균근은 식물의 어린 뿌리가 토양 속에 있는 곰팡이와 공생하는 형태를 의미한다. 이 곰팡이는 기주식물에게 무기염과 물을 대신해서 흡수하여 전달해 주는 반면, 기주식물은 곰팡이에게 탄수화물을 공급하여 공생 관계를 유지한다.
이러한 균근은 고등 육상식물 중 약 97%에서 발견되며, 특히 무기양분이 적은 산림 생태계와 같은 토양에서 나무가 생존하는 데 도움을 준다. 또한 고산지대나 극지역 튠드라와 같이 생육 조건이 좋지 않은 곳에서는 특히 균근이 중요한 역할을 한다.
균근의 기능은 여러 가지가 있다. 그중 가장 중요한 것은 토양에서 인산의 흡수를 촉진시키고 산성 토양에서 암모늄태 질소를 흡수할 수 있도록 도와주는 것이다. 이는 균근의 수많은 균사가 뿌리로부터 수 센티미터까지 뻗어나가며 효율적으로 무기염과 수분을 흡수하기 때문이다. 균근은 기주식물 뿌리 속에서 자라는 위치와 형태에 따라 외생균근, 내생균근, 내외생균근으로 구분된다.
1. 외생균근(ectomycorrhizae)
주로 목본식물에서 발견되며, 곰팡이의 균사가 기주세포의 바깥쪽에서 머무르는 형태이다. 균사는 뿌리 표면을 두껍게 싸서 균투를 형성하고, 뿌리 속으로 피층까지 침투하여 세포와 세포 사이의 간극에 균사에 의한 하티그망을 만들며, 피층보다 더 안쪽으로 들어가지 않는다. 이에 반해 병원성 곰팡이는 내피 안쪽으로 들어가 뿌리를 죽이기도 한다. 감염된 뿌리의 표피와 피층세포는 방사 방향으로 세포신장이 일어나 뿌리의 직경을 굵게 만든다. 외생균근에 감염된 뿌리는 감염되지 않은 뿌리와 형태적으로 다르기 때문에 육안 또는 해부현미경으로 쉽게 구별할 수 있다. 감염된 뿌리에는 뿌리털이 생기지 않고, 대신 균사가 뿌리 표면으로부터 토양 속으로 뻗어 뿌리털 역할을 대신하여 효율적으로 무기물을 흡수한다.
기주식물의 범위는 대부분 목본식물이며, 온대지방에서는 소나무과, 버드나무과, 자작나무과, 참나무과 수목에서 흔히 발견된다. 특히 소나무과 수목은 필수적으로 외생균근을 형성하며, 천연상태에서 균근 없이 살아갈 수 없다.
외생균근을 형성하는 곰팡이는 주로 담자균과 자낭균과 같은 고등 버섯류이다. 우리나라에서 가장 널리 알려진 균근 곰팡이는 송이버섯으로, 송이버섯은 20~80년 정도로 가장 생장이 왕성한 소나무림에서 발견된다. 이밖에도 광대버섯류, 무당버섯류, 젖버선류, 그물버섯류, 싸리버섯류, 알버섯류 등이 있다.
2. 내생균근(endomycorrhizae)
내생균근은 곰팡이의 균사가 기주식물의 세포 안으로 침투하는 형태이다. 이러한 균근은 뿌리 표면과 피층세포에 영향을 미치지 않으면서 수분 및 영양분 흡수를 돕는다. 균사의 생장은 뿌리 밖으로 연장되어 토양 속으로 자라지만, 외생균근과 같은 균투를 형성하지 않으며, 뿌리털이 정상적으로 발달한다. 육안으로는 감염여부를 알 수 없다.
내생균근에는 여러 가지 종류가 있으나 대표적인 것은 가지모양 균사를 가지고 있는 가지모양 균근(arbuscular mycorrhiza, AM)이다. AM균근은 기주범위가 육상 생태계에서 발견되는 대부분의 식물이라고 할 수 있는데, 초본류, 주요 작물,쌍자엽식물, 그리고 외생균근을 형성하는 목본을 제외한 나머지 목본식물이 AM균근을 형성한다.
따라서 내생균근의 기주범위는 외생균근보다 훨씬 넓으며, 특히 대부분이 작물과 과수가 속해 있어 농업적으로도 중요하다. 한편, 포플러류는 외생균근을 형성하지만 간혹 내생균근을 함께 형성하기도 한다.
내생균근을 형성하는 곰팡이는 하등균류인 접합자균으로 이균의 후막포자는 직경이 커서 바람에 전파되지 못하는 것이 특징이다. 대표적인 균근은 진달래균근, 난초균근 등이 있다.
3. 내외생균근(ectendomycorrhizae)
내외생균근은 외생균근의 변칙적인 형태라고 추측되는데, 외생균근 곰팡이의 균사가 세포 안으로 침투하여 자라는 형태를 뜻하며, 어린 소나무묘목에서 주로 발견된다. 어린 묘목이 균사가 세포 안으로 침투하는 것을 방어할 능력이 없어서 생기는 일시적인 현상으로 추측되며, 흔히 관찰되는 것은 아니다.
4. 균근의 역할과 혜택
균근은 토양에서 무기염의 흡수를 촉진하고, 토양 조건에 대한 식물의 저항성을 높여주며, 수분을 더 효율적으로 흡수하도록 돕니다.
균근의 형성률 혹은 감염률은 토양의 비옥도가 높을수록 낮으며, 토양 중에서 인산의 함량에 비례하는데, 이것은 균근이 인산의 흡수를 촉진하여 임산함량이 낮을수록 기주식물이 균근균과 공생해야 할 필요성을 증거 하기 때문이다. 인산 외에도 N, S, Fe, Cu의 흡수 촉진이 증명된 바 있으며, 이 밖에도 대부분의 무기염의 흡수를 촉진한다고 생각된다.
또한 균근균 균사는 뿌리를 둘러싸고 있거나 토양 중에 뻗어 토양의 건조, 낮거나 높은 pH, 토양 독극물, 염분, 극단적인 토양온도에 대한 저항성을 높여주고, 뿌리 표면을 먼저 점령하여 항생제 혹은 독소를 생산함으로써 병원균에 대한 저항성을 증가시켜 준다.
산림토양 내 무기염의 흡수와 관련된 균근의 역할 중에서 중요한 것은 암모늄태 질소의 흡수이다. 산림토양은 경작토양과 비교하여 산성화가 더 심하게 진전되어 있기 때문에 유기물의 광물질화 과정에서 질산화 박테리아의 활동이 억제되어 암모늄태 질소가 주종을 이루고 질산태 질소는 거의 존재하지 않는다. 그러나 암모늄태 질소를 흡수할 수 있는 능력을 산림 내 외생균근과 내생균근이 모두 가지고 있기 때문에 수목이 흡수하는데 어려움이 없다.
균근의 또 다른 중요한 역할은 건조한 토양에서 수분을 흡수하는 능력이 크다는 것이다. 일반적으로 수목의 뿌리는 토양의 수분퍼텐셜이 –0.7 MPa보다 낮으면 자랄 수 없는데, 균근이 형성되면 균사의 직경이 수목뿌리 직경의 1/100 정도밖에 안 되어 수분흡수 효율이 증가하며, 수분퍼텐셜이 –1.5~-2.0 MPa로 낮아질 때까지 수분을 흡수할 수 있다.
출처:수목생리학(서울대학교출판문화원)
