옥수수종자의 발육과정

[無念無想]

종실의 발달과 구조

종실의 발달

옥수수 종실은 중복수정을 통하여 배유(씨젖, 배젖)와 배(씨눈)로 발달된다. 배유는 수정후 3∼5시간사이에 배 발달이전에 발달되기 시작하여 2주정도가 지나면 배유의 전분함량이 급속한 속도로 증가하여 종실의 윗부분부터 채워진다.   옥수수의 종실은 수정 후 일반적으로 40∼60일의 등숙기간을 거쳐 완전히 성숙된 것으로 에너지를 가장 효율적으로 저축하는 저장조직이다.

  종실의 형태는 유전적으로 종실의 크기, 무게 및 색깔 등의 특성은 양친을 많이 닮아 표현형이 후대에서 나타나지만 모양은 이삭내의 하단에 위치한 종실은 크고 둥글며 윗부분에 위치하면 작고 둥글다.

  종실의 100립중은 단옥수수 12∼20g, 초당옥수수 8∼15g, 찰옥수수 15∼30g 오목씨(마치종)나 굳음씨(경립종)등 일반옥수수는 25.0∼45.0g 범위에 있다.  옥수수종실의 색깔은 백, 황, 적, 자주, 갈, 오렌지 및 주황색등 다양한 색을 보유하고 있다. 이런 색깔의 차이는 외피, 호분층, 씨눈, 씨젖의 유전적인 차이 때문에 발생한다.

 

종실의 구조

종실은 크게 배, 배유, 과피의 세 부분으로 구분하는데 과피는 유전적 특성이 모두 모체(모본, 종자친)로부터 온 것이고, 배유는 3분의 2가 모체로부터, 나머지 3분의 1은 화분에서 온 것이며, 배는 모체와 화분에서 각각 반씩 와서 각기 그 유래된 것이 다를 뿐만 아니라 그 역할도 서로 다르다.

배(씨눈)

  옥수수 배의 무게는 건물중을 기준으로 10∼12% 가량 되며 흡수층(배반)을 포함하고 있어 씨눈의 영양기관 역할을 한다. 씨눈은 영양분과 호르몬을 저장하고 있고 발아 초기단계 동안에 활동하는 효소에 의하여 이들이 작동하게 된다.

  씨눈의 윗부분은 잎의 원기(原基)가 되는 배내싹(幼芽), 밑부분은 뿌리의 원기(原基)가되는 배내뿌리(幼根)이다. 배내싹은 생장점과 5∼6개의 잎으로 준비되어 있다. 한 가운데의 생장점 (生長點)에서는 발아후 차례로 잎이 전개되고 다음에 줄기(經)→숫이삭(雄穗)→암이삭(雌穗)이 형성되어 간다.

  배내뿌리는 한 개의 종자근의 원기가 형성되고 있으며 옆에서 나오는 뿌리는 발아 후에 형성된 것이다.

  배부분의 맨 아래의 끝모자부위(尖帽部)는 주변에 수분이 있으면 흡수함으로써 발아에 중요한 역할을 한다. 또한 끝모자부의 뒷쪽에는 젖선(乳線)이 있는데 알(粒)이 완숙하면 양분공급이 끝나면서 흑색으로 변하므로 이것을 흑색층(黑色層 : black layer)이라고 부르며 씨앗을 목적으로 수확할 때에는 생리적 성숙기의 도달을 의미하며 배유에서 발달하여 퇴화된 배유세포물질로서 단백질, 섬유소, 헤미섬유소를 가지고 있다.

배유(씨젖)

오목씨의 배유는 종실 건물중의 82∼84%를 차지하고 이중에 전분은 씨젖무게의 약90%를 차지한다. 씨젖세포는 전분입자로 채워져 있으며 전분입자 크기는 5∼30㎛이다.   배유의 대부분은 보통 전분으로 채워져 있는 수가 많으나 단옥수수나 초당옥수수에서는 전분이 그렇게 많이 저장되어 있지 않기 때문에 씨앗모양이 쭈글쭈글해 짐으로 100립중이 가볍다.

