Development of Herbicide(Paraquat) Tolerant Plant Through Tissue Culture- 1. Mechanism of Plant Tolerance to Paraquat

농약(제초제)(農藥(除草劑)) Paraquat에 대한 저항성(抵抗性) 식물체(植物體) 선발육성(選拔育成)- 제1보(第1報) Paraquat에 대한 식물(植物)의 내성기작(耐性機作)

The study was conducted to screen paraquat-tolerant plant species among crops and weeds, using the response of plant like leaf disc discoloration, visual injury and dry weight in the presence of paraquat. Mechanism of paraquat-tolerance was investigated in strains of soybean through evaluating activities of superoxide dismutase and peroxidase and the multiplication of callus derived from soybean cotyledon. In crops, Kwanggyo has been selected as a paraquat-tolerant variety among soybean cultivars tested, and Hood as a susceptible one. In weeds, Polygonum aviculare, Chenopodium album and Pinellia ternata were evaluated as the paraquat resistant species, providing the possibility for the donor plant species for paraquat resistance. Activity of superoxide dismutase known to detoxify paraquat was markedly greater in Kwanggyo, a paraquat-tolerant cultivar than in Hood, a susceptible one. In addition, the similar response like superoxide dismutase was observed in peroxidese activity. The greater inhibition of callus multiplication was determined in Hood, a susceptible one than a tolerant one, Kwnggyo. Based on all the informations, it is strongly proposed that paraquat tolerance in soybean is due to destruction of $O_2^-$ by elevated concentration of superoxide dismutase in the tolerant cultivar.

1. Paraquat에 대(對)한 식물체(植物體)의 반응(反應)은 상이(相異)하며 감수성(感受性) 정도(程度)에 큰 차(差)가 인정(認定)되었다. injury, discooration, leaf area 및 leaf dry weight 등(等)으로 보아 Kwanggyo, Milyang 등의 콩 품종(品種)은 Hood나 $D_4$에 비(比)하여 내성(耐性)을 보였다. Paraquat에 대(對)한 옥수수품종간(品種間)의 반응폭(反應幅)은 아주 좁았다. 2. 밭에 우점잡초(優占雜草)인 바랭이, 쇠비름, 강아지풀은 paraquat에 감수성(感受性)인데 비(比)하여 마디풀, 명아주, 반하 등(等)은 저항성(抵抗性)을 나타내어 저항성원(抵抗性源)을 제공(提供)하였다. 3. Paraquat의 무독화(無毒化)에 관련하는 peroxidase의 활성(活性)은 Kwanggyo에서 높았으나 무처리(無處理)와 차이(差異)가 작았다. Peroxidase의 동위효소(同位酵素)는 Kwanggyo에 6개(個), Hood에 4개(個)였으며 paraquat을 처리(處理)해도 Kwanggyo의 pattern의 거의 변화(變化)가 없으니 Hood에는 다소(多少) 변화(變化)가 인정(認定)되었다. 4. paraquat에 대(對)한 식물체(植物體) 저항성(抵抗性) mechanism인 superoxide dismutase의 활성(活性)은 paraquat 100ppm 처리후(處理後) 48시간(時間)째 Kwanggyo는 48.6 units/$m\ell$, Hood는 34.2 units/$m\ell$이고 무처리(無處理)는 Kwanggyork 33.0 units/$m\ell$, Hoodsms 34.5 units/$m\ell$로서 SOD의 활성차(活性差)가 감수성(感受性)의 차(差)를 발현(發現)시켰다고 사료(思料)된다. 5. paraquat의 농도(濃度)가 증가(增加)할수록 카루스의 증식(增殖)이 크게 억제(抑制)되었으며 100ppm 처리(處理)에서 Kwanggyo 69.4%, Hood는 92.4%의 억제(抑制)를 보여 Hood가 Kwanggyo보다 약(約) 1.5(培) 감수성(感受性)을 나타내어 superoxide dismutase와 더불어 콩 품종간차(品種間差)를 잘 설명(說明)해 주고 있다.