KR101340462B1

KR101340462B1 - 주글론을 유효성분으로 함유하는 가시박 방제용 조성물

Info

Publication number: KR101340462B1
Application number: KR1020110130221A
Authority: KR
Inventors: 최정섭; 고영관; 유시용; 서보람; 최춘환; 황인택; 이동희; 한병수; 강광식; 엄준원
Original assignee: 주식회사동방아그로; 한국화학연구원
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2013-12-11
Also published as: KR20130063708A

Abstract

본 발명은 주글론(Juglone) 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 함유하는 가시박(Sciyos angulatus L.) 방제용 조성물에 관한 것으로, 구체적으로 본 발명의 따른 주글론(Juglone)은 미생물 및 식물의 비오틴 생합성 경로에 관여하여 식물생장에 주요한 역할을 하는 KAPAS(7-keto-8-aminopelargonic acid synthase) 작용을 억제하고, 국내 전 지역 심각한 피해를 야기하고 있는 가시박에 대한 유의적인 제초활성을 나타내므로, 인체의 안전한 천연 제초제의 유효성분으로 유용하게 사용될 수 있다.

Description

주글론을 유효성분으로 함유하는 가시박 방제용 조성물{Herbicidal composition against Sciyos angulatus L. comprising Juglone}

본 발명은 주글론(Juglone) 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 함유하는 가시박(Sciyos angulatus L.) 방제용 조성물에 관한 것이다.

가시박(Sciyos angulatus L.)은 북아메리카 원산의 1년생 귀화식물로 국내 강변, 도로변, 철로변, 농경지는 물론 생활주변까지 집단적으로 발생하여 생태계를 심각하게 파괴하고 있는 잡초로서 환경부에서는 ‘야생동식물보호법 시행규칙’에 “생태계교란 야생식물”로 지정하고 있다. 가시박은 생육이 왕성하며 종자 생산량이 많고 군락을 형성하여 자라기 때문에 초본식물은 물론 수목까지 덮어 광합성을 저해하여 고사시키며, 토양 수분 및 질소의 수탈과 교란을 일으켜 기존 식생을 파괴하여 생물 다양성을 변화시킬 뿐만 아니라 종자 표피에 있는 가시 때문에 피부병을 유발하는 등 인축에게도 직접적으로 피해를 주고 있다. 실제로 현재 가시박은 국내 전 지역에서 분포하고 있으며 점차 분포지역이 확산되어 심각한 피해를 야기하고 있어 이의 방제를 위한 제어기술 개발이 절실히 요구되고 있다(도 1 참조).

현재까지 알려진 가시박 제거 방법은 베거나, 어린 식물을 뽑는 것인데, 매우 많은 노동력을 필요하고 있다. 일부 가시박은 파라쿼트(paraquat)나 글리포새이트(glyphosate)와 같은 비선택성 유기합성 제초제를 사용하면 일부 방제는 가능하지만, 가시박의 주된 발생지 및 군락지가 주로 강변이나 도로변 또는 사람들이 활동하는 생활주변이기 때문에 실제 유기합성 제초제를 이용하는 제어는 현실적으로 매우 제한적일 수밖에 없는 실정이다.

더구나 유기합성 제초제의 연용에 따른 저항성 잡초의 출현 및 생태계에 미칠 잠재적 영향과 환경오염에 대한 문제가 부각되고, 소득향상과 삶의 질을 중시하는 풍토가 조성되면서 친환경 농업에 대한 관심이 높아짐에 따라 합성농약 사용을 저감하기 위한 세계 각국의 규제가 강화되고 있기 때문에 주로 생활주변에서 발생하고 있는 가시박은 기존 유기 합성 제초제를 이용하여 제어하는 것은 더욱 어려운 상황이 되고 있다.

이에, 인축독성이 낮고 자연조건에서 분해가 용이한 천연물 또는 생화학제를 이용하여 가시박을 친환경적으로 방제하는 기술이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

친환경적 제초제에는 스트렙토마이시스(Streptomyces)속과 같은 토양 미생물이나 식물에서 기원하는 천연물 유래의 활성물질이 이용되고 있다.

토양 미생물이나 식물 등으로부터 유래하는 천연물 제초제에 대한 외국의 연구사례를 보면, 콜레토리컴 글로이오스포리오이디(Colletorichum gloeosporioides), 파이토프소라 팔미보라(Phytophthora palmivora), 슈도모나스 글라디올리(Pseudomonas gladioli) 등의 미생물 추출액을 자귀풀이나 담쟁이덩굴, 포아풀 방제용 제초제로의 활용 가능성에 대한 검토가 이루어지고 있고, 식물 유래의 제초활성 물질 탐색연구의 경우에는 식물 유래의 안스라퀴논(anthraquinone), 나프토퀴논(naphthoquinone) 혹은 벤조퀴논(benzoquinone)계 천연 화합물들이 하이드록시페닐피루베이트 디옥시게나제(hydroxyphenylpyruvate dioxygenase, HPPD)를 억제한다는 등 최근의 연구보고가 있다.

