본 연구는 토양처리용 천연물 제초제의 개발을 보다 신속하게 효율적으로 진행하기 위한 방안으로서 실용적인 입장에서 보다 개선된 검정법을 확립하기 위해 수행되었다. 검정하고자 하는 화합물의 량이 50mg 이상 충분할 경우, 잡초 4초종(피, 바랭이, 자귀풀, 어저귀)이 파종된 $50cm^2$ 토양 표면적을 가진 폿트에서 온실검정을 함으로서 기존의 방법(토양 표면적이 $350cm^2$인 폿트 이용)에 비해 약제 소요량을 7배 줄일 수 있었다. 이때 검정초기 처리농도는 $10,000{\mu}g\;mL^{-1}$ 내외로 하는 것이 적당하였다. 한편 검정용 시료의 량이 10mg 이하로서 미량일 경우는 6 well plate를 이용하되 각 well에 밭토양을 담고 4가지 초종을 파종한 다음 실내에서 제초활성을 검정하는 방법이 추천될 수 있었다. 이는 기존의 방법(토양 표면적이 $350cm^2$인 폿트 이용)에 비해 약제 소요량 및 처리용액 부피를 14배 가까이 줄일 수 있었고 실제에 가까운 데이터를 확보할 수 있어 보다 빠른 속도로 천연물 제초제를 개발하는데 도움이 될 것으로 판단되었다.
본 연구는 토양처리용 천연물 제초제의 개발을 보다 신속하게 효율적으로 진행하기 위한 방안으로서 실용적인 입장에서 보다 개선된 검정법을 확립하기 위해 수행되었다. 검정하고자 하는 화합물의 량이 50mg 이상 충분할 경우, 잡초 4초종(피, 바랭이, 자귀풀, 어저귀)이 파종된 $50cm^2$ 토양 표면적을 가진 폿트에서 온실검정을 함으로서 기존의 방법(토양 표면적이 $350cm^2$인 폿트 이용)에 비해 약제 소요량을 7배 줄일 수 있었다. 이때 검정초기 처리농도는 $10,000{\mu}g\;mL^{-1}$ 내외로 하는 것이 적당하였다. 한편 검정용 시료의 량이 10mg 이하로서 미량일 경우는 6 well plate를 이용하되 각 well에 밭토양을 담고 4가지 초종을 파종한 다음 실내에서 제초활성을 검정하는 방법이 추천될 수 있었다. 이는 기존의 방법(토양 표면적이 $350cm^2$인 폿트 이용)에 비해 약제 소요량 및 처리용액 부피를 14배 가까이 줄일 수 있었고 실제에 가까운 데이터를 확보할 수 있어 보다 빠른 속도로 천연물 제초제를 개발하는데 도움이 될 것으로 판단되었다.
This study was carried out to establish an improved bioassay system on the side of practicality, pre-emergence bioassay which is more effective in developing soil application natural herbicides. A miniaturized method which have a 50 cm2 of soil surface area and was efficient by 7 times compared to t...
This study was carried out to establish an improved bioassay system on the side of practicality, pre-emergence bioassay which is more effective in developing soil application natural herbicides. A miniaturized method which have a 50 cm2 of soil surface area and was efficient by 7 times compared to the existing soil application assay ($350cm^2$ of soil surface area) was established, in which four weed species (Echinochloa crus-galli, Digitaria sanguinalis, Aeschynomene indica, and Abutilon theophrasti) were planted and grown in greenhouse. This would be applicable when the amount of screening compound is much more than 50 mg. The initial application rate was desirable at $10,000{\mu}g\;mL^{-1}$. On the other hand, the 6 well plate assay which has 4 weed species in each well containing upland soil and could be conducted in growth chamber, was established. This assay was resulted in minimizing in level of 1/14 test volume and 1/14 amounts of test compound to the conventional method that has been used for screening of synthetic compounds in KRICT, and applicable for the small amount of test compound (less than 10 mg). Therefore, the improved bioassays established in this study would be helpful for a rapid and efficient development of soil application natural herbicides.
