biotech korea ac krlabjsshinclas

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					The Plant Body
(식물체의 구조)

  Chapter 31
사과나무(Malus domestica)의 지상계(shoot system). 잎, 줄기,
열매.
그림 31.1. 동물의 먹이가 되는 식물 부분의 예.
31.1 Plant Structure and Growth


 In all plant tissues the cells share some general
  features

 Shoot and root systems(지상계와 뿌리계)
  perform different but integrated functions

 Meristems(분열조직) produce new tissues
  throughout a plant’s life
31.1 (cont.)


 Meristems are responsible for growth in both
  height and girth(길이와 둘레생장)

 Monocots and eudicots are the two general
  structural forms of flowering plants

 Flowering plants can be grouped according to
  type of growth and lifespan
Overview


 Plants are photosynthetic autotrophs

 Shoot system aboveground
  • Photosynthetic leaves, stems

 Root system belowground
  • Nonphotosynthetic roots
Plant Tissues

 All plant cells share certain features:
   • Primary cell wall around protoplast (cytoplasm)
   • Cellulose fibers in matrix of hemicellulose
   • Rigid but flexible

 Some plant cells have secondary cell wall
   • Cellulose fibers anchored with lignin(리그닌;
     목질소)
   • Stronger and more rigid
   • Creates waterproof barrier
Vascular Plant Body


 Shoot system
  • Stems
  • Leaves
  • Flowers/Fruits


 Root system
  • Roots
그림 31.2. 속씨식물인 토마토
(Solanum lycopersicum)의
몸체. 관다발조직(보라색).
Growth
 Determinate growth(확정생장; 유한생장)
  common in animals

 Indeterminate growth(불확정생장; 무한생장) in
  plants
  • Plant grows throughout life
  • Meristems give rise to plant body
  • Plasticity(가소성) of growth gives some flexibility
    since plants cannot move around

 Plants grow by:
  • Increase in number of cells
  • Increase in size of cells
Primary Growth(1기 생장)


 Apical meristems(정단분열조직) at root and
  shoot tips
  • Increases height of shoot, length of roots


 Some species only have primary growth
Secondary Growth(2기 생장)

 Lateral meristems(측생분열조직) at root and
  shoot tips
  • Self-perpetuating(자가영속성) cylinder(원통형) of
    tissue
  • Increases diameter of stems and roots
                   어떤 식물은 측생분열조직의 세포분열로
                   둘레생장을 한다.



                  측생분열조직




그림 31.3. 관다발식물의 경엽부(줄기)와 뿌리의 길이 및 지름 증가에
관여하는 분열조직의 위치.
Two Major Classes of Flowering Plants


 Monocots(외떡잎; 단자엽식물)
  • One cotyledon (seed leaves in plant embryos)
  • Grasses, daylilies(백합과 식물), irises(아이리스),
    cattails(부들), palms(야자과 식물)

 Eudicots(진정쌍떡잎; 진정쌍자엽식물)
  • Two cotyledons
  • Maples(단풍나무), willows(버드나무), oaks(오크),
    cacti(선인장), roses, poppies(양귀비), sunflowers,
    beans, peas
Lifespans


 Annual(일년생) (one growing season)
  • Herbaceous

 Biennial(이년생) (two growing seasons)
  • Roots, stems, and leaves first season
  • Flowers, fruits, and seeds second season

 Perennial(다년생) (growth continues year after
  year)
31.2 The Three Plant Tissue Systems


 Ground tissues(기본조직) are all structurally
  simple, but they exhibit important differences

 Vascular tissues(관다발조직) are specialized for
  conducting fluids

 Dermal tissues(표피조직) protect plant surfaces
How Tissue Specimens are Cut




그림 31.4. 식물의 조직 표본을 얻기 위한 절단법에 관한 용어들. 줄기나
뿌리의 반지름을 따라서 길이방향의(longitudinal) 절단을 방사형 분할(radial
section)이라 함. 뿌리나 줄기의 지름에 90도 각도로 자르면
접선분할(tangential), 줄기나 뿌리의 장축에 수직방향으로 자르면
횡단분할(transverse section 또는 cross section)임.
그림 31.5. 식물 줄기의 횡단분할(transverse section 또는 cross section)에서
보이는 기본조직, 관다발조직과 표피조직의 위치.
Ground Tissues: Parenchyma(유조직)

 Soft primary tissues
  • Thin primary cell walls, pliable(휘기 쉬운) and
    permeable
  • Specialized for storage, secretion,
    photosynthesis
Ground Tissues: Collenchyma(후각조직)