이와 같이 천연물 유래의 제초활성 물질을 발굴하고자 하는 노력이 꾸준히 계속되고 있으나, 현재 연구개발이 진행 중인 대부분의 미생물 제초제 또는 식물 유래의 활성물질들 제초제들은 대부분 농경지에 발생하는 잡초를 대상으로 하고 있으며 최근 문제시되고 있는 가시박을 대상으로 진행된 연구사례나 기술개발은 전 세계를 통틀어 전무한 실정이다.

토양미생물이나 식물 등으로부터 유래하는 제초제에 대한 국내의 연구사례를 보면, 클로버 기생균으로부터 분리/동정된 BWC98-105 균주로부터 콩과잡초에 선택적으로 작용하는 ‘다이클로버’가 개발된 사례가 있으며 기타 페니실리움(Penicillium) 속, 파이토프소라(Phytophthora) 속, 엑세로일룸 모노세라스(Exserohilum monoceras), 콜렉토트리컴 그래미니콜라(Colletotrichum graminicola) 등의 식물 병원균을 이용하는 잡초 방제가 시도되고 있고, 식물 유래의 활성 물질 제초제로는 산초, 삽주, 애기수영, 할미꽃 등의 국내 자생식물이나 목향 등의 약용식물 또는 팔마로사 정유 등으로부터의 천연 제초활성 물질 탐색이 시도되고 있으나 가시박의 방제를 위하여 별도로 진행된 연구결과는 전무한 실정이다.

현재까지 개발, 활용되고 있는 제초제들을 구체적으로 분류하면 생리작용 유형에 따라, 17가지 정도로 나눌 수 있다. 이 중에서, 광에 의해 작용성이 증진되는 제초제들이 많은 비중을 차지하며, 이들은 주로 효소에 작용한다. 예를 들면, 광합성 색소 합성에 관여하는 ALA 합성효소 및 프로토포피리노겐 산화제(Protoporphyrinogen oxidase)에 작용하거나, 또는, 아미노산 생합성에 관여하는 글루타민 합성효소(Glutamins synthetase), 아세토락테이트 신타제(acetolactate synthase) 및 EPSP 신타제(EPSP synthase)에 작용하거나, 지질 생합성에 관여하는 효소인 아세틸조효소A카르복시화효소(Acetyl-CoA carboxylase)에 작용하거나, 세포 분열에 관여하는 베타-튜불린(beta-tubulin)에 작용한다고 알려져 있다. 이와 같이 제초제는 작용대상이 되는 효소에 따라 작용기전이 달라지며, 이에 제초제들마다 효과가 나타나는 식물의 종류가 서로 다르다.

제초활성을 나타내는 작용점 중의 하나인 하이드록시페닐피루베이트 디옥시게나제(hydroxyphenylpyruvate dioxygenase, HPPD)는 카로티노이드(carotenoid) 생합성에 관여하는 효소로서 이 효소의 기능이 억제되면, 합성이 저해되어 잎이 하얗게 되며, 식물 성장이 저해된다. 벤조퀴논(benzoquinone), 천연 나프토퀴논, 안스라퀴논이 HPPD의 기능을 억제하여 제초제로 쓰일 수 있음이 보고된(Phytochemistry 59, 2002) 이래, HPPD 억제 기전을 통해 제초 활성을 나타내는 물질 성분들이 보고되고 있다.

최근에 7-케토-8-아미노펠라고닉산 신타아제(7-keto-8-aminopelargonic acid synthase, KAPAS)가 제초제의 작용점(target)으로 등장하였다(Peticide Biochemistry and physciology 97, 2010).

KAPAS는 비오틴(biotin) 생합성의 초기단계에서 중요한 역할을 하는 효소이며, 이 효소의 기능이 억제되면 잎이 말라 식물 성장이 저해되고, 발아되지 않게 된다. 이에 KAPAS의 기능을 억제하는 물질은 제초제로서의 우수한 효과를 나타낸다.

