뿌리, 물관, 체관
자라는 뿌리 끝에서 일하는 세 구역은 모두 끝에서 1센티미터 남짓 안에 들어 있습니다.
뿌리가 하는 일
뿌리는 식물을 붙잡아 두고, 물과 무기 양분을 빨아들이며, 광합성으로 만든 양분을 저장합니다. 뿌리는 대부분 땅속에 있지만, 흙 위로 나온 줄기에서 뿌리를 내는 식물도 있습니다. 뿌리 체계는 크게 두 가지 종류로 나뉩니다. 쌍떡잎식물은 보통 곧은뿌리(tap root)를 가집니다. 굵은 원뿌리 하나가 아래로 곧게 내려가고, 거기서 더 가는 곁뿌리가 갈라져 나옵니다. 민들레를 잡아당겨 뽑으면 뿌리가 끊기고, 땅속에 남은 조각에서 다시 자라나는 것도 이 때문입니다. 반면 잔디, 밀, 벼, 옥수수 같은 외떡잎식물은 수염뿌리(fibrous root system)를 가집니다. 가는 뿌리가 흙 표면 가까이에 촘촘한 깔개처럼 퍼져 있고, 이 뿌리가 흙이 쓸려 가지 않게 붙잡아 줍니다.
자라는 뿌리의 맨 끝은 뿌리골무(root cap)가 보호합니다. 뿌리가 흙을 밀고 나가는 동안 뿌리골무는 계속 닳아 없어지고, 그만큼 새로 생깁니다. 그 뒤로는 세 구역이 차례로 이어집니다. 첫째는 세포가 분열하는 구역입니다. 둘째는 새 세포가 길어지며 뿌리를 앞으로 밀어내는 신장 구역입니다. 셋째는 세포가 저마다 마지막 역할을 맡게 되는 성숙 구역입니다. OpenStax는 이 세 구역이 모두 뿌리 끝에서 1센티미터쯤 안에 들어 있다고 설명합니다. 성숙 구역의 표피 세포는 뿌리털을 냅니다. 뿌리털은 가늘게 뻗어 나온 돌기로, 물과 무기 양분을 빨아들이는 표면적을 엄청나게 크게 늘려 줍니다.
뿌리로 들어온 물은 물관에 닿기 전에 검문소 하나를 지나야 합니다. 내피(endodermis)는 가운데 관다발 조직을 둘러싼 세포 고리이고, 그 세포벽에는 카스파리선(Casparian strip)이라는 왁스 띠가 둘려 있습니다. 물과 그 속에 녹아 있는 무기 양분은 이 세포들 사이의 틈으로 빠져나갈 수 없습니다. 반드시 세포막을 통과해야 하므로, 그 덕분에 뿌리는 들어오는 것을 고를 수 있고 해로운 물질도 상당 부분 막아 낼 수 있습니다.
두 갈래 관
식물 몸속에는 두 가지 운반 체계가 나란히 지나갑니다. 물관(xylem)은 물과 무기 양분을 한 방향으로만 나릅니다. 앞 단원에서 본 것처럼 증산에 끌려 흙에서 뿌리로, 뿌리에서 잎으로, 그리고 잎에서 공기 중으로 나갑니다. 체관(phloem)은 당을 나르는데, 물관과 달리 양쪽 방향으로 모두 흐를 수 있습니다. 당을 만들거나 내놓는 부분을 공급원(source)이라고 하며, 보통 다 자란 잎이 여기에 해당합니다. 당을 쓰거나 저장하는 부분은 수용부(sink)로, 뿌리, 어린 싹, 자라는 씨와 열매, 덩이줄기가 여기에 속합니다. 맨 위쪽 잎은 자라는 줄기 끝으로 당을 올려 보내고, 아래쪽 잎은 뿌리로 내려 보내며, 가운데 잎은 양쪽으로 보냅니다.
