광합성
광합성(光合成, , 영어: Photosynthesis) 지구의 식물이 빛을 이용하여 화합물 형태로 에너지를 저장하는 화학 작용으로, 지구상의 생물계에서 볼 수 있는 가장 중요한 화학 작용의 하나이다. 지구상의 모든 생물은 삶을 유지하기 위해 에너지를 필요로 한다. 박테리아의 번식을 비롯하여 콩이 싹을 틔우고 나무가 자라며, 우리가 태어나 숨을 거두는 순간까지의 이 모든 삶의 과정은 에너지에 직접적으로 의존하여 일어난다. 우리가 일상생활에서 자동차를 움직이고 전기 기구를 사용하며 온갖 산업 시설을 가동시키기 위해서 석유, 석탄을 연소시킬 때, 혹은 원자의 분열에서 생겨나는 에너지를 빌어쓰듯이, 생물이 존속하기 위한 기본 조건은 간략히 말하자면 에너지라 볼 수 있다. 에너지의 전환과 저장은 생물의 최소 단위인 세포에서 일어나며, 에너지는 화합물 형태로 저장된다. 모든 생물은 광합성으로 생성된 산물을 생체 내 연료로 사용하고 있으며 이것을 공급하는 방법이 엽록체에서 일어나는 광합성이다. 광합성으로 에너지를 얻는 생물을 광영양 생물(光營養生物, phototroph)이라고 한다.
선인장
선인장은 건조에 강하도록 진화된 다육식물의 일종인 CAM 식물로서 일반적인 식물의 광합성과 얼개를 달리한다.
일반적인 식물들은 명반응과 암반응이라는 구분된 광합성 과정을 통하여 낮에는 광합성을 통한 산소를 방출하고, 밤에는 호흡을 통한 이산화탄소를 방출하는 데 반해서 선인장을 포함한 일부 CAM 식물들은 기온이 높은 낮에 기공을 열어 수분을 손실하는 대신 낮에 적은 양의 명반응 광합성을 하여 생산물을 포도당으로 완전히 변환시키지 않고 중간과정물로 몸에 저장하고, 밤에 이산화탄소를 흡수하여 포도당으로 변화시키고 부산물인 산소를 방출한다.
선인장의 다육조직은 물과 양분을 저장하는 조직이기도 하지만 광합성을 하는 중요한 조직이기도 하다. 하지만 다육조직은 강도가 약하기 때문에 물리적인 손상을 받기 쉽다.
선인장은 두 가지 이유에 의해서 다육조직을 딱딱한 조직으로 변화시키는데 이를 근부화라고 부른다. 선인장의 종류에 따라 근부화가 쉽게 일어나는 종류가 있고, 잘 일어나지 않는 종류가 있다. 재배시에는 이를 잘 살펴야 한다.선인장은 일반적으로 줄기 부근에 작은 조직을 쉽게 만든다. 이 조직을 보통 '새끼'나 '자구'로 부른다. 일반적인 식물과 같은 관점에서 이 조직은 '가지'와 같은 조직으로 생각할 수 있다. 선인장은 쉽게 새 뿌리를 만듦으로 이러한 조직을 통해 쉽게 새로운 개체를 만들 수 있다. 새로운 개체는 기존의 개체와 수명 등으로 연관된다는 것을 고려할 때 계속해서 무성생식하는 것은 불가능하다.
모든 선인장은 꽃을 피우고 열매를 맺는다. 선인장은 종류에 따라서 자가수정이 가능한 종류가 있고, 타가수정만 가능한 종류가 존재한다. 이때 선인장이 무성생식을 한 개체의 경우는 모두 한 개체로 인식하므로 타가수정만 가능한 선인장 종류들은 번식에 쉽지 않다. 1970년대에 대한민국에 많이 보급됐던 화성환 종류의 경우 대부분 한 개체로부터 무성생식의 방법으로 번식된 개체였기 때문에 현재 유성생식을 하기가 상당히 어렵다고 알려져 있다.
선인장의 세포조직은 다른 종류의 식물과 비교적 친화가 쉽기 때문에 선인장끼리, 또는 선인장과 다른 식물들을 하나로 붙여 키우는 것이 가능하다. 이러한 방법으로 키우는 것을 접붙이기라고 한다.