한편, 화합물에 의한 HPPD 및 KAPAS 활성 저해의 연관성을 살펴보면, 화합물에 따라 상기 두 효소의 활성 저해 정도가 일치하는 경우도 있으나, 두 효소 저해 활성간 상관관계가 없는 경우가 있다. 예를 들어 안스라퀴논(anthraquinone)인 에모딘(emodine)은 HPPD 저해활성이 거의 없고, KAPAS 저해 활성 역시 매우 낮다. 1,2-나프토퀴논의 경우에는 HPPD 저해 정도는 보통이나 KAPAS 저해 정도는 매우 우수하다. 그러나 라파콜(Lapacol) 및 2-하이드록시-나프토퀴논(2-hydroxy-Ρ-naphthoquinone)은 HPPD 저해 활성은 없지만 KAPAS 저해 활성은 우수하다. 따라서, 특정 화합물에 의해 HPPD 및 KAPAS가 항상 동일하게 저해 활성이 나타나는 것은 아니므로, 특정 화합물이 어느 하나의 효소를 저해한다고 해서 상기 두 효소에 대한 저해 활성을 동시에 갖는다고 예측할 수 없다.

이에, 본 발명자들은 친환경적인 천연물 유래 제초제를 찾고자 노력하던 중, 호두나무과(Juglandaceae family) 흑호두나무(black walnut)로부터 유래하는 천연 나프토퀴논 화합물 주글론(Juglone)이 미생물 및 식물의 비오틴 생합성 경로에 관여하여 식물생장에 주요한 역할을 하는 KAPAS(7-keto-8-aminopelargonic acid synthase) 작용을 억제하여 가시박을 방제할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.

본 발명은 목적은 주글론(Juglone) 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 함유하는 가시박(Sciyos angulatus L.) 방제용 제초제 조성물을 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 주글론(Juglone) 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 함유하는 가시박(Sciyos angulatus L.) 방제용 제초제 조성물을 제공한다:

[화학식 1]

.

아울러, 본 발명은 본 발명의 조성물을 가시박, 이의 종자 또는 이의 서식지에 처리하는 단계를 포함하는 가시박 제초 방법을 제공한다.

본 발명의 따른 주글론(Juglone)은 미생물 및 식물의 비오틴 생합성 경로에 관여하여 식물생장에 주요한 역할을 하는 KAPAS(7-keto-8-aminopelargonic acid synthase) 작용을 억제하고, 국내 전 지역 심각한 피해를 야기하고 있는 가시박에 대한 유의적인 제초활성을 나타내므로, 인체의 안전한 천연 제초제의 유효성분으로 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은 주글론(Juglone)에 의한 KAPAS(7-keto-8-aminopelargonic acid synthase) 저해를 나타낸 그래프이다.
도 2는 온실조건에서 주글론의 가시박 방제효과를 나타낸 도이다:
CK : 대조군;
Juglone : 주글론 처리군; 및
DAT(Days after treatment) : 처리 후 경과된 일수.
도 3은 포장조건에서 주글론의 가시박 방제효과를 나타낸 도이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 주글론(Juglone) 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 함유하는 가시박(Sciyos angulatus L.) 방제용 제초제 조성물을 제공한다:

[화학식 1]

.

상기 주글론은 흑호두나무(black walnut) 유래인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.

상기 주글론은 KAPAS(7-keto-8-aminopelargonic acid synthase) 활성을 억제하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.

상기 주글론은 500 ~ 2,500 ㎍/㎖ 농도로 처리되는 것이 바람직하고, 1,000 ~ 2,000 ㎍/㎖ 농도로 처리되는 것이 보다 바람직하나 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 주글론(5-hydroxynaphthoquinone)은 이의 약학적으로 허용 가능한 염의 형태로 사용할 수 있으며, 염으로는 약학적으로 허용가능한 알칼리부가염이 유용하다. 약학적으로 허용가능한 염이란 표현은 처리 대상에 비교적 비독성이고 무해한 유효작용을 갖는 농도로서 이 염에 기인한 부작용이 화학식 1의 염기 화합물의 이로운 효능을 떨어뜨리지 않는 화학식 1의 염기 화합물의 어떠한 유기 또는 무기 부가염을 의미한다. 이들 염은 알칼리 금속염(나트륨염, 칼륨염 등) 및 알칼리 토금속염(칼슘염, 마그네슘염 등) 등을 포함한다. 예를 들면, 알루미늄, 알기닌, 벤자틴, 칼슘, 콜린, 디에틸아민, 디올아민, 글라이신, 라이신, 마그네슘, 메글루민, 올아민, 칼륨, 나트륨, 트로메타민, 아연염 등이 포함될 수 있다.

또한, 본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 주글론는 약학적으로 허용되는 염뿐만 아니라, 통상의 방법에 의해 제조될 수 있는 모든 염, 이성질체, 수화물 및 용매화물을 모두 포함한다.

