연구보문 : 자연과학 ; 황아재배 부추의 생장, 이화학적 성분 및 항산화력

윤영범 ( Young Beom Yun ),류덕교 ( Deok Kyo Ryu ),장세지 ( Se Ji Jang ),권오도 ( Oh Do Kwon ),최현석 ( Hyun Sug Choi ),정하일 ( Ha Il Jung ),국용인 ( Yong In Kuk ) 한국국제농업개발학회 2012 韓國國際農業開發學會誌 Vol.24 No.3

The objective of this study was to evaluate the effect of etiolating on growth, mineral nutrients, total and free amino acids, free sugar, and antioxidative activities in Chinese chive (Allium tuberosum Rottler) plants. Parameters including plant height, shoot fresh weight, and regrowth ratio after seeding of Chinese chive roots under light and dark conditions at 15oC were measured. Results revealed that Chinese chive cultivated under dark conditions increased plant height, shoot fresh weight, and weight of regrown shoot compared with those of light conditions. Chinese chive grown under dark conditions had lower contents of Mg, K, Ca, Fe, and Mn compared with those grown under light conditions, whereas, higher Na content observed for dark-treated Chinese chive. Chinese chive grown fresh dark condition had higher total amino acid (1.7-fold) and most of other amino acid contents but lower valine and phenylalanine contents than those grown light condition. Glucose and sucrose contents in Chinese chive grown under dark condition were higher than those in the light condition, but no significant differences were noticed with fructose and maltose. Maximum (1.8-4.7 times) DPPH radical-scavenging activity was noticed in light grown conditions.

야콘(Smallanthus sonchifolius H. Robinson) 추출물의 제초, 살균 및 살충활성 효과

윤영범(Young Beom Yun),김진화(Jin-Hwa Kim),장세지(Se Ji Jang),김도익(Do Ik Kim),권오도(Oh Do Kwon),국용인(Yong In Kuk) 韓國雜草學會 2012 Weed&Turfgrass Science Vol.32 No.2

본 연구는 야콘의 잎, 줄기, 괴경 추출물 중 어느 부위에서 제초, 살균 및 살충효과가 가장 높은지를 알아보기 위해서 각 부위별로 물, 열수 그리고 메탄올로 추출하였다. 또한 위의 추출방법 중 제초활성능력이 뛰어난 것을 hexane, chloroform, ethyl acetate, BuOH, H₂O로 용매분획하여 잠정적 제초 성분에 대한 특성을 조사하였다. 전반적으로 오이와 보리의 발아율, 초장 및 근장 억제에 대한 추출방법 중에 메탄올 추출법이 가장 효과적이었다. 또한 식물체 부위별로는 괴경에서 가장 효과적이었다. Ethyl acetate, butanol, chloroform, hexane, water의 용매분획에서 오이와 보리의 발아율, 초장 및 근장 저해는 물층에서 가장 좋았고 그 밖의 분획에서는 차이가 없었다. 5%와 10% 야콘 괴경 추출물에 의해 바랭이와 까마중은 각각 70~80%와 95~100% 방제되었다. 그러나 이들 농도의 야콘 괴경 추출물에 의한 오이와 보리 경엽처리에 의한 저해 효과는 인정할 수 없었다. 5% 야콘 잎 추출물 처리 후 3일째 복숭아혹진딧물의 살충률은 50%이었다. 벼멸구의 경우 5% 줄기와 잎(중륵 포함) 추출물에 의한 살충률은 24%로 낮았고 중륵이 배제된 잎 추출물에서 57% 살충률을 보였다. 그러나 5% 잎 추출물에 대한 탄저병, 시들음병, 청고병, 흰잎마름 병원균에 대한 살균효과는 없었다. This research has been carried out to find out the highest effect on insecticidal, fungicidal and herbicidal activities in leaves, stem and tuber extracts of yacon (Smallanthus sonchifolius) and extraction methods such as water, boiling water and methanol. Characteristics of potential herbicidal components among extraction methods were investigated by solvent fractions such as hexane, chloroform, ethyl acetate, butanol, and water. Generally, methanol extract was the best on inhibition of germination rate, plant height, and root length in cucumber and barley. On the other hand, the inhibition effect on growth in cucumber and barley was the best in tuber among plant parts of yacon. Inhibition of germination rate, plant height, and root length in cucumber and barley in solvent fractions was the best in water fraction, but there were no differences in other fractions. Digitaria sanguinalis L. and Solanum nigrum L. by 5 and 10% extractions of yacon tuber were controlled by more than 70~80% and 95~100%, respectively. However, there was no inhibition effect on foliar treatment in cucumber and barley as affected by 5 and 10% extractions of yacon tuber. Mortality of green peach aphid (Myzus persicae Sulzer) was 50% at 3 days after treatment of 5% extracts of yacon leaves. Mortality of brown plant hopper (Nilaparvata lugens Stal) was only 24% in 5% extracts of stems and leaves with midrib, but was 57% in 5% extracts of leaves without midrib. There was no fungicidal effect on anthracnose (Colletotrichum truncatum), wilt disease (Fusarium oxysporum), verticillium wilt (Verticillium dahliae), bacterial blight (Xanthomonus oryzae) in 5% extracts of yacon leaves.

