[작물생리학] 암기-2

 

 

 

 

 

당

작물 체내에 존재하는 5탄당은 4가지

D-자일로스, L-아라비노스, D-디옥시리보스, D-리보스

단당류	3탄당	DHAP, C3P, PGA, PEP, 피루브산
	4탄당	숙신산, 푸마르산, 말산, OAA, erythrose
	5탄당	D-자일로스, L-아라비노스, (세포벽) D-디옥시리보스, D-리보스 (핵산)
	6탄당	D-포도당, D-과당, D-갈락토스, D-만노스, 하마멜로스
과당류	2당	자당, 맥아당(α1,4-포포), 셀로비오스(β1,4-포포)
	3당	젠티아노스(포포과), 라피노스(포과갈) -둘 다 환원력×
	4당	스타키오스(포과갈갈) - 환원력×
	전분	아밀로스(α1,4), 아밀로펙틴(α-1,4 α-1,6 α-1,3)
다당류	셀룰로스	β-1,4 물에 안녹음, 제2구리암모니아용액에 녹음
	이눌린	β-2,1 35개 과당
	펙틴	펙트산(100개 갈락토스, 수용성, Ca에 침전), 펙틴, 프로토펙틴(불용성)
	펜토산	자일란, 아라반 – 세포벽 함유

 

펙틴물질은 1차세포벽 성분. 세포벽 중층에 펙틴 함유

펙틴은 보통 펙트산의 Ca염, Mg염으로 존재. 펙트산의 카르복실기(COOH)기가 메틸알코올로 에스터화 된 것

중층의 펙틴이 분해되는 과숙과일에는 펙트산으로 분해

갈락토스, 만노스는 세포벽 구성다당류성분. 호흡원으로 이용되지 않음.

 

지질 합성은 G3P

 

PPP 회로의 시작은 G6P

 

호흡원은 F1,6P

호흡원으로 이용되는 것은 인산화된 F1,6P (당류 자체×)

포도당 →ATP소모→ G6P → F6P →ATP소모→ F1,6P

 

자당, 전분생성은 G1P

전분이 생성되려면 자당처럼 G1P가 형성되어야 한다.
(Starch, Sucrose phospholyase)

지베렐린이 많으면 invertase 합성

자당 생합성은 ADPG(전분), UDPG 직접 생성(축적은 세포질)

고등식물 자당(UDPG), Azotobacter 셀룰로스(UDPG), 벼와 옥수수 전분(ADPG), 녹두 셀룰로스(GDPG)

 

셀룰로스

셀룰로스 비율: 1차세포벽 20%, 2차세포벽43%, 목화90%

Q효소 : α-1,6 측쇄 결합 (아밀로펙틴)

R효소 : α-1,6 측쇄 분해

α-amylase : 전분에 덱스트린(6포도당) 단위로 분해

β-amlyase : 아밀로스,아밀로펙틴을 맥아당 단위로 분해

celluose : 셀로덱스트린(셀로비오스, 포포)\

 

뉴클레오티드

아데닌 합성 : 세포질 46%, 색소체 45%, 미토콘드 9%

우리딘 : 운송형 당합성에 사용

피리미딘 : PRPP+오로틴산→UTP→CTP (in 색소체)
(우리딘→우라실로 분해)

퓨린 : 보효소(THF, 아스파트산, 글루타민, 글리신, CO2)
PRPP+4ATP→IMP→AMP→GMP
(잔틴→우린산→알란토산으로 분해)`

 

질소고정

질소고정효소는 16 ATP, 8e-, N2, Mg 필요

비공생 : 절대호기성(Azotobacter), 통성혐기성(Bacillus), 혐기성(Clostridium), 광합성(Rhodospirillum)

공생 : 그람음성 근류균(Rhizobium), 그람양성 방선균(Frankia) 쌍떡잎 수목, 남조세균 (Azolla) 벼

뿌리혹 형성인자(nod) : 지질 올리고당

옥신, 시토키닌, 에틸렌(특히)은 뿌리혹 형성 신호로 작용

 

질소대사

아질산 환원에는 6개 전자 필요

엽록체에서 환원형 페레독신으로부터 전자를 얻는다

공생적 질소고정은 세포내 칼슘도 영향을 미친다

 

글루타민동화 (뿌리혹 외부 운송)

암모늄 형태로 세포질에 운송 후, 글루타민으로 동화

아미드형태 : 앨팰퍼. 글루타민, 아스파라긴으로 외부운송

우레이드형태 : 동부. 알란토인, 알란토산으로 외부운송

 

