균근균에 대해서

토양 사상균의 생태학적 그리고 경제적 중요한 특징의 하나는 사상균과 고등식물 뿌리간에 이로운 공생관계를 형성하는 것이다.
이 군집은 사상균 뿌리라는 뜻을 가진 균근균 Mycorrhizae이라 불린다. 균근균은 병원성 사상균이 감염하는 것과 비슷한 과정으로 균사가 식물 뿌리를 침입하면서 형성된다. 자연생태계의 많은 식물은 균근균과 상호관계를 형성하고 있다.
균근균은 식물과 짝을 이룸으로써 생존에 필수적인 이점을 얻는다. 유기물 분해와 관련된 다른 종속영양생물과 경합하는 대신에, 균근은 당을 직접 식물의 뿌리 세포로부터 얻는다. 식물 쪽에서는 5~10%정도의 광합성산물의 손실을 의미하지만, 식물도 균근균으로 부터 중요한 이점을 받는다.
균근균 균사는 감염된 뿌리로부터 5~15㎝까지 자라 식물의 뿌리 털이 도달하지 못하는 곳에 이른다. 이러한 근권 확장은 균근균에 감염되지 않은 식물 근권보다 약 10배 이상의 양수분 흡수 효율을 갖게 한다. 즉 균근균은 일, 유효도가 낮은 양분과 토양용액에 저농도로 존재하는 양분을 식물이 쉽게 흡수할 수 있도록 해 준다. 또한 균근균은 과도한 양의 염과 독성 금속이온의 흡수를 억제해주며, 항생물질 생성 및 뿌리 표피 변환작용을 촉진하여 식물이 병원균과 경합할 수 있도록 해주는 역할을 한다. 이러한 특성의 균근균에는 외생균근균과 내생균근균이있다.
외생균근균은 온대 혹은 반건조 지역의 소나무, 자작나무, 너도밤나무, 참나무, 가문비나무와 전나무와 같은 나무 및 관목과 군집을 이루고 있다. 이들 사상균은 뿌리 분비물에 의해 자극되며, 사상균 막에 의해 숙주 뿌리의 표면이 뒤덮힌다. 균사는 뿌리를 침입하여 피층 세포 주변의 자유 공간에서 증식하지만 피층세포벽을 침입하지는 않기 때문에 외생이라 한다. 외생균근균에 감염된 뿌리는 독특한 Y자 모양의 하얀 지근을 형성한다. 많은 외생균근균은 임의 공생자이므로 인공 배지에서 많은 양을 배양할 수 있어 나무 유묘에 접종원으로 널리 사용되기도 한다. 그러나 외생균근균은 바람에 의해 쉽게 날리기 때문에 비록 일부 지역에 인공적으로 접종하였다 하여도 1~2년 사이에 인근 지역에 퍼지게 되므로 특수한 경우를 제외하고는 접종이 자연적으로 이루어진다.
내생균근균으로 중요한 것은 vesecular arbuscular mycorrhize(VAM)이라 불리는 종이다. VAM이 형성되면 균사는 피층 뿌리 세포 벽을 뚫고 들어가, 식물 세포안에서 고도로 분화된 나뭇가지 모양의 구조인 수지상체를 형성한다. 이들 구조는 토양 양분을 숙주 식물에 전달하고 식물로부터는 당과 같은 광합성 산물을 받는 역할을 한다. 낭상체라 불리는 구조도 형성되는데 이 구조는 균근균에 있어 저장 조직의 역할을 한다.
내생균근균은 가장 보편적이며 널리 퍼져있는 그룹이다. 열대 지역에서 극지방에 이르기까지 거의 100여종의 균근균이 이러한 형태를 이룬다. 옥수수, 목화, 밀, 감자, 콩, 앞팔파, 사탕수수, 카사바, 육도와 같은 대부분의 곡물작물, 거의 모든 채소작물, 그리고 사과, 포도, 귤나무와 같은 나무도 내생균근균을 형성한다. 단풍나무와 아메리카 삼나무, 카카오, 커피와 고무나무 역시 내생균근균을 형성한다. 내생균근균을 형성하지 않는 작물에는 양배추, 겨자, 브로콜리, 사탕무, 근대 및 시금치와 같은 종류가 있다.
내생균근균에 의한 양분 흡수 효과는 척박하거나 비료의 투입이 제한된 것에서 높다. 경운은 내생균근균의 균사망을 교란하기 때문에 최소 경운이 내생균근균의 효과를 높이는 방법이 되기도 한다. 피복작물과 작물 윤환도 내생균근균의 효과를 높인다. 대부분의 토양환경에는 자연적인 감염이 이루어지기 때문에 유효균근균의 접종에 의한 효과는 일반적으로 매우 낮지만, 토양훈증 혹은 숙주식물의 제거 등에 의해 토착 내생균근균의 밀도가 낮은 곳에서는 높은 접종효과를 얻을 수 있다.

