최근 한국 논에서는 1989년부터 pyrazosulfuron/molinate 및 bensulfuron/molinate와 같은 "일발처리제"의 광범위한 사용으로 설포닐우레아(SU)계 제초제 저항성 잡초들이 급증하고 있다. 2008년 현재까지 확인된 SU계 제초제 저항성 잡초들은 일년생 잡초 7초종과 다년생 잡초 3초종이 각각 확인되었다. 현재까지 개발 및 사용되어온 SU계 제초제들과 화본과 전용 제초제들이 혼합된 "일발처리제"로부터 제초제 저항성 잡초 방제를 위주로 한 새로운 제초제 개발이 요구된다. 최근 한국과 농업적 환경이 유사한 일본은 제초제 저항성 잡초를 방제하기 위한 시스템으로 제초제 개발이 급변하고 있다. 따라서 한국에서도 제초제 전문약제들이 혼합된 3종 이상의 새로운 "일발처리제" 개발로 전환되어 져야 한다. Benzobicyclone, bromobutide, cafentrazone, pyrimisulfam은 SU계 제초제 저항성 잡초에 효과적인 제초제들이다. 그러나 이들 제초제 전문 약제들에 대한 제초제 저항성 잡초 초종별 반응은 서로 다르게 나타났는데, bromobutide와 cafentrazone은 각각 사초과와 광엽잡초에 효과적이나 benzobicyclone과 pyrimisulfam은 사초과와 광엽잡초에 모두 효과적이다.
우리나라에서 제초제 저항성작물의 개발과 저항성작물의 실용화 재배가 이루어질 경우를 대비하기 위하여 제초제 저항성작물 개발 및 잡초방제 연구현황을 분석하고 앞으로의 잡초방제 방향과 전망에 관하여 기술하였다. 제초제 저항성작물 개발은 작물에 대한 약해 없이 한 가지 제초제만을 사용해서 선택적으로 광범한 잡초방제 효과를 나타낼 수 있는 획기적인 잡초관리 기술의 하나이다. Glyphosate 저항성 형질전환 콩, 옥수수, 캐놀라, 면화에서 glyphosate 사용은 단순한 잡초방제법으로 저비용으로 편리하게 잡초를 관리할 수 있다. 한 작물에 glyphosate와 glufosinate에 모두 저항성인 이중저항성작물은 옥수수, 콩, 면화에서 개발되어 glyphosate 저항성잡초를 방제할 수 있었으며, 기존 제초제 기술의 영역을 확장할 수 있을 것이다. 그리고 glyphosate를 ALS 저해형 제초제, 합성옥신 제초제, HPPD 저해형 제초제 혹은 ACCase 저해형 제초제를 포함한 새로운 제초제 저항성작물 개발은 제초제 저항성잡초를 효과적으로 방제하기 위하여 가까운 장래에 개발되기를 기대한다. 또한 제초제 저항성작물만으로는 잡초문제를 해결할 수 없기 때문에 앞으로 다른 작용기작 제초제의 교호사용, 기계적, 경종적 방법을 통합한 종합적잡초관리 체계에 관한 연구가 요망된다.
본 연구는 충청남도에서 ALS 제초제 저항성 논 잡초의 발생과 분포를 조사하기 위해 2017년도에 수행되었다. 충청남도 전체 논 재배면적의 47.0%인 64,782 ha에서 제초제 저항성 논 잡초가 발생하였다. 상위 5개 시 군별 제초제 저항성 잡초 발생면적은 서산시 11.9%, 논산시 11.1%, 당진시 10.9%, 보령시 9.2%, 아산시 7.8% 순이었다. 제초제 저항성 잡초종별 발생을 보면 물달개비가 가장 많았고, 다음으로 미국외풀, 올챙이고랭이, 강피, 알방동사니, 벗풀 순이었다. 제초제 저항성 물달개비, 미국외풀, 올챙이고랭이는 충청남도 전역에 분포하였으며, 벗풀은 당진시에서만 발생하였다. 2011년도 제초제 저항성 잡초 조사와 비교하여 제초제 저항성 잡초 발생면적은 감소하였으나, 제초제 저항성 잡초 발생률은 2011년도의 47.6%와 유사하였다. 제초제 저항성 잡초를 방제하기 위해서는 흔히 다른 작용기작을 지닌 제초제들과 병용하거나 교호로 처리하여야 하며 제초제 저항성 잡초의 주기적인 모니터링과 종합적인 제초제 저항성 관리체계가 필요하다.
전라북도 지역 논에서 발생되고 있는 저항성잡초와 문제 잡초의 발생 모니터링을 통하여 효율적인 논 잡초 방제기술을 확립하기 위한 기초자료로 활용하고자 시험을 수행하여 얻어진 결과는 다음과 같다. 전북지역 논에서의 잡초 발생 분포와 재배농가들이 선호하는 제초제 등을 설문조사한 결과, 우점초종은 피, 올방개, 올챙이고랭이, 물달개비 등이었으며 재배농가들이 선호하는 제초제는 초 중기처리 제초제(48.0%)>이앙전처리 제초제(36.7%)>경엽처리 제초제(15.3%) 순이었다. 논 토양조사에 의해 전북지역 제초제 저항성잡초 발생정도를 조사한 결과, 제초제 저항성잡초 발생면적은 총 재배면적의 18.4%인 24,413 ha 였으며 발생 초종은 4초종으로 올챙이고랭이(39.0%)>물달개비(27.8%)>강피(16.6%), 알방동사니(16.6%) 순으로 발생비율이 높았다. 이러한 정보를 이용하여 전북지역의 제초제 저항성잡초 발생을 예측하고 이에 맞는 제초제 저항성잡초 관리 방안을 수립할 수 있을 것으로 판단된다.