본 발명에 따른 부가염은 통상의 방법으로 제조할 수 있으며, 예를 들면 화학식 1의 화합물을 수혼화성 유기용매, 예를 들면 아세톤, 메탄올, 에탄올, 또는 아세토니트릴 등에 녹이고 과량의 염기를 가한 후 침전시키거나 결정화시켜서 제조할 수 있다. 이어서 이 혼합물에서 용매를 증발시킨 후 건조시켜서 부가염을 얻거나 또는 석출된 염을 흡인 여과시켜 제조할 수 있다.

본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 KAPAS 저해활성을 확인하기 위하여, 한국화학연구원 Chemcial bank에 기탁된 528가지의 식물-유래 천연 물질에 대하여 애기장대(Arabidopsis thaliana) 유래 AtKAPAS 단백질을 이용하여 KAPAS에 대한 억제 효과를 확인한 결과, 자연 나프토퀴논(natural naphthoquinone)인 주글론이 강력한 KAPAS 억제효과가 있음을 확인하였다. 또한, 본 발명의 주글론은 농도 의존적으로 KAPAS에 대한 억제 효과를 나타내었으며, IC₅₀는 9.1 μM 수준임을 확인하였다(도 1 참조).

본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 온실조건에서의 가시박 방제효과를 확인하기 위하여, 온실조건의 가시박에 본 발명의 주글론 1000 ㎍/㎖ 농도로 처리한 결과, 1 내지 3 시간 내 속효성으로 외형적인 증상이 발현되었으며, 처리 1일 후에 90%, 처리 4일 후에는 가시박이 완전고사되는 것을 확인하였다(표 1 및 도 2 참조).

본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 포장조건에서의 가시박 방제효과를 확인하기 위하여, 포장조건의 가시박에 본 발명의 주글론 1000 ㎍/㎖ 또는 2000 ㎍/㎖ 농도로 처리한 결과, 1 내지 3 시간 내 속효성으로 외형적인 증상이 발현되었으며, 시간 의존적으로 처리 5시간 후에는 60 내지 70% 방제효과, 처리 8일 후에는 70 내지 80% 방제효과를 내는 것을 확인하였다(표 2 및 도 3 참조).

따라서, 본 발명의 주글론(Juglone) 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염은 미생물 및 식물의 비오틴 생합성 경로에 관여하여 식물생장에 주요한 역할을 하는 KAPAS(7-keto-8-aminopelargonic acid synthase) 작용을 억제하고, 국내 전 지역 심각한 피해를 야기하고 있는 가시박에 대한 유의적인 제초활성을 나타내므로, 인체의 안전한 천연 제초제의 유효성분으로 유용하게 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 화학식 1의 활성 화합물은 용액제, 유제, 수화성 분제, 현탁제, 분제, 스프레이제, 페이스트, 가용성 분제, 과립제, 현탁액-유제 농축액, 활성 화합물로 함침된 천연 및 합성물질, 및 중합물질 중의 극미세캅셀과 같은 통상의 제제로 전환시킬 수 있다.

이들 제제는 공지된 방법으로, 예를 들어, 임의로 계면활성제, 즉 유화제 및/또는 분산제 및/또는 포움 형성제를 사용하여 활성 화합물을 증량제, 즉 액체 용매 및/또는 고형 담체와 혼합하여 제조될 수 있다.

사용된 증량제가 물인 경우, 예를 들어 유기용매가 또한 보조 용매로 사용될 수 있다. 적합한 액체 용매는, 주로 크실렌, 톨루엔 또는 알킬나프탈렌과 같은 방향족 화합물, 클로로벤젠, 클로로에틸렌 또는 메틸렌 클로라이드와 같은 염소화 방향족 및 염소화 지방족 탄화수소, 사이클로헥산 또는 파라핀, 예를 들어, 석유 분획물, 광유 및 식물유와 같은 지방족 탄화수소, 부탄올 또는 글리콜과 같은 알콜 및 이들의 에테르 및 에스테르, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 또는 사이클로헥사논과 같은 케톤, 디메틸포름아미드 및 디메틸설폭사이드와 같은 강한 극성 용매 및 물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 것일 수 있다.

