학문
식물도 스트레스를 받으면 방어물질을 만든다?
안녕하세요.
식물도 스트레스를 받으면 방어물질을 만들어낸다는 생물학적 연구들이 있다고 합니다. 가뭄이나 해충 피해를 받은 작물은 쓴맛이나 떫은 맛이 강해진다고 하잖아요? 2차 대사산물과의 연관성은 무엇이 있을까요?
5개의 답변이 있어요!
안녕하세요.
네, 말씀해주신 것처럼 식물이 스트레스를 받을 때 방어물질을 만들어냅니다. 또한 가뭄이나 고온, 강한 자외선, 해충 피해와 같은 외부 스트레스 상황에서 식물이 쓴맛이나 떫은맛을 띠게 되는 것은, 바로 2차 대사산물의 합성과 축적이 증가하기 때문입니다. 식물은 동물처럼 도망치거나 면역 세포로 공격자를 제거할 수 없기 때문에, 외부 환경 변화에 대응하는 전략의 상당 부분을 화학적 방어에 의존하며 이때 기본적인 생존과 성장에 직접 필요한 물질들, 예를 들어 탄수화물, 아미노산, 지방, 핵산 등은 1차 대사산물로 분류됩니다. 반면, 생존에 필수적이지는 않지만 특정 환경에서 선택적으로 유리하게 작용하는 물질들이 바로 2차 대사산물입니다. 알칼로이드, 페놀 화합물, 테르페노이드, 플라보노이드, 탄닌 등이 대표적인 예입니다.
이처럼 식물이 스트레스를 받으면, 내부에서는 이를 감지하는 신호 전달 체계가 활성화되는데요 가뭄이나 해충 피해가 발생하면 식물 호르몬인 자스몬산, 살리실산, 앱시스산 등의 농도가 변하고, 이 신호가 유전자 발현을 조절하여 특정 효소들의 합성을 촉진합니다. 그 결과 평소에는 소량만 만들어지던 2차 대사산물이 빠르게 증가하게 되는데 이 물질들은 대부분 해충의 섭식을 억제하거나, 미생물의 증식을 방해하거나, 식물 조직의 손상을 줄이는 역할을 합니다.
말씀하신 쓴맛이나 떫은맛과의 연관성도 설명드리자면 예를 들어 탄닌과 같은 페놀성 화합물은 단백질과 결합하여 해충의 소화 효율을 떨어뜨리며, 동시에 인간에게는 떫은맛으로 인식됩니다. 알칼로이드는 신경계에 작용하는 독성을 가지는 경우가 많아 해충에게는 치명적이지만, 사람에게는 쓴맛으로 느껴지는 것입니다. 감사합니다.
안녕하세요. 김창희 박사입니다.
무조건 입니다
환경에 따라서 식물에 축적되는 2차 대사산물이 다릅니다.
(2차 대사산물은 영양소를 제외한 성분을 일컫습니다.)
그래서, 우리나라 보다는 저기 적도에 성장하는 식물이 더 약효과 뛰어납니다.
왜냐하면 적도에 있는 식물들의 경우 뜨거운 환경과 곤충 등으로부터 자신을 보호해야하기 때문입니다.
그래서, 사람이 이 식물을 먹으면 쓴맛과 떫은 맛 등이 강하게 나타납니다.
(생강은 우리나라에 먹는 것에 비해서 태국 등의 동남아에서 생산되는 생강이 훨씬 향이 강하고 매운맛도 강합니다. 이것은 전부 2차대사산물에 의한 것으로 환경이 주원인입니다.)
감사합니다.
식물은 외부의 물리적 타격이나 환경 변화를 감지하면 생존을 위해 알칼로이드나 테르펜 그리고 페놀 화합물 같은 이차 대사산물을 합성하여 스스로를 보호합니다. 이러한 물질들은 해충의 소화를 방해하거나 살균 작용을 수행하며 가뭄 상황에서는 수분 증발을 억제하는 역할을 하기도 합니다. 보통 식물의 기본 성장에 필요한 일차 대사산물과 달리 이차 대사산물은 스트레스 상황에서 집중적으로 생성되기에 잎이나 열매의 맛이 쓰고 떫게 변하는 직접적인 원인이 됩니다. 결과적으로 식물의 방어 기제는 화학적 변화를 유도하여 천적의 접근을 막고 가혹한 환경에서 생화학적 항상성을 유지하려는 효율적인 에너지 분배의 결과물입니다.
말씀처럼 식물은 가뭄이나 해충 같은 환경적 스트레스를 받으면 성장에 쓰던 에너지를 방어로 돌리는데, 이때 생성되는 물질이 2차 대사산물입니다.
종에 따라 다르기는 하지만, 예를 들어 잎이 공격받으면 알칼로이드를 합성하여 강한 쓴맛이나 독성을 만들어 포식자의 접근을 막습니다. 또한 가뭄이나 강한 햇빛에 노출되면 세포를 보호하기 위해 탄닌과 같은 폴리페놀을 축적하며, 이는 특유의 떫은맛을 내는 물질이죠.
하지만, 이러한 물질들은 식물에게는 외부 침입자를 물리치는 무기 역할을 합니다.
결국 작물의 쓴맛과 떫은맛은 식물이 스트레스 상황에서 살아남기 위해 만들어낸 방어의 결과물이라 할 수 있습니다.
안녕하세요. 이성현 전문가입니다.
식물의 경우 외부적 스트레스 요인으로 인해 보호 및 방어물질을 생성하는 경우가 있습니다. 이러한 물질을 2차 대사산물이라 칭하며, 녹차의 카테킨 등이 있습니다.