벼의 제초제에 대한 반응을 조사키 위하여 300 품종 및 계통을 대상으로 제초제 butachlor, thiobencarb, simetryn을 사용하여 선발한 결과는 다음과 같다. 1. 제초제에 대한 벼품종과 계통들의 반응은 사용한 제초제와 그 농도에 따라 다르게 나타났는데, New Sabarmati(BAS), Gora, PTB 18 등은 butachlor에 내성을 보인 반면에 Azucena, IR44707-31-1-3-2, ARC 7293 등은 thiobencarb에 내성을 나타내었고, Gora, ARC 7293, and Dudmona 등은 두제초제에 공히 내성을 보였다. 그러나 simetryn에 대한 벼의 반응은 butachlor과 thiobencarb와는 다른 반응을 나타내었다. 2. 제초제 처리에 의한 신초의 생장과 생체중은 온도와 제초제 농도가 증가함에 따라 더욱 감소하는 경향을 보였다. 3 제초제에 대한 벼의 반응을 간편하고 효과적으로 검정하기 위해 실내시험을 수행하여 얻은 결과를 온실시험 결과와 비교한 결과 실내시험이 높은 온도(온실의 낮기온)에서 수행되었을 때 두가지 검정방법간에 높은 상관관계를 보였다.
2010년까지 국내 논에서 설포닐우레아(sulfonylurea : SU)계 제초제들에 대한저항성잡초로 확인된 잡초들 1998년도에 충남서산 간척지 논에서 물옥잠이 확인이후 일년생 물달개비, 올챙이고랭이, 알방동사니 등 7초종, 다년생 올미, 새섬매자기 등 다년생 잡초 3초종이 발생하여 총 10초종이다. 그리고 2009년 ACCase 및 ALS 저해제들에 대한 저항성 피가 담수직파 논의 서 남부지역에서 처음 확인되었다. 초기에는 SU계 제초제들에 대한 저항성잡초들인 물달개비, 올챙이고랭이, 알방동사니 등은 하나의 논 필지에 하나의 초종들이 발생을 하였으나 최근에는 하나의 필지에 다수의 초종들이 동시적으로 발생하고 있다. 2008년도에 전국 861필지의 논에서 채취한 토양에서 발생하고 있는 물달개비 및 올챙이고랭이의 저항성 비율은 각각 42% 및 23%로 나타났다. 저항성잡초들의 생체중을 50% 억제한 농도($GR_{50}$)는 저항성 계통이 감수성 계통에 비해 수 십배에서 수 천배 높게 나타났다. ACCase 및 ALS 저해 제초제들인 cyhalofopbutyl, pyriminobac-methyl, penoxsulam 저항성 강피에 대한 저항성 계통의 $GR_{50}$은 감수성 계통에 비해 각각 14, 8, 11배나 높게 나타났다. 한국의 논에서 제초제 저항성의 다발생과 확산의 원인은 크게 잡초측면과 제초제 측면으로 구분할 수 있다. 잡초측면에서는 종자생산량과 발아율이 높은 잡초들 즉 물달개비, 올챙이고랭이 등이 저항성잡초로 변화한다. 그리고 제초제 측면은 저항성잡초 유발의 원인인 선택성이 탁월하고 약효지속성이 매우 긴 SU계 제초제들의 광범위한 사용이다. SU계 제초제들의 생산 품목들과 처리 논 면적의 비율은 각각 69%와 96%이다. 그리고 2003년까지 처리면적으로 본 선호도 10위까지 제초제들은 대부분 SU계 제초제들이 혼합된 "일발처리제"들이다. 직파재배 논에서 ACCase 및 ALS들이 혼합된 제초제들의 연용은 제초제 저항성 피를 유발하였고, 이는 피에 효과적인 SU계 제초제들인 pyrazosulfuron-ethyl 및 imazosulfuron과 무관하지 않다. SU계 제초제들에 대한 물옥잠의 저항성 계통의 $I_{50}$은 감수성 계통에 비해서 14배에서 76배 높았는데, 이는 제초제의 흡수 및 이행에 의한 차이보다는 ALS 유전자의 점 돌연변이(point mutation)에 의한 것으로 나타났다. 즉 ALS 유전자 아미노산 197번째 proline이 serine로 변화되었기 때문이다. 제초제 저항성잡초 방제로 benzobicyclone, bromobutide 등은 광엽 및 방동사니과 잡초들을 동시에 방제가 가능하다. 그리고 ACCase 및 ALS 저항성 피의 방제는 mefenacet, fentrazamide, cafenstrole로 2엽기까지 방제가 가능하다. 그러나 앞으로 국내 논에서 제초제 저항성잡초 및 관리에 대해서는 많은 문제점들을 내포하고 있다. 첫째, 현재까지 제초제 저항성 유발 약제들인 ALS 및 ACCase 저해제들의 사용량이 증가하기 때문에 제초제 저항성 잡초들은 계속 발생할 뿐만 아니라 더욱 빠른 속도로 확산할 것이다. 둘째, 미국, 유럽, 호주 등 선진국들과 같은 제초제 저항성잡초를 연구할 수 있는 전문 연구기관과 인력이 부족하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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