식물과 미생물의 공생

식물과 미생물의 공생

■ 세균과 곰팡이

여러분! 세균과 곰팡이를 생각하면 무엇이 가장 먼저 떠오르나요? 콜레라처럼 병을 일으키는 병원균? 음식을 상하게 하는 곰팡이? 아마 더럽고 위험하고 안 좋은 것들이라는 생각이 먼저 들지도 모릅니다. 그러나 세균과 곰팡이는 지구 상에서 없어서는 안 되는 중요한 생명체들입니다. 우리 몸 안에도 다양한 세균들이 살고 있습니다. 몸 속 대장에는 4,000종, 입 안에는 1,300종, 코 안에는 900종 등 10,000종이 넘는 세균들이 몸 안에 살고 있습니다. 이 세균 중에는 유산균처럼 우리 몸에 유익한 세균들이 나쁜 세균보다 더 많습니다.

우리 몸에 있는 세균들처럼 식물들도 세균과 곰팡이와 공생 관계를 형성하며 살고 있습니다. 세균과 곰팡이가 식물과 함께 살아가며 어떤 도움을 주고받는지 알아봅시다.

■ 뿌리혹박테리아 - 식물 공생 세균 

사진에서 콩과 식물의 뿌리를 보면, 뿌리 주변에 동글동글한 혹이 달려 있는 걸 볼 수 있습니다. 이 혹은 식물이 병들어서 생긴 혹이 아니라, 뿌리혹박테리아 세균이 뿌리에 공생하면서 만든 구조물입니다. 혹 안에서 뿌리혹박테리아는 공기 중의 질소를 고정하여, 식물이 이용할 수 있는 형태로 바꾸어 식물에게 제공합니다.

▲ 콩과 식물 뿌리의 뿌리혹(출처: 에듀넷)

우리가 식물을 잘 기르기 위해 뿌리는 비료에는 질소 성분의 무기 영양소가 가장 많이 포함되어 있는데, 뿌리혹박테리아는 이런 비료의 역할을 대신해서 질소를 식물에게 제공해 주는 역할을 합니다. 이처럼 뿌리혹박테리아는 농부들에게 경제적 이익을 줄 뿐만 아니라, 과도한 비료 사용으로 인해 토양이 오염되는 것을 막아 주는 역할도 합니다. 그럼 뿌리혹박테리아가 식물로부터 얻는 것은 무엇일까요? 뿌리혹박테리아는 스스로 양분을 만들 수 없습니다. 생명을 유지하기 위해서는 양분이 필요한데, 식물은 이 세균에게 탄수화물과 같은 유기 양분을 공급해 줍니다. 식물과 뿌리혹박테리아는 이러한 공생 관계를 형성하여, 서로 이익을 주고받으며 어울려 살고 있는 것입니다.

▲ 뿌리혹박테리아의 역할(출처: 에듀넷)

그럼 콩과식물은 토양 속의 많은 세균 중에 어떻게 뿌리혹박테리아를 뿌리로 불러들일까요? 식물 뿌리와 뿌리혹박테리아는 서로를 인식할 수 있는 특정 화학 물질을 내보냅니다. 뿌리에서 뿌리혹박테리아를 끌어들이기 위한 화학 신호를 내보내면, 세균은 이에 응답하여 대응하는 화학 신호를 내보내 서로를 인식하게 됩니다. 식물과 세균이 마치 생각이 있는 것처럼 서로를 알아보는 게 신기하지요?

■ 균근균 - 식물 공생 곰팡이 

식물 뿌리와 공생하는 미생물은 세균 밖에 없을까요? 식물 뿌리에 공생하며, 식물에게 도움을 주는 곰팡이들도 있는데, 이러한 곰팡이를 균근균(mycorrhizae)이라고 합니다.

창녕 우포늪에 가보면 갈대, 창포, 부들 등 습지식물들을 많이 볼 수 있습니다. 그런데 습지식물들은 어떻게 물속에서 살 수 있을까요? 또한 물속에 있으면서도 뿌리가 썩지 않는 이유는 무엇일까요?

뿌리가 썩지 않는 이유는 습지 식물이 뿌리를 통해 지속적으로 산소를 내뿜기 때문입니다. 또한 물 속에는 식물이 살아가는 데 필요한 무기 양분이 매우 부족한데, 이때 식물 뿌리에 공생하고 있는 균근균이 질소와 인과 같은 양분을 흡수하여 식물에게 공급해 줌으로써 식물이 건강하게 살아가도록 도움을 줍니다. 이러한 습지 식물뿐만 아니라, 지구에 있는 식물의 80% 이상이 균근균에 감염되어 공생 관계를 형성하며 살아가고 있습니다. 이러한 공생 곰팡이가 없었다면, 지구에는 육상 식물이 거의 없었을지도 모릅니다.

▲ 우포늪의 습지 식물(출처: 에듀넷)

[자료출처: 에듀넷]