Tissue Culture Method as a Possible Tool to Study Herbicidal Behaviour and Herbicide Tolerance Screening

조직배양(組織培養) 방법(方法)을 이용(利用)한 제초제(除草劑) 작용성(作用性) 및 제초제(除草劑) 저항성(抵抗性) 검정방법(檢定方法) 연구(硏究)

A series of laboratory and greenhouse experiments were conducted to find out the possibility of tissue culture and cell culture methods as a tool to study herbicidal behaviour and herbicide tolerance screening from 1985 to 1986 at the Yeongnam Crop Experiment Station. For dehulled-rice culture, pure agar medium was the most appropriate in rice growth campared to other media used for plant tissue culture method. All the media but the pure agar medium resulted in growth retardance by approximately 50% and this effect was more pronounced to root growth than shoot growth. Herbicidal phytotoxicity was enhanced under light condition for butachlor, 2.4-D, and propanil while this effect was reversed for DPX F-5384 and CGA 142464, respectively. And also, herbicides of butachlor, chlornitrofen, oxadiazon, and BAS-514 resulted in more phytotoxic effect when shoot and root of rice were exposed to herbicide than root exposure only while other used herbicides exhibited no significant difference between two exposure regimes. Similar response was obtained from Echinochloa crusgalli even though the degree of growth retardance was much greater. Particularly, butachlor, 2.4-D, chlornitrofen, oxadiaxon, pyrazolate and BAS-514 totally inhibited chlorophyll biosynthesis even at the single contact of root. Apparent cultivar differences to herbicide were observed at the young seedling culture method and dehulled rice cultivars were more tolerant in DPX F-5384, NC-311, pyrazolate and pyrazoxyfen, respectively. For derant than other types or rice cultivar in butachlor, pretilachlor, perfluidone and oxadiazon while Tongil-type rice cultivars were more tolerant in DPXF-5384, NC-311, Pyrazolate and Pyrazoxyfen, respectively. For dehulled rice culture, on the other hand, Japonica-type rice cultivar was less tolerant to herbicides of butachlor, propanil, chlornitrofen and oxadiazon that was reversed trend to young seedling culture test. Cultivar differences were also exhibited within same cultivar type. In general, relatively higher tolerant cultivars were Milyang 42, Cheongcheongbyeo, Samgangbyeo, Chilseoungbyeo for Tongil-type, Somjinbyeo for Japonica-type and IR50 for Indica-type, respectively. The response of callus growth showed similar to dehulled rice culture method in all herbicides regardless of property variables. However, concentration response was much sensitive in callus response. The concentration ranges of $10^{-9}M-10^(-8)M$ were appropriate to distinguish the difference between herbicides for E. crusgalli callus growth. Among used herbicides, BAS-514 was the most effective to E. crusgalli callus growth. Based on the above results, tissue culture method could be successfully used as a tool for studying herbicidal behaviour and tolerance screening to herbicide.

