KR100203387B1 - 상승작용하는 살충제 조합물의 존재하에 작물 상해를 방지하기 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 조합물 내 적어도 하나의 화합물에 의한 억제에 대해 내성인 유전자를 작물의 게놈으로 혼입시킴으로써 작물의 감수성을 변화시켜 화합물의 조합물의 적용으로 인한 상해으로부터 직물을 보호 또는 방지하기 위해 방법을 제공한다.
Description
[발명의 명칭]
상승작용하는 살충제 조합물의 존재하에 작물 상해를 방지하기 위한 방법.
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 화합물의 조합물 적용으로 인한 작물 상해로부터 작물을 보호하거나 작물상해를 방지하기 위한 방법에 관한 것이다.
살충제들이 동시에 또는 연속적으로 조합하여 적용될 경우, 단독으로 적용되는 각각의 살충제의 성능으로부터 예측될 수 없는 반응을 초래하는 살충제간의 상호작용은 농학자들의 주된 관심사이다. 특히 관심을 끄는 것은 단일 식물 종에서 일어나는 상승적 반응이다. 제초제, 살충제 및 살균제들의 조합으로 얻어지는 상승적 반응은, 총 효과가 독립적으로 취해진 두 성분들의 효과의 합보다 크거나 보다 연장되는, 혼합물의 두 성분들의 조합된 작용으로서 기술된다.
제초제, 살균제 및 살충제들의 동시 또는 연속 적용은 많은 식품 및 섬유 작물의 생산에 있어서 통상적이다. 그러나, 상승작용하는 살충제 조합물은 작물 생산에 있어서 문제점을 야기시킬 수 있으며, 이는 작물 식물 및 다른 비목표 대상 종에 대한 독성의 증가 및 작물 또는 토양에 있어서의 잔류물 부담의 증가 때문이다.
제초제와 같은 단일 살충제 화합물로 인한 성장 및 발육의 억제로부터 작물을 보호하기 위한 방법은 미합중국 특허 제4,343,649호 및 제3,749,566호에서 발견된다. 그러나, 살충제 화합물의 조합물로 인한 상해로부터 작물을 보호 또는 방지하기 위한 어떠한 방법도 기술된 바 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 살충제 내성 유전자를 작물의 게놈으로 혼입시켜 조합물이 하나 이상의 성분들에 대한 작물의 감수성을 변경시킴으로써 살충제 화합물들의 조합 적용으로 인한 상해로부터 작물을 보호 또는 방지하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
몇가지 제초제, 살충제, 선충 박멸제 및 살균제들의 조합물이 단일 성장 계절에 작물에 적용될 수 있다. 많은 경우, 동시에 적용되는 두 개 이상의 살충제는 완전히 독립적으로 작용한다. 그러나, 동일한 목표 대상 종에 대하여 하나의 살충제의 생물학적 활성이 그보다 앞서서, 동시에 또는 연속적으로 적용된 또 다른 살충제에 의해 상당한 변화가 초래된다는 많은 공지된 예가 있다. 이것이 발생할 경우 보통 상호작용이라 언급된다. 살충제들간의 상호작용의 결과, 역효과가 일어날 수 있으며, 작물 식물과 같은 목표 대상 종의 두 개 이상의 살충제의 조합 작용에 대한 반응은 단독으로 적용되는 각 살충제의 효과로부터 예측 불가능하다. 상기 상호작용은 총 효과가 생물학적 활성의 감소일 때 길항적이라고 기술되며, 총 효과가 생물학적 활성의 증진일 때 상승적이라고 기술된다. 즉, 살충제 조합물의 상승적 상호작용은 실질적으로 두 개 이상의 살충제가 함께 사용될 경우 그 독성 작용이 더해지는 것 이상이다. 상승적 상호작용을 초래하는 살충제 조합물의 적용은 본 명세서에 상승적 살충제 조합물로서 기술된 것이다.
이제, 내성 유전자를 작물 식물과 같은 목표 대상 종으로 혼입시킬 경우, 조합하여 적용된 살충제 화합물들에 대한 상기 종의 내성 또는 저항성이 증가된다는 것이 밝혀졌다. 명확히 분별가능한 수준의 내성을 갖는 잘 특성화된 단일 유전자가, 식물육종 기술, 조직 배양 선발 또는 유전학적 형질전환에 의한 고우 유전자의 돌연변이적 변화에 의해 작물 식물로 혼입될 수 있다. 그러한 살충제 내성 유전자는 살충제를 대사할 수 있는 효소를 암호화하는 유전자 뿐만 아니라 상기 살충제의 활성을 보통 억제하는 효소(또는 단백질)의 변형된 형태를 암호화하는 유전자를 포함한다.
