지구에서 다양한 역할을 하는 식물!
하지만, 아직 밝혀지지 않은 원리가 많은
현재진행형 학문, 식물생리학!
식물이 살아가는 원리에 관하여
정답이 아닌 방향과 탐구성을 제시한다!
지구에 서식하는 식물의 종류는 알려진 것만도 약 30만 종 이상이라고 한다. 식물은 지구에서 아주 다양한 역할을 하는 중요한 생물이다. 스스로 양분을 만들며 다른 생물에 식량을 공급하는 생산자이고, 지구 물의 순환과 온도 조절, 대기의 이산화탄소 농도 조절, 산소 생산, 서식지 제공 및 많은 유용한 생산물을 공급한다. 지구 온난화를 포함한 변화하는 지구환경에 대처하기 위해서는 식물에 더욱 관심을 가질 필요가 있다. 지구환경 변화와 동반되는 식량, 주거환경, 보건, 자원 등의 제반 문제는 식물을 더욱 이해하면 해결할 수 있을 것이다.
이 책에서는 식물생리의 핵심적인 내용을 다룬다. 물의 특성과 식물에서의 역할을 이해하고 에너지 대사 과정인 광합성과 호흡, 식물의 성장과 발달, 식물호르몬, 이차대사물, 빛 흡수체 등을 중점적으로 설명한다. 스스로 수행하고 작성할 수 있는 관련 프로젝트도 실었다.
식물학의 연구는 진행형이라 아직 밝혀지지 않은 원리가 아주 많다. 그래서 식물 전체를 이해하는 것은 어려운 일이지만, 이 책에서 제시한 기초적인 내용만을 접하는 것으로도 큰 식물을 이해하는 데 큰 도움이 될 것이다.
서언
I 물과 식물
1. 물의 구조와 기능
2. 물과 세포
3. 식물의 물 흡수와 이동
II 광합성
1. 광합성 개요
2. 광합성 반응물의 기능
3. 빛에너지의 흡수
4. 빛에너지의 화학에너지로의 전환
5. 당 합성
6. 광호흡
7. 합성된 당의 수송
III 식물의 세포호흡
1. 세포호흡 개요
2. 전자전달계와 ATP 형성
IV 식물의 무기영양
1. 식물의 필수 무기 영양소
2. 무기물 흡수 메커니즘
3. 무기물의 기능
4. 무기물 결핍증세와 무기영양 관리
V 식물의 성장과 발달
1. 발아
2. 생장
3. 생식
VI 식물이 생산하는 이차대사물
1. 테르펜(테르페노이드)
2. 페놀화합물
3. 알카로이드
4. 글루코시놀레이트(Glucosinolates)
VII 식물호르몬
1. 옥신
2. 시토키닌
3. 지베렐린
4. 앱시스산
5. 에틸렌
6. 살리실산
7. 자스몬산
8. 브라시노스테로이드
9. 과당류(Oligosaccharide)
VIII 빛이 식물 형태형성에 미치는 효과
1. 피토크롬(Phytochrome)
2. 크립토크롭(Cryptochromes)과 포토트로핀(phototropins)
VX 식물생리 프로젝트
1. 실험식물 키우기
2. 수분퍼텐셜(Water potential, Ψ) 측정 - 조직 무게 변화법
3. 증산작용 측정
4. 뿌리압의 측정
5. 광합성 색소 분리
6. 광합성 색...소의 흡수스펙트럼 조사와 농도 측정
7. Hill 반응과 광합성 전자전달계 작동 조사
8. 식물의 광합성과 엽록소형광 측정
9. 식물의 반사율 측정
10. 무기영양
11. 식물의 기공 관찰
12. 삼투압 측정
13. 식물조직의 물질 함량 측정(예 비타민C)
세포호흡은 에너지를 많이 함유하는 분자를 분해해 직접 및 간접(에너지가 많은 전자를 수집해)으로 에너지를 추출해 세포 활동에 직접 이용할 수 있는 ATP 분자를 합성하는 과정이다. 식물은 광합성으로 합성한 당을 생장, 발달 및 생식에 이용하거나 이에 필요한 다른 물질로 전환하기도 한다. 모든 생물에서 포도당은 세포 활동에 필요한 ATP를 합성하기 위한 중요한 에너지원이다.
- 79쪽
식물은 성장 기간 중 외부 환경이나 자극에 반응하며 대처한다. 이러한 반응과 대처는 체내에서의 식물 호르몬(plant hormone)을 포함한 식물생장조절의 화학물질 생성과 세포 수준에서 이 물질을 감지하면서 나타난다. 식물 호르몬은 종자의 발아로부터 개화하여 열매(종자)를 맺으며 생을 마감할 때까지 식물의 모든 생활을 조절하고 영향을 준다. 심지어 광주기와 굴성과 같은 빛에 대한 반응, 다년생 식물과 종자에서의 생장 및 발아 휴면, 질적 및 양적인 빛 변화에 따른 반응 조절 등이 포함되기도 한다.
- 153쪽
종자의 발아로부터 생식에 이르는 식물 생활사에서 일어나는 식물 성장과 발달은 유전적 및 환경 요소들에 의해 조절되는 신호전달체계에 의해 이루어진다. 특히 식물 발달 과정에 포함되는 생체량 증가, 개화, 종자 및 열매 성숙, 노화와 휴면, 질병균과 해충에 대한 반응 등은 농업에 있어서 관심사이기도 하다.
빛은 식물의 생존에 있어서 중요한 환경 요소의 하나로서 종자 발아로부터 개화 및 결실까지의 식물 성장 및 발달에 필요하다. 종자가 발아하면 아직 녹색화가 일어나지 않은(etiolated) 유묘는 성장을 거쳐 빛을 찾아 지표 위로 솟아난다. 빛을 받으면 유묘는 엽록체 발달 및 엽록소 합성이 일어나며 녹색화(de-etiolation)가 일어나며 독립영양생물이 된다. 다양한 파장의 빛은 종자 발아로부터 식물이 생활사를 마칠 때까지 성장 및 발달에 영향을 주는데 빛의 질(파장) 뿐만이 아니라 세기(강도) 모두 영향을 준다.
- 201쪽
조운행 [저]
캐나다 University of Guelph에서 식물생리학을 전공했다. 현재 창원대학교 생물학화학융합학부에서 일반생물학, 식물학 및 식물생리학을 가르치고 있다.
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