유성번식을 통한 무병 천마의 생산

유성번식을 통한 무병 천마의 생산

글·사진 / 박응준 (국립산림과학원 산림생명공학과)

천마의 특성 천마는 농약이나 화학비료를 전혀 사용하지 않는 100% 친환경 농법으로 재배되며, 덩이줄기(괴경)는 치매 및 신경계통의 질병 특히 두부 질환의 예방과 치료에 탁월한 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 광합성 능력이 퇴화된 난초과 식물로 버섯균과의 공생관계를 통해 성장하며, 일반 마와 혼동되는 경우가 있으나 생장 상태나 효능은 전혀 다른 식물이다. 또한 국제자연보호연맹(IUCN)에서는 멸종위기종(Red List)으로 지정해 보호하고 있는 식물이기도 하다. 천마의 국내 생산규모 1990년도 중반 천마 재배균주(뽕나무버섯)가 농촌진흥청(천마1호)과 국립산림과학원(홍릉 천마균)에 의해 개발됨에 따라 천마의 인공재배가 가능하게 되었으며, 현재는 주산지인 춘천 및 무주뿐만 아니라 다양한 생산지로부터 영농조합을 중심으로 재배가 이뤄지고 있으며, 최근 질병의 예방 및 치유를 목적으로 한 대체의약 및 기능성 식품들에 대한 관심이 날로 증가함에 따라 천마의 국내 시장규모도 확대되고 있는 추세이다. 농림수산식품 주요 통계(2010)에 따르면 천마 관련 제품의 연간생산액(2006~2009)은 약 800억 원 정도에 이르고 있으며, 이는 호두, 대추, 잣 등의 주요 임산 소득 작물보다 높은 것으로 알려져 있다(표 참조). 또한 전체 국내 약용작물 생산액의 13.4%를 차지하는 주요 임산물로 그 경제적 중요성이 부각되고 있다. 한약재 또는 관련 식품제조에 사용하기 위해 중국에서 많이 수입되고 있는 것으로 알려져 있으나 정확한 통계는 알려져 있지 않다. 천마 퇴화현상 및 무병 자마의 중요성 천마는 무성번식방법을 통해 생산하게 되는데, 무성번식은 식물 기관의 재생 능력을 이용하여 새로운 개체를 형성하는 과정으로 모체의 우량 형질을 유지할 수 있다는 장점은 있으나 장기적으로 무성번식을 계속하게 되면 품종의 퇴화현상이 일어나게 된다. 즉 천마의 무성번식으로 인한 천마 퇴화현상은 종마 또는 자마를 5~6세대 동안 무성번식방법으로 재배할 경우 성숙마 자체가 작아지고 형태적 모양은 가늘고 길어져 상품성이 크게 저하된다. 퇴화현상의 가장 큰 원인으로서는 저장된 자마의 병원균들에 대한 저항성 감소를 들 수 있다. 일반적으로 천마 재배농가에서는 가을 수확(11월) 및 성숙마 판매 이후에 남은 천마를 이듬해 봄 파종 시기(4월)까지 저온창고에 저장하게 된다. 약 5~6개월의 저장기간 동안 자마는 수확 시 기계적인 상처에 의한 병균의 감염 또는 기존 토양에 존재하고 있던 병원균이 활성화되게 된다. 이러한 현상은 뽕나무버섯균주가 균사속을 통해 천마와의 공생관계를 유지하면서 천마를 생장시키는 것과 동시에 다른 병원균들에 의한 감염에 대한 저항성을 유지시켜주는 역할도 해주게 되지만 일단 공생균주와의 연결이 끊어진 자마는 여러 가지 경로에 의해 감염된 병원균에 대한 저항성이 극도로 감소되는 것이다. 또한 저장 후 시각적으로 건실한 자마를 토양에 식재한다고 하더라도 뽕나무버섯균이 자마에 감염되는 시기에 앞서 자마 표피에 감염돼 있는 병원균이 활성화되어 자마 자체가 손실되어 없어지는 현상이 일어나게 되는 것이다. 이와 같은 현상은 수확 시기에 참나무 골목에서 보이는 뽕나무버섯의 균사속 발달은 양호하나 성숙마는 찾아볼 수 없는 경우가 그렇다고 볼 수 있다. 따라서 자마를 토양에 식재할 때 뽕나무버섯균을 제외한 다른 종류의 병원균 감염이 없는 무병 자마를 이용하는 것이 무엇보다 중요하다고 할 수 있겠다. 유성번식을 통한 무병 천마 생산 봄철에 일반농가들을 중심으로 판매되고 있는 일반 자마는 무병 자마로 볼 수 없으며, 자마로부터 감염돼 있는 병원균을 제거하는 방법 또한 알려져 있지 않다. 일반적으로 무병주(Disease-free) 식물을 유도하는 식물조직배양방법인 생장점 배양은 뽕나무버섯균과의 공생관계 유지가 천마 비대에 필수적이라는 것을 감안할 때 응용되기 어려울 것으로 사료된다. 그러므로 천마 종자를 이용한 유성번식방법을 통해 무균 상태, 즉 종자 발아를 위해 요구되는 종자 발아균과 발아된 원구경의 비대를 위해 요구되는 생장균 같은 2가지 공생균들을 제외한 다른 잡균의 오염이 없는 상태로 자마를 비대시킬 수 있는 방법인 천마 종자를 이용한 기내 유성번식방법이 무병 자마 생산을 위한 최선책이라 할 수 있겠다. 천마의 생활사는 3년 주기로 나눌 수 있다. 즉 파종된 종자가 1차적으로 발아균에 접촉되어 발아가 되면 원구경으로 발달되고, 여기에 뽕나무버섯균이 2차적으로 감염되어 원구경이 비대생장하게 되면 성마로 발달하게 되는 것이다. 이러한 천마의 생활사를 바탕으로 유성번식을 통한 무병 천마의 기내생산방법이 고안되었다. 국립산림과학원 산림생명공학과에서는 2007년부터 천마 종자를 이용한 기내배양 증식법 개발을 위해 인공교배를 통한 종자생산, 신규 애주름버섯균주를 이용한 종자 발아, 발아된 종자로부터 유도된 원구경의 기내배양, 뽕나무버섯균주를 이용한 무병 자마의 기내생산 등에 관련된 기술을 확보하였다. 실제 기내배양을 통해 생산된 자마는 2010년 봄에 일차적으로 천마 재배농가 및 지역 농업기술센터 등에 분양하여 생산에 직접 활용하고 있으며, 일반 자마와 기내배양 무병 자마의 비교생산성 검정이 빠른 시일 내에 이뤄질 수 있을 것으로 사료된다. 또한 지방자치단체 및 농업기술센터 등에 기술이전을 함으로써 무병 자마를 천마 재배농가에 지속적이고 안정적으로 보급할 수 있는 체계를 갖출 예정이다.

기내배양 자마의 생산성 검정을 위한 재배지 시험 A.시험용 기내배양 자마 B.기내배양 자마의 형태 C.일반 자마 D.골목 및 종균 접종방식 E.자마 식재 형태-1 F.자마 식재 형태-2 G.식재 후 토양 덮기 H.건초 덮기 I.생장된 기내배양 자마(식재 후 3개월)