화합물들의 조합물의 적용으로 인한 작물에 대한 상해는 하나 이상의 적용된 화합물들에 대한 상기 작물의 감수성을 변경시킴으로써 방지되거나 실질적으로 감소된다. 작물의 감수성은 조직 배양 선발, 식물 육종 기술 또는 유전학적 형질전환을 통하여 고유 유전자의 돌연변이적 변형에 의해 살충제 내성 유전자를 혼입시킴으로써 변화될 수 있다.
본 발명의 방법의 한가지 실시양태에 있어서, 유기인산염 토양 살충제 및 아세토히드록시산 신타제(acetohydroxyacid synthase, AHAS) 효소 억제 제초제의 연속 작용으로 인한, 옥수수, 쌀, 밀, 기장, 평지 종자, 곡옥수수, 사탕무우, 콩, 목화, 감자, 토마토 또는 땅콩과 같은 작물에 대한 상해의 방지는 제초제 비민감성 AHAS 효소를 상기 작물 종으로 혼입시킴으로써 이루어진다.
작물 실행에 있어서, 토양 살충제는 작물의 뿌리 또는 어린 싹을 공격하는 해충을 체계적으로 통제하고 토양에 존재하는 해충을 즉각적으로 통제하기 위해 통상적으로 사용된다. 이러한 토양 살충제는 종자가 뿌려진 실제 지역을 포함하거나 포함하지 않을 수 있는 뿌려진 종자 주변의 토양 일대로 또는 파구 내에 직접 적용될 수 있다. 본 발명에 적합한 토양 살충제들 중에 테르부포스, 포레이트, 파라티온, 포노포스, 디설포톤 및 클로르피리포스와 같은 유기 인산염 살충제가 있다. 살충제 적용에 이어서 발아 전 또는 발아 후 이미 다졸리닐 니코티네이트, 이미다졸리닐 퀴놀린카르복실레이트, 설포닐우레아 또는 트리아졸로피리미딘과 같은 AHAS 억제 제초제가 적용될 수 있다. 또는, AHAS 억제 제초제는 이식 전에 토양에 적용되어, 토양으로 혼입될 수 있고, 토양 살충제는 이식 바로 전에, 동시에 또는 바로 후에 적용될 수 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 AHAS 억제 제초제 중에 이마제타피르, 이마즈메타피르, 이마자퀸, 이마즈메타벤즈, 프리미설푸론 및 니코설푸론이 있다.
살충제 성분들 중 하나가 AHAS 억제 제초제인 경우의 살충제들의 조합물의 적용으로부터 야기되는 상승적 상호 작용에 대한 식물 종의 감수성은 제초제 비민감성 AHAS 효소를 암호화하는 내성 유전자의 혼입에 의해 변화된다. 상기 내성 유전자는 통상적인 유전학적 교배에 의해 관련된 종으로부터 혼입되고, 조직 배양에 의해 선발되고, 돌연변이 육종 기술에 의해 발육되거나 또는 유전공학 및 식물 형질 전환 기술을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 유전자 전이법에 의해 혼입될 수 있다. 제초제 내성 AHAS 효소를 함유하는 식물, 식물 조직 및 식물 종자의 생성 방법은 미합중국 특허 제4,761,373호에 기술되어 있다. 제초제 비민감성 AHAS 효소를 암호화하는 유전자를 포함하도록 육족된 식물, 식물 조직 및 식물 종자는 살충제 조합물의 상승적 상호작용으로 인한 성장 억제에 대해 내성을 나타내는데, 여기서 성분들 중 하나는 제초제 내성 AHAS 효소를 암호화하는 유전자를 갖지 않는 상기 식물, 식물 조직 및 식물 종자의 성장 및 발육을 보통 억제하는 조합 적용 비율의 AHAS 억제 살충제이다.
