Mycorrhizae, mushrooms, and research trends in Korea

균근과 버섯 그리고 국내 연구동향

Mycorrhiza refers to the association between a plant and a fungus colonizing the cortical tissue of the plant's roots during periods of active plant growth. The benefits afforded by plants from mycorrhizal symbioses can be characterized either agronomically, based on increased growth and yield, or ecologically, based on improved fitness (i.e., reproductive ability). In either case, the benefit accrues primarily because mycorrhizal fungi form a critical linkage between plant roots and the soil. The soilborne or extramatrical hyphae take up nutrients from the soil solution and transport them to the root. This mycorrhizae-mediated mechanism increases the effective absorptive surface area of the plant. There are seven major types of mycorrhizae along with mycoheterotrophy: endomycorrhizae (arbuscular mycorrhizae, AM), ectomycorrhizae (EM), ectendomycorrhizae, monotropoid, arbutoid, orchid, and ericoid. Endomycorrhizal fungi form arbuscules or highly branched structures within root cortical cells, giving rise to arbuscular mycorrhiza, which may produce extensive extramatrical hyphae and significantly increase phosphorus inflow rates in the plants they colonize. Ectomycorrhizal fungi may produce large quantities of hyphae on the root and in the soil; these hyphae play a role in absorption and translocation of inorganic nutrients and water, and also release nutrients from litter layers by producing enzymes involved in mineralization of organic matters. Over 4,000 fungal species, primarily belonging to Basidiomycotina and to a lesser extent Ascomycotina, are able to form ectomycorrhizae. Many of these fungi produce various mushrooms on the forest floor that are traded at a high price. In this paper, we discuss the benefits, nutrient cycles, and artificial cultivation of mycorrhizae in Korea.

균근은 지구상의 육상식물 중 약 90% 이상의 식물들과 연합 또는 공생관계를 유지하고 있다고 알려져 있으며 식물 뿌리 내에 침투하여 토양 중으로 다량의 균사를 뻗어 토양 내의 수분 및 무기양분을 흡수하여 식물에게 제공하는 대신 식물로부터 광합성 산물인 탄수화물을 얻어 살기 때문에 이론적으로 기주식물 없이는 배양이나 생육이 불가능한 절대 생물영양성이다. 균근의 종류는 기후대, 위도와 고도, 우점하는 식생 등에 따라 여러 가지 종류가 있으며 크게 내생균근과 외생균근으로 나뉜다. 균근은 일반적으로 절대적 공생이라 할 수 있으나, 일부의 외생균근은 식물의 잔해, 낙엽층 등으로부터 유기물을 분해하여 탄소원을 자체 공급할 수 있기 때문에 임의적 공생의 가능성도 제시되고 있다. 이처럼 식물로부터 획득한 탄소의 토양으로의 흐름은 균근에 의하여 중재되어지며 생태계에서 탄소순환의 중요한 기능을 수행한다. 외생균근과 수지상 내생균근은 뿌리의 표면적을 넓히거나 토양 중에 다량의 균사를 뻗음으로서 뿌리 단독으로 흡수할 수 없는 양분고갈지역 바깥의 무기양분 등을 흡수하여 식물에게 제공한다. 또한 균근은 다양한 근권 미생물들과 상호작용을 통하여 식물에게 긍정적인 영향을 미친다. 일부의 토양미생물은 균근의 발아, 생육, 군집구조 등에 관여하여 식물과의 공생관계에 직간접적으로 영향을 미치기도 하며, 더 나아가 양분의 흡수, 식물 뿌리의 성장, 식물병원균 억제효과를 나타내어 식물의 생육을 촉진시키기도 한다. 이와 같이 균근균권 및 근권 토양 내의 다양한 미생물들과 균근과의 상호관계와 그 기능에 대해서 많은 연구들이 진행되어왔으나 아직까지도 밝혀지지 않은 부분들이 많으며 앞으로도 꾸준히 연구가 진행될 것으로 사료된다. 외생균근은 균근성 버섯으로 더 잘 알려져 있으며, 이 균류는 수목과 공생하며 버섯의 자실체를 발생시키며 송이, 능이와 같은 고가의 버섯을 생산하는 귀중한 산림 소득원이다. 국내 균근성 버섯의 연구는 주로 송이 인공재배 연구에 집중되어 있으며 현재까지 송이를 인공적으로 발생시킬 수 있는 방법은 송이감염묘와 송이접종묘를 이용하는 것이다. 그 이외에도 소나무 유묘의 생장력을 증대시키기 위한 우수 송이균주 선발, 송이 균사생장 조건 및 배양특성, 송이균의 탄소원 이용특성, 송이균환 또는 송이 발생 토양의 균류와 박테리아의 군집구조 분석을 통한 송이균환 및 자실체 발생에 영향을 미치는 토양미생물과 연합의 가능성에 대한 연구들이 활발히 수행되고 있다. 아직까지 균근성 버섯에 대한 인공재배기술이 완전하게 개발되지 않은 상태이지만 여러 우수한 연구자들의 꾸준한 노력이 계속적으로 이어지고 있다. 앞으로도 지속적으로 변화하는 국내 기후환경에 발맞추어 야생 균근성 버섯에 대한 생태를 이해하고 꾸준한 연구와 인공재배 기술 개발 시도가 계속 이루어진다면 지금까지 재배가 불가능하였던 균근성 버섯의 인공재배가 성공할 날도 멀지 않으리라 사료된다.