This study was carried out to establish an improved bioassay system on the side of practicality, pre-emergence bioassay which is more effective in developing soil application natural herbicides. A miniaturized method which have a 50 cm2 of soil surface area and was efficient by 7 times compared to the existing soil application assay ($350cm^2$ of soil surface area) was established, in which four weed species (Echinochloa crus-galli, Digitaria sanguinalis, Aeschynomene indica, and Abutilon theophrasti) were planted and grown in greenhouse. This would be applicable when the amount of screening compound is much more than 50 mg. The initial application rate was desirable at $10,000{\mu}g\;mL^{-1}$. On the other hand, the 6 well plate assay which has 4 weed species in each well containing upland soil and could be conducted in growth chamber, was established. This assay was resulted in minimizing in level of 1/14 test volume and 1/14 amounts of test compound to the conventional method that has been used for screening of synthetic compounds in KRICT, and applicable for the small amount of test compound (less than 10 mg). Therefore, the improved bioassays established in this study would be helpful for a rapid and efficient development of soil application natural herbicides.
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문제 정의
그런데 천연물 제초제를 효율적으로 개발하기 위해서는 천연물로부터의 생리활성 물질의 분리 및 탐색 기술, 제초활성 검정 기술, 제제 기술, 소포장 및 대규모 포장시험 기술 등이 종합적으로 필요하지만 특히 합성화합물과는 달리 천연물은 유효성분을 다량 확보하는데 상대적으로 높은 비용이 소요되고, 성분의 다양성 및 물성의 불안정 등 때문에 이들의 특성을 고려한 효과적인 생물검정법의 확립과 운용이 필요한 상황이다. 이를 위해서 본 연구진은 경엽처리 방법으로서 전식물체를 대상으로 생장점에 약제 처리하는 연구내용을 사전에 발표한 바 있으며(Kim 등 2010), 본 연구에서는 보다 간소화된 토양처리 방법을 강구하고자 제반 실험을 진행하였다.
따라서 본 연구에서는 보다 소량의 시료를 가지고, 실제 야외조건에서와 유사한 제초활성 결과를 얻을 수 있도록 재배토양을 이용하여, pipett tip 또는 well plate 수준에서 토양처리 검정을 수행할 수 있는 방법을 구축하고자 실험하였다.
또한 천연물 제초제는 충분한 양의 시료를 확보하기 어려울 수도 있으므로, 가능한 소량으로도 효능을 검정할 수 있는 시스템의 확보가 필요하다. 본 연구에서는 합성화합물을 대상으로 온실조건에서 제초 활성을 검정했던 기존 시스템(Cho 1998; Jang 등 2010)을 축소화시켜 개선하는 방향으로 실험을 진행하였다. 그 결과, 합성화합물 검정시에 적용해 왔던 350cm2 토양 표면적을 가진 폿트에서(Cho 1998) 50cm2 토양 표면적을 가진 폿트로 대체함으로서 약제 소요량을 7배 정도로 줄일 수 있었다(그림 1).
검정법의 타당성과 초기처리 유효농도를 파악하기 위하여 ALA를 포함한 53종의 천연 살초활성물질의 약효를 조사해 보았다. 그 결과, carvacrol외 8종에서 비교적 양호한 토양처리 제초활성반응을 나타내었고(표 1, 그림 1), 본 처리조건에서 상대적으로 매우 미약한 제초활성을 보인 약제는 trans-anethole, basil, cedarwood oil, cinnamon oil, clove oil, eucalyptus GLB, eucalyptus GROD, eugenol, fennel, jojoba bean oil, lavender, neem oil, pelargonic acid, peppermint oil, pine oil, sassafras oil, sunflower oil, turpentine oil, tarragon oil 등이었으며, 기타 aminolevulinic acid, anise oil, bialaphos, bisabolene, caryophyllene oxide, castor oil, camphor, 1,4-cineole, coconut oil, cotton seed oil, geranium, grape fruit, juniper berry, linseed oil, marjoram, peanut oil, pennyriyal, quercetin, rosemary oil, rotenone, safflower seed oil, terpineol, thyme oil, tea tree, wintergreen oil 등은 본 실험조건에서 전혀 활성이 나타나지 않았다.
본 연구는 토양처리용 천연물 제초제의 개발을 보다 신속하게 효율적으로 진행하기 위한 방안으로서 실용적인 입장에서 보다 개선된 검정법을 확립하기 위해 수행되었다. 검정하고자 하는 화합물의 량이 50mg 이상 충분할 경우, 잡초 4초종(피, 바랭이, 자귀풀, 어저귀)이 파종된 50cm2 토양 표면적을 가진 폿트에서 온실검정을 함으로서 기존의 방법(토양 표면적이 350cm2인 폿트 이용)에 비해 약제 소요량을 7배 줄일 수 있었다.
