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호르몬

  • (주)유일
  • 2018-11-12 09:53:00

개화호르몬[ 開花-] : 식물의 꽃눈에 작용해서 꽃눈의 분화를 일으키는 것으로 생각되는 물질

화성소(花成素)·화성호르몬·플로리겐(florigen)이라고도 한다. 개화에 적당한 일장(日長)처리를 한 식물에는 꽃눈 분화가 일어나는데, 일장처리에 감응하는 부위는 잎이며, 이 때문에 잎으로부터 줄기 끝에 있는 싹으로 어떠한 자극인자(刺戟因子)가 관다발을 통하여 이행하는 것으로 생각된다. 이 인자는 하나의 식물체 안에서 이동할 뿐더러 접목(木)에 의한 접수(穗)와 대목(臺木) 사이에도 이행한다. 이를테면 꽃눈 분화가 될 만한 광주처리(光周處理)를 한 식물체를 다른 영양상태에 있는 식물체와 접목하면 후자는 전자에 존재하는 것으로 생각되는 최화인자(催花因子)를 받아서 꽃눈분화를 시작한다. 이 자극인자의 본체를 밝히기 위해서 식물체에서 추출하려는 시도를 많이 하여왔으나 아직 성공하지 못했으며, 따라서 개화호르몬의 본체에 대한 것은 현재 미해결인 채로 있다.

 

상처호르몬[ wound hormone] : 상해를 입은 세포에서 분비되어 주위에 있는 상처를 입지 않은 세포로 들어가 분열이나 증식을 촉진하는 호르몬성 물질. 상해호르몬·유상(癒傷)호르몬이라고도 한다.

식물체의 상처면을 곧 물로 씻어내면 상처면에서 세포분열은 일어나지 않으나, 상처면을 그대로 두면 세포가 분열을일으키는 사실로부터 이 호르몬의 존재를 생각하게 되었다. 상처호르몬은 단일한 화학물질이 아니라 세포가 파괴됨으로써 기존 물질이 분해되어 상처호르몬과 같은 작용을가진 것이 여러 종류 생긴다고 추측된다.상처호르몬으로서 화학적 구조가 결정되어 있는 것에 트라우마트산이 있다. 이것은 까치콩의 깍지에 상처를 입혔을 때 생기는 상처호르몬의 주성분으로 추출된 것이다. 어떤 식물의 조직에서 짜낸 즙(汁)이다른 종류의 식물에 대하여 상처호르몬의 작용을 나타내지 않는 사실로부터 식물의 종류에 따라서 상처호르몬이 다른 것을 알 수 있다.

 

식물호르몬[ 植物-,  plant hormone] : 식물체 내에서 합성되어 합성된 장소와는 다른 장소에 이동하여 식물의 각종 생리작용을 조절하는 미량 물질

식물의 호르몬은 크게 옥신 ·지베렐린 ·시토키닌, 기타 호르몬의 4종류로분류된다. 식물의 생장을 촉진 또는 억제하는 물질임이 밝혀져 식물 생장 호르몬 또는 옥신이라고 명명되었고 옥신 가운데 대표적인 것으로는 인돌아세트산(IAA)이 있다. 옥신의 작용은 식물 조직의 생장을 촉진하는 것인데, 조직의 종류에 따라 유효농도가 다르다. 그래서 줄기 끝의 생장을 촉진하는 농도는 뿌리의 생장을 반대로 억제한다. 많은 옥신의 화학구조가 밝혀져 있으므로 이 구조를 이용하여 현재 각종 제초제가 인공합성되고 있다. 그 중 하나가 2, 4-D(2, 4-dichlorophenoxy acetic acid)이다.

옥신은 이 밖에도 과실의 성숙을 촉진하고, 또 소위 정단우세(頂端優勢) 현상을 유지시킨다. 정단우세는 제일 끝가지의 생장을 촉진하고 그 밑의 가지의 생장을 억제하는 현상이다. 따라서 식물의 끝가지 끝을 잘라내면 바로 그 아래 가지가 제일 빨리 자라게 된다. 또 옥신은 낙엽과 낙과(落果)도 방지한다. 그래서 여름에 옥신이 활발하게 합성되고 있을 동안은 낙엽이나 낙과가 잘 일어나지 않으나, 가을이 되어 그 합성량이 줄어들면 낙엽과 낙과가 일어난다.

