옥신이 식물의 굴광성에 미치는 영향에 대한 연구-심아란

[방경태]

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옥신이 식물의 굴광성에 미치는 영향에 대한 연구

A Study on the Influences of Auxin on Phototropism Of Plants

필자:심아란

지도교사 : 방경태

식물이 빛에 대해 굽어 자라는 성질을 '굴광성'이라고 한다. 식물의 줄기와 잎처럼 빛이 비추는 쪽으로 굽어 자라는 것을 양성 굴광성, 뿌리처럼 반대로 자라는 것을 음성 굴광성이라고 한다. 식물 줄기의 끝 부분에서는 옥신이라는 호르몬을 만드는데, 옥신이 많이 있으면 세포가 길어진다. 또한 옥신은 빛을 받으면 빛의 반대쪽으로 이동한다. 따라서 빛을 받은 쪽은 조금 자라고 반대쪽은 많이 자라게 되어 식물의 줄기가 햇빛 쪽으로 굽어 자라게 되는 것이다. 이처럼 식물이 햇빛 쪽으로 굽어 자라는 이유는 식물이 빛 쪽으로 향했을 때 더 많은 빛을 흡수할 수 있으므로 광합성을 통해 더 많은 양분을 얻을 수 있기 때문이다.

Ⅰ. 연구의 필요성(배경) 및 목적

1. 연구의 배경

우리 집 뒤 베란다의 소쿠리에는 양파가 하나 있었다. 그런데 오랜 시간 먹지 않고 방치하다보니 싹이 나버렸다. 그 후 시간이 지나고 다시 한 번 양파를 보게 되었는데 양파의 싹이 자라 줄기의 끝이 뒤 베란다의 창문 쪽으로 향해 있는 것을 발견했다. 그 모습을 보고 식물의 줄기 끝이 빛이 향한다는 것을 알고, 평소 자연의 신기하고, 경이로운 현상에 대해 관심을 갖던 나는 더 많은 것을 알기 위해서 인터넷에 검색하게 되었다. 인터넷 검색 결과 식물의 ‘굴광성’에 대해 알게 되었고, ‘백문이 불여일견’이라고 다윈의 실험을 내가 직접 실현해 보고 싶어졌다. 또 굴광성에 대해 알아보던 중, 옥신이라는 호르몬이 식물 세포를 팽창시킨다는 것을 알게 되었다. 옥신이라는 식물 호르몬에 대해 더 자세히 알고 싶어졌다.

2. 연구의 목적

우리 생활에서 식물의 굴광성은 흔히 발견할 수 있다. 하지만 우리는 보고 지나치기 마련이다. 나는 이 연구를 통해서 그동안 지나쳤던 식물의 신기하고 경이로운 현상들을 좀 더 의미 있고, 깊이 있게 보는 방법을 터득할 것이다. 또 ‘굴광성’이라는 식물의 현상이 일어나는 이유인 ‘옥신’이라는 호르몬에 대해 자세하고, 구체적으로 파고들 것이다. 또 옥신이 식물의 줄기 내에서 정확하게 어떤 중요한 역할을 하는지 연구할 것이다.

Ⅱ. 연구 문제

1. 연구 대상

식물이 빛을 보면 빛을 향해 꺾이게 되는 현상인 ‘굴광성’에 기여하는 옥신

2. 연구 기간

2015년 7월부터 11월 말까지

3. 연구의 배경이론

1) 다윈의 식물 굴광성 실험

2) 보이센 옌센의 옥신의 발견과 옥신에 대한 이론

4. 사전조사 및 분석

1)굴광성의 정의와 역사

가. 굴광성의 정의

나. 굴광성의 역사 및 학자 별 실험

2)옥신의 정의와 역할

가. 옥신의 정의

나. 옥신이 굴광성에 관여하는 역할을 인터넷과 문헌에서 사전 조사하기

다. 실생활에서 옥신의 이용 조사하기

3)다윈의 굴광성 실험 재연하기

가. 총 다섯 개의 자엽초를 준비한다.

