신규한 벼 제초제 후보화합물 EK-3439 [3-chloro-2-[4-chlore-2-fluoro-5-(5-methyl-3-phenyl-4,5-dihydroisoxazol-5-yl-methoxy)-phenyl]-4,5,6,7-tetrahydro-2H-indazole]의 실용화를 위한 선택성과 토양 중 행동특성을 조사하였다. 직파 벼와 피 간의 선택성은 파종 후 4일 이내에 처리할 경우에 높게 나타났으며, 처리 후 12시간이 경과되면 환수되어도 제초효과의 변동이 일어나지 않았다. EK-5439와 oxadiazon은 모두 토양 중 이동 폭이 5cm/일의 누수 조건에서 1 cm 이내 이었다. EK-5439의 잔효 반감기는 6.1일 이었고, 동일 조건에서 oxadiazon은 9.6일 이었다. 토양 점토광물 bentonite에 의한 흡착은 oxadiazon에 비하여 상대적으로 큰 것으로 나타났으며 흡착력을 간단하게 평가하는 새로운 방법을 적용하였다.
신규한 벼 제초제 후보화합물 EK-3439 [3-chloro-2-[4-chlore-2-fluoro-5-(5-methyl-3-phenyl-4,5-dihydroisoxazol-5-yl-methoxy)-phenyl]-4,5,6,7-tetrahydro-2H-indazole]의 실용화를 위한 선택성과 토양 중 행동특성을 조사하였다. 직파 벼와 피 간의 선택성은 파종 후 4일 이내에 처리할 경우에 높게 나타났으며, 처리 후 12시간이 경과되면 환수되어도 제초효과의 변동이 일어나지 않았다. EK-5439와 oxadiazon은 모두 토양 중 이동 폭이 5cm/일의 누수 조건에서 1 cm 이내 이었다. EK-5439의 잔효 반감기는 6.1일 이었고, 동일 조건에서 oxadiazon은 9.6일 이었다. 토양 점토광물 bentonite에 의한 흡착은 oxadiazon에 비하여 상대적으로 큰 것으로 나타났으며 흡착력을 간단하게 평가하는 새로운 방법을 적용하였다.
The characteristics of the experimental compound EK-5439 [3-Chloro-2-[4-chloro-2-fluoro-5-(5-methyl-3-phenyl-4,5-dihydroisoxazol-5-yl-methoxy)-phenyl]-4,5,6,7-tetrahydro-2H-indazole] was investigated to characterize as a new herbicide to use in rice field. The selectivity between rice and barnyardgr...
The characteristics of the experimental compound EK-5439 [3-Chloro-2-[4-chloro-2-fluoro-5-(5-methyl-3-phenyl-4,5-dihydroisoxazol-5-yl-methoxy)-phenyl]-4,5,6,7-tetrahydro-2H-indazole] was investigated to characterize as a new herbicide to use in rice field. The selectivity between rice and barnyardgrass was very good when treated from 0 to 4 days after seeding under soil application. In the overflowing experiment, herbicidal efficacy of EK-5439 was stabilized 12 hrs after application. Vertical migrations in submerged paddy soil of EK-5439 and oxadiazon were equally observed below a soil depth of 1 cm under 5 cm/day leaching condition. Half-lives for herbicidal efficacy of EK-5439 and oxadiazon were 6.1, and 9.6 days, respectively, under submerged paddy condition. EK-5439 showed rapid adsorption to the soil clay, such as bentonite.
The characteristics of the experimental compound EK-5439 [3-Chloro-2-[4-chloro-2-fluoro-5-(5-methyl-3-phenyl-4,5-dihydroisoxazol-5-yl-methoxy)-phenyl]-4,5,6,7-tetrahydro-2H-indazole] was investigated to characterize as a new herbicide to use in rice field. The selectivity between rice and barnyardgrass was very good when treated from 0 to 4 days after seeding under soil application. In the overflowing experiment, herbicidal efficacy of EK-5439 was stabilized 12 hrs after application. Vertical migrations in submerged paddy soil of EK-5439 and oxadiazon were equally observed below a soil depth of 1 cm under 5 cm/day leaching condition. Half-lives for herbicidal efficacy of EK-5439 and oxadiazon were 6.1, and 9.6 days, respectively, under submerged paddy condition. EK-5439 showed rapid adsorption to the soil clay, such as bentonite.
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문제 정의
본 논문에서는 신규 제초제 후보 화합물 EK-5439의 실용적 가치를 평가하고자 토양 중 행동 특성으로 환수 실험, 토양입자에 의한 제초제원제의 흡착, 누수에 의한 유효성분의 용탈, 토양 중에서의 잔효반감기 등을 온실 조건에서 기존 제초제oxadiazon과 비교조사한 결과를 보고하고자 하였다.
