• 한국잡초학회지
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• 제30권3호
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• pp.225-232
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• 2010

과산화계 제초제 oxyfluorfen이 처리된 비형질전환 벼와 형질전환 벼에서 Protox 발현 위치가 제초제 저항성에 미치는 영향을 비교하였다. Arabidopsis protoporphyrinogen oxidase(Protox; AP 계통)를 색소체에만 발현하는 형질전환 벼와 Myxococcus xanthus Protox 유전자를 색소체와 미토콘드리아에 모두 발현하는 형질전환 벼(TTS 계통)가 형질전환 시스템으로 사용되었다. Oxyfluorfen이 처리된 TTS4 계통은 AP 계통이나 비형질전환 벼에 비해 낮은 수준의 세포질 누출 및 malonyldialdehyde를 보여주었고, 높은 5-aminolevulinic acid 합성 능력을 유지하였다. Oxyfluorfen 작용 동안, TTS4 계통은 AP1 계통보다 높은 제초제 저항성을 보여주었는데, 이는 색소체만에서의 Arabidopsis Protox의 발현에 비해 색소체와 미토콘드리아에서의 M. xanthus Protox의 쌍발현이 광역학적인 protoporphyrin IX의 축적을 더 효율적으로 억제하였기 때문일 것이다. 이 결과들은 미토콘드리아 내 Protox의 발현이 Protox 저해형 제초제에 대한 식물의 저항성에 크게 기여함을 의미한다.

• 한국잡초학회지
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• 제16권2호
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• pp.150-159
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• 1996

Oxyfluorfen 내성(耐性) 및 감수성(感受性) 벼품종(品種)과 감수성 피를 공시하여 oxyfluorfen 처리에 의한 protox 활성저해(活性沮害), PPIX 축적량(蓄積量)과 tetrapyrro1e 생합성(生合性) 억제제(抑制齊) 처리에 의한 oxyfluorfen의 제초활성(除草活性) 억제효과를 조사하였다. 1. Oxyfluorfen 처리에 따른 protox 활성저해(活性沮害)는 내성(耐性) 벼품종(品種)들보다 감수성(感受性) 벼품종(品種)들과 피에서 컸다. 특히,$10^{-6}$ 처리 이상의 농도에서 감수성(感受性) 벼품종(品種)들과 피에서는 완전히 억제되었으나, 내성(耐性) 품종(品種)들에서는 무처리에 대비하여 32~59%의 활성(活性)을 유지하였다. 2. 처리농도가 증가할수록 PPIX의 축적량(蓄積量)은 증가하였고, 광노출 4시간까지는 증가하나 그 이후에는 감소하는 경향이었다. 3. Oxyfluorfen 처리에 의한 PPIX 축적량(蓄積量)은 암조건(暗條件)에서보다 광조건(光條件)에서 많았다. 광 암조건(光 暗條件)에서 감수성(感受性) 벼품종(品種)들과 피는 내성(耐性) 벼품종(品種)들에 비하여 PPIX 축적량(蓄積量)이 많았다. 특히, 감수성(感受性)인 피는 PPIX 축적량(蓄積量)이 벼품종(品種)에 비해 많았다. 4. Tetrapyrrole 생합성(生合性) 억제제(抑制齊)인 GC와 DA를 처리하면 oxyfluorfen에 의한 제초활성(除草活性)은 억제되었으며, 내성(耐性) 벼품종(品種)보다는 감수성(感受性) 벼품종(品種)이나 피에서 그 효과가 떨어지는 경향으로서 엽록소 함량이나 PPIX 축적량(蓄積量)에서도 동일한 경향을 나타내었다.

• 한국환경농학회지
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• 제15권3호
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• pp.316-324
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• 1996

26종의 식물종을 공시하여 다양한 선발조건에 의해 oxyfluorfen에 내성 및 감수성식물을 선발하여 이들종에 대한 protox 활성 저해, PPIX 축적정도 및 항산화효소 활성을 체계적으로 연구하여 oxyfluorfen의 내성차이를 구명하고자 하였다. Oxyfluorfen 처리에 따른 protox 활성 저해는 내성식물들 보다 감수성 피에서 컸다. 특히, $10^{-6}\;M$ 이상의 농도에서 감수성 피는 완전히 억제되었으나, 내성식물들은 $25{\sim}45%$의 활성을 보였다. 광 ${\cdot}$ 암조건에서 감수성 피는 내성식물종들 비하여 PPIX 축적량이 훨씬 많았다. Oxyfluorfen 처리후 항산화효소인 MDAR, POX, GR 및 SOD의 활성은 내성식물종들이 감수성 피보다 높았다.

