KR102096485B1

KR102096485B1 - 희소당을 유효성분으로 함유하는 발아억제 및 식물생장 억제용 조성물, 이를 이용한 식물생장조절제 및 제초제

Info

Publication number: KR102096485B1
Application number: KR1020190154901A
Authority: KR
Inventors: 김영수; 최미나
Original assignee: 한국수목원관리원
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2020-04-02

Abstract

본 발명은 희소당을 유효성분으로 함유하는 것을 특징으로 하는 식물생장 억제용 조성물, 상기의 식물생장 억제용 조성물을 함유하는 식물생장조절제 또는 제초제에 관한 것이다.
이에 따라, 희소당을 이용하여 식물의 생장을 억제할 수 있어 인체에 무해하다. 특히, 희소당으로 알려진 타가토스(tagatose), 알로스(allose) 및 알룰로스(allulose) 등을 조절하여 이용함으로써 선택적으로 원하는 식물의 생장을 억제할 수 있다.

Description

희소당을 유효성분으로 함유하는 발아억제 및 식물생장 억제용 조성물, 이를 이용한 식물생장조절제 및 제초제 {Composition for inhibiting germination and plant growth containing rare sugars as an active ingredient, plant growth regulators and herbicides using the same}

본 발명은 발아억제 및 식물생장 억제용 조성물, 이를 이용한 식물생장조절제 및 제초제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인체에 무해한 희소당을 이용하여 식물종자의 발아를 억제하고, 초기 생장을 억제함으로써 식물의 생장을 억제할 수 있는 희소당을 유효성분으로 함유하는 발아억제 및 식물생장 억제용 조성물, 이를 이용한 식물생장조절제 및 제초제에 관한 것이다.

식물을 재배하기 위하여 도움을 주는 물질로서 식물생장조절제, 제초제 등이 이용된다.

식물생장조절제는 식물의 생육을 촉진시키거나 반대로 생육을 억제 또는 이상생육을 인위적으로 유발시키는 약제로 경제적인 농산물을 생산하기 위하여 사용된다. 근래까지 알려진 생장조절제로는 아토닉·지베렐린·토마토톤 등의 생장촉진제, 루톤 등 발근촉진제, 에테폰 등 착색촉진제, 2,4,5-TP 등의 낙과방지제, 말레산히드라지드(마하) 등의 생장억제제가 있다.

제초제는 잡초를 제거하는 데 사용되는 화학약제로서 적용범위에 따라 살포된 지역의 모든 식물을 죽이는 비선택성 제초제와 특정식물종만 살상시켜서 작물재배 중 잡초를 방제하는 데 사용할 수 있는 선택성 제초제로 나누어진다. 작용 메커니즘에 따라 제초제는, 약제가 직접 접촉한 부위만 죽이는 접촉성 제초제와 식물체 내에 흡수되어 잎·줄기·뿌리까지 이행되어 식물의 대사와 생장을 저해하여 죽음에 이르게 하는 침투성 제초제로 구분한다. 제초제의 흡수위치에 따라 토양제초제와 경엽(莖葉)제초제가 있다. 잡초가 발아하기 전에 토양에 살포하여 잡초종자를 살상시키는 발아 전 처리제와 이미 생육하고 있는 잡초를 목표로 처리하는 발아 후 처리제로, 또한 사용시기에 따라 제초제를 분류하기도 한다.

흔히 사용되고 있는 제초제로는 ① 지방족 산제: 2,4-D, 2,4,5-T, 2,4-DP, MCPA, MCPP, MCPB, 글리포세이트, ② 페놀제: PCP, ③ 아마이드제: 프로파닐, 뷰타클로르(마세트), 알라클로르(라소), ④ 카바메이트제: 클로르프로팜, 펜메디팜(베타날), 싸이오벤카브(사단), ⑤ 요소제: 메타벤즈티아주론(트리븐닐), ⑥ 트라이아진제: 아트라진, 시마진, ⑦ 비피리딜리움제: 파라콰트(그라옥손), ⑧ 유라실제: 브로마실(하이바엑스), 벤타존(바사그란), ⑨ 기타 유기제초제: 글리포세이트(근사미) 등이 있다. 이러한 제초제가 ‘특허문헌 1’등에 개시되어 있다.