조직배양(組織培養) 방법(方法)을 이용(利用)하여 제초제(除草劑)의 작용성(作用性) 및 제초제저항성(除草劑抵抗性) 검정방법(檢定方法)의 개선(改善)의 가능성(可能性)을 검토(檢討)하기 위해 1985년(年)~1986년(年)까지 2개년(個年)에 걸쳐 영남작물시험장(嶺南作物試驗場) 온실(溫室) 및 조직배양실험실(組織培養實驗室)에서 일련(一連)의 시험(試驗)을 진행(進行)하였던 결과를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1) 제초제(除草劑) 작용성(作用成)을 연구(硏究)하는 데 사용(使用)되는 배지조건(培地條件)으로서는 기존의 MS, $N_6$, $N_6-Y_1$ 등(等)의 배지(培地)는 벼 자체(自體)의 생육(生育)을 50%이상(以上) 억제(抑制)하므로 현미배양배지(玄米培養培地)로서는 적합(適合)하지 않았으며, 생장조절제(生長調節劑)가 첨가(添加)되지 않은 순수한천배지(純粹寒天培地)를 이용(利用)하는 것이 바람직하였다. 2) 현미배양방법(玄米培養方法)에 있어서 제초제(除草劑)의 농도반응(濃度反應)을 뚜렷이 밝힐 수 있었으며, 대부분(大部分)의 수도용제초제(水稻用除草劑)은 지상부생육(地上部生育)보다 지하부생육(地下部生育) 억제정도(抑制程度)가 더 큰 것으로 나타났고, 광(光)의 유무(有無), 제초제(除草劑) 흡수부위(吸收部位)에 따라 작용성(作用性)의 차이(差異)를 보였는데 butachlor, 2,4-D, propanil은 광(光)이 있는 상태(狀態)에서, 그리고 DPX-F5384와 CGA 14264는 광(光)이 없는 상태(狀態)에서 생육억제(生育抑制) 영향(影響)이 컸다. 그리고 흡수부위(吸水部位) 반응(反應)에 있어서는 butachlor, chlornitrofen, oxadiazon, BAS-514는 근부(根部)와 유아부(幼芽部)를 동시(同時)에 제초제(除草劑)에 접촉(接觸)됨으로서 벼에 대(對)한 약해정도(藥害程度)가 증가(增加)되었고, 그 외(外) 제초제(除草劑)는 두 접촉방법간(接觸方法間)에 큰 차이(差異)를 보이지 않았다. 한편 피(E. crusgalli)의 경우도 비슷한 경향(傾向)이었으나, 전반적(全般的)으로 벼보다는 생육억제(生育抑制) 정보(程度)가 월등(越等)히 높았으나 butachlor, 2,4-D, chlornitrofen, oxadiazon, pyrazolate 및 BAS-514는 근부(根部)만 접촉(接觸)시켜도 피의 엽록소(葉綠素) 생합성(生合性)을 억제(抑制)시킬 뿐 아니라 생육(生育)이 거의 진전(進展)되지 않았으며, 그 외(外) 제초제(除草劑)들은 근부(根部)와 유아부(幼芽部)를 함께 접촉(接觸)시켜 주는 것이 바람직하였다. 3) 수도품종(水稻品種)의 제초제저항성(除草劑抵抗性)은 검정방법간(檢定方法間)에 다소차이(多少差異)를 보였는데 유묘검정(幼苗檢定)의 경우는 기존(旣存) 제초제(除草劑)인 butachlor, pretilachlor, thiobencarb, perfluidone, oxadiazon, 등(等)에 있어서는 일본형(日本型) 품종(品種) > 통일형(統一型) 품종(品種) > 인도형(印度型) 품종(品種)의 순(順)으로 제초제저항성(除草劑抵抗性)이 높았으나 DPX-F5384, NC-311, pyrazolate, pyrazoxyfen에 대(對)해서는 오히려 일본형품종(日本型品種)이 가장 낮은 저항성(抵抗性)을 보였으며, 현미검정(玄米檢定)의 경우 butachlor, propanil, chlornitrofen, oxadiazon, 등(等)에 있어서는 유묘검정(幼苗檢定)과는 달리 일본형품종(日本型品種)이 통일형품종(統一型品種)이나 인도형품종(印度型品種)보다 저항성(抵抗性)이 낮게 나타났다. 4) 동일품종(同一品種) 유형내(類型內)에서도 제초제저항성(除草劑抵抗性)의 품종간차이(品種間差異)를 보였는데 유묘검정(幼苗檢定)이나 현미검정(玄米檢定)에서 다같이 상대적(相對的)으로 저항성(抵抗性)을 보인 품종(品種)은 통일형(統一型)의 경우는 밀양(密陽)42호(號), 청청(靑靑)벼, 삼강(三綱)벼가 일본형(日本型)의 경우는 섬진벼가 낙동(落東)벼보다 인도형(印度型)의 경우는 IR50이 IR36보다 높은 저항성(抵抗性)을 보였다. 5) 현미배양방법(玄米培養方法)과 callus 배양방법(培養方法) 다같이 제초제(除草劑) 종류(種類)에 관계(關係)없이 제초제(除草劑) 농도(濃度)에 따른 벼 생육반응(生育反應)이 비슷하였는데, callus 생육반응(生育反應)이 더욱 민감(敏感)하였다. 6) 제초제(除草劑)에 대(對)한 callus 생육반응(生育反應)은 벼 뿐만 아니라 피 (E. crusgalli)에 있어서도 대단히 예민(銳敏)한 반응(反應)을 보였는데, $10^{-9}{\sim}10^{-8}M$의 저농도(低濃度)에서 제초제(除草劑) 종류간(種類間)의 차이(差異)가 뚜렷이 나타났으며, $10^{-7}M$ 이상(以上)의 농도(濃度)에서는 제초제성질(除草劑性質)에 관계(關係)없이 모든 제초제(除草劑)가 피의 callus 생육(生育)을 크게 억제(抑制)시켰다. 공시제초제(供試除草劑) 중(中)에서 BAS-514가 가장 낮은 농도(濃度)에서도 피의 callus 생육(生育)을 뚜렷이 억제(抑制)시켜 피에 대(對)한 살초력(殺草力)이 탁월(卓越)함을 알 수 있었다. 한편 제초제(除草劑)에 대(對)한 callus 생육반응(生育反應)은 광(光)의 유무(有無)에는 큰 영향(影響)을 받지 않았다.