종자는 수정 후 배와 배유 등이 발달하면서 무게와 구성 성분이 변화하고, 일정 시점에 생리적 성숙을 이루어 발아력이 최대에 달한다는 사실을 이해해야 한다. 속씨식물에서는 중복수정으로 배와 배유가 각각 형성되며, 화분관에는 영양핵 1개와 정핵 2개가 이동하여 중복수정을 수행한다.
종자의 발달 초기는 수정 이후 세포 분열이 왕성하게 일어나는 시기이므로 DNA와 RNA의 양이 증가한다는 원리가 성립한다. 세포 분열을 위해 유전물질 복제와 단백질 합성이 필요하므로 발달 초기의 핵산 함량 감소라는 설명은 생물학적 사실과 일치하지 않는다.
종자 내부에서는 당이 전분으로 전환되는 등 저장물질의 형태 변화가 일어나고, 종자의 전체 무게는 발달 과정에서 증가하는 경향을 보인다. 과피의 건물중 등 구조적 변화도 발달의 정상적인 현상에 포함된다.
속씨식물의 중복수정 과정에서는 두 개의 정핵이 각각 다른 목적을 수행한다. 하나의 정핵은 난세포와 수정하여 배를 형성하고, 다른 하나의 정핵은 두 개의 극핵과 결합하여 배유를 형성한다는 사실을 기억해야 한다.
종자의 성숙 단계에는 생리적 성숙기가 있으며, 이 시기는 종자가 모체로부터 분리될 때에 해당하고 발아력과 활력이 최고에 달하는 시점이다. 이후 종자는 탈수 및 건조를 거쳐 휴면 상태로 들어가는 과정이 이어진다.
작물별로 종자 성숙의 시기는 다를 수 있으며, 예를 들어 옥수수 종자는 수정 후 약 31일 경과 시 발아율이 최대에 달하여 성숙이 완료된다고 알려진 사실을 바탕으로 수확 기준을 판단할 수 있다.
예제
문제 유형으로는 발달 단계에서의 물질 변화나 핵 구성, 생리적 성숙의 정의를 묻는 문항이 자주 출제된다는 점을 보여준다. 예컨대 '배유 발생 초기 세포분열 시 DNA와 RNA가 감소한다'는 보기라면 세포 분열기에는 핵산이 증가한다는 원리에 의거하여 오답으로 판정한다.
또 다른 예로 화분관 내 핵의 수를 묻는 문제에서는 화분관 내에 영양핵 1개와 정핵 2개가 존재하여 중복수정을 수행한다는 사실로 정답을 결정한다. 중복수정의 결과로 극핵 2개와 웅핵 1개가 결합하면 배유가 형성된다는 공식을 적용하여 관련 문항을 해결한다.
종자의 성숙 시점을 묻는 문항에서는 작물별 성숙 기간 정보를 활용한다. 예를 들어 옥수수는 수정 후 약 31일에 발아율이 최대에 달하므로 이 시점을 성숙 완료의 기준으로 판단하는 방식으로 문제를 푼다.
대표 기출 3문항
종자의 발달에 관한 설명 중 잘못된 것은?
수정 후 세포분열과 신장을 위한 양분과 수분의 흡수로 종자는 무거워진다.
수정 직후의 건물중은 과피가 가장 무겁다.
배젖(배유) 발달의 초기에 높은 수준에 있던 당함량은 전분 함량이 증가함에 따라 급속히 감소한다.
DNA와 RNA는 배젖(배유)의 초기발생과정 중 세포가 분열할 때에는 감소한다.
정답과 해설 보기
정답 ④ · 종자의 발달 과정은 수정 이후 배와 배유가 분열하고 비대해지며 무게가 증가하는 단계입니다. 수정 초기에는 세포의 분열이 왕성하게 일어나며, 이 과정 중 분열을 위한 유전 물질의 복제와 단백질 합성이 활발하므로 DNA와 RNA의 함량은 급격히 증가하고 높은 수준을 유지해야 정상입니다.
종자 발달 초기 세포 분열이 왕성하므로 DNA와 RNA 함량은 증가해야 하며, 감소한다는 설명은 잘못된 것이다.
생식세포 형성과정의 설명 중 잘못된 것은?
대포자 시원체는 자방벽의 한 분열조직에서 시작한다.
대포자 시원체는 2배체(2n)의 세포에서 시작한다.
대포자는 반수체(n) 상태이다.
자성배우자형성세대는 시원체에서 대포자가 형성되기까지를 의미한다.
정답과 해설 보기
정답 ④ · 대포자 시원체는 자방 내 배주 내부의 세포에서 기원하며 이는 2배체(2n) 상태입니다. 이 세포가 감수분열을 거쳐 반수체(n)인 대포자가 형성되며, 자성 배우자 형성 세대는 대포자 시원체가 형성되기 전부터 대포자가 발달하는 과정 전반을 의미합니다.
자성배우자형성세대는 대포자 형성 전부터 발달 과정 전반을 의미하므로 대포자 형성 후 과정만을 의미한다는 설명은 틀렸다.
신장하는 화분관 속에는 몇 개의 핵이 존재하는가?
2개의 영양핵과 1개의 정핵
1개의 영양핵과 1개의 정핵
2개의 영양핵과 2개의 정핵
1개의 영양핵과 2개의 정핵
정답과 해설 보기
정답 ④ · 피자식물의 화분은 발아하여 화분관을 신장시키는데, 이 화분관 내부에는 처음 생성된 생식세포가 분열하여 만들어진 2개의 정핵(정세포)과, 화분관의 선단까지 생장을 돕는 역할을 하는 1개의 영양핵이 존재합니다. 이들은 각각 배젖과 배 형성을 위한 중복수정에 필수적으로 관여하게 됩니다.
화분관 신장 시 영양핵 1개와 생식세포 분열로 생성된 정핵 2개가 함께 이동하여 중복수정을 수행한다.