Search for Korean Native Plants with Herbicidal Composition

국내 자생 살초활성 식물종의 탐색

Kim, Seong-Mun
김성문

  • Published : 20060000

Abstract

Several hundred herbicides have been developed which inhibit nineteen target sites. However, pressure on the development of environmentally-friendly herbicides has been increased by GOs and NGOs due to mammalian toxicity and environmental contamination by few herbicides. Researchers in author's laboratory conducted experiments to find herbicidal plants and environmentally- friendly herbicidal compounds from them for more than five years. In this review, herbicidal activity of 533 plants from 491 species in 105 families was introduced and characteristics of herbicidal plants was described with special emphasis. In addition, novel herbicidal compounds such as anemonine, chrysophanic acid and elemicine from herbicidal plants were described. Herbicidal plants and herbicidal compounds from such plants are going to be used as herbicidal materials in environmentally- friendly agriculture and be used as in development of living-modified organism with herbicidal activity like allelopathic plants.

현재까지 19개의 작용점을 저해하는 제초제가 전세계적으로 개발되어 사용되고 있으며, 26개의 제초제 작용점이 특허로 등록되어 있다. 그럼에도 불구하고 유기합성 제초제의 인축 및 환경독성에 대한 일반인들의 우려와 유기합성 제초제에 대한 저항성 잡초의 확대 때문에 새로운 작용기작을 갖는 친환경적인 제초제의 개발이 요구된다. 본 저자의 연구진은 친환경적인 제초제의 선도물질을 국내 자생식물로부터 탐색하기 위하여 105과 491종 533점을 대상으로 살초활성식물을 탐색하였으며, 살초활성식물에 anemonin, chrysophanic acid, elemicin과 같은 살초활성물질이 함유되어 있는 것을 구명하였다. 본 논문에서는 저자의 연구진이 지난 5년동안 수행한 살초활성식물 탐색과정을 소개하고, 이들로부터 살초활성물질을 분리ㆍ동정한 결과를 종합하는데 있다. 저자는 본 논문에서 살초활성검정을 위한 식물의 수집, 보관, 마쇄과정, 살초활성검정을 위한 추출물 생산과정 및 살초활성 검정 방법에 대하여 향후 연구를 위한 제안을 하였고, 살초활성이 매우 높아서 향후 새로운 제초제개발을 위하여 우선적으로 고려를 할 수 있는 족도리풀(Asarum sieboldii MIQ.), 가시박(Sicyos angulatus LINN), 삼지구엽초(Epimedium Koreanum NAKAI)에 대한 특성을 소개하였다. 마지막으로 저자는 살초활성식물 또는 anemonin, chrysophanic acid, elemicin과 같은 살초활성물질을 이용한 친환경농자재의 개발과 살초활성물질을 활용한 LMO 작물개발에 대해서 소개하였다.