지베렐린은 가지의 생장을 촉진시키고 또 발아를 촉진시킨다. 이런 점에서는 옥신과 그 작용이 비슷하지만 화학구조가 옥신과는 많이 달라 따로 분류하고 있다. 시토키닌도 식물의 분열조직의 세포분열을 촉진시키는 작용이 있다. 그리고 조직의 분화를 촉진시킨다. 이 밖에 식물의 호르몬으로는 아브시스산과 에틸렌이 있다. 아브시스산은 휴면아(休眠芽)의 생성을 촉진하여 추운 겨울을 식물이 지낼 수 있도록 하며, 에틸렌은 과실의 빛깔을 선명하게 하는 작용이 있다.

 

아브시스산[ abscisic acid] : 식물의 성장 중에 일어나는 여러 과정을 억제하는 식물호르몬

에이비에이(ABA)라고 줄여서 말하기도 한다. ABA는 탄소가 15개인 세스키테르펜의일종이다. 휴면 중의 종자·나무눈·알뿌리 등에 많이 들어 있으며, 보통 발아되면서함량이 감소한다. 미국의 F.T.애디코트는 덜 익은 목화 과일의 낙과(落果)를 연구하다가 여기에서 낙엽촉진물질인 아브시스 Ⅱ를 단리(單離)해냈다.

한편, 영국의 P.F.웨어잉은 나무눈의 겨울휴면을 연구하던 중 자작나무 종류인 Betula Pubescence의 잎에서 휴면유도물질을 단리해내고 도르민(dormin)이라 명명하였다. 1965년 영국의 J.콘포스가 도르민이 ABA와 같은 물질이라는 것을 확인하였다. 그 후 1967년 제6회 국제식물생장물질회의에서 아브시스산이라는 명칭으로 통일되었다. ABA는 잎의 기공(氣孔)을 닫히게 하는 작용을 한다. 식물이 수분이 결핍되면 ABA가 많이 합성되고 기공이 닫혀 식물의 수분을 보호한다. 또, 식물이 여러 종류의 스트레스를 받을 때 식물체 내에서 ABA의 함량이 증가한다. 따라서 ABA는 스트레스에 대한 식물의 반응을 조절하는 것으로 생각되고 있다.

 

에틸렌[ ethylene] : 가장 간단한 구조를 가진 에틸렌계(올레핀계) 탄화수소의 하나

에텐이라고도 한다. 합성 유기화학공업의 원료로서 가장 중요한 것 중 하나이다. 석탄가스에 4∼5% 함유되어 있으며, 미국에는 20%나 함유된 천연가스의 산지가 몇 개 있다.


식물의 호르몬 : 식물에는 내분비기관이 없지만 동물과 비슷한 작용을 하는 물질이 있어서 호르몬이라고 부른다.

식물 생장 호르몬은 떡잎집[子葉]의 선단이나 어린 뿌리의 선단에서 산출되며, 식물의 향일성(向日性)이나 향지성(向地性), 정아(頂芽)와 측아의 생장속도 등을 지배하고 있다. 또 조직에 상처가 생기면 생성되는 물질을 상처 호르몬이라고도 한다.


에테폰[ ethephon] : 식물 생장 조절제중의 하나

1965년에 ‘에스렐(Ethrel)’이란 이름으로 개발한 생장조절제이다. 무색의 고체로서 녹는점은 74~75℃이다. 물이나 저급알코올 ·글리콜에는 매우 잘 녹으며 비극성 용매에도 어느 정도 녹는다. pH 3 근처에서는 안정하나 높은 pH에서는 분해한다. 본제는 식물의 노화를 촉진하는 식물호르몬의 일종인 에틸렌(ethylene)을 생성함으로써 과채류 및 과실류의 착색을 촉진하고 숙기를촉진하는 작용을 하므로 토마토 · 고추 · 담배 · 사과 · 배 · 포도 등에 널리 사용되고 있다.

