KR100314600B1 - 식물체 지상부의 농약 흡수율 측정용 조성물 및 이를 이용한식물체의 농약 흡수 촉진제 선별법 - Google Patents

식물체 지상부의 농약 흡수율 측정용 조성물 및 이를 이용한식물체의 농약 흡수 촉진제 선별법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 식물체 지상부의 농약 흡수율 측정용 조성물, 및 이를 이용하여 식물체의 농약 흡수율을 측정하는 방법과, 더 나아가서는 농약 흡수 촉진제를 선별하는 방법에 관한 것으로, 활성 농약에 추적물질로서 콩고 레드(Congo red)를 첨가하여 제조된, 식물체내 농약 흡수율 측정용 조성물을 대상 식물체의 지상부에 분무하고, 분무 직후 및 일정 시간 경과 후에 각각 적당한 용매로 식물체 지상부를 세척하여 세척액 중의 농약 및 콩고 레드 양을 정량 비교함으로써 식물체 지상부내 농약 흡수율을 산출하는 본 발명에 따르면, 식물체내 농약의 흡수 속도와 흡수율을 정확하게 측정할 수 있을 뿐만 아니라 농약의 흡수성을 증가시키는 물질을 선별하는 데에도 매우 유용하게 사용될 수 있다.

Description

식물체 지상부의 농약 흡수율 측정용 조성물 및 이를 이용한 식물체의 농약 흡수 촉진제 선별법{Composition for measuring the foliar uptake of agricultural chemicals and screening method for penetrants using same}
본 발명은 식물체 지상부의 농약 흡수율 측정용 조성물, 및 이를 이용하여 식물체의 농약 흡수율을 측정하는 방법과, 더 나아가서는 농약 흡수 촉진제를 선별하는 방법에 관한 것이다.
현대 농업에서 농약은 고품질의 농작물을 안정하면서도 대량으로 생산할 수 있게 하는 필수적인 요소로서 사용되고 있으며, 작물 및 대상 병해충에 따라 그 쓰임새가 달라져 현재 수백 종류의 농약이 제조 판매되고 있다. 작물의 보호 목적으로 사용되는 농약은 특히, 잡초와 병해충에 대하여 방제 효과가 우수하여야 하는데, 근래에는 농약의 지속적인 사용으로 인해 방제 효과가 저조해지는 내성 문제가 크게 대두되고 있다.
내성이 생긴 잡초나 병해충에 대해서는 농약의 사용량을 늘리거나 새로운 농약으로 대체하여야 하므로, 당업계에서는 보다 우수한 효과를 갖는 농약의 개발 및다른 농약과의 혼용 뿐 아니라 기존에 사용되고 있는 농약의 약효를 증강시킬 수 있는 농약 활성 증강제의 첨가 등으로 방제효과를 높이고자하는 노력이 활발히 진행되고 있다.
농약 활성 증강용 첨가제로는 예를 들어, 농약이 방제 대상물에 잘 부착되도록 하는 습전제 또는 전착제, 방제 대상물에 부착된 농약이 빗물에 의해 쉽게 씻겨버리지 않도록 하는 내우성 증강제 또는 부착된 농약이 대상물에 빠른 속도로 다량 흡수되도록 하는 흡수 촉진제 등이 있다.
식물체에 적용된 농약이 식물 조직 내로 빠른 시간내에 다량 흡수될수록 약효의 발현속도가 증가될 뿐만 아니라 강우시 농약이 빗물에 씻겨버리는 현상이 방지되어 결과적으로 약효를 안정적으로 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 제초제의 경우에는 약효 및 약효 발현속도를 증가시키는 효과를 나타내며, 살균제의 경우에는 병에 대한 예방 효과 뿐만 아니라 치료 효과까지 증진시킬 수 있다. 또한, 살충제의 경우에는 농약이 처리되지 않은 부위에서 서식하는 해충까지 처리되는 우수한 살충효과를 얻을 수 있다. 구체적으로, 오이의 노균병과 고추와 감자의 역병 방제에 사용되는 디메토모르프(dimethomorph)는 적용 작물에 대하여 예방 효과는 있으나 치료 효과가 그다지 크지 않는데, 이를 계면활성제와 같은 특정한 물질, 예를 들어 비이온 계면활성제인 라우릴 알콜 에톡실레이트(lauryl alcohol ethoxylates)와 혼합시켜 사용할 경우 치료 효과가 크게 증진된다고 보고된 바 있다(B. Terence Grayson, et al.,Pesticide Science, 46, 199-213 & 355-359(1996)).
