천마의 특성과 재배 및 기내배양

시설(비닐하우스) 재배 자마로부터 유도된 기내배양 영양번식경 자생지의 천마 꽃대(9월) 재배지의 종균, 자마 및 골목 배치 천마

천마는 동양에서 3,000년 전부터 사용되어 온 귀중한 약재자원으로 한방에서는 땅속의 덩이줄기(괴경)를 고혈압, 뇌졸증, 불면증, 경기, 두통, 현기증, 중풍, 신경성 질환의 예방과 치료용으로 이용하고 있다. 또한 당뇨병 등의 성인병과 간 기능 촉진, 피로, 스트레스 해소와 학습능력과 기억력의 증가에 효과가 있다. 특히 예로부터 중풍 등 뇌신경 계통의 약초로는 최고라 하였으며 정풍초(正風草), 수자해좆, 적근(赤根), 귀독우(鬼督郵), 난모(難母), 신초(神草)라는 이름으로도 불린다. 천마의 특성 천마(天麻: Gastrodia eleta Blume)는 난초과에 속하는 다년생 고등식물이지만 엽록소가 없어서 탄소동화능력이 없는 퇴화된 식물의 일종이다. 땅속에 형성되는 덩이줄기(괴경)는 예부터 한방에서 귀중한 한약재로 이용되어 오고 있다. 일생의 대부분을 땅속에서 보내고 1년 중 1개월 정도 높이 1∼1.3m 정도의 꽃대만 나온다. 담자균류인 뽕나무버섯류(Armillaria spp)와 공생하면서 균사속을 섭취 이용한다. 기생식물로 빛이 거의 없는 산림 속에서도 생육이 가능하다. 주로 한국, 중국, 일본 등 북아시아 지역의 표고 700m 이상의 고산지대 참나무 군락 속에서 자생한다. 우리나라에는 자연생 천마가 많이 있었으나 1970년대 후반부터 1980년대 초반 사이에 채취자들의 무분별한 채취로 자생지가 거의 자취를 감추었다. 대체적으로 꽃대줄기와 잎은 15∼18℃ 정도의 봄철에 일시적으로 지상으로 생장한다. 지상부에 형성되는 줄기 색깔에 따라 홍천마, 청천마 및 녹천마로 구별한다. 천마는 동양에서 3,000년 전부터 사용되고 있는 귀중한 약재자원으로 한방에서는 땅속의 덩이줄기(괴경)를 고혈압, 뇌졸증, 불면증, 경기, 두통, 현기증, 중풍, 신경성 질환의 예방과 치료용으로 이용하고 있다. 또한 당뇨병 등의 성인병과 간 기능 촉진, 피로, 스트레스 해소와 학습능력과 기억력의 증가에도 효과가 있다. 특히 예로부터 중풍 등 뇌신경 계통의 약초로는 최고라 하였으며 정풍초(正風草), 수자해좆, 적근(赤根), 귀독우(鬼督郵), 난모(難母), 신초(神草)라는 이름으로도 불린다. 일반적으로 천마는 꽃대 1개에서 20∼80개 정도의 꽃이 피며 아래에서 위의 마지막 꽃이 결실되기까지는 약 15∼20일이 소요된다. 천마의 꽃은 자연 상태에서는 오무라져 있고 향이나 맛이 없어 곤충매개에 의한 수분율이 매우 저조하고, 개화시의 기후조건에 따라 종자 결실률에 차이가 있다. 수분 후 20일(18∼19일) 전에 꼬투리로 수확하여야 한다. 꼬투리의 생체중은 종자의 충실도에 따라 다르나 일반적으로 10∼50㎎(1g=1000mg) 정도로 꼬투리당 3∼5만 개의 종자가 맺힌다. 수확한 꼬투리는 저장온도에 관계없이 10일경까지는 종자활력이 유지된다. 20℃에서는 15일, 30일 이상 장기보존은 5℃ 이하에서 보관하여야 하는데 최장 1년까지 가능하다. 이렇게 종자가 적은 이유는 바람에 의해 퍼질 수 있도록 적응된 것으로 영양분을 가진 배유가 없고 물도 저장하지 못하기 때문이다. 