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영양 생식

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목차

1. 개요

영양 생식은 식물이 씨앗 없이, 몸의 일부나 특수한 구조를 통해 새로운 개체를 만들어내는 무성 생식의 한 형태이다. 이는 단세포 생물의 이분법, 포자 형성, 다세포 식물의 꺾꽂이, 휘묻이, 접붙이기, 포기나누기 등 다양한 방식으로 나타난다. 영양 생식은 유전적으로 동일한 자손을 빠르게 대량 생산할 수 있다는 장점이 있지만, 유전적 다양성이 낮아 질병에 취약해질 수 있다는 단점도 있다. 원예 및 농업 분야에서 우량 품종 증식, 병충해 저항성 증진, 수확량 증대를 위해 활용되며, 종묘 관리에도 중요한 역할을 한다.

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영양 생식

2. 생식 단위에 따른 분류

생식은 생식 세포 형성과 유전자 재조합을 동반하는 유성 생식과 그렇지 않은 무성 생식으로 나눌 수 있다. 무성 생식은 생식 단위에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.


  • 생식 단위가 단세포인 경우: 이분법이나 영양 포자를 통해 번식한다. 효모와 같이 세포가 부풀어 올라 분리되는 출아법도 있다.
  • 생식 단위가 군체인 경우: 남조식물은 유성생식이 알려지지 않았으며, 몸의 작은 부분이 원래 크기로 성장하여 생식한다. 녹조식물인 볼복스는 어미 군체 속에 작은 군체를 만들어 번식한다.
  • 생식 단위가 다세포인 경우: 다세포 식물은 분열 조직 또는 생장점을 가지고 있어 재생력이 강하다. 감자의 덩이줄기, 딸기의 기는가지, 고구마의 덩이뿌리 등이 그 예이다.


꺾꽂이, 휘묻이, 접붙이기, 포기나누기 등 인공적인 영양 생식 방법도 널리 이용된다. 조직 배양 기술을 이용한 클론 묘도 활용된다.

2. 1. 생식 단위가 단세포인 경우

단세포 생물은 이분법이나 영양 포자를 통해 번식한다. 단세포는 다세포 생물과 비슷한 생활을 영위하기 때문에 세포 안에 여러 기관이 잘 발달해 있는 경우가 많다. 이러한 세포 기관들은 세포 분열에 의해 새로운 두 세포로 나뉜다. 효모와 같이 세포가 부풀어 충분히 커지면 분리하여 독립된 개체를 만드는 경우도 있는데, 이를 '출아법'이라고 한다. 습한 육지에 자라는 녹조 식물은 다수의 핵을 가지면서도 몸은 단세포이며, 몸의 일부가 부풀어 분리됨으로써 새로운 개체가 만들어진다.

2. 1. 1. 이분법

이분법은 단세포 생물이 둘로 나뉘어 번식하는 방법이다. 유글레나는 운동을 멈추고 점액질에 싸인 채 편모가 있는 몸 앞쪽에서부터 세로로 분열한다. 일부는 유영 중에 분열하기도 한다. 케라티움속은 튼튼한 세포벽이 있는데, 이분열 시 겉껍데기가 일정한 선을 따라 위아래로 갈라진다. 나뉜 각 부분은 잃어버린 부분을 만들어 원래 개체가 된다. 규조류도 케라티움속과 비슷하게 이분열을 하지만, 2개의 껍데기 크기가 다르다. 뚜껑 쪽 큰 껍데기를 받은 세포는 안쪽에 속 껍데기를 만들어 원래 크기가 되지만, 속 쪽 작은 껍데기를 받은 세포는 묵은 껍데기를 뚜껑 쪽으로 해서 새 세포벽을 만들기 때문에 이분열을 반복할수록 작아진다. 일정 크기 이하가 되면 원형질이 증대하여 묵은 껍데기를 벗고 원형질과 세포벽을 늘려 원래 크기로 돌아간다. 효모균류는 세포 분열로 이분된다.

