기본 조직
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1. 개요
기본 조직은 식물체를 구성하는 기본적인 조직으로, 유조직, 후각조직, 후벽조직으로 나뉜다. 유조직은 광합성, 양분 저장 등 대사 작용을 담당하며, 식물의 부드러운 부분을 채우는 다재다능한 조직이다. 후각조직은 세포벽이 불균일하게 두꺼워 식물체를 지지하고, 주로 엽병, 엽맥 등에서 발견된다. 후벽조직은 두꺼운 2차 세포벽으로 식물체를 지지하며, 섬유 세포와 보강세포로 구성된다. 섬유 세포는 밧줄, 직물 등의 재료로 사용되며, 보강세포는 견과류 껍질 등에서 발견되어 다른 세포를 보호하는 역할을 한다.
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2. 유조직 (Parenchyma)
유조직(parenchyma)은 원형질을 가지고 살아있으면서 광합성, 호흡, 양분 저장, 세포 분열 등 생리적인 대사 작용이 가장 활발하게 일어나는 조직이다. 유조직을 구성하는 세포를 '유조직 세포' 또는 '유세포'라고 하는데, 유세포는 그 모양이나 크기가 매우 다양하다. 유조직은 줄기나 뿌리 내부의 관다발을 제외한 대부분과 광합성을 하는 조직(생장점, 분열조직, 저장조직, 엽육조직 등)을 포함한다.
파렌키마는 식물의 부드러운 부분에서 "채움 조직"을 일반적으로 구성하는 다재다능한 기본 조직이다. 파렌키마는 줄기의 피층(바깥 영역)과 수, 뿌리의 피층, 잎의 중간엽, 열매의 과육, 씨앗의 배젖을 형성한다. 파렌키마 세포는 종종 살아있는 세포이며, 자극을 받으면 세포 분열이 가능한, 즉 분열조직 상태를 유지할 수 있다. 얇고 유연한 셀룰로스 세포벽을 가지고 있으며, 밀집되어 있을 때는 일반적으로 다면체 모양이지만, 이웃과 떨어져 있으면 대략 구형이 될 수 있다.
파렌키마 세포는 다양한 기능을 한다.
- 잎에서 파렌키마 세포는 잎의 표피 바로 아래에 있는 두 층의 중간엽 세포를 형성하며, 광합성과 가스 교환을 담당한다.[1] 이 층들을 울타리 조직과 해면상 중간엽이라고 한다. 울타리 조직 세포는 입방형이거나 길쭉할 수 있다. 잎의 중간엽에 있는 파렌키마 세포는 엽록체를 가진 파렌키마 세포인 엽록체 세포라고 불리는 특화된 파렌키마 세포이다.
- 뿌리, 덩이줄기(예: 감자), 씨앗 배젖(예: 곡물) 및 자엽(예: 콩과 식물 및 땅콩)에 전분, 단백질, 지방, 기름 및 물을 저장한다.
- 분비 (예: 수지관 내부를 덮는 파렌키마 세포)
- 상처 회복 및 새로운 분열조직 활동을 한다.
- 통기 (공기조직)와 같은 기타 특화된 기능은 부력을 제공하고 수생 식물이 뜨도록 돕는다.
- 엽록체 세포는 광합성을 수행하고 음식을 생산한다.
파렌키마 세포의 모양은 기능에 따라 다르다. 잎의 해면상 중간엽에서 파렌키마 세포는 거의 구형이며 큰 세포 간 공간을 가진 느슨하게 배열된 형태[1]에서, 붉은 강낭콩 ''Phaseolus vulgaris'' 및 기타 중생 식물에서와 같이 팔 끝에서 서로 연결되어 3차원 네트워크를 형성하는 가지가 뻗어 있거나 성상 세포 형태를 띤다.[2] 이러한 세포는 기공의 표피 공변 세포와 함께 가스 교환을 조절하는 공기 공간 및 챔버 시스템을 형성한다.
파렌키마의 형태는 다음과 같다.
- 다면체(잎의 울타리 조직에서 발견)
- 구형
- 성상(식물의 줄기에서 발견되며, 세포 사이에 잘 발달된 공기 공간을 가지고 있음)
- 길쭉한 형태(잎의 울타리 조직에서도 발견)
- 엽형(일부 식물의 해면상 및 울타리 중간엽 조직에서 발견)
3. 후각조직 (Collenchyma)
후각 조직은 1차 세포벽이 불균일하게 두꺼워진 세포로 이루어져 있으며, 후막 조직과 함께 식물체를 지지하고 견고하게 하는 작용을 한다. 유조직과 밀접한 관계가 있는 조직으로서, 주로 엽병, 엽맥, 줄기나 잎자루의 유조직 안에서 볼 수 있다.
