독도에 서식하는 절대기생식물(絶對寄生植物, obligate root parasite)인 초종용(Orobanche coerulescens Stephan)과 소나무 뿌리에 공생하는 송이(松栮, Tricholoma matsutake (S. Ito. & S. Imai) Singer)의 기생과 공생의 상관관계를 관찰하는 과정에서 살펴본 바에 의하면, 독도의 초종용은 갯제비쑥(Artemisia japonica subsp. littoricola Kitam.)에 기생하고, 육지의 초종용은 사철쑥(Artemisia capillaris Thunb.)에 기생하는데, 초종용은 기주식물(寄主植物, host plant)의 속(屬, genus) 수준의 식물생체전위차는 쉽게 극복하는 것으로 파악되었다.
그리고 주름버섯목(目)의 송이버섯과(松栮科, Tricholomataceae)에 속하는 송이는 소나무 뿌리의 피층(皮層, cortex)에 침투하여 세포간극과 세포벽 사이의 탈원형질체(脫原形質體, apoplast)에 존재하면서 탄수화물원을 소나무의 광합성산물을 이용하고, 자신이 축적한 인(燐, phosphorus, P) 등의 무기물을 소나무에 공여하면서 공생하는 활물공생(活物共生, paratrophic symbiosis) 근균류(根菌類, mycorrhiza)인데, 같은 담자균류인 표고버섯은 참나무에 기생하면서 스스로가 참나무의 섬유질과 리그닌을 분해하여 탄수화물원으로 삼지만, 송이는 전적으로 탄수화물원을 소나무의 광합성산물에 의존한다.
호기성균류인 담자균류는 질소를 포함한 무작위적 방향성(random aromatic) 고리형중합체(cyclic polymer)인 리그닌을 분해하는 효소인 라카제(laccase), 페닐옥시다제(phenoloxidase)를 생산하는 주된 생산자이지만, 리그닌의 분해는 물질의 물리적 성질에 따라 다르고, 리그닌의 분해에는 충분한 산소가 공급되어야 하는데, 살아있는 목재는 수액(樹液, sap)으로 포화(飽和)되어 있어서 낮은 산소흐름을 가진 혐기성조건이다.
[註. 진균(fungi)은 화학유기종속생물(化學有機從屬生物, chemoorganotrophic heterotroph, heterotroph)이어서 유기화합물을 탄소, 전자, 에너지원으로 사용한다.
진균류 가운데 송이가 속하는 담자균류(擔子菌類, basidiomycetes)는 유성생식에 관여하는 담자(擔子, basidium)라는 특징적인 구조를 가지고 있으며, 대부분의 담자균류는 부생생물(腐生生物, saprophyte)로 죽은 식물의 잔해 특히 셀룰로오스와 리그닌을 분해하여 탄수화물원으로 사용하지만, 송이와 같은 활물공생생물은 환원된 형태의 에너지함량이 높은 숙주식물의 광합성산물을 자신의 탄수화물원으로 이용한다.
그리고 미생물의 생장과 분열에는 충분한 양의 무기물과 탄소원, 에너지원, 질소원 그리고 인과 황이 요구된다. 대부분의 미생물은 생장과 생존에 필요한 모든 세포구성 성분 합성에 필수적인 효소와 합성경로를 가지고 있지만, 필수적인 효소가 한 가지 이상 결핍되어 있는 미생물도 많다.
따라서 이러한 미생물들은 필수적인 세포구성성분을 모두 합성할 수 없어 합성할 수 없는 특정한 성분이나 그 전구체를 외부에서 흡수해야 한다. 필수적인 세포구성성분이거나 이런 성분의 전구체로 대사에 필수적이지만, 미생물 개체 스스로가 합성하지 못하는 것을 생장인자(生長因子, growth factor)라 하는데, 생장인자에는 단백질합성에 필요한 아미노산, 핵산합성에 필요한 퓨린과 피리미딘, 소량이지만 효소의 보조인자로 작용하는 여러 종류의 비타민 등 세 가지가 있으며, 미생물의 종류에 따라서 필요로 하는 비타민의 종류와 수는 다양하다.
그러므로 일반적인 미생물배양법으로는 배양이 어려운 미생물의 배양에는 기본적인 영양소와 성장인자들의 미세한 농도조절과 전자기에너지공급, 특정한 성장촉진인자 공급 등의 복합적인 기술이 충족되어야 한다.]
그리고 에틸렌과 이산화탄소의 농도가 높거나 페놀성(phenolic) 또는 테르페노이드(terpenoid) 화합물이 존재하면 리그닌 분해곰팡이류의 생장이 둔화(鈍化)되는데, 참나무의 지상부에 있는 표고와는 달리 소나무 뿌리에서 생활하는 송이는 이러한 조건을 모두 갖추고 있다.
또한 소나무 뿌리의 표피조직 상태는 소나무의 나이에 따라 다르고, 담자균류가 생산하는 식물호르몬인 옥신(auxin)과 시토키닌(cytokinin)의 영향으로 형태와 구조가 달라지며, 뿌리의 함유물질 상태는 계절에 따른 식물의 지상부와의 상호물질교환관계에 따라 달라진다. 균류의 생장에는 수분조건이 필수적이다. 그러므로 균류와 공생하는 식물은 토양이 건조해지면 모든 생활사가 불리해진다.
균사체에 집적되는 인의 식물흡수시기와 자실체가 분화하는 시기와의 관계에서 특정한 물질들의 상호자극과 교환, 그리고 전자기화학적 배열상태가 송이버섯 자실체분화의 중요한 요건인 것으로 파악되었다.