또한, 비선택성 제초제인 글리포제이트(glyphosate, N-(phosphonomethyl)glycine)의 경우에도 식물의 종류와 환경에 따라 농약의 흡수 속도와 흡수량이 달라져 그 약효가 크게 변동되는데, 이를 유기실리콘계 계면활성제인 실루엣(Silwet L-77, 판매처: 한정화학)과 혼합 사용하면 글리포제이트의 식물체내 흡수성을 촉진하여 약효를 크게 강화할 수 있다고 밝혀져 있다(Proceedings of Fourth International Symposium on Adjuvants for Agrochemicals, 385-390(1995)).
이와 같이 식물체내 농약의 흡수(침투)는 약효와 중요한 관계에 있으나, 식물체 내로 흡수된 농약의 양을 정량적으로 측정하는 일은 용이하지 않다.
식물체 내로 흡수된 농약의 양을 측정하는 가장 일반적이고 신뢰도가 높은 방법으로서, 방사성 동위원소로 표지된 농약(radiolabelled pesticides) 용액을 식물체에 처리하고, 일정 시간 후에 식물체를 용매 또는 수용성 용액으로 세척하여 세척액 중 농약 또는 식물체 내의 농약을 추출하여 방사능을 측정하는 방법이 있으나, 이 방법은 많은 비용이 소요되고, 특별한 주의가 요구되어 전문가가 상주하여야 하는 단점이 있을 뿐만 아니라 제품 자체를 사용하는 실제 상황과 상이한 결과를 얻을 수도 있다는 우려가 있다.
또 다른 방법으로, 수용성 색소 또는 형광물질을 추적물질(tracer)로서 농약 용액에 첨가하여 식물체에 살포한 다음, 적합한 용매로 세척하여 세척액 중 추적물질의 양을 대신 측정하는 방법이 있으나, 사용된 수용성 색소 및 형광물질이 농약과 함께 식물체내에 흡수될 뿐만 아니라 이의 세척시 용매에 의해 전량이 용이하게 회수되지 않는다는 문제점이 있다. 따라서, 이 방법은 식물체 표면에 부착된 물질과 식물체 내로 흡수된 물질을 구분할 수 없어 대부분 농약 용액의 부착량 측정에만 그치고 있으며 실제로 식물내 농약 흡수율을 측정한 예는 아직 없다.
또한, 농약의 흡수성을 증가시킬 수 있는 농약의 흡수 촉진제를 선별하는데에는 다음의 두 가지 방법이 사용되고 있다.
첫째, 농약과 흡수 촉진제 후보물질을 혼합하여 식물체에 처리하고 분석적인 방법으로 식물체 흡수율을 측정하여 흡수 촉진제를 선별한 후 약효 검정을 통하여 적정화하는 방법이다. 이를 위해서는 동위원소로 표지된 많은 양의 농약이 필요하므로 연구에 소요되는 비용이 많다는 문제점이 있다.
둘째, 농약과 흡수 촉진제 후보물질을 대상 식물체에 살포하고 잡초나 병해충의 방제 효과를 직접 측정하는 방법으로, 이는 많은 시료와 시설, 비교적 장시간의 연구가 요구될 뿐만 아니라 농약의 식물체에 대한 전착력 등 여러 가지 요인이 복합적으로 관여된 결과가 수득되므로 다양한 환경하에서 방제 효과가 안정적으로 나타나지 않을 우려가 있다는 문제점이 있다.
이에 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하고, 식물체내 농약 흡수율을 보다 간편하고 정확한 방법으로 측정하고, 이 방법을 이용하여 대상 식물체 및 사용 농약에 대해 가장 적합한 농약 흡수 촉진제를 선별하는 방법을 개발하기 위해 계속 연구를 진행하여 식물체 내부로 흡수되지 않고, 세척 용매에 의해 전량이 회수되는 추적물질을 새로이 발견하고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 식물체내 농약 흡수율 측정용 조성물, 및 이를 이용하여농약 흡수율을 측정하는 방법 및 농약 흡수 촉진제를 선별하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 활성 농약 및 추적물질로서 콩고 레드(Congo red)를 포함하는 식물체 지상부의 농약 흡수율 측정용 조성물을 제공한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 추적물질이 포함된 농약 용액을 식물체에 처리하고 이를 용매로 세척하여 정량함으로써 식물체 지상부내 흡수된 농약의 양을 측정하는 방법에 있어서, 상기 추적물질로서 콩고 레드를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
본 발명에서는 또한 농약의 식물체내 흡수성을 증가시키는 농약 흡수 촉진제를 선별하는 방법을 제공한다.
이하 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다.