2. 1. 2. 영양 포자에 의한 방법

이것은 곰팡이류에서 두드러지게 나타나는 증식 방법이다. 단순한 경우에는 균사가 작게 끊겨 번식의 단위가 되지만, 이 밖에 특별한 구조를 만드는 경우도 많다. 자낭균류인 푸른곰팡이에서는 균사의 윗부분이 몇 번이고 분지를 되풀이하여 전체적으로 빗자루 모양이 되며, 그 위쪽의 균사는 잘록해져서 마치 둥근 모양의 포자가 염주 모양으로 이어진 것과 같다. 또한, 누룩곰팡이에서는 한 번 균사의 끝이 부푼 다음, 이 부푼 자리에서 포자가 되는 다수의 균사가 뚫고 나와 잘록해져가는데, 이러한 포자를 '분생 포자'라고 한다. 이와 같이 푸른곰팡이와 누룩곰팡이에서는 분생 포자가 생기는 균사의 분지 방법이 서로 다른데, 어느 쪽이나 포자가 되는 방법은 모두 외생적이다. 이에 반하여, 부풀어 오른 끝부분의 균사가 포자낭이 되어 내부에 내생적으로 분생 포자를 만드는 경우도 있다. 예를 들어, 접합균류인 털곰팡이류에서는 이 포자낭의 형성이 약간 다르다. 즉 균사의 앞끝에 칸막이가 만들어지고 상하에 2개의 세포가 생겨, 위쪽의 세포는 핵분열을 해서 다수의 핵을 만들지만, 아래쪽 세포는 위쪽 세포 속을 뚫고 나가 주축(柱軸)을 형성한다. 이윽고 위쪽 세포의 원형질은 핵을 지니고 조그맣게 나뉘어 분생 포자가 된다. 한편, 물 속에 사는 균류는 편모를 가진 운동 포자를 만든다. 또한, 어떤 종류는 건조한 대기 조건에서는 외생적인 분생 포자를 만들지만, 공기에 습기가 많아지면 운동 포자를 만든다고 한다.

2. 2. 생식 단위가 군체인 경우

남조식물은 아직까지 유성생식이 알려지지 않았으며, 단세포 또는 군체 생활을 한다. 군체의 정도에는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 노스톡속은 세포가 1줄의 사상체로 되어 있으나 세포 사이에는 원형질 연락이 있고, 아랫부분과 윗부분의 구별까지 있다. 대부분 이들의 몸은 작은 부분으로 잘리어 그것들이 원래의 크기로 성장함으로써 생식이 이루어진다.[1]

2. 2. 1. 연쇄체

남조식물 중 일부는 실 모양으로 늘어선 세포들이 군데군데 세포 사이의 물질 증가로 인해 작은 집단들로 나뉜다. 이 때 세포 사이의 물질 증가는 격벽이라는 명료한 경계를 만든다. 이렇게 만들어진 조그마한 집단을 '연쇄체'라고 부른다. 연쇄체는 얼마 후 원래의 공통된 껍질에서 벗어나 사상체로 성장한다.[1]

2. 2. 2. 군체 내 새로운 군체 형성

녹조식물인 볼복스속은 종류에 따라 여러 가지 크기와 분화 정도를 가진 둥글고 속이 빈 군체를 만든다. 특히 영양 생식을 할 때는 어미 군체 속에 작은 군체가 생기며, 이후 어미 군체가 파괴되면서 밖으로 나와 발달하게 된다.[1] 같은 녹조식물인 하이드로딕티온속은 이와 다른 번식 방법을 보여준다. 그물처럼 이어져 몸을 형성하는 세포 속에 2개의 편모를 가진 수많은 운동 포자가 생기는데, 처음에는 세포 안에서 움직이다가 움직임을 멈추면 서로 이어져 그물 모양의 새로운 군체가 된다.[1] 이 새로운 군체는 후에 어미 세포로부터 나와 성장하게 된다.[1]

2. 2. 3. 휴면 포자(아리네트)

남조식물이나 녹조식물 중 실 모양의 몸을 가진 것은 환경 조건이 나빠지면, 영양체의 세포가 기름이나 녹말 등을 저장하며 동시에 세포벽이 두꺼워져 휴면하기 위한 포자를 만들기도 하는데, 이때의 포자를 '아리네트'라고 한다. 이것은 환경이 좋아지면 발아하여 원래의 어미 세포와 같은 상태로 되돌아가 새로운 개체를 만든다.

2. 3. 생식 단위가 다세포인 경우

다세포 식물은 몸의 각 부분을 만들어내는 분열 조직, 또는 생장점이라는 특수한 장소가 있어 새로운 개체로 자랄 수 있는 강한 재생력을 가지고 있다. 이러한 재생력을 이용하여 몸의 일부분을 떼어내면 새로운 개체로 자랄 수 있다.[4]

감자의 덩이줄기나 쇠귀나물, 토란 등의 둥근꼴줄기는 땅 속에서 줄기가 비대해져 만들어진다. 옆으로 뻗은 가지가 땅 위를 기어가다가 긴 마디 사이에서 곧은 싹을 내고 뿌리가 나면 독립된 식물체가 될 수 있는데, 이러한 가지를 기는가지라고 하며 바위취, 딸기 등에서 볼 수 있다. 다알리아나 고구마의 덩이뿌리처럼 뿌리에서도 영양물을 저장하여 번식 수단으로 사용하기도 한다.[4]