Protoporphyrinogen oxidase (Protox) 저해제 저항성 형질전환 벼의 적응성과 Porphyrin 생합성 경로물질과 관련성

윤영범(Young Beom Yun),권오도(Oh Do Kwon),백경환(Kyoung Whan Back),이도진(Do Jin Lee),정하일(Ha Il Jung),국용인(Yong In Kuk) 韓國雜草學會 2011 Weed&Turfgrass Science Vol.31 No.2

Myxococcus Xanthus (MX, PX)와 Arabidopsis thaliana (AP37) 의 protoporphyrinogen oxidase (Protox) 유전자 과다발현 제초제 저항성 형질전환 벼와 비형질전환벼의 생육 및 수량에 관한 적응성 차이와 벼 생육별시기별 ALA 합성능력, tetrapyrrole 중간물질, 활성산소 발생, 지질과산화 작용 및 항산화효소 능력의 연관성이 조사되었다. Protox 과다발현 형질전환 벼 MX와 AP37의 초장은 이앙 후 43, 50, 65일에 비형질전환벼 비형질전환벼에 비해 유의적으로 적었고, 분얼수는 이앙 후 50일과 65일에 MX와 AP37 뿐만 아니라 PX에서도 비형질전환벼에 비해 유의적으로 적었다. 수확기의 간장과 수량은 MX, PX 및 AP37에서 비형질전환벼에 비해 유의적으로 적었다. 형질전환벼 계통 MX, PX 및 AP37 의 수량감소는 MX의 경우 영화수와 천립중에 의해, PX는 등숙율에 의해, AP37은 영화수, 등숙율 및 천립중에 의해서 기인되었다. 한편, 형질전환벼 계통 MX, PX 및 AP37의 수량감소는 또 다른 년찬변이 연구에서도 관찰되었다. 이러한 형질전환벼 계통의 생육 감소는 이앙 후 생육기간 뿐만 아니라 이앙 전 육묘기간 동안에서도 발생하여 결과적으로 수량이 감소되는 것으로 생각된다. Tetrapyrrole 중간물질 Proto IX, Mg-Proto IX 및 Mg-Proto IX monomethyl ester 의 축적량, 활성산소종(H₂O₂ 와 O₂), MDA, 및 항산화효소(superoxide dismutase, caltalase, peroxidase, ascorbate peroxidase, glutathione reductase) 및 엽록소 함량은 Protox 유전자 과다발현 형질전환벼 계통과 비형질전환벼간에 유의적인 차이가 없어 이들 porphyrin 대사 경로 물질과벼 생육 및 수량감소의 연관성은 적은 것으로 사료된다. 그러나 MX, PX, AP37의 ALA 합성능력은 광노출 후 1일과 이앙 후 52일에 비형질전환벼에 비해 유의적으로 감소하여 이 부분에 대한 상세한 연구가 추후에 수행되어야 할 것으로 보이다. The objectives of this study were to investigate fitness difference in growth and rice yield in herbicide-transgenic rice overexpressing Myxococcus xanthus and Arabidopsis thaliana protoporphyrinogen oxidase (Protox) genes and non-transgenic rice. We also aimed to determine whether these fitness differences are related to ALA synthesizing capacity, accumulation of terapyrroles, reactive oxygen species, lipid peroxidation, and antioxidative enzymes at different growth stages of rice. Plant height of the transgenic rice overexpressing M. xanthus (MX) and A. thaliana (AP37) Protox genes at 43, 50, and 65 days after transplanting (DAT) was significantly lower than that of WT. Number of tiller of PX as well as MX and AP37 at 50 and 65 DAT was significantly lower than that of WT. At harvest time, culm length and yield of MX, PX and AP37 and rice straw weight of MX and AP37 were significantly low compared with WT. The reduction of yield in MX, PX, and AP37 was caused by spikelets per panicle and 1000 grain weight, ripened grain, spikelets per panicle, 1000 grain weight, and ripened grain, respectively. On the other hand,the reduction of yield in MX, PX, and AP37 was also observed in another yearly variation experiment. The reduction of rice growth in MX, PX, and AP37 was observed in seedling stage as well as growth duration in field. There were no differences in tetrapyrrole intermediate Proto Ⅸ, Mg-Proto Ⅸ and Mg-Proto Ⅸ monomethyl ester, reactive oxygen species (H₂O₂ and O₂-), MDA, antioxidative enzymes (SOD, CAT, POX, APX, and GR) and chlorophyll between transgenic lines and wild type, indicating that accumulated tetrapyrrole intermediate and other parameters were not related to growth reduction in transgenic rice. However, ALA synthesizing capacity in MX, PX, and AP37 at one day after exposure to light and 52 DAT was significantly lower than that of WT. Further study is required to elucidate the mechanisms underlying the growth and yield difference between transgenic and WT lines.

