균근

균근은 진균의 균(myco-)과 식물 뿌리의 근(rhiz-)을 합한 명칭으로 곰팡이 균사와 식물 뿌리가 공생하는 상태를 말한다.

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진균 균사의 구조는 진균 종마다 다르지만 지름이 평균 6~8 μm이고 길이는 수 m까지 자란다. 즉 굵기는 식물뿌리의 뿌리털보다 더 가늘며 길이는 식물뿌리와 비슷한 길이까지 자란다. 균근상태에서 식물과 곰팡이가 각각 얻는 이익은 다음과 같다. 곰팡이는 식물로부터 당류를 포함하는 다양한 유기물을 공급받아서 생장이 원활하게 일어나고, 식물은 자신의 뿌리가 닿지 못하는 지역까지 균사가 뻗기 때문에 곰팡이로부터 수분과 다양한 미네랄 원소를 공급받는다. 균근이 식물뿌리와 공생하는 미세구조에 따라 외생균근(ectomycorrhizal)과 내생균근(endomycorrhiza)으로 나눈다. 두 가지 균근을 요약하여 설명하면 다음과 같다. 외생균근은 식물뿌리의 세포주변을 균사가 감싸는 구조로 되었으며 곰팡이와 뿌리세포 사이에서 물질교환이 일어난다(그림 1과 2) .내생균근은 균사가 식물의 세포벽을 뚫고 들어가 세포막을(통과하지 않고) 밀면서 균사끝부분이 넓게 발달한 구조를 가지는데, 균사끝부분의 표면적을 넓혀 식물과 물질교환을 원활하기 하기 위함이다.

그림 1. 외생균근이 소나무의 뿌리에서 부채꼴 모양으로 넓게 자란 상태(왼쪽), 소나무 뿌리에 외생균근의 균사가 연결된 상태를 보이는 사진(오른쪽) (출처: GettyimagesKorea)

그림 2. 균근의 균사체가 식물의 뿌리를 완전히 뒤덮어 식물뿌리의 물과 무기물 흡수를 돕는다. (출처: GettyimagesKorea)

외생균근은 참나물, 떡갈나무, 자작나무 등의 교목과 장미를 포함하여 교목의 10% 정도가 균근을 가지고 있다. 외생균근에는 접합균류, 자낭균류, 그리고 담자균류 포함되는 것으로 알려졌다. 내생균근은 다시 세 가지 종류로 나누는데 1) arbuscular mycorrhiza(수지상 균근), 2) ericoid mycorrhiza(진달래 균근), 3) monotropoid myorrhiza(난풀 균근), 4) orchid mycorrhiza(난 균근)이 있다. 가장 흔한 수지상 균근은 식물 종 80% 이상에서, 개체 수로는 90% 이상에서 균근이 발견되는데 대부분이 수지상 균근의 형태를 보인다. 또 약 4억년 전의 화성에서도 수지상 균근의 형태가 확인되었다.

이처럼 오래 전부터 식물과 곰팡이의 공생이 존재한 배경에는 둘 모두 영양분의 지원 외에도 많은 이익이 있었을 것이다. 가장 대표적인 것이 토양에 존재하는 많은 병원성 미생물에 대한 저항성이다. 둘째, 진균의 균사가 식물의 뿌리 길이에 준할 정도로 길게 뻗어 있으므로 가뭄에 대한 저항성도 크게 향상됨은 물론 염분에 대한 저항성도 증가된다. 또한 균근과 공생하는 식물은 곤충에 대한 저항성도 증가되는데 곤충에 의하여 공격받은 식물은 균근의 곰팡이에 의하여 휘발성 유기화합물(volatile organic compound: VOC)을 분비하는데 이 VOC가 곤충의 천적을 모으는 것으로 알려졌다. 뿐만 아니라 지신의 주변에 있는 식물에게도 신호를 전달하는 것이 확인되었다. 이처럼 특히 식물에게 큰 이익을 주는 균근에 대한 연구가 삼림의 보호와 유지에 절대적으로 필요하다.