• 한국잡초학회지
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• 제30권2호
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• pp.122-134
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• 2010

본 연구의 목적은 다양한 생물종의 Protox 유전자 과다발현 제초제 저항성 형질전환 벼의 저항성 수준과 생육저해 원인이 생육시기별 tetrapyrrole 중간물질 축적과 대사 경로 물질, 활성산소 발생, 지질과산화 작용 및 항산화 효소 능력과 관련성이 있는지를 조사하는데 있다. Myxococcus xanthus(MX, MX1, PX), Arabidopsis thaliana(AP31, AP36, AP37) 및 인간(H45, H48, H49) Protox 과다발현 형질전환벼는 비형질전환벼에 비해 oxyfluorfen에 각각 43~65, 41~72 및 17~70배 저항성을 보였다. 다양한 생물종의 Protox 유전자 과다발현 제초제 저항성 형질전환 벼 중에 일부 라인은 다른 광조건하에서 정상적인 생육을 보인 반면에 일부 라인은 초장 및 생체중 감소가 야기되었다. 그러나 일관성 있게 파종 후 7일과 14일에 초장의 감소가 야기 되었던 형질전환 라인은 AP37뿐이었다. 또한 이들 형질전환 벼 라인들은 저광 및 암조건보다 고광조건하에서 초장 및 생체중 감소가 뚜렷하였다. 파종 후 7일째 Proto IX 축적은 AP31, AP37 및 H48에서 비형질전환벼에 비해 유의적으로 많았고, 파종 후 14일째에는 PX, AP37 및 H48에서 유의적으로 많았다. 파종 후 7일째 Mg-Proto IX은 일부 라인(H41과 H48)을 제외하고 그리고 Mg-Proto IX monomethyl ester는 MX, MX1, PX를 제외한 형질전환 라인 간에 차이가 없었다. 비록 terapyrrole 중간물질이 축적 되었더라도 이들 축적량은 Protox 과다발현 형질전환벼의 생육을 저해 하는데 충분하지 않았을 것으로 생각된다. 또한 활성산소종 ($H_2O_2$와 ${O_2}^{{\cdot}_-}$), MDA, ALA 합성 및 엽록소 함량에서도 형질전환 라인간에 유의적인 차이가 인정되지 않아 tetrapyrrole 축적량이 형질전환 벼의 생육저해에 충분하지 못했음을 확인할 수 있었다. 따라서 일부 형질전환벼에서 초기 생육저해는 어떤 단일 요인에 기인되는 것보다 복합적인 요인에 의해 기인되는 것으로 생각된다.

• 한국잡초학회지
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• 제4권1호
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• pp.69-78
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• 1984

주요(主要) 밭작물(作物) 및 잡초별(雜草別) 제초제(除草劑) 반응성(反應性)을 검토(檢討)하여 유효(有效)한 제초제(除草劑)를 선발(選拔)하고, 멀칭재배조건하(栽培條件下) 제초제(除草劑) 난해원인(欒害原因)을 구명(究明)하고자 실험(實驗)을 실시(實施)하였다. 1. Napropamide, alachlor, trifluralin 및 nitrofen에 내성(耐性)을 보인 작물(作物)은 무, 배추, 콩, 땅콩 및 아욱이었다. 2. Napropamide, diphenamide 및 alachlor는 고추, 가지 및 토마토에 안전(安全)한 약제(藥劑)이었고, trifluralin, nitrofen 및 chlornitrofen은 수박, 당근과 상추 약해(藥害)없이 사용(使用)할 수 있었다. 3. 공시약제(供試藥劑) 모두에 대(對)해서 가장 내성(耐性)이 큰 잡초(雜草)는 냉이었다. 4. 여뀌는 napropamide와 alachlor로 방제(防除)할 수 없었으며, 쇠비름은 diphenamide에 명아주는 alachlor에 대(對)한 저항성(抵抗性) 초종(草種)이었다. 5. 공시약제중(供試藥劑中) 요소계(尿素系)인 methabenzthiazuron, linuron 및 isoproturon은 공시작물(供試作物)에 큰 약해(藥害)를 나타내었지만, 잡초(雜草)에 대(對)한 방제효과면(防除效果面)에서는 화본과(禾本科)보다는 광엽작초(廣葉雜草)에 더 큰 효과(效果)를 나타내었다. 아욱은 isoproturon에, 당근은 linuron에 대(對)하여 내약성(耐藥性)을 나타내었다. 6. 땅콩포장에 있어서 공시(供試)4종제초제(種除草劑) 모두 멀칭재배조건(栽培條件)이 무(無)멀칭에서 보다 심(甚)한 약해(藥害)룰 나타내었다. 공시(供試) dinitrioaniline계(系) 제초제(除草劑)들의 약해(藥害)는 멀칭후(後) 휘발(揮發)된 약제(藥劑)를 제거(除去)함으로써 감소(減少)되었다. 7. 땅콩포장의 멀칭 재배조건하(栽培條件下)에서 alachlor는 가장 적은 약해(藥害)를 보였고, dinitroaniline계(系) 제초제중(除草劑中)에서는 nitraline, pendimethalin, trifluralin 순(順)으로 약해(藥害)가 증가(增加)하였다.

