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

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

• Applied Biological Chemistry
• /
• 제47권4호
• /
• pp.414-421
• /
• 2004

새로운 5-methyl-3-phenylisoxazolin-5-yl)methoxy-2-chloro-4-fluorobenzenes 유도체들의 구조 변화에 의한 벼(Orysa sativa L.)와 논피 (Echinochloa crus-galli) 뿌리와 줄기 부위의 protox 저해활성에 대한 3차원적 구조-활성관계(3D-QSAR)에 근거하여(성낙도, 등 (2004) 한국응용생명화학회지 47(3), 351-356) 비교분자 유사성 지수분석(CoMSIA) 방법으로 연구하였다. 두 초종의 부위별 protox 저해활성에 관한 CoMSIA 모델들은 수소결합 주게장이 제외된 입체장, 정전기장, 소수성장, 수소결합 받게장 등으로 조합된 CoMSIA장과 부가적 설명 인자로서 LUMO 분자 궤도장, 몰라 굴절을(MR) 및 쌍극자 능율(DM) 등이 추가된 조건에서 유도되었다. 방제 대상인 논피에 대한 모델이 벼에 대한 모델보다 양호하였으며 논피에 대한 모델은 cross-validated $r^2\;_{cv.}$값$(q^2=0.871{\sim}0.913)$과 non cross-validated $r^2\;_{ncv.}$값$(0.936{\sim}0.920)$ 그리고 PRESS 값$(0.255{\sim}0.273)$에 근거하여 매우 좋은 예측성을 나타내었다. 그리고 protox 저해 활성은 분자의 입체장$(5.4{\sim}15.7%)$ 및 소수성장$(68.0{\sim}84.3%)$과 높은 상관성을 보였다. 이같은 CoMSIA 분석결과, 논피에 대한 선택적인 protox 저해활성은 C-phenyl 고리상 ortho-위치가 steric bulky 할수록 클 것으로 예상되었다.

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

• 한국잡초학회지
• /
• 제30권2호
• /
• pp.122-134
• /
• 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
• /
• 제16권4호
• /
• pp.337-345
• /
• 1996

Oxyfluorfen에 내성 및 감수성 벼 품종들을 oxyfluorfen과 작용기작이 유사한 수종의 제초제에 대한 protox 활성, PPIX 축적 및 항산화효소 활성을 조사하였다. l. Oxyfluorfen에 내성(耐性) 벼품종(品種)들은 acifluorfen, bifenox 및 oxadiazon 처리에서도 감수성(感受性) 벼품종(品種)들보다 생체중 감소가 적었다. 2. Protox 활성(活性) 저해(沮害)는 acifluorfen > oxyfluorfen > bifenox > oxadiazon 순이었고, PPIX 축적(蓄積)은 oxadiazon > acifluorfen > oxyfluorfen > bifenox 순이다. 약제(藥劑)에 의한 protox 활성(活性) 저해(沮害)와 PPIX 축적(蓄積)은 내성(耐性) 벼품종(品種)보다는 감수성(感受性) 벼품종(品種)에서 컸다. 3. Tetrapyrrole 생합성(生合性) 억제제(抑制劑)인 GC 처리에 따른 chlorophyll 함량의 감소 억제효과는 oxyfluorfen > acifluorfen > bifenox > oxadiazon 순이었고, 감수성(感受性) 벼품종(品種)보다는 내성(耐性) 벼품종(品種에서 컸다. 4. DPE계 와 oxadiazon 처리시 MDAR, POX 및 GR 활성(活性)은 내성(耐性) 벼품종(品種)이 감수성(感受性) 벼품종(品種)보다 높았으며, POX 동위요소(同位酵素)는 각 공시약제에서 내성(耐性) 벼품종(品種)은 main D, E band 활성(活性)이 증가하였으나 감수성(感受性) 벼품종(品種)은 변화가 없었다.