(강과변, 1995;박과 오, 1988;임 등, 1998).제초제를 처리한 후 강우나 물 관리사고 등에 의해서 담수층이 범람할 경우 효력이 변동될 수 있는데 이와 유사한 상황을 인위적으로 제공하였다. 즉, 온실조건에서 폿트 에 제초제를 처리하고 1, 6, 12, 24시간 후 처리된 담 수 층을 새로운 물로 교환하였다.
제안 방법
파종 후 1, 4, 7, 10일에 제초제를 3 cm 담수상태에서 점적 처리하고 3주 후생체중을 측정하여 무처리와 비교하였다. 모든 실험은 28-33℃(주간), 20"26℃(야간)의 온실에서 수행하였고 사용한 제초제 EK-5439 및 oxadiazone 원제를 용매(아세톤)로 녹이고 tween-20을 0.1% 첨가시킨 증류수로 희석하여 처리 농도를 조정하였다. 제초제 처리용액에 함유된 아세톤의 최종 농도는 50% 이었다.
이 때문에 농약 등록 시 우리나라에서는 토양분해성 시험결과를 첨부하도록 되어 있으며 유럽의 대부분 국가에서는 이와 더불어 토양 중 흡착성 및 이동성의 결과도 첨부하도록 되어 있다. EK-5439의 토양점토광물에 의한 흡착력을 조사하기 위하여 제초제용액을 bentonite와 같은 점토광물과 함께 교반시킨 후 점토광물을 제거시키고 용액만을 처리하여 제초효과를 조사하였다. 피를 파종한 폿트에 1시간 동안 bentonite와 함께 교반시킨 후 원심분리한 상징액을 처리하였을 경우 제초효과는 크게 감소하였다 (그림 4).
표면적 150 cn?의 플라스틱 폿트에 곤죽시킨 논토양을 담고 소정의 농도별 제초제를 처리한 후 온실에 정치하였다. 동일한 면적으로 분할한 구역에 순차적으로 발아(1 mm) 된 피종자 10개를 2일 간격으로 이식하였다. 이식 2주 후 초장을 측정한 후 Gerber법(1970) 을 기준으로 잔효반감기를 계산하였다.
본 연구팀에서는 다양한 구조의 protoporphyrinogen IX oxidase (PPO) 저해제들 중에서 bicyclic pyrazole 유도체 후보 화합물 EK-5439 (3-Chloro-2-[4-chloro-2-fluoro- 5-(5-methyl-3-phenyl-4, 5-dihydroisoxazol-5-ylmethoxy)-phe nyl]-4, 5, 6, 7-tetrahydro-2H-indazole (그림1)을 발명하였다 (Ryu et al., 2001). EK-5439는 잡초 발생 전 토양처리에 의해서 1년생 잡초방제효과가 높고, 벼와 피에 대한 선택성이 매우 우수한 것을 확인하였는데 지금까지 개발된 ppo저호!] 제초제들 중에서는 보기 드물게 벼농사 용 토양처리제로 개발할 수 있는 특성을 가지고 있었다.
파종 후 3 cm 담수상태에서 제초제를 점적 처리 하고 1, 6, 12, 24시간 후 처리된 담수층을 기우려 따라내고 새로운 물로 바꾸어 주었다. 제초효과 및 벼에 대한 약해는 2주 후 잔여식물 체의 생체중을 측정하여 무처리와 비교하였다.
05 g/ml) 1, 3, 6시간 동안 60회/분으로 교반한 후 5,000 xg에서 10분 동안 원심분리 한 것이었다. 제초효과 및 직파벼에 대한 약해는 제초제 처리 2주 후 달관(OTOO)으로 조사하였다.
즉, 환수시키지 않은 EK-5439의 100 g a*ha처리에서 벼와 피의 생체중을 100% 저해하였지만 1시간, 6시간 후에 환수시키면 벼에 대한 약해는 물론 피에 대한 제초효과가 감소되었다. 즉, EK-5439의 100 g ai/ha처리에서 1시간, 6시간 후에 환수시키면 벼의 생육이 각각 40, 20%씩 생장하였다. 그러나 EK-5439의 100 g ai/ha처리 에서 12시간 이후에 환수시키면 환수시키지 않은 무처리와 동일한 생물 활성을 나타내었다.
제초제를 처리한 후 강우나 물 관리사고 등에 의해서 담수층이 범람할 경우 효력이 변동될 수 있는데 이와 유사한 상황을 인위적으로 제공하였다. 즉, 온실조건에서 폿트 에 제초제를 처리하고 1, 6, 12, 24시간 후 처리된 담 수 층을 새로운 물로 교환하였다. 교환하지 않은 대조구와 비교할 경우 제초제 처리 6시간 이내에 환수시키면 약효와 약해가 모두 감소되는 경향이었다 (그림.
