부생균

원래는 "부패된"이라는 뜻의 sapro와 "식물"이라는 뜻의 phyte가 합쳐진 용어로 동식물의 사체나 배설물 등 사물에 있는 유기물질을 먹고 사는 식물뿐 아니라 균류와 세균까지 포함하며, 분해자 역할을 하는 생물체를 모두 말한다. 원래는 사물을 영양분으로 사용하지만 조건에 따라서는 생물로부터 영양을 섭취하여 기생을 하는 생명체도 조건적 부생균이라고 부르며, 동충하초와 같이 자신이 살상한 생물이나 조직 등에서 영양을 섭취하는 것도 부생균의 일부로 간주하고 있다. 부생미생물에 대해서는 일반적으로 잘 알려져 있기 때문에 여기에서는 원래 saprophyte가 의미하는 부생식물(균종속영양식물, myco-heterotroph)에 대해 알아보자.

목차

균종속영양은 특정 종의 식물과 균류 사이의 공생관계를 말한다. 종자식물의 대부분은 엽록체를 갖고 있어서 광합성을 통한 독립영양을 통해 살아가지만 일부 식물은 광합성 보다는 삼림의 부식토에서 균근을 형성하여 균류에 기생을 하여 필요한 영양분의 전부 또는 일부를 섭취하는 균종속영양으로 살아간다. 균종속영양생물은 이러한 공생관계에서의 식물을 일컫는 말이다.  

절대(obligate) 균종속영양은 엽록소가 없거나 아니면 다른 광합성 기능이 없는 비광합성 식물이 균류와의기생을 통해 모든 영양분을 얻을 때를 말한다. 통성(facultative) 균종속영양은 식물이 광합성을 할 수는 있으나 일부를 균류와의 기생을 통해 얻는 것을 말한다. 난초과에 속하는 식물 중에는 생활사의 일부 동안은 광합성을 하지 못해 절대 균종속영양으로 살고 나머지 생활사 동안은 광합성을 하여 통성 균종속영양으로 살아가는 종도 존재한다¹⁾. 비광합성 식물이라고 해서 모두 균종속영양을 하지는 않는다. 새삼과 같은 일부 비광합성식물은 다른 식물의 관조직에 직접 기생한다. 과거에는 비광합성 식물이 부생균류와 비슷한 방법으로 사물에 있는 유기물질을 분해하여 영양분을 섭취하는 것으로 잘 못 알았기 때문에 "saprophyte"라고 불렸다. 하지만 식물은 유기물질을 직접 분해할 수 있는 생리학적 활성이 없기 때문에 영양분을 섭취하기 위해서는 이들은 반드시 균종속영양이나 다른 식물의 관조직에 직접기생을 해야 한다.

균종속영양에서 식물은 뿌리를 통해 균류의 균사를 만나기 때문에 균근(그림 1)과 매우 유사하고 실제 균근에서 진화를 한 것으로 간주되고 있다²⁾. 하지만, 균근의 경우에는 탄소가 식물에서 균류로 전달되는 반면, 균종속영양에서는 균류에서 얻어진 탄소원이 식물로 전달된다. 최근 일부 균종속영양을 하는 난초류는 부생을 하는 균류로부터 영양분을 얻을 수 있는 것으로 보고되었으며, 다양한 녹색 식물이 광합성 외에도 균근 균류로부터 탄소를 얻는 통성 균종속영양을 하는 것으로 밝혀졌다. 따라서 대부분의 균종속영양식물은 관다발식물로부터 에너지를 얻는 균류에 기생하는 착생기생체로 볼 수 있다.

그림 1. 식물 근권에서의 식물, 균류, 및 세균의 상호작용 (그림: 서창완/서울대)

대부분의 균종속영양방식은 매우 다양한 식물에서 발견이 된다. 모든 수정란풀과 비광합성 난초류는 비광합성 우산이끼류와 마찬가지로 절대 균종속영양을 한다. 통성 균종속영양은 수정란풀을 제외한 용담과에 속하는 식물에서는 일반적이다. 일부 양치식물과나 석송과 식물은 균종속영양 배우체 단계를 거친다. 균종속영양의 숙주균류로는 균근 균류와 같이 에너지를 많이 저장할 수 있는 균류들이 대부분이다. 외생균근 균류, 수지상체 균근 균류, 난초류 균근 균류 등이 대표적이다.  

세균, 공생, 광합성, 균근, 균사

석영재/서울대학교

조유희/차의과학대학교

1. Leake, J.R. 1994. The biology of myco-heterotrophic (‘saprophytic’) plants. New Phytologist 127, 171-216.
2. Bidartondo, M.I. 2005. The evolutionary ecology of myco-heterotrophy. New Phytologist 167, 335-352.