- 송이버섯과 토양 미생물 군집 간 상호작용 연구 - Investigation of interactions between Tricholoma matsutake and soil microbial communities
[연구필요성]
송이버섯은 과거에 비해 수확량이 약 90% 이상 감소하였으며, 산림 환경 변화와 병해 등 다양한 요인이 복합적으로 작용한 결과로 알려져 있다. 그동안 송이버섯 연구는 토양 환경 등 비생물학적 요인에 주로 집중해 왔으나, 이러한 접근만으로는 송이버섯균의 활착과 자실체 형성을 충분히 설명하기 어렵다.따라서 송이버섯 생태계에서 주변 토양 미생물 군집과의 상호작용, 특히 송이버섯균의 생리적 활동을 보조하는 도우미 미생물의 역할을 규명하는 연구가 필요하며, 이를 위해 다중 메타오믹스 기반의 통합적 분석이 요구된다.
[연구성과/기대효과]
본 연구를 통해 송이버섯이 활발히 존재하는 지역, 과거에 존재했던 지역, 그리고 존재하지 않는 지역의 미생물 군집 구조와 기능적 차이를 밝혔다. 이러한 차이는 송이버섯과 소나무의 공생관계를 보다 안정적으로 유지할 수 있는 생태학적 기반을 제공하며, 송이버섯 생태 복원 연구를 위한 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
[본문]
송이버섯은 소나무와 공생하며 살아가는 버섯으로, 이러한 생태적 특성으로 인해 인공 재배가 불가능해 과거로부터 자연 채취에 의존해 왔다. 본래 생산량이 제한적인 임산물이었으나, 최근에는 기후 변화와 산림 환경 변화로 생산량이 더욱 감소하면서 그 희소성과 중요성이 한층 커지고 있다.
그동안 송이버섯 연구는 토양 수분이나 영양분과 같은 비생물학적 요인에 주로 집중되어 왔으나, 이러한 접근만으로는 송이버섯균의 활착과 자실체 형성까지의 과정을 충분히 설명하는 데 한계가 있었다. 최근에는 공생균과 기주식물 사이의 단순한 관계를 넘어, 주변 토양 미생물과의 상호작용이 함께 작용하여 생태계가 구성된다는 인식이 확산되고 있다. 그러나 송이버섯 서식지에서 토양 미생물들이 어떤 역할을 하며, 송이버섯균과 어떻게 대사적으로 연결되어 있는지는 아직 충분히 밝혀지지 않았다.
토토사이트 농생명공학부 이용환 석좌교수 연구팀은 다중 메타오믹스 분석(토양 속 생명체들의 유전 정보를 통째로 분석하는 첨단 기술)을 통해 송이버섯균과 토양 미생물 군집 간의 독특한 공생적 상호작용을 규명하였다.
연구팀은 송이버섯균이 활발히 분포하는 지역, 과거에 존재했던 지역, 그리고 분포하지 않는 지역의 토양을 비교하여 미생물 군집의 특성을 분석하였다. 그 결과, 송이버섯균이 존재하는 토양에서는 미생물 군집의 구성과 기능이 다른 지역과 뚜렷하게 구분되었으며, 송이버섯균 자실체 형성과 연관된 특정 미생물들이 함께 증가하는 경향을 확인하였다.
특히Conexibacter와Paraburkholderia와 같은 도우미 미생물들은 송이버섯균이 존재하는 토양에서 상대적으로 높은 빈도로 관찰되었으며, 이들이 송이버섯균 자실체 형성 환경과 기능적으로 연계되어 있을 가능성을 제시하였다.
실제로 도우미 미생물들은 송이버섯균과 함께 질소 이용과 관련된 유전자들을 상대적으로 활성화하는 것으로 나타났다. 이와 연계된 아미노산 대사 경로와 식물 생장과 관련된 물질인 IAA(인돌 아세트산, indole-3-acetic acid) 생성과 연관된 유전자를 또한 활발히 유도하였다. 이는 미생물이 소나무와 송이버섯균의 성장과 자실체 형성을 돕는 '천연 비료'이자 '영양제' 역할을 하고 있음을 시사한다.
더 나아가 토양 속 바이러스(박테리오파지) 역시 이러한 미생물 활동에 영향을 줄 수 있음을 발견하여, 송이버섯 생태계가 다양한 생물들이 얽혀 있는 복합적인 시스템임을 보여주었다. 본 연구 결과는 송이버섯균과 소나무의 공생관계를 보다 깊게 이해할 수 있는 새로운 생태학적 틀을 제공하며, 향후 송이버섯 재배지 생태 복원 및 인공 재배 연구를 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 수행되었으며, 마이크로바이옴 분야의 국제학술지 마이크로바이옴(Microbiome; 2025 IF=12.7)에 2025년 12월 11일자로 게재되었다.
본 연구 결과는 송이버섯균과 소나무의 공생관계를 보다 깊게 이해할 수 있는 새로운 생태학적 틀을 제공하며, 향후 송이버섯 재배지 생태 복원 및 인공 재배 연구를 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 수행되었으며, 마이크로바이옴 분야의 국제학술지 마이크로바이옴(Microbiome; 2025 IF=12.7)에 210256년 12월 11일자로 게재되었다.
[연구결과]
Microbiome-wide metabolic synchronization between the ectomycorrhizal fungus Tricholoma matsutake and surrounding soil microbial communities In Hyup Bae, Hyun Kim, Su-Min Kim & Yong-Hwan Lee (Microbiome, )
[그림설명]
그림1. 송이버섯 서식지에서 다양한 미생물들이 함께 만드는 토양 생태계 개념도.
송이버섯이 발생하는 지역에서는 토양 마이크로바이옴의 구성뿐 아니라 영양 대사 기능이 함께 변화하며, 질소 이용과 IAA 생합성과 같은 주요 대사 경로가 활성화된다. 특히 도우미 세균은 질소와 인을 보다 쉽게 이용할 수 있는 형태로 전환함으로써, 송이버섯균과 주변 미생물의 생장과 대사를 지원한다. 이러한 변화는 송이버섯균이 도우미 미생물을 끌어들이고, 여러 미생물이 서로 영향을 주고받으며 살아가는 협력적 생태계를 형성함을 보여준다.