1. 식물의 번식 기작과 화분매개
세포벽과 엽록소를 가지고 광합성을 하는 식물은 양치식물, 겉씨식
물, 속씨식물 등으로 분류되며, 속씨식물은 식물 다양성의 80%를 차지
한다. 종자를 생산하는 현화식물 중 꽃에 밑씨가 노출되어 있는 겉씨식
물(gymnosperms)은 소철, 은행나무, 소나무 등 침엽수류가 있고 씨방
안에 들어있는 속씨식물(angiosperms)은 강낭콩, 활엽수 등의 쌍자엽식
물(dicots)과 벼, 보리, 야자, 유카 등 단자엽식물(monocots)로 분류된다.
식물은 다양한 방식으로 번식한다. 나무 가지를 꺾어서 땅에 꽂아
두면 새로운 나무가 나오는 방식의 영양번식은 고구마 줄기를 심어서 고
구마를 생산하는 것과 같은 번식방법이다. 고사리 등은 포자(spore)를
생산하여 번식하고 많은 식물은 새순 생산(budding)을 통해 일부는 접
목·삽목 등의 형태로 번식하기도 한다. 그러나 더 많은 종류의 식물들
은 반드시 암수가 있어 양성 배우자의 접합 또는 수정을 해야 하는 양성
생식을 한다.
식물의 꽃은 생식을 위한 도구이며, 암술과 수술에서 많은 과정이 이
루어진다. 암술이나 수술 한 쪽만 있는 꽃을 단성화, 암술과 수술이 한
꽃에 있는 꽃을 양성화라 한다. 대부분 꽃은 양성화이지만 일부 단성화
에는 암술만 있는 암꽃, 수술만 있는 수꽃이 구분된다.
암꽃과 수꽃이 한 식물 개체에서 함께 피는 경우에는 암수한그루(자
웅동주: monoecious)라고 하며 여기에는 무화과, 쐐기풀, 수박, 밤나무,
자작나무 등이 있고, 암꽃과 수꽃이 각각 다른 식물 개체에서 피는 암
수딴그루(자웅이주: dioecious) 식물에는 암컷 식물(자주식물: gynoe
cious)과 수컷 식물(웅주식물: androecious)이 각각 따로 존재하며 은행
나무, 버드나무, 뽕나무, 옻나무, 물푸레나무 등이 있다.
양성화와 단성화가 함께 피는 경우 암꽃과 양성화가 같이 피는 식물
은 자성양성동주(gynomonoecious), 수꽃과 양성화가 같이 피는 식물
은 웅성양성동주(andromonoecious), 암꽃, 수꽃, 양성화가 모두 같이
피는 식물은 자웅양성동주(trimonoecious)라 한다. 반면 대부분의 꽃피
는 식물은 암술과 수술을 모두 갖춘 자웅동체(hermaphrodite)의 양성
화를 생산한다. 특히 속씨식물은 중복수정이라는 특수한 수정방식을 발
달시켰다.
꽃가루가 암술머리에 부착되는 수분이 이루어지면 꽃가루는 화분관
핵과 2개의 정핵으로 분열한다. 화분관은 신장하여 밑씨가 있는 씨방에
도달하면 2개의 정핵은 각각 난세포(난핵)와 수정하여 실제 식물로 발
달하는 배아(embryo, 2n)를 형성하고 다른 하나는 중심세포(극핵)와 수
정하여 배아발육에 영양을 공급하는 배젖(endosperm, 3n)을 형성한다.
이렇게 한번 수분에 2번의 수정이 이루어지기 때문에 이를 중복수정이
라 한다.
식물은 쉽게 이동할 수 없기 때문에 멀리 떨어져 있는 같은 종 개체
와 양질의 꽃가루를 교환하는 것이 매우 중요하다. 종자를 생산하는 종
자식물 중 특히 속씨식물은 수컷 배우체인 화분을 옮겨주는 곤충들과
60∼100 백만 년 전부터 긴밀한 상호관계를 통해 공진화해 왔다.
꽃가루(화분)가 성숙하면 꽃밥이 열개하여 화분이 밖으로 나온다. 수
술의 꽃밥으로부터 암술머리로 꽃가루가 운반되는 것을 수분(화분매개)
이라 한다. 종종 이 과정에 동물이 꽃가루를 옮겨줄 때 화분매개(pol
lination)라 한다. 이 화분매개 공진화 과정에서 꽃을 피우는 식물은 화
밀(nectar)과 화분(pollen)을 벌에게 공급하고 그 대가로 곤충들은 특정
식물에 충성을 다해 식물의 화분을 암술로 옮겨주어 식물의 번식을 돕는
다. 지구상의 종자식물은 약 25만 종이 알려져 있는데 대부분 벌류나 기
타 화분매개 곤충인 파리, 딱정벌레, 나비, 나방 등의 곤충류와 식물에
따라서는 새와 박쥐 등과도 긴밀한 관계를 가지고 있다.
화분매개 연구는 식물학, 원예학, 곤충학 및 생태학과 같은 분야와
결합하며, 수분과정은 꽃과 매개체의 상호작용으로서 18세기 Christian
Konarad Sprengel에서 비롯된다. 수분은 꽃 피는 식물의 번식에 필요한
단계이며, 결과적으로 유전적으로 다양하게 자손을 생산한다. 과일재배
는 수분의 최종결과인 수정에 의해 의존하기 때문에 원예와 농업에 매우
중요하다. 화분매개자들은 전 세계의 꽃피는 식물의 80% 이상을 수정시
키며 그들은 인간과 야생동물에게 먹이자원을 제공한다.
화분매개 서비스의 가치는 작물생산에만 있는 것은 아니다. 식물이
꽃을 피우는 것은 화분매개 곤충을 유인하기 위한 진화이지만 우리는 그
꽃의 독특함, 아름다움, 향기 등에 심미적 가치를 부여한다. 결과적으로
향수 생산이나 화훼산업 자체가 화분매개 곤충에 기인한 산업인 셈이다.
또한 식물 추출물에 기인하는 제약산업, 목축업, 심지어는 조경 사업
--- 본문 중에서