유조직은 불규칙하게 두꺼워진 세포벽을 가진 길쭉한 세포로 구성되어 있다. 이것은 특히 성장하는 줄기와 잎에서 구조적 지지력을 제공한다(예를 들어, 샐러리 줄기의 탄력적인 가닥에서 볼 수 있듯이). 유조직 세포는 일반적으로 살아있으며, 셀룰로오스와 펙틴으로 구성된 두꺼운 1차 세포벽만 가지고 있다.[5] 세포벽의 두께는 식물에 가해지는 기계적 스트레스에 의해 크게 영향을 받는다. 흔들리는 식물(바람의 영향 등을 모방하기 위해)의 유조직 벽은 흔들리지 않는 것보다 40~100% 더 두꺼울 수 있다.
유조직에는 네 가지 주요 유형이 있다.
- 각 유조직 (세포간 접촉 지점에서 두꺼워짐)
- 접선 유조직 (세포가 정돈된 열로 배열되고 세포벽의 접선 면에서 두꺼워짐)
- 환상 유조직 (균일하게 두꺼워진 세포벽)
- 공극 유조직 (세포간 공간이 있는 유조직)
유조직 세포는 관다발 형성층과 같은 외부 성장 조직에 인접하여 가장 흔하게 발견되며 구조적 지지력과 무결성을 증가시키는 것으로 알려져 있다.
"유조직"이라는 단어는 링크(1837)가 처음 사용했으며, 그는 ''블레티아''(난초과) 꽃가루의 끈적이는 물질을 설명하기 위해 사용했다. 슐라이덴(1839)은 링크의 과도한 명명법에 대해 불만을 품고, "유조직"이라는 용어가 불균일하게 두꺼워진 세포벽을 가진 길쭉한 표피하 세포를 설명하는 데 더 쉽게 사용될 수 있었다고 조롱했다.[6]
4. 후벽조직 (Sclerenchyma)
후막조직(厚膜組織)은 2차 세포벽이 두꺼워진 세포로, 대부분 원형질이 없이 견고하여 식물체 안에서 지지 기능을 한다. 모양, 기원, 발생에 따라 섬유세포와 보강세포 두 종류로 나뉜다.[9]
후벽 세포는 유세포, 후각 세포와 함께 식물의 기본 세포 종류 중 하나이며, 섬유세포와 보강세포로 나뉜다. 후벽 세포는 후각 세포처럼 식물의 지지와 강화 기능을 하며, 2차 세포벽에 펙틴과 리그닌을 지녀 단단하다. 성숙한 후벽 세포는 죽어서 세포벽만 남으며, 세포벽은 몇백 년 동안 남을 수 있다. 세포가 죽어야 기능을 하므로 기능을 할 때는 성장하지 못한다.[9]
경화조직은 식물을 단단하고 뻣뻣하게 만드는 지지 조직이다. 섬유 세포와 후막세포 두 종류가 있으며, 세포벽은 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 리그닌으로 구성된다. 경화 세포는 신장이 멈춘 식물 조직에서 주요 지지 세포이며, 경화 섬유는 아마, 삼, 황마, 모시 등 직물 재료로 쓰여 경제적으로 중요하다.
성숙한 경화조직은 세포 부피의 최대 90%를 차지하는 두꺼운 세포벽(이차 벽)을 가진 죽은 세포이다. "경화조직"은 "단단함"을 뜻하는 그리스어 σκληρός (''sklērós'')에서 유래했다. 경화 세포가 신장이 멈춘 식물 부위에서 강화 및 지지 요소가 되는 것은 단단하고 두꺼운 벽 때문이다. 후막세포 사이의 차이는 명확하지 않을 때도 있으며, 같은 식물 내에서 전환이 일어나기도 한다.
