식물은 계절이 바뀌는 것을 어떻게 인식하나요?

Question

봄과 가을에 따라 성장이나 개화 시기가 달라지는 식물은 주변 환경의 어떤 변화를 감지하는 것이고, 이러한 정보는 식물 내부에서는 어떻게 활용이 되는지 의견 부탁드립니다.

Answer 1

식물은 밤과 낮의 길이, 즉 광주기와 온도 변화를 통해 계절을 인식합니다.

특히 잎 속의 광수용체 등 빛을 감지하는 단백질이 낮과 밤의 길이를 측정해 현재 계절을 파악합니다.

그래서 봄 식물은 낮이 길어질 때, 가을 식물은 밤이 일정 시간 이상 길어질 때를 맞춰 개화를 준비합니다.

또한 많은 식물은 겨울의 추위를 일정 기간 겪어야만 봄을 인식할 수 있는데, 겨울 동안은 꽃을 피우지 못하게 막는 억제 유전자가 작동하다, 추위를 겪으면 이 브레이크가 풀리게 되됩니다.

그래서 계절 조건이 충족되면 잎에서 꽃을 피우는 신호 단백질인 플로리겐을 만들어내는데, 이 호르몬이 체관을 타고 줄기 끝 생장점으로 이동해 잎 대신 꽃눈을 만들도록 명령을 전환하는 것입니다.

식물은 종에 따라 다르지만, 이처럼 빛과 온도를 통해 가장 안전하고 번식에 유리한 시기에 꽃을 피우는 것입니다.

Answer 2

안녕하세요. 식물은 눈이나 귀가 없지만 생각보다 매우 정교하게 계절 변화를 감지하는데요, 특히 식물이 가장 중요하게 활용하는 정보는 낮의 길이와 온도 변화입니다.

많은 식물은 하루 동안 빛을 받은 시간을 측정하는데요, 예를 들어 봄이 되면서 낮이 길어지면 성장하기 좋은 계절이 왔다는 신호로 받아들이고, 반대로 가을이 되어 낮이 짧아지면 잎을 떨어뜨리거나 휴면 상태에 들어갈 준비를 합니다. 식물 세포에는 빛을 감지하는 피토크롬이라는 색소 단백질이 있어 빛의 양과 지속 시간을 측정할 수 있습니다. 또한 온도가 중요한 역할을 하는데요, 벚꽃이나 튤립 같은 식물은 겨울 동안 일정 기간 낮은 온도를 경험해야만 봄에 꽃을 피우며, 이를 춘화 현상이라고 합니다. 만약 겨울의 추위를 충분히 겪지 못하면 개화 시기가 늦어지거나 꽃이 제대로 피지 않을 수 있습니다.

식물이 감지한 이러한 정보는 식물 호르몬과 유전자 활동을 변화시키는 데 사용되는데요, 예를 들어 개화를 유도하는 유전자들이 활성화되거나, 생장을 촉진하는 옥신과 지베렐린 같은 호르몬의 양이 변하면서 줄기가 자라거나 꽃눈이 형성됩니다. 반대로 가을에는 휴면을 유도하는 호르몬인 앱시스산의 영향이 커져 성장 속도를 줄이고 겨울을 준비하게 됩니다. 감사합니다.

Answer 3

안녕하세요, 가을이오면님. 이중철 전문가입니다.

식물은 달력은 없지만, 낮의 길이, 온도 누적, 빛의 색 변화, 습도 같은 반복되는 환경 신호를 읽어서 계절을 판단합니다. 이 정보는 잎에서 감지된 뒤 호르몬과 유전자 발현 변화로 바뀌어, 새순을 내거나 꽃을 피우거나 휴면에 들어가는 식으로 활용되어진답니다.

1. 식물이 읽는 신호는요?

가장 중요한 신호는 광주기, 즉 낮과 밤의 길이인데요. 식물은 빛의 밝기보다도 밤이 얼마나 길어졌는지 또는 짧아졌는지를 통해 계절을 많이 판단하고 있어요. 그 다음으로 중요한 것이 온도 변화와 온도 누적인데요. 겨울을 충분히 겪어야 꽃이 피는 식물도 있고, 평균 기온 상승을 봄의 신호로 쓰는 식물도 있답니다. 일부 식물은 빛의 파장 비율 변화도 감지하는데, 피토크롬 같은 색소가 그 역할을 하고 있지요.

2. 내부에서 어떻게 쓰이나요?

식물은 잎에서 감지한 계절 정보를 줄기 끝의 생장점이나 꽃눈 형성 부위로 전달합니다. 그 과정에서 FT 같은 개화 관련 유전자와 호르몬이 활성화되어 '지금은 자랄 때인지, 꽃을 피울 때인지, 쉬어야 할 때인지'를 결정하는데요. 즉 식물은 계절을 단순히 느낌으로 아는 게 아니라, 유전자 스위치를 바꾸는 방식으로 반응을 한답니다.

3. 봄과 가을의 차이는요?

봄에는 낮이 길어지고 기온이 올라가서 새순과 개화가 촉진되는 식물이 많은데요. 반대로, 가을에는 밤이 길어지고 온도가 내려가면서 생장을 늦추거나 휴면, 저장기관 형성 쪽으로 전환하는 경우가 많습니다. 이런 반응은 종마다 달라서, 장일식물, 단일식물, 온도민감식물처럼 계절을 읽는 방식도 조금씩 다르답니다.

정리하자면,

식물은 낮의 길이와 온도 누적을 가장 큰 단서로 삼아 계절을 읽고, 그 정보를 호르몬과 유전자 발현 변화로 바꿔 성장, 개화, 휴면을 조절한답니다.

※ 질문자님을 포함하여 소중한 분들의 건강, 재산과 안전을 지키고, 혹시나 발생할 수 있을 다양한 문제 상황에 놓이지 않기 위해서라도 저를 포함하여 다양한 토픽에서 활동하는 모든 전문가분들의 아하 지식커뮤니티에서의 답변은 예외 없이 참고 용도로만 유용하게 활용하시기 바랍니다.😉