적합한 고형 담체는 예를 들어 암모늄염 및 카올린, 점토, 활석, 쵸크, 석영, 아타펄가이트, 몬모릴로나이트 또는 규조토와 같은 분쇄된 천연 광물, 및 미분 실리카, 알루미나 및 실리케이트와 같은 분쇄된 합성 광물일 수 있다. 적합한 과립제용 고형 담체는 예를 들어 방해석, 대리석, 경석, 해포석 및 백운석과 같은 분쇄 및 분류된 천연 암석, 및 무기 및 유기 가루의 합성 과립, 및 톱밥, 코코넛 껍질, 옥수수 속대 및 담배줄기와 같은 유기물질의 과립이다. 적합한 유화제 및/또는 포움 형성제는 예를 들어 비이온성 및 음이온성 유화제, 예를 들어 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르, 알킬아릴 폴리글리콜 에테르와 같은 폴리옥시에틸렌 지방 알콜 에테르, 알킬설포네이트, 알킬 설페이트, 아릴 설포네이트 및 단백질 가수분해물이다. 적합한 분산제는 예를 들어 리그닌-설파이트 폐액 및 메틸셀룰로오스일 수 있다.

점착제, 예를 들어 카복시메틸셀룰로오즈, 및 아라비아고무, 폴리비닐 알콜 및 폴리비닐 아세테이트와 같은 분말, 과립 또는 라텍스 형태의 천연 및 합성 중합체, 및 세팔린 및 레시틴과 같은 천연 인지질, 및 합성 인지질이 제제에 사용될 수 있다. 다른 가능한 첨가제로 광유 및 식물유 등이 있다.

착색제, 예를 들어 산화철, 산화티탄 및 프루시안 블루와 같은 무기안료, 및 알리자린 염료, 아조 염료 및 금속 프탈로시아닌 염료와 같은 유기염료 및 철, 망간, 붕소, 구리, 코발트, 몰리브덴 및 아연의 염과 같은 미량 영양소가 사용될 수 있다.

상기와 같은 제초제는 일반적으로 0.1 내지 95 중량％, 바람직하게는 0.5 내지 90 중량％의 양으로 화학식 1의 활성 화합물을 함유할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

잡초를 방제하는 경우, 본 발명에 따른 활성 화합물은 그 자체로 또는 공지된 다른 제초제와의 혼합물로서 사용될 수 있으며, 완제품 제제 또는 탱크 믹스(tank mix)가 가능하다.