Keywords

References

  1. DiTomaso, J. M. and S. O. Duke. 1991. Is polyamine biosynthesis a possible site of action of cinmethylin and artemisinin? Pestic. Biochem. Physiol. 39: 158-167 https://doi.org/10.1016/0048-3575(91)90136-A
  2. Duke, S. O. 1992. Natural products as herbicides. BCPC-Weeds 302-305.
  3. Duke, S. O. 2003. Weeding with transgenes. Trends Biotechnol. 21: 192-195 https://doi.org/10.1016/S0167-7799(03)00056-8
  4. Duke, S. O., J. G. Romagni and F. E. Dayan. 2000. Natural products as sources for new mechanisms of herbicidal action. Crop Protect. 19:583-589 https://doi.org/10.1016/S0261-2194(00)00076-4
  5. Halligan, J. P. 1975. Toxic terpenes from Artemisia californica. Ecology. 56:999-1003 https://doi.org/10.2307/1936312
  6. Kim, J. S., T. J. Kim., S. Kim and K.Y. Cho. 1999. Herbicide mode of action-recent advances and their usefulness. Kor. J. Weed Sci. 19 (4):261-287
  7. Li, W. K., J. Q. Pan., M. J. Lu., R Y. Zhang and P. G. Xiao. 1995a. A 9,10-dihydrophenanthrene derivative from Epimedium koreanum. Phytochem. 39 (1):231-233
  8. Li, W. K., P. G. Xiao and R. Y. Zhang. 1995b. A difuranoflavone from Epimedium koreanum. Phytochem. 38 (3):807-808 https://doi.org/10.1016/0031-9422(94)00696-Q
  9. Li, W. K., P. G. Xiao., G. Z. Tu., L. B. Ma and R Y. Zhang. 1995c. Flavonol glycosides from Epimedium koreanum. Phytochem. 38 (1): 263-265 https://doi.org/10.1016/0031-9422(94)00522-U
  10. Lorber, P. and W. H. Muller. 1980. Volatile growth inhibitors produced in Salvia leucophylla- effects on metabolic activity in mitochondrial suspensions. Comp. Physiol. Ecol. 5:68-75
  11. Lydon, J. and S. O. Duke. 1999. Inhibitors of glutamine biosynthesis. pp. 445-464, In Singh, B. K. (ed.). Plant Amino Acids: Biochemistry and Biotechnology. Marcel Dekker, New York
  12. Mitchell, G., D. W. Bartlett., T. E. M. Fraser., T. R Hawkes., D. C. Holt., J. K. Townson and R A. Wichert. 2001. Mesotrione : a new selective herbicide for use in maize. Pest. Manag. Sci. 57:120-128 https://doi.org/10.1002/1526-4998(200102)57:2<120::AID-PS254>3.0.CO;2-E
  13. Muller, C. H., W. H. Muller and B. L. Haines. 1964. Volatile growth inhibitors produced by aromatic shrubs. Science 143:471-473 https://doi.org/10.1126/science.143.3605.471
  14. Nakajima, M., K. Ito., Y. Takamatsu., S. Sato., Y. Furukawa., T. Honma., J. Kodotani., M. Kozasa and T. Haneishi. 1989. Comexistin: A new fungal metabolite with herbicidal activity. J. Antibiotics 42: 1065-1072
  15. Rimando, A. M., F. E. Dayan., F. E. Czamota., M. A. Weston and S. O. Duke. 1998. A new photosystem II electron transfer inhibitor from Sorghum bicolor (L.) J. Nat. Prod. 61:927-930 https://doi.org/10.1021/np9800708
  16. Romagni, J. G., S. O. Duke and F. E. Dayan. 2000a. Allelopathic effects of volatile cineoles on two weedy plant species. J. Chemical Ecol. 26:303-313 https://doi.org/10.1023/A:1005414216848