본 발명의 특별한 실시양태에 있어서, AHAS 억제제초제에 대해 내성을 나타내는 식물조직 배양물은 선발되고 상기 제초제에 대해 내성인 식물은 이들 배양물로부터 재생된다. 이들 식물은 제초제 민감성 동종번식 계통의 식물들과 타가수분된다(pollinated). 이러한 교배로 인해 야기되는 성숙한 식물로부터 얻어지는 종자는 뿌려지고, 성이 성숙할 때까지 성숙하며,자가수분된다. 자가수분법은 두번째 세대 동안 반복된다. 종자는 개개 식물로부터 수확되어 분리된 채로 유지된다. 동형 접합성 내성 자손은 제초제 내성에 대한 파종 분석을 이용함으로써 이러한 식물들로부터 식별될 수 있다.
제초제 내성 유전자는 내성 형질에 대해 동형 접합성인 상업적 재배종을 만들어 내기 위해 역교배와 같은 표준 육종법에 의해 혼입될 수 있다. 식물이 옥수수인 경우,이러한 재배종은 내성형질에 대해 균일하게 동합접성인 동족번식 계통이다.내성 형질에 대해 균일하게 동협접성인 동족번식 계통들간의 교배는 내성유전자에 대해 균일하게 동합접성인 잡종 종자를 생성하도록 행해질 수 있다. 대안적으로, 이러한 동형 접합성 내성의 동족번식 계통은, 웅성 또는 자성 부모로서, 내성유전자가 부족한 식물과의 교배에서 사용되어, 내성유전자에 대해 균일하게 이형접합성인 잡종 종자를 생성할 수 있다.
본 발명의 이해를 돕기위해, 하기 실시예들이 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 목적으로 제시된다. 본발명은 득허청구의 범위에서 정의된 바를 제외하고 실시예에 의해 제한되는 것으로 간주되어서는 안된다. 다른 지시가 없는 한, 모든 부는 중량에 의한다.
[실시예 1]
[살충제 내성 유전자의 도입으로 인해 변화된 감수성을 갖는 옥수수 식물에 대한 살충제 조합물의 상호 작용 효과의 평가]
본 실험에서 사용된 옥수수 종자는 내성 유전자인 XA-17 또는 XI-12의 단일 복사체를 함유하는 이형접합성 내성 잡종 (B73×MO17) (각각,XA17HE 및 XI12HE로서표시됨), XA17HO로서표시되는 내성유전자XA-17의 2회 복사체를 함유하는 동형접합성 내성 잡종(B73×MO17), 및 어떠한 내성 유전자도 함유하지 않은 감수성 잡종(B73×MO17)이다.
본 실험에 적용된 살충제 조합물은 유기 인산염 토양 살충제 및 AHAS억제 제초제이다. 토양살충제는 15% wt/wt의 활성 성분을 함유하는 상업적 과립배합물(COUNTER15G)로서 존재하는 테르부포스이고, AHAS 억제 제초제는 24% wt/wt의 활성 성분을 함유하는 상업적 수용액 배합물(PURSUIT2AS)로서 존재하는 이마제타피르이다.
사사프라스 사양토로 채워진 표준 25×50㎝플랫에 가볍게 물을 뿌리고 약 2시간 동안 배수되도록 방치한다. 상기 습윤된 토양으로, 각각 양 2.5㎝의 넓이, 15.2㎝의 길이 및 약 1.2-2.5㎝ 깊이의 3개의 동일한 간격의 고랑을 가른다. 5개의 옥수수 종자를 각 고랑에 넣고, 약 1.0-2.0㎏/ha의 당량을 제공하기에 충분한 양으로 제초제를 함유하는 수용액으로 분무시킨다. 분무 후, 플랫을 온실 밴치에 놓고 통상적인 온실 실행에 상응하는 방식으로 처리한다. 처리 후 3주째 파종 식물을 검사하고 식물 높이를 측정하고 기록한다. 평균 식물 높이에 계산하여 표 1에 제시한다.
[실시예 2]
[살충제 내성 유전자를 갖는 옥수수 식물에 대한 살충제 조합물의 상호작용 효과의 평가]
본 실험에서 사용된 옥수수 종자는, 각각 XA17HE 및 XI12HE 로서 표시된 내성 유전자 XA-17 또는 X-12의 단일 복사체를 함유하는 이형접합성 내성 잡종(B73×MO17), XA17HO로서 표시되는 내성 유전자 XA-17의 2회 복사체를 함유하는 동형접합성 내성 잡종 (B73×MO17), 및 어떠한 내성 유전자도 함유하지 않은 감수성 잡종(B73×MO17)이다.
