34.10: 형태발생

식물 형태발생(morphogenesis), 즉 식물의 형태와 구조의 발달은 성장과 세포 분화를 포함한 몇 가지 겹치는 발달 과정을 포함합니다. 전구세포(progenitor cell)는 식물을 구성하는 조직과 기관 체계로 구성된 특정한 세포 유형으로 분화합니다.

식물의 성장과 세포 분화는 복잡한 호르몬의 조절하에 있습니다. 식물 호르몬은 환경 자극에 반응하여 유전자 발현을 조절합니다. 예를 들어 많은 식물이 꽃을 형성합니다. 줄기와 뿌리와는 달리, 꽃은 평생 자라지 않습니다. 꽃은 능동적으로 분열해 새로운 조직을 형성하는 세포를 가진 식물의 영역인 분열조직(meristem)의 변화를 수반합니다.

내부 신호 외에도 온도와 낮 길이와 같은 환경적 단서들은 분열조직 결정유전자(meristem identity gene)의 발현을 촉발합니다. 분열조직 결정유전자는 줄기정단분열조직(shoot apical meristem)이 꽃차례분열조직(inflorescence meristem)으로 변환 시켜 분열조직이 영양 구조보다 꽃 구조를 생성하도록 합니다.

꽃차례분열조직은 꽃분열조직(floral meristem)을 생성합니다. 꽃분열조직에 있는 세포는 방사상 위치에 따라 꽃 기관 중 하나인 꽃받침조각(sepal), 꽃잎(petal), 수술(stamen), 심피(carpel)로 분화하여 꽃기관 결정유전자(floral organ identity gene)의 발현을 지시합니다.

ABC 가설은 네 개의 꽃 기관이 A, B, C로 된 세 가지 꽃기관 결정유전자의 지시로 형성된다고 주장합니다. 만약 A 유전자만 발현된다면, 꽃받침조각이 형성됩니다. C 유전자만 발현되면 심피가 생성됩니다. B 유전자와 C 유전자의 공동발현은 수술을 생성시키는 반면, A, 유전자와 B 유전자는 꽃잎을 생성합니다.

요약하자면 개화, 그리고 식물 형태발생의 다른 측면들은 중복되는 여러 발달 과정에 따라 달라집니다.

식물 형태 형성은 식물 형태와 구조의발달이다많은 중복 과정과 환경 요인이식물 형태 형성에 기여한다이런 과정에는 성장 세포 분화 및세포간 소통이 있다성장에는 세포 분열과 세포 신장이 있다세포 분열 동안에는 대칭, 비율 및분리 평면 (방향) 등이 세포의 운명을 크게좌우한다이를테면, 공변 세포는 식물의 가스 교환을 제어하는데보통 비대칭 분열과세포 분열의 평면 내의 변화에 의해서 형성된다하지만 대부분의 식물 성장은세포 신장, 즉 세분화된 세포의 영원한 신장에 의하여이루어진다식물 세포는 먼저 물을 흡수하여 팽창한다대부분의 물은 커다란 중앙 액포에 저정된다세포 분열과 세포 신장이 식물의 모양과성장 방향을 결정한다하지만, 이런 과정은 식물 세포의 여러 유형에 따라다르다미성숙 식물 세포가 뚜렷한 세포 유형으로 구체화하는과정을 세포 분화라고 하고또한 식물 형태 형성의 중요한 요소이다세포 분화는 유전 발현 변화에 따라 결정되는데, 이는단백질 암호화 유전자를 활성화 또는 비활성화시킨다세포간 소통은 아마도유전 발현을 규제하는 것 같은데, 이것이세포 분화에 영향을 준다이를테면, 애기장대의 뿌리 외피는유모 세포와 털이 없는 표피 세포를 만든다미성숙 표피 세포는 하나의 내층 세포와 연락을 하고털이 없는 세포로 분화하고두 개의 내층 세포와 연락하는 세포는뿌리 유모 세포로 발달한다이러한 패턴은 자별화된 유전 발현과 관련이 있다환경 요인, 빛 온도 및물과 영양소의 가용성이 또한식물 형태 형성에 크게 영향을 미친다