• 한국잡초학회지
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• 제31권2호
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• pp.134-145
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• 2011

Myxococcus xanthus (MX, PX)와 Arabidopsis thaliana (AP37)의 protoporphyrinogen oxidase (Protox)유전자 과다발현 제초제 저항성 형질전환 벼와 비형질전환벼의 생육 및 수량에 관한 적응성 차이와 벼생육시기별 ALA 합성능력, tetrapyrrole 중간물질, 활성산소 발생, 지질과산화 작용 및 항산화효소 능력의 연관성이 조사되었다. Protox 과다발현 형질전환 벼 MX와 AP37의 초장은 이앙 후 43, 50, 65일에 비형질전환벼 비형질전환벼에 비해 유의적으로 적었고, 분얼수는 이앙 후 50일과 65일에 MX와 AP37 뿐만 아니라 PX에서도 비형질전환벼에 비해 유의적으로 적었다. 수확기의 간장과 수량은 MX, PX 및 AP37에서 그리고 고건중은 MX와 AP37에서 비형질전환벼에 비해 유의적으로 적었다. 형질전환벼 계통 MX, PX 및 AP37의 수량감소는 MX의 경우 영화수와 천립중에 의해, PX는 등숙율에 의해, AP37은 영화수, 등숙율 및 천립중에 의해서 기인되었다. 한편, 형질전환벼 계통 MX, PX 및 AP37의 수량감소는 또 다른 년차변이 연구에서도 관찰되었다. 이러한 형질전환벼계통의 생육 감소는 이앙 후 생육기간 뿐만 아니라 이앙 전 육묘기간 동안에서도 발생하여 결과적으로 수량이 감소되는 것으로 생각된다. Tetrapyrrole 중간물질 Proto IX, Mg-Proto IX 및 Mg-Proto IX monomethyl ester의 축적량, 활성산소종($H_2O_2$와 ${O_2}^-$), MDA, 및 항산화효소(superoxide dismutase, caltalase, peroxidase, ascorbate peroxidase, glutathione reductase) 및 엽록소 함량은 Protox 유전자 과다발현형질전환벼 계통과 비형질전환벼간에 유의적인 차이가 없어 이들 porphyrin 대사 경로 물질과 벼 생육 및 수량감소의 연관성은 적은 것으로 사료된다. 그러나 MX, PX, AP37의 ALA 합성능력은 광노출 후 1일과 이앙 후 52일에 비형질전환벼에 비해 유의적으로 감소하여 이 부분에 대한 상세한 연구가 추후에 수행되어야 할 것으로 보인다.