  배유는 물과 온도가 가해지면 분해하는데 그 분해물질은 배반(胚盤)을 통하여 씨눈으로 보내진다. 이 때문에 씨눈은 생장하여 발아(發芽), 발근(發根)하므로써 묘가 완성된다. 씨젖은 발아로부터 유모(幼苗) 3∼4엽기 까지 생장하는데 필요한 영양분을 보유하고 있다. 배유의 외부층인 호분층은 아주 다른 외모를 하고 있는 세포의 단일층으로 되어 있다. 이 층은 완전한 전분 씨젖과 씨눈을 싸고있으며 종실 끝부분에 있는 배꼽층에서만 중단된다. 굳음씨 옥수수는 호분층을 2.2%까지 차지하고 있는데 호분층세포의 내용물은 외모가 입자형태로 단백질 입자를 함유하고 있으나 전분입자는 가지고 있지 않다.  호분층 세포는 미네랄과 단백질도 풍부히 가지고 있고 높은 품질을 나타내고 있다.

 과피(종자껍질)

  옥수수 종자의 최외부 구조는 얇은 각질의 투명하고 거의 보이지 않는 막으로서 종자 껍질이라고 한다. 과피는 호분층의 바깥표면에 밀접하게 붙어 있고 반투과성 특성을 가진다. 과피는 종실건물중의 5∼6%까지 차지한다. 과피의 모든 부분은 죽은 세포로 조성되어 있고 섬유소 관이다. 과피두께는 얇은 것에서 두꺼운 것까지 다양하며 약 30∼160㎛범위 이다.

  과피는 발아될 때 외부로부터 병원균의 침투를 막아주고 기계적인 장해나 불리한 조건에 대한 보호막 역할을 해주므로 과피에 상처가 나지 않도록 해주는 것이 중요하다.

 

발육과정

종자의 발아

종자를 토양에 파종하면 싹이 틀 때 한 개의 씨뿌리(種子根)가 나오고 이어서 2∼3개의 막뿌리(不定根)가 나와 초기의 흡수작용을 시작한다. 싹이 출현된 후에는 식물체가 일생을 마칠 때까지 양분흡수와 지탱을 위한 영구뿌리(永久根)가 발생되기 시작한다.   종자에서 뿌리가 나오기전에 끝모자(종실의맨아랫부위)로부터 수분을 흡수하여 부풀기 시작하는 것이 발아의 최초 과정이다.

   온도가 10℃이상이 되면 배와 배유를 중심으로 씨앗내부에서는 여러 가지 화학적 변화가 일어나면서 싹틀 준비를 한다. 그리하여 배유는 씨눈이 이용하기 쉬운 양분으로 분해되면서 배반( 盤)을 통하여 씨눈으로 보낸다. 씨눈에서는 이 영양분을 밑천으로 하여 세포의 분열이나 생장을 이룩하여 마침내 발아가 시작되는 것이다.

  발아는 배내뿌리(幼根)가 나오고 다음에 배내싹(幼芽)이 나온다.
배내뿌리는 나오는 즉시 양분과 수분을 흡수하기 시작하여 배내싹이 땅위로 나와서 발아가 되는 것이다.

  배내싹은 제1본엽과 제2본엽을 싸고 있는 흰색의 배내잎(墅葉)으로 되어 있다. 배내잎은 칼집(엽초:葉墅)과 같은 잎으로써 다음에 나오는 본잎을 꽉 조여 싸서 토양을 뚫고 나오는 역할을 하며 땅위로 올라와서 햇볕에 노출되면 그 맨 끝이 쪼개지므로서 싸여있던 본잎이 올라와 전개된다. 이것으로서 배내잎의 임무는 끝나는 것이다.   

  이와같이 배내잎은 아주 짧은 기간동안에 임무를 다하는 것이나 이 임무는 옥수수가 최초에 생장해 나가는데는 없어서는 안될 아주 중요한 일을 하는 것이다. 땅위로 발아하는 것을 전후하여 종자근(種子根)이 발생한 부근에서는 2∼3개의 막뿌리(不定根)가 나와서 양분과 수분의 흡수작용을 왕성하게 한다. 그리고 70cm이내의 영구뿌리가 나오고 생육도중 지표면에 2∼3개의 굵은 곁뿌리(측근:側根)가 발생하여 도복방지와 양분 및 수분 흡수역할을 하여 옥수수 생장을 도와준다.

 

생장점 역활

종자의 씨눈(胚)에는 이미 5∼6매의 잎이 준비되어 있고 그속에는 잎이나 줄기(莖)를 만드는 생장점이 있다.   발아후 생장점의 활동은 왕성해져서 차례 차례로 잎을 전개시키고 마침내는 숫이삭(雄穗)과 암이삭(雌穗)을 분화시키는 기본적인 역할을 한다. 그런데 이 생장점은 발아후에 천천히 밖으로 생장해 나와 유묘때에는 지표 가까운 땅속에 자리잡고 있다.  이것은

옥수수 농사를 짓는데 매우 중요한의미를 가지는데 생장점이 땅속에 있기 때문에 늦서리나 충해로 인하여 지상부에서  자라고 있던 잎이 피해를 받아도 식물체가 완전히 죽지 않고다음 차례의 잎을 신장(伸長)시킴으로서 생육을 회복시키는 중추적 역할을 하게 되는 것이다. 따라서 3∼4엽기까지의 서리 등의 피해는 옥수수 생육에 큰 문제는 없으나 수량성은 떨어 질 수 있다.

