Chlorsulfuron-induced Phytotoxicity in Canola(Brassica napus L.) Seedlings

캐놀라 식물체내에서 클로르설푸론의 약해 유발 요인

Chlorsulfuron, an acetolactate-synthase-inhibiting sulfonylurea herbicide, induces many metabolic and physiological changes in susceptible plants. The objective of this study was to determine to what extent chlorsulfuton-induced phytotoxicity was due to a shortage of final products(the branched-chain amino acids valine, leucine, and isoleucine) or to an accumulation of a toxic metabolite(2-ketobutyrate), or both, in a susceptible species. Chlorsulfuron-treated canola seedlings showed growth inhibition and injury symptoms that included chlorosis, downward leaf rolling, and accumulation of anthocyanins. Supplementation with valine, leucine, and isoleucine prevented the chlorsulfuron-induced growth inhibition and injury symptoms only partially, suggesting that factor(s) other than a shortage of the branched-chain amino acids also are involved in the phytotoxicity. Canola seedlings treated with 2-ketobutyrate showed reduced growth, but they showed different changes in metabolites than seedlings treated with chlorsulfuron. The results suggest that 2-ketobutyrate is not involved in chlorsulfuron-induced phytotoxicity. We conclude that chlorsulfuron-induced phytotoxicity is due at least in part to a shortage of branched-chain amino acids.

Acetolactate synthase를 저해하는 sulfonylurea계 제초제 chlorsulfuron은 감수성 식물 체내에서 많은 생리, 생화학적 변화를 유도한다. 이 연구의 목적은 chlorsulfuron이 유발하는 독성이 감수성 식물체내에서 branched-chain 아미노산 생합성경로의 최종산물인 leucine, valine과 isoleucine의 결핍에 의한 것인지 혹은 branchedchain 아미노산 생합성 경로중 독성 대사산물의 축적에 의한 것인지를 결정하는 것이다. Chlorsulfuron에 처리된 캐놀라의 성장은 저해되었으며, 처리된 식물은 백화 현상, 잎말이 현상 그리고 안토시아닌 축적과 같은 약해증상을 보였다. Branched-chain 아미노산이 첨가된 영양배양액에서 생장하는 캐놀라에 chlorsulfuron을 처리하였을 경우 생장저해와 약해는 단지 부분적으로 완화되었다. 이와 같은 사실은 chlorsulfuron에 처리된 캐놀라의 약해는 branched-chain 아미노산의 결핍 이외에 또 다른 요인이 있음을 시사하는 것이다. 독성 대사산물로 알려진 2-ketobutyrate에 처리된 캐놀라 식물체내에서의 대사산물 변화와 chlorsulfuron에 처리된 캐놀라 식물체내에서의 대사산물 변화는 서로 다른 양상을 보였다. 본 연구에서 얻어진 결과들은 chlorsulfuron에 처리된 감수성 식물이 나타내는 독성은 부분적으로 branched-chain 아미노산의 결핍에 의한 것이라는 점을 시사한다.