VA균근균菌根菌 Vesicular-Arbuscular Mycorrhizae(VAM)

균근균은 다양한 종류의 식물체 뿌리에 서식하며 무기양분들을 숙주식물에 공급하고 동시에 숙주식물로부터는 생활장소와 대사에 필요한 에너지를 공급 받는 식물체-균근균 간의 독특한 공생관계를 유지하고 있다. 균근균은 크게 나누어 외생균근균과 내생균근균으로 나뉘어 지는데 그 중 농업적 활용 가능성이 큰 것은 vesicle과 arbuscule을 형성하는 VA 내생균근균이다. VA 내생균근균은 식물체의 뿌리 내부와 외부라는 두 가지 독특한 환경을 갖고 있다. VA 내생균근균의 농업적 활용 가능성은 숙주친화성이 넓기 때문에 농업적 응용 범위가 크다는 점 이외에 균근식물이 비균근 식물보다 생육이 왕성하다는 많은 연구보고로 관심을 끌게 되었다. 　

균근균(菌根菌)은 뿌리 인근에 붙어 공생하는 곰팡이를 의미한다. 균근균은 뿌리로부터 균사를 뻗어 토양에 흩어져 있는 인산 등의 양분과 물을 흡수해 뿌리에 공급하는 대신 식물로부터 영양분을 얻는다. 그 균사는 감염된 뿌리로부터 식물의 뿌리가 도달하지 못하는 곳까지 뻗쳐 있기도 하며, 감염되지 않은 식물의 뿌리 부위보다 양분과 수분 흡수효율이 10배 이상 달하기도 한다. 균근균에는 균사가 뿌리 피층 세포벽을 뚫고 들어가 식물세포 안에서 나뭇가지 모양의 균사를 형성하는 내생균근균과 뿌리에 침입해 피층의 세포벽에서 증식은 하지만 침입하지는 않는 외생(外生)균근균으로 나눌 수 있다. 내생균근균은 전세계 열대지역에서 극지방에 이르기까지 거의 100여종이 분포하고 있다. 특히 내생균근균은 옥수수, 목화, 밀, 감자, 콩, 알팔파, 사탕수수 모든 작물에서 볼 수 있으며, 사과, 포도, 귤과 같은 과수의 뿌리에도 형성된다.　

즉, 균근식물은 토양 내에 비교적 미량으로 존재하거나 비교적 이동이 잘 안되는 P, Cu, Zn, Mn, Fe 등의 원소를 잘 흡수하며 더 나아가서 식물이 흡수할 수 없는 형태의 양분도 흡수가 가능하여 식물의 생육을 촉진한다는 것이다. 균근균의 이러한 기능은 균근균을 활용하여 중금속 오염 토양을 생물학적으로 정화할 수 있으며, 중금속 오염 지역에 대한 생물학적 indicator로 균근균을 활용할 수도 있을 것이다.

또한 균근 식물은 열악한 토양 환경에 대한 저항성과 식물병원균에 대한 저항력을 갖는다는 사실이 알려졌다. 식물 병원균에 대한 저항성은 환경농업에서 아주 중요한 부분인데 정확한 것은 아직 밝혀져 있지 않지만 균근균의 활용은 이러한 측면에서 매우 중요한 역할을 할 수 있다. 최근에는 식물체간의 네트워크 형성으로 식물체간 양분이동의 매개체 역할을 할 수 있다는 점이 큰 주목을 끌고 있다.

화학비료와 농약의 사용으로 식물이 성장하고 병 발생이 감소한다고 여기겠지만 유익한 미생물이 없어짐으로 토양은 건강하지 못하여 결국 손해를 보게 된다. 균근은 일단 접종이 되면 자꾸 번식과 성장을 계속하여 수명이 다되어 죽어도 탄소고정에 의하여 땅을 풍요롭게 한다. 식물과 균근균은 서로 도우면서 진화를 계속하고 있다.

산 속에 있는 나무들은 정원에 있는 나무보다 더 빠르고 크게 자라고 있지 아니한가? 산이나 숲에 있는 건강한 땅 속 미생물들은 집 정원에는 없다. 토양에 영양이 지나치면 땅 속의 유익한 미생물들은 번식이 안되어 우리 주변에서 사라진다. 토양미생물과의 공생관계가 방해를 받아 식물 자체의 영양흡수능력이 떨어지기 때문이다. 낙엽이나 나뭇가지들이 덮혀지고 뿌리채 풀을 식물근처에 묻어도 되며 탄(숯)이 균근균의 좋은 생활터가 되기 때문에 입수하기 어렵지만 역시 뿌리 가까이에 뿌려주면 더욱 효과적이다.

VA균근균의 효과

①. 식물(植物)의 생육(生育)이 촉진(促進)되어 건강해지고 내병성(耐病性)의 향상(向上)으로 병(病)에 잘 안 걸리며 수확량이 증가한다. 　

②. 건조(乾操)에 대하여 강(强)해지고 수분흡수(水分吸收)가 촉진(促進)된다. 영양분(榮養分)이 적은 땅에서 식물(植物)이 자기자신(自己自身)으로는 충분(充分)히 얻지 못하는 영양분(榮養分)과 수분(水分)을 보급 (補給) 받는다. 그러므로 VA 균근균에 감염된 밀감은 생육이 왕성하고 건조 스트레스에 잘 견디며 광합성속도가 증가되어 당함량이 높고 과색을 좋게 한다.

③. 인산(燐酸), 미네랄 흡수(吸收)가 촉진(促進)된다. 토양(土壤) 중의 유기인산(有機燐酸)을 식물이 흡수(吸收)하기 쉬운 형태(形態)로 가공(加工)하여 뿌리까지 운반(運搬)해 준다. 잎이 두꺼워 지는 경향(傾向)이 있다.