해바라기나 여러 식물들이 햇빛을 따라 움직이는 것처럼 보이는데, 식물은 빛의 방향을 어떻게 감지하고 성장 방향을 조절하는 것일까요?

Question

해바라기나 여러 식물들이 햇빛을 따라 움직이는 것처럼 보이는데, 식물은 빛의 방향을 어떻게 감지하고 성장 방향을 조절하는 것일까요?

Answer 1

안녕하세요. 임형준 수의사입니다.

식물은 포트로핀 같은 빛 수용체로 빛의 방향을 감지합니다. 한쪽에서 빛이 오면 줄기 내부의 옥신 분포가 달라져 그늘진 쪽 세포가 더 길게 자라면서 줄기가 빛쪽으로 굽는 굴광성이 나타납니다. 해바라기 어린 개체가 해를 따라 움직이는 것도 이런 성장 조절과 일주기 리듬이 함께 작용한 결과입니다.

Answer 2

식물이 햇빛을 향해 굽어 자라는 현상을 굴광성이라 하는데, 이는 빛 감지 단백질과 성장 호르몬의 상호작용 결과입니다.

식물의 줄기 끝에는 포토트로핀이라는 청색광 수용체 단백질이 존재합니다.

그래서 햇빛이 한쪽에서 비치면 포토트로핀이 빛의 방향과 강도를 감지해 줄기 내 화학적 신호를 활성화합니다.

빛 신호를 받으면 식물의 성장 호르몬인 옥신이 빛을 받는 밝은 쪽에서 빛을 받지 못하는 어두운 그늘 쪽으로 이동하고, 옥신이 집중된 그늘 쪽 세포들은 세포벽이 느슨해지면서 물을 흡수해 세포 신장이 촉진되는 반면 빛을 받는 쪽은 상대적으로 천천히 자라게 되어, 어두운 쪽이 더 길어지면서 줄기가 자연스럽게 빛이 있는 방향으로 굽어지며 성장하게 되는 것입니다.

Answer 3

식물은 포토트로핀으로 빛의 방향을 ‘감지’하고, 옥신의 비대칭 분포로 세포 신장 속도를 다르게 만들어 성장 방향을 ‘조절’합니다. 이는 광합성을 최대한 효율적으로 하기 위한 적응입니다.

굴광성(phototropism) 이라는 성질 덕분에 빛의 방향을 감지하고 그쪽으로 성장 방향을 조절합니다.