소수성 아미노산

알라닌, 발린, 이소류신, 류신, 메티오닌, 페닐알라닌, 티로신, 트립토판

 

친수성 아미노산

리신, 아르기닌, 히스티딘

산성 : 아스파트산, 글루탐산

극성 : 아스파라긴, 글루타민, 세린, 트레오닌

 

특수 아미노산

프롤린, 글리신, 시스테인 (광호흡. 글리신 → 시스테인)

 

필수 아미노산

발린, 이소류신, 류신, 메티오닌, 페닐알라닌, 티로신, 트립토판, 리신, 히스티딘, 트레오닌, 시스테인

 

엽록체에서 생성

시킴산 유래 : 트립토판, 티로신, 페닐알라닌

아스파라진산 유래 : 트레오닌, 라이신, 메티오닌

피루브산 유래(분지) : 발린, 이소류신

유황대사(ATP 이용) : SO42-+Pi → 시스테인 → 메티오닌

 

효소작용과 무관하게 이온과 균형

프롤린, 솔비톨, 글리신베테인

 

프롤린

글루탐산의 인산화→환원→탈수→환원

오르니틴이 전구체

내냉성, 내염성, 내건성

 

지질

포화지방산		불포화지방산
라우릭산	12:0	올레산	18:19
팔미트산	16:0	페스트로셀렌산	18:16
스테아르산	18:0	리놀레산	18:29,12
아라키돈산	20:0	α리놀렌산	18:39,12,15
비헤닉산	22:0	γ리놀렌산	18:36,9,12
리그노셀산	24:0	로헤닉산	16:37,10,13
		이루스산	22:113

식물세포 건물 중에 6% 차지. 글리세롤지질이 많다.

 

지방산

지방산은 아세틸CoA을 전구체로 말로닐 ACP를 합성

아세틸CoA전구체에서 긴사슬지방산으로 될 때 반응산물은 스테아르산이 2~3배 높다(팔미트산보다)

불포화반응 먼저 한 후에 사슬연장반응

불포화지방산은 elongase 작용으로 매우 긴 사슬 된다.

FAS는 ACC oxidase를 제외한 모든 지방산 합성 효소반응을 말한다.

ACC oxidase 는 산소, 이산화탄소 필요

ACC oxidase, FAS는 색소체막에 존재

지방산 신장효소는 소포체막에 존재

아세틸-CoA carboxylase 는 3가지 기능영역이 존재

 

중성지방

트리아실글리세롤 합성의 진핵성 경로(소포체)는 ACP대신 아실-CoA가 대신 사용된다.

(원핵성 경로는 색소체에서 포스파티드산 → 인지질)

소포체에서 생성된 트리아실글리세롤은 소포체 막 사이로 운반되어 기름체로 분리되어 세포질에 축적된다.

 

콜레스테롤

시토스테롤은 콜레스테롤 24번이 에틸기로 치환된 성분

긴사슬지방산의 변형반응:수산화,에폭시화,환상지방산

스테로이드는 6원자고리 3개, 5원자고리 1개

 

테르페노이드

모든 테르페노이드 생합성소재는 아이소펜탄

아세틸-CoA가 메발론산경로(세포질)로 아이소펜탄 생성

MEP 경로 (색소체)로 IPP(아이소펜타닐2P)생성

가장 다양

모노 : GPP, 항산화, 고활성 γ-테르펜, 히드록시트리졸

세스퀴 : FPP(파네실-P), 가장 다양

다이 : GGPP, 침엽수지, 레티놀, 피톨

트리 : 스콸렌, 스티그마스테롤(염증감소)

테트라 : 피토엔(15-cis), 카르티노이드

 

페닐프로파노이드

페닐프로파노이드는 다양한 페놀화합물의 전구체

벤젠(6C)+프로펜꼬리(C3)이 기본단위

(6C+3C) :산, 알데히드, 알코올, 올레핀

(6C+3C)의 락톤화합물 : 쿠마린(광독성, 피리미딘방해)

2×(6C+3C) : 리그난, 네오리그난

다분자 (6C+3C) : 리그닌

페닐알라닌 PAL 신남산 → 카페산,시납산,페룰산,스틸벤

티로신 PAL 쿠마르산 → 쿠마로일CoA 1분자와 말로닐CoA 3분자가 반응하면 챌콘 생성
(모든 플라보노이드의 전구체) 챌콘의 전구체는 티로신

스틸벤은 시나모일-coA와 4-쿠마로일-CoA의 축합

청색장미는 DFR 유전자 중단으로 생성

 