• 한국잡초학회지
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• 제30권2호
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• pp.111-121
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• 2010

Protoporphyrinogen oxidase(Protox) 저해형 제초제인 oxyfluorfen에 대한 내성차이는 동일 개체내의 호박 엽령에서 관찰되었다. 엽위별 oxyfluorfen에 내성기작을 구명하기 위해 잎의 피해정도, 세포내 구성물질의 누출, 포르피린 생합성 경로의 tetrapyrrole 중간물질 축적량 및 항산화효소 활성을 포함한 생리적 반응을 조사하였다. 중앙애호박의 1, 2 및 3엽에 대한 oxyfluorfen에 내성은 4엽에 비해 각각 >10,000, 1,286 및 1.6배 높았고, 신토좌의 1, 2 및 3엽에 대한 oxyfluorfen에 내성은 4엽에 비해 각각 725, 366, >0.6배 높았다. 그러나 oxyfluorfen과 작용기작이 다른 paraquat 처리에서는 oxyfluorfen 처리의 결과와 다르게 두 품종 모두 상위엽인 4엽이 하위엽인 1, 2 및 3엽에 비해 훨씬 피해가 적었다. Oxyfluorfen 처리에 따른 전해물질의 누출은 처리 후 광노출 기간이 경과할수록 상위엽(4엽)에서 하위엽(1, 2, 3엽) 보다 많았다. Oxyfluorfen 처리에 의한 tetrapyrrole 중간물질 protoporphyrin IX(Proto IX), Mg-Proto IX 및 Mg-Proto IX monomethyl ester의 축적량은 감수성인 4엽이 내성인 1엽에 비해 많았다. 따라서 oxyfluorfen 처리에 대한 호박 엽령별 반응 차이는 tetrapyrrole 중간물질의 과다한 축적에 의해 기인되는 것으로 생각된다. Tetrapyrrole 중간 물질 축적량의 결과와 다르게 항산화효소 superoxide dismutase, catalase, peroxidase, ascorbate peroxidase 및 glutathione reductase 활성은 무처리 및 oxyfluorfen 처리 후 4엽이 1엽에 비해 높았다. 그러나 4엽에서 항산화효소 활성 유도는 Protox 저해제 oxyfluorfen의 독성효과를 극복하는데 충분하지 않아 결국 4엽은 고사하게 되는 것으로 생각된다.

• 한국작물학회지
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• 제48권4호
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• pp.326-333
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• 2003

Transgenic rice plants expressing a Bacillus subtilis protoporphyrinogen oxidase (Protox), the last shared enzyme of the porphyrin pathway in the expressed cytoplasm or the plastids, were compared with non-trangenic rice plants in their growth characteristics such as tiller number, plant height, biomass, and yield. Transgenic rice plants of $\textrm{T}_3$ generation had 8 to 15 % and 25 to 43% increases in tiller number compared to non-transgenic rice plants at 4 and 8 weeks after transplanting(WAT); similar values were observed for $\textrm{T}_4$ generation at 4 and 8 WAT. However, the plant height in both $\textrm{T}_3$ and $\textrm{T}_4$ generations was similar between transgenic rice plants and non-transgenic rice plants at 4 and 8 WAT. Transgenic rice plants had 13 to 32% increase in above-ground biomass and 9 to 28% increase in grain yield compared to non-transgenic rice plants, demonstrating that biomass and yield correlate with each other. The increased grain yield of the transgenic rice plants was closely associated with the increased panicle number per plant. The percent of filled grain, thousand grains and spikelet number per panicle were similar between transgenic and non-transgenic rice plants. Generally, the growth and yield of transgenic generations ($\textrm{T}_2$, $\textrm{T}_3$, and $\textrm{T}_4$) and gene expressing sites (cytoplasm-expressed and plastid-targeted transgenic rice plants) were similar, although they slightly varied with generations as well as with gene expressing sites. The transgenic rice plants had promotive effects, indicating that regulation of the porphyrin pathway by expression of B. subtilis Protox in rice influences plant growth and yield.

• 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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• 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.

• 한국작물학회지
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• 제42권1호
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• pp.79-88
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• 1997

Protoporphyrinogen oxidase(Protox) 저해형 제초제로 알려진 oxyfluorfen(OF), acifluorfen(AF), bifenox(BF) 및 oxadiazon(OD)에 대해 밀이 보리보다 특이적으로 내성을 보인 요인이 이들 제초제 처리로 인하여 발생된 singlet oxygen을 무독화할 수 있는 항산화효소 및 항산화제의 능력 차이와 Protox 저해에 의한 protoporphyrin Ⅸ(PPIX)의 축적량에 기인하는지를 알아 보고자 하였다. 내성을 보인 밀과 감수성을 보인 보리에 OF, AF, BF 및 OD을 $10^{-6}$ M로 침지처리후 광에 2, 4, 6 및 8시간 경과후에 항산화효소 활성 변화를 본 결과, 이들 네 가지 약제 처리 후 monodehy-droascorbate reductase(MDAR), catalase(CAL) 및 superoxide dismutase(SOD)의 활성은 밀보다 보리에서 활성의 감소폭이 컸다. POX 활성은 OF 처리후 단지 8시간에만 밀보다 보리에서 활성이 적었을 뿐, 그밖의 AF, BF 및 OD 처리에서는 차이가 없었다. GR활성은 4약제 처리후 시간이 경과될수록 활성이 증가하였으나, 밀과 보리간에 활성의 차이는 없었다. 네 가지 약제 처리 후 항산화제인 vitamin C 함량은 밀보다 보리에서 함량 감소가 컸었다. Vitamin E는 OF처리에서만 밀이 보리보다 함량 감소가 적었을 뿐 그 밖의 약제에 대해서는 차이가 없었다. 그리고 carotenoid 함량은 AF처리에서만 밀이 보리보다 함량 감소가 적었을 뿐 그 밖의 약제에 대해서는 차이가 없었다 Glutathione(GSH, GSSG) 함량은 네 가지 약제처리 모두 밀보다 보리에서 함량이 많았다. 이들 약제 처리후 PPIX 축적량은 밀보다 보리에서 많았고, 특히 OF및 AF 처리에서는 각각 밀보다 보리에서 2.3배 및 1.3배가 더 많이 축적되었다.