본 발명에 따르면, 활성 농약에 추적물질로서 콩고 레드를 첨가하여 식물체내 농약 흡수율 측정용 조성물을 얻을 수 있으며, 이 조성물을 유리판과 같은 기판 및 대상 식물체의 지상부에 각각 적용하고, 적용 직후 및 일정시간 경과 후에 각각 용매로 적용부를 세척하여 세척액 중의 농약 및 콩고 레드 양을 정량 비교함으로써 식물체 지상부내 농약 흡수율을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 농약 흡수율 측정용 조성물에 농약 흡수 촉진제 후보 물질을 첨가하고 상기한 본 발명의 농약 흡수율 측정 방법을 수행함으로써 농약의 흡수성을 가장 현저하게 촉진시킬 수 있는 우수한 흡수 촉진제 물질을 선별할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 식물체의 지상부내 농약 흡수율 측정은 다음과 같은 단계들을 수행함으로써 이루어진다. 즉, (1) 활성 농약 및 추적물질로서 콩고 레드를 포함하는 식물체내 농약 흡수율 측정용 조성물을 제조하는 단계; (2) 식물체의 지상부 및 기판에 상기 조성물을 각각 적용하는 단계; (3) 식물체 지상부와 기판을 용매로 세척하여 농약 및 콩고 레드를 추출하는 단계; 및 (4) 세척액 중 농약 및 콩고 레드의 농도 측정 및 농약 흡수율의 산술 단계로 이루어진다. 이하 각 단계를 좀더 상세히 설명한다.
(1) 농약 흡수율 측정용 조성물의 조제
농약 원제 또는 제품을 물 또는 수용성 용매에 용해, 유화 또는 분산시키고, 추적물질인 콩고 레드를 첨가하고 혼합함으로써 본 발명의 농약 흡수율 측정용 조성물을 조제할 수 있다. 콩고 레드는 고성능 액체 크로마토그래피(high performance liquid chromatography, HPLC)나 분광 광도계(spectrophotometer)로 정량할 때 무리가 없는 농도 범위 내에서 가능한 한 낮은 농도로 사용하는 것이 바람직하다. 만약, 조성물 중 추적물질의 농도가 농약 농도보다 상대적으로 높을 경우에는 식물체내 농약의 흡수가 저해되어 식물체의 농약 흡수율이 실제보다 작게 측정될 우려가 있다.
본 발명의 농약 흡수율 측정 방법에서 사용되는 농약은, 물과 유기용매에 전혀 용해될 수 없는 농약을 제외하고는, 당분야에 공지된 제초제, 살충제, 살균제, 식물 생장 조절제 등을 종류에 관계없이 모두 적용 가능하다. 특히, 농약 제품을 사용할 때는 통상의 방법에 따라 미리 농약을 희석한 후 사용할 수 있으며, 액상 또는 젤리상 농약 원제의 경우에는 소량의 유기용매에 녹이거나 또는 필요에 따라 소량의 계면활성제를 가하여 물에 용해 또는 유화시킨 후 사용할 수 있으며, 고체상 원제일 경우에는 미분쇄한 후 분산제인 계면활성제와 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 조성물에는, 식물체내 농약의 흡수율을 증가시키는 농약 흡수 촉진제를 선별하기 위해 각각의 농약 흡수 촉진제 후보물질이 추가로 첨가될 수도 있다. 촉진제 후보물질은 사용할 때 미리 유기용매 또는 물에 용해시킨 상태로 본 발명의 조성물에 첨가할 수 있다.
(2) 식물체의 지상부 및 기판에 대한 농약 흡수율 측정용 조성물의 적용
본 발명에서 대상 식물체의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 가능한 한 충분히 성숙되어 있고 노화가 시작되지 않은 것이 바람직하다. 식물체는 일부 또는 전부를 절단하여 사용하지 않고, 화분에 심어진 채로 사용할 수 있다. 또한 사용할 기판은 일반적인 것으로 특별히 제한이 없다.
콩고 레드는 광분해되기 쉬운 물질이므로 농약 용액의 분무, 보관, 세척 등의 모든 작업은 강한 직사광선을 피하여 약한 불빛 아래에서 수행하여야 하며, 태양광선이 닿지 않는 형광등과 같은 보통의 조명이 있는 실내에서 작업하는 것이 바람직하다. 또한, 작업이 중지되었을 때는 조명을 모두 소등하여 암상태로 유지하는 것이 바람직하다.