플라보노이드

A, B 고리에 페놀성 수산기 존재, 액포에 많다

챌콘이 전구체 : C가 열린고리 구조

이소플라본 : B고리 결합위치가 다름, 피토알렉신 증가

안토시안 : 펠라고니딘(적황색), 시아딘(진홍색), 델피니딘(청색,보라색)

탄닌

 

알칼로이드

양전하, 염기성, 수용성

진정알칼로이드(고리에 N), 원시알칼로이드, 폴리아민알칼로이드, 사이클로펩타이드알칼로이드 등

아이소퀴놀린 : 노르코클라우린, 레티큘린, 상귀나린, 베르베린, 모르핀(R레티큘린-테바인-코데이논-코데인)

 

산생장설

옥신 → ATPase → H+ → pH 감소

미세소관은 생장방향과 수직으로 배열

 

플로리겐

개화자극물질은 정단분열조직으로 이동하여 꽃눈 형성

식물잎에서 감지된 광주기 자극은 생장점으로 이동되며, 자극이동은 상하 방향으로 가능하다.

 

옥신

트립토판 의존 : 트립타민 경로(TAM), 인돌3피루브산 경로(IPA)

트립토판 비의존 : anthranilate → IGP → IPA → IAA (오렌지과피 orp 돌연변이)

세포내 옥신 : 옥신운반체로 IAA-는 세포를 빠져나간다.
세포질은 중성의 pH를 가지므로 IAA-가 우세
IAAH(비해리형)는 수동으로 세포내로 들어오나
IAA(해리형)-는 2차능동으로 들어온다.

굴광성은 광 또는 중력의 영향으로 옥신분포가 불균일

주로 아포플라스트 이용

 

 

지베렐린

MVA 경로 : 세포질에서 IPP 공급 (메발론산 중간산물)

MEP 경로 : 엽록체에서 합성 (메틸에리스리톨-4-P)

G3P+피루브산 → ent-카우렌(엽록체)속도결정 → GA12-알데히드(소포체)속도결정 → 지베렐린(세포질)

지베렐린마지막 단계는 GA2-oxidase에 의한 불활성

수발아 촉진(옥수수)

 

시토키닌

deoxyxylulase → IPP +AMP → ZMP → ZR → zeatin

시토키닌 oxidase 는 시토키닌 억제

시토키닌 생합성 효소 ipt 발현을 옥신이 저해

시토키닌 처리로 새로운 소스-싱크 관계가 성립

 

에틸렌

L-메티오닌 → SAM → ACC → 에틸렌

(ACC synthase → ACC oxidase는 ACC,O2,CO2 필요)

상평생장 : 위쪽의 잎자루가 더빨리 생장

 

ABA

MEP 경로

(엽록체) G3P → IPP → β-카로틴 → NCED → 잔톡신

(세포질) 잔톡신 → ABA

FPP로 합성 가능

에틸렌 자극, 곁눈 증가

 

브라시노스테로이드

스콸렌 → cycloartenol → campesterol → Bra

살리실산

신남산 → 벤조산 → SA

에틸렌 저해, 이층형성 촉진, 장일식물의 꽃눈 유도

 

자스몬산

리놀렌산(세포막,엽록체막) → LOX → AOC → JA

클로로필 ab 결합단백질 유전자, RuBP 유전자 억제

감자괴경형성은 단일에 촉진 (JA유도체인 튜버론산 증가)

 

폴리아민(-NH2)

아르기닌이 전구체. 다른 호르몬보다 농도 높음

종류 : putrescine, spermidine, spermine

음이온 분자와 강하게 결합 (특히 에틸렌형성 억제)

폴리아민 농도가 낮으면 생육 억제 중지

 

생장상관

지상부에 공급되는 옥신은 곁뿌리와 근모발생 촉진

지하부에 합성되는 시토키닌은 지상부 생장에 영향

 

1핵성 소포자 : 비대칭 유사분열로 영양세포와 생식세포를 만든다

근모는 액포가 크다

 

소포체

내부막계를 구성. 3차원 망상구조

단백질, 지질 합성 및 가공

단백질체, 기름체 형성

 

골지체

세포벽 복합체 다당류, 당지질 합성, 단백질 올리고당 측쇄 형성

당전이효소, 배당결합 가수분해효소가 핵심효소

 

