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경남지방 수집종 올챙이고랭이의 ALS 저해 제초제에 대한 저항성 기작
심수용(Soo Yong Shim),최성환(Sung Hwan Choi),김재호(Jae Ho Kim),정정성(Jung-Sung Chung),가유강(WeiQiang Jia),박기웅(Kee Woong Park),이증주(Jeung Joo Lee) 한국잡초학회·한국잔디학회 2020 Weed & Turfgrass Science Vol.9 No.4
본 연구는 경상남도 8개의 시군에서 수집한 20개의 올챙이고랭이 수집종의 ALS 저해 제초제에 대한 저항성 정도를 확인하고, 그 원인을 구명하기 위해 수행되었다. 여러 올챙이고랭이 수집종들 가운데 고성28번은 penoxsulam 및 flucetosulfuron에 대해 매우 높은 저항성을 나타냈다. als 유전자 염기서열 분석 결과 고성28번 수집종에서는 돌연변이가 발견되지 않았다. 또한, ALS의 in vitro 활성 측정 결과, 고성28번은 penoxsulam에 대해 감수성을 나타낸 통영238번과 큰 차이가 없었다. 한편 고성28번에 대하여 P450 inhibitor인 fenitrothion의 전처리 시 penoxsulam과 flucetosulfuron에 대한 감수성이 현저하게 증가하였다. 상기의 결과로부터 ALS 저해 제초제에 대한 고성28번의 저항성은 als의 돌연변이나 효소 활성의 증가에 의한 것이 아니고, P450의 NTSR에 의한 것으로 사료되었다. 한편 flucetosulfuron에 대한 함안135 및 통영 238번의 낮은 저항성은 als 유전자의 Pro197이 Ser 및 Ala으로 돌연변이된 것에 기인하는 것으로 판단되었다. 상기의 연구는 ALS저해형 제초제에 대한 올챙이고랭이의 비작용점 저항성과 관련된 최초의 보고이며, 올챙이고랭이의 제초제 저항성 관련 연구를 위한 중요한 참고자료로 활용될 수 있을 것이다. This study was conducted to determine the degree of resistance and resistance mechanism to acetolactate synthase (ALS) inhibiting herbicides in Scirpus juncoides biotypes collected in eight cities and counties in Gyeongsangnam-do. Among the S. juncoides biotypes, Goseong28 biotype was highly resistant to penoxsulam and flucetosulfuron. Based on the als gene sequencing, no mutation was found in the Goseong28 biotype. When the ALS activity of Goseong28 biotype was compared with Tongyeong238 biotype which was susceptible to penoxsulam, no significant difference was found. On the other hand, the sensitivity to penoxsulam and flucetosulfuron in the Goseong28 biotype was significantly increased in pretreatment of fenitrothion, a P450 inhibitor. It was considered that the resistance to the ALS-inhibiting herbicide in the Goseong28 biotype was not due to the mutation of als or an increase in enzymatic activity, but due to the non-target site resistance (NTSR) of P450. The low resistance to flucetosulfuron in Haman135 and Tongyeong238 was considered to be due to mutations of Pro197 of the als gene to Ser and Ala. This is the first report related to the NTSR in the S. juncoides to ALS-inhibiting herbicides, and may be used as an important reference material for studies related to the herbicide resistance in S. juncoides.
