개념 한 쪽
종자식물의 생식에서는 감수분열로 형성된 화분과 배낭이 만나 중복수정이 일어나며, 꽃 구조나 수정 유무에 따라 자가·타가수정의 양상이 달라진다. 시험에서는 감수분열의 결과 수, 중복수정의 염색체수 관계, 그리고 생식 기작별 예시를 묻는 문제가 자주 출제된다.
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출제기준 단원 「타식과 자식을 겸하는 작물」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 감수분열 결과 수 계산 | 1 | 모세포 수로부터 생성되는 화분립 수를 계산하는 문제 |
| 중복수정 염색체수 판별 | 1 | 배와 배유의 염색체수를 판정하는 문제 |
| 수정 기작별 예시 판단 | 1 | 장벽수정 또는 단위결과와 대표 식물을 구분하는 문제 |
감수분열은 생식세포를 만들기 위한 특수한 분열 방식으로, 하나의 모세포가 두 번의 분열을 거쳐 최종적으로 4개의 생식세포를 만든다. 따라서 화분모세포는 감수분열 전에는 이배체(2n) 상태이며, 감수분열을 마친 뒤에는 4개의 화분립이 생성되어 반수(n) 상태의 생식단위를 형성한다. 모세포와 생성된 생식세포의 염색체수 차이를 구분하는 것이 핵심이다.
종자식물은 중복수정(double fertilization)을 특징으로 하며, 두 개의 정핵이 서로 다른 결합을 한다. 하나의 정핵은 난핵과 결합하여 배(embryo)를 형성하므로 배의 염색체수는 2n이 된다. 다른 정핵은 극핵과 결합하여 배유(endosperm)를 형성하므로 배유의 염색체수는 3n이 된다. 이 관계는 배와 배유의 기원과 염색체수 판별 문제에서 직접적으로 활용된다.
혼합수분 성향의 식물에서는 자가수정과 타가수정 기작이 섞여 나타날 수 있다. 장벽에 의한 수정 억제(hercogamy)는 꽃의 수술과 암술이 공간적으로 분리되어 자가수정을 물리적으로 막는 기작이며, 대표적인 예로 붓꽃이 있다. 이러한 구조적 차이는 동일 개체 내 자가수정 가능성을 낮추고 타가수정을 촉진하는 방향으로 작용한다.
단위결과(parthenocarpy)는 수정 없이 과실이 비대해 열매가 형성되는 현상으로, 종자 형성과 무관하게 과육이 발달하는 경우를 말한다. 단위결과 식물에서는 씨가 없거나 퇴화한 채로 과일이 생기므로 종자 유무와 열매 형성 메커니즘을 구분하는 문제가 출제된다.
감수분열의 배수성 계산 문제는 단순 곱셈과 결합 규칙으로 해결한다. 예를 들어 화분모세포 15개가 감수분열하여 생성하는 화분립 최대 개수는 15×4=60개가 된다. 이 계산은 감수분열 1모세포→4생식세포라는 원리를 그대로 적용하면 된다.
중복수정의 염색체수 판별 예시는 '배는 2n, 배유는 3n' 규칙을 적용한다. 난세포(1n)+정자(1n)=배(2n), 극핵(2n)+정자(1n)=배유(3n)으로 결론짓는다. 이 원리는 부위별 염색체수 문제에서 배, 배유, 화분, 생장점 순서 판정에 곧바로 사용한다.
감수분열에 관한 사항 중 틀린 것은?
정답 ③ · 화분모세포는 아직 감수분열을 시작하기 전인 화분모세포 상태이므로 염색체수는 반수(염색체수 n)가 아니라 2배수(2n)입니다. 감수분열이 완료된 후 형성되는 4분자(tetrad) 낭세포가 반수(n)입니다.
감수분열 전인 화분모세포는 체세포와 동일하게 이배체(2n)이므로 반수라는 설명은 틀렸다.
중복수정에 있어서 정핵과 결합하는 배낭모세포 내의 핵은?
정답 ③ · 종자식물의 중복수정(double fertilization) 과정에서는 화분관을 통해 들어온 2개의 정핵 중 1개가 난핵과 결합하여 접합자(2n)를 형성하고 배로 발달합니다. 나머지 1개의 정핵은 배낭 내의 2개의 극핵과 결합하여 배유핵(3n)을 형성하게 되며 이는 배유로 발달합니다.
중복수정에서 정핵 1개는 난핵과, 나머지 1개는 극핵과 결합한다.
장벽수정(hercogamy)의 대표적 식물은?
정답 ③ · 문제는 장벽수정(hercogamy)의 대표적 식물을 묻고 있다. 장벽수정은 꽃의 구조적 배치로 자가수정을 물리적으로 방해하는 현상이며, 붓꽃과 같이 수술과 암술의 위치 차이가 큰 식물이 대표적 예이다.
장벽수정은 꽃의 구조적 차이로 자가수정을 막는 현상이며, 붓꽃이 대표적이다.
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