소포체

배당결합 형성(골지체랑 헷갈릴수도)

 

미세섬유

액틴. 원형질유동, 꽃가루관 신장에 필요한 세포벽 물질 분비소낭을 선단부로 배열

 

무기원소 배제 : 선택적 무기이온 흡수

무기원소 개선 : 특정조직에 축적시켰다가 탈리시키는 것.
독성을 나타낼 수 없는 형태로 바꾸는 경우도 해당

 

군락의 생장분석

CGR, NAR, LAI, LAD(기간동안 엽면적 총화)

개체의 생장분석

RGR, NAR, LAR, SLW, SLA(비엽면적)

 

열매 성숙

종피형성기 : 자방벽 발달. 과실크기 증대. 주심,주피 완성, 과육은 반정도 발달, 배는 전혀 발달하지 않음

배형성기 : 과실발육속도 저하, 배는 급속히 성장,완성

과실비대기 : 과피 급속히 발육, 착색

외떡잎은 배유발달이 배보다 빠르다

 

벼

벼는 출수기에 잎면적이 최대. 탄수화물은 줄기, 밀짚에 저장(종실은 이미 꽉찼어)

영양생장기간이 짧고 생식생장기간이 긴 것이 이상적

직파재배하면 2엽절에서 12엽절까지 분얼이 발생 (이앙재배보다 분얼 증가)

조생종 벼는 단일보다 고온에 유수분화 촉진

벼는 담수 하에 유아 먼저 출현

유식물이 광에 노출되면 하배축과 상배축 신장억제, 유아갈고리 펴짐, 잎전개 촉진

대부분 1년생 작물은 종자 그 자체가 재배목적이다

 

콩

만생종 콩은 연속암기를 8시간 이하(단일) 면 개화 억제

강낭콩의 어린잎, 성숙잎은 겨드랑이눈(곁눈, 측아, 액아) 를 억제

과습상태에서 1차 뿌리 썩으면서 경근부에 통기조직

 

오이

오이에 옥신, 야간저온단일이 암꽃 촉진

오이에 지베렐린, AgNO3 처리는 수꽃 촉진

(옥수수,멜론에 지베렐린 처리하면 암꽃)

 

온대과수

복숭아, 감

온대과수에 NAA를 처리하면 봄에 맹아와 개화가 늦어져 서리해를 막을 수 있다.

 

당근

봄에 발아하여 겨울되면 잎은 죽고 정단분열조직만 남음

 

보리

당함량 작은 뿌리는 무기양분 축적이 적다

 

옥수수

이삭에 달리는 마디에서 발생한 잎이 양분을 공급

 

진과 : 핵과류, 오이, 호박, 가지, 고추, 토마토, 감

 

수분이용효율

옥수수 > 수수 > 감자 > 사탕무 > 밀 > 콩

 

PCD 는 괴사는 못 막지만 질병으로 인한 이행은 막는다

 

전자전달계

전자전달계 내재성 단백질들은 미토콘드리아의 내막에 존재

산화적인산화반응에서는 총 32 ATP 가 생산

해당과정은 기질수준인산화

해당과정에서 G3P 가 G1,3P 될 때 NADPi 사용

 

말산은 2개의 수소가 이탈되어 OAA를 형성

 

아미노기 전이반응

OAA → 아스파트산 → 아스파라긴

α-케토글루타르산 → 글루탐산 → 글루타민

글루타민 + α-글루타르산 → 글루탐산 2개

글루타민 + 아스파트산 → 글루탐산, 아스파라긴

글루탐산 + OAA → α-케토글루타르산, 아스파트산

고복사조도 유도 (광에 장기간,지속적 노출)

작물	반응
쌍떡잎 유식물, 사과껍질 겨자,상추,피튜니아 유식물 사리풀 상추 겨자 수수	안토시아닌 형성 하배축 신장 저해 개화유도 유아후크 열림 떡잎 확장 에틸렌 생산

 

피토크롬 적색광 효과

작물	적색광 효과
상추 종자 귀리 유식물 겨자 유식물 완두 성체 도꼬마리 성체 소나무 유식물 야산고비 솔이끼 판해캄	발아 촉진 탈황백화 촉진 엽원기형성,1차엽발달,안토시아닌형성 절간신장 저해 개화 저해 엽록소 축적 촉진 생장 촉진 색소체 발달 촉진 엽록소 방향성