좀개구리밥에서의 Methiozolin 살초작용생리

• Published in: Weed & turfgrass science Vol. 11; no. 1; pp. 37 - 55
• Main Authors: 김진석(Jin-Seog Kim), 김보관(Bo Gwan Kim)
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 한국잡초학회·한국잔디학회 01.03.2022; 한국잔디학회
• Subjects: 농학; 제초증상; Cinmethylin; Lemna; Methiozolin; Herbicidal symptoms; Fatty acid biosynthesis inhibition; 지방산 생합성 저해; 좀개구리밥
• ISSN: 2287-7924; 2288-3312
• DOI: 10.5660/WTS.2022.11.1.037

Methiozolin은 isoxazoline계열의 화합물로서 잔디밭의 포아풀 전문방제 제초제(상표명 포아박사)로 상업화되었으나아직까지 이의 제초작용생리에 대한 이해는 부족한 상태이다. 본 연구에서는 좀개구리밥(Lemna paucicostata)을 대상으로 우선 methiozolin과 cinmethylin의 작용성이 동일한지를 검토한 후, 식물대사과정의 중간산물 공급에 따른 제초증상및 살초활성의 증감 정도를 조사하였다. 그 결과 methiozolin과 cinmethylin은 좀개구리밥에서 동일한 제초증상이 발현되었고(개체증식억제, 엽상체 일부조직 황화, frond stack, 엽상체 형태 이상, 헛뿌리 생장억제 등), 제초활성 생리지표들에있어서도 비슷한 패턴을 나타내었다. 그리고 식물대사과정의 중간산물 공급에 따른 methiozolin 살초작용성의 증감을조사해 본 결과, methiozolin에 의해 나타나는 제초증상을 거의 모두 회복시키는 화합물은 sodium oleate, geranylgeraniol, β-carotene, α-tocopherol 이었다. 본 연구의 실험결과와 기존의 타 연구결과들을 종합검토해 볼 때, methiozolin은 엽록체 내의 막구조 형성과 안정화(membrane formation and stabilization)에 장애를 초래하고 활성산소 발생도 일으키는 것으로 판단되며, 아울러 lipid signaling system의 교란에 따른 세포분열억제가 강하게 동반되는 것으로 여겨진다. 따라서cinmethylin처럼 엽록체 내의 지방산 생합성과정의 fatty acid thioesterase 저해가 methiozolin 제초작용의 주요 원인일 것으로 추정되었다. Methiozolin is a herbicide in the isoxaline chemical family developed in 2005 for Poa annua management in turfgrass. However, the knowledge on its herbicidal action physiology is still insufficient enough. In this study, it was investigated whether or not methiozolin has a same action physiology with cinmethylin to Lemna paucicostata (LEMPA) and how the methiozolin injury is alleviated or enhanced by a supplements of various metabolites. As a results, both methiozolin and cinmethylin induced the same herbicidal symptoms to LEMPA such as a decreased proliferation, partial chlorosis in young fronds, frond stack, abnormal shape of fronds, miniaturation and root growth inhibition, and showed a similar patterns in the physiological indication of herbicidal activity. In metabolite supplmentation study, the additions of sodium oleate, geranylgeraniol, β-carotene, or α-tocopherol could almost completely lessen the phytotoxic effects of methiozolin to LEMPA. Considering these results and other reports, the primary action sites of methiozolin is likely to be fatty acid thioesterase (FAT) on the fatty acid biosynthesis pathway in chloroplast as in cinmethylin. Inhibition of FAT proteins will decrease lipid formation, induce abnormal and unstable structure of membrane, disturb lipid signaling system related with cell division, and secondarily generate reactive oxygen species. Accordingly, the consequent inhibition of lipid biosynthesis seems to cause an identical symptomology of methiozolin such as rapid cease of meristematic growth, partial chlorosis in newly formed fronds, abnormal growth, and consiquential plant death by a chain reaction (pleiotypic effects). KCI Citation Count: 0