Protox 저해형 제초제 저항성 형질전환벼와 비형질전환벼의 환경스트레스에 대한 생리적 반응 차이

윤영범(Young Beom Yun),권오도(Oh-Do Kwon),신동영(Dong Young Shin),현규환(Kyu Hwan Hyun),이도진(Do Jin Lee),정하일(Ha-Il Jung),국용인(Yong In Kuk) 韓國雜草學會 2012 Weed&Turfgrass Science Vol.32 No.1

본 연구는 Protox 저해형 제초제 저항성인 형질전환벼 라인(MX, PX, AP37)과 비형질전환벼(WT)에서 저온, 고온, NaCl 및 chemical(paraquat) 스트레스에 대한 생리적 반응차이를 파악하기 위해 수행되었다. 형질전환벼와 비형질전환벼는 저온실험의 경우 5℃에 1일 그리고 회복을 위해 25℃에 6일 두었고, 고온 실험은 45℃에 4일 그리고 회복을 위해 25℃에 8일 두었다. 또한 0.5%와 1% NaCl 처리 후 6일간 그리고 0~300μMparaquat 처리 후 5일간 형질전환벼와 비형질전환벼의 잎의 피해율, 지상부 생체중 및 생리적 반응(porphyrin 생합성 중간물질, 엽록소 함량)을 조사하였다. 형질전환벼 라인과 WT간에 잎 피해율 및 생제중은 저온처리와 저온처리 후 회복기간에는 유의적인 차이가 없었다. 한편 고온과 고온처리 후 회복 5일까지는 형질전환 라인과 WT간에 초장과 생체중에서 유의적인 차이가 없었으나 회복 6일째에 MX와 PX는 WT에 비해 초장 및 생체중의 감소가 컸다. NaCl 처리 후 잎의 피해율, 엽록소 함량 및 Mg-Proto IX ME 함량은 형질전환벼와 비형질전환벼간에 유의적인 차이가 없었으나 AP37의 Proto IX 함량과 PX와 AP37의 지상부 생체중은 0.5% NaCl 처리에서 WT에 비해 유의적으로 감소하였다. 그러나 paraquat 처리 후 잎의 피해율과 지상부 생체중의 변화는 형질전환벼와 비형질전환벼간에 유의적인 차이를 보이지 않았다. 비록 일부 환경스트레스의 일부 조사기간에서 형질전환벼와 비형질전환벼간에 다른 반응차이를 보였지만 일반적으로 형질전환벼와 비형질전환벼간에 환경스트레스에 유사한 반응차이를 보였다. The objective of this research was to confirm the difference in physiological responses to environmental stresses such as chilling, high temperature, NaCl, and chemical stress (paraquat) in Protox inhibitor resistant-transgenic rice (MX, PX, and AP37) and its non-transgenic counterpart (WT). Transgenic and non-transgenic rice plants were exposed to a chilling temperature of 5℃ for 1 day or a high temperature of 45℃ for 4 days and allowed to recover at 25℃ for 6 days after the chilling treatment or 8 days after the high temperature treatment. Leaf injury, shoot fresh weight, porphyrin biosynthesis substances, and chlorophyll content were investigated in transgenic and non-transgenic rice at 6 days after 0.5% and 1% NaCl treatments or at 5 days after 0~300 ${\mu}M$ paraquat treatments. No significant difference in leaf injury and shoot fresh weight were observed between transgenic and non-transgenic rice during chilling and recovery. Plant height and shoot fresh weight were also similar between transgenic and non-transgenic rice during the high temperature and recovery period (0~5 days). However, plant height and shoot fresh weight in transgenic rice line MX and PX were lower than in non-transgenic rice at 6 days for recovery. Leaf injury, chlorophyll, and Mg-Proto IX ME contents had no significant difference between transgenic rice and non-transgenic rice after NaCl treatment, but Proto IX content for AP37 and shoot fresh weight for PX and AP37 in 0.5% NaCl treatment were significantly reduced compared with non-transgenic rice. There was no difference in leaf injury and shoot fresh weight when comparing transgenic rice and non-transgenic rice after paraquat treatment. Although transgenic rice and non-transgenic rice showed a little difference at a particular measurement period in certain environmental stresses, there was generally no difference in physiological responses between transgenic rice and non-transgenic rice.