식물체 및 기판에 본 발명의 농약 흡수율 측정용 조성물의 살포할 때에는 균일한 살포를 위해 분무실(spray booth)을 사용하는 것이 바람직하며, 조성물의 분무량은 용액이 흘러내리지 않는 범위내에서 최대량으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 오이나 고추와 같이 잎이 수평을 유지하고 엽면적이 비교적 넓은 광엽 식물의 경우에는 분무량이 1 내지 100ℓ/ha인 것이 적당하고, 벼나 피와 같이 잎이 직립이고 엽면적이 협소한 단자엽 식물의 경우에는 50 내지 300ℓ/ha 정도가 적당하며, 식물의 종류 및 다양한 조건에 따라 분무량을 조절할 수 있다.
농약 용액이 분무된 식물체 및 기판은 암소에서 보관하는 것이 바람직하다.
(3) 농약 및 콩고 레드의 세척
본 발명의 농약 흡수율 측정용 조성물이 분무되어 부착된 식물체 및 기판은 분무 즉시, 및 분무 후 원하는 시간 동안 암소에서 보관한 후 적당한 용매로 각각 세척하고, 세척액 중의 농약 및 콩고 레드를 추출한다.
사용 가능한 용매로는 물, 또는 메탄올, 에탄올, 아세톤, 아세토니트릴 같은 수용성 유기용매 또는 이들의 혼합물이 있으며, 특히 아세토니트릴 수용액이 바람직하다. 유기용매 수용액을 사용할 경우, 사용되는 농약의 수용해도에 따라, 수용성 유기용매와 물의 비율은 1 : 9 내지 9 : 1 까지 조절하여 사용한다. 예를 들어, 수용성이거나 수용해도가 큰 농약을 사용할 경우에는 수용성 유기용매의 혼합비율을 작게 하고, 수용해도가 작은 농약을 사용할 경우에는 수용성 유기용매의 혼합비율이 큰 수용액을 사용하는 것이 바람직하다.
세척방법은, 우선 식물체의 경우는, 적합한 용매가 들어 있는 시험관에 세척할 식물체를 잘라서 넣고 마개로 막은 다음, 분당 50회 내지 80회 정도로 1 분 내지 5 분간 도립 진탕하여 세척한다. 기판은 적당한 크기의 샤레에 넣고 동일 용매를 가하여 세척한다.
(4) 세척액 중 농약 및 콩고 레드의 농도 측정 및 농약의 흡수율 산술
분무 직후 및 분무 후 일정시간 경과 후의 식물체 및 기판 각각의 세척액 중의 농약 및 콩고 레드의 농도는 통상의 방법, 예를 들어 HPLC, 가스 크로마토그래피(gas chromatography), 분광 광도계 방법에 의해 정량할 수 있다.
상기 측정된 각각의 농약과 콩고 레드의 농도비를 산출하고, 분무 후 일정시간 경과 후의 농약과 콩고 레드의 농도비를 분무 직후의 농약과 콩고 레드의 농도비로 나누어 일정시간 경과 후 표면에 남은 농약의 잔류율을 산출한 다음, 기판에서는 일정시간 경과 후에도 농약이 흡수되지 않고 휘발, 분해 등 다른 요인에 의해 없어지지만 콩고 레드는 변화하지 않은 채 그대로 남아 있으므로, 기판에서 농약의 표면 잔류율에서 식물체에서의 농약의 표면 잔류율을 빼서 식물체내 농약의 흡수율을 산출한다. 즉, 식물체내 농약의 흡수율 산술방법을 정리하면 다음과 같다:
(1) 분무 직후 식물체 및 기판에서의 농약과 콩고 레드의 농도비(분무 직후 농약 농도/분무 직후 콩고 레드 농도) 각각 산출하고;
(2) 분무하고 일정시간 경과 후 식물체 및 기판에서의 농약과 콩고 레드의농도비(일정시간 경과 후 농약 농도/일정시간 경과 후 콩고 레드 농도)를 각각 산출하고;
(3) 상기 분무하고 일정시간 경과 후 농약과 콩고 레드의 농도비를 분무 직후 농약과 콩고 레드의 농도비로 나누어, 일정시간 경과 후 식물체 표면(a) 및 기판 표면(b)에 잔류하는 농약의 비율((2)의 농도비/(1)의 농도비)을 산출하고; 및
(4) 상기 기판에서 농약의 표면 잔류율에서 식물체에서 농약의 표면 잔류율을 빼서 식물체에 흡수된 농약의 비율(b-a)을 산출한다.
본 발명에 따른 농약 흡수율 측정 방법을 보다 쉽게 설명하기 위해 한 예를 들면 다음과 같다.