많은 식물들이 영양 생식으로 번식하지만, 유전적 다양성을 확보하지 못하고 유해한 돌연변이가 축적될 수 있다는 단점이 있다. 따라서 영양 생식은 씨앗 생산보다 단위 자원당 더 많은 자손을 생산할 수 있을 때, 또는 식물의 유년기에 주로 활용된다.[5][6][7]

대부분의 식물은 정상적으로 유성 생식하지만, 많은 식물들은 영양 번식할 수 있거나 호르몬 처리를 통해 영양 번식을 유도할 수 있다. 이는 분열 조직에서 세포 분화가 가능한 세포가 많은 식물 조직에 존재하기 때문이다. 또한, 줄기나 잎과 같은 식물의 다른 영양 부분에서 발생하는 부정근을 발달시키는 능력도 영양 번식을 가능하게 한다.[10][11]

영양 번식은 일반적으로 클론을 만드는 방법으로 여겨지지만,[8] 가시 없는 블랙베리의 경우처럼 뿌리 절단 시 가시가 있는 유형으로 되돌아가는 경우도 있다. 이는 가시 없는 블랙베리가 키메라(chimera)이기 때문인데, 표피층은 유전적으로 가시가 없지만 그 아래 조직은 유전적으로 가시가 있기 때문이다.[9] 접목의 경우에도 묘목이 대목으로 사용되기 때문에 완전한 복제 방법이 아닌 경우가 많다.

2. 3. 1. 인공 영양 생식

농업 및 원예 분야에서 널리 이용되는 인공 영양 생식은 식물의 재생력이 강한 부분을 이용하여 새로운 개체를 만드는 방법이다. 여기에는 꺾꽂이, 휘묻이, 접붙이기, 포기나누기 등이 있다.[4]

인공 영양 생식의 종류
종류설명예시
꺾꽂이잎이나 줄기를 잘라 땅에 꽂아 뿌리를 내려 번식시키는 방법. 꺾꽂이가 마르지 않도록 하고 뿌리 발달을 촉진하기 위해 잎을 제거하거나 생장 조절 물질을 처리한다.개나리, 버드나무, 포플러
휘묻이원줄기에서 가지를 자르지 않고 휘어 땅에 묻어 뿌리가 내린 후 원줄기와 연결된 부분을 잘라 옮겨 심는 방법뽕나무, 석류나무, 포도
접붙이기원하는 품종의 가지(접수)를 다른 식물의 줄기(대목)에 붙여 번식시키는 방법. 접수와 대목의 조직이 결합하여 접목된 식물의 특성을 가진 새로운 개체가 자란다.망고, 구아바
포기나누기여러 개의 뿌리가 모인 덩어리를 작은 포기로 나누어 번식시키는 방법



이 외에도, 식물에 따라서는 자연 상태에서 꺾꽂이나 휘묻이와 같은 방식으로 번식하기도 한다. 예를 들어, 지의류는 몸 속의 녹조식물을 균사가 둘러싼 '가루눈'이라는 덩어리를 만들어 번식하며, 우산이끼는 컵 모양의 형체 안에 무성아를 만들어 번식한다.

1980년대부터는 조직 배양 기술을 이용하여 만든 클론 묘도 일부에서 활용되고 있다. 접붙이기는 종자로 번식하기 어려운 목본 식물의 증식에도 사용되는 인위적인 영양 번식 방법으로 간주될 수 있다.

2. 3. 2. 자연 영양 생식

지의류는 몸 속의 녹조식물을 균사가 둘러싸서 '가루눈'이라는 덩어리를 만들어 번식하며, 태류(苔類)인 우산이끼는 생육 환경이 나빠지면 엽상체의 뒷면에 컵 모양의 형체를 만드는데, 안에는 다세포이며 원기둥 모양인 무성아(無性芽)가 만들어진다.[4] 종자식물의 영양 생식 수단은 여러 가지가 있는데, 특히 씨가 생기지 않는 식물에서 잘 발달되어 있다. 참나리의 잎겨드랑이에 생기는 주아(珠芽)는 양분을 저장한 다육질의 작은 비늘줄기로, 어미 식물로부터 떨어지면 발아하여 새 개체가 된다.[4] 참마의 경우 단축된 줄기가 다육질이 된 육아(肉芽)를 볼 수 있다.[4]

3. 영양 번식 기관과 예시 (일본어 문서 기반)