토양검정법에 의한 전남지역 논잡초 발생양상과 ALS 저해제 제초제 저항성 논잡초 분포

정장용,윤영범,장세지,현규환,신동영,이정란,권오도,국용인,Jeong, Jang Yong,Yun, Young Beom,Jang, Se Ji,Hyun, Kyu Hwn,Shin, Dong Young,Lee, Jeongran,Kwon, Oh Do,Kuk, Yong In 한국잡초학회한국잔디학회 2018 Weed & Turfgrass Science Vol.7 No.3

This study was to investigate the occurrence patterns of paddy weeds, their resistance levels to an ALS inhibiting herbicide, and to estimate the areas of resistance in these paddy fields. We used soil collected from 358 paddy fields of Jeonnam province in 2017. Based on their life cycles, weeds were 96% annuals and 4% perennial. Additionally, according to morphological classification, 59% were broad leaves, 28% were sedges and 13% were grasses. Different areas within Jeonnam province contained different numbers and occurrence rates of weed species. However, generally, we observed Lindernia dubia var. dubia, Monochoria vaginalis var. plantaginea, Ludwigia prostrata, L. procumbens, Cyperus difformis, Scirpus juncoides, Eleocharis Kuroguwai, Echinochloa oryzoides, and E. crus-galli var. echinata. We also observed seven weeds resistant to an ALS inhibiting herbicide. They were M. vaginalis, S. juncoides, C. difformis, L. dubia, Ludwigia prostrata, E. oryzoides, and E. crus-galli var. echinata. Although there were differences in the number and occurrence rate of resistant weed species to an ALS inhibiting herbicide among areas in Jeonnam province, the M. vaginalis, C. difformis, and S. juncoides occurred in 23 cities and counties in Jeonnam including Gwangju metropolitan city. Based on the rates (52%) of resistant occurrence to an ALS inhibiting herbicide in Jeonnam province, the area of weed resistant paddy fields was estimated to be 91,543 ha. 본 연구는 토양검정법을 이용하여 전라남도 지역 논에서 발생되고 있는 잡초발생 양상과 ALS 저해제 제초제 저항성 여부 검증 및 저항성 잡초 발생 논면적을 예측하고자 수행하였다. 2017년 전남지역 358 필지에서 채취한 토양에 발생한 잡초의 경우 생활사별로 분류한 경우 일년생 96.1%와 다년생 3.9% 발생하였고, 형태적으로 분류한 경우 광엽잡초 59.0%, 사초과 28.3%, 화본과 12.7% 순으로 발생하였다. 비록 전남에서도 시 군별 논잡초 발생 초종수와 초종별 발생율에 차이가 있으나 미국외풀, 물달개비, 여뀌바늘, 밭뚝외풀, 알방동사니, 올챙이고랭이, 올방개, 논피, 물피 등이 발생하였다. 또한 전남지역에서는 ALS 저해제 제초제 저항성 논잡초 물달개비, 올챙이고랭이, 알방동사니, 미국외풀, 여뀌바늘, 물피, 논피 7초종이 발생하였다. 비록 전남 시 군별 ALS 저해제 제초제 저항성 잡초 초종수와 발생율은 다르나 이중 물달개비, 알방동사니, 올챙이고랭이는 광주광역시를 비롯한 전남 23개 시 군에서 발생하였다. 전남지역의 ALS 저해제 저항성 발생율(51.5%)에 기초한 저항성 논잡초 발생 논면적는 91,543 ha로 평가되었다. 따라서 이러한 정보를 활용하여 제초제 저항성 논잡초 효율적 관리 방안을 수립할 수 있을 것으로 판단된다.