 

브라시놀라이드[ brassinolide] : 식물의 생장을 촉진하는 물질

식물호르몬인 옥신이나 지베렐린과 비슷한 작용을 하는 스테로이드계 물질 가운데하나이다. 식물체에 생장촉진물질이 있다는 사실을 처음 발견한 사람은 1928년 F.W.벤트로 귀리의 떡잎집 끝을 잘라 한천 조각 위에 놓고 몇 시간 방치하였다가 그 한천 조각을 잘라진 떡잎집 위에 다시 놓으면 생장이 회복되는 것을 알아냈다. 이후 1970년 미국의 J.W.미첼 등이 서양평지(Brassicanapus)의 꽃가루에서 핀트콩 줄기의 생장촉진물질을 추출해내는 데 성공했으며 이를 브라신이라 하였다. 그 가운데 활성이 높은 물질의 구조를 결정하여 1979년 M.D.그로브가 브라시놀라이드라고 이름지었다. 줄기의 생장에서 특히 옥신의 작용을 돕는것으로 추측되며 양상추, 강낭콩, 감자 등의 생산량 증가에 효과가 크다. 천연적으로 생산되는 양은 아주 적어 화학 합성을 시도하고 있다.

 

키네틴[ kinetin] : 식물의 세포분열을촉진하는 호르몬

1955년 스크그가 DNA의 가수분해 물질 속에서 발견하여 구조를 결정한 물질이다. 눈[芽]의 형성 유도, 잎의 생장촉진과 노화지연, 광 발아종자(光發芽種子)의 암흑 속에서의 발아촉진 등에 효과가 있다. 예로 분열능력을 잃은 담배의 수조직(髓組織)은 인돌아세트산과 키네틴의 공존하에서 뚜렷한 세포분열을 시작하며, 키네틴의 인돌아세트산에 대한 상대적인 농도를 높이면 눈의 분화가 일어난다. 또 잎조각의 일부에 키네틴을 발라서 며칠 동안 암흑 속에 넣어 두면, 키네틴은 다른 부위로 이동하는 일이 거의 없으므로 다른 부위는 노화 ·퇴색하고 있는데도 불구하고 키네틴 처리부분만은 녹색을 유지한다. 키네틴의 작용메커니즘은 알려지지 않았지만, 키네틴에 의하여 일어나는 여러 가지 현상은 키네틴에 의한 생화학적 수준에서의 변화, 즉 핵산(核酸) ·단백질의 함량이 증가하는 것이다.

 

아토닉[ atonik] : 식물생장조절제

일본에서 개발한 것으로서 다갈색의 수용액이며 특유한 향기를 가지고 있다. 식물생육촉진효과는 식물체 내에 신속히 침투하여 세포의 원형질 유동을 촉진하고 발근을 좋게 한다. 따라서 이 약제는 모든 식물의 세포에 활력을 주어 발아 · 발근 · 생육 및 결실을 좋게 하는 효과를 보이며, 특히 화분(花粉)의 발아와 화분관의 신장을 촉진하여 식물의 수정 및 결실을 촉진하는 효과가 있다.

 

지베렐린[ gibberellin] : 벼의키다리병균에 의해 생산된 고등식물의 식물생장조절제

1938년 벼의 키다리병의 병균인 지베렐라 푸지쿠로이(Gibberella fujikuroi)의 배양액에서 벼의 모를 웃자라게 하는 물질을 결정체로 분리하여 지베렐린A라고 명명하였으며, 그것은 뒤에 A1, A2, A3 및 A4의 혼합결정이란 것이밝혀졌다. 또 1954년 영국의 B.E.크로스, 1955년 미국의 F.H.스토돌라에 의해서도 독립적으로 분리되어 지베렐린산 및 지베렐린 X라고 명명되었다. 한편, 1958년 영국 J.맥밀런은 콩과 붉은강낭콩 Phaseolus multiflorus에서 새로운지베렐린 A5, A8 및 A6을 A1과 함께 분리하였다. 이제까지 9종의 지베렐린이 알려졌다. 지베렐린(일반적으로는 지베렐린산의 칼륨염의 희석액을 쓴다)을 작용시키면 거의 모든 고등식물은 키가 현저하게자란다. 이 작용은 지베렐린산이 가장 강하고, 다음에 A1, A4의 순이다.

지베렐린의 작용은,

  1. 신장촉진작용
  2. 종자발아촉진작용
  3. 개화촉진작용
  4. 착과(着果)의 증가작용
  5. 열매의 생장촉진작용 등이 있다.


또 실제면에서의 이용으로는,

  1. 섬유식물의 섬유를 길게 하여 그 생산량을 높이고
  2. 꽃잎에 사용하면 2년초를 1년째에 개화시킬 수 있으며
  3. 채소의 수확시기를 빠르게 하여그 증수를 도모하는데 특히 셀러리에 있어서 이용가치가 크며
  4. 열매의 증수(씨없는 포도)
  5. 감자의 증수(감자의 발아촉진과 증수) 등이 있다.