• 한국잡초학회지
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• 제32권1호
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• pp.25-34
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• 2012

본 연구의 목적은 Protox 저해형 제초제 저항성인 형질전환벼계통(MX, PX, AP37)과 비형질전환벼(WT) 백미에 대한 미질, 무기물, 구성아미노산, 유리아미노산 및 유리당 함량을 조사하였다. 형질전환벼계통의 완전미, 식미값, 단백질 및 백도(MX와 AP37제외)는 비형질전환벼에 비해 높거나 유사하였고, 형질전환벼 계통의 분상질립, 균열립 및 쇄미(PX와 AP37제외)는 비형질전환벼에 비해 낮았다. 그러나 피해립과 아밀로스함량에서는 형질전환벼계통과 비형질전환벼간에 유의적인 차이가 없었다. PX의 K 함량과 PX와 AP37의 Cu 함량은 WT에 비해 적었을 뿐 일부 다른 무기물에서는 WT보다 형질전환벼계통에서 오히려 높거나 유의적인 차이가 없었다. 대부분 구성 아미노산 함량은 형질전환벼계통에서 WT에 비해 높았거나 유사하였고, 단지 AP37의 Isoleucine 함량만이 WT에 비해 적었다. 한편 유리아미노산 Leucine과 Tyrosine의 경우는 PX와 AP37에서 그리고 총 유리아미노산의 함량의 경우는 PX에서만 WT에 비해 유의적으로 감소하였다. 그러나 형질전환벼 계통의 다른 종류의 유리 아미노산 함량은 WT과 유사하였다. MX와 PX의 Sucrose 함량은 WT에 비해 적었으나 형질전환벼계통의 fructose, glucose 및 maltose 함량은 WT에 비해 높거나 유사하였다. 따라서 Protox 유전자는 벼의 양분구성에 부정적인 영향을 미치지 않는다고 할 수 있다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제48권1호
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• pp.1-15
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• 2005

농작물이 병해충 및 잡초 등에 의하여 피해를 받게 되면 농업생산성은 상당히 저하된다. 따라서 농업생산성을 높이기 위하여 합성농약을 과용해 왔고, 이로 인하여 토양의 질과 농업환경이 파괴되는 결과를 초래하고 있어서 지속적인 농업이 점차 어려워지고 있다. 오늘날의 농업은 농업환경의 파괴를 최소화하고 농산물의 안전성을 확보함과 동시에 생산성을 증대해야하는 복합적인 문제에 직면해 있다. 한편, 식물은 일반적으로 생존하기 위하며 외부의 침입으로부터 자신을 보호하거나 자신의 영역을 확보하기 위하며 다양한 종류의 2차대사물질을 생산하고 방출한다. 병원균이 침입했을 때 식물이 생산하는 항생물질인 phytoalexin으로는 화본과 식물의 경우 flavonoid계와 diterpenoid계의 물질을 생성하고, 쌍자엽 식물은 감염된 병원균의 종류에 상관없이 Leguminosae과는 flavonoids계, Cruciferae과는 indole 유도체, Solanaceae과는 sesquiterpenoid계, Umbelliferae과는 coumarin계 물질들을 생성하여 병원균에 저항성을 가진다. 곤충의 생리작용을 저해하거나 섭생을 싫어하게 하는 기능의 물질로는 terpene계의 pyrethrin, azadirachtin, limonin, cedrelanoid, toosendanin, fraxinellone/dictamnine 등이 있으며, alkaloid계로서는 terpenoid와 alkaloid가 결합된 sesquiterpene pyridine 및 norditerpenoids alkaloids와 azepine계, amide계, loline계, stemofoline계, pyrrolizidine계 alkaloids 등이 있다. 식물은 또한 자신의 영역을 확보하기 위하여 다른 식물의 생장을 저해하는 물질을 생성하는데 여기에는 terpene계의 essential oil 및 sesquiterpene lactone과 이외에 benzoxazinoids, glucosinolate, quassinoid, cyanogenic glycoside, saponin, sorgolennone, juglone 등 다수의 2차 대사물질들이 있다. 이와 같은 기능의 2차 대사물질을 병해충 및 잡초 방제에 직, 간접으로 이용하는 것은 친환경농업의 한 가지 방법일 수 있다. 그러나 천연물질들은 자연계에서 쉽게 분해되어 효율이 떨어지는 경우가 많고 식물을 통하여 생산하는데도 한계가 있다. 따라서 보다 안전성과 효율성이 뛰어난 2차 대사물질을 찾아내는 연구와 아울러 방제기능이 있는 물질의 생합성경로를 구명하고 대사공학적으로 이용하므로 병해충에 저항성이 있고 잡초 방제효과를 갖는 형질전환 식물을 육성하는 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것이다.