경남지역 ALS 저해 제초제 저항성 논잡초의 발생 및 분포
이용현,심수용,김진원,이정란,박기웅,이증주,Lee, Yong Hyun,Shim, Soo Yong,Kim, Jin-Won,Lee, Jeongran,Park, Kee Woong,Lee, Jeung Joo 한국잡초학회한국잔디학회 2018 Weed & Turfgrass Science Vol.7 No.3
본 연구는 2017과 2018년에 토양검정법을 이용하여 경남 지역의 논에서 ALS 저해 제초제 저항성 잡초의 발생과 분포를 조사하기 위해 수행하였다. 2012년도 제초제 저항성 잡초조사의 결과와 비교하여 볼 때 경남지역 각 시 군의 논에서 조사된 ALS 저해 제초제 저항성 발생율은 1.0%에서 66.8%로, 발생면적은 876 ha에서 49,008 ha로 크게 증가하였다. 경남지역의 ALS 저해 제초제 저항성 논잡초의 발생 면적은 울산시(8.4%), 합천군(8.3%), 함안군(7.9%), 고성군(7.9%), 하동군(7.3%), 진주시(7.2%), 창녕군(7.0%), 김해시(6.4%), 밀양시(5.5%), 부산시(4.9%), 의령군(4.6%), 남해군(4.3%), 고성군(4.2%), 창원시(3.8%), 거제시(2.9%), 양산시(1.8%), 산청군(0.9%) 및 통영시(0.4%)순이였고, 함양군에서는 제초제 저항성 잡초가 발생되지 않았다. 가장 우점한 제초제 저항성 잡초는 물달개비였으며, 그 다음으로 논피, 미국외풀, 올챙이고랭이, 여뀌바늘, 알방동사니, 벗풀 및 마디꽃 순으로 발생하였다. 제초제 저항성 물달개비는 경남지역의 대부분의 시 군에서 발생하였으나, 저항성 벗풀과 마디꽃은 김해시에서만 발생하였다. 따라서 이러한 정보는 ALS 저해 제초제 저항성 논잡초의 확산을 방지하고 효율적 관리 방안을 수립하는데 이용할 할 수 있을 것으로 판단된다. This study was carried out to investigate the occurrence and distribution of ALS inhibiting herbicide-resistant weeds and to estimate the appeared areas of resistant weeds in the paddy fields of Gyeongnam province of Korea in 2017 and 2018 using a soil assay method. Compared with the 2012 survey, this study showed that the infested ratio of ALS inhibiting herbicide-resistant weeds increased from 1.0% to 66.8% and the infested area increased from 876 ha to 49,008 ha. The infested area of ALS inhibiting herbicide-resistant weeds was estimated in Ulsan-si (8.4%), Hapcheon-gun (8.3%), Haman-gun (7.9%), Goseong-gun (7.9%), Hadong-gun (7.3%), Jinju-si (7.2%), Changnyeong-gun (7.0%), Gimhae-si (6.4%), Miryang-si (5.5%), Busan-si (4.9%), Uiryeong-gun (4.6%), Namhae-gun (4.3%), Geochang-gun (4.2%), Changwon-si (3.8%), Geoje-si (2.9%), Yangsan-si (1.8%), Sancheong-gun (0.9%) and Tongyeong-si (0.4%), and the herbicide resistant weeds was not occurred in Hamyang-gun. The most dominant ALS inhibiting herbicide-resistant weeds in paddy fields were Monochoria vaginalis, followed by Echinochloa oryzicola, Lindernia dubia, Scirpus juncoides, Ludwigia prostrata, Cyperus difformis, Sagittaria trifolia and Rotala indica. ALS inhibiting herbicide-resistant M. vaginalis, L. dubia, and E. oryzoides occurred throughout Gyeongnam province, and ALS inhibiting herbicide-resistant S. trifolia and R. indica were only found in Gimhae-si. Therefore, these results will be utilized to estimate population dynamics of ALS inhibiting herbicide-resistant weeds and provide proper management practices in the paddy fields of Gyeongnam province.