이 중 특히 지베렐린을 이용하여 씨없는 포도를 만드는 것은 유명하며 금후 이 물질의 이용은 더욱더 발전할 것이다. 근래에는 벼의 키다리병균 이외에도 많은 식물에 이것이 존재한다는 것이 알려져 현재 14종에 이르며, 유리(遊雖) 또는 결합형으로 존재한다. 사람과 가축에는 독성을 나타내지 않는다.

 

시토키닌[ cytokinin] : 생장을조절하고 세포분열을 촉진하는 역할을 하는 모든 물질을 가르키는 용어

시토키닌은 1955년 미국의 과학자 C.O.밀러, F.스크그, F.M.스트롱이 고압멸균한 정어리의 정자 DNA에서 키네틴(kinetin)이라는 물질을 분리함으로써 발견되었다. 키네틴은 담배 캘러스 조직의 배양에서 유사분열과 세포분열을 촉진하는 데 매우 효과적이라고 알려졌다. 오늘날 키네틴은 시토키닌의 일종으로 여겨지며, 시토키닌은생장조절기능을 가지며 세포분열을 촉진하는 모든 물질을 지칭한다.

천연 시토키닌을 처음으로 분리한 사람은 1963년경 뉴질랜드의 과학자 D.S.레덤과 미국의 밀러이다. 레덤은 미성숙한 옥수수의 낟알로부터 천연 시토키닌의 결정형을 분리하여 제아틴(zeatin)이라 하였고, 그 구조를 밝혀냈다. 제아틴이 발견된 이후 여러 가지 다른 시토키닌이 분리되었다.

천연 시토키닌은 모두 이소펜틸아디닌(isopentyl adinine) 유도체로 생각된다. 1967년까지 고등식물의 약 40여 종에서 시토키닌을 포함한 추출물이 확인되었는데, 이로 미루어 보아 시토키닌은 많은 식물에 들어 있다는 것을 알 수 있다. 또한 시토키닌은 여러 동물이나 미생물의 운반아르엔에이(tRNA)에서 생긴다는 보고가있는데, 이는 모든 유기체에서 천연 시토키닌이 생길 수 있는 가능성이 있다는 것을 의미한다. 시토키닌은 식물 분열조직의 세포분열을 촉진하므로 옥신과 함께 조직 배양에 이용된다. 휴면타파 작용을 하며, 식물조직의 노하를 억제한다. 잎과 곁눈의 생장을 촉진하고, 잎과 과일의 노화를 방지한다. 시토키닌은 지베렐린 등과 같은 다른 생장조절제와 상호작용을 하면서 단백질 대사를조절하는 것으로 알려져 있다. 아브시스산과는 달리 많은 식물에서 기공(氣孔)을 열리게 하는 작용도 한다. 특히 잎에 있어서 탄소동화작용으로 생긴 산물의 이동을 조절하는 데 중요한 역할을 한다. 장미와 코스모스에 있어서 꽃잎의 시토키닌 활성은개화시 증가하고 만개 후에는 감소한다. 이것으로 시토키닌이 꽃의 개화에도 영향을 준다는 것을 알 수 있다. 종자나 열매는 매우 풍부한 시토키닌의 공급원이라 할 수 있다. 어린 종자나 과일에 있어서 시토키닌 함량은 매우 높으나 열매가 익어가면서 차츰 감소한다.

 

옥신[ auxin] : 식물에서 줄기세포의 신장생장을 촉진하는 호르몬

신장촉진 외에도 여러 가지 생리작용을 가진다. 천연으로 존재하는 인돌아세트산(IAA) 등의 천연 옥신 외에, 화학합성에 의하여 만들어진 물질 중에도 α-나프탈린아세트산, 2, 4-D 등과 같이 천연 옥신과 같은 작용을 나타내는 것이 있으며, 이것들을 합성옥신이라고 한다.