제안 방법
파종된 폿트는 28±5℃(14h/10h=L/D) 온실에 두었으며 파종 후 1일에 조제된 약제를 spray gun으로 토양표면에 폿트당 3.5∼4.0mL 처리하였다.
사각 플라스틱 폿트(가로 9cm, 세로 9cm, 높이 6cm)에 사질양토의 밭토양을 4cm 깊이로 채운 다음(표면적 64cm2), 돌피(Echinochloa crus-galli), 바랭이(Digitaria sanguinalis), 자귀풀(Aeschynomene indica) 및 어저귀(Abutilon theophrasti) 종자를 적정량 파종하였다. 파종된 폿트는 28±5℃(14h/10h=L/D) 온실에 두었으며 파종 후 1일에 조제된 약제를 spray gun으로 토양표면에 폿트당 3.
조제된 약제의 처리농도는 유효성분 기준으로 20,000μg mL-1부터 1/2농도씩 희석하여 2,500μg mL-1까지 처리하였고, 제초활성검정은 약제처리 후 5일 및 10일째에 0∼100% 등급표 기준에 따라 달관조사하였다(0：효과 없음, 100：완전고사).
약제처리된 시료는 25℃ 생육실에서 습윤상태의 아크릴 상자에 보관하였고 처리 후 5일 후에 0∼100% 등급표 기준에 따라 달관조사를 통해 제초활성정도를 종합적으로 평가하였다.
방법 1(M I)：5mL pipett tip(상부 직경 1.36cm)에 밭토양을 담고 잡초 종자를 tip당 1가지씩 파종한 후 동일 토양으로 0.2∼0.5cm 복토하였다.
약제조제는 수용성 시료의 경우 20% acetone(0.1% Tween 20 함유) 용매에 직접 녹여 조제하였고, 비수용성 시료의 경우는 acetone에 먼저 녹인 다음 계면활성제 Tween 20이 포함된 증류수에 희석하여 조제하였는바, 용매 및 계면활성제의 최종농도는 각각 50%, 0.1% 수준으로, 이는 잡초에 어떠한 약해도 유발하지 않았다. 조제된 약제의 처리농도는 유효성분 기준으로 20,000μg mL-1부터 1/2농도씩 희석하여 2,500μg mL-1까지 처리하였고, 제초활성검정은 약제처리 후 5일 및 10일째에 0∼100% 등급표 기준에 따라 달관조사하였다(0：효과 없음, 100：완전고사).
세 가지 방법을 설정하여 검토하였다.
본 연구에서는 세 가지 방법을 설정하여 온실검정에서 선발된 9약제를 가지고 제초활성검정을 실시한 다음, 제초활성 정도와 검정수행시의 각각의 장단점을 비교해 보았다. 먼저 5mL pipett tip을 활용하는 방법(M I)에서의 약제처리 결과는 표 2에서와 같았다.
상기 검정방법간에 보다 확실한 활성차이를 검토하기 위하여 효과 발현이 뚜렷한 3가지 약제(chrysophanic acid, manuka oil, carvacrol)만을 가지고 동일 환경조건에서 실험한 후 4초종에 대한 평균 제초활성을 비교한 결과는 표 5에서와 같았다. 전반적인 활성정도는 온실검정에 비해 실내검정방법에서 방법에 따라 약 20∼50% 높게 나타나는 경향이었으며 그 정도는 chrysophanic acid와 manuka oil 처리에서는 M Ⅲ > M Ⅱ > M1, carvacrol에서는 M Ⅲ > M Ⅱ = M I이었다(표 5, 그림 2).
대상 데이터
본 연구에 사용된 화합물은 시중에서 유통되고 있는 것을 구입하여 사용하였는바, trans-anethrole, aminolevulinic acid(ALA), chrysophanic acid, carvacrol, cedarwood oil, cinnamon oil, clove oil, coconut oil, cotton seed oil, eugenol, geraniol, jojoba bean oil, levulinic acid, methyl(±)-jasmonate, pelargonic acid, quercetin, rotenone, safflower seed oil, sunflower seed oil, terpineol, thymol 등은 시그마알드리히 회사에서 구매하였고, bialaphos는 Meiji(明治)사에서 제공한 상품(루비액제, 유효성분 18%)을 사용하였다.
