꽃들이 계절을 알고 피는 원리는 무엇인지 설명해 주세요.
계절이 바뀌는 것을 확인하는 가장 좋은 방법은 바로 꽃이 피는 것을 확인하는 것입니다. 꽃들이 계절을 알고 피는 원리는 무엇인지 설명해 주세요.
꽃들마다 고유의 꽃을 피우는 온도를 가지고있고, 이 온도에 도달하면 꽃을 피우는 유전자가 발현되며 이와관련한 단백질들과 기타물질을 만들어내기 시작합니다.
이 물질들에의해서 꽃이 피워집니다.
최근 연구에 따르면 꽃을 피우는 DNA 근처에는 히스톤 단백질들이 존재하는데,
이 히스톤단백질들이 DNA 와 결합하여 똘똘 뭉치게 되면 DNA 전사가 활성화되지 못해 꽃을피우지 못합니다.
그러다가 특정 온도가되어 히스톤단백질들이 풀려나면 DNA도 풀어지게 되며 전사가 가능해지고 이로인해 꽃을 피우게 됩니다.
히스톤단백질들은 온도에 민감한 특성이 있어 이와같은 현상일 일으킬 수 있다고 합니다.이상 고온 현상이 지속되면서 현화식물의 개화시기가 점점 앞당겨지고 있는데요, 이는 개화를 방해하는 단백질이 빠르게 줄어들기 때문입니다. 봄이 되어 기온이 올라가게 되면, 식물 내부에서는 개화 유전자를 방해하는 FLM과 SVP 단백질 양이 줄어드는데 이로 인해 개화 유전자의 발현이 활성화되고 꽃을 피우게 되는 것입니다. 또한 식물은 동물처럼 일종의 생체 리듬을 갖고 있으며, 빛을 감지하는 단백질도 갖고 있습니다. 예를 들어 봄에는 '낮이 길어졌다'는 빛의 정보가 식물 속 'FT 유전자'에 전달되며, FT 유전자가 작동하면 식물 개화를 유도하는 호르몬 '플로리겐'이 만들어집니다. 이 플로리겐은 식물 세포를 연결하는 곳을 지나 잎맥으로 들어간 뒤 줄기 끝으로 이동하고, 이곳에서 꽃의 싹을 만드는 유전자를 작동시키는 단백질과 결합합니다. 그러면 결과적으로 꽃을 만드는 유전자에 신호가 전달돼 식물에 싹이 생기고 꽃이 피는 것입니다.
꽃들이 계절을 알고 피는 원리는 '광주기(photoperiod)'와 '춘화작용(vernalization)'이라는 두 가지 주요 메커니즘에 의해 설명될 수 있습니다. 광주기는 일조 시간의 변화를 감지하는 것으로, 식물은 빛을 감지하는 피토크롬(phytochrome)이라는 단백질을 이용하여 낮과 밤의 길이 변화를 인식합니다. 이를 통해 계절의 변화를 감지하고, 개화를 위한 준비를 시작합니다. 한편, 춘화작용은 일정 기간 동안의 저온에 노출되어야만 개화가 유도되는 현상을 말합니다. 많은 봄꽃들은 겨울 동안 일정 기간 저온에 노출된 후에야 개화가 가능한데, 이는 식물이 봄이 되어 기온이 상승했음을 인지하고 개화하는 데 도움을 줍니다. 이렇게 광주기와 춘화작용은 식물들이 환경 변화를 감지하고, 적절한 시기에 꽃을 피울 수 있도록 하는 중요한 생리적 기작입니다.
식물이 꽃을 피우는 시기는 주로 광주기와 온도라는 두 가지 주요 환경 요소에 의해 결정됩니다. 이 두 요소는 식물이 계절의 변화를 감지하고 그에 맞춰 꽃을 피우는데 중요한 신호로 작용합니다.
낮과 밤의 길이가 변하는 것을 식물은 매우 민감하게 감지합니다. 이 정보는 식물이 현재 어느 계절에 있는지 스스로 파악하는 데 많은 도움을 줍니다. 겨울이 있는 지역에서 자라는 식물들은 충분히 낮은 온도에 일정 기간 동안 노출되어야만 그 후에 꽃을 피울 수 있습니다. 겨우내 밤이 길고 온도가 낮았다가 봄부터 서서히 낮이 길어지고 온도가 높아지는 것들을 감지하면서 꽃을 피울 시기를 식물 스스로 결정합니다. 이런 변화들은 식물 내부에서 호르몬 반응을 일으키며, 이중 플로리게닌이라는 호르몬이 꽃눈의 발달을 촉진하는 핵심 역할을 합니다.
안녕하세요. 박창민 수의사입니다. 꽃들이 언제 피는지에 대한 정보는 Apetala1이라는 유전자에 있습니다. 꽃들은 Apetala1이라는 유전자를 가지고 있으며 이 유전자가 일종의 시계 역할을 합니다. 감사합니다.