잎은 에너지를 써서 설탕(자당)을 체관의 체관 요소(sieve-tube element)로 밀어 넣습니다. 체관 즙은 당이 30%까지 될 수 있습니다. 이렇게 많은 당은 옆에 있는 물관에서 삼투로 물을 끌어들이고, 그 결과 압력이 올라갑니다. 이 압력이 즙을 수용부 쪽으로 밀어냅니다. 수용부에 닿으면 당은 쓰이거나 저장되고, 물은 다시 빠져나갑니다. 체관마다 바로 옆에는 살아 있는 반세포(companion cell)가 붙어 있습니다. 이 반세포가 체관에 필요한 에너지를 대 줍니다.
끌어서 돌리고, 휠이나 두 손가락으로 확대하세요.
흙 속의 동반자
뿌리가 혼자서 일하는 경우는 드뭅니다. 대부분의 육상 식물은 균류와 손잡은 균근(mycorrhizae)을 이룹니다. 균류의 가는 균사는 뿌리보다 훨씬 멀리 뻗어 나가고, 흙 속의 아주 작은 틈까지 파고듭니다. 이 짝 관계에서 식물은 주로 인산과 다른 무기 양분을 얻습니다. 그 대신 균류는 식물이 고정한 탄소의 최대 20%를 가져갈 수 있습니다. OpenStax에 따르면 내생 균근은 육상 식물 80% 이상의 뿌리에서 발견됩니다. 완두, 콩, 땅콩, 대두 같은 콩과 식물에는 동반자가 하나 더 있습니다. 바로 뿌리혹에 사는 흙 속 세균인 뿌리혹박테리아(rhizobia)입니다. 이 세균은 공기 중의 질소 기체를 식물이 쓸 수 있는 암모니아로 바꿔 줍니다. 농업에 쓰이는 질소의 65%를 이런 생물학적 과정이 공급합니다.
| 뿌리털 | 뿌리 표피 세포의 돌기. 흡수 표면을 넓힘. |
| 카스파리선 | 물이 세포막을 거치게 하는 내피의 왁스 띠. |
| 공급원 | 다 자란 잎처럼 당을 만들거나 내놓는 부분. |
| 수용부 | 뿌리, 열매, 씨처럼 당을 쓰거나 저장하는 부분. |
| 균근 | 균류와 식물 뿌리의 공생. |
| 뿌리혹박테리아 | 콩과 식물 뿌리혹에서 질소를 고정하는 세균. |
- 곧은뿌리(쌍떡잎식물)와 수염뿌리(외떡잎식물).
- 뿌리골무 뒤로 분열, 신장, 성숙 구역이 있고 뿌리털이 흡수합니다.
- 물관: 흙에서 공기로 한 방향. 체관: 공급원에서 수용부로 당.
- 균근 균류와 질소를 고정하는 뿌리혹박테리아가 뿌리를 돕습니다.
- 수염뿌리를 가진 식물은?
- 밀
- 민들레
- 당근
- 비트
- 뿌리털이 하는 일은?
- 물과 무기 양분을 흡수하는 표면적을 늘린다
- 당을 나른다
- 뿌리 끝을 보호한다
- 엽록소를 만든다
- 뿌리 끝에서부터 뒤쪽으로 차례대로 놓으세요.
- 카스파리선이 하는 일은?
- 물과 무기 양분이 세포막을 거치게 한다
- 당을 잎으로 나른다
- 뿌리털을 만든다
- 녹말을 저장한다
- 내용물을 위아래 양쪽으로 나를 수 있는 조직은?
- 체관
- 물관
- 표피
- 큐티클
- 다음 가운데 수용부는?
- 자라는 열매
- 햇빛 받는 다 자란 잎
- 큐티클
- 기공
- 체관 즙은 당이 최대 몇 %일 수 있을까?
- 뿌리혹박테리아가 콩에 주는 것은?
- 공기 중 질소로 만든 암모니아
- 당
- 물
- 이산화탄소
- OpenStax에 따르면 내생 균근은 육상 식물의 몇 % 이상의 뿌리에 있을까?