 

잎과 줄기

  잎

옥수수의 어린모가 잎집(葉梢)에 둘러싸여 땅위로 올라와서 맨 처음에 펴진 잎은 이미 씨눈(胚)속에서 만들어진 5∼6개의 잎 가운데서 첫째 것이며 이것들은 질서있게 솟아 올라와 잎을 전개한다. 이와 함께 생장점에서는 그다음에 나올 7,8,9번째의 잎이 차례 차례로 만들어진다. 이렇게 만들어져서 한 줄기에 달리는 잎의 수는 옥수수 품종에 따라 다른데 전세계에 분포되어 있는 품종에서는 8∼48개로서 그 폭이 넓으며 우리 나라에서 재배되는 품종은 대체로 12∼22개의 잎이 달린다. 그러므로 잎의 수에 따라 생육의 진행정도를 알 수 있다. 잎은 잎집(엽초)과 잎새(엽신)으로 구성되어 있는데 이들은 광합성을 하는 주요기관이다.

줄기

  줄기(간:稈)는 엽수에 따라 그 길이가 달라지고 품종과 재배환경에 따라 생육상태가 달라지는데 대개 0.7m에서 6m범위에서 자란다고 하나 평균 2∼3m의 길이를 보유하고 있다. 각 마디마다 잎이 착생하게 되는데 이들 잎들은 그 크기가 다양하다. 주로 조숙종의 경우 암이삭(자수:雌穗)이 달리는 마디 바로 위의 마디에서 착생되는 잎이 가장 크고 만숙종에서는 반대로 하나 아랫마디의 잎이 가장 크다.

  따라서 이들 가장 큰 잎이 태양의 광선을 이용한 유기물합성에 가장 활발하게 작용한다고 볼 수 있다. 이삭이 달리는 주변의 마디에서 나온 잎들이 길이와 폭이 크고 아래위로 이동할수록 점점 작아지는 것을 알 수 있다. 옥수수 줄기는 밑으로 갈수록 굵고 위로 갈수록 가늘게 자라나 포기수를 너무 많게 하거나 파종기가 늦어지는 경우 또는 비료량이 충분치 못할 경우에는 줄기가 가늘어져서 연약하게 된다.

일반성분

옥수수 마치종 종실의 부위별 영양분 함량                    (단위 : 건물기준 %)

종실부위	무   게	지   방	단백질	회   분	전   분
전종실	100	4.8	9.2	1.4	72.0
씨   젖	83	0.9	9.0	0.8	86.0
껍   질	5	1.0	3.5	0.5	7.5
씨   눈	12	34.5	18.0	10.0	9.0
끝모자	1	3.8	9.3	1.5	5.3

 

옥수수 종류별 영양가치                                            (가식부 100g당)

식품명	에 너 지	수 분	단 백 질	지 질	탄수 화물		회 분	무  기  질					비  타  민
					당 질	섬 유 소		칼 슘	인	철	나트륨	칼 륨	A			B1	B2	나이아신	C
													총비타민	레티놀	베타카로틴
	kcal	%	g	g	g	g	g	㎎	㎎	㎎	㎎	㎎	I.U	㎍	㎍	㎎	㎎	㎎	㎎
매옥 수수
말린것	336	13.1	9.6	3.8	69.1	2.9	1.5	26	345	2.1	(1)	(284)	472	-	-	0.33	0.11	1.4	0
볶은것	365	7.6	8.9	3.9	76.5	1.8	1.3	-	292	11.5	-	-	506	-	-	0.38	-	0.9	0
가    루	362	14.0	6.6	2.8	75.3	0.7	0.6	3	90	0.6	1	120	90	0	160	0.14	0.06	1.3
팝    콘	459	4.0	10.2	22.8	58.2	1.4	3.4	7	290	4.3	570	300	80	0	140	0.13	0.08	2.0	0
찰옥 수수	183	53.4	4.2	1.9	38.6	1.1	0.8	7	136	0.9	-	-	-	-	-	0.14	0.13	1.8	4

