개념 한 쪽
식물의 생장과 분화는 서로 균형을 이루어야 정상적인 발육과 생식이 이루어진다. G-D 균형은 영양생장과 생식생장의 전환을 이해하는 핵심 개념으로, C/N율 등 내부 물질대사의 비율 지표와 연관되어 작동한다. 농업 현장에서 개화 유도, 휴면 타파, 생장 조절제 적용 등 실무적 처치는 이 균형을 조작하는 방법이라는 관점으로 접근한다.
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출제기준 단원 「G-D 균형」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 생장조절제 적용 사례 | 1 | 특정 작물의 씨 없는 과실 생산에 쓰이는 생장조절제를 구분하는 것 |
| 용어 정의와 최적 상태 판별 | 1 | 군락의 건물생산을 극대화하는 엽면적 용어(최적엽면적)를 선택하는 것 |
| 생리적 지표 연관 판단 | 1 | 접목에 의한 개화 유도의 이론적 근거(C/N율)를 고르는 것 |
G-D 균형은 식물의 '성장(Growth)'과 '분화(Differentiation)'가 어떤 비율로 일어나는지를 설명하는 개념이다. 영양생장(잎·줄기 중심의 성장)에서 생식생장(꽃·열매 형성)으로 전환하려면 내부 대사 상태가 알맞게 조절되어야 하고, 이 균형의 지표로 C/N율이 자주 이용된다. C/N율은 체내 탄수화물(C)과 질소(N)의 비율을 나타내어 탄수화물이 상대적으로 많아지면 생식생장 쪽으로 전환되는 경향을 보여 G-D 균형과 밀접하게 연결된다.
식물체 내 탄수화물 축적과 질소 상태는 발달 단계 전환에 직접적인 영향을 준다. 질소가 풍부하면 영양생장이 촉진되어 잎과 줄기가 무성해지는 반면, 탄수화물이 상대적으로 많아지면 개화가 유도되는 경향이 있다. 이 원리는 접목 등 처치로 탄수화물 축적을 유도하여 개화를 촉진하는 사례로 설명할 수 있다.
G-D 균형과 관련된 다른 생장 지표들도 존재한다. T/R율은 지상부(Top)와 지하부(Root) 생장량의 비율을 가리키며, 환경 조건에 따라 변화한다. 예컨대 토양 수분이 부족하면 뿌리의 상대적 발달이 촉진되어 지상부 대비 지하부 비율이 달라진다. 이와 같은 생장 분배의 변화는 전체적인 G-D 균형 및 자원 배분과 연결된다.
현장 적용 관점에서는 생장조절제나 호르몬 처치가 G-D 균형을 바꾸는 수단으로 사용된다. 지베렐린은 자방 비대를 촉진하고 종자 형성을 억제하여 씨 없는 과일을 생산하는 데 이용한다. 또한 지베렐린은 특정 병원균에서 분리된 물질인 것으로 알려져 있다. 작물별로 생장 조절제 농도와 처리 시간이 G-D 균형을 조절하는 실무적 표준으로 존재한다.
문제 유형으로는 G-D 균형의 핵심 지표를 묻는 문항이 출제된다. 예를 들어 접목으로 개화를 유도하는 기전으로 적절한 설명을 고르는 문제에서는 탄수화물 축적과 질소 상대적 감소에 따른 C/N율 상승을 정답으로 선택해야 한다. 생장 분배 관련 문항에서는 T/R율의 정의와 환경 변화에 따른 방향성을 혼동하지 않도록 주의한다. 생장조절제 관련 문항에서는 지베렐린을 이용한 씨없는 과실 유도나 지베렐린의 기원 등 사실관계를 정확히 파악해야 한다.
포도의 무핵과 형성에 이용되는 생장조절제는?
정답 ① · 포도의 씨가 없는 무핵과(Seedless grape)를 생산하기 위해서는 지베렐린(Gibberellin) 처리가 필수적입니다. 개화기 전후에 지베렐린을 처리하면 자방의 비대가 촉진되고 종자 형성이 억제되어 씨 없는 포도를 얻을 수 있습니다.
지베렐린은 자방 비대 촉진과 종자 형성 억제로 포도 무핵과 형성에 필수적으로 이용된다.
작물의 군락상태에서 건물생산을 최대로 할 수 있는 엽면적을 무엇이라고 하는가?
정답 ④ · 작물의 군락 상태에서 광합성에 의한 건물생산(순동화량)을 최대로 이끌어낼 수 있는 가장 이상적인 엽면적을 최적엽면적(Optimum Leaf Area)이라고 합니다. 이는 단순히 최대엽면적처럼 엽면적 지수가 높은 것을 의미하지 않고 수광 자세와 호흡량 등을 고려하여 군락 광합성량이 가장 크게 유지되는 지점을 의미합니다.
군락 상태의 건물생산을 극대화하는 이상적인 엽면적을 최적엽면적이라 하며, 단순 최대가 아닌 수광과 호흡의 균형점이다.
벼의 키다리병에서 유래한 생장조절 물질은?
정답 ① · 지베렐린(Gibberellin)은 1926년 일본의 쿠로사와 에이이치가 벼의 키다리병(바카나에병) 원인 병원균인 후사리움균(Gibberella fujikuroi)의 배양액에서 식물생장을 촉진하는 물질을 발견하면서 분리되었습니다. 이 물질은 줄기 신장을 촉진하고 키다리 병 증상을 유발하므로 벼의 키다리병과 직접적인 관련이 있습니다.
지베렐린은 벼 키다리병(바카나에병)의 원인균인 지베렐라균에서 분리된 식물 생장 촉진 호르몬이다.
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