송이버섯의 인공재배를 연구하는 연구자들이 대부분 송이원기(松栮原基)와 송이자실체(松栮字實體, Fruit body of Tricholoma matsutake, pine mushroom)를 발생하는 유전자부분과 송이버섯이 필요로 하는 영양물질, 그리고 송이버섯 자실체 발생에 적합한 대기와 토양의 온도조건, 수분조건 토양의 pH, 소나무숲의 조도(照度, illuminance) 등을 위주로 연구의 방향을 정하고 있어서 쉽게 송이버섯 인공재배를 성공하지 못하고 있는 실정인데, 구조유전자(構造遺傳子, structural gene)나 구조유전자 발현을 조절하는 조절유전자(調節遺傳子, regulatory gene)도 유전자를 발현하기 위해서는 유전자 발현을 유도하는 외부 환경과 물질적 자극을 받아야만 유전자가 작동한다.
예로서 난과(蘭科) 식물은 대부분이 근균(根菌, root fungus)으로 내생근균의 격벽균(隔璧菌, septate funfi)인 난근균(蘭根菌, mycorrhiza)과 공생을 하며 종자에 배유(胚乳, endosperm)가 없기 때문에 발아(發芽, germination)와 유식물(幼植物, seedling) 생장에 필요한 영양분을 자체공급 받지 못하므로 종자에 침입하여 발아에 필요한 에너지를 공급해주는 난근균의 도움 없이는 유성생식(有性生殖, sexual reproduction)도 불가능하다.
그리고 난과식물의 일종인 천마(天麻, Gastrodia elata Blume)는 땅속에서 난근균의 일종으로 기생근균인 뽕나무버섯균(Armillariella mellea (Vahl. in Fl. Dan ex Fr.) Karst)과 공생하며, 번식할 때에 생식부분이 지상으로 돌출(突出)한다. 이와 마찬가지로 송이버섯의 자실체는 송이의 생식부분이며, 식물의 꽃부분과 같으며, 자연산 송이버섯 인공재배는 자실체분화가 식물의 개화현상과 동일한 생식현상이라는데 주안점을 두고 연구하여야 성공할 것으로 사료된다.
식물꽃의 개화는 환경이 제공하는 여러 가지 개화적 합성에 따라 식물체 내부에서 변화하는 개화촉진물인 화성소(花性素, florigen)의 자극을 받아 개화에 참여하는 유전자가 작동하여 개화를 하는데(상세한 것은 다 기술할 수 없지만), 송이자실체도 이와 같이 지상의 온도와 토양의 온도가 자실체 생산에 적합한 온도에 이르렀을 때 소나무가 겨울준비를 위하여 뿌리로 내려보내 저장하는 여러 가지 방향물질(scents: 주로 terpenoids계열)과 색소물질(pigments: 주로 anthocyanins, carotenoidse 등), 독성물질(poisons, repellents: diterpenoids계열)을 직접 이용하거나, 이를 개화자극(開花刺戟-字實體分化刺戟, floral stimulus)으로 인지하여 유전자가 작동함으로 자실체를 생산하는 것으로 추정된다.
다년생인 목본식물은 온도가 내려가기 시작하면 저온순응(低溫順應, low temperature adaptation)이 시작되는데, 이 기간에는 광합성이 억제되고, 광합성산물이 뿌리로 내려가는 양이 현저히 줄어든다.
소나무의 광합성산물에 의존하는 송이는 뿌리로 내려오는 소나무의 광합성산물이 줄어들면 생존에 위기의식을 느끼고 번식의 본능이 자극된다.(송이의 자실체는 번식을 하기 위한 생식부분이다.) 그리고 송이는 20년생 이상의 소나무에서 주로 가을에 발생하는데 식물의 방향물질, 독성물질, 색소 등의 고분자화합물은 식물종에 따라서 다르고, 식물의 나이, 온도 등의 조건에 따라서 합성시기와 합성구조가 달라지며, 여기에는 전자기 화학적 경로가 필수적이다.
송이균사를 배양기에서 배양할 때는 연속 배양기를 진동기 위에 두어 균사세포(hyphae cell)의 미세필라멘트체계를 자극하거나 소나무의 생체전기 수준의 전기를 계속 공급해 주면서 균사배양, 송이원기형성, 자실체분화 단계에서 필요한 소나무 자극물질과 호르몬효과(지베렐린)를 대체해 주어야 한다.
그리고 배양액이 함유하고 있는 전기화학적 양은 균사배양은 가능하나 소나무 뿌리에 공생하면서 소나무뿌리와 생체 전기적 균형을 이루면서 생활하는 활물공생 근균인 송이의 자실체분화에는 부족한 것으로 파악되었으며, 사람의 줄기세포배양에도 발암성을 방지하기 위해서는 정밀한 사람의 생체전기적 수준의 전기공급과 조합이 필요한 것으로 추정된다.
그러므로 생물세포 배양에서 생체전기적 수준의 전기 공급이 세포분화 활성화에 미치는 연구를 제안한다.(*특히 송이균사의 빠른 발아촉진에는 춘화처리가 필수적이며, 춘화처리 후에 생성되는 발아촉진호르몬 대체요법도 가능하다. 그리고 송이는 활물기생 및 활물공생생물이므로, 송이자실체 생성에는 20년 이상된 소나무들이 평균적으로 유지하는 생체전기량만큼의 전기공급도 필수적이다.)
