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문제 정의
- 이에 본 연구에서는 생분해성 광활성 생리활성물질로 알려진 ALA를 공시하여 검정식물의 제초 활성과 주요 해충에 대한 살충활성을 검토하고자 한다.
가설 설정
- c)Values in parenthesis represent % of untreated control.
제안 방법
- ALA의 살충제로서의 가능성을 검토하기 위해 파밤나방과 점박이응애를 대상으로 ALA의 단제 처리와 기존 살충제와의 혼합처리의 효과를 시험하였다. 파밤나방 2~3령기의 유충 30마리를 petti dish에 각각 담고 인공사료를 넣어준 후 ALA와 lufenuron을 각각 농도별로 희석하여 스프레이 처리하였다.
- ALA의 활성을 높이기 위해 처리 직후 16시간동안암처리하고 이후 광이 있는 사육실에 옮겨 놓았다. 생사판별은 해부현미경하에서 붓끝으로 충체를 접촉하여 몸길이정도를 이동하지 못한 개체를 죽은 것으로 간주하였다.
- 조사하였다. 상승효과를 알아보기 위해 lufenuron을 1,000배, 2,000배, 4, 000배로 하고 ALA는 10배를 각각 혼합하여 살충효과를 알아보았다. 약효는 처리 후 1일, 2일, 3일째까지 조사하였으며 3 반복 시험하였다.
- 실제 포장살포로 각 입지별, 즉 경작지에서 적정처리량을 정하고 잡초방제 효과와 작물에 대한 생육 및 약해를 검토하고자 파종 후 15일 된 벼와 피에 각각 0, 5, 10, 15, 그리고 20 mM 농도의 ALA를 처리하였고 대표적 비선택성 경엽제초제 paraquat을 1 mM 농도의 용액을 분무 처리한 후 초장 및 생체중을 비교 조사하였다.
- 상승효과를 알아보기 위해 lufenuron을 1,000배, 2,000배, 4, 000배로 하고 ALA는 10배를 각각 혼합하여 살충효과를 알아보았다. 약효는 처리 후 1일, 2일, 3일째까지 조사하였으며 3 반복 시험하였다. 생사 판별은 파밤나방이 움직임이 없거나 유충체가 말라가고 있는 개체를 죽은 것으로 간주하였다.
- 처리한 petri-dish는 상온에 보관하면서 1일, 2일, 3일 후에 살비율을 조사하였다.
- 콩은 파종 후 30일 째 (바랭이 초장, 20 cm 내외) ALA를 0, 5, 10, 15, 그리고 20 mM 농도로, 대조 제초제 paraquat를 1 mM 농도로 처리하여 처리 후 5일째와 10일 째에 콩의 약해를 달관평가하고 초장과 생체중을 측정하였고 0.25 m2내의 발생 초종별 개체 수와 생체중을 측정하였다. 측정된 자료는 무처리에 대한 상대적 백분율로 환선하여 결과를 분석하였다.
- 파밤나방 2~3령기의 유충 30마리를 petti dish에 각각 담고 인공사료를 넣어준 후 ALA와 lufenuron을 각각 농도별로 희석하여 스프레이 처리하였다.
- 한쪽은 처리 후에 16시간 암상태에 보관 후 광에 노출하여 조사하였다. 상승효과를 알아보기 위해 lufenuron을 1,000배, 2,000배, 4, 000배로 하고 ALA는 10배를 각각 혼합하여 살충효과를 알아보았다.
대상 데이터
- 공시되는 화학물질 ALA(m.w. 18L6)는 Bradyrhi- zobium Japom'cum으로부터 분리된 유전자 heme A를과압하여 만들어 Ecoli로부터 미생물학적으로 대량생산된 것 (Choi 등, 1999)을 Evirongen社로부터 제공받았고 시판되고 있는 합성제품 ALA는 Sigma (St. Louis, MO, USA)로부터 구입하였다. 또한 공시된 살충제 lufenuron(상품명; 파밤탄)은 5% 유제로서 (주) 영일케미컬(대전) 로부터 구입하여 사용하였다.
- Louis, MO, USA)로부터 구입하였다. 또한 공시된 살충제 lufenuron(상품명; 파밤탄)은 5% 유제로서 (주) 영일케미컬(대전) 로부터 구입하여 사용하였다.
데이터처리
- 25 m2내의 발생 초종별 개체 수와 생체중을 측정하였다. 측정된 자료는 무처리에 대한 상대적 백분율로 환선하여 결과를 분석하였다. 주요한 우점초종은 바랭이이었고 그 외에 강아지풀, 쇠비름, 여뀌, 망초 등이 발생하였다.
이론/모형
- 점박이응애 약제 독성 시험 방법으로 leaf disk법을 사용하였고 암컷성충의 살비효과는 강낭콩을 2x2 cm로 잘라 물에 적신 탈지면이 깔린 petridish에 놓고 그 위에 점박이응애 암컷 성충을 30마리씩 접종한 후 30분정도 정착시킨 다음 약제 농도별로 25 cm 거리에서 hand spray로 5초 동안 spray한 후 음건시켰다. 처리한 petri-dish는 상온에 보관하면서 1일, 2일, 3일 후에 살비율을 조사하였다.
성능/효과
- 크게 감소되었다. 1-2엽기 ALA에 대한 벼와 피의 생육 반응에서 초장과 생체중은 벼보다는 피가 더 크게 감소되었다(그림 1).
- 1-2엽기 벼와 피에 대한 ALA의 처리 효과를 그 ALA의 처리 농도가 증가할수록 무처리에 비해 생장이 크게 감소되었다. 1-2엽기 ALA에 대한 벼와 피의 생육 반응에서 초장과 생체중은 벼보다는 피가 더 크게 감소되었다(그림 1).