본 실험에 적용된 살충제 조합물은 유기 인산염 토양 살충제 및 AHAS 억제 제초제이다. 토양 살충제는 15% wt/wt의 활성 성분을 함유하는 상업적 과립 배합물(COUNTER15G)로서 존재하는 테르부포스이고, AHAS 억제 제초제는 21.6%의 활성 성분을 함유하는 상업적 수용액 배합물(PURSUIT 2AS)로서 존재하는 이마제타피르이다.
온실 토양 혼합물로 채워진 표준 25×50㎝ 플랫에 가볍게 물을 뿌리고 약 2시간 동안 배수되도록 방치한다. 온실 토양 혼합물은 1:1:2 부피비 혼합물로서 사사프라스 사양토, 퇴비 및 모래로 구성되는 인공 토양 혼합물이다. 배수된 토양으로, 각각 약 2.5㎝의 넓이, 15.2㎝의 길이 및 약 1.2-2.5㎝ 깊이의 3개의 동일한 간격의 고랑을 가른다. 5개의 옥수수 종자를 각 고랑에 넣고, 토양 살충제를 활성 화합물 약 1.0-2.0㎏/㏊에 상당한 비율로 종자위로 첨가하고 상기 고랑들을 손으로 덮는다. 식물이 약 2-3잎 단계까지 성장하도록 한 다음, 예정된 시간 동안 40psi에서 분무 노즐을 작동시킬 경우 0.07-0.21㎏/㏊의 활성 화합물을 제공하기에 충분한 양으로 제초제, 0.25% v/v의 TWEEN20, 및 아틀라스 케미칼 인더스트리즈에 의해 제조된 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트 계면활성제를 함유하는 수용액으로 분무시킨다. 분무 후, 식물을 온실 벤치에 놓고 통상적인 방식으로 돌본다. 처리 후 일주일째 식물 높이를 측정하고 기록한다. 평균 식물 높이를 계산하여 표 2에 보고한다.
[실시예 3]
[살충제 내성유전자를 갖는 옥수수 식물에 미치는 발아 후 적용된 제초제 및 고랑내 적용된 토양 살충제 조합물의 효과의 평가]
온실 토양 혼합물로 채워진 표준 12.7㎝(5인치) 포트에 실시예 1 및 2에서 상술된 옥수수 종자를 포트당 1 종자의 비율로 뿌린다. 토양 살충제(테르부포스)를 포트 ½에 대해 1.0㎏/㏊의 비율로 고랑내 적용시킨다. 식물이 약 2-3잎 단계까지 성장되면, 약 0.035-0.84㎏/㏊의 비율로 제초제(이마제타피르)로 분무한다. 식물을 온실 벤치에 놓고 통상적인 방식으로 돌본다. 처리 후 0.7, 14 및 28일에(DAT) 식물 높이를 측정하여 기록한다. % 성장은 하기 나타낸 바와 같이 계산된다.
얻어진 자료는 표 3에 제시되어 있다.
Claims (5)
- 아세토히드록시산 신타제(AHAS) 억제 제초제에 대하여 내성인 유전자를 옥수수, 쌀, 밀, 기장, 곡용수수, 콩, 목화, 감자, 사탕무우, 토마토 및 땅콩으로 구성되는 군으로부터 선택되는 작물의 게놈으로 혼입시켜 상기 작물의 감수성을 변화시키는 것을 특징으로 하는, 아세토히드록시산 신타제 억제 제초제 및 유기인산염 살충제로 구성되는 화합물의 조합물 적용으로 인한 상해로부터 작물을 보호 또는 작물상해를 방지하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 작물이 옥수수이고 상기 유전자가 XA-17 및 XI-12로 구성된 군으로부터 선택되는 작물을 보호 또는 작물상해를 방지하기 위한 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 유전자가 동형접합성 또는 이형접합성 상태로 존재하는 XA-17 또는 XI-12인, 작물을 보호 또는 작물상해를 방지하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 살충제는 테르부포스, 포레이트, 파라티온, 포노포스, 디설포톤 및 클로르피리포스로 구성된 군으로부터 선택되고, 상기 제초제는 이미다졸리닐 니코티네이트, 이미다졸리닐 퀴놀린카르복실레이트, 설포닐우레아 및 트리아졸로피리미딘으로 구성된 군으로부터 선택되는, 작물을 보호 또는 작물상해를 방지하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 살충제가 테르부포스이고 상기 제초제가 이마제타피르, 이마즈메타피르, 이마자퀸, 프리미설푸론 및 니코설푸론으로 구성된 군으로부터 선택되는, 작물을 보호 또는 작물상해를 방지하기 위한 방법.
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