본 연구에 사용된 화합물은 시중에서 유통되고 있는 것을 구입하여 사용하였는바, trans-anethrole, aminolevulinic acid(ALA), chrysophanic acid, carvacrol, cedarwood oil, cinnamon oil, clove oil, coconut oil, cotton seed oil, eugenol, geraniol, jojoba bean oil, levulinic acid, methyl(±)-jasmonate, pelargonic acid, quercetin, rotenone, safflower seed oil, sunflower seed oil, terpineol, thymol 등은 시그마알드리히 회사에서 구매하였고, bialaphos는 Meiji(明治)사에서 제공한 상품(루비액제, 유효성분 18%)을 사용하였다. 기타 식물 정유 성분은 JIN-AH ENTERPRISE사로부터 구매하거나 최성환 박사가 제공한 시료를 사용하였다.
성능/효과
본 연구에서는 합성화합물을 대상으로 온실조건에서 제초 활성을 검정했던 기존 시스템(Cho 1998; Jang 등 2010)을 축소화시켜 개선하는 방향으로 실험을 진행하였다. 그 결과, 합성화합물 검정시에 적용해 왔던 350cm2 토양 표면적을 가진 폿트에서(Cho 1998) 50cm2 토양 표면적을 가진 폿트로 대체함으로서 약제 소요량을 7배 정도로 줄일 수 있었다(그림 1). 이 때의 검정초종은 온실조건에서의 년중 실험이 가능하고 발아력이 좋아 취급하기 용이한 잡초종으로서 광엽 2초종(자귀풀, 어저귀), 화본과 잡초 2종(돌피, 바랭이)을 사용토록 하였다(Kim 등 2010).
비교적 양호한 토양처리 제초활성반응을 나타내었던 9개 약제 중에서 가장 높은 효능을 보인 것은 manuka oil로서 78μg mL-1에서도 피, 바랭이에 대해서는 90∼100% 제초활성을 보였고, 다른 제초제들과는 달리 백화증상을 나타내었으며 광엽잡초보다는 화본과 잡초에 대하여 상대적으로 높은 제초활성을 나타내는 경향이었다.
검정법의 타당성과 초기처리 유효농도를 파악하기 위하여 ALA를 포함한 53종의 천연 살초활성물질의 약효를 조사해 보았다. 그 결과, carvacrol외 8종에서 비교적 양호한 토양처리 제초활성반응을 나타내었고(표 1, 그림 1), 본 처리조건에서 상대적으로 매우 미약한 제초활성을 보인 약제는 trans-anethole, basil, cedarwood oil, cinnamon oil, clove oil, eucalyptus GLB, eucalyptus GROD, eugenol, fennel, jojoba bean oil, lavender, neem oil, pelargonic acid, peppermint oil, pine oil, sassafras oil, sunflower oil, turpentine oil, tarragon oil 등이었으며, 기타 aminolevulinic acid, anise oil, bialaphos, bisabolene, caryophyllene oxide, castor oil, camphor, 1,4-cineole, coconut oil, cotton seed oil, geranium, grape fruit, juniper berry, linseed oil, marjoram, peanut oil, pennyriyal, quercetin, rosemary oil, rotenone, safflower seed oil, terpineol, thyme oil, tea tree, wintergreen oil 등은 본 실험조건에서 전혀 활성이 나타나지 않았다.
에서도 피, 바랭이에 대해서는 90∼100% 제초활성을 보였고, 다른 제초제들과는 달리 백화증상을 나타내었으며 광엽잡초보다는 화본과 잡초에 대하여 상대적으로 높은 제초활성을 나타내는 경향이었다. Chrysophanic acid, manuka oil, methyl-jasmonate를 제외한 나머지 6가지 약제는 처리 후 5일째의 활성보다 10일째의 활성이 상당히 낮아져 속효성 및 짧은 잔효성의 특징을 가지고 있었고 발아 후 유묘의 신속한 괴사를 유기시키는 제초증상을 보였다. 그리고 levulinic acid 및 methyl-jsamonate는 광엽 잡초보다 화본과 잡초에 대한 활성이 상대적으로 높은 선택 활성을 보였다.