식물 번식은 잎, 줄기, 뿌리와 같은 식물의 영양 기관을 사용하거나 특수화된 영양 식물 부분의 성장을 통해 새로운 식물을 생산하는 과정이다.[4] 많은 식물들이 영양 생식으로 번식하지만, 드물게 이 방법을 독점적으로 사용한다. 영양 생식은 유전적 다양성을 허용하지 않기 때문에 진화적으로 유리하지 않으며, 식물이 유해한 돌연변이를 축적하게 할 수 있다.[5]

대부분의 식물은 정상적으로 유성 생식을 하지만, 많은 식물들은 영양 번식을 할 수 있거나 호르몬 처리를 통해 그렇게 하도록 유도할 수 있다. 이는 분열 조직에 세포 분화가 가능한 세포가 많고, 줄기나 잎과 같은 식물의 다른 영양 부분에서 부정근을 발달시키는 능력이 있기 때문이다.[10][11]

자연적인 영양 생식은 주로 초본 및 목본 다년생 식물에서 발견되며, 일반적으로 줄기의 구조적 변형을 수반하지만, 식물의 수평적이고 지하에 있는 부분(줄기, 잎 또는 뿌리)은 식물의 영양 생식에 기여할 수 있다.

영양 번식 기관과 예시는 다음과 같다.

기관설명예시
비늘줄기짧은 지하경에 영양분을 저장한 잎이 밀생한 것마늘, 백합 등 백합과 식물
덩이줄기뻗은 지하경의 끝이 영양분을 저장하여 비대해진 것감자, 시클라멘
구경지하경의 기부가 영양분을 저장하여 구상으로 된 것토란, 쇠뜨기, 글라디올러스
뿌리줄기수평 방향으로 뻗은 지하경이 비대해진 것연꽃, 대나무, 짚신나물, 약모밀, 반하
주자(포복경)지상으로 뻗어 나가지만 지하경의 일종. 뻗어 나가면서 번식하며, 변형된 줄기의 눈에서 뿌리와 줄기가 생성됨.양치식물의 일부, 딸기, 바위취
덩이뿌리뿌리가 영양분을 저장하여 비대해진 것고구마, 달리아
옆으로 뻗는 뿌리(횡주근)지하에서 수평 방향으로 뻗어 그 끝이나 도중에 지상 줄기를 내는 형태박주가리
구근 (원예 용어)덩이줄기, 알뿌리(구근), 인경, 덩이뿌리(괴근), 뿌리줄기, 담근체의 총칭
잎잎의 주변부에 싹(부정아)이 생겨 식물체로 성장칼랑코에
주아(살눈)잎겨드랑이에 생기는 싹이 영양분을 저장하여 구형이 된 것참마, 주아 이끼, 백합
담근체뿌리도 줄기도 아닌, 마속에 특유한 기관마 등 얌 종류


3. 1. 줄기(지하경)에서 유래

식물 번식은 잎, 줄기, 뿌리와 같은 식물의 영양 기관을 사용하거나 특수화된 영양 식물 부분의 성장을 통해 새로운 식물을 생산하는 과정이다.[4] 자연 상태에서 영양 생식은 주로 초본 및 목본 다년생 식물에서 발견되며, 대개 줄기의 구조적 변형을 동반한다. 영양 생식을 통해 생존하고 크게 확장하는 대부분의 식물 종은 다년생이며, 한 장소에서 오랫동안 영양 생식으로 유지되는 식물 개체들은 클론 군체를 형성한다.[20]

영양 생식을 가능하게 하는 중요한 능력 중 하나는 줄기나 잎과 같이 뿌리가 아닌 식물 기관에서 부정근이 발달하는 것이다. 이러한 부정근은 식물의 다른 부위에서 새로운 식물을 만들어 낼 수 있게 한다.[11]

지하경은 땅속에 있는 줄기를 의미하며, 여러 형태로 영양 생식에 관여한다.

3. 1. 1. 비늘줄기

짧은 지하경에 영양분을 저장한 잎이 밀생한 것이다. 원예에서 말하는 '구근'의 대부분은 비늘줄기이다. 마늘, 백합 등 백합과 식물이 이에 해당한다. 다만, 양파의 비늘줄기는 성장 과정에서 일시적으로 휴지하고 있으며, 영양 생식이 아니다.[21]

3. 1. 2. 덩이줄기

뻗은 지하경의 끝이 영양분을 저장하여 비대해진 것이다. 감자, 시클라멘 등이 이에 해당된다.[22]

3. 1. 3. 구경

지하경의 기부가 영양분을 저장하여 구상으로 된 것이다. 토란, 쇠뜨기, 글라디올러스 등이 이에 해당한다.[24]

3. 1. 4. 뿌리줄기

뿌리줄기는 수평 방향으로 뻗은 지하경이 비대해진 것이다. 연꽃, 대나무, 짚신나물 등이 이에 해당한다.[21] 뿌리줄기 중에는 수평으로 뻗어 나가지만 비대해지지 않고 마디에서 지상으로 싹을 내는 경우가 있는데, 약모밀, 반하 등이 이에 해당한다.[21]

3. 1. 5. 런너(포복경)

'Lipstick' 품종 교배 딸기 (''Comarum palustre'' × ''Fragaria × ananassa'')는 주자를 사용하여 새로운 식물을 번식시킨다.