 Flexible support
  • Thicker primary cell walls
  • Elongated cells in strands(줄) or sheathlike
    cylinder(엽초 같은 원통형)
Ground Tissues: Sclerenchyma(후벽조직)

 Rigid support and protection
  • Thick secondary cell walls
  • Sclerids(후벽세포) (protective casings)
    and fibers(섬유) (support)
그림 31.6. 해바라기(Helianthus annuus) 줄기의 기본조직.
그림 31.7. 후벽조직의 예. (a) 배(Pyrus)의 과육에 있는 후박세포의
일종; 돌세포(stone cell)로 두껍고 목질화된 벽을 가지고 있음, (b)
아마(flax)(Linum) 줄기의 단단한 섬유.
Vascular Tissues(관다발 조직)

 Xylem(물관부)
  • Conducts water and dissolved minerals
  • Thick, lignified secondary walls
  • Dead when functional
 Tracheids(헛물관)
  • Elongated, tapered(끝이 가는), overlapping ends
  • Lateral connections through pits(벽공)
 Vessel members(물관요소)
  • Shorter, tubelike columns
  • Lateral connections through pits and
    perforations(천공)
그림 31.8. 목질의 줄기에서 보이는 대표적인 헛물관과 물관. (a)
소나무(pine)의 헛물관, (b) 붉은 떡갈나무(Quercus rubra)의 물관.
Vascular Tissues


 Phloem(체관부)
  • Conduct sugars and other solutes
  • Living when functional

 Sieve tube members(체관요소)
  • Joined end to end in sieve tubes(체관)
  • Sieve tube cells assisted by companion
    cells[(동)반세포]
  • End walls (sieve plates)(체판) studded with pores
그림 31.9. 체관요소의 구조. (a)
체관요소의 종단면 현미경 사진, (b)
체관세포에 존재하는 체판의
횡단면.
Dermal Tissue(표피조직)


 Epidermis(표피) covers primary plant body
  • Waxy cuticle(큐티클) layer restricts water loss
  • Pairs of guard cells(공변세포) in leaf epidermis
    create stomata(기공) (openings) for gas
    exchange


 Epidermal specializations
  • Trichomes(모상체) (hairs)
  • Absorbent root hairs(뿌리털)
그림 31.10. 표피조직의 구조와 예들. (a) 관목 백합(Clivia miniata) 잎
표피의 횡단면, (b) 큐티클로 덮인 표피와 기공을 갖는 잎 표피, (c) 표피가
특수화되어 만들어진 뿌리털 사진.
31.3 Primary Shoot Systems(주요
지상(부)계)


 Stems are adapted to provide support, routes for
  vascular tissues, storage, and new growth

 Leaves carry out photosynthesis and gas
  exchange

 Plant shoots may have juvenile and adult forms
Primary Shoot System


 Consists of main stem(원줄기; 주경), leaves,
  and buds(눈)
  • Plus any attached flowers and fruits

 Functions:
  •   Mechanical support
  •   House vascular tissues
  •   May store food and water
  •   Buds and meristems for growth
Stems



 Organized into modular segments(모듈 단편)
  • Nodes(마디): Where leaves and buds are
    attached
  • Internodes(마디사이; 절간): Between nodes
  • Terminal bud(끝눈): At apex of main shoot
  • Lateral buds(곁눈): In leaf axils(엽액; 잎과 가지
    사이), produce branches
그림 31.11. 줄기의 규격화된 구조. (a) 식물 줄기의 마디와 눈의 배열, (b)
산딸나무류(Comus 속)의 끝눈에서의 잎의 형성.
그림 31.12. 전형적인 진정쌍떡잎식물의 1기 생장.
Derivatives of the Apical Meristem:
Three Primary Meristems


 Protoderm(전표피)
  • Produces stem’s epidermis


 Procambium(전형성층)
  • Produces primary xylem and phloem


 Ground meristem(기본분열조직)
  • Produces ground tissue
Vascular Tissues



 Organized into vascular bundles(관다발 다발)
  • Primary phloem and xylem in each bundle
  • Wrapped in sclerenchyma(후벽조직)
  • Lengthwise through parenchyma(길게 유조직을
    관통)
Eudicot Vascular Bundles
 Form a stele(중심주) (cylinder)
  • Outer cortex(피층), inner pith(수)


Monocot Vascular Bundles
 Scattered throughout ground tissue(기본조직) of
  stem
그림 31.13. 진정쌍떡잎식물과 외떡잎식물 줄기 내부의 세포 및 조직의 편성.
그림 31.14. 변형된 줄기의 단면.
Leaves