Protox 저해형 제초제 저항성 형질환벼와 비형질전환벼의 미질 및 이화학적 성분 차이

정하일(Ha-Il Jung),윤영범(Young Beom Yun),권오도(Oh-Do Kwon),이도진(Do Jin Lee),백경환(Kyoungwhan Back),국용인(Yong In Kuk) 韓國雜草學會 2012 Weed&Turfgrass Science Vol.32 No.1

본 연구의 목적은 Protox 저해형 제초제 저항성인 형질전환벼계통(MX, PX, AP37)과 비형질전환벼(WT) 백미에 대한 미질, 무기물, 구성아미노산, 유리아미노산 및 유리당 함량을 조사하였다. 형질전환벼계통의 완전미, 식미값, 단백질 및 백도(MX와 AP37제외)는 비형질전환벼에 비해 높거나 유사하였고, 형질전환벼 계통의 분상질립, 균열립 및 쇄미(PX와 AP37제외)는 비형질전환벼에 비해 낮았다. 그러나 피해립과 아밀로스함량에서는 형질전환벼계통과 비형질전환벼간에 유의적인 차이가 없었다. PX의 K 함량과 PX와 AP37의 Cu 함량은 WT에 비해 적었을 뿐 일부 다른 무기물에서는 WT보다 형질전환벼계통에서 오히려 높거나 유의적인 차이가 없었다. 대부분 구성 아미노산 함량은 형질전환벼계통에서 WT에 비해 높았거나 유사하였고, 단지 AP37의 Isoleucine 함량만이 WT에 비해 적었다. 한편 유리아미노산 Leucine과 Tyrosine의 경우는 PX와 AP37에서 그리고 총 유리아미노산의 함량의 경우는 PX에서만 WT에 비해 유의적으로 감소하였다. 그러나 형질전환벼 계통의 다른 종류의 유리 아미노산 함량은 WT과 유사하였다. MX와 PX의 Sucrose 함량은 WT에 비해 적었으나 형질전환벼계통의 fructose, glucose 및 maltose 함량은 WT에 비해 높거나 유사하였다. 따라서 Protox 유전자는 벼의 양분구성에 부정적인 영향을 미치지 않는다고 할 수 있다. Characteristics related to grain quality and physiochemical components such as mineral, total amino acid, free amino acid, and free sugar composition were investigated in Protox inhibitor resistanttransgenic rice (MX, PX, and AP37) and its nontransgenic counterpart (WT). Head rice, palatability, protein, and whiteness (except for MX and AP37) of milled transgenic rice were high or similar to those of the non-transgenic counterpart. Immature rice, unfilled grain, and cracked kernels (PX and AP37) of milled transgenic rice were lower than those of its non-transgenic counterpart. However, there were no significant differences in damaged grain between the transgenic rice lines and its counterpart. Potassium content in PX and copper contents in PX and AP37 were only low compared with their non-transgenic counterparts, but other mineral contents in transgenic rice lines were high or showed no significant differences compared with non-transgenic counterparts. Contents of most total amino acid composition in transgenic rice lines were high or similar to those in non-transgenic counterparts, but the content of isoleucine in AP37 was only low compared with its non-transgenic counterpart. On the other hand, free amino acid, leucine and tyrosine in PX and AP37, and total free amino acid in PX were low compared with their non-transgenic counterparts. However, the content of free amino acid in other kinds in transgenic rice lines were similar to those in their non-transgenic counterparts. Contents of sucrose in MX and PX were low compared with non-transgenic counterpars, but contents of fructose, glucose, and maltose in transgenic rice lines were high or similar compared with their non-transgenic counterparts. This results indicated that Protox genes had no negative affect on the nutritional composition of rice.

호박잎에서 Paraquat 활성 억제 물질의 분리, 동정 및 특성 구명

현규환(Kyu Hwan Hyun),윤영범(Young Beom Yun),장세지(Se Ji Jang),신동영(Dong Young Shin),권오도(Oh Do Kwon),최현석(Hyun-Sug Choi),정하일(Ha-Il Jung),국용인(Yong In Kuk) 韓國雜草學會 2012 Weed&Turfgrass Science Vol.32 No.3

선행연구를 통해 18종의 호박 품종에 대한 엽위별 paraquat에 대한 내성 반응을 조사한 결과, 1엽<2엽<3엽 The fourth leaves (younger leaves) amongst extended 4-upper leaves in 18 squash cultivar were the highest tolerance to the paraquat application, followed by third, the second, and the first leaves (older leaves). The forth leaves in Joongangaehobak showed more than three times higher tolerance to the paraquat application than did the first leaves. When the combining of water extract from the fourth leaves with paraquat were applied to the leaves and stems of maize, the paraquat phytotoxicity in maize was reduced compared to the paraquat application alone. Therefore, this study continued to investigate if the phytotoxicity inhibitor exist in the fourth leaves. The water extract in the fourth leaves were isolated by silica gel column chromatography, Sephadex LH-20 column chromatography, TLC, and HPLC, and the substance in the extract was speculated as a malic acid by identifying through NMR. The mixture malic acid and paraquat were applied to the maize to verify the application effect of malic acid on paraquat toxicity. The 100μM of paraquat application alone showed 62% of paraquat toxicity to the corn leaves, while the combined application of 100μM paraquat with malic acid at 0.1, 0.3, 0.5, and 1.0% did not show the symptom.