- 물이 지나가는 길을 차례대로 놓으세요.
이 과정의 출처 (16)
- -fix5: gravity calculation corrected using rho*g*h = 1000*9.8*h Pa
- the cited textbook has a tenfold coefficient error. Sources (checked 2026-10-17): OpenStax Biology 2e 8.1 Overview of Photosynthesis (photoautotrophs, mesophyll, stomata on the underside, guard cells, chloroplast, thylakoid, granum, stroma, two stages; openstax.org/books/biology-2e/pages/8-1-overview-of-photosynthesis)
- 8.2 The Light-Dependent Reactions (400 to 700 nm, chlorophyll a absorbs blue and red, carotenoids, 300 to 400 chlorophylls per antenna, water split at PSII, about 10 percent of the oxygen used by the leaf's mitochondria; .../8-2-the-light-dependent-reactions-of-photosynthesis)
- 8.3 Using Light Energy to Make Organic Molecules (RuBisCO, 3-PGA, G3P, three turns per G3P and six per glucose, "dark reaction" outdated, cacti fix CO2 at night; .../8-3-using-light-energy-to-make-organic-molecules)
- 30.3 Roots (tap and fibrous roots, root cap, three zones in the first centimetre, root hairs, endodermis and Casparian strip; .../30-3-roots)
- 30.4 Leaves (lamina, petiole, midrib, parallel and reticulate venation, Ginkgo, cuticle, trichomes, palisade in one to three layers, spongy mesophyll, guard cells the only epidermal cells with chloroplasts, xylem and phloem, needles and spines; .../30-4-leaves)
- 30.5 Transport of Water and Solutes (redwoods near 116 m, turgor 0.6 to 0.8 MPa and up to 1.5 MPa = 210 psi vs tyres 30 to 34 psi, gravity -0.1 MPa per metre, -2 MPa at the leaf surface, cohesion-tension, up to 90 percent of the water lost, sources and sinks, phloem sap up to 30 percent sugar; .../30-5-transport-of-water-and-solutes-in-plants)
- 31.3 Nutritional Adaptations (rhizobia, nodules, nitrogenase, biological fixation 65 percent of nitrogen used in agriculture, mycorrhizae in more than 80 percent of land plants, up to 20 percent of the carbon; .../31-3-nutritional-adaptations-of-plants)
- 32.2 Pollination and Fertilization (self and cross pollination, bees cannot see red, nectar guides, bats, birds, wind, water, at least 25,000 orchid species, double fertilization 2n zygote and 3n endosperm, seed parts, scutellum, fruit types, dispersal, dormancy; .../32-2-pollination-and-fertilization)
- Britannica, Photosynthesis: history (Priestley 1771, Ingenhousz 1779, 1782: oxygen formed at the expense of fixed air, identified the year before as carbon dioxide) (britannica.com/science/photosynthesis/History-of-the-study-of-photosynthesis)
- Smithsonian Libraries, Ingenhousz, Experiments upon Vegetables, 1779 (library.si.edu/digital-library/book/experimentsuponv00inge)
- van Helmont's account (200 pounds of earth, 5 pound willow, 169 pounds and about 3 ounces after five years, soil short by about 2 ounces)
- quoted from Howe 1965 by S. G. Saupe, College of St. Benedict and St. John's University (employees.csbsju.edu/ssaupe/biol115/van_helmont.htm)
- F. F. Blackman, Optima and Limiting Factors, Annals of Botany 19:281-296, April 1905 (doi.org/10.1093/oxfordjournals.aob.a089000)
- NOAA Global Monitoring Laboratory, Trends in CO2 (gml.noaa.gov/ccgg/trends/: Mauna Loa September 2026 monthly mean 426.07 ppm)
- NOAA Climate.gov, Climate change: atmospheric carbon dioxide (280 ppm or less before the Industrial Revolution of the mid-1700s, from ice cores; climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-atmospheric-carbon-dioxide).
확인한 날: 2026-10-17