- ALA 20 mM를 경엽 처리 후 10일째 따른 직파 벼와 피의 초장은 각각 40%와 60% 내외로 감소되는반면 생체중은 이보다 더 높은 각각 65%와 90% 감소를 보였다. 건답을 제외한 전 재배양식에서는 ALA 에 대해 벼보다 피가 더 민감한 것으로 나타났다.
- ALA는 10배액(10 mM)의 고농도에서 lufenuron 1, 000배액보다 높은 살충효과를 보여 90% 살충율을 보였고 16시간 동안의 살포후암치상기간 (PSDIP; post-spray dark incubation period)을 경과하여 광에 노출할 경우 그렇지 않을 경우보다 10% 활성이 증가되어 100% 살충율을 나타냈다(표 2).
- 반면에 화본과 잡초 바랭이는 5 mM 농도 처리에서 0.25 n?내의 총 개체수와 생체중이 각각 53%와 83% 억제되었고 20 mM 처리에서는 각각 96%와 99% 억제를 보여 완벽한 방제율을 보여 주었다. 한편 대조 구로 paraquat을 처리한 콩과 바랭이의 생육은 완전억제되어 고사되었다(표 1).
- 점박이응애에 대해서는 파밤나방에 비해 높은 살충율을 보였으며, 점박이응애에 ALA 10배 처리는 암처리를 여부에 관계없이 높은 살비율을 나타내어 3일째에 100%이었으며, 50배 처리에서는 69% 살비율을 보였으며 암처리 조건에서 약간 더 높은 10배 처리에서는 100%와 50배 처리에서는 10배 처리보다 17% 높은 86%의 살비율을 보여 PSDIP가 있을 때 더 효과적인 활성을 보인 것으로 나타났다(표 3). Rebeiz 등 (1988) 은 ALA 30 mM 이상에서 Trichoplusia ni의 유중에 처리했을 때 90%이상의 살충율보다는 더 높은 활성을 보였다.
- 제초활성 면에서는 화본과에 대해 높은 반면 광엽에 대해서는 낮은 경향을 보이기는 하였으나 기본적으로 비선택성을 나타낸 바 비농경지나 과수원용 경엽처리로서 가장 큰 효과를 기대할 수 있었고, 1~4 엽기의 어린 식물을 5~20 mM의 고농도로 일정한 보조제가 함유된 제형이 개발되면 기대이상의 효과를 볼 수 있을 것으로 판단된다.
- 한편 lufenuron과 ALA 10배액(10 mM) 과 luferon을혼합하여 살포한 결과 암치상 후 광조사를 한 경우가 그렇지 않을 경우에 비해 2일째는 21%, 3일째는 3% 증가된 각각 92%와 100%의 살충율을 보여 단 제보다 그다지 높은 상승효과를 보이지는 않았다(표 2).
후속연구
- ALA는 protoporphyrinogen IX oxidase(Protox IX) 의작용에 의해서 분명한 제초활성을 갖는 유망한 생물 제초제로서 뿐만 아니라 반대적인 급부인 생분해성 식물 생장조절제로서의 개발 가능성이 잠재되어 있어, 작물의 약해경감 및 약효증대 기술, 그리고 ALA 대량생산 기술개발 등과 같은 후발 연구개발이 이루어진다면 더 좋은 성과를 거둘 것으로 기대된다. 특히 ALA를 비선택성 발생 후 경엽처리제로서 적절한 partner와 보조제를 혼합하여 적은 약량으로 고효율(high throughput) 약제로 개발한다면 친환경농법에 합당한 제초제 및 살충제의 대체수단으로 각광을 받을 것으로 기대된다.
- 결론적으로 ALA 생산적 측면에서 앞으로 이물질을 생산하는 유망한 균주를 선발하고 선발균주를 가지고 생물 공학적으로 생산을 최대화시키고 상품화시키는 기술이 앞으로 요구된다. 여기에는 ALA가 PBG로 전환되는 경로를 차단하는데 저해제로 쓰이는 LA (levulinic acid)가 세포생장의 안전성에 영향을 주고있으므로 이를 대체하는 저해제의 선발이 또한 필요하다고 본다.
- 그러나 Rebeiz 등(1984)은 그의 연구 결과에서 광활성 제초물질인 ALA는 식물종, 기관 또는 연령에 따라 그 감수성과 선택성 정도를 달리하는데 몇몇 광엽잡초들은 감수성을 보였으나 옥수수, 밀, 보리 및 귀리에서는 내성을 보였다는 보고가 있었다. 따라서 콩과 바랭이의 선택성 차이는 광엽작물과 화본과 잡초종간의 선택성의 차이라기보다는 나중에 보고된 Rebeiz 등(1988)이 언급한 바 있는 식물종간의 테트라피롤 조성분의 함량차이나 흡수 및 이행량의 차이로 고려해 볼 필요가 있다고 본다.
- 것으로 본다. 또한 ALA를 이용한 살충효과는 특정 대사단계에 관여하여 효력을 나타내는 기존의 살충제와는 다른 작용기작을 갖고 있으므로 환경 친화적 살충제로서의 활용 가능성이 있다고 사료된다.
- 특히 ALA를 비선택성 발생 후 경엽처리제로서 적절한 partner와 보조제를 혼합하여 적은 약량으로 고효율(high throughput) 약제로 개발한다면 친환경농법에 합당한 제초제 및 살충제의 대체수단으로 각광을 받을 것으로 기대된다.
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