	보도자료

보도 시점	2023. 9. 3.(일) 12:00 (월요일 조간)	배포	2023. 9. 1.(금)

구상나무 뿌리 미생물 군집 연구로 자생지 복원 실마리 찾았다

- 미생물 군집 유전체 분석을 통해 생육에 유리한 외생균근 발견

환경부 소속 국립생물자원관(관장 서민환)은 미생물 군집 유전체 분석 연구를 통해 최근 사라져가고 있는 구상나무 자생지 복원에 적용 가능한 방안을 찾았다고 밝혔다.

크리스마스트리로 잘 알려진 구상나무는 우리나라에만 있는 고유종으로 한라산, 지리산 등 주로 높은 산에서 자란다.

이에 국립생물자원관은 구상나무 뿌리가 곰팡이와 공생하는 것에 착안하여, 2021년부터 구상나무 생장에 도움을 줄 수 있는 미생물을 찾는 연구를 수행했다.

연구는 한라산 등에서 자생하는 구상나무 중 건강한 나무와 고사 중인 나무 토양의 마이크로바이옴(microbiome)*을 비교․분석하는 방식으로 진행했다.

* 미생물군집(microbiota)과 유전체(genome)의 합성어로 주어진 환경에서 서식하거나 다른 생물과 공존하는 모든 미생물의 총체적인 유전정보 또는 미생물군 자체를 의미

마이크로바이옴 기술은 미생물 전체의 유전정보를 분석해 낸다는 점에서 미생물을 직접 분리·배양하는 기존의 방법보다 유용한 미생물 발굴 가능성이 높은 장점을 가지고 있어 최근 식품, 의약 분야 등에서 많이 활용되고 있다.

연구 결과, 건강한 구상나무의 뿌리 표면과 그 주변 토양에서는 비우베리아(Beauveria)속, 클라불리나(Clavulina)속, 토멘텔라(Tomentella)속의 외생균근이 많이 나타난 반면, 고사 중인 구상나무 뿌리에는 외생균근이 없거나 상대적으로 적다는 사실을 알아냈다.

외생균근은 나무의 생장에 필수적인 영양분과 수분을 토양에서 흡수하여 뿌리에 공급하고, 대신 탄수화물 같은 영양분을 얻어 뿌리를 보호하며 양분을 흡수하는 뿌리털 역할을 한다.

따라서 고사하는 구상나무 뿌리에 외생균근을 직접 주입하거나, 주변 토양에 뿌리는 방법으로 고사 속도를 늦추거나 막을 수 있을 것으로 기대된다.

서민환 국립생물자원관장은 “이번 연구를 통해 찾아낸 외생균근의 최적 배양조건을 탐색하고 대량증식 기반과 연계하여 구상나무 자생지 복원에 활용하는 방안을 마련하겠다”라고 밝혔다.

붙임  1. 우리나라 구상나무 주요 자생지 모습.

2. 구상나무 뿌리 균류 마이크로바이옴 분석.

3. 질의응답.

4. 전문용어 설명.  끝.

담당 부서	국립생물자원관	책임자	과 장	조가연	(032-590-7201)
	생물소재활용과	담당자	연구사	유영현	(055-350-7232)

붙임1		우리나라 구상나무 주요 자생지 모습

< 건강한 구상나무(한라산) >

< 고사 중인 구상나무(한라산) >

< 제주도 한라산 구상나무 솔방울과 구상나무잎 모습 >

< 건강한 구상나무(덕유산) >

< 고사 중인 구상나무(덕유산) >

< 건강한 구상나무(지리산) >

< 고사 중인 구상나무(지리산) >

붙임2		구상나무 뿌리 균류 마이크로바이옴 분석

<구상나무 뿌리 균류 마이크로바이옴 군집 상 비교>

(보라: 건강한 구상나무, 노랑: 고사 중인 구상나무)

< 균류 마이크로바이옴 계통 분석 >

균류의 마이크로바이옴 계통정보를 가지형으로 시각화

(파랑: 건강한 구상나무, 노랑: 고사 중인 구상나무)

붙임3		질의응답

1. 구상나무의 복원이 왜 중요한가요?

ㅇ 대한민국이 원산지인 구상나무(Abies koreana, Korean fir)는 크리스마스 트리 등 원예용으로 널리 알려진 소나무목 소나무과 전나무속으로 내륙에서는 덕유산, 지리산에 주로 자생하고 있으며, 제주도 한라산에 분포하고 있다.

최근 기온 상승으로 인한 병해충과 꽃가루 수분 교란 등의 원인과 주변 수종과 경쟁에 밀려 사라져 가고 있어 생물다양성 보전을 위해 지속적인 관리와 복원이 필요한 상황이다.

2. 외생균근 정보를 어떻게 활용할 계획인가요?

ㅇ 국립생물자원관 생물자원증식연구센터(경남 밀양 소재)는 마이크로바이옴 기술로 찾은 미생물 유전정보를 바탕으로 2024년부터 유용한 외생균근의 최적 배양조건을 찾아 대량증식에 활용연구를 이어갈 예정이며 자생식물(구상나무 등) 생장활성 연구 및 자생지 복원에 활용을 추진할 계획이다.

ㅇ 생물자원증식연구센터는 식물과 미생물 최적 증식 조건 연구를 통해 대량증식에 활용하고 있으며, 우리나라 자생식물 생장활성에 도움이 되는 유용한 미생물을 발굴하여 식물-미생물 상호관계 연구와 융합연구에 앞장서기 위해 노력하고 있습니다.

붙임4		전문용어 설명

○ 마이크로바이옴(microbiome)이란?

	마이크로바이옴(microbiome)
		○ (정의) 미생물군집(microbiota)과 유전체(genome)의 합성어로 ‘미생물군유전체’라고 할 수 있으며 인간, 동･식물, 토양, 바다, 호수, 암벽, 대기 등에 공존하는 미생물 군집과 유전체 전체를 의미 - 주어진 환경에 서식하거나 또는 다른 생물과 공존하는 모든 미생물의 총체적인 유전정보 또는 ‘미생물군 자체’를 의미 - 미생물은 균류, 세균, 미세조류 등 미소생물 포함

○ 마이크로바이옴 분석: 생물체의 공통 유전자 일부를 피씨알(PCR) 방법으로 증폭하고 최근에 개발된 차세대염기서열분석법(NGS)으로 서열을 해독한 후, 유전정보 데이터베이스와 비교하여 가장 유사한 생물을 찾고 그 구성비를 파악하는 분석 방법

※ 차세대염기서열분석법(next generation sequencing): 많은 수의 디엔에이(DNA) 조각을 동시에 읽어내어 다량의 유전정보를 빠른 시간 내에 얻을 수 있게 개발된 방법

○ 외생균근: 곰팡이 균사가 뿌리 세포 밖에서 살아가는 생활습성을 가지고, 뿌리 표면 밖에서 균투(Fungal mantle)를 형성하여 식물의 뿌리털 역할을 대신하며, 식물에게 영양분을 공급, 식물-식물의 네트워크 역할 및 이산화탄소를 저장하는 특성이 있다.