Paraquat Toxicity in Weed Species : Difference in Physiological Responses between Tolerant and Susceptible Species

잡초종(雜草種)에 대한 Paraquat 독성(毒性) : 내성종(耐性種)과 감수성(感受性) 종간(種間)의 반응(反應) 차이(差異)

Paraquat, the representative bipyridilium herbicide, has high phytotoxic activity through generating toxic oxygen species such as superoxide, hydrogen peroxide and hydroxy radical. The response patterns of plants to paraquat were various. It was assumed that the different response was derived from different antioxidative mechanisms including antioxidative enzymes and antioxidant. Paraquat treatment increased reducing sugar content and malondialdehyde formation at 35 days after treatment in a dose-dependent manner but chlorophyll content decreased. Glutathione content increased by paraquat treatment and tolerant species showed more glutathione content than susceptible species. Superoxide dismutase activity increased with the increase in paraquat concentration and that was higher in tolerant species than susceptible species. Photosynthetic activity(PSII activity) was affected by paraquat, so the susceptible species showed more reduced oxygen evolving capacity than tolerant species. Catalse, NADPH-cytochrome C reductase, and malate dehydrogenase, the enzymes tested in this study, showed that the activities decreased by paraquat treatment. Further studies are necessary to determine whether antioxidative system cause the tolerance to paraquat.

Paraquat에 대한 잡초종(雜草種)의 다양한 반응(反應)은 여러 가지 요인에 의한다. Paraquat에 대하여 내성종(耐性種)과 감수성종(感受性種)은 가시적(可視的)인 피해율(被害率)의 차이(差異)를 비롯하여 체내(體內) 물질(物質) 변화(變化)의 차이(差異)는 물론 체내(體內) 효소(酵素) 활성(活性)의 차이(差異) 등을 나타났다. 내성종(耐性種)은 paraquat에 의한 photosystem II의 활성(活性) 저하(低下) 정도가 감수성종(感受性種)보다 작았으며, 지질(脂質)의 과산화(過酸化) 정도(程度) 역시 내성종(耐性種)에서 낮았다. 체내(體內) 물질(物質) 중 엽록소(葉綠素)는 paraquat에 의해 줄어들었으나 환원당(還元糖)의 경우는 paraquat의 농도(濃度)가 높아질수록 증가하였다. 항산화제(抗酸化劑)인 glutathione의 경우 처리농도(處理濃度)가 증가함에 따라 함량(含量)이 증가하는 경향이었으나 내성종(耐性種)과 감수성종(感受性種)의 구분은 뚜렷하지 않았다. 항산화효소(抗酸化酵素)인 glutathione reductase의 활성(活性)은 내성종(耐性種)에서 높게 나타났으며, superoxide dismutase의 경우는 paraquat의 처리농도(處理濃度)가 증가함에 따라 그 활성(活性)이 증가하였다. 체내대사(體內代謝)의 주요 효소(酵素)들인 catalase, NADPH-cytochrome c reductase, malate dehydrogenase의 활성(活性)은 catalase의 경우 저농도(低濃度)의 paraquat에 의해서는 활성(活性) 저하(低下) 정도(程度)가 낮은 반면 나머지 두 효소(酵素)는 저농도(低濃度)에서부터 급격한 활성저하(活性低下)가 나타났다.