임의의 농약 100ppm, 콩고 레드 100ppm이 포함된 농약 용액을 제조하고, 이를 2개의 오이 잎과 2개의 기판에 각각 분무한 후, 분무 즉시 오이잎 1개 및 기판 1개를 용매 10㎖로 세척하고, HPLC 분석 방법을 이용하여 세척액 중의 농약 및 콩고 레드의 농도를 측정한다. 한편, 다른 오이잎 1개 및 기판 1개는 암실에서 1일 동안 보관한 후 동일 용매 10㎖로 세척하고, 동일 방법으로 세척액 중의 농약 및 콩고 레드의 농도를 측정하고 본 발명의 산술 방법에 따라 오이잎 내 농약의 흡수율을 산출한다. 그 결과는 표로 나타내면 하기 표 1과 같다.
이하 본 발명을 하기 실시예에 의거 좀더 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
실 시 예 1 : 오이에 대한 다양한 농약의 흡수율 측정
(단계 1) 농약 흡수율 측정용 조성물 조제
하기 표 2에 나타낸 농약제, 프로시미돈(procymidone), 훼나리몰(fenarimol) 및 디메토모르프(dimethomorph)를 각각 삼각 플라스크에 달아 넣고 물을 가한 후 콩고 레드 수용액을 첨가하여 혼합하였다. 이 때 농약의 유효성분 농도는 각각 500ppm, 31.25ppm, 250ppm, 콩고 레드의 농도는 모두 400ppm으로 조제하였다. 특히 디메토모르프 수화제의 경우에는 식물에 거의 흡수되지 않는 것으로 추정되므로 오이 엽면에 대한 흡수성을 강화하기 위하여 보조제(adjuvant)로서 스테아릴아민 에톡실레이트(stearylamine ethoxylate(SN), 에틸렌 옥사이드의 부가몰수 10)을 0.1% 첨가하였다.
(단계 2) 오이 및 유리판에 농약 흡수율 측정용 조성물의 분무
오이종자(백미 백다다기오이, (주)흥농종묘)를 수지컵(내경 47mm x 높이 50mm)에 3립씩 파종하고 온실에서 재배하였다. 떡잎이 완전히 전개되는 시기를 전후하여 1회용 수지컵(내경 66mm x 높이 66mm)에 1주씩 옮겨 심고 온실에서 4엽 또는 5엽이 전개될 때까지 재배하였다. 실험에는 오이가 컵에 심어진 채로 2엽을 사용하였으며, 2엽에 분무하는데 상위엽이 방해가 되는 경우에도 줄기를 구부리는 방법을 사용하여 식물체의 손상을 피하였다.
오이 18폿트를 2회로 나누어 분무실에 2열로 넣고 상기 제조된 농약 용액을 80ℓ/ha로 분무하였다. 또한 유리판 15장을 설치하고 상기 농약 용액을 80ℓ/ha로 분무하였다.
(단계 3) 오이잎 및 유리판의 세척
세척용매로서 프로시미돈에 대해서는 4:6(물:아세토니트릴)의 아세토니트릴 수용액 20㎖를, 훼나리몰 및 디메토모르프에 대해서는 3:7(물:아세토니트릴)의 아세토니트릴 수용액 20㎖를 각각 내경 32mm, 길이 200mm인 시험관에 넣고 고무마개로 막아 준비하였다.
상기 단계 2의 분무 직후 오이 3폿트를 취하여 2엽을 잎자루가 붙어 있는 줄기부위까지 자르고 상기 용매가 담겨진 시험관에 각각 넣고 분당 60회 내지 70회의 속도로 2분간 도립 진탕하여 세척하였다. 또한 유리판 3장은 내경 15.2cm의 페트리 디시(petri dish)에 넣고 상기 용매 20㎖를 각각 가하여 세척하였다.
나머지 오이 15폿트 및 12장의 유리판은 암상태의 실온에 두고, 각각 처리 1시간, 3 시간, 12 시간 및 24 시간 후에 동일한 방법으로 세척하고 원심 분리하였다.
(단계 4) 농약 및 콩고 레드의 정량 및 농약 흡수율 산출
분무 직후의 오이잎 세척액과 유리판 세척액을 표준용액으로 하고 콩고 레드를 내부 표준 물질로 하여 HPLC(Spectra 200 Programmable Wavelength Detector, acetonitrile-water solvent programming, 42%-80%)로 농약 유효성분의 농도를 측정하였다. 오이 엽표면의 유효성분 소실량으로부터 유리판에서의 소실량을 감산하여 엽면 흡수량을 산출하였다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다. 모든 실험은 실온에서 수행하였다.
