천마 연작지의 토양 미생물상 분석

Analysis of Soil Microbes in Continuous Cropping Fields of Gastrodia elata

천마(天麻, Gastrodia elata Blume)는 난초과(蘭草科, Orchidaceae)에 속하는 식물로 잎과 뿌리가 없어 탄소동화능력이 없으며, 뽕나무버섯균과 공생하는 기생식물이다. 천마는 노지 재배에 따른 안정생산 문제가 지속적으로 발생하고 있다. 혹한, 폭우 등 기상환경에 따른 연차간 수량성 차가 673~1,175kg/10a로 크고, 연작에 따른 수량성이 연작 1회 시 29%, 연작 2회 시 68%가 감소하는 경향을 보이고 있다. 따라서, 본 연구는 천마의 연작에 따른 토양내 미생물상의 변화를 분석하기 위해 수행하였다. 본 실험은 초작지, 연작 1회지, 연작 2회지 및 자생지의 각각 3곳에 대한 토양을 Metagenome 분석법을 활용하여 미생물상을 분석하였다. metagenome 분석 결과, 초작지 3곳의 시료를 이용하여 확보한 총 read는 699,221개였으며, 이 중에서 Eukaryota로 분류되지 않은 read는 1,377개(0.2%), no hit, not assign된 read는 10,510개 (1.5%), Bacteria로 분류된 read는 342,916개(49.0%), Eukaryota로 분류된 read는 총 344,418개(49.3%)였다. 그리고 천마의 생육에 영향을 주는 Fusarium 속과 종은 3곳 포장에서 고르게 분포하고 있으며, 총 11,242 read로 전체의 3.3%를 차지하였다. 연작 1회지 3곳의 시료를 이용하여 확보한 총 read는 655,097개였으며, 이 중에서 Eukaryota로 분류되지 않은 read는 1,694개(0.3%), no hit, not assign된 read는 18,985개(2.9%), Bacteria로 분류된 read는 312,201개(47.7%), Eukaryota로 분류된 read는 총 322,217개 (49.2%)였다. 그리고 천마의 생육에 영향을 주는 Fusarium 속과 종은 3곳 포장에서 고르게 분포하고 있으며, 총 11,597 read로 전체의 3.6%를 차지하였다. 연작 2회지 3곳의 시료를 이용하여 확보한 총 read는 651,624개였으며, 이 중에서 Eukaryota로 분류되지 않은 read는 1,753개(0.3%), no hit, not assign된 read는 7,995개(1.2%), Bacteria로 분류된 read는 307,178개(47.1%), Eukaryota로 분류된 read는 총 334,698개(51.4%)였다. 그리고 천마의 생육에 영향을 주는 Fusarium 속과 종은 총 43,877 read로 전체의 13.1%를 차지하였다. 자생지 3곳의 시료를 이용하여 확보한 총 read는 731,719개였으며, 이 중에서 Eukaryota로 분류되지 않은 read는 2,828개(0.4%), no hit, not assign된 read는 585개(0.1%), Bacteria로 분류된 read는 356,690개(48.7%), Eukaryota로 분류된 read는 총 371,616개(50.8%)였다. 그리고 천마의 생육에 영향을 주는 Fusarium 속과 종은 MJH01 자생지에서만 전체의 0.2%(총 660 read)로 극히 일부가 분리되었다. 따라서, 천마의 생육에 영향을 미치는 Fusarium 속과 종은 초작지 3.3%, 연작 1회지 3.6%, 연작 2회지 13.1%, 자생지 0.2%로 나타났으며, 연작 2회 시 급격히 증가하는 것으로 판단되었다.