계절에 따라서 꽃이 개화하는 시기가 달라지는데 그렇게 개화를 조절할 수 있는 유전자는 무엇인가요?
안녕하세요. 한국에서는 사계절에 따라서 피는 꽃이 차이가 있는데 각 계절에 따라서 꽃이 개화하는 시기가 차이를 만들게 하는 유전자는 무엇인지 궁금합니다.
계절에 따른 꽃의 개화 시기를 조절하는 유전자는 FLC(Flowering Locus C) 와 FT(Flowering Locus T) 입니다.
FLC는 개화를 억제하는 역할을 하고, FT는 개화를 촉진하는 역할을 하죠.
FLC는 주로 겨울철 낮은 온도에 의해 그 발현이 억제되는 유전자입니다.
온도가 일정 이하로 낮아지면 FLC의 활동이 줄어들고, 이로 인해 개화 억제가 해제됩니다. 이는 식물이 따뜻한 봄이 올 때까지 개화를 미루도록 하는 일종의 브레이크 역할을 합니다.
반면 먼저도 말씀드렸지만, FT는 개화를 촉진하는 유전자입니다. FLC의 억제 효과가 사라지면, FT 유전자가 활성화되어 플로리겐 이라는 호르몬을 생성합니다. 플로리겐은 잎에서 만들어져 식물 전체로 이동하여 꽃눈 형성을 유도합니다. FT는 식물의 액셀러레이터 역할을 하여 적절한 시기에 개화를 시작하게 하는 것이죠.
이 두 유전자는 환경 변화를 감지하고 상호 작용하며, 식물이 계절에 맞춰 개화 시기를 조절하는 비유하자면 핵심적인 분자 스위치 역할을 하는 것입니다.
FLC(FLOWERING LOCUS C) 유전자는 겨울의 저온을 감지하여 식물의 개화 시기를 조절하는 유전자입니다. 이 유전자는 식물이 충분한 저온 기간을 겪었을 때 활성이 억제되어 개화가 시작되도록 유도합니다.
안녕하세요.
네, 말씀해주신 것처럼 계절에 따라서 개화하는 꽃에는 차이가 있는데요, 계절에 따라 꽃이 피는 시기가 달라지는 현상은 식물이 낮과 밤의 길이나 온도 등의 주변 환경 신호를 감지하고 이를 개화 관련 유전자 네트워크로 전환하는 과정에서 결정되는 것입니다. 개화 시기를 조절하는 주요 유전자로는 FT 유전자가 있는데요, 흔히 "플로리젠" 유전자라 불리며 잎에서 낮과 밤의 길이를 감지한 뒤, FT 단백질이 합성되어 체관을 통해 줄기의 분열조직으로 이동합니다. FT 단백질이 분열조직에서 FD 단백질과 결합하면, 꽃 형성 유전자들을 켜서 개화를 유도하는데요 이때 FT는 환경 신호를 꽃 개화 신호로 변환하는 핵심 스위치 역할을 합니다. 다음으로는 CO 유전자가 있는데요, 이는 빛의 길이인 광주기를 인식하는 데 중요한 전사인자입니다. CO 단백질은 낮 동안 안정화되고 밤에는 분해되는데, 낮이 긴 시기(장일성 식물에서는 여름)에는 충분히 축적되어 FT 유전자의 발현을 촉진합니다. 예를 들자면 애기장대와 같은 장일성 식물은 낮이 길어질 때 CO가 FT를 켜서 여름에 꽃을 피우고, 벼와 같은 단일성 식물은 낮이 짧아질 때 CO의 작용 방식이 달라져 가을에 개화합니다. 마지막으로 FLC 유전자는 개화를 억제하는 유전자인데요, 특히 겨울을 지나야 꽃을 피우는 식물은 FLC가 FT와 SOC1 같은 개화 촉진 유전자를 막고 있다가, 일정 기간 동안 저온에 노출되는 춘화 과정을 통해 FLC 발현이 꺼지면서 비로소 개화가 가능하며 이 때문에 식물은 "겨울을 지나야 봄에 꽃을 피운다"는 계절성을 확보하게 되는 것입니다. 감사합니다.