제초제를 담수 표면에 점적 처리하고 5 cm/day 속도로 1회용탈시 켰다. 토양 column을 해체하고 표층으로부터 1 cm 씩 분할 채토 하여 1회용 컵폿트로 옮겨 담고 표면을 고른 후 최아시킨 피종자를 10개씩 이식하였다. 파종 2주 후 이동폭을 달관 조사하고 사진으로 기록을 남겼 다 .
5 cm 깊이로 파종하였다. 파종 1일 후 3 cm 담수상태에서 제초제를 처리하였는데, 담수층을 부피로 환산하여 각 농도별 제초제와 점토광물을 함께 교반시킨 후 상징액으로 교체하였다. 교체한 상징액은 제초제원제를 용해시킨 후 bentonite와 함께 250 ml의 Erlenmeyer 훌라스크에 넣고(0.
토양 column을 해체하고 표층으로부터 1 cm 씩 분할 채토 하여 1회용 컵폿트로 옮겨 담고 표면을 고른 후 최아시킨 피종자를 10개씩 이식하였다. 파종 2주 후 이동폭을 달관 조사하고 사진으로 기록을 남겼 다 .
5 cm 깊이로 파종하였다. 파종 후 1, 4, 7, 10일에 제초제를 3 cm 담수상태에서 점적 처리하고 3주 후생체중을 측정하여 무처리와 비교하였다. 모든 실험은 28-33℃(주간), 20"26℃(야간)의 온실에서 수행하였고 사용한 제초제 EK-5439 및 oxadiazone 원제를 용매(아세톤)로 녹이고 tween-20을 0.
5 cm 깊이로 파종하였다. 파종 후 3 cm 담수상태에서 제초제를 점적 처리 하고 1, 6, 12, 24시간 후 처리된 담수층을 기우려 따라내고 새로운 물로 바꾸어 주었다. 제초효과 및 벼에 대한 약해는 2주 후 잔여식물 체의 생체중을 측정하여 무처리와 비교하였다.
폿트 표면에 피종자를 20립씩 혼화시키고 표면을 정지한 후 발아(1 mm)된 동진벼 종자를 폿트당 5립씩 0.5 cm 깊이로 파종하였다. 파종 후 3 cm 담수상태에서 제초제를 점적 처리 하고 1, 6, 12, 24시간 후 처리된 담수층을 기우려 따라내고 새로운 물로 바꾸어 주었다.
폿트 표면에 휴면 각성된 피종자를 20립씩 혼화시키고 표면을 정지한 후 발아(1 mm)된 동진벼 종자를 폿트당 5립씩 0.5 cm 깊이로 파종하였다. 파종 1일 후 3 cm 담수상태에서 제초제를 처리하였는데, 담수층을 부피로 환산하여 각 농도별 제초제와 점토광물을 함께 교반시킨 후 상징액으로 교체하였다.
이론/모형
신규 제초제의 개발은 먼저 Me-Too 방법에 의한 모델 화합물을 선정하고 유도체를 합성하여 치환기의 종류와 위치에 따른 제초 활성 양상을 분석하게 된다. (Henrie et al.
동일한 면적으로 분할한 구역에 순차적으로 발아(1 mm) 된 피종자 10개를 2일 간격으로 이식하였다. 이식 2주 후 초장을 측정한 후 Gerber법(1970) 을 기준으로 잔효반감기를 계산하였다.
성능/효과
EK-5439와 oxadiazon의 이동성 시험을 5 cm/day 속도로 1회용탈시키는 조건에서 비교한 결과 두 약제는 모두 표층부로부터 1 cm까지 이동되는 것으로 확인되었다(그림 5).토양에 처리된 제초제의 대부분은 토양에 의해 흡착되지만 흡착되지 않은 유효성분은 토양수에용해되어 집적유동(mass flow)을 한다 (Dubach, 1971; Goring, 1972; Hamaker, 1976; Walker et al.
이러한 결과는 직파벼 재배지에서도 이용할 수 있음을 시사하며, 적정 처리 시기는 써레질 및 파종 후 5일 이내로 잡초가 많이 자라지 않은 상태에서 처리하여야 할 것으로 생각되었다. 대조약제로 사용하였던 oxadiazon의 경우에도 1일 후와 4일 후에 벼와 피 간의 선택성이 나타났지만 EK-5439에 비하여 선택성의 폭이 작게 나타났다. 생장 시기가 동일한 조건에서 벼와 피 간의 선택성을 나타내는 제초제는 많지 않다.
그러나 제초제 사용 장면을 인위적으로 조절할 수 없으며, 지역과 계절에 따라 다양하게 변화되기 때문에 표준시 험 조건을 적용하여 상대적인 이동성을 측정하게 된다. 본 시험 결과 시험약제 EK-5439의 수직 이동 폭 1 cm는 1년생 잡초의 방제를 위하여 농밀한 처리층을 형성하는데 적합한 이동 특성을 지닌 것으로 생각되었다.