상기 표 2에서 보듯이, 원예용 살균제인 프로시미돈은 분무 24 시간후 오이잎에 5.7%만이 흡수되었다. 노부요시 미카미(Nobuyoshi Mikami) 등은 온실에서 자라고 있는 오이잎에 처리된 프로시미돈은 처리 8일후에 엽면에서 73.2%가 회수되었다고 하였는데(Nobuyoshi Mikami, Jun Yoshimura, Hirohiko Yamada & Junshi Miyamoto, Translocation and Metabolism of Procymidone in Cucumber and Bean Plants,J. Pesticide Sci. , 9, 131-136(1984)), 이는 잎 표면에서 일어날 수 있는모든 소실요인을 포함한 결과로서 본 발명에서 얻은 결과와 같이 약제처리 24 시간후의 흡수율은 크지 않았을 것으로 추정되었다.
또한, 훼나리몰은 시간이 지남에 따라 지속적으로 흡수되는 것으로 나타났는데, 이는 4종 식물을 사용한 실험에서 보조제로서 노닐페놀 에톡실레이트(nonylphenol ethoxylate)가 0.1% 첨가되었을 때 흡수율이 37.2% 내지 109.8%로 큰 차이를 보였지만, 무첨가 시료는 1.4% 내지 11.4% 정도의 흡수율을 나타낸다는 페터(Peter) 등의 문헌(Peter J. G. Stevens, Edward A. Baker & Nicholas H. Anderson, Factors Affecting the Foliar Absorption and Redistribution of Pesticides. 2. Physicochemical Properties of the Active Ingredient and the Role of Surfactant.Pestic. Sci.,24,31-53(1988))의 결과와 크게 다르지 않았다.
디메토모르프의 경우에는 흡수 촉진제로 SN을 0.1% 첨가하였을 때 20% 이상이 흡수됨을 알 수 있었다.
이상과 같이, 본 발명의 방법은 식물체내 농약의 흡수율의 측정에 있어서 매우 유용하다는 것을 알 수 있다.
실 시 예 2 : 벼에 대한 다양한 농약의 흡수율 측정
(단계 1) 농약 흡수율 측정용 조성물 제조
하기 표 3에 나타낸 농약제, 에디펜포스(edifenphos, 유제 30%, (주)미성농약공업), 이소프로티올란(isoprothiolane, 유제 40%, (주)한국삼공), 트리사이클라졸(tricyclazole, 수화제 75%, (주)전진산업)을 각각 삼각 플라스크에 달아 넣고 물을 가한 후 콩고 레드 수용액을 첨가하여 혼합하였다. 이 때 농약의 유효성분 농도는 각각 600ppm, 800ppm 및 300ppm, 콩고 레드의 농도는 모두 400ppm으로 조제하였다.
(단계 2) 벼 및 유리판에 농약 흡수율 측정용 조성물의 분무
벼(동진벼)를 모판에 파종하고 온실에서 재배하였다. 벼가 3엽기 전후일 때 종이컵에 3주씩 이앙하고 분얼주가 4엽기가 될 때까지 재배한 후 노화된 잎만을 제거하여 시료로 사용하였다.
벼 12주를 분무실에 2열로 넣고 상기 제조된 농약 용액을 250ℓ/ha로 분무하였다. 또한 유리판 12장을 설치하고 농약 용액을 125ℓ/ha로 분무하였다.
(단계 3) 벼 및 유리판의 세척 단계
세척용매로서 3:7(물:아세토니트릴)의 아세토니트릴 수용액 20㎖를 사용하여 각각 내경 32mm, 길이 200mm인 시험관에 세척용매 및 상기 단계 2의 분무 직후 벼 2 폿트를 취하고 벼의 지상부를 잘라서 분무액이 손에 묻지 않도록 유의하면서 넣고 손이 닿은 줄기부분은 잘라서 제거한 후 분당 60회 내지 70회의 속도로 2분간 도립 진탕하여 세척하였다. 유리판 2장은 페트리 디쉬에 넣고 동일 용매 20㎖를 가하여 세척하였다.
농약 용액이 분무처리된 나머지 벼 10폿트 및 10장의 유리판은 암상태의 실온에 두고, 각각 처리 1 시간, 3 시간, 12 시간 및 24 시간 후에 동일한 방법으로세척하고 원심 분리하였다.
(단계 4) 농약 및 콩고 레드의 정량 및 농약 흡수율 산출
농약 용액 분무 직후의 벼 세척액과 유리판 세척액을 표준용액으로 하고 콩고 레드를 내부 표준 물질로 하여 에디펜포스 및 이소프로티올란 시료는 HPLC로 농약 유효성분의 농도를 측정하고, 트리사이클라졸 시료는 분광 광도계로 콩고 레드의 농도를 측정한 후 HPLC로 트리사이클라졸의 농도를 측정하였다. 벼 식물체의 유효성분 소실량으로부터 유리판에서의 소실량을 감산하여 엽면 흡수량을 산출하였다. 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다. 이 모든 실험은 실온에서 수행하였다.