쌀겨, 보릿겨 처리가 부추와 토란의 생육과 수량 및 잡초방제에 미치는 영향

류덕교(Deok-Kyo Ryu),윤영범(Young-Beom Yun),권오도(Oh-Do Kwon),신동영(Dong-Young Shin),현규환(Kyu-Hwan Hyun),이도진(Do-Jin Lee),국용인(Yong-In Kuk) 韓國雜草學會 2011 Weed&Turfgrass Science Vol.31 No.3

본 연구는 쌀겨, 보릿겨, 태운 쌀겨 및 태운보릿겨를 부추와 토란을 파종하기 전에 시용하고 이들 작물의 생육과 수량증대에 미치는 영향을 알아보기 위해 수행하였다. 이들 4가지 겨류를 처리하고 처리 후 13, 27, 41, 57일 째 조사한 결과 부추의 초장은 보릿겨수비 처리구에서는 조사 전 기간에서 무처리구보다 유의적으로 컸던 반면 다른 처리구에서는 큰 차이를 볼 수 없었다. 또한 겨류처리에 의한 부추 개체수에서도 무처리와 큰 차이가 없었다. 그러나 처리 후 57일 째 조사한 생체중은 무처리구에 비해 4가지 겨류처리구에서 약 2배 많았다. 이들 차이가 토양 화학성분과 관련성이 있는지 알아보기 위해 처리 후 57일째에 토양의 화학성분을 분석한 결과 겨류를 처리한 토양에는 유기물과 유효인산 등이 풍부하였다. 부추 예취 후 14일에 재생한 부추의 지상부 생체중은 4가지 겨류 처리구에서 무처리구에 비해 높은 경향이었으나 보릿겨 처리구에서만 무처리구에 비해 유의적으로 높았다. 4가지 겨류 처리 후 10cm 토란을 이식한 경우, 보릿겨처리구에서만 토란의 지상부 및 지하부 생장량이 무처리에 비해 증가하였다. 그러나 겨류처리 후 종자를 파종 한 경우 오히려 겨류처리에 의해 토란 수량이 감소한 것으로 보아 겨류효과는 작물의 종류 및 이식시기에 따라 다름을 알 수 있었다. Pot 조건하에서 쌀겨 및 보릿겨 처리(2,000, 4,000kg ha-1)후 15일에 조사한 피, 바랭이, 명아주 및 까마중에 대한 잡초방제 효과는 아주 적었고, 포장조건하에서도 겨류처리에 의한 잡초방제 효과는 아주 적었다. 그러나 쌀겨를 ha당 4,000kg 처리 수준에서는 배추와 쑥갓에서 각각 62.6%와 37.2% 생육 저해가 나타났고 그 밖의 옥수수, 호박, 오이 및 부추의 경우에서는 0~19.6%의 생육저해 현상이 나타났다. 보릿겨의 경우도 배추를 제외한 작물종에서 쌀겨와 유사한 생육저해를 보였다. This study was carried out to examine the effect of rice bran, barley bran, burned rice bran, and burned barley bran on the growth and yield of Chinese chive (Allium tuberosum Rottler), taro (Colocasia esculenta), and weed control. When the above 4 brans were examined 13, 27, 41 and 57 days respectively after application, the plant height of Chinese chive applied with burned barley bran was significantly higher than non-treated control, whereas the other brans did not have any distinct effect on the plant height or population number of Chinese chive. However, when examined 57 days after the application of the above 4 brans, all the plants applied with brans showed more than twice the improvement in shoot fresh weight compared with non-treated control. A chemical analysis of soil 57 days after the application of the above 4 brans showed that the soils were richer in available phosphate and organic matter. Shoot fresh weight of Chinese chive at 2 weeks after cutting was significantly higher in barely bran treated plot than in non-treated plot. In the case of taro, only taro plots transplanted when 10 cm tall and applied with barley bran showed an improvement in growth increment of both the underground and above parts. However, when sowed seeds after the application of the 4 brans, the yield of taro was reduced by the brans. Thus this research indicates that the effect of brans is differ based on the amount of bran applicationas well as crops. The effect of weed control on Echinochloa crus-galli, Digitaria clliaris, Chenopodium album, and Solanum nigrum as affected by brans was very low in pot conditions. Weed efficacy of the brans was also very low in field conditions. Growth of Chinese cabbage and garland chrysanthemum was inhibited 63% and 37% by rice bran at 4,000 kg ha-1, respectively, but other crops such as maize, squash, cucumber, and Chinese chive were inhibited by 0-20%. These results were similar to that of barley bran except for Chinese cabbage.

