균근균을 활용한 구상나무(Abies koreana E.H.Wilson) 유묘의 생육 증진 효과

1. 서 론

구상나무(Korean fir)는 1,300 m 이상의 아고산 지역인 지리산, 한라산, 덕유산 등에 분포하는 우리나라 고유종이며, 멸종위기종으로 IUCN 적색 목록 등급에 지정된 대표적인 침엽수 종이다(Hong and Lee, 1995; Kim et al., 2011; Lim et al., 2019; Chae et al., 2022). 또한 지속적인 기후변화로 인한 아고산대 구상나무의 서식지 감소는 매우 빠르게 진행되고 있다(Lee et al., 2023). 이에 구상나무 서식지 감소에 대한 보존 및 복원 대책으로 서식지 환경 규명, 야생동물 피해, 토양 미생물 등 연구가 진행되고 있다(Kim et al., 2017; Han et al., 2022; You et al., 2024).

균근균을 활용한 식물 서식지 복원은 기후 변화와 관련된 스트레스로부터 식물의 회복력을 높이고, 뿌리 시스템의 흡수 표면적을 확장하여 물과 영양소의 흡수를 개선하며, 토양 건강을 증진시키기 때문에 식물 서식지 복원 방법으로 관심을 받고 있다(Tang et al., 2024; Karunarathna, 2024). 식물 육묘 단계에서 초기 성장과 뿌리 성장을 개선하기 위해 균근균을 활용하며(Yen and Tajuddin, 2019), 양묘 단계에서 균근균을 접종한 식물을 복원지에 이식했을 때 묘목의 생존율과 성장이 개선된다고 하였다(Tawaraya and Turjaman, 2016). 또한, 자생 균근균을 활용하여 극한 환경 조건에서도 식물 뿌리 성장과 회복력을 크게 향상시켰으며(El Khaddari et al., 2022), 수목에 적합한 자생 균근균을 확인하고 선택하는 중요성을 강조하였다(Kebede et al., 2023). 구상나무와 균근균에 관한 국내 연구로는, 구상나무 근권 미생물의 역할 조사 연구(Han et al., 2022), Subtercola endophyticus을 활용한 구상나무 성장 연구(Jiang et al., 2022), 구상나무 건강에서 내생 미생물과 착생 미생물의 역할 연구(Choi et al., 2022), 구상나무 성장을 촉진하는 미생물 군집의 역할 연구(Jeong et al., 2023), Aureobasidium을 활용한 구상나무 가뭄 내성 연구(Park et al., 2024) 등이 활발히 진행 중이다. 이러한 연구들은 구상나무 보존과 복원에 있어 균근균의 중요성을 강조하며, 다양한 균근균 적용의 필요성을 제시하고 있다.

이에 본 연구는 모래밭버섯균(Pisolithus tinctorius)과 구상나무 자생 균근균(Oidiodendron maius)을 접종하여, 구상나무 유묘 성장의 효과와 연령에 따른 성장 효과를 검증하고자 한다. 이를 통해 구상나무에 활용가능한 두 균근균의 적합한 활용 조건을 파악하고, 구상나무 유묘의 안정적인 생산 및 현장 복원 관리 방안 마련에 기여하고자 하였다.

2. 재료 및 방법

3. 결과 및 고찰

3.1. 균근균 처리에 따른 구상나무 유묘 생장 차이

균근균 처리에 따른 구상나무 유묘 생장 차이를 분석한 결과는 다음과 같다(Fig. 1). 수고, 뿌리 길이, 근원경, H/D율에서 모두 유의미한 생장 차이가 나타났다(p < 0.05). 수고는 OI 처리구가 PT 및 무처리구보다 약 0.3배 증가하였고, 뿌리 길이 및 근원경은 OI 및 PT 처리구가 무처리구보다 약 0.5배 증가하였다. H/D율은 OI 및 PT 처리구가 CON 처리구보다 약 0.2배 감소하는 경향을 나타냈으며, PT 처리구가 OI 처리구보다 더 감소하였다. 전체적으로 균근균 처리가 무처리구보다 구상나무 유묘 생장에 효과가 있는 것으로 나타났으며, OI 처리구가 PT 처리구보다 종합적으로 성장에 더 효과적인 것으로 사료된다. 선행 연구에 따르면, 균근균 처리는 식물의 생장에 도움이 된다고 하였으며, 본 연구에서도 구상나무 유묘 성장에 긍정적인 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 균근균이 식물의 영양소 흡수를 증가시켜 성장에 긍정적인 영향을 미친다고 보고하였다(Smith and Read, 2008). 또한, Pisolithus tinctorius는 소나무과 식물의 뿌리 성장과 생존률을 향상시키는 데 효과적이며(Frostegard et al., 1993), Oidiodendron maius은 식물의 질소 흡수와 대사 활동에 관여하여 성장을 증진시킨다고 하였다(Churkina et al., 2023; Pescie et al., 2023).

Fig. 1.

Differences in Korean fir growth by mycorrhizal treatment; Plant height (A), Root length (B), Root collar diameter (C), H/D ratio(D); PT: Pisolithus tinctorius, OI: Oidiodendron maius; The analysis indicated that all measured variables showed significant changes over time (p < 0.05) and significant interactions between time and treatment groups (p < 0.05), with corrections for sphericity violations applied as necessary, ensuring the findings' statistical significance.

