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(2025 연세대 기출 변형 문제 및 해설-30)    

식물 호르몬은 식물의 생장과 발달을 조절하는 중요한 화학 신호물질입니다. 다음 질문에 답하시오.

1. 옥신(auxin)의 생리적 역할과 주요 기능을 설명하고, 이 호르몬이 식물의 굴광성 및 정단우성(apical dominance)에 미치는 영향을 논하시오.
2. 앱시스산(abscisic acid, ABA)의 기능을 설명하고, 이 호르몬이 식물의 스트레스 반응, 특히 수분 부족 시 식물에서 어떻게 작용하는지 설명하시오.
3. 에틸렌(ethylene)의 생리적 역할과 식물에서의 주요 기능을 설명하시오. 또한, 에틸렌이 과일의 성숙 및 노화 과정에 미치는 영향을 논하시오.
4. 시토키닌(cytokinin)의 기능을 설명하고, 이 호르몬이 세포 분열과 노화 억제, 그리고 옥신과의 상호작용에서 어떻게 작용하는지 설명하시오.

해설:

1. 옥신(auxin)의 생리적 역할과 주요 기능

생리적 역할:

• **옥신(auxin)**은 식물의 생장과 발달에 중요한 역할을 하는 주요 호르몬입니다. 가장 잘 알려진 옥신 중 하나는 **인돌-3-아세트산(IAA)**입니다. 옥신은 식물의 생장, 세포 신장, 분열, 분화 등을 조절하며, 식물의 여러 부분에서 다양한 생리적 반응을 유도합니다.

주요 기능:

• 굴광성(phototropism): 옥신은 식물의 굴광성 반응에 중요한 역할을 합니다. 빛이 한쪽에서 식물을 비추면, 옥신은 그 반대쪽으로 이동하여 그 부분의 세포 신장을 촉진합니다. 이로 인해 식물은 빛을 향해 구부러지게 됩니다.

• 정단우성(apical dominance): 옥신은 정단우성, 즉 식물의 주된 줄기가 옆 가지의 생장을 억제하고, 식물의 길이 생장을 촉진하는 현상을 조절합니다. 옥신은 정단에서 생성되어 아래쪽으로 이동하며, 옆 가지의 생장을 억제합니다. 정단우성이 손상되면, 옥신의 농도가 낮아지면서 옆 가지의 생장이 촉진됩니다.

결론적으로, 옥신은 식물의 생장 방향과 줄기 생장 패턴을 조절하며, 빛과 중력에 대한 반응에서 중요한 역할을 합니다.

2. 앱시스산(abscisic acid, ABA)의 기능과 식물의 스트레스 반응

기능:

• **앱시스산(abscisic acid, ABA)**는 주로 스트레스 반응을 조절하는 호르몬으로, 특히 수분 부족, 염분 스트레스, 온도 스트레스 등의 상황에서 중요한 역할을 합니다. 또한, ABA는 종자의 휴면(dormancy)과 발아를 조절하는 데도 중요한 역할을 합니다.

수분 부족 시 ABA의 작용:

• 기공 폐쇄: 수분 부족 시, ABA는 잎의 기공(작은 구멍)을 폐쇄하여 수분 손실을 줄입니다. ABA는 기공 세포인 **공변세포(guard cells)**에 작용하여 기공이 닫히도록 합니다. 이는 식물이 건조한 환경에서 물을 보존하는 데 중요한 메커니즘입니다.

• 종자 휴면 유지: ABA는 종자의 휴면을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 이는 식물이 불리한 환경에서 발아하지 않도록 하여 생존 가능성을 높이는 메커니즘입니다. 환경이 적합해지면 ABA의 농도가 감소하고, 발아를 촉진하는 호르몬이 활성화됩니다.

결론적으로, ABA는 식물이 환경적 스트레스에 적응하고, 생존 가능성을 높이는 중요한 역할을 합니다.

3. 에틸렌(ethylene)의 생리적 역할과 주요 기능

생리적 역할:

• **에틸렌(ethylene)**은 식물의 다양한 생리적 과정에 관여하는 가스 형태의 호르몬입니다. 이 호르몬은 주로 과일의 성숙, 잎과 꽃의 탈리(떨어짐), 그리고 스트레스 반응에서 중요한 역할을 합니다.

주요 기능:

• 과일 성숙: 에틸렌은 과일의 성숙 과정에서 중심적인 역할을 합니다. 에틸렌은 과일이 익을 때 색소 변화, 당의 증가, 산도 감소, 조직의 연화 등을 유도합니다. 에틸렌의 농도가 높아지면 과일의 성숙이 촉진되며, 이 과정은 종종 '에틸렌 급등(ethylene surge)'으로 알려져 있습니다.

• 탈리(abscission): 에틸렌은 또한 식물의 잎, 꽃, 열매 등의 탈리를 촉진합니다. 이는 주로 노화된 조직이나 불필요한 부분을 떨어뜨리는 과정에서 일어납니다.

결론적으로, 에틸렌은 식물의 성숙과 노화, 그리고 환경 적응 반응을 조절하는 중요한 호르몬입니다.

4. 시토키닌(cytokinin)의 기능과 옥신과의 상호작용

기능:

• **시토키닌(cytokinin)**은 세포 분열을 촉진하는 호르몬으로, 주로 뿌리와 줄기의 생장, 세포 분열, 그리고 노화 억제에 중요한 역할을 합니다. 시토키닌은 특히 식물의 성장과 분화에서 중요한 역할을 하며, 세포의 분열과 증식을 촉진합니다.

세포 분열과 노화 억제:

• 세포 분열 촉진: 시토키닌은 세포 분열을 촉진하는 호르몬으로, 특히 옥신과 함께 작용하여 식물의 조직과 기관 형성에 중요한 역할을 합니다. 시토키닌은 세포 주기의 진행을 촉진하고, 세포가 분열하도록 유도합니다.

• 노화 억제: 시토키닌은 또한 식물 세포의 노화를 억제하는 역할을 합니다. 시토키닌이 풍부한 세포는 노화가 느리게 진행되며, 시토키닌의 농도가 낮아지면 노화가 촉진됩니다.

옥신과의 상호작용:

• 시토키닌과 옥신은 상호작용하여 식물의 생장과 분화에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 옥신은 뿌리 형성을 촉진하는 반면, 시토키닌은 줄기와 잎의 생장을 촉진합니다. 옥신과 시토키닌의 비율에 따라 식물의 조직 형성 패턴이 결정되며, 이 두 호르몬의 균형이 식물의 전반적인 성장과 발달을 조절합니다.

결론적으로, 시토키닌은 식물의 세포 분열, 조직 분화, 노화 억제에서 중요한 역할을 하며, 옥신과의 상호작용을 통해 식물의 성장 패턴을 조절합니다.