 

약리적 효능

최근 건강식품에 대한 관심이 높아지고 있는 가운데 육류 섭취가 많은 선진국에서는 탄수화물 식품인 단옥수수의 소비량이 증가되고 있다. 특히 옥수수에는 단백질, 당질, 섬유질 등이 고루 함유되어 있고, Vit E도 풍부할 뿐만 아니라 옥수수에서 추출한 베티-시토스테롤이란 성분은 잇몸질환 치료제인 인사돌, 덴타돌의 주성분으로 약리작용도 높은 것으로 알려져 있다. 따라서 미국, 일본 등 단옥수수 생산이 정착된 나라에서는 단옥수수가 식이섬유(Dietary Fiber) 식품으로 소비가 계속 증가 추세에 있는 것이다. 옥수수 씨눈에는

영양가가 높은기름이 25∼27% 들어 있으며 신경조직에 필요한 레시티, Vit E는 피부 건조와 노화를 예방하며 습진 등이생기는 것을 예방하는 것으로 알려져있다. 이외에도 옥수수에는 올레산, 리놀레산, 팔미트산 등의 필수 아미노산이 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 옥수수의 효능을 의서를 중심으로 살펴보기로 한다.

  옥수수의 효능이 처음 기록된 것은 동양권에서는 『本草綱目』으로 볼 수 있는데 ′옥수수는 단맛이 있으며 독성이 없다. 위장을 다스리며 막힌 속을 풀어준다. 옥수수 뿌리와 잎은 소변이 찔끔거리는 것과 尿石이 있어 아픈 증상을 치료한다. 끓여서 자주 마신다′ 라 하였다. 이후의 국내 의서에서는 대체적으로 『本草綱目』의 내용을 요약하는 수준으로『林圓經濟志』(1827),『本草精華』,『醫宗損益』(1867) 등에서 보여진다.

 

현재 신장염, 고혈압에 좋다고 알려진 옥수수 수염(玉米鬚)은 利尿作用, 순환작용, 혈당강하작용, 利膽止血작용 등이 알려져 있어 신장염, 고혈압, 당뇨, 간경화성 腹水, 황달형간염, 담낭염, 담석증, 잇몸출혈, 출혈성자반증 등을 치료할 수 있지만, 몸이 虛寒하여 생긴 尿意頻數에는 써서는 안된다.  이를 다음과 같이 해석할 수 있다.

옥수수 수염은 이뇨작용이 매우 강하여 비뇨기 계통의 염증(膀胱炎, 尿道炎)을 치료하니 마치 불이 있는 곳(炎)을 물청소해주는 듯한 현상과 비슷하다.소변을 정상적으로 보게 됨으로써 혈압을 내리는 작용이 있으니 뚱뚱해지기 쉬운 태음인의 경우 체중 감소의 효과를 같이 볼 수가 있다. 또한 간장 질환(담낭염, 담결석, 황달형간염)으로 몸이 붓는 증상에도 효과가 좋으니 수압이 높은 호스로 쓰레기가 많아져 순환이 잘 되지 않는 肝膽을 청소해 주는 것이라 할 수 있다.

  옥수수에 대하여서는 서양에서의 민간요법이 오히려 동양보다 발달하였는데 미국 버몬트의 설에 의하면 ′옥수수 기름은 枯草熱, 喘息, 偏頭痛에 좋으며 뇨반응을 산성으로 移行시킨다. 눈꺼풀이 고기비늘 모양으로 되었을 때, 신체에 마른 비늘의 濕疹이 있을 때 등에 좋으며, 또한 乳腫, 脫毛에도 좋다′ 라 하여 옥수수 기름을 이용한 방법을 소개하고 있다. 현대과학적으로도 ′옥수수 기름(식용유)은 다른 식용유에 비해 혈중 콜레스테롤 치를 낮추지만 유익한 HDL콜레스테롤 치도 역시 낮춘다.′ 라는 보고가 있다.

  또한 튀김 옥수수는 고도의 섬유질과 적절한 지방 및 당분이 적은 건강 다이어트식품으로 암의 방지 및 치주질환의 치료제로 이용되는 불검화 정량추출물(ZML)을 다량함유하고 있기 때문에 치아 건강에 유리하다는 보고가 있다. 이는 쌀이나 밀을 먹는 것보다 옥수수 전분을 많이 먹으면 충치 발생률이 상대적으로 적었다는 보고가 47개국을 대상으로 밝혀져 있어 통계적으로도 뒷받침하고 있다.