상기 표 3에서 보듯이, 벼 도열병 방제용 농약인 에디펜포스, 이소트로티올란 및 트리사이클라졸은 시간이 경과할수록 벼에 대한 흡수율이 지속적으로 증가하였으며, 이는 이들이 흡수 이행성이 좋다는 사실을 입증하는 것이다.
실 시 예 3 : 오이 엽면에서의 디메토모르프의 흡수 촉진제의 선별
포룸 수화제(일반명 디메토모르프, (주)동방아그로 제품, 유효성분 25%)를물에 희석하고, 하기 표 4에 나타낸 노닐페놀 에톡실레이트(nonylphenol ethoxylate), 트리데실 알콜 에톡실레이트(tridecyl alcohol ethoxylate), 라우릴아민 에톡실레이트(laurylamine ethoxylate), 스테아릴아민 에톡실레이트(stearylamine ethoxylate), 캐스터 오일 에톡실레이트(caster oil ethoxylate), 소디움 디옥틸설포숙시네이트(sodium dioctylsulfosuccinate), N-옥틸피롤리돈(N-Octylpyrrolidone), 실루엣(Silwet L-77, 구입처: 한정화학) 같은 엽면 흡수 촉진제 후보물질과 콩고 레드를 첨가하고 혼합하여 분무용 농약 희석액을 조제하였다. 이 때 디메토모르프는 250ppm, 흡수성 향상제 후보물질은 1,000ppm, 콩고 레드는 400ppm이 되도록 하였다. 대조 조성물은 수화제 만을 사용하여 조제하였다.
온실에서 재배하여 잎이 4장 내지 5장 전개된 오이 6주의 2엽과 6장의 유리판(10cm x 10cm)에 상기 제조된 농약 희석액을 분무 처리하고 분무 즉시 오이 3주와 유리판 3장을 취하여 30% 아세토니트릴 수용액으로 3분간 세척하였다. 나머지 3주의 오이와 유리판은 암소에 두었다가 24 시간 후에 동일한 방법으로 세척하였다. 세척한 용액을 원심 분리한 후 분무 직후에 세척하여 얻은 용액을 표준용액으로 하고, 콩고 레드를 내부표준물질로 하여 HPLC로 유효성분 농도를 측정하였다. 분무 직후의 세척액과 24시간후의 세척액중의 농도를 비교하여 오이 엽면 흡수율을 산출하였다. 그 결과는 하기 표 4에 나타내었다.
상기 표 4에서 보듯이, 포룸 수화제는 대조군과 유리판에서는 분무 24시간 후에 전량 회수되어 오이 잎에 전혀 흡수되지도 않고, 그 외의 소실 요인도 전혀 없는 것을 알 수 있었다. 그러나 분무용액에 첨가한 여러 가지의 흡수성 촉진물질에 의해서 각각 다른 양이 흡수된 것으로 나타났으며, 오이에서 포룸 수화제의 흡수율을 향상시키는 흡수성 촉진물질은 스테아릴아민 에톡실레이트, 소디움 디옥틸설포숙시네이트, 카스터 오일 에톡실레이트의 순서로 나타났음을 알 수 있다.
실 시 예 4 : 벼 도열병 방제용 살균제에 대한 흡수 촉진제의 선별
빔 수화제(일반명: 트리사이클라졸(tricyclazole), 동양화학공업(주) 제품, 유효성분 75%)를 물에 희석하고, 표 5에 나타낸 노닐페놀 에톡실레이트, 라우릴 알콜 에톡실레이트(lauryl alcohol ethoxylate), 트리데실 알콜 에톡실레이트, 라우릴아민 에톡실레이트, 스테아릴아민 에톡실레이트, 캐스터 오일 에톡실레이트, 소디움 디옥틸설포숙시네이트 및 실루엣 같은 엽면 흡수 촉진제 후보물질과 콩고 레드를 첨가한 다음 혼합하여 분무용 농약 희석액을 조제하였다. 이 때 트리싸이클라졸은 400ppm, 흡수성 향상제 후보물질은 1,000ppm, 콩고 레드는 400ppm이 되도록 하였다. 대조 조성물은 빔 수화제 만을 사용하여 조제하였다.