Chrysophanic acid, manuka oil, methyl-jasmonate를 제외한 나머지 6가지 약제는 처리 후 5일째의 활성보다 10일째의 활성이 상당히 낮아져 속효성 및 짧은 잔효성의 특징을 가지고 있었고 발아 후 유묘의 신속한 괴사를 유기시키는 제초증상을 보였다. 그리고 levulinic acid 및 methyl-jsamonate는 광엽 잡초보다 화본과 잡초에 대한 활성이 상대적으로 높은 선택 활성을 보였다. 약제에 따라 다소 차이가 있었지만 전반적으로 5,000μg mL-1 이하에서는 낮은 제초활성을 보였기 때문에 향후 천연물을 대상으로 토양처리 제초활성을 가지는 화합물의 검정시, 초기처리 기준농도는 10,000μg mL-1로 정하는 것이 적당할 것으로 판단되었다.
먼저 5mL pipett tip을 활용하는 방법(M I)에서의 약제처리 결과는 표 2에서와 같았다. Carvacrol, thymol, levulinic acid처리에서는 온실검정 보다 M I에서 약간 높은 제초활성을 보인 반면 geraniol 처리에 의한 피, 어저귀에서는 상대적으로 낮은 활성을 보였지만 나머지 대부분은 온실 폿트실험에서와 유사한 제초활성 결과를 얻을 수 있었다. 그러나 전반적으로 온실검정과 차이가 나는 부분이 많았는바 이는 M I 검정에 있어서 다음과 같은 특징 때문으로 여겨진다.
그러나 전반적으로 온실검정과 차이가 나는 부분이 많았는바 이는 M I 검정에 있어서 다음과 같은 특징 때문으로 여겨진다. 즉 M I 검정은 매우 소량의 화합물 용액을 가지고서도 검정할 수 있는 장점이 있으나(본 연구에서 확립한 온실 토양처리검정법의 1/40 수준), pipett tip에 토양을 채우고 저면관수하는데 있어서 시간이 오래 걸리고 발아시(특히 광엽잡초 종자) 토양 표층 이탈로 활성발현의 불균일이 초래되기 쉬우며, 약간의 외부온도 변화에 의해서도 발아율의 변이가 크게 나타나 비교적 까다롭고 비효율적인 검정 방법이었다.
한편 6 well plate에 모래를 채우고 검정하는 M Ⅲ검정의 결과는 표 4와 같았다. 모든 약제처리에서 온실검정보다 높은 제초활성을 보였다. M Ⅲ는 관행 온실검정법(350cm2 토양표면적을 가진 폿트에 14mL 살포)의 1/14 정도의 화합물 용액을 가지고 검정할 수 있었으나, 지지층이 모래이기 때문에 밭토양에 비해 효과가 증진되어 나타나고 수분관리에 따라 유묘의 입모 상태(standing)가 불량해지거나 썩는 경우가 가끔씩 관찰되었다.
전반적인 활성정도는 온실검정에 비해 실내검정방법에서 방법에 따라 약 20∼50% 높게 나타나는 경향이었으며 그 정도는 chrysophanic acid와 manuka oil 처리에서는 M Ⅲ > M Ⅱ > M1, carvacrol에서는 M Ⅲ > M Ⅱ = M I이었다(표 5, 그림 2).
이상의 실험결과로 보아 천연물 유래 토양처리 제초제 개발을 위한 온실내 생물검정을 수행할 때에는 50cm2 토양표면적을 가진 폿트에 4가지 잡초종자를 파종한 후 초기 처리농도를 10,000μg mL-1 내외로 하여 실험하는 것이 바람직하였다.
이는 실내검정의 경우 온실보다는 식물이 보다 연약하게 자라는 환경조건이기 때문으로 추정된다. 따라서 천연물 제초제 개발시 검정시료가 많을 경우, M I은 검정작업자체가 어렵고 M Ⅲ는 상대적으로 보다 민감한 활성이 발현된다는 단점이 있어 M Ⅱ 방법으로 검정하는 것이 바람직 할 것으로 여겨졌으며 이와 같이 실내에서 토양처리 검정을 실시하면 실제조건에 가까운 데이터를 획득할 수 있어 보다 빠른 속도로 연구개발을 진행시키면서 실용화하는데 도움이 될 것으로 판단되었다. 전반적인 방법간의 효율성은 표 6에 기술된 바와 같다.
