곰팡이와 효모 그리고 균근균

2-3-3-2 진균

 

토양 진균은 매우 다양한 그룹으로 구성되어 있다. 진균은 실처럼 생긴 곰팡이ㆍ효모 ㆍ버섯류 따위의 호기성 미생물을 통틀어 이른다. 토양으로부터 약 170여 속에 해당하는 수만 종의 사상균이 분리 동정되고 있다. 사상균의 수는 세균보다 적지만, 상대적으로 큰 크기는 생물체량과 대사활성에 있어 다른 생물보다 높다. 사상균의 생물체량은 토양 표토 15㎝를 기준으로 1 헥타르 당 1,000~5,000㎏에 이른다. 

 

2-3-3-2-1 곰팡이
곰팡이는 몸의 구조가 간단한 하등 균류를 통틀어 이르는 말로서, 동물이나 식물에 기생하거나 어둡고 습기가 찰 때 음식물ㆍ옷ㆍ가구 따위에도 난다. 몸은 실모양의 균사로 되어있기 때문에 사상균이라고도 하며, 대개 분열에 의하여 홀씨로 번식하나 유성생식도 한다. 검은곰팡이balck mold, Aspergillus niger(아스페르길루스 니게르), 푸른곰팡이 blub mold, Penicillium(페니실리움속), 털곰팡이Mucor(무코르속) 따위가 있다.

사상균은 균사라 불리는 가느다란 실로 구성되어있는데 이들 균사는 직경이 3~8㎛이다. 균사는 모여서 균사체를 형성한다. 사상균은 산성, 중성 및 알칼리 성 토양에서 널리 발견된다. 일부는 산성조건을 선호한다. 이와 같은 특성에 의해 사상균은 산성토양을 지배하는 미소식물군이 되고 있다. 사상균은 대부분이 중온성이지만 생육온도는 6℃에서 50℃에 이른다. 이와 같이 저온에도 내성이 있어 산성 산림토양의 유기물을 분해하는 중요한 역할을 수행하고 있다. 통기성이 좋은 토양에는 사상균의 생물체량이 가장 많다.

 

토양 1g당 균총(콜로니) 수는 20,000~1,000,000개에 이른다. 토양에는 많은 종류의 사상균이 발견되지만, 가장 일반적인 종은 푸른곰팡이인 페니실리움Penicillium속, 털곰팡이인 무코르속Mucor, 푸사리움속Fusarium 그리고 누룩곰팡이 인 아스페르길루스Aspergillus속 등 있다. 황국균黃麴菌인 아스페르길루스 오리재Aspergillus oryzae는 누룩곰팡이의 대표적인 균으로 청주, 된장, 간장 류 제조에 사용되는 곰팡이이다. 집락인 균총은 처음에는 백색인데 포자인 분생자가 생기면 황색에서 황록색으로 되고 오래되면 갈색으로 된다. 전분 당화력, 단백질 분해력이 강하다.   사상균은 유기물 분해에 있어 일차적으로 작용한다. 사상균은 셀룰로오스cellulose, 헤미셀룰로오스hemicellulose, 펙틴pectin, 전분 그리고 리그닌lignin과 같은 복합 분자를 분해한다. 사상균은 많은 양의 미생물체를 형성하기 때문에 양분저장고라 할 수 있다.

 

2-3-3-2-2 효모
효모는 단세포 생물로서 토양에서는 주로 담수된 혐기성 지역에 서식한다. 효모는 당으로부터 발효에 의해 알코올, 유기산을 생성한다. 효모균인  사카로미세스 세레비제Saccharomyces cerevisiae는 계통이 많고 맥주효모, 술 효모 등으로서 사용한다. 그 밖에 간장, 된장 등의 양조나 빵효모로서 중요한 종이 많다.  버섯은 수분과 유기물의 잔사가 충분한 산림이나 초지에 서식한다. 버섯의 지상부인 자실체는 전체의 일부분에 지나지 않는다. 버섯은 목질 조직의 분해와 식물뿌리와의 공생적 관계에 있어 매우 중요한 역할을 하고 있다.

 

빵·맥주·포도주 등을 만드는 데 사용되는 미생물. 곰팡이나 버섯 무리이지만 균사가 없고, 광합성능이나 운동성도 가지지 않는 단세포 생물의 총칭이다. 효모의 어원은 그리스어로 ‘끓는다’는 뜻을 가진다. 이것은 효모에 의한 발효 중에 이산화탄소가 생겨 거품이 많이 생기는 것에서 유래한다. 대부분 토양 속에 살지 않으며 꽃의 꿀샘이나 과일의 표면과 같은 당 농도가 높은 곳에 많이 생육하고 있다. 당을 발효시켜 에탄올과 이산화탄소를 생산하는 능력을 가진 것이 많다. 이 성질은 맥주의 제조나 빵의 발효에 이용되고 있다. 