온실에서 재배하여 분얼주가 4엽기가 된 벼 6폿트와 6장의 유리판(10cm x 10cm)에 분무 처리하고 분무 즉시 벼 3폿트와 유리판 3장을 취하여 30% 아세토니트릴 수용액으로 3분간 세척하였다. 나머지 3폿트의 벼와 유리판은 암소에 두었다가 24시간 후에 동일한 방법으로 세척하였다. 세척한 용액을 원심분리한 후 분광 광도계(SHIMADZU, Model UV-2401PC UV-VIS Recoding Spectrophotometer, 497nm)로 콩고 레드의 농도를 측정하였고, HPLC로 유효성분 농도를 측정하였다. 분무 직후의 세척액과 24 시간 후의 세척액중의 농도를 비교하여 벼 흡수율을 산출하였다.
상기 표 4에서 보듯이, 빔 수화제는 유리판에서 분무 24 시간 후에 전량 회수되어 벼에 분무하였을 때 벼 내부로 흡수되는 것 이외에는 소실 요인이 없다는 것을 알 수 있었으며, 대조군에서는 24 시간 동안 17.6%가 흡수되었다. 그러나 분무용액에 첨가한 여러 가지의 흡수 촉진제에 의해서 각각 다른 양이 흡수된 것으로 나타났으며, 벼에서 빔 수화제의 흡수성을 향상시키는 흡수성 촉진물질은 라우릴아민 에톡실레이트, 스테아릴 에톡실레이트, 라우릴 알콜 에톡실레이트의 순서로 나타났음을 알 수 있다.
시 험 예 1 : 포룸 수화제의 오이 노균병 방제 효과 측정
노균병(Pseudopernospora cubensis)이 발생한 오이 포장에서 오이 잎을 채취하여 1 일간 습실처리하여 포자를 형성시킨 후 살균 증류수로 포자를 수확하였다. 포자 현탁액을 만든 후 광학현미경 하에서 혈구계(hematocytometer)를 사용하여 포자 농도를 5 x 103유주자낭(sporangia)/㎖로 조정하였다. 유리 하우스에서 재배한 3엽기 오이에 포자 현탁액을 분무 접종하고, 25oC, 상대습도 95% 이상의 조건에서 17 내지 20 시간 동안 습실 처리한 다음, 실온에서 2 내지 3 시간 동안 건조시켰다.
포룸 수화제를 물에 희석하고 상기 실시예 4에서 우수한 흡수 촉진제로서 판명된 스테아릴아민 에톡실레이트(SN, 에틸렌 옥사이드 부가몰수 10몰)를 첨가하여포룸 유효성분의 농도가 125㎍/㎖, 스테아릴아민 에톡실레이트가 1000㎍/㎖인 분무 용액을 조제하였다. 여기에 물을 가하여 농도가 각각 1/2 및 1/4배인 분무 용액을 조제하였다. 대조 조성물은 수화제만을 물로 희석하여 조제하였다.
습실 처리후 건조한 오이에 약액을 살포하였다. 약제를 처리한 오이를 26oC, 상대습도 80% 이상인 항온 항습실에 넣고 발병시킨 후 달관 조사로 병반 면적율을 조사하였다. 모든 실험은 5반복을 두어 실시하였으며, 약제의 방제가는 다음 수학식 1과 같은 방법으로 계산하였다.
상기 표 6에서 보듯이, 수화제 만을 처리한 대조군에 비하여 흡수 촉진제로서 스테아릴아민 에톡실레이트를 첨가한 약제를 처리한 경우에는 오이 노균병에 대하여 치료 효과가 현저하게 우수함을 알 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 방법에 따르면 콩고 레드를 농약 추적물질로 사용함으로써 식물체내 농약 흡수율을 정확하게 측정할 수 있으며, 이를 이용하여 농약의 흡수 속도와 흡수율을 측정할 수 있을 뿐만 아니라 농약의 흡수성을 증가시키는 물질을 선별하는 데에도 매우 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 이러한 본 발명의 방법에 의한 효과는 농약의 효용 가치를 높일 뿐만 아니라 농약의 사용량을 줄이게 하므로 환경보호와 경제적인 면에서 매우 중요하다.

Claims (4)

  1. 활성 농약 및 추적물질로서 콩고 레드(Congo red)를 함유하는 식물체 지상부의 농약 흡수율 측정용 조성물.
  2. 추적물질이 포함된 농약 용액을 식물체에 처리하고 이를 용매로 세척하여 정량함으로써 식물체 지상부내 흡수된 농약의 양을 측정하는 방법에 있어서, 상기 추적물질로서 콩고 레드를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 농약 용액이 상기 농약 용액에 적합한 농약 흡수 촉진제를 선별하기 위한 흡수 촉진제 후보 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 용매가 물, 메탄올, 에탄올, 아세톤, 아세토니트릴 또는 이들의 혼합물임을 특징으로 하는 방법.
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