본 연구는 토양처리용 천연물 제초제의 개발을 보다 신속하게 효율적으로 진행하기 위한 방안으로서 실용적인 입장에서 보다 개선된 검정법을 확립하기 위해 수행되었다. 검정하고자 하는 화합물의 량이 50mg 이상 충분할 경우, 잡초 4초종(피, 바랭이, 자귀풀, 어저귀)이 파종된 50cm2 토양 표면적을 가진 폿트에서 온실검정을 함으로서 기존의 방법(토양 표면적이 350cm2인 폿트 이용)에 비해 약제 소요량을 7배 줄일 수 있었다. 이때 검정초기 처리농도는 10,000μg mL-1 내외로 하는 것이 적당하였다.
한편 검정용 시료의 량이 10mg 이하로서 미량일 경우는 6 well plate를 이용 하되 각 well에 밭토양을 담고 4가지 초종을 파종한 다음 실내에서 제초활성을 검정하는 방법이 추천될 수 있었다. 이는 기존의 방법(토양 표면적이 350cm2인 폿트 이용)에 비해 약제 소요량 및 처리용액 부피를 14배 가까이 줄일 수 있었고 실제에 가까운 데이터를 확보할 수 있어 보다 빠른 속도로 천연물 제초제를 개발하는데 도움이 될 것으로 판단되었다.
한편 6 well plate에 밭토양을 채우고 검정하는 M Ⅱ 검정의 결과는 표 3과 같았다. Carvacrol 처리에서 온실검정보다 약간 높은 제초활성을 보였을 뿐 나머지 화합물 대부분은 온실 폿트실험에서와 유사한 제초활성 결과를 보여 M I 검정보다 온실검정간의 활성차이가 더 낮아 가장 안정적인 결과를 보여 주었다. M Ⅱ는 관행 온실검정법(350cm2 토양표면적을 가진 폿트에 14mL 살포)의 1/14 정도의 화합물 용액을 가지고 검정할 수 있었다.
후속연구
이들 중 천연물 제초제는 미생물 제초제에 비해 상대적으로 적용범위가 넓고 안정한 살초효과를 기대할 수 있어 매우 활발히 연구되고 있으며, bialaphos, pelargonic acid(nonanoic acid), 여러 가지의 식물정유(많이 알려진 종류로서는 pine oil, clove oil, peppermint oil, lemongrass oil, citronella oil, eucalyptus oil, neem oil, oregano 및 basil, manuka oil 등이 있음), 기타 미생물/식물 추출물과 이의 분리성분 등이 알려져 있지만(Bainard 등 2006; Choi 등 2008; Dayan 등 2009; Douglas 등 2004; Evans 등 2009; Kato-Noguchi와 Ino 2003; Kim 등 2001; Kim과 Lee 2007; Nimbal 등 1996; Rohlfsen 2008; Singh 등 2005; Tworkoski 2002; Vaughn과 Holser 2007; Young 2004), 이들의 잡초방제 효과에 있어서는 농가의 요구 수준에 부응하지 못하고 있는 실정이다. 따라서 앞으로 보다 효능이 우수한 천연물 제초제 개발을 위해 많은 연구가 수행될 필요성이 있다.
약제에 따라 다소 차이가 있었지만 전반적으로 5,000μg mL-1 이하에서는 낮은 제초활성을 보였기 때문에 향후 천연물을 대상으로 토양처리 제초활성을 가지는 화합물의 검정시, 초기처리 기준농도는 10,000μg mL-1로 정하는 것이 적당할 것으로 판단되었다.
내외로 하여 실험하는 것이 바람직하였다. 그러나 검정용 시료의 량이 미량일 경우는 6 well plate를 이용하되 각 well에 토양을 담고 4가지 초종을 파종하여 제초활성을 검정하면 보다 실제에 가까운 데이터를 확보할 수 있어 천연물 제초제를 보다 빠른 속도로 개발하는데 도움이 될 것으로 판단되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
천연물 제초제로는 어떤 것들이 있는가?