배는 단지 몇 개의 조직화되지 않은 세포들로 구성된 미숙배이다. 따라서 종자가 발아하려면 균과 함께 작용하여 균근(‘곰팡이와 뿌리’의 형태적 단위체)을 형성하여야 한다. 천마의 경우 종자 발아균은 흰애주름버섯균으로 알려져 있다. 종자가 발아하여 천마로 생성하면 뽕나무버섯 균사속(rhizomorph)이 천마에 침입하고 표피, 피층, 전분층 및 중추조직으로 차례로 감염된다. 즉 천마에 감염된 뽕나무버섯의 균사속은 침입부에서 천마세포에 동화되어서 천마 세포가 생장하는 데 필요한 양분으로 이용, 섭취된다. 따라서 천마는 뽕나무버섯균의 균사속과 접촉되지 못하면 영양분을 공급받지 못하여 성장이 중지되거나 비정상적인 생장으로 기형이 된다. 결론적으로 천마가 뽕나무버섯에 붙어 양분과 수분을 공급받는 기생체의 관계로 생장한다. 특이한 생육습성 때문에 자연상태에서는 거의 찾아보기 어려워 귀한 약재로 이용되어 왔다. 야생천마는 산림청에서 보호약초 제9호로 지정하여 보호하고 있다. 천마에 함유된 주요 성분으로는 바닐리알코올, 배당체, 배타시토스래올, 시트릭산 및 팔미틱산 등 다양한 종류의 알칼로이드와 유기산이 있다. 천마 재배 천마는 야생하는 것을 채취하여 약용으로 사용하다가 채취가 힘든데다 수량이 적어 지금은 대부분 재배, 생산하고 있다. 오늘날 천마 재배는 크게 3가지로 구분할 수 있다. 첫째는 임간재배법으로 천마의 자생지, 즉 천마와 뽕나무버섯균이 퍼져 있는 산림 속에 종균 접종없이 천마재배용 원목만을 그대로 묻어서 자연적으로 감염 활착되도록 하는 일종의 반(反)자연재배법으로 천마재배 초기에 주로 이용하였으나, 생산성과 정확성이 결여된 비경제적인 방법이라서 지금은 쓰지 않는다. 둘째는 인공적 재배방법으로 뽕나무버섯균을 원목에 접종하여 토양에 묻은 후, 여기에 자마(길이가 4cm 이하인 새끼 천마)를 접종하여 증식시키는 방법으로 노지 또는 야외재배라 하며, 현재 대부분의 농가에서는 주로 이 방법을 사용한다. 셋째는 시설재배법으로 재배사를 설치하고 재배사 내의 온도와 습도 등 환경을 인위적으로 조절하여 천마를 단기간 내에 생육시켜 수확하는 방법으로 속성재배법이라고 한다. 천마는 1995년 천마 재배용 버섯균인 ‘천마 1호(Armillaria gallica)’ 및 ‘홍릉천마균’의 개발과 보급으로 대량재배에 의한 생산이 가능하게 되었다. 천마 재배에는 종마(자마), 뽕나무버섯균(균사) 외에도 원목(참나무류 골목)과 특히 재배 첫해에 투자비 및 관리비가 많이 소요되지만 2∼3년간 수확이 가능하고 척박지, 모래밭 등 유휴지를 이용할 수 있고 연작이 가능하여 높은 소득을 올릴 수 있다. 현재 거의 재배에만 의존하는 산림자원약용식물로서, 국산 한약재 우수약용작물(GAP)인정품목 후보 및 중국산의 수입규제 제한 품목으로 지정되어 있다. 1997년 이후 천마 재배면적과 생산량은 계속 감소하여 2001년에는 국내 소비량의 30%에 불과한 61t이 생산되어 200t 정도를 외국에서 수입하였다. 또한 1998년 천마가 한약재에서 식품으로 분류 고시되면서 소비가 계속 증가하여 2001년 천마 가격이 1999년 대비 138.5% 상승하여 고소득 작목으로 자리잡았다. 천마 재배는 천마와 뽕나무버섯균을 동시에 관리해야 하는 어려움이 있으나 그 원리만 잘 이해하면 다른 작물보다 쉽게 재배할 수 있으며 다수확까지 가능하다. 