3.2. 균근균 처리에 따른 구상나무 유묘 생체량 차이

균근균 처리에 따른 구상나무 유묘 생체량 차이를 분석한 결과는 다음과 같다(Fig. 2). 지상부 및 지하부에서 모두 유의미한 생체량 차이가 나타났다(p < 0.05). 지상부 및 지하부의 생건중량의 차이는 OI > PT > CON 순으로 나타났다. 균근균 처리가 무처리구보다 평균 1.8배 증가하였고, OI 처리구가 PT 처리구보다 평균 약 0.3배 더 증가하였다. 선행연구에 따르면, Pisolithus tinctorius는 수분 흡수에 영향을 주며(Sebastiana et al., 2018), Oidiodendron maius는 양분 흡수율을 높여 바이오매스를 증가시킨다고 보고하였다(Baba et al., 2021). 본 연구에서도 같은 경향을 보였으며, Oidiodendron maius 처리가 구상나무 유묘의 생장에 더 효과적인 것으로 나타났다.

Fig. 2.

Differences in Korean fir biomass by mycorrhizal treatment; Top fresh weight (A), Root fresh weight (B), Top dry weight (C), Root dry weight (D); PT: Pisolithus tinctorius , OI: Oidiodendron maius; The analysis indicated that all measured variables showed significant changes over time (p < 0.05) and significant interactions between time and treatment groups (p < 0.05), with corrections for sphericity violations applied as necessary, ensuring the findings' statistical significance.

3.3. 연령별 균근균 처리에 따른 구상나무 유묘 생장 차이

연령별로 균근균 처리에 따른 구상나무 유묘 생장 차이를 분석한 결과는 다음과 같다(Table 1). 다양한 연령대의 유묘를 대상으로 OI와 PT 처리에 따른 생장 차이를 측정하였다. 대부분의 연령대에서 OI 및 PT 처리구는 무처리구에 비해 유의미한 생장 증가를 보였다(p < 0.05). 1년생 유묘에서 PT 처리구는 OI 처리구 및 무처리구보다 전체적으로 더 높은 생장 증가를 나타냈다. 특히 PT 처리구는 OI 처리구보다 약 1.3배 정도 더 증가하였다. 3년생 유묘에서는 PT 처리구와 OI 처리구 모두 무처리구보다 높은 생장량을 보였으며, PT 처리구와 OI 처리구 간의 생장 차이는 1년생보다 적었다. 5년생 유묘에서는 처리구별 전체적인 생장의 차이가 더 명확하게 나타났다. 두 균근균 처리구는 무처리구보다 약 1.8배 정도 생장이 증가하였으며, OI 처리구는 PT 처리구보다 전체적으로 약 0.5배 더 높은 생장을 보였다. 선행연구에 따르면, 균근균 접종의 효과는 식물의 연령에 따라 다르게 나타난다. Pisolithus tinctorius는 다양한 연령대의 식물에서 수분 흡수와 영양소 이동을 촉진하여 생체량 증가에 기여하는 것으로 알려져 있다(Sebastiana et al., 2013). 초기 유묘 단계에서의 효과가 더 크며, 이는 초기 뿌리 발달과 관련이 깊다. 반면, Oidiodendron maius는 특히 초기 유묘 단계에서 양분 흡수를 촉진하여 바이오매스를 증가시키는 데 효과적이며, 연령이 증가함에 따라 그 효과가 생장으로 더욱 두드러지게 나타난다(Pescie et al., 2023). 본 연구에서도 이러한 경향이 확인되었으며, 식물의 발달단계에 따라 균근의 반응이 다르다(Noraldeen et al., 2023). 초기 1년생에서는 PT 처리가 유리하였지만, 3년생 이상에서는 OI 처리가 더 효과적인 것으로 나타났다. 이는 초기 유묘 단계에서의 균근균 접종이 장기적인 생장에 미치는 영향을 고려할 때 중요한 시사점을 제공한다.

Table 1.

Growth and physiological responses of Korean fir seedlings to the experimental group

Fig. 3.

Shape of roots by mycorrhizal fungus treatment; Top fresh weight (A), Control (HY8199, 2X) (B), OI: Oidiodendron maius (HY8213, 1.6X) (C), PT: Pisolithus tinctorius (HY8219, 2X).

4. 결 론

본 연구는 Pisolithus tinctorius와 Oidiodendron maius 균근균을 접종하여 구상나무(Korean fir) 유묘의 생장과 연령별 미치는 효과를 분석하였다. 연구 결과, 두 균근균 처리가 모두 생장 증가에 효과적이였다. 또한 모든 연령대에서 두 균근균 처리구는 무처리구에 비해 유의미한 생장 증가를 보였으며, Oidiodendron maius가 Pisolithus tinctorius보다 더 높은 성장 효과를 나타냈다. 특히, 연령이 증가함에 따라 Oidiodendron maius의 효과가 더 두드러지게 나타났다. 초기 유묘 단계에서는 Pisolithus tinctorius 처리가 유리했으나, 3년생 이상에서는 Oidiodendron maius 처리가 더 효과적이었다. 이는 균근 접종이 초기 뿌리 발달과 장기적인 생장에 중요한 영향을 미친다는 것을 시사하며, 구상나무 유묘의 안정적인 생산 및 현장 복원 관리 방안 마련에 기여할 수 있음을 보여준다. 하지만, 향후 현장에서의 균근 활용에 대한 추가 연구가 필요할 것이다.

Acknowledgments

본 연구는 산림청 국립산림과학원 “멸종위기 고산 침엽수종 보전을 위한 유전다양성 복원 기술 개발(FG0802-2023-01-2024)”의 지원을 받았습니다.

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