 Blade(엽신)
  • Large surface area for photosynthesis and gas
    exchange

 Petiole(엽병) (in eudicots)
  • Attaches leaf to stem
그림 31.15. 잎의 형태들.
그림 31.16. 잎의 적응 예.
그림 31.17. 잎의 내부 구조.
그림 31.18. 잉글리쉬 아이비(Hedera helix)의 연령별 형태 변화.
(a) 유년기, 포도덩굴 같은 생장 형태, (b) 성숙기의 관목.
31.4 Root Systems(뿌리계)



 Taproot(주근) and fibrous root(수염뿌리)
  systems are specialized for particular functions

 Root structure is specialized for underground
  growth
Root Systems


 Absorb water and dissolved minerals

 Conduct water and minerals to aerial plant parts

 Anchor and support aboveground parts

 Often store food
그림 31.19. 뿌리의 종류. (a)
캘리포니아 양귀비
(Eschscholzia californica)의
주근, (b) 초본류의 수염뿌리,
(c) 붉은 맹그로브 나무의
지주근은 부정근
(adventitious root)의 예.
Zones of Primary Root Growth



 Zone of cell division(세포분열지대)
  • Root cap(뿌리골무)
  • Quiescent center (생장정지부)
 Zone of elongation(길이생장지대)
 Zone of maturation(성숙지대)
그림 31.20. 뿌리 정단의 1기 생장조직과 생장지대.
그림 31.21. 진정쌍떡잎식물과 외떡잎식물의 중심주 구조 비교. (a)
진정쌍떡잎식물인 미나리아재비(Ranunculus)의 어린뿌리. 중심주가
확대되어 상세하게 보임, (b) 외떡잎식물인 옥수수의 뿌리. 중심주가
기본조직을 피층(cortex)과 수(pith)로 나눔.
Root Vascular Tissues

 Exodermis(외피)
  • Outer layer of root cortex(뿌리 피층의 바깥 층)


 Endodermis(내피)
  • Inner layer of root cortex(뿌리 피층의 안쪽 층)


 Pericycle(내초)
    • Between stele and endodermis
      [중심주(관다발조직)와 내피 사이]
    • Can function as meristem
Lateral Root Formation[측근(곁뿌리) 형성]

 Root primordia(원기뿌리) in pericycle(내초)
  form lateral roots




        그림 31.22. 버드나무(Salix)의 내초로부터
        형성되는 곁뿌리의 현미경 사진.
31.5 Secondary Growth(2기 생장)


 Vascular cambium(관다발형성층) gives rise to
  secondary growth in stems

 Secondary growth can also occur in roots

 Secondary growth is an adaptive response
Secondary Growth


 Increases girth(둘레) of roots and stems

 Vascular cambium(관다발 형성층)
  • Produces secondary xylem and phloem


 Cork cambium(코르크 형성층)
  • Produces cork(코르크), part of protective
    bark(껍질; 수피)
Vascular Cambium



 Fusiform initials(방추형 시원세포) generate
  secondary xylem and phloem

 Ray initials(방사조직 시원세포) produce
  horizontal water transport channels called xylem
  rays
그림 31.23. 1기와 2기 생장의 비교. (a) 수목의 경우, 매년 봄 끝눈과
곁눈에서 1기 생장이 일어남. 2기 생장은 줄기 내부의 관다발형성층에서
재개됨, (b) 호두나무(Juglans)의 관다발형성층의 접선 분할에서 보이는
방추형 시원세포와 방사조직 시원세포.
그림 31.24. 관다발형성층과 그 유도체(2기 물관부와
체관부) 간의 관계.
Woody Stem Structure

 Vascular cambium produces wood(목부)

 Cork cambium produces cork(코르크)

 Bark(껍질; 수피)
  • Living and nonliving tissue outside vascular
    cambium (secondary phloem and periderm(주피))


 Periderm(주피)
  • Cork, cork cambium, and secondary cortex
  Woody Stem Structure

   Heartwood(심재), sapwood(변재)




그림 31.25. 광범위한 2기 생장을 보이는 목부 줄기 구조. 성숙한 수목 중심부
심재에는 살아 있는 세포가 없음. 심재와 관다발형성층 사이의 물관인 원통형
지대인 변재는 죽은 물관과 헛물관 사이에 살아있는 유조직 세포가 있음.
그림 31.26. 2기 생장과 나이테의 형성. (a) 2년차부터 4년차까지 2기 생장을
보여주는 3개의 나이테를 갖는 목부 줄기, (b) 느릅나무(Ulmas)의 나이테. 각
환은 하나의 성장 계절을 의미함. 나이테의 넓이 차이는 수분 공급의 원활성
등을 포함하는 기후 변이로 인해 생겼음.
그림 31.27. 목본의 뿌리에서 보이는 2기 생장.

				
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