상기 혼합 가능한 공지된 제초제 성분에는, 아세토클로르, 아시플루오르펜(-소듐), 아클로니펜, 알라클로르, 알록시딤(-소듐), 아메트린, 아미도클로르, 아미도설푸론, 아닐로포스, 아설람, 아트라진, 아자페니딘, 아짐설푸론, 베나졸린(-에틸), 벤푸레세이트, 벤설푸론(-메틸), 벤타존, 벤조비사이클론, 벤조페납,벤조일프로프(-에틸), 비알라포스, 비페녹스, 비스피리박(-소듐), 브로모부타이드, 브로모페녹심, 브로목시닐,부타클로르, 부트록시딤, 부틸레이트, 카펜스트롤, 칼옥시딤, 카르베타미드, 카르펜트라존(-에틸), 클로메톡시펜, 클로람벤, 클로리다존, 클로리무론(-에틸), 클로르니트로펜, 클로르설푸론, 클로르톨루론, 시니돈(-에틸), 신메틸린, 시노설푸론, 클레폭시딤, 클레토딤, 클로디나포프(-프로파길), 클로마존, 클로메프로프, 클로피랄리드, 클로피라설푸론(-메틸), 클로란설람(-메틸), 쿠밀우론, 시아나진, 사이부트린, 사이클로에이트, 사이클로설파무론, 시아클록시딤, 사이할로포프(-부틸), 2,4-D, 2,4-DB, 2,4-DP, 데스메디팜, 디알레이트, 디캄바, 디클로포프(-메틸), 디클로설람, 디에타틸(-에틸), 디펜조쿠아트, 디플루페니칸, 디플루펜조피르, 디메푸론, 디메피페레이트, 디메타클로르, 디메타메트린, 디메텐아미드, 디멕시플람, 디니트라민, 디펜아미드, 디쿠아트, 디티오피르, 디우론, 딤론, 에포프로단, EPTC, 에스프로카브, 에탈플루랄린, 에타메트설푸론(-메틸), 에토푸메세이트, 에톡시펜, 에톡시설푸론, 에토벤자니드, 페녹사프로프(-P-에틸), 펜트라자미드, 플람프로프(-이소프로필), 플람프로프(-이소프로필-L), 플람프로프(-메틸), 플라자설푸론, 플로라실람, 플루아지포프(-P-부틸), 플루아졸레이트, 플루카르바존, 플루페나세트, 플루메트설람, 플루미클로락 (-펜틸), 플루미옥사진, 플루미프로핀, 플루메트설람, 플루오메투론, 플루오로클로리돈, 플루오로글리코펜(-에틸), 플루폭삼, 플루프로파실, 플루르피르설푸론(-메틸, -소듐), 플루레놀(-부틸), 플루리돈, 플루록시피르(-메틸), 플루르프리미돌, 플루르타몬, 플루티아세트(-메틸), 플루티아미드, 포메사펜, 글루포시네이트(-암모늄), 글리포세이트(-이소프로필암모늄), 할로사펜, 할록시포프(-에톡시에틸), 할록시포프(P-메틸), 헥사지논, 이마자메타벤즈(-메틸), 이마자메타피르, 이마자목스,이마자픽, 이마자피르, 이마자퀸, 이마제타피르, 이마자설푸론, 요오도설푸론(-메틸, -소듐), 이옥시닐, 이소프로팔린, 이소프로투론, 이소우론, 이속사벤, 이속사클로르톨, 이속사플루톨, 이속사피리포프, 락토펜, 레나실, 리누론, MCPA, MCPP, 메페나세트,메소트리온, 메타미트론, 메타자클로르, 메타벤즈티아주론, 메토벤주론, 메토브로무론, (알파-)메톨라클로르, 메토설람, 메톡수론, 메트리부진, 메트설푸론(-메틸), 몰리네이트, 모놀리누론, 나프로아닐리드, 나프로프아미드, 네부론, 니코설푸론, 노르플루라존, 오르벤카브, 오리잘린, 옥사디아르길, 옥사디아존, 옥사설푸론, 옥사지클로메폰, 옥시플루오르펜, 파라쿠아트, 펠라르곤산, 펜디메탈린, 펜드랄린, 펜톡사존, 펜메디팜, 피페로포스, 프레틸라클로르, 프리미설푸론(-메틸), 프로메트린, 프로파클로르,프로파닐, 프로파퀴자포프, 프로피소클로르, 프로피자미드, 프로설포카브, 프로설푸론, 피라플루펜(-에틸), 피라졸레이트, 피라조설푸론(-에틸), 피라족시펜, 피리벤족심, 피리부티카브, 피리데이트, 피리미노박-(-메틸), 피리티오박(-소듐), 퀸클로락, 퀸메락, 퀴노클라민, 퀴잘로포프(-P-에틸), 퀴잘로포프(-P-테푸릴), 림설푸론, 세톡시딤, 시마진, 시메트린, 설코트리온, 설펜트라존, 설포메투론(-메틸), 설포세이트, 설포설푸론, 테부탐, 테부티우론, 테프랄록시딤, 테부틸라진, 테르부트린, 테닐클로르, 티아플루아미드, 티아조피르, 티아디아지민, 티펜설푸론(-메틸), 티오벤카브, 티오카바질, 트랄콕시딤, 트리알레이트, 트리아설푸론, 트리베누론(-메틸), 트리클로피르, 트리디판, 트리플루랄린, 및 트리플루설푸론로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

살진균제, 살충제, 살비제, 살선충제, 새 퇴치제, 식물 영양제 및 토양 구조개선제와 같은 그밖의 다른 공지된 활성 화합물과의 혼합물이 또한 가능하다.

활성 화합물은 그 자체로, 그의 제제 형태로 또는 추가의 희석에 의해 이들로부터 제조된 사용형태, 예를 들어 즉시 사용형 용액, 현탁제, 유제, 분제, 스프레이제, 페이스트 및 과립으로 사용될 수 있다. 활성 화합물은 통상적인 방법, 예를 들어 살수, 분무, 연무(atomizing) 또는 살포(scattering)에 의해 사용된다.

아울러, 본 발명은 주글론을 유효성분으로 함유하는 가시박 제초제 조성물을 가시박, 이의 종자 또는 이의 서식지에 처리하는 단계를 포함하는 가시박 제초 방법을 제공한다.

상기 주글론은 KAPAS 활성을 억제한다.

상기 제초제 조성물은 액체 상태로 식물에 관주, 작물의 종자에 침지 또는 분무하거나 종자에 코팅하여 이용할 수 있는 것일 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.

상기 제초제 조성물은 당업자에게 알려진 방법대로 제조되는 것일 수 있으며, 그 적용방법은 통상 일반적으로 행하고 있는 방법, 즉 살포(예를 들면 분무, 미스팅, 아토마이징, 분말 살포, 과립 살포, 수면시용, 상시용 등), 토양시용(예를 들면 혼입, 관주 등), 표면사용(예를 들면, 도포, 도말법, 피복 등), 침지, 독이, 훈연 시용 등에 의해 행할 수 있다. 그 사용량은 그 체형, 피해상황, 적용방법, 적용장소 등에 따라 적절히 결정할 수 있다.