그러나 식물생장조절제나 제초제 등은 인위적으로 합성한 케미컬이나 식물성 호르몬 등이다. 특히 식물의 생장(주로 잡초)을 저해하는 물질들은 화학물질인 관계로 사람이 주로 먹는 채소나 과일 등에 사용할 경우, 인체 내에 축적되거나 심각한 질병을 야기할 수 있는 문제가 있다.

KR 10-2019-0123293 A1 (2019. 10. 31.)

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 잡초와 같이 재배하고자 하는 식물의 생장을 방해하는 식물의 생장을 억제하되, 인체에 유해하지 않은 물질을 이용할 수 있는 식물생장 억제용 조성물을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 원하는 식물만을 선택적으로 억제할 수 있는 식물생장 억제용 조성물을 제공하는 것이다.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 조성물은 희소당을 유효성분으로 함유하는 것을 특징으로 하는 식물생장 억제용 조성물을 제공하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 조성물은 상기의 식물생장 억제용 조성물을 함유하는 식물생장조절제 또는 제초제를 제공하는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명에 따른 조성물은 희소당을 이용하여 식물의 생장을 억제할 수 있어 인체에 무해하다. 특히, 희소당으로 알려진 타가토스(tagatose), 알로스(allose) 및 알룰로스(allulose) 등을 조절하여 이용함으로써 선택적으로 원하는 식물의 생장을 억제할 수 있다.

도 1은 배추 종자를 half MS 및 1%의 당류(glucose, tagatose, allose 및 allulose)가 첨가된 배지에서 23℃의 온도로 배양한지 6일 후의 생육상태 사진
도 2는 당류가 농도별로 첨가된 배지에서의 배양한 배추 종자의 발아율을 나타내는 그래프
도 3은 당류가 농도별로 첨가된 배지에서 배양한 배추 종자의 발아 후 생존율을 나타내는 그래프
도 4는 애기장대 종자를 half MS 및 1%의 당류(glucose, tagatose, allose 및 allulose)가 첨가된 배지에서 23℃의 온도로 배양한지 10일 후의 생육상태 사진
도 5는 당류가 농도별로 첨가된 배지에서의 배양한 애기장대 종자의 발아율을 나타내는 그래프
도 6은 당류가 농도별로 첨가된 배지에서 배양한 애기장대 종자의 발아 후 생존율을 나타내는 그래프
도 7은 구절초 종자를 half MS 및 0.5%의 당류(glucose, tagatose, allose 및 allulose)가 첨가된 배지에서 23℃의 온도로 배양한지 12일 후의 생육상태 사진
도 8은 당류가 농도별로 첨가된 배지에서의 배양한 구절초 종자의 발아율을 나타내는 그래프
도 9는 당류가 농도별로 첨가된 배지에서 배양한 구절초 종자의 발아 후 생존율을 나타내는 그래프
도 10은 서양금혼초 종자를 half MS 및 2%의 당류(glucose, tagatose, allose 및 allulose)가 첨가된 배지에서 20℃의 온도로 배양한지 15일 후의 생육상태 사진
도 11은 당류가 농도별로 첨가된 배지에서의 배양한 서양금혼초 종자의 발아율을 나타내는 그래프
도 12는 당류가 농도별로 첨가된 배지에서 배양한 서양금혼초 종자의 발아 후 생존율을 나타내는 그래프

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 "발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙"에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야지, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되서는 안 된다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해해야 한다.

아래의 실험예에서 실험 대상이 되는 종자들은 각각 배추, 애기장대, 구절초 및 서양금혼초이다.

배추는 양귀비목 십자화과의 식물로서, 겉잎은 달걀을 거꾸로 세워놓은 모양이고 잎 중앙에 넓은 흰색의 가운데맥이 있으며 녹색이거나 연한 녹색이다. 뿌리에 달린 잎은 땅에 깔리고 가장자리에 불규칙한 톱니가 있으며 양쪽 면에 주름이 있다. 줄기에 달린 잎은 줄기를 싼다.