김재호(Jae Ho Kim),심수용(Soo Yong Shim),장은실(Eun-Sil Chang),손영걸(Young-Geol Sohn),김윤희(Yun-Hee Kim),김진국(Jin Gook Kim),이증주(Jeung Joo Lee) 한국원예학회 2020 원예과학기술지 Vol.38 No.6
국내 육성 사과품종인 ‘홍로’의 과피에서 발현되는 단백질체를 이차원 전기영동으로 분석한 결과, 502개의 단백질들이 발현되는 것으로 확인되었으며, 이들 단백질들을 MALDI-TOF/TOF로 분석한 결과, 408개의 단백질들이 동정되었다. 동정된 단백질들을 생물학적 기능별로 정리한 결과, carbohydrate metabolism에 속하는 것들이 87개로 가장 많았으며[abundance value(AV) 합계 120.97, 전체 AV의 합계 665.09의 18.2%], 그 다음은 protein metabolism 59개(AV 합계 72.08, 10.8%), protein folding 37개(AV 합계 34.12, 5.1%), defense 및 stress response 35개(AV 합계 56.95, 8.6%), protein degradation 33개(AV 합계 28.87, 4.3%), antioxidant enzyme 29개(AV 합계 41.58, 6.3%), secondary metabolite metabolism 16개(AV 합계 16.4, 2.5%), lipid metabolism 16개(AV 합계 8.89, 1.3%), transport 15개(AV 합계 8.75, 1.3%), cytoskeleton constitution 14개(AV 합계 12.89, 1.9%), allergy 12개(AV 합계 104.55, 15.7%), nucleotide metabolism 11개(AV 합계 10.83, 1.6%) 및 ATP synthesis 10개(AV 합계 18.46, 2.8%) 등의 순이었다. 발현된 단백질 spot들 가운데 AV 1위는 spot 451번인 major allergen Mal d 1(AV 54.42), 2위는 spot 419번 unidentified protein(AV 28.40), 3위는 spot 455번 MLP-like protein(AV 24.08), 4위는 spot 480번 glutathione S-transferase(AV 18.61), 5위는 spot 166번 glutamine cytosolic isozyme(AV 13.26), 6위는 spot 421번 L-ascorbate peroxidase(AV 는 12.67), 7위는 spot 163번 β-cyanoalanine synthase(AV 10.81), 8위는 spot 114번 enolase-like(AV 10.48), 9위는 spot 36번 unidentified(AV 10.16), 10위는 spot 452번 major allergen Mal d 1(AV 8.80)이었다. 이상에서와 같이, 동정된 단백질들 중 알레르기와 관련된 것들은 소수에 불과하였으나 그 AV의 합계는 전체 기능별 분류 중 2위에 해당하는 것으로 보아, 과피에서는 알레르기 관련 단백질들이 대량으로 발현된다는 것을 알 수 있었다. 본 실험의 결과로부터 사과 과피에서 발현되는 단백질체의 대략적인 전체상을 파악할 수 있었으며, 그 결과는 추후 사과의 재배 및 육종과 관련된 단백질체 연구를 위한 좌표로 이용될 수 있을 것이다. The proteome expressed in the peel of the Korean apple cv. "Hongro" was analyzed using two-dimensional electrophoresis, and it was confirmed that 502 proteins were expressed. As a result of analyzing these proteins with MALDI-TOF/TOF, 408 proteins were identified. The identified proteins were sorted by biological function: the most abundant (87) were in the carbohydrate metabolism category [abundance value (AV) total 120.97, 18.2% of total 665.09 in AV]; followed by protein metabolism, 59 (AV total 72.08, 10.8%); protein folding, 37 (AV total 34.12, 5.1%); defense and stress response, 35 (AV total 56.95, 8.6%); protein degradation, 33 (AV total 28.87, 4.3%); antioxidant enzyme, 29 (AV total 41.58, 6.3%); secondary metabolite metabolism, 16 (AV total 16.4, 2.5%); lipid metabolism, 16 (AV total 8.89, 1.3%); transport, 15 (AV total 8.75, 1.3%); cytoskeleton constitution, 14 (AV total, 12.89, 1.9%); allergen, 12 (AV total 104.55, 15.7%); nucleotide metabolism, 11 (AV total 10.83, 1.6%); and ATP synthesis, 10 (AV total 18.46, 2.8%). Among the expressed protein spots, the 1st AV was spot 451 major allergen Mal d 1 (AV 54.42), 2nd was spot 419 unidentified protein (AV 28.40), 3rd was spot 455 MLP-like protein (AV 24.08), 4th was spot 480 glutathione S-transferase (AV 18.61), 5th was spot 166 glutamine cytosolic isozyme (AV 13.26), 6th was spot 421 L-ascorbate peroxidase (AV 12.67), 7th was spot 163 β-cyanoalanine synthase (AV 10.81), 8th was spot 114 enolase-like (AV 10.48), 9th was spot 36 unidentified (AV 10.16), and 10th was spot 452 major allergen Mal d 1 ( AV 8.80). As described above, only a small number of allergen-related proteins were identified, but the total AV was found to be ranked second among all functional classifications, ndicating that allergen-related proteins are expressed in large quantities in the peel. From the results of this experiment, it was possible to conceptualize the proteome expressed in the apple peel, and the results may be used as a coordinate for the study of the proteome related to the physiology and breeding fields of apples in the future.