상기 침지하는 방법의 경우, 상기 제초제 조성물을 식물체 주변의 토양에 붓거나 또는 종자를 제초제 조성물에 담가둘 수 있고, 분무할 경우에는 당업계에 널리 공지된 기술로 식물체에 흐르도록 살포할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하는 것이며, 본 발명의 내용이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1> 주글론 ( Juglone ) 화합물의 준비

호두나무과(Juglandaceae family) 흑호두나무(black walnut)로부터 유래하는 천연 나프토퀴논 화합물 주글론(5-hydroxynaphthoquinone)은 Sigma-Aldrich로부터 구입하였다(화학식 1). 또한, 상업적으로 이용할 수 있는 주글론의 순도는 HPLC로 90% 이상이며, 실험에 앞서 HPLC로 추가적으로 정제하였다.

< 실시예 2> KAPAS 저해 활성 측정

애기장대(Arabidopsis thaliana) 유래 AtKAPAS 단백질을 이용하여 KAPAS에 대한 저해 활성을 측정하였다.

구체적으로, KAPAS 저해 활성은 S.P. Webster et al., Biochemistry 39 (2000) 516-528에 기재된 방법에 따라 30℃로 조절된 자동온도조절장치로 마이크로플레이트 분광광도계 (Microplate Spectrophotometer)(Benchmark Plus, Bio-rad, USA)를 이용하여 340 nm에서 NADH 흡수의 증가를 관찰함으로써 확인하였다. KAPAS 효소 활성 측정을 위한 반응액은 총 부피 200 ㎕ 안에 20 mM 인산칼륨(potassium phosphate)(pH 7.5), 1 mM a-케토글루타레이트(a-ketoglutarate), 0.25 mM 티아민 피로인산(thiamine pyrophosphate), 1 mM NAD⁺, 3 mM MgCl₂, 0.1 유닛(unit) a-케토글루타레이트 탈수소효소(a-ketoglutarate dehydrogenase), 및 2 내지 10 ㎍ KAPAS을 첨가하였고, L-알라닌(L-Alanine) 및 O. Ploux, A. Marquet, Biochem. J. 283 (1992) 327-331에 기재된 방법에 따라 합성된 피멜로일-CoA(pimeloyl-CoA)는 각 반응용액에 최종 농도로 첨가하여 측정하였다. 분석에 앞서 효소 샘플은 2 시간 동안 4℃에서 100 μM PLP(pyridoxal 5'-phosphate)가 포함된 20 mM 인산칼륨(pH 7.5)에 대하여 투석되었다. 모든 분석에서 상기 KAPAS 농도는 20 mM 인산칼륨(pH 7.5) 안에서 10 μM이었고, 주글론의 농도는 0.5, 1, 2, 4, 8 및 16 μM 농도로 처리하였다. 효소 활성을 측정을 위한 대조군으로는 주글론을 제외한 다른 성분들이 함유된 큐벳(cuvettes)을 사용하였다.

그 결과, 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 주글론은 농도 의존적으로 KAPAS에 대한 가장 강력한 억제 효과가 있음이 확인되었으며, IC₅₀는 9.1 μM임을 확인하였다(도 1).

< 실시예 3> 주글론의 가시박 방제효과 확인

<3-1> 가시박의 준비

실험에 사용된 가시박 종자는 2010년 10월에 강원도 춘천시 강원대학교 포장 주변에서 자생하고 있는 가시박 종자를 채종하여 4℃ 냉장고에 저온 보관하고 있는 종자를 선별하여 사용하였으며, 가시박 종자의 종피는 두꺼워 타원형인 종자의 한쪽 끝을 칼로 일부분을 절단하여 사용하였다. 표면적 38.5cm² 폴리스티렌 컵(Polystyrene cup)에 원예용 상토(부농산업사)를 충진한 후 가시박 종자를 파종하여 28 ± 5℃(광/암 = 14시간/10시간)의 온실조건에서 저면관수하여 생육시켰다.

<3-2> 온실조건에서의 가시박 방제효과 확인

상기 실시예 <3-1>에서 준비한 가시박에 주글론의 최종 처리농도가 1,000 ㎍/㎖ 농도가 되도록 칭량하여 아세톤 1 ㎖로 용해시킨 다음 약제조제액(아세톤 50%, Tween-20 0.1%)으로 희석조제하여 10 ㎖/포트(pot)로 분무처리하였다. 약제처리 후 후드에서 약액을 완전히 건조시킨 다음 동일한 온실조건으로 옮겨 관리하면서 약제처리 1일 및 4일 후에 외형적인 증상을 기준으로 하여 가시적으로 평가(달관조사)하였다. 달관조사 결과는 0~100으로 나타냈으며, 0은 방제효과가 전혀 없음을 나타내는 것이고, 100은 완전고사된 것을 의미한다.