포복경(런너)은 포복지, 주출지라고도 불리며, 지상으로 뻗어 나가지만 지하경의 일종이다.[22] 뻗어 나가면서 번식하며, 변형된 줄기의 눈에서 뿌리와 줄기가 생성된다. 이러한 눈은 지하경에서 발견되는 것보다 더 분리되어 있다.[22] 양치식물의 일부, 딸기, 바위취 등이 런너를 통해 번식한다.

3. 2. 뿌리에서 유래

많은 식물이 영양 생식으로 번식하지만, 드물게 이 방법을 독점적으로 사용한다. 영양 생식은 분열 조직의 미분화 세포가 지속적으로 분열하여 식물을 성장시키고 조직계를 생성하는 능력과, 줄기나 잎 등에서 부정근이 발달하는 능력 덕분에 가능하다.[10][11]

자연적인 영양 생식은 주로 초본 및 목본 다년생 식물에서 발견되며, 일반적으로 줄기의 구조적 변형을 수반하지만, 뿌리를 포함한 식물의 수평적이고 지하에 있는 부분도 영양 생식에 기여할 수 있다. 영양 생식을 통해 생존하고 상당한 확장을 이루는 대부분의 식물 종은 다년생 식물이며, 오랫동안 영양 생식을 통해 한 장소에서 유지되는 식물은 클론 군체를 구성한다.

뿌리에서 유래한 영양 생식 기관은 다음과 같다.

  • 덩이뿌리: 뿌리가 영양분을 저장하여 비대해진 것이다.
  • 옆으로 뻗는 뿌리(횡주근): 지하에서 수평 방향으로 뻗어 그 끝이나 도중에 지상 줄기를 낸다.

3. 2. 1. 덩이뿌리

뿌리는 영양분을 저장하여 비대해진 것이다.[22] 고구마, 달리아가 이에 해당한다.[22]

3. 2. 2. 옆으로 뻗는 뿌리(횡주근)

지하에서 수평 방향으로 뻗어 그 끝이나 도중에 지상 줄기를 내는 형태이다. 박주가리 등이 이에 해당한다.[21]

3. 3. 기타 영양 번식 기관

식물은 잎, 줄기, 뿌리와 같은 영양 기관을 사용하거나 특수화된 영양 식물 부분의 성장을 통해 새로운 식물을 생산할 수 있다.[4] 많은 식물들이 영양 생식으로 번식하지만, 드물게 이 방법을 독점적으로 사용한다. 영양 생식은 유전적 다양성을 허용하지 않기 때문에 진화적으로 유리하지 않으며, 식물이 유해한 돌연변이를 축적하게 할 수 있다.[5]

대부분의 식물은 정상적으로 유성 생식을 하지만, 많은 식물들은 영양 번식을 할 수 있거나 호르몬 처리를 통해 그렇게 하도록 유도할 수 있다. 이는 분열 조직에서 세포 분화가 가능한 세포가 많은 식물 조직에 존재하기 때문이다. 분열 조직은 일반적으로 줄기, 잎, 줄기 및 뿌리의 끝에서 발견되며, 끊임없이 분열하여 식물 성장과 식물 조직계를 생성하는 미분화 세포로 구성된다. 분열 조직의 지속적인 분열 능력은 영양 번식을 가능하게 한다.[10]

영양 번식을 가능하게 하는 또 다른 중요한 능력은 줄기나 잎과 같은 식물의 다른 영양 부분에서 발생하는 부정근을 발달시키는 능력이다. 이러한 뿌리는 다른 식물의 신체 부위에서 새로운 식물을 개발할 수 있게 한다.[11]

자연적인 영양 생식은 주로 초본 및 목본 다년생 식물에서 발견되며, 일반적으로 줄기의 구조적 변형을 수반하지만, 식물의 수평적이고 지하에 있는 부분(줄기, 잎 또는 뿌리)은 식물의 영양 생식에 기여할 수 있다.