현재 천마는 약용 및 식품원료로의 사용으로 수요 및 해외수출이 증가하고 있으나, 수요에 비하여 공급이 심하게 부족하여 가격이 상승하는 추세에 있다. 천마의 재배장소로는 해발 400m 이상으로 연 평균 기온 3∼13°C, 최고 월 평균 기온은 24∼29°C, 최저 월 평균 기온은 1.3∼14°C로 과습과 건조의 피해를 방지할 수 있는 배수양호한 사양토로서 부드러운 흙으로 동남쪽으로 약간 경사진 곳이 좋다. 천마의 매몰 깊이는 10∼20cm가 적당하며 균주의 선태도 천마 생산에 큰 영향을 미친다. 토양산도는 약산성으로 pH 5∼6으로 공해물질이 없어야 하고 유기물 함량은 4∼5% 정도면 좋다. 원목은 활엽수는 모두 가능하나 특히 참나무류(상수리나무, 졸참나무, 굴참나무)가 토양 속에서 오래 견뎌 균사활착이 좋다. 원목의 굵기는 직경 10∼15cm가 적당하다. 원목은 휴면기에 벌채(수분 45∼48%)하고 길이 60·90·120cm로 절단하여 1∼2개월 정도 건조(수분 38∼40%)시켜 사용한다. 균사의 생장은 25∼28℃가 적당하며 15℃ 이하나 30℃ 이상에서는 생장이 현저히 감소한다. 또한 원목에 접종 후 생육적온보다 높거나 낮으며 균 활착이 늦어 잡균이 발생하므로 유의하여야 한다. 재배용 천마의 종균접종은 최저기온 10℃, 최고기온 20℃ 전후인 4월 초순부터 5월 중순이 가장 좋다. 천마 재배시 각별히 유의해야 할 점은 종마(자마) 및 종균의 선택이 품질과 생산량에 큰 영향을 미치므로 우량한 품종의 종마를 선택하여야 한다. 천마의 기내배양 지금까지 천마재배는 자마(종마)로 무성번식을 계속한 결과 품종퇴화 현상이 발생하여 생산된 개체가 가늘고 길어서 상품가치가 없는 경우가 많았다. 계속적으로 무성번식시키게 되면 어린 마(juvenile tuber)만 발생하여 그 다음 해에는 성숙마(mature tuber)가 생산되지 않는다. 이러한 품종퇴화 문제를 해결할 수 있는 가장 좋은 방법으로 첫 번째 종자발아법에 의한 유성번식이 있다. 그러나 천마 종자는 매우 작으며 자연계에서 발아율이 0.01% 이하로 극히 저조하므로 발아를 촉진시킬 수 있는 방법과 발아 및 생장에 적합한 균류의 분리, 선발과 배양이 필요하다. 두 번째 방법은 우량한 품종을 선발하고 여기서 생산된 자마를 이용한 조직배양법으로 기내에서 우량종마를 생산하는 것이다. 실제로 기내 자마배양에서 종마를 생산할 수 있는 전 단계인 영양번식경을 유도할 수 있었다. 유도된 영양번식경을 이용하여 단기간에 경제적으로 대량 배양할 수 있는 생물반응기(배양탱크)에서 품종이 우수한 자마를 대량으로 배양(복제)하여 공급하는 방법을 개발하는 것이다. 세 번째는 천마 종자의 기내발아로 제1세대 영양번식경 및 종마를 배양하여 생물반응기(배양탱크)에서 대량배양(복제)하여 공급하는 방법을 개발하는 것이다. 다만 천마의 기내배양에서 뽕나무버섯균 균사가 천마의 세포조직 깊숙이 침투하여 공생하므로 뽕나무버섯균을 소독한 완전 무균인 배양체를 생산하기는 어렵다. 그러나 뽕나무버섯균 외의 잡균을 완전 멸균한 배양체를 만들어 천마와 뽕나무버섯균 및 배지의 공조배양법을 개발하면 품질이 우량한 종마의 기내대량배양 및 생산도 가능할 것이다.