생물제초제(bioherbicide)는 ‘살아있는 미생물, 천연에서 유래된 추출물 등을 이용한 위해식물 방제제’로 정의할 수 있는데 세균, 곰팡이, 바이러스 등 미생물을 직접 이용하는 미생물제초제와 미생물이 분비하는 대사산물이나 천연화합물을 추출하여 이용하는 천연물 제초제로 구분될 수 있다(Kim 등 2010). 이들 중 천연물 제초제는 미생물 제초제에 비해 상대적으로 적용범위가 넓고 안정한 살초효과를 기대할 수 있어 매우 활발히 연구되고 있으며, bialaphos, pelargonic acid(nonanoic acid), 여러 가지의 식물정유(많이 알려진 종류로서는 pine oil, clove oil, peppermint oil, lemongrass oil, citronella oil, eucalyptus oil, neem oil, oregano 및 basil, manuka oil 등이 있음), 기타 미생물/식물 추출물과 이의 분리성분 등이 알려져 있지만(Bainard 등 2006; Choi 등 2008; Dayan 등 2009; Douglas 등 2004; Evans 등 2009; Kato-Noguchi와 Ino 2003; Kim 등 2001; Kim과 Lee 2007; Nimbal 등 1996; Rohlfsen 2008; Singh 등 2005; Tworkoski 2002; Vaughn과 Holser 2007; Young 2004), 이들의 잡초방제 효과에 있어서는 농가의 요구 수준에 부응하지 못하고 있는 실정이다. 따라서 앞으로 보다 효능이 우수한 천연물 제초제 개발을 위해 많은 연구가 수행될 필요성이 있다.
생물제초제는 무엇인가?
생물제초제(bioherbicide)는 ‘살아있는 미생물, 천연에서 유래된 추출물 등을 이용한 위해식물 방제제’로 정의할 수 있는데 세균, 곰팡이, 바이러스 등 미생물을 직접 이용하는 미생물제초제와 미생물이 분비하는 대사산물이나 천연화합물을 추출하여 이용하는 천연물 제초제로 구분될 수 있다(Kim 등 2010). 이들 중 천연물 제초제는 미생물 제초제에 비해 상대적으로 적용범위가 넓고 안정한 살초효과를 기대할 수 있어 매우 활발히 연구되고 있으며, bialaphos, pelargonic acid(nonanoic acid), 여러 가지의 식물정유(많이 알려진 종류로서는 pine oil, clove oil, peppermint oil, lemongrass oil, citronella oil, eucalyptus oil, neem oil, oregano 및 basil, manuka oil 등이 있음), 기타 미생물/식물 추출물과 이의 분리성분 등이 알려져 있지만(Bainard 등 2006; Choi 등 2008; Dayan 등 2009; Douglas 등 2004; Evans 등 2009; Kato-Noguchi와 Ino 2003; Kim 등 2001; Kim과 Lee 2007; Nimbal 등 1996; Rohlfsen 2008; Singh 등 2005; Tworkoski 2002; Vaughn과 Holser 2007; Young 2004), 이들의 잡초방제 효과에 있어서는 농가의 요구 수준에 부응하지 못하고 있는 실정이다.
현재까지 화합물의 발아억제활성을 확인하기 위해 적용해 온 검정방법의 문제점은?
화합물의 발아억제활성을 보기위하여 지금까지 적용해 온 대부분의 검정방법은 실내검정의 경우, Petri-dish에 필터페이퍼, 솜, sea sand, 또는 모래 등을 깔고 식물종자를 파종한 다음 약제처리 후 발아여부 및 초기 생장정도를 평가해 왔다(Chon과 Kim 2005; Kim 등 2005; Kim과 Lee 2007; Kim과 Jang 2009; Choi 등 2002; Uddin 등 2009). 그러나 이는 자연조건의 토양을 사용하지 않기 때문에 실제보다 강한 활성이 나타난다거나, 실험방법에 따라서는 상대적으로 보다 많은 량의 천연물 시료가 요구되고 있다. 한편 우리나라 온실검정의 경우도 합성화합물 검정에 사용되었던 방법이(Cho 1998) 그대로 적용되고 있어(Jang 등 2010) 보다 많은 량의 천연물 시료가 소요되고 있는 상황임으로 효율적인 방법으로 개선될 필요가 있다.