 

효모 현미경 사진

 

2-3-3-2-3 균근균
토양 사상균의 생태학적 그리고 경제적 중요한 특징의 하나는 사상균과 고등식물 뿌리 간에 공생관계를 형성하는 것이다. 이 관계는 사상균 뿌리라는 뜻을 가진 균근菌根  즉 마이코라이자Mycorrhiza라 불린다. 즉 균근이란 고등식물의 뿌리와 균류가 긴밀히 결합하여 공생관계가 맺어진 뿌리로 크게 외생균근 外生菌根(Ectomycorrhiza)과 내생균근 內生菌根(Endomycorrhiza)으로 구분한다. 균근을 형성하는 균근균 菌根菌(mycorrhizal fungus)은 병원성 사상균이 감염하는 것과 비슷한 과정으로 균사가 식물 뿌리를 침입하면서 형성된다. 자연 생태계의 많은 식물은 균근균과 상호관계를 형성하고 있다. 

 

2-3-3-2-3-1 외생균근
외생균근은 온대 혹은 반건조 지역의 소나무, 자작나무, 너도밤나무, 참나무, 가문비나무, 전나무와 같은 교목 및 관목과 군집을 이루고 있다. 이들 사상균은 뿌리 분비물에 의해 자극을 받으며, 사상균 막에 의해 숙주 뿌리표면이 뒤덮인다. 균사는 뿌리를 침입하여 피층세포 주변의 자유 공간에서 증식하지만 피층의 세포벽을 침입하지는 않고 외부에 서식한다하여 외생이라 한다. 외생균근균Ectomycorrhizal fungi에 감염된 뿌리는 산호 모양ㆍ포크 모양ㆍ혹 모양 등 독특한 형태의 지근을 형성한다. 많은 외생균근균은 임의공생미생물이므로 인공배지에서 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 널리 퍼지게 되므로 신개간지와 같은 경우를 제외하고는 접종이 자연적으로 이루어진다. 외생균근을 만드는 균류에는 버섯 등의 담자균류, 자낭균류 및 접합균류가 있다.

 

2-3-3-2-3-2 내생균근
내생균근으로 중요한 것은 소포수지상체균근小胞樹枝狀體菌根(Vesicular arbuscular mycorrhiza)이라 불리는 VA균근이다. VA균근이 형성되면 균사의 일부는 뿌리 피층 세포벽을 뚫고 들어가 식물 세포 안에 고도로 분화된 작은 주머니 모양의 소포상체와 나뭇가지 모양의 수지상체를 형성한다. 이들 구조는 토양 양분을 숙주 식물에 전달하고 식물로 부터는 당과 같은 광합성 산물을 받는 역할을 한다. 소포는 균근균에 있어 저장 조직의 역할을 한다. 

 내생균근균은 가장 보편적이며 널리 퍼져있는 종이다. 열대 지역에서 그 지방에 이르기 까지 거의 100여종의 균근균이 이러한 형태를 이루고 있다. 옥수수ㆍ목화ㆍ밀ㆍ감자ㆍ콩ㆍ알팔파ㆍ사탕수수ㆍ카사바ㆍ밭벼와 같은 대부분의 작물, 거의 모든 채소류, 사과ㆍ포도ㆍ귤나무와 같은 과수, 단풍나무와 미국삼나무, 카카오나무, 커피나무, 고무나무 등과 같은 수목 역시 내생균근을 형성한다. 내생균근을 형성하지 않는 식물에는 양배추ㆍ겨자ㆍ브로콜리ㆍ사탕무ㆍ근대 및 시금치와 같은 종류가 있다.

 

내생균근에 의한 양분흡수 효과는 척박하거나 비료의 투입이 제한된 곳에서 높다. 경지 경운은 내생균근균의 균사 망을 교란하고 파괴하기 때문에 최소 경운이 내생균근의 효과를 높이는 방법이 되기도 한다. 피복작물과 작물윤환도 내생균근의 효과를 높인다. 대부분의 토양환경에는 자연적인 감염이 이루어지기 때문에 유효균근균 접종에 의한 효과는 일반적으로 낮지만, 토양 훈증 혹은 숙주식물의 제거 등에 의해 토착 내생균근균의 밀도가 낮은 곳에서는 높은 접종효과를 얻을 수 있다.

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흙 냄새를 풍기게 하는 방선균