염분 스트레스에 대한 반응

식물의 환경에서 높은 염분 농도에 의해 유발될 수 있는 염분 스트레스는 광합성, 그리고 물과 영양분의 흡수에 영향을 줌으로써 식물의 성장과 작물 생산에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.

식물 세포의 세포질(cytoplasm)은 고단백질 농도를 가지고 있는데, 이는 삼투를 통해 흙에서 식물로 물이 흐르게 합니다. 하지만 주변 토양에 있는 과도한 염분은 토양의 용질 농도를 증가 시켜 식물이 물을 흡수하는 능력을 감소시킵니다.

높은 수준의 나트륨은 식물에 독성이 있기 때문에, 식물이 나트륨 보유량을 늘려 환경 변화에 대응하는 것은 가능한 선택지가 아닙니다. 대신 여러 식물은 프롤린(proline)과 글리신(glycine)과 같은 고농도에서도 식물이 잘 견딜 수 있는 용질의 농도를 세포 내에서 증가 시켜 중간 정도의 염분 스트레스에 반응할 수 있습니다. 이런 반응의 결과로 세포질 내 용질 농도가 증가하고, 이에 따라 뿌리가 토양으로부터 독성 수준의 나트륨을 섭취하지 않고 물을 더 흡수할 수 있게 합니다.

나트륨은 대부분의 식물에 필수적인 것이 아니며, 과도한 나트륨은 필수 영양소의 흡수에 영향을 미칩니다. 예를 들어 광합성, 단백질 합성 및 기타 필수 식물 기능을 조절하는 칼륨의 흡수는 염분이 높은 조건에서 나트륨에 의해 저해됩니다. 이때 칼슘이 이온 수송체를 조절해 칼륨 흡수를 촉진함으로써 염분 스트레스의 영향을 일부 개선할 수 있습니다.

모든 식물이 염분에 민감한 것은 아닙니다. 식물은 염분 내성을 기준으로 할 때 염생식물(halophyte) 또는 비염생식물(glycophyte)로 분류할 수 있습니다. 염생식물은 염분에 잘 견디는 반면, 비염생식물는 그렇지 않습니다. 염생식물은 높은 염분 농도를 견디기 위해 나트륨 흡수를 감소시키고, 나트륨을 구획화하거나, 나트륨을 배설할 수 있습니다. Recretohalophyte라고 불리는 염생식물들은 그들의 줄기와 잎에 염분샘(salt gland)이라고 불리는 특별한 표피샘을 가지고 있습니다. 염분샘은 이웃 조직의 과도한 염분을 흡수하여 식물 표면으로 배출합니다. 염생식물을 연구함으로써, 과학자들은 염분 내성 기작을 밝혀내고 염분에 영향을 받는 지역의 농작물 생산을 증가시키기 위해 이 지식을 활용할 수 있습니다.