3. 3. 1. 잎

일부 식물은 잎의 주변부에 싹(부정아)이 생겨 식물체로 성장한다. 칼랑코에 등이 이에 해당한다.[21]

3. 3. 2. 주아(살눈)

잎겨드랑이에 생기는 싹이 영양분을 저장하여 구형이 된 것이다. 잎에서 유래하는 주아·인경, 줄기에서 유래하는 육아가 있다. 참마, 주아 이끼, 백합 등이 이에 해당한다.[21]

3. 3. 3. 담근체

뿌리도 줄기도 아닌, 마속에 특유한 기관으로, 마 등 얌 종류가 이에 해당된다.[21]

4. 영양 생식의 장단점 (영어 문서 기반)

영양 생식은 여러 장단점을 가지고 있다.

영양 생식은 유전적 다양성을 허용하지 않아 진화적으로 유리하지 않으며, 식물이 유해한 돌연변이를 축적하게 할 수 있다.[5] 그러나 씨앗 생산을 통한 번식보다 단위 자원당 더 많은 자손을 생산할 수 있을 때 영양 생식이 선호된다.[6] 일반적으로 식물의 유년기에는 영양 번식이 더 쉽다.[7]

접목은 묘목이 대목으로 사용되기 때문에 완전한 복제 방법이 아닌 경우가 많다. 이 경우, 식물의 상단 부분만 복제된다. 일부 작물, 특히 사과의 경우, 대목이 영양 번식되어 접수와 대목이 모두 복제인 경우 전체 접목이 복제될 수 있다.

영양 생식은 생물학의 여러 분야에서 연구상의 이점을 제공하며 조림과 관련하여 실용적인 용도를 가지고 있다. 숲 유전학자들과 나무 육종가들이 영양 번식을 가장 흔하게 사용하는 것은 선택된 나무에서 유전자를 유전자 은행, 클론 은행, 클론 보관 과수원 또는 씨앗 과수원 등으로 옮겨 유전자가 감수 분열을 통해 혈통 자손에서 재조합될 수 있도록 하는 것이다.[15]

일부 분석에 따르면 영양 생식은 식물 종이 침입 종이 될 가능성을 높이는 특성이 있다. 영양 생식이 성 생식보다 종종 빠르기 때문에 "빠르게 개체 수를 증가시키고 (화재 및 홍수와 같은) 교란 후 회복에 기여할 수 있다."[16]

4. 1. 장점

영양 생식은 생산된 자손이 부모 식물의 복제라는 점 등 몇 가지 장점을 가진다. 식물이 유리한 특성을 가지고 있다면, 이점을 자손에게 계속해서 물려줄 수 있다. 상업 재배자가 특정 식물을 복제하여 작물 전체의 일관성을 보장하는 것은 경제적으로 이점이 될 수 있다.[12] 영양 번식은 또한 식물이 꽃, 씨앗, 열매와 같은 성 생식 기관을 생산하는 비용이 많이 들고 복잡한 과정을 피할 수 있게 해준다.[13] 예를 들어 백합에서 원하는 특성을 개발한 농부들은 새로운 품종의 일관성과 상업적 수준에서의 성공적인 생산을 보장하기 위해 접목과 접붙이기를 사용한다. 그러나 많은 얼룩 식물에서 볼 수 있듯이, 이는 항상 적용되지 않는데, 많은 식물이 키메라이고 절단면이 부모 세포 계통 중 하나 또는 일부의 속성을 반영할 수 있기 때문이다. 영양 번식은 식물이 미성숙한 묘목 단계를 우회하여 더 빨리 식물 성숙 단계에 도달할 수 있게 해준다.[14] 자연 상태에서 이것은 식물이 성공적으로 성숙에 도달할 가능성을 증가시키고, 상업적으로는 농부에게 더 빠른 작물 회전을 가능하게 하므로 시간과 비용을 많이 절약해 준다.[15]

4. 2. 단점

영양 생식의 주요 단점은 유전적 다양성을 막아 작물 수확량 감소로 이어질 수 있다는 점이다.[17][18] 유전적으로 동일한 식물들은 병원성 식물 바이러스, 세균, 곰팡이에 모두 취약하여 작물 전체가 파괴될 수 있다.[19]

5. 영양 생식의 활용 (영어, 일본어 문서 기반)

영양 생식은 여러 분야에서 활용되며, 특히 생산된 자손이 부모 식물의 복제라는 점이 큰 장점이다. 원하는 특성을 가진 식물을 계속 번식시킬 수 있어 상업적으로도 유리하다. 예를 들어, 백합 재배 농가에서는 원하는 특성을 가진 새로운 품종을 개발한 후, 접붙이기나 접목을 통해 일관성을 유지하고 상업적 생산을 보장한다.[12] 하지만, 많은 얼룩 식물처럼 키메라인 경우에는 절단면이 부모 세포 계통 중 일부의 속성만 반영할 수 있어 주의가 필요하다. 영양 생식은 또한 식물이 꽃, 씨앗, 열매 등 성 생식 기관을 만드는 복잡한 과정을 피할 수 있게 해준다.[13] 묘목 단계를 건너뛰고 더 빨리 성숙 단계에 도달하게 하여, 자연 상태에서는 생존 가능성을 높이고 상업적으로는 작물 회전율을 높여 시간과 비용을 절약한다.[14]