꽃은 십자화관(十字花冠:4개의 꽃잎이 십자형을 이룬 꽃부리)이며 짙은 노란색이다. 총상꽃차례를 이루며 밑동으로부터 위끝을 향하여 꽃이 핀다. 1개의 암술과 6개의 수술이 있는데, 그중 4개는 길고 2개는 짧다. 암술이 먼저 성숙하므로 꽃 피기 전 4∼5일부터 수정이 가능하다.

열매는 긴 뿔처럼 생겼으며 2실로 되어 있고 그 사이에 얇은 막이 있다. 완숙하면 양쪽의 과피는 앞끝부터 쪼개져서 종자가 떨어진다. 1개의 열매에는 20∼28개의 밑씨가 들어 있으며, 보통 상태에서 수정하면 18∼25개의 종자를 생산한다.

조건이 알맞으면 싹이 난 뒤 60∼90일에 결구(結球:배추 잎이 여러 겹으로 겹쳐져 둥글게 속이 드는 상태)를 끝내는데, 결구가 끝날 때에는 땅윗부분의 전체 무게가 3∼6kg, 잎수 40∼70장이 된다. 잎수는 적으나 각 잎의 무게가 무거워서 결구를 이루는 것을 엽중형(葉重型)이라 하고, 각 잎의 무게는 가벼우나 잎수가 많아서 결구하는 것을 엽수형(葉數型)이라 한다. 엽중형은 조생종에 많고 엽수형은 중·만생종에 많다.

배추는 서늘한 기후를 좋아하며 온도에 대한 적응범위가 좁다. 생육적온은 18∼21℃이며 10℃ 이하에서는 생육이 떨어지고 5℃ 이하에서는 멈춘다. 반대로 23℃ 이상의 고온에서는 역시 생육이 떨어진다. 특히 꽃눈분화 뒤는 잎수가 더이상 늘지 않고 이미 분화한 잎의 생장만 이루어진다.

애기장대는 십자화과의 두해살이풀로서, 높이가 15~35㎝이며, 뿌리잎은 모여나고 거꾸로 된 피침모양이며, 줄기잎은 피침모양에 잎자루가 없다. 4~5월에 작고 하얀 꽃이 총상꽃차례로 줄기 끝에서 핀다. 열매는 견과이다. 우리나라에서는 경기도와 전라남북도 지방 들판에서 자란다.

구절초는 쌍떡잎식물 초롱꽃목 국화과의 여러해살이풀로서, 넓은잎구절초·구일초(九日草)·선모초(仙母草)·들국화·고뽕[苦蓬]이라고도 한다. 산기슭 풀밭에서 자란다. 높이 50cm 정도로 땅속줄기가 옆으로 길게 벋으면서 번식한다. 모양이 산구절초와 비슷하며 뿌리에 달린 잎과 밑부분의 잎은 1회깃꼴로 갈라진다. 잎은 달걀 모양으로 밑부분이 편평하거나 심장 모양이며 윗부분 가장자리는 날개처럼 갈라진다.

서양금혼초는 쌍떡잎식물 초롱꽃목 국화과의 여러해살이풀로서, 서양에서 들어왔고 금혼초를 닮았다는 뜻의 이름이지만, 금혼초와는 사뭇 다르다. ‘민들레아재비’ 또는 ‘개민들레’라고도 한다. 원산지가 북아프리카, 서아시아, 유럽인 외래식물이며, 여러해살이풀이다. 높이는 30~50㎝이다.

잎은 뿌리에서 모여나기하고 피침을 거꾸로 세운 모양이며, 4~8쌍으로 얕게 갈라지고 양면에 거친 털이 빽빽하게 덮인다. 길이는 4~12㎝, 폭은 1~3㎝이다. 줄기나 잎을 자르면 주황색 액이 나온다.

꽃은 5~6월에 길게 자라난 꽃줄기 끝에 1개씩 달리는 두상꽃차례에 노란색으로 핀다. 두상꽃차례는 지름이 3㎝이고 관모양꽃 없이 혀모양꽃으로만 되어 있다. 총포조각은 넓은 피침형이고 끝이 뾰족하며, 3줄로 붙는다.

열매는 마르고 씨가 한 개씩 들어 있는 수과(瘦果)이고 여러 갈래로 갈라진 갓털(관모)이 달리며, 전체적으로 구형을 이룬다.

