화분에 심은 식물이 창문 쪽을 향해 줄기를 굽혀 자라는 모습을 관찰할 수 있는데요. 식물이 빛을 향해 자라나는 과학적 원리는 무엇인가요?

Question

화분에 심은 식물이 창문 쪽을 향해 줄기를 굽혀 자라는 모습을 관찰할 수 있는데요. 식물이 빛을 향해 자라나는 과학적 원리는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

식물이 빛을 향해 줄기를 굽히며 자라는 현상을 굴광성이라고 하는데, 그중에서도 빛이 있는 방향으로 자라는 양성 굴광성이라고 합니다. 이 현상의 원인은 식물 성장 호르몬인 옥신의 불균등한 분포와 이에 따른 차등 성장 때문입니다.

줄기 끝에 존재하는 포토트로핀이라는 빛 수용체 단백질이 한쪽 방향에서 들어오는 빛을 감지합니다. 빛이 감지되면 줄기 끝에서 합성된 성장 호르몬인 옥신이 빛을 피해 빛이 비치지 않는 그늘진 반대쪽 줄기 측면으로 이동하여 집중됩니다. 옥신은 세포벽을 유연하게 만들고 수분을 흡수하게 하여 세포의 길이를 길게 늘리는 작용을 하는데, 옥신 농도가 높아진 그늘진 쪽의 줄기 세포들은 길게 늘어나는 반면, 옥신 농도가 상대적으로 낮은 빛을 받는 쪽의 세포들은 천천히 자라게 됩니다. 한쪽 면의 세포 성장 속도가 반대쪽 면보다 훨씬 빠르기 때문에 줄기 양쪽에 길이 차이가 발생합니다. 그늘진 쪽이 더 길어지면서 상대적으로 짧은 빛 쪽을 향해 줄기가 미밀려 들어가듯 굽어지게 되며, 결과적으로 식물이 창문 쪽을 향해 곡선을 그리며 자라게 됩니다.