4. 1. 섬유세포 (Fibers)
후벽 세포는 유세포, 후각 세포와 함께 식물의 기본 세포 종류 중 하나이다. 보강세포와 섬유세포의 두 종류가 있다. 섬유 세포는 주로 다발을 이루며 보강세포보다 길고 얇다. 밧줄이나 린넨의 원료가 된다.[9]
섬유 또는 인피부는 일반적으로 길고 가늘며, 소위 원형성 세포로, 일반적으로 가닥 또는 묶음으로 발생한다. 이러한 묶음 또는 줄기의 전체 묶음을 통칭하여 섬유라고 부른다. 섬유의 높은 하중 지지 능력과 쉽게 가공할 수 있다는 점 때문에 고대부터 밧줄, 직물, 매트리스와 같은 많은 것들의 재료가 되었다. 아마(''Linum usitatissimum'') 섬유는 유럽과 이집트에서 3,000년 이상, 대마(''Cannabis sativa'') 섬유는 중국에서 그만큼 오랫동안 알려져 왔다. 이러한 섬유와 황마(''Corchorus capsularis'') 및 모시풀(''Boehmeria nivea'', 쐐기풀) 섬유는 매우 부드럽고 탄성이 있으며 직물로 가공하는 데 특히 적합하다. 섬유의 주요 세포벽 재료는 셀룰로스이다.
단자엽식물에서 주로 발견되는 경질 섬유도 있다. 전형적인 예로는 많은 벼의 섬유, ''Agave sisalana''(사이잘삼), ''Yucca'' 또는 ''Phormium tenax'', ''Musa textilis'' 등이 있다. 이들의 세포벽은 셀룰로스 외에 높은 비율의 리그닌을 포함하고 있다.
섬유는 일반적으로 분열조직에서 유래한다. 형성층과 원형성층은 섬유의 주요 생산 중심지이다. 섬유는 일반적으로 물관부 및 사부와 관련되어 있다. 물관부의 섬유는 항상 목화되어 있으며, 사부의 섬유는 셀룰로스질이다. 섬유 세포가 가도관에서 진화했다는 신뢰할 수 있는 증거가 존재한다.[7]
4. 2. 보강세포 (Sclereids)
보강 세포(Sclereids)는 섬유세포보다 더 단단하며 비규칙적이다. 리그닌이 많이 포함된 이차벽이 특징이며 견과류의 껍질이나 씨의 껍질에서 발견된다. 후형이형세포라고도 한다.[9][10]
섬유상세포는 매우 두껍고 리그닌화된 벽을 가진, 섬유 조직 세포의 축소된 형태이다.
이들은 식물 내에서 내구성이 강한 층을 형성하는 섬유 조직의 작은 묶음으로, 사과의 심과 배(''Pyrus communis'')의 거친 질감을 형성한다. 섬유상세포는 모양이 다양하다. 세포는 등직경형, 방추형, 갈라지거나 정교하게 분지될 수 있다. 묶음으로 묶일 수 있으며, 주변부에 위치한 완전한 튜브를 형성하거나, 유조직 조직 내에서 단일 세포 또는 작은 세포 그룹으로 나타날 수 있다. 그러나 대부분의 섬유와 비교하여 섬유상세포는 비교적 짧다. 특징적인 예로는 브라키스클레레이드 또는 배와 모과(''Cydonia oblonga'')의 석세포(경도 때문에 석세포라고 함)와 왁스 플랜트(''Hoya carnosa'')의 싹이 있다. 세포벽은 거의 모든 세포 부피를 채운다. 벽의 층상 구조와 분지된 피트의 존재가 분명히 보인다. 이와 같은 분지된 피트는 가지형 피트라고 한다. 견과류와 같은 많은 씨앗의 껍질과 체리와 자두와 같은 핵과의 씨앗은 섬유상세포로 구성되어 있다.
이 구조물은 다른 세포를 보호하는 데 사용된다.
참조
[1]
웹사이트
Leaves
http://www.botany.uw[...]
2012-05-18
[2]
논문
Water droplets and ice deposits in leaf intercellular spaces: redistribution of water during cryofixation for scanning electron microscopy
[3]
서적
Botany. A textbook for colleges
MacGraw-Hill
[4]
서적
Esau's Plant Anatomy: Meristems, Cells, and Tissues of the Plant Body: Their Structure, Function, and Development
Wiley-Liss
[5]
서적
Biology
Pearson Education, Inc.
[6]
간행물
Collenchyma: a versatile mechanical tissue with dynamic cell walls
[7]
서적
Comparative Wood Anatomy: Systematic, Ecological, and Evolutionary Aspects of Dicotyledon Wood
https://link.springe[...]
[8]
논문
Über die Hymenophyllaceae
https://books.google[...]
[9]
서적
Campbell Biology
https://archive.org/[...]
Pearson
[10]
웹인용
후벽세포
https://terms.naver.[...]
2013-09-26
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