  17. Romagni, J. G., S. O. Duke and F. E. Dayan. 2000b. Inhibition of plant asparagine synthease by monoterpene cineoles. Plant Physiol. 123: 725-732 https://doi.org/10.1104/pp.123.2.725
  18. Tallez, M. R, C. Canel., A. M. Rimando and S. O. Duke. 1999. Differential accumulation of isoprenoids in glanded and glandless Artemisia annua L. Phytochem. 52: 1035-1040 https://doi.org/10.1016/S0031-9422(99)00308-8
  19. 강삼식, 김주선, 강윤정, 한혜경. 1990. 음양곽의 성분에 관한 연구(II). 생약학회지 21(1):56-59
  20. 길봉섭. 1999. 다른 식물에 미치는 사철쑥의 알레로 파시 효과. 한국생태학회지 22(1):59-63
  21. 김미성, 이유선, 김희연, 최해진, 허수정, 권순배, 임상현, 김경희, 김성문. 2005a 족도리 (Asarum sieboldii Miq.)로부터 신규 살초활성 물질 Elemiein 의 분리. 한국잡초학회지 25(3):202-208
  22. 김미성, 이유선, D. B. Khoa, 김희연, 최해진, 임상현, 허수정, 권순배, 박동식, 한상섭, 김성문. 2004. 살초활성물질 함유 국내 자생식물의 탐색(II). 농약과학회지 8(3):220-230
  23. 김성문, 김미성, 이유선, 김희연, 최해진, 허수정, 권순배, 김경희, 한상섭, 임상현. 2005b. 살초활성 물질 함유 국내 자생식물의 탐색(III). 농약과학회지 9(2):173-180
  24. 김성문, 허수정, 용석호, 김진석, 허장현. 2001. 천연물 기원 살초활성물질. 한국잡초학회지 21:199-212
  25. 김성문. 2006. 살초활성 물질 함유 국내 자생식물의 탐색(IV). 농약과학회지 10(3):accepted
  26. 김진석, 김태준, 김성문, 조광면. 1999. 제초제 작용기 작 연구의 최근 동향과 활용. 한국잡초학회지 19 (4):261-287
  27. 김희연, 최해진, 김도순, 허수정, 김성문 2003a. 애기 수영 (Rumex acetosella L.)으로부터 새로운 살초 활성물질 Chrysophanie acid의 분리. 한국잡초학회지 23(4):301-309
  28. 김희연, 최해진, 유용만, 허수정, 임상현, 김진석, 김성문. 2003b. 식물기원 살초활성물질. 한국잡초학회지 23(3): 190-212
  29. 김희연 최해진. 임상현, 허수정, 한상섭, 김도순, 황기환, 김성문. 2003c. 살초활성물질 함유 국내 자생식물의 탐색(I). 농약과학회지 7(7):248-257
  30. 농촌진흥청. 2003. 향료성 식물자원 개발을 위한 향기산업 연구동향. 연구동향분석보고서 2003-5
  31. 박종희, 이정규. 2000. 약용식물도감. 신일상사. p. 598
  32. 성낙술. 2002. 약초자원의 개발이용 소득화 방안. pp. 3-22. In 강원도 자생 부존자원의 소득작물화 방안. 강원도 농업기술원
  33. 양동식. 2004.3종 약용식물의 Allelopathy. 순천대학교. 박사학위논문. p. 87
  34. 이유선, 김미성, 김희연, 임상현, 김경희, 권순배, 허수정, 김성문. 2005b. 삼지 구엽 초(Epimedium koreanum Nakai) 에틸아세테이트 층으로부터 분리한 살초활성 추출물과 그의 분리 방법. 대한 민국특허 2005-0111481
  35. 이유선,김미성,염진경,강현희,김희연,임상현,김경희, 권순배, 허수정, 김성문. 2005a. 긴병꽃풀 (Glechoma heredacea var longituba Nakai) 정유의 살초활성. 대한민국특허 2005-0111933
  36. 이유선, 김미성, 임상현, 허수정, 권순배, 박동식, 한상섭, 김성문. 2004. 국내 자생 살초활성 식물의 탐색. 한국잡초학회지 24(2):103-113
  37. 이유선. 2006. 강원도 자생식물로부터 향료자원의 탐색. 강원대학교. 석사학위논문. p.74
  38. 이창복. 2003. 원색 대한식물도감. 향문사. p.910
  39. 이철희. 2002. 생물 산업 발전을 위한 자생식물의 활용 방향 pp. 27-67. In 기능성 자생식물을 이용한 고부가가치 상품화 방안. 농촌진흥청 고령지시험장
  40. 이태성. 2005. 삼지구엽초(Epimedium koreanum Nakai)의 추출성분. 강원대학교 석사학위논문
  41. 정보섭, 신민교. 1989. 도해 향약(생약)대사전. 영림사
  42. 최상태, 안영근, 구교철, 장영득, 송경식. 1998. 국화과 작물의 생장을 억제하는 대파내의 타감불질. 한국원예학회지 39(3):333-337
  43. 최해진, 김희연, 허장현, 허수정, 김도순, 김성문. 2003. 할미 꽃(Pulsatilla koreana Nakai)으로부터 새로운 살초활성 물질 anemonin의 분리. 한국 잡초학회지 23(4):310-317
  44. 허수정, 김희준, 최수현, 이유선, 김미성, 김희준, 김희연, 권순배, 임상현, 김경희, 김성문. 2005. 가시박(Sicyos angulatus)으로부터 분리한 제초활성 추출물과 그의 분리 방법. 대한민국특허 20050111480