영양 생식은 생물학 연구에도 이점을 제공하며, 조림 분야에서도 활용된다. 숲 유전학자와 나무 육종가들은 선택된 나무의 유전자를 유전자 은행, 클론 은행 등 편리한 위치로 옮겨 감수 분열을 통해 혈통 자손에서 재조합될 수 있도록 영양 번식을 활용한다.[15]

일부 분석에 따르면 영양 생식은 식물 종이 침입종이 될 가능성을 높이는 특성이기도 하다. 영양 생식이 성 생식보다 빠르기 때문에 개체 수를 빠르게 늘리고, 화재나 홍수 등의 교란 후 회복에 기여할 수 있기 때문이다.[16]

5. 1. 원예 및 농업 분야

인공 영양 번식은 농부와 원예가가 바람직한 품질의 더 나은 작물을 생산하는 데 사용하며, 우량 품종의 증식 및 보존, 병충해 저항성 증진, 수확량 증대 등에 활용된다. 방법은 다음과 같다.[21]

  • 꺾꽂이: 식물의 일부(주로 줄기나 잎)를 잘라 심는 방법. 꺾꽂이에서 곁뿌리가 자라나 새로운 식물이 발달한다. 보통 생장을 유도하기 위해 심기 전에 옥신(호르몬)으로 처리한다.[28]
  • 접붙이기: 접수(원하는 가지)를 대목(땅에 뿌리를 내린 다른 식물의 줄기)에 붙이는 방법. 두 조직 시스템이 통합되어 접목된 식물의 특성을 가진 식물이 발달한다. (예: 망고, 구아바)[29]
  • 휘묻이: 식물의 가지나 줄기를 구부려 땅에 닿게 하여 흙으로 덮는 방법. 곁뿌리는 휘묻이라 알려진 식물의 지하 부분에서 발달한다. 자연적으로도 발생한다.
  • 공중 휘묻이: 나무 가지를 긁어내어 다시 심는 방법 (예: 재스민, 부겐빌레아)
  • 포기나누기: 곁가지는 부모 식물에 부착된 조밀하고 빽빽한 매트를 형성한다. 과도한 곁가지는 가지치기하고, 성숙한 곁가지는 새로운 지역으로 이식한다.[31]
  • 조직 배양: 식물 세포를 식물의 다양한 부분에서 채취하여 멸균된 배지에서 배양하고 키운다. 발달된 조직 덩어리(캘러스)는 호르몬이 함유된 배지에서 배양되어 묘목으로 발달하고, 묘목은 심어져 성장한 식물로 자란다.[12][32]


채소, 과수, 화훼 등 원예 각 분야와 가드닝(가정원예, 조경)에서 영양 번식에 의한 증식이 널리 이루어지고 있다. 1980년대부터 조직 배양으로 작성된 클론 묘도 일부 이용된다.

접붙이기는 과수 등 종자로 증식하기 어려운 목본 식물의 증식에도 사용된다. 이러한 목본 식물의 접붙이기는 일종의 인위적인 영양 번식으로 간주할 수 있다.

5. 2. 종묘 관리

영양 생식은 짧은 기간 안에 동일한 유전자형의 작물을 증식시킬 수 있지만, 일단 바이러스에 감염되면 해당 바이러스를 유지한 채로 증식하게 된다.[12][32] 바이러스에 감염된 작물은 수량과 품질이 떨어지므로 대책이 필요하다. 많은 작물의 경우, 그 특성에 변화가 없도록 공적 기관이 근원이 되는 종묘(원원종·원종)를 생산하고, 이를 다시 증식시킨 후 일반에 배포한다. 일단 바이러스 감염이 발생한 것에 대해서는 조직 배양에 의한 바이러스 제거 (바이러스 프리화)가 이루어지기도 한다.

6. 영양 번식이 아닌 무성 생식 (일본어 문서 기반)

식물에서 체세포를 통해 불정배 발생을 하는 아포믹시스(무성배 발생)는 기니그래스 등에서 나타나며, 주심 세포가 배 발생을 하는 다배 현상(주심배 실생)은 감귤류나 망고에서 관찰된다.

