식물들이 서로 그늘을 차지하려고 경쟁하며 웃자라지 않고 이웃 식물의 존재를 감지하고 자라는 방향을 바꾸는 비결이 뭘까요

Question

빽빽하게 밀집된 숲속이나 밭에서 식물들이 자랄 때 옆에 있는 다른 식물이 내뿜는 그림자 속의 적외선 비율 변화를 잎의 특수한 색소로 감지한다고 하더라고요. 자신에게 닿는 햇빛의 파장 성분이 이웃에 의해 가려지는 것을 눈치채고 키를 더 빠르게 훌쩍 키우거나 가지를 옆으로 뻗는 생존 경쟁 전략이 정말 정교합니다.

Answer 1

식물이 서로 부딪히기 전 이웃의 존재를 감지하고 방향을 바꾸는 비결은 빛의 파장 비율 감지에 있습니다.

식물은 파이토크롬이라는 광수용체 단백질을 눈처럼 사용합니다.

햇빛에는 광합성에 쓰이는 적색광과 잘 쓰이지 않는 원적색광이 섞여 있는데, 이웃 식물의 잎은 적색광을 흡수하고 원적색광을 반사 및 투과시킵니다. 그래서 이웃 식물이 다가오면 반사된 원적색광의 비율(R/FR 비율)이 급증합니다.

파이토크롬은 이 파장 변화를 감지해 이웃 식물이 근처에 있음을 알아차리는 것입니다.

이 신호는 줄기 속 생장 호르몬인 옥신의 분포를 바꾸는데, 옥신은 빛 조건이 더 좋은 적색광 비율이 높은 쪽으로 줄기를 굽어지게 만듭니다.

그 결과 식물은 무작정 웃자라지 않고, 이웃과 겹치지 않는 빈 공간으로 뻗어 나가는 것입니다.

여기에 더해 공기 중 휘발성 물질이나 뿌리 분비물로도 이웃을 감지하기도 합니다.

Answer 2

안녕하세요. 임형준 수의사입니다.

식물은 잎의 피토크롬이라는 광수용체로 적색광과 원적색광의 비율 변화를 감지해 이웃 식물의 존재를 알아챕니다. 주변 식물이 빛을 가리면 원적색광 비율이 높아지고, 옥신 지베렐린 같은 호르몬 신호가 변해 줄기 신장이나 잎, 가지 방향을 조절합니다. 이를 '그늘회피반응'이라고 합니다.