실험예 1. 배추의 발아율 및 생존율 측정

배추 종자를 70% EtOH에 30초, 10% bleach에 2분간 소독하였다. 소독된 종자를 half MS(Murashige&Skoog) 배지에 glucose 및 희소당(tagatose, allose, allulose) 중 어느 하나가 농도별로 첨가된 배지에 처리한 후 23℃, 12h/12h 조건으로 6일간 배양하였다. 참고적으로 glucose, tagatose, allose 및 allulose가 처리되는 농도는 0.1, 0.5, 1.0, 2.0%이다.

도 1은 배추 종자를 half MS 및 1%의 당류(glucose, tagatose, allose 및 allulose)가 첨가된 배지에서 23℃의 온도로 배양한지 6일 후의 생육상태 사진, 도 2는 당류가 농도별로 첨가된 배지에서의 배양한 배추 종자의 발아율을 나타내는 그래프 및 도 3은 당류가 농도별로 첨가된 배지에서 배양한 배추 종자의 발아 후 생존율을 나타내는 그래프이다.

그 결과 도 1에 도시된 바와 같이 대조군인 MS배지와 glucose의 경우 발아 및 생장이 잘 진행됐고, tagatose의 경우에도 생장이 잘 진행됐다. 반면, allose와 allulose의 경우 생장이 거의 진행되지 않은 것을 알 수 있다.

구체적으로, 발아율은 도 2에 도시된 바와 같이 tagatose의 경우 농도가 높아짐에 따라 유의적인 발아율의 감소효과는 발견되지 않았다. 다만, allose는 0.5%의 농도에서 약 7%, 2.0%의 농도에서 약 15%의 발아율 감소 효과가 발견되었다. allulose는 0.1%의 농도에서 약 7%, 2.0%의 농도에서 약 22%의 발아율 감소 효과가 발견되었다.

발아 후 생존율은 도 3에 도시된 바와 같이 tagatose의 경우 농도가 증가함에 따른 생존율의 유의적인 차이는 발견되지 않았으나, allose는 0.5%의 농도에서 약 32%, 2%의 농도에서 약 75%의 생존율 감소 효과가 발견되었다. allulose는 0.1%의 농도에서 약 30%, 2.0%의 농도에서 약 77%의 생존율 감소 효과가 발견되었다.

실험예 2. 애기장대의 발아율 및 생존율 측정

애기장대 종자를 70% EtOH에 30초, 10% bleach에 2분간 소독하였다. 소독된 종자를 half MS(Murashige&Skoog) 배지에 농도별 glucose와 희소당(tagatose, allose, allulose)이 첨가된 배지에 처리한 후 23℃, 12h/12h 조건으로 10일간 배양하였다. 참고적으로 glucose, tagatose, allose 및 allulose가 첨가되는 농도는 0.1, 0.5, 1.0, 2.0%이다.

도 4는 애기장대 종자를 half MS 및 1%의 당류(glucose, tagatose, allose 및 allulose)가 첨가된 배지에서 23℃의 온도로 배양한지 10일 후의 생육상태 사진, 도 5는 당류가 농도별로 첨가된 배지에서의 배양한 애기장대 종자의 발아율을 나타내는 그래프 및 도 6은 당류가 농도별로 첨가된 배지에서 배양한 애기장대 종자의 발아 후 생존율을 나타내는 그래프이다.

그 결과 도 4에 도시된 바와 같이 대조군인 MS배지와 glucose의 경우 발아 및 생장이 잘 진행됐다. 반면, tagatose, allose 및 allulose 등 희소당의 경우 생장이 거의 진행되지 않은 것을 알 수 있다.

구체적으로, 발아율은 도 5에 도시된 바와 같이 특정 농도의 allose를 제외한 나머지 당은 농도가 높아짐에 따라 유의적인 발아율의 감소효과는 발견되지 않았다. 즉, allose의 경우 2%의 농도에서 약 11% 발아율 감소 효과가 발견되었다.