  1. 발견 
    1870년 C.다윈이 한 실험으로부터 연구가시작되었다. 다윈은 화본과식물의 떡잎집[子葉]이 빛의방향으로 굽는 굴광성을 조사하고, 그 실험결과로부터 떡잎집의 끝에 성장을 자극하는 물질이 존재한다는 가설을 제창하였다. 그후, 1928년 F.W.웬트는 잘 자라고 있는 메귀리(Avena sativa) 떡잎집의 끝을 자르면 떡잎집의 성장은 거의 정지되는데 자른 끝조각을 붙여주면 다시 성장하는 것을 알았다. 또, 잘라낸 끝조각을 한천 조각 위에몇 시간 놓았다가 그 한천 조각 끝을 잘라낸 떡잎집에 얹어주어도 역시 성장을 하는사실에서 떡잎집 선단에서 만들어져서 아래로 확산하여 이동하는 가용성 물질이 존재한다는 것을 증명하였다.
    그후, 이 생리작용을 가진 물질이 자연계에 널리 존재한다는것이 알려졌고, 1934년 F.쾨글과 하겐-슈미트는 오줌에서 이 작용물질을 분리하여 그것이 인돌아세트산임을 밝혔다. 지금은 인돌아세트산이나 같은 작용을 가지는 인돌아세토니트릴 등이 식물체 내에 실제로 존재하는 것이 화학적으로 증명되었다.
     
  2. 생리작용
    생물체 내에서 옥신은 줄기나 뿌리의 끝쪽에서 만들어지고 거기에서 줄기나 뿌리의 생장부분으로 이동하여 세포 생장을 일으키게 한다. 이 작용은 메귀리의떡잎집의 끝쪽에 인돌아세트산을 함유한 한천을 얹으면 굴곡생장이 일어나는 것과 인돌아세트산의 수용액 속에 떡잎집 조각을 띄었을 경우에 물 속에 띄운 것과 비교하여신장생장이 촉진되는 것에 의하여 쉽게 알 수 있다. 이 작용을 이용한 옥신 정량법이아베나시험(Avena test)이다. 옥신은 아주 소량이라도 높은 활성을 나타내며, 5×10-10g의 인돌아세트산을 함유하는 한천조각이라도 메귀리의 떡잎집의 조각에굴곡을 일으킬 정도이다. 옥신은 세포의 신장촉진 외에 뿌리의 형성촉진, 단위결과촉진(單爲結果促進), 과실의 생장촉진, 이층형성저해(離層形成沮害), 측아형성저해(側芽形成沮害), 세포분열촉진 등 수많은 생리작용을 가지고 있으며 농업적으로 널리 이용되고 있다. 예를 들면, 옥신은 높은 농도에서는 어떤 종의 세포 생장을 억제하는 작용이 있는데, 합성옥신인 2, 4-D는 어떤 농도에서는 쌍떡잎식물에는 생장 저해작용이 강하고, 외떡잎식물에는 비교적 그 작용이 적은 성질을 이용하여 옥수수밭이나 잔디밭의제초제로 사용한다.

 

아브시스산[ abscisic acid] : 식물의 성장 중에 일어나는 여러 과정을 억제하는 식물호르몬

에이비에이(ABA)라고 줄여서 말하기도 한다. ABA는 탄소가 15개인 세스키테르펜의 일종이며 휴면 중의 종자 · 나무눈 · 알뿌리 등에 많이 들어 있으며, 보통 발아되면서 함량이 감소한다. 미국의 F.T.애디코트는 덜 익은 목화 과일의 낙과(落果)를 연구하다가 여기에서 낙엽촉진물질인 아브시스 Ⅱ를 단리(單離)해냈다.

한편, 영국의 P.F.웨어잉은 나무눈의 겨울휴면을 연구하던 중 자작나무 종류인 Betula Pubescence의 잎에서 휴면유도물질을 단리해내고 도르민(dormin)이라 명명하였다. 1965년 영국의 J.콘포스가 도르민이 ABA와 같은 물질이라는 것을 확인하였다. 그 후 1967년 제6회 국제식물생장물질회의에서 아브시스산이라는 명칭으로 통일되었다. ABA는 잎의 기공(氣孔)을 닫히게 하는 작용을 한다. 식물이 수분이 결핍되면 ABA가 많이 합성되고 기공이 닫혀 식물의 수분을 보호한다. 또, 식물이 여러 종류의 스트레스를 받을 때 식물체 내에서 ABA의 함량이 증가한다. 따라서 ABA는 스트레스에 대한 식물의 반응을 조절하는 것으로 생각되고 있다.

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