Protoporphyrinogen Oxidase 저해형 제초제 Oxyfluorfen에 대한 호박 엽령별 내성기작

국용인(Yong In Kuk),윤영범(Young Beom Yun) 韓國雜草學會 2010 Weed&Turfgrass Science Vol.30 No.2

Protoporphyrinogen oxidase(Protox) 저해형 제초제인 oxyfluorfen에 대한 내성차이는 동일 개체내의 호박 엽령에서 관찰되었다. 엽위별 oxyfluorfen에 내성기작을 구명하기 위해 잎의 피해정도, 세포내 구성물질의 누출, 포르피린 생합성 경로의 tetrapyrrole 중간물질 축적량 및 항산화효소 활성을 포함한 생리적 반응을 조사하였다. 중앙애호박의 1, 2 및 3엽에 대한 oxyfluorfen에 내성은 4엽에 비해 각각 >10,000, 1,286 및 1.6배 높았고, 신토좌의 1, 2 및 3엽에 대한 oxyfluorfen에 내성은 4엽에 비해 각각 725, 366, >0.6배 높았다. 그러나 oxyfluorfen과 작용기작이 다른 paraquat 처리에서는 oxyfluorfen 처리의 결과와 다르게 두 품종 모두 상위엽인 4엽이 하위엽인 1, 2 및 3엽에 비해 훨씬 피해가 적었다. Oxyfluorfen 처리에 따른 전해물질의 누출은 처리 후 광노출 기간이 경과할수록 상위엽(4엽)에서 하위엽(1, 2, 3엽) 보다 많았다. Oxyfluorfen 처리에 의한 tetrapyrrole 중간물질 protoporphyrin IX(Proto IX), Mg-Proto IX 및 Mg-Proto IX monomethyl ester의 축적량은 감수성인 4엽이 내성인 1엽에 비해 많았다. 따라서 oxyfluorfen 처리에 대한 호박 엽령별 반응 차이는 tetrapyrrole 중간물질의 과다한 축적에 의해 기인되는 것으로 생각된다. Tetrapyrrole 중간 물질 축적량의 결과와 다르게 항산화효소 superoxide dismutase, catalase, peroxidase, ascorbate peroxidase 및 glutathione reductase 활성은 무처리 및 oxyfluorfen 처리 후 4엽이 1엽에 비해 높았다. 그러나 4엽에서 항산화효소 활성 유도는 Protox 저해제 oxyfluorfen의 독성효과를 극복하는데 충분하지 않아 결국 4엽은 고사하게 되는 것으로 생각된다. Differential tolerance to protoporphyrinogen oxidase (Protox)-inhibiting herbicides, oxyfluorfen was observed between leaf ages in squash. Physiological responses to oxyfluorfen, including leaf injury, cellular leakage, accumulation of tetrapyrroles, and antioxidative enzymes activity, were investigated in leaf age classes of squash to identify mechanisms of oxyfluorfen tolerance. Leaf 1, 2, and 3 injuries for Joongangaehobak were >10,000, 1,286, and 1.6-fold higher than that of leaf 4, after treatment of oxyfluorfen. On the other hand, leaf 1, 2, and 3 injuries for Sintowjahobak were 725, 366, and >0.6-fold higher than that of leaf 4, after treatment of oxyfluorfen. However, in contrast to oxyfluorfen treatment results, leaf injury of squash leaf 4 treated with paraquat was much smaller than in leaves 1, 2 and 3. Electrolyte leakage from the tissues treated with oxyfluorfen was higher in the youngest leaf (Leaf 4) than in the older leaves 1, 2, and 3. Differential leaf response to oxyfluorfen of squash appears to be due in large part to differences in protoporphyrin IX (Proto IX), Mg-Proto IX, and Mg-Proto IX monomethyl ester accumulation in treated leaves. In contrast, leaf 4 had higher activities of superoxide dismutase, catalase, peroxidase, ascorbate peroxidase, and glutathione reductase than leaf 1 after treatment with oxyfluorfen. However, the induction in antioxidant activity in leaf 4 was not enough to overcome the toxic effects of a Protox inhibitor, oxyfluorfen, so the leaf eventually died.

