주로 배나무 붉은별무늬병균이나 밀 줄기녹균의 사례를 바탕으로 그 과정을 단계별로 설명해 드리겠습니다.
1. 수정(Plasmogamy, 세포질 융합)
- 발생 장소: 잎의 앞면에 형성된 정자기(Spermogonium) 내부.
- 과정: 곤충이나 빗물 등에 의해 다른 성(mating type)을 가진 정자가 수정균사에 부착됩니다. 이때 정자의 핵이 수정균사 안으로 이동하면서 세포질 융합이 일어납니다. 이 단계를 통해 단핵(n) 상태였던 균사가 이핵(n+n) 상태가 됩니다.
2. 이핵체 균사의 하향 생장
- 과정: 수정으로 형성된 이핵체 균사는 잎의 앞면에서 뒷면(또는 아래쪽)을 향해 기주 식물의 세포 사이(세포간극)를 뚫고 빠르게 자라 내려갑니다.
- 특징: 이 과정에서 핵융합(Karyogamy)은 일어나지 않고, 두 개의 독립된 핵(n+n)이 쌍을 이루어 함께 분열하며 이동합니다.
3. 녹포자기 원기(Aecial Primordium)의 형성
- 발생 장소: 잎의 뒷면 표피 아래.
- 과정: 잎의 하부로 내려온 이핵체 균사들이 특정 부위에 빽빽하게 모여 덩어리를 형성합니다. 이를 녹포자기 원기라고 부릅니다. 이들은 기주 식물로부터 영양분을 흡수하며 세력을 확장합니다.
4. 녹포자기(Aecium)의 구조적 발달
이핵체 균사 덩어리 내에서 분화가 일어나며 다음과 같은 구조를 갖추게 됩니다.
- 배설세포(Basal cells): 녹포자기의 바닥 쪽에 위치한 이핵체 균사들이 수직으로 배열되어 포자를 만들어내는 모세포 역할을 합니다.
- 포자 사슬(Spore chains) 형성: 이 배설세포들이 분열하면서 위쪽으로 이핵 상태의 녹포자(Aeciospore)를 연속적으로 밀어 올립니다.
- 접속세포(Intercalary cells): 녹포자와 녹포자 사이에는 작은 '접속세포'가 만들어지는데, 나중에 이 세포가 퇴화하면서 녹포자들이 개별적으로 떨어져 나갈 수 있게 돕습니다.
5. 녹포자기의 완성 및 포자 비산
- 컵 모양의 구조: 녹포자가 계속 생성되면서 압력이 높아지면 기주 식물의 뒷면 표피가 터집니다. 이때 녹포자기를 둘러싸고 있던 외벽인 포자낭벽(Peridium)이 밖으로 노출되면서 컵(cup) 모양이나 뿔 모양의 녹포자기가 완성됩니다.
- 포자 방출: 성숙한 녹포자(n+n)는 바람에 날려 제2기주(중간기주가 아닌 본래의 기주, 예: 밀 녹균의 경우 밀)로 이동하여 새로운 감염을 시작합니다.
요약
- 접합: 정자기에서 정자와 수정균사가 만나 이핵체(n+n)가 됨.
- 이동: 이핵체 균사가 잎의 뒷면으로 이동.
- 조직화: 잎 뒷면에 균사 덩어리(원기) 형성.
- 분화: 배설세포가 분열하여 녹포자 사슬을 형성.
- 노출: 표피를 뚫고 컵 모양의 녹포자기가 나타나 녹포자를 방출.
이 과정은 유성생식을 통해 유전적 다양성을 확보하고, 기주를 옮겨가며 생존하기 위한 녹균류 특유의 복잡한 번식 전략입니다.