• 농약과학회지
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• 제11권1호
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• pp.52-58
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• 2007

5-Aminolevulinic acid (ALA)는 protoporphyrinogen IX oxidase(Protox IX)의 작용기작에 의해 tetrapyrrole 의존형 광활성 제초제 또는 살충제로서 제안되어 왔다. 본 연구는 생분해성 생물농약 물질로서 ALA에 대한 식물과 해충의 생육반응을 검토하기 위해 수행되었다. 수도적 조건에서 ALA는 벼와 피 두 초종에 대해 독성을 보였으며 벼보다는 피의 초장과 지상부 생체중을 더 억제하였다. 밭 조건에서 두과작물 콩과 화본과 잡초 바랭이에 5 mM ALA를 처리한 결과 바랭이가 더 민감한 생육반응을 보였다. ALA 10 mM(10배액)로 파밤나방에 대한 살충효과는 살포법으로 처리한 결과 단제 및 합성 살충제 lufenuron과의 조합처리에서 다소 높게 나타났다. leaf disk법으로 응애에 대한 살비효과를 검정한 결과 10 mM ALA 처리 후 72시간에 가장 높게 나타났다. 이상의 결과로 볼 때 ALA는 비록 그 활성이 기존의 합성농약보다 낮을지라도 농업유해생물에 대해 잠재적인 제초 및 살충활성을 갖고 있는 것으로 나타났다.

• 한국작물학회지
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• 제42권1호
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• pp.68-78
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• 1997

Protoporphyrinogen oxidase (protox) 저해형 제초제로 알려진 oxyfluorfen(OF), acifluorfen(AF), bifenox(BF) 및 oxadiazon(OD)에 대한 밀과 보리의 감수성 차이를 생리적 요인, $^{14}$ C-oxyfluorfen의 흡수 및 해부학적 변화를 온실 및in votro 상태에서 알아 보고자 하였다. 1. OF에 대한 밀과 보리의 품종간 I$_{50}$ 검정결과, 밀품종들의 I$_{50}$ 은 $10^{-4}$ M의 진후를 보였고, 보리 품종들은 $10^{-6}$ 진후로 유의적인 차이를 보였다. 2. OF에 내성인 밀은 AF, BF 및 OD경엽처리에서 감수성인 보리보다 생체중 및 엽록소 함량 감소가 적었다. 그러나 이들 제초제들은 OF보다 밀과 보리간에 특이적인 반응차이는 보이지 않았다. 또한, 토양처리에서도 경엽처리와 유사한 경향을 보였다. 3. OF, AF, BF 및 OD의 100$\mu$M 처리에 따른 밀과 보리의 엽절편으로부터 시간별 전해질의 누출은 밀보다 보리에서 뚜렷하게 이루어졌다. 그러나 OF처리에서는 밀이 보리보다 광노출 10시간까지 차이를 보였으나 그 밖의 약제들은 광노출 후 20시간에서만 차이를 보였다. 4. 지질과산화 작용의 지표인 MDA의 생성량은 이들 약제를 $10^{-5}$M농도로 처리시 밀보다 보리에서 많았다. 따라서 밀과 보리는 온실 및 in vitro 수준에서 Protox저해형 제초제에 대한 뚜렷한 감수성 차이를 보였다. 5. OF에 대하여 내성인 밀은 감수성 보리보다 $^{14}$ C-OF의 흡수량이 적었고, 이러한 경향은 처리시간이 경과될수록 뚜렷하였다. 6. 밀은 OF 및 OD처리에 따른 잎표면의 구조적인 피해를 볼 수 없었으나, 보리는 납질의 손상이 컸다. 그러나 AF 및 BF처리에서는 밀과 보리간의 차이가 적었다. 또한, 4약제 처리에는 따른 밀은 해부학적 변화가 적었으나, 보리는 표피세포 및 엽육세포의 파괴로 엽신의 두께가 감소되는 경향을 보였다.