6. 1. 아포믹시스(무성배 발생)

무성생식은 감수 분열과 수정 없이 씨앗을 통해 무성 생식을 하는 과정으로, 모체 기원의 복제 자손을 생성한다.[27] 식물에서 체세포를 통해 불정배 발생을 하는 아포믹시스(무성배 발생)는 기니그래스 등에서 나타난다.

6. 2. 다배 현상(주심배 실생)

무성생식의 일종인 다배 현상(주심배 실생)은 주심 세포가 배(胚) 발생을 하는 경우이며, 감귤류나 망고에서 관찰된다.[27]

참조

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[2] 학술지 Isidia as Vegetative Propagules in Peltigera Aphthosa VAR. Variolosa (Massal.) Thoms https://www.cambridg[...] 2022-01-04
[3] 학술지 Physiology of vegetative reproduction https://www.research[...] 2022-01-04
[4] 학술지 Regeneration and vegetative propagation 1940-07-01
[5] 학술지 Farmers' use of wild relative and sexual reproduction in a vegetatively propagated crop. The case of yam in Benin 2006-08
[6] 학술지 Phenotypic plasticity in reproductive effort: malaria parasites respond to resource availability 2017-08-16
[7] 서적 Tissue Culture in Forestry Springer, Dordrecht 1982
[8] 학술지 The evolutionary ecology of clonally propagated domesticated plants 2010-04-01
[9] 서적 Plant Propagation Concepts and Laboratory Exercises https://books.google[...] CRC Press 2008
[10] 서적 Vegetative Propagation from the Standpoint of Plant Anatomy https://books.google[...] U.S. Department of Agriculture 1929
[11] 백과사전 root ! Definition, Types, Morphology, & Functions https://www.britanni[...] 2018-04-19
[12] 학술지 The application of tissue culture to the vegetative propagation of plants 1978
[13] 학술지 Costs of Flower and Fruit Production in Tipularia Discolor (Orchidaceae) 1989-10-01
[14] 학술지 Vegetative propagation in an epiphytic orchid occurrence and ecological relevance https://www.soctrope[...] 1999
[15] 학술지 THE USE OF VEGETATIVE PROPAGULES IN FOREST GENETICS AND TREE IMPROVEMENT http://www.scionrese[...] 1973-09
[16] 웹사이트 What Traits Distinguish Invasive Plants from Non-invasive Plants? https://www.cal-ipc.[...]
[17] 학술지 Disparate effects of plant genotypic diversity on foliage and litter arthropod communities - Semantic Scholar
[18] 학술지 Conservation Biology: Ecosystem recovery enhanced by genotypic diversity 2005-07-27
[19] 학술지 Widespread genetic mosaicism in the marine angiosperm Zostera marina is correlated with clonal reproduction https://www.research[...] 2011-07-01
[20] 문서 General J. Grant (1864). "Vegetative Reproduction in New York: a comprehensive study. Stony Brook University Press: NY, NY.
[21] 서적 Plants in Agriculture https://books.google[...] Cambridge University Press 1992-08-20
[22] 서적 The Cambridge Illustrated Glossary of Botanical Terms https://books.google[...] Cambridge University Press 2000-11-16
[23] 학술지 Plant form. An illustrated guide to flowering plant morphology. By Adrian D. Bell 1991-07-01
[24] 서적 Tuberous, cormous and bulbous plants : biology of an adaptive strategy in Western Australia https://trove.nla.go[...] Nedlands, W.A. : University of Western Australia Press 1982
[25] 학술지 Forest development in North America following major disturbances 1980-01-01
[26] 학술지 Vegetative propagation of Chrysanthemum morifolium Ram. in vitro 1975-12-01
[27] 학술지 Apomixis technology development—virgin births in farmers' fields? 2004-06
[28] 학술지 Vegetative propagation of Milicia excelsa by leafy stem cuttings: effects of auxin concentration, leaf area and rooting medium 1996-08-01
[29] 웹사이트 Kumar, G. (2011). "Propagation of Plants by Grafting and Budding" (PDF). Pacific Northwest Extension. pp. 3–5. http://extension.ore[...]
[30] 웹사이트 Indiana Yard and Garden – Purdue Consumer Horticulture - Purdue University https://www.purdue.e[...] 2018-04-20
[31] 학술지 Vegetative Propagation of Populus Spp.: I. Influence of Temperature on Formation and Initial Growth of Aspen Suckers 1966-09-01
[32] 학술지 VEGETATIVE PROPAGATION OF RADIATA PINE BY TISSUE CULTURE: PLANTLET FORMATION FROM EMBRYONIC TISSUE http://www.scionrese[...] 1977-04-04


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