식물의 백화를 유도시키는 여러 가지 화학물질의 작용생리와 특성

• Published in: Weed & turfgrass science Vol. 13; no. 1; pp. 31 - 51
• Main Authors: 김진석(Jin-Seog Kim), 조광민(Kwang Min Cho), 박기웅(Kee Woong Park)
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 한국잡초학회·한국잔디학회 01.03.2024; 한국잔디학회
• Subjects: 농학; 이소프레노이드 생합성; 엽록체 광보호 기구; 백화유도 화합물; Bleaching (whitening) compounds; 플라스토퀴논; 제초제 작용기작; Photosynthetic pigments; Herbicide mode of action; Isoprenoid biosynthesis; Photoprotection; Plastoquinones; 광합성색소
• ISSN: 2287-7924; 2288-3312
• DOI: 10.5660/WTS.2024.13.1.3

엽록체에서 일어나는 광합성시스템은 산소가 풍부한 조건에서 빛을 이용하여 화학에너지를 만들기 때문에 과잉의 빛에너지 또는 여러 가지 활성산소가 필수불가결하게 발생될 수밖에 없고 따라서 이를 대처하기 위한 광보호기작(photoprotection mechanisms)도 잘 발달시켜 매우 복잡하고 정교하게 운용되도록 설계된 일종의 기계설비(machinery) 라 할 수 있다. 그렇지만 이는 어느 한 기능이 손상되었을 때 연쇄적 반응으로 모든 것이 무너질 수 있다는 단점도 가지고 있을 것인 바, 식물백화 유도도 그중의 한 결과이며 제초제 작용의 주요 타겟이 되는 것도 이 때문일 것이다. 특정 화합물에 의해 식물이 백화(whitening)되는 현상은 틸라코이드막이 어느 정도 정상적으로 유지된 채, 막내에 유입된 광합성전자전달계 단백질 복합체와 광합성색소가 소실될 때 나타난다. 따라서 이미 발달된 조직보다는 분화되어 발달되기시작하는 세포조직, 즉 발아되어 어린 식물이 성장할 때나 생장점 부위에서 새롭게 발육성장하는 조직에서 백화현상이 쉽게 유도된다. 현재까지 상업용 제초제에 국한하여 이러한 기능을 가진 작용점(action site)을 분류하면 총 8가지 이지만, 연구중에 있는 것까지 포함하면 적어도 10가지 이상이 되는 것 같다. 본 총설에서는 이들 작용점을 중심으로 백화유도화합물의 종류, 작용 생리 및 특성에 관한 최신 연구내용을 취합하여 요약하였다. 그리고 광합성시스템의 최신 연구진전, 특히 PQ pool의 기능과 역할을 검토해 볼 때, 새로운 작용점이 추가적으로 도출될 가능성이 있을 뿐만 아니라 proherbicide를 포함하여 이를 저해하는 관련화합물의 다양성도 보다 확장 될 수 있을것으로 전망된다 Although the chloroplast, a complex photosynthetic machinery, is regulated by a delicate network, various specific conditions can rapidly induce serious destruction and malfunction of the photosynthetic system owing to the structural and functional characteristics of plastids. A good example is bleaching (whitening) caused by various herbicides. The bleaching symptoms typically occur when several factors, such as photosynthetic pigments, photosynthetic protein complexes, plastoquinones (PQ), and reactive oxygen scavengers, are not formed, organized, or functional due to various causes, while the structure of the thylakoid membrane develops normally. Therefore, bleaching occurs more easily in the differentiating part than in the already-developed tissue. Commercial herbicides that induce bleaching symptoms have been officially classified into eight action sites. However, if those still in the research stage are included, they can be categorized into more than 10 modes of action. In this review, advanced research on the action physiology and characteristics of various chemicals that induce bleaching (whitening) in higher plants are summarized by action sites. Based on recent advances in the regulation of photosystem function, especially the role of PQ, bleaching herbicides with new action sites are expected to be developed, and their structural diversity, including proherbicides, will expand in the future. KCI Citation Count: 0