참고문헌 (22)
Bainard, L. D., M. B. Isman and M. K. Upadhyaya. 2006. Phytotoxicity of clove oil and its primary constituent eugenol and the role of leaf epicuticular wax in the susceptibility to these essential oils. Weed Science 54(6):833-837.
Cho, K. Y. 1998. Activity evaluation for newly synthesized chemical compounds and related basic research. Final Report of Advanced Technology Development Project, Ministry of Science and Technology. 901 p.
Choi, J. S., J. S. Kim, B. H. Lee, T. J. Kim and K. Y. Cho. 2002. Highly efficient screening of herbicidal substances through germination inhibition of small seeds. Kor. J. Weed Sci. 22(4):399-413.
Choi, S. H., H. M. Gu, J. Y. Ahn, J. S. Nam, H. H. Kim, I. K. Chun and J. J. Lee. 2008. Effects of alone- or mixture-treatment of essential oils on upland weeds and crops. 28(1):61-68.
Chon, S. U., and D. K. Kim. 2005. Allelopathic potential of Xanthium occidentale extracts and residues. Kor. J. Weed Sci. 25(3):163-170.
Dayan, F. E., C. L. Cantrell and S. O. Duke. 2009. Natural products in crop protection. Bioorganic & Medicinal Chemistry 17:4022-4034.
Douglas, M. H., J. W. van Klink, B. M. Smallfield, N. B. Perry, R. E. Anderson, P. Johnstone and R. T. Weavers. 2004. Essential oils from New Zealand manuka : triketone and other chemotypes of Leptospermum scoparium. Phytochemistry 65(9):1255-1264.
Evans, G. J., R. R. Bellinder and M. C. Goffinet. 2009. Herbicidal effect of vinegar and a clove oil product on redroot pigweed (Amaranthus retroflexus) and velvetleaf (Abutilon theophrasti). Weed Tech. 23(2):292-299.
Jang, H. W., B. R Seo, H. J. Hwang, J. D. Kim, J. S. Kim, S. Kim, J. C. Chun and J. S. Choi. 2010. Herbicidal activity of natural product chrysophanic acid. Kor. J. Weed Sci. 30(2):143-152.
Kim, S., S. J. Heo, S. H. Yong, J. S. Kim and J. H. Hur. 2001. Natural compounds as leads for novel herbicides. Kor. J. Weed Sci. 21(3):199-212.
Kim, K. W., J. K. Baek and J. S. Kim. 2005. Isolation of herbicidal compounds from the fruit of Zanthoxylum schinifolium S. et. Z. Kor. J. Weed Sci. 25(3):194-201.
Kim, K. W., and D. G. Lee. 2007. Screening of herbicidal and fungicidal activities from resource plants in Korea. Kor. J. Weed Sci. 27(3):285-295.
Kim, K. W., and H. J. Jang. 2009. Screening of korean native plants with herbicidal activity. Kor. J. Weed Sci. 29(3):194-203.
Kim, J. D., H. W. Jang, B. R. Seo, H. J. Hwang, J. S. Choi and J. S. Kim. 2010. Establishment of foliar application assays for developing natural herbicides. Kor. J. Weed Sci. 30(2):153-163.
Nimbal, C. I., J. F. Pedersen, C. N. Yerkes, L. A. Weston and S. C. Weller. 1996. Phytotoxicity and distribution of sorgoleone in grain sorghum germplasm. J. Agric. Food Chem. 44(5):1343-1347.
Rohlfsen, W. G. 2008. Method and formulation for eliminating moss with oregano oil. U.S. 2008125321, U.S. 2006-604081.
Singh, H. P., D. R. Batish, N. Setia and R. R. Kohli. 2005. Herbicidal activity of volatile oils from Eucalyptus citriodora against Parthenium hysterophorus. Ann. Appl. Biol. 146(1):89-94.
Uddin, M. R., Y. K. Kim, A. U. Park and J. Y. Pyon. 2009. Herbicidal activity of sorgoleone from grain sorghum root exudates and its contents among sorghum cultivars. Kor. J. Weed Sci. 29(3):229-236.
Vaughn, S. F., and R. A. Holser. 2007. Evaluation of biodiesels from several oilseed sources as environmental friendly contact herbicides. Industrial Crops and Products. 26(1):63-68.
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