앱시스산이 기공의 개폐를 조절하여 수분 스트레스에 어떻게 대응하도록 하는지 설명할 수 있나요?
안녕하세요. 식물은 처음부터 기공을 완전히 열고 있는 상태가 아니라고 하더라고요, 앱시스산(ABA)이 기공의 개폐를 조절하여 수분 스트레스에 어떻게 대응하도록 하는지 설명할 수 있나요?
앱시스산(ABA)은 식물이 수분 부족을 겪을 때 생산량이 급증하는 스트레스 호르몬입니다.
그래서 이 호르몬의 주된 역할은 물 손실을 줄이기 위해 잎의 기공을 닫는 것이죠.
ABA는 기공을 둘러싼 공변세포에 작용하며, 세포 내 ABA 수용체와 결합하는데, 이 결합은 복잡한 신호 전달 과정을 활성화시켜 특정 이온 채널들을 조절합니다.
구체적으로는 공변세포의 K+이온과 음이온이 세포 밖으로 빠르게 유출되도록 유도하고, 이러한 이온의 유출은 공변세포 내부의 용질 농도를 감소시키고, 결과적으로 삼투 포텐셜을 높이게 됩니다. 그리고 삼투 현상으로 인해 공변세포 속의 물이 바깥으로 빠져나가면서 팽압이 급격히 낮아집니다.
결국 팽압이 감소하면서 공변세포는 이완되고, 기공이 닫히게 되는 것입니다.
앱시스산은 기공을 구성하는 공변세포에서 이온을 방출시켜 세포의 팽압을 낮춤으로써 기공을 닫습니다. 식물이 가뭄과 같은 수분 스트레스 상황에 처하면 앱시스산의 생성이 촉진되어 공변세포에 있는 수용체에 결합합니다. 이 신호는 공변세포의 세포막에 있는 이온 통로를 활성화하여 세포 안에 있던 칼륨 이온 등이 밖으로 나가도록 유도합니다. 세포 내 용질 농도가 감소함에 따라 삼투압 차이로 인해 물이 공변세포 밖으로 이동하고, 결과적으로 공변세포가 수축하면서 기공이 닫혀 증산을 통한 수분 손실을 최소화합니다.
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 식물은 기공을 통해 이산화탄소(CO₂)를 받아들이고 수증기(H₂O)를 방출하면서 광합성과 기체 교환을 하는데요, 하지만 가뭄이나 토양 수분 부족 상황에서는 수분 손실을 줄이는 것이 생존에 가장 중요하기 때문에, 이때 작용하는 대표적인 호르몬이 바로 앱시스산(ABA)이라고 할 수 있습니다.
뿌리와 잎의 세포가 토양 수분 부족을 감지하면 ABA가 빠르게 합성 및 축적되는데요, ABA는 잎의 공변세포로 이동하여 기공 조절을 유도합니다. ABA는 공변세포에서 여러 신호전달 과정을 거쳐 기공을 닫히게 하는데요, 우선 ABA가 수용체에 결합하면 Ca²⁺ 농도 상승과 함께 K⁺ 채널 억제 및 Cl⁻, NO₃⁻ 방출을 유도하는데 이때 이온이 빠져나가면서 공변세포의 삼투 potential이 감소합니다. 삼투압이 낮아진 공변세포는 세포 내 물을 잃고, 팽압이 줄어드는데요 그 결과, 공변세포가 수축하여 기공이 닫히게 됩니다. 또한 ABA 신호는 공변세포 내에서 활성산소종(ROS) 과 세포질 pH 상승을 유도하며, 이는 이온 채널 조절과 기공 닫힘 반응을 강화하는데요, 기공이 닫히면 증산을 통한 수분 손실이 급격히 줄어들며 동시에 광합성에 필요한 CO₂ 유입도 줄지만, 식물은 일시적으로 생존을 우선하기 위해 광합성 효율보다 수분 보존을 선택하게 되는 것입니다. 감사합니다.
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