Protoporphyrinogen Oxidase (Protox) 유전자 과다발현 제초제 저항성 형질전환 벼의 생육저해 기작

국용인(Yong In Kuk),신지산(Ji San Shin),윤영범(Young Beom Yun),권오도(Oh-Do Kwon) 韓國雜草學會 2010 Weed&Turfgrass Science Vol.30 No.2

본 연구의 목적은 다양한 생물종의 Protox 유전자 과다발현 제초제 저항성 형질전환 벼의 저항성 수준과 생육저해 원인이 생육시기별 tetrapyrrole 중간물질 축적과 대사 경로 물질, 활성산소 발생, 지질과산화 작용 및 항산화 효소 능력과 관련성이 있는지를 조사하는데 있다. Myxococcus xanthus(MX, MX1, PX), Arabidopsis thaliana(AP31, AP36, AP37) 및 인간(H45, H48, H49) Protox 과다발현 형질전환벼는 비형질전환벼에 비해 oxyfluorfen에 각각 43~65, 41~72 및 17~70배 저항성을 보였다. 다양한 생물종의 Protox 유전자 과다발현 제초제 저항성 형질전환 벼 중에 일부 라인은 다른 광조건하에서 정상적인 생육을 보인 반면에 일부 라인은 초장 및 생체중 감소가 야기되었다. 그러나 일관성 있게 파종 후 7일과 14일에 초장의 감소가 야기 되었던 형질전환 라인은 AP37뿐이었다. 또한 이들 형질전환 벼 라인들은 저광 및 암조건보다 고광조건하에서 초장 및 생체중 감소가 뚜렷하였다. 파종 후 7일째 Proto IX 축적은 AP31, AP37 및 H48에서 비형질전환벼에 비해 유의적으로 많았고, 파종 후 14일째에는 PX, AP37 및 H48에서 유의적으로 많았다. 파종 후 7일째 Mg-Proto IX은 일부 라인(H41과 H48)을 제외하고 그리고 Mg-Proto IX monomethyl ester는 MX, MX1, PX를 제외한 형질전환 라인 간에 차이가 없었다. 비록 terapyrrole 중간물질이 축적 되었더라도 이들 축적량은 Protox 과다발현 형질전환벼의 생육을 저해 하는데 충분하지 않았을 것으로 생각된다. 또한 활성산소종 (H₂O₂와 O₂+-), MDA, ALA 합성 및 엽록소 함량에서도 형질전환 라인간에 유의적인 차이가 인정되지 않아 tetrapyrrole 축적량이 형질전환 벼의 생육저해에 충분하지 못했음을 확인할 수 있었다. 따라서 일부 형질전환벼에서 초기 생육저해는 어떤 단일 요인에 기인되는 것보다 복합적인 요인에 의해 기인되는 것으로 생각된다. We investigated the levels of resistance and accumulation of terapyrroles, reactive oxygen species, lipid peroxidation, and antioxidative enzymes for reasons of growth reduction in herbicide-transgenic rice overexpressing Myxococcus xanthus, Arabidopsis thaliana, and human protoporphyrinogen oxidase (Protox) genes. The transgenic rice overexpressing M. xanthus (MX, MX1, PX), A. thaliana (AP31, AP36, AP37), and human (H45, H48, H49) Protox genes showed 43~65, 41~72 and 17~70-fold more resistance to oxyfluorfen, respectively, than the wild type. Among transgenic rice lines overexpressing Protox genes, several lines showed normal growth compared with the wild type, but several lines showed in reduction of plant height and shoot fresh weight under different light conditions. However, reduction of plant height of AP37 was much higher than other lines for the experimental period. On the other hand, the reduction of plant height and shoot fresh weight in the transgenic rice was higher in high light condition than in low light condition. Enhanced levels of Proto IX were observed in transgenic lines AP31, AP37, and H48 at 7 days after seeding (DAS) and transgenic lines PX, AP37, and H48 at 14 DAS relative to wild type. There were no differences in Mg-Proto IX of transgenic lines except for H41 and H48 and Mg-Proto IX monomethyl ester of transgenic lines except for MX, MX1, and PX. Although accumulation of tetrapyrrole intermediates was observed in transgenic lines, their tetrapyrrole accumulation levels were not enough to inhibit growth of transgenic rice. There were no differences in reactive oxygen species, MDA, ALA synthesizing capacity, and chlorophyll between transgenic lines and wild type indicating that accumulated tetrapyrrole intermediate were apparently not high enough to inhibit growth of transgenic rice. Therefore, the growth reduction in certain transgenic lines may not be caused by a single factor such as Proto IX, but by interaction of many other factors.