국화의 개화를 지연 시킬려면 다음 중 어떠한 처리를 하여야 하는가?
- 장일처리
- 단일처리
- 고온처리
- 저온처리
정답과 해설 보기
정답 ① · 문제는 국화의 개화를 지연시키려면 어떤 일장 처리가 필요한지를 묻고 있다. 국화는 낮이 짧을 때 개화하는 단일식물이므로 인위적으로 낮 길이를 늘려 주면 개화 유도가 억제되어 개화를 지연시킬 수 있다.
국화는 단일식물로 낮 시간이 길어지면 개화가 지연되므로, 장일처리를 통해 개화를 지연시킬 수 있다.
개념 한 쪽
종자기사 광과 작물의 생리작용 — 파이토크롬·일장 반응과 수광태세
빛은 식물의 생장과 발달을 조절하는 중요한 환경 신호이며, 파이토크롬과 같은 광수용체는 빛의 질과 길이 신호를 감지하여 개화나 종자 발아 등 생리 반응을 유도하거나 억제한다. 또한 작물의 수광태세와 초형은 광합성 효율과 생산성에 직접적인 영향을 준다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「광과 작물의 생리작용」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 일장 처치에 따른 개화 조절 | 1 | 단일식물의 개화를 지연시키는 처리 선택 |
| Pr의 생리적 작용 판별 | 1 | Pr의 특성과 역할을 옳게 고르기 |
| 작물의 생식 형질 분류 | 1 | 단일성 작물의 예를 고르기 |
뜻
파이토크롬은 적색광과 원적색광을 가역적으로 흡수하는 광수용체 색소 단백질로, 빛 신호를 감지하는 역할을 한다. 파이토크롬은 Pr(적색광 흡수형)과 Pfr(원적색광 흡수형) 두 형태로 존재하며, 두 형태 간의 전환이 일장 반응과 종자 발아 등 여러 생리 작용을 매개한다.
Pr은 적색광을 흡수하는 형태로 낮 신호와 관련되며, 단일식물의 개화를 촉진하고 장일식물의 개화를 억제하며 호광성 종자의 발아를 억제하는 생리적 작용을 보인다. 이와 반대로 Pfr는 원적색광을 흡수하여 Pr로 되돌아가기도 하며 Pr과 상반되는 작용을 나타내는 경우가 많다. 따라서 Pr과 Pfr의 상반된 기능을 대조적으로 이해해야 한다.
일장 반응은 식물 개화의 중요한 요인으로, 일장에 따라 단일식물(짧은 낮에서 개화), 장일식물(긴 낮에서 개화), 중성식물(일장에 무관)이 구분된다. 예를 들어 국화는 단일식물로 낮이 길면 개화가 지연되므로 장일처리를 통해 개화 지연을 유도할 수 있다. 반대로 장일식물은 낮 길이를 늘리는 처리가 개화를 촉진한다.
광환경 외에도 작물의 수광태세(잎의 배열·초형)는 광합성 효율을 결정하므로 재배에서 중요하다. 직립형 엽형은 수광 면적을 극대화하여 광합성 효율을 높이며, 과다 분지나 무성한 엽은 내부의 차광을 유발하여 하층 엽의 광합성을 저해한다. 콩과 같은 작물에서는 원줄기에 많은 착생 꼬투리를 갖는 초형이 하층까지 빛을 전달하여 수광태세 개선에 유리하다.
파종·생육 관리에서 광신호의 조작(예: 일장 처리)과 작물 초형 관리는 개화시기 조절과 수광 효율 최적화에 직접적으로 활용할 수 있다. 빛의 질과 일장, 그리고 수광태세의 상호작용을 바탕으로 재배 조건을 설계해야 한다.
예제
문제 유형 예시는 파이토크롬의 기능과 일장 반응을 판단하는 것이다. 예를 들어 'Pr의 특성'을 묻는 문제에서는 Pr이 적색광 흡수형으로 단일식물의 개화를 촉진하고 장일식물의 개화를 억제하며 호광성 종자 발아를 억제한다는 사실을 근거로 정답을 고른다. 또 다른 예로 국화의 개화를 지연하려면 장일처리를 하면 된다는 설명을 통해 처리 방법을 판단한다.
수광태세 관련 문제는 초형과 빛 투과의 관계를 묻는다. 콩의 경우 하층까지 빛이 도달하도록 원줄기 착생형 초형을 선택하는 것이 유리하다는 원리를 적용하여 정답을 도출한다.
대표 기출 3문항
Butler 등은 광가역 반응체계를 설정하여 Pr을 적색광 흡수형이라고 하였다. Pr의 해당 사항이 아닌 것은?
- 단일식물의 화성을 촉진
- 단일식물의 화성을 억제
- 호광성종자의 발아를 억제
- 장일식물의 화성을 억제
정답과 해설 보기
정답 ② · 문제는 광감응 물질 Pr의 생리적 작용 가운데 해당되지 않는 것을 찾는 것이다. Pr은 적색광을 흡수하는 형태로 단일식물의 개화를 촉진하고 장일식물의 개화를 억제하며 호광성 종자의 발아를 억제하는 등의 작용을 한다.
Pr은 적색광 흡수형으로 화성 촉진, 장일식물 화성 억제, 호광성종자 발아 억제 역할을 하므로, 화성을 억제한다는 것이 정답이다.
다음 중에서 단일성 작물로 짝지은 것은?
- 들깨, 담배, 코스모스
- 감자, 시금치, 양파
- 고추, 당근, 토마토
- 사탕수수, 딸기, 메밀
정답과 해설 보기
정답 ① · 문항은 단일성 작물에 해당하는 조합을 묻고 있다. 단일성 작물은 하나의 식물체나 꽃에 암술과 수술이 함께 있거나 양성화가 있는 형태로, 들깨·담배·코스모스는 이런 성질을 가진 대표 작물들이다.
단일성 작물은 꽃이 한 개체에 암꽃과 수꽃이 모두 있는 것으로, 들깨·담배·코스모스가 해당된다.
자주 묻는 물음
- 파이토크롬은 호르몬인가 광수용체인가?
- 파이토크롬은 호르몬이 아니라 광수용체 색소 단백질이다. 빛을 감지하는 역할을 하며 호르몬과는 구별된다.
- Pr과 Pfr의 차이는 무엇인가?
- Pr은 적색광을 흡수하는 형태로 낮 신호와 관련되어 단일식물의 개화를 촉진하고 장일식물의 개화를 억제하며 호광성 종자 발아를 억제한다. Pfr는 원적색광을 흡수하는 형태로 Pr과 상반되는 작용을 보이는 경우가 많다.
- 수광태세를 개선하면 어떤 이점이 있나?
- 수광태세 개선은 광합성 효율을 높여 생체량과 수확성 증대로 이어진다. 직립형 엽형이나 원줄기 착생형 초형은 군락 내 빛 투과를 개선하여 하층 엽의 광합성을 유지한다.
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