• 식물병연구
• /
• 제18권1호
• /
• pp.24-28
• /
• 2012

Protox 유전자를 형질전환하여 protox 저해 제초제에 대한 내성이 증가한 벼를 모품종인 동진벼와 다른 벼 품종인 일품벼, 추청벼, 온누리벼와 같이 충북 청원, 경기 수원 그리고 전남 광주에 있는 형질전환 작물 격리포장에서 재배하면서 포장에서 발생하는 다양한 식물병을 조사하여 식물병원균에 대한 감수성 정도를 비교하였다. 충북 청원 포장에서는 벼 도열병, 깨씨무늬병, 잎집무늬마름병, Fusarium 마름증상 등이 발생하였다. 하지만 수원 포장에서는 깨씨무늬병이 거의 발생하지 않았고, 다른 포장에서 볼 수 없었던 이삭누룩병의 발생이 CCPO6벼와 온누리벼에서 0.28%와 0.37%의 발병수율을 보였다. 광주 포장에서는 깨씨무늬병의 발생이 다른 병보다 심하게 나타났다. 하지만 모든 포장에서 Fusarium에 의한 마름증상을 제외하고 벼 품종간에 있어서 발생량에 차이는 보이지 않았다. Fusarium에 의한 마름증상은 다른 벼 품종보다도 제초제를 처리하거나 처리하지 않은 CCPO6벼에서 높은 발병주율을 보였다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제30권3호
• /
• pp.613-617
• /
• 2009

3D-QSARs for the inhibition activities against protox by herbicidal 2-N-phenylisoindolin-1-one derivatives were studied quantitatively using CoMFA and CoMSIA methods. The result of the statistical quality of optimized CoMSIA model 2 ($FF:\;{r^2}_{cv.};\;0.973\;&\;{r^2}_{ncv.};\;0.612$) was higher than that of CoMFA model 1 ($AF:\;{r^2}_{cv.};\;0.414\;&\;{r^2}_{ncv.};\;0.909$). Also, the relative contribution of the optimized CoMSIA model 2 showed the steric (24.6%), electrostatic (31.0%), hydrophobic (ClogP, 23.4%) and H-bond acceptor field (21.0%), respectively. From the results of the contour maps, the protox inhibition activities are expected to increase when steric favor and H-bond acceptor favor groups are substituted on $R_2$ position and positive favor group are substituted on $C_2,\;C_3,\;and\;C_5$ atom in phenyl ring of $R_2$ position. And the inhibition activities are expected to increase when hydrophobic favor group is substituted on $C_1,\;C_3$ atom in phenyl ring of $R_2$ position and $C_1$ atom of $R_2$ position and hydrophilic favor groups are substituted on $C_4$ atom in phenyl ring of $R_1$ position and the terminal group of $R_1$ position.

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

• 한국환경농학회지
• /
• 제32권2호
• /
• pp.95-101
• /
• 2013

본 연구는 Protox 제초제내성 벼 재배가 토양 미생물에 미치는 영향과 수평적 유전자 이동성을 알아보기 위해 수행되었다. 생육단계별 토양 미생물 군집밀도의 경우 제초제내성 벼를 재배한 근권 토양 미생물 군집밀도가 비 형질전환 벼의 근권 토양과 유사하여 제초제저항성 벼 재배가 근권 토양 미생물에 미치는 영향은 비슷할 것으로 추정되었다. 근권 토양의 우점 미생물 분포 양상을 분석한 결과, Proteobacteria, Firmicutes와 Actinobacteria 순으로 나타났으며 우점종과 점유율은 거의 유사하였다. 근권 토양 DNA에 대한 DGGE 분석 결과, 제초제내성 벼와 비 형질전환 벼의 근권 토양 미생물 군집의 profile 변화는 나타나지 않았다. 제초제내성 벼 재배에 따른 토양 화학성을 분석한 결과, 비 형질전환 벼의 근권 토양간 화학성은 차이가 없는 것으로 나타났다. 제초제 내성 벼에 도입된 유전자군을 대상으로 근권 토양 DNA에 대한 PCR 분석 결과, 도입 유전자의 잔존성이 길지 않아 수평적 유전자 이동성은 희박할 것으로 추정되었다.