전자 발현을 막고 있던 DELLA 단백질을 파괴하여 억제를 해제하게 됩니다.
즉, DELLA 단백질이 사라지면 소화효소인 알파-아밀라아제 유전자의 전사가 시작되는 것입니다.
분층은 알파-아밀라아제와 단백질 분해 효소를 대량 합성해 배유로 분비하고, 분비된 알파-아밀라아제는 배유 속 불용성 녹말을 수용성 포도당과 엿당으로 분해합니다.
그리고 분해된 당과 아미노산은 자엽을 통해 세포 분열이 일어나는 배로 이동하고, 배는 공급받은 영양분을 호흡 기질로 사용해 ATP 에너지를 생성하고 세포 분열을 일으키게 됩니다.
그래서 늘어난 에너지와 세포 신장으로 어린뿌리와 순이 껍질을 뚫고 나오며 발아가 완성시작되는 것입니다.
채택 보상으로 410베리 받았어요.
채택된 답변안녕하세요. 임형준 수의사입니다.
종자가 물을 흡수하면 배에서 지베렐린이 생성돼 호보층이 작용하고, 알파 아밀라아제 합성을 유도합니다. 이 효소가 배유의 전분을 당으로 분해하면 배가 이를 에너지와 생장 재료로 사용해 뿌리와 싹이 자랍니다. 지베렐린은 휴면 해제와 발아 촉진에도 관여합니다/
안녕하세요. 씨앗의 발아에서 지베렐린은 단순히 식물의 키를 크게 만드는 호르몬이 아니라, 휴면 상태의 씨앗이 저장해 둔 영양분을 꺼내 새싹이 자랄 수 있도록 전환시키는 핵심 신호라고 할 수 있습니다. 특히 보리나 밀과 같은 벼과 식물의 종자에서 이 과정이 매우 잘 연구되어 있는데요, 씨앗이 물을 흡수하면 먼저 배가 수분을 얻으면서 대사활동을 다시 시작하고, 배의 일부인 자엽초와 인접한 조직에서 지베렐린이 활성화됩니다.
생성된 지베렐린은 배유 주변의 살아 있는 호분층으로 이동해 신호를 전달합니다. 이때 중요한 것이 지베렐린 수용체인 지아이디원과 델라 단백질이라는 억제 단백질입니다. 평소 지베렐린 신호가 약한 상태에서는 델라 단백질이 지베렐린 반응을 억제하고 있지만, 지베렐린이 수용체에 결합하면 지베렐린과 수용체가 결합한 복합체가 만들어지고 델라 단백질이 분해되도록 유도합니다.
결과적으로 억제되어 있던 유전자 발현 프로그램이 활성화되고, 그중 중요한 역할을 하는 전사인자가 지에이엠와이비입니다. 지에이엠와이는 호분층 세포의 핵에서 알파-아밀레이스 유전자의 조절 부위에 결합하여 알파-아밀레이스의 생산을 증가시킵니다. 이렇게 만들어진 알파-아밀레이스는 호분층 세포에서 분비되어 그 안쪽의 전분성 배유로 이동합니다. 배유에는 발아 후 어린 식물이 사용할 수 있도록 저장해 둔 전분이 풍부하게 들어 있는데, 알파-아밀레이스가 전분의 긴 포도당 사슬을 잘게 절단하기 시작하면서 가용성 당류가 만들어집니다. 동시에 지베렐린은 알파-아밀레이스뿐만 아니라 베타-글루카나아제, 단백질분해효소 등 여러 가수분해 효소의 생성을 촉진하여 저장된 탄수화물과 단백질을 더욱 적극적으로 분해하도록 합니다. 이렇게 만들어진 당과 아미노산 등의 작은 분자는 배와 어린 싹으로 이동하여 호흡을 통한 에너지 생산과 새로운 세포의 합성에 사용됩니다. 즉 물 흡수 → 지베렐린 활성 증가 → 호분층의 지베렐린 신호 전달 → 델라 억제 해제 → 지에이엠와이비 활성화 → 알파-아밀레이스 등 가수분해 효소 생산 → 저장 영양분 분해 → 배의 성장이라는 연결고리로 표현할 수 있고, 여기서 중요한 또 하나의 호르몬이 앱시스산입니다. 앱시스산은 종자의 성숙과 휴면을 유지하는 방향으로 작용하며 지베렐린과 반대되는 효과를 나타내기 때문에, 실제 발아 여부는 단순히 지베렐린의 양 하나만으로 결정되는 것이 아니라 지베렐린과 앱시스산 사이의 균형에 의해 크게 좌우됩니다. 감사합니다.