	A자엽초	B자엽초	C자엽초	D자엽초	E자엽초
조건	조건 없음	줄기의 끝을 자른 상태	줄기 끝 부분을 검은 천으로 감싸두기	줄기 끝을 투명한 비닐로 감싸두기	줄기 중앙 부분을 검은 천으로 감싸두기

< 표 내용의 그림 예시>

나. A와 B를 비교해 굴광성을 일어나게 하는 옥신의 위치를 파악하기

다. C와 D를 비교해 빛의 차단 여부에 따른 차이점 파악하기

라. C와 E를 비교해 옥신의 위치 파악과 옥신이 빛에 반응하는 여부 알아보기

마. 표에 결과 정리하기

비교 대상	결과	결과로부터 유추할 수 있는 사실
A와B
C와D
C와E
최종 결과: 굴광성은 ‘옥신’이라는 호르몬에 의해 일어나는 현상이며, 굴광성에 기여하는 옥신의 위치는 ( )이며, 옥신은 빛에 의해 변화가 (일어난다, 일어나지 않는다)

바. 결과를 토대로 옥신의 위치와 옥신이 굴광성에 끼치는 영향에 대해 정리하기

Ⅲ. 연구 방법

1. 연구 문제별 연구방법

가. 실험 재료 선정

-자엽초 화분 다섯 개, 빛이 차단될 수 있는 박스, 검은 천, 투명한 천, 빛

나. 실험 재료 준비

다. 실험

-빛이 한쪽에서만 들어올 수 있도록 박스로 차단

-자엽초를 각 조건에 맞추어 변형

라. 실험 관찰

마. 실험 결과 기록하기

바. 실험 결과와 인터넷 조사 자료로 연구

2.연구 일정

단계	추진 내용	6	7	8	9	10	11	비고
계획	문헌 조사 및 선행 연구 분석
	연구 계획 확정
실행	실험
	실험 결과 분석 및 조사 자료 분석
	동아리 내 중간발표
	지도교사 확인 점검(월1회 : 2주)
정리	보고서 작성 및 제출						▣
	PPT 작성 및 면접 리허설						▣
	면접 및 최종 보고서 작성 제출						▣
	최종 발표회(11.27)						▣

Ⅳ. 예상 결과 및 기대 효과

1. 예상 결과

가. A자엽초는 빛을 향해서 자랄 것이다.

나. B자엽초는 빛을 향해 자라지 않을뿐더러 그 상태가 유지 될 것이다.

다. C자엽초는 빛을 향해 자라지 않고 원래 상태를 유지할 것이다.

라. D자엽초는 빛을 향해 자랄 것이다.

마. E자엽초는 빛을 향해 자랄 것이다.

2. 기대 효과

가. 굴광성이 일어나는 현상을 눈으로 여러 번 봤었지만, 그 굴광성이 일어나는 원리를 알지 못하는 학생들에게 굴광성과 옥신의 위치와 역할에 대해 잘 알려줄 수 있다.

나. 직접 실험을 통해서 기존에 알려진 사실을 내 눈으로 한 번 더 보고, 오래도록 기억할 수 있다.

다. 옥신의 원리를 알고 실생활에서 옥신이 사용된 것을 보면, 내 일상생활은 한층 더 흥미진진해질 것이다.

▣ 참고 자료

◎ [네이버 지식백과] 식물은 빛을 이용해 양분을 만들어 살아간다 (살아있는 과학 교과서, 2011.6.20, 휴머니스트)

http://www.scienceall.com/%ea%b5%b4%ea%b4%91%ec%84%b1phototropism/

◎ http://cafe.naver.com/ebiology/2094

[방경태]

열심히 실험하고 열심히 공부해 보자. 좋은 논문을 기대한다.