본 실험 결과에서 나타난 바와 같이 EK-5439의 잔효 반감기가 6.1일이며, 대상 잡초피를 100% 방제할 수 있는 양이 6.25 g a㎛라고 한다면 적합한 처리량과 방제 가능 기간을 이론적으로 계산할 수 있다. 실험조건과 동일한 포장에서 100 g aVha로 처리할 경우 반감기 6일 후에는 50 g ai/ha의 처리 효과를 발휘하며, 다시 6일 후에는 25 g ai/ha의 처리효과를 발휘하게 된다.
그러나 7일 후부터는 처 리농도 100 g ai/ha에서도 피를 방제하지 못하여 벼와 피간의 선택성은 나타나지 않았다. 이러한 결과는 직파벼 재배지에서도 이용할 수 있음을 시사하며, 적정 처리 시기는 써레질 및 파종 후 5일 이내로 잡초가 많이 자라지 않은 상태에서 처리하여야 할 것으로 생각되었다. 대조약제로 사용하였던 oxadiazon의 경우에도 1일 후와 4일 후에 벼와 피 간의 선택성이 나타났지만 EK-5439에 비하여 선택성의 폭이 작게 나타났다.
그러나 oxadiazone EK-5439에 비하여 bentonite에 의한 약효 감소가 적은 것으로 나타났다. 즉, 25 g ai/ha 처리시 교반시간이 증가함에 따라 흡착 불활성화가 증가하여 무처리의 50-70% 수준의 생장을 보였으나 50 g ai/ha 처리에서 1~3시간 동안 교반할 경우에는 교반하지 않은 경우와 같이 100% 수준의 방제효과를 보였으나 6시간 교반에서 무처리 60% 수준의 생장율을 보였다. 또한 100~200 g ai/ha 의 처리에서는 6시간의 교반 시에 도 흡착에 의한 제초효과의 감소는 나타나지 않았다.
3).즉, 환수시키지 않은 EK-5439의 100 g a*ha처리에서 벼와 피의 생체중을 100% 저해하였지만 1시간, 6시간 후에 환수시키면 벼에 대한 약해는 물론 피에 대한 제초효과가 감소되었다. 즉, EK-5439의 100 g ai/ha처리에서 1시간, 6시간 후에 환수시키면 벼의 생육이 각각 40, 20%씩 생장하였다.
5 g ai/ha 로 처리할 때 피에 대한 방 제효과는 100%이었으나 bentonite와 함께 1시간만 교반하여도 흡착에 의한 불활성화로 인하여 EK-5439의 제초효과는 무처리와 유사하였다. 처리량 50 g a海에서 도 1시간의 교반시에 무처리의 80% 정도까지 회복되었고, 처리량 100 g ai/ha에서 1, 3, 6시간으로 교반시간이 증가됨에 따라 흡착에 의한 불활성화가 현저하게 진행되어 각각 무처리의 60, 70, 80%까지 회복되었다. 그러나 oxadiazone EK-5439에 비하여 bentonite에 의한 약효 감소가 적은 것으로 나타났다.
제초제의 효과는 토양 중 행동 특성과 같은 환경적 요인은 물론 처리 시기에 따라 다르게 나타나는데 (김길웅, 1992;마와 전, 1997;임 등, 1998;심 등, 2000), 직파벼 와 피의 생장 시기를 동일하게 한 조건에서 1, 4, 7, 10일 후 EK-5439를 처리한 결과(그림2), 1일 후 및 4일 후 처리에서는 벼와 피간의 선택성이 매우 높게 나타났다. 특히 1일 후 처리에서는 처리 농도 12.5 g ai/ha에서 피를 완전 방제 시키면서 벼에 대해서는 약해를 나타내지 않았지만, 처리 농도를 높여 감에 따라 선택성의 폭은 감소되었다. 4일 후 처리에서도 비슷한 경향으로 선택성의 폭이 크게 나타났다.
한편, 대조약제로 사용하였던 oxadiazon도 유사한 경향이었지만 12시간 이내에 환수시키면 벼에 대한 약해는 물론 피에 대한 제초효과가 감소되었다. 그러나 24시간 이후에 환수시키면 환수시키지 않은 무처리와 동일한 생물 활성을 나타내었다.
후속연구
또한 필요에 따라 토양점토광물의 종류를 다양하게 적용할 수 있으며, 원심분리기와 shaker만을 이용하기 때문에 복잡하지 않을 것이다. 본 시험방법에 의한 결과를 기기분석을 통한 흡착량과 연계하여 비교분석한다면 보다 정확한 시험방법이 확립될 수 있을 것으로 생각된다.
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