개념 한 쪽
광은 파장에 따라 식물의 생리 반응과 토양 온도에 서로 다른 영향을 준다. 광수용체인 파이토크롬은 적색광과 근적외광을 가역적으로 흡수하여 일장과 종자 발아를 조절하고, 일부 종자는 빛이 있어야 발아하는 호광성 특성을 가진다. 또한 장파장의 적외선은 토양을 데우는 데 효과적이며, 규소 같은 무기성분은 엽태와 증산 조절을 통해 작물의 환경 적응에 기여한다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
출제기준 단원 「광합성과 태양에너지의 이용」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 파장별 생리 반응 판별 | 1 | 일장·야간조파와 관련된 파장대를 가려내기 |
| 지온 상승 파장 선택 | 1 | 토양 온도 상승에 가장 효과적인 파장대 선택 |
| 작물별 일장감응형 판정 | 1 | 작물의 일장감응형 유형을 해당 기호로 대응하기 |
빛의 파장대에 따라 식물과 환경에 주는 영향이 다르다. 일장 효과와 야간조파는 피토크롬이 민감하게 반응하는 적색광 영역이 주된 역할을 하며, 그 범위는 대략 600~680nm로 설명된다. 이 파장대의 빛은 식물의 계절 인식과 개화 조절에 직접 관여한다.
파이토크롬은 광수용체 색소 단백질로서 Pr과 Pfr 두 형태를 갖고 가역적으로 전환된다. Pr은 적색광을 흡수하는 형태로 낮 신호와 관련된 생리 반응을 유도하며, 단일성 식물의 개화를 촉진하거나 호광성 종자의 발아를 억제하는 등 특정 기능을 수행한다. 파이토크롬은 호르몬이 아니라 빛을 감지하는 수용체라는 점을 구분해야 한다.
지온 상승과 관련해서는 장파장 영역인 적외선이 열에너지 전환 효율이 높아 토양 표면 온도 상승에 크게 기여한다. 적외선 대역은 770nm 이상으로 분류되며, 이 파장대가 토양 흡수 시 열로 전환되기 쉬워 지온을 올리는 데 유리하다.
작물별 특성과 영양 성분의 역할도 중요한 고려사항이다. 일부 종자는 빛이 있어야 발아하는 호광성으로 분류되며, 담배가 대표적인 호광성 종자라는 지침이 제시된다. 또한 화곡류의 잎을 일으켜 수광 태세를 개선하고 증산을 경감하여 내한성 등을 높이는 성분으로 규소가 핵심 역할을 한다.
광합성과 군락 생장 지표와 관련된 개념에는 개체군생장속도(CGR)가 있다. CGR은 단위 토지 면적당 생장 속도를 의미하며, 엽면적지수(LAI)와 순동화율(NAR)의 곱으로 표현된다(CGR = LAI × NAR). 최적엽면적지수는 일사량에 따라 변하며, 일사량이 풍부할수록 최적엽면적지수는 커지고 일사량이 낮을수록 작아져야 효율적이라는 원리를 따른다.
광에 따른 문제 유형에서 정답을 고르는 방법은 파장의 생리적 역할을 연관 지어 생각하는 것이다. 예를 들어 일장 효과나 야간조파를 묻는 문제에서는 '적색광 600~680nm'를 우선 떠올리고 보기를 소거한다.
토양 온도와 관련된 문항에서는 '지온 상승에는 장파장 적외선(770nm 이상)이 유리하다'는 등식을 적용하여 가시광선 보기를 배제한다.
종자 발아 관련 문제에서는 호광성 종자 사례로 담배를 기억하여 빛 필요성 여부로 선택지를 좁힌다.
지온상승에 가장 효과가 큰 광 파장은?
정답 ④ · 햇빛(태양 복사에너지)이 토양에 흡수되어 지온을 상승시키는 데 기여하는 정도는 광 파장의 길이에 따라 다릅니다. 가시광선 영역인 400~700nm는 식물의 광합성에 이용되거나 반사되는 비율이 높지만, 적외선 영역인 770nm 이상의 파장은 토양 표면에 도달했을 때 열에너지로 전환되는 비율이 매우 높습니다.
지온 상승에 가장 효과적인 파장은 열에너지 전환 효율이 높은 적외선 영역인 770nm 이상이다.
Butler 등은 광가역 반응체계를 설정하여 Pr을 적색광 흡수형이라고 하였다. Pr의 해당 사항이 아닌 것은?
정답 ② · 문제는 광감응 물질 Pr의 생리적 작용 가운데 해당되지 않는 것을 찾는 것이다. Pr은 적색광을 흡수하는 형태로 단일식물의 개화를 촉진하고 장일식물의 개화를 억제하며 호광성 종자의 발아를 억제하는 등의 작용을 한다.
Pr은 적색광 흡수형으로 화성 촉진, 장일식물 화성 억제, 호광성종자 발아 억제 역할을 하므로, 화성을 억제한다는 것이 정답이다.
고추의 일장감응형은?
정답 ② · 고추는 단일 조건에서 화아가 분화하고 개화 및 결실이 촉진되는 '단일성 식물'입니다. 일장감응형은 일장의 변화에 따른 화아 분화 반응 유형을 나타내는데, 단일성 작물은 일장이 짧아질 때 개화하는 유형인 SS(Short-Short)형으로 분류됩니다.
고추는 일장이 짧아질 때 개화가 촉진되는 단일성 식물로, 일장감응형은 SS형에 해당한다.
종자기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.