그 결과, 표 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 주글론을 가시박에 처리하면 약제처리 1 내지 3 시간 이내에 외형적인 증상이 발현되어 매우 속효성이며, 약제처리 1일 후에 90%의 방제효과를 나타내다가 4일 후에는 완전방제(100%)가 되었으며, 생장점이 고사되어 시간이 경과되어도 재생되지 않는 것을 확인하였다(표 1 및 도 2).

화합물	처리농도 (㎍/㎖)	방제효과
		1 DAT^*	4 DAT
주글론	1,000	90	100

^*Days after treatment(DAT): 처리 후 경과된 일수

<3-3> 포장조건에서의 가시박 방제효과 확인

상기 실시예 <3-2>에서 가시박의 방제효과를 확인한 주글론을 포장조건에서 활성여부를 확인하였다.

구체적으로, 포장시험은 2011년 9월에 경기도 양평군 개군면 앙덕리 31-15번지에 위치한 남한강변에서 실시하였으며, 가시박이 왕성하게 생육하고 있는 지점에 1 m × 1 m의 구획을 조성하였고, 가시박 생육정도는 10 ~ 15 엽기로 길이는 2~3 m 이상이었다. 주글론을 0.1% Tween-20을 포함하는 50% 아세톤 용액에서 1,000 및 2,000 ㎍/㎖ 농도가 되도록 희석조제하여 구획당 300 ㎖씩 처리하였다. 상기 실험은 1m²땅 크기의 3회 반복하였고, 주글론 1,000 및 2,000 ㎍/㎖ 처리 후에 5, 8 및 14일에 0-100의 가시적 평정척도에 의해 평가하였다.

그 결과, 표 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 주글론을 처리하고 1 내지 3시간 이내에 가시박은 건조되거나 소실되었고, 5일 후에 1,000 및 2,000 ㎍/㎖ 처리농도에서의 방제효과는 각각 60% 및 70%이었으며, 약제처리 8일 후에도 동일한 농도에서의 방제효과는 각각 70% 및 80%로 유의적인 방제효과를 확인하였다. 또한, 상기 잔여 활성은 어떤 재생장 없이 2 주 동안 지속되었다. 따라서, 본 발명의 주글론은 온실조건에는 물론 강우나 온도의 변화 등과 같은 기상조건이나 광에 의해서 분해되기 쉬운 포장조건에서도 환경위해 잡초로 지정된 가시박을 처리한 농도범위 내에서 유의적으로 방제하는 것으로 확인하였다.

화합물	처리농도 (㎍/㎖)	방제효과(%)
		5 DAT^*	8 DAT
주글론	1,000	60	70
	2,000	70	80

Claims

하기 화학식 1로 표시되는 주글론(Juglone) 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 함유하는 가시박(Sciyos angulatus L.) 방제용 제초제 조성물:
[화학식 1]

.
제 1항에 있어서, 상기 주글론은 흑호두나무(black walnut) 유래인 것을 특징으로 하는 가시박 방제용 제초제 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 주글론은 KAPAS(7-keto-8-aminopelargonic acid synthase) 활성을 억제하는 것을 특징으로 하는 가시박 방제용 제초제 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 주글론은 500 내지 2,500 ㎍/㎖ 농도로 처리되는 것을 특징으로 하는 가시박 방제용 제초제 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 주글론은 1,000 내지 2,000 ㎍/㎖ 농도로 처리되는 것을 특징으로 하는 가시박 방제용 제초제 조성물.
하기 화학식 1로 표시되는 주글론 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 함유하는 가시박 방제용 제초제 조성물을 가시박, 이의 종자 또는 이의 서식지에 처리하는 단계를 포함하는 가시박 제초 방법:
[화학식 1]

.
제 6항에 있어서, 상기 주글론은 KAPAS 활성을 억제하는 것을 특징으로 하는 가시박 제초 방법.
제 6항에 있어서, 상기 주글론은 500 내지 2,500 ㎍/㎖ 농도로 처리되는 것을 특징으로 하는 가시박 제초 방법.
제 6항에 있어서, 상기 주글론은 1,000 내지 2,000 ㎍/㎖ 농도로 처리되는 것을 특징으로 하는 가시박 제초 방법.
제 6항에 있어서, 상기 가시박 방제용 제초제 조성물은 액체 상태로 식물에 관주하거나, 작물의 종자에 침지, 분무 또는 코팅하여 이용할 수 있는 것을 특징으로 하는 가시박 제초 방법.