발아 후 생존율은 도 6에 도시된 바와 같이 glucose의 경우 농도가 증가함에 따른 생존율의 유의적인 차이는 발견되지 않았다. 반면 tagatose는 0.5%의 농도에서 약 23%, 2.0%의 농도에서 약 98%의 생존율 감소효과가 발견되었다. 또한, allose는 0.1%의 농도에서 약 84%, 2%의 농도에서 약 97%의 생존율 감소 효과가 발견되었다. allulose는 0.5%의 농도에서 약 92%, 2.0%의 농도에서 약 98%의 생존율 감소 효과가 발견되었다.

실험예 3. 구절초의 발아율 및 생존율 측정

구절초 종자를 70% EtOH에 30초, 5% bleach에 2분간 소독하였다. 소독된 종자를 half MS(Murashige&Skoog) 배지에 농도별 glucose와 희소당(tagatose, allose, allulose)이 첨가된 배지에 처리한 후 23℃, 12h/12h 조건으로 12일간 배양하였다. 참고적으로 glucose, tagatose, allose 및 allulose가 첨가되는 농도는 0.1, 0.5, 1.0, 2.0%이다.

도 7은 구절초 종자를 half MS 및 0.5%의 당류(glucose, tagatose, allose 및 allulose)가 첨가된 배지에서 23℃의 온도로 배양한지 12일 후의 생육상태 사진, 도 8은 당류가 농도별로 첨가된 배지에서의 배양한 구절초 종자의 발아율을 나타내는 그래프 및 도 9는 당류가 농도별로 첨가된 배지에서 배양한 구절초 종자의 발아 후 생존율을 나타내는 그래프이다.

그 결과 도 7에 도시된 바와 같이 대조군인 MS배지와 glucose의 경우 발아 및 생장이 잘 진행됐다. 반면, tagatose, allose 및 allulose 등 희소당의 경우 생장이 거의 진행되지 않은 것을 알 수 있다.

구체적으로, 발아율은 도 8에 도시된 바와 같이 당류에 따른 유의적인 발아율의 감소효과는 발견되지 않았다.

발아 후 생존율은 도 9에 도시된 바와 같이 glucose 및 tagatose의 경우 농도 차이에 따른 생존율의 유의적인 차이는 발견되지 않았다. 반면 allose는 0.1%의 농도에서 약 70%, 0.5 내지 2%의 농도에서 약 99%의 생존율 감소 효과가 발견되었다. allulose는 0.1%의 농도에서 약 60%, 0.5%의 농도에서 약 80%, 1.0 내지 2.0%의 농도에서 약 99%의 생존율 감소 효과가 발견되었다.

실험예 4. 서양금혼초의 발아율 및 생존율 측정

서양금혼초 종자를 70% EtOH에 30초, 5% bleach에 3분간 소독하였다. 소독된 종자를 half MS(Murashige&Skoog) 배지에 농도별 glucose와 희소당(tagatose, allose, allulose)이 첨가된 배지에 처리한 후 20℃, 12h/12h 조건으로 15일간 배양하였다. 참고적으로 glucose, tagatose, allose 및 allulose가 첨가되는 농도는 0.1, 0.5, 1.0, 2.0%이다.

도 10은 서양금혼초 종자를 half MS 및 2%의 당류(glucose, tagatose, allose 및 allulose)가 첨가된 배지에서 20℃의 온도로 배양한지 15일 후의 생육상태 사진, 도 11은 당류가 농도별로 첨가된 배지에서의 배양한 서양금혼초 종자의 발아율을 나타내는 그래프 및 도 12는 당류가 농도별로 첨가된 배지에서 배양한 서양금혼초 종자의 발아 후 생존율을 나타내는 그래프이다.

그 결과 도 10에 도시된 바와 같이 대조군인 glucose의 경우 발아 및 생장이 어느 정도 진행됐다. 반면, tagatose는 생장은 glucose에 비해 덜 진행된 것을 알 수 있으며, allose 및 allulose의 경우 생장이 거의 진행되지 않은 것을 알 수 있다.

구체적으로, 발아율은 도 11에 도시된 바와 같이 tagatose의 경우 0.5%의 농도에서 약 13%, 2.0%의 농도에서 약 27%의 발아율 감소 효과가 발견되었다. allose는 0.1%의 농도에서 약 17%, 2.0%의 농도에서 약 33%의 발아율 감소 효과가 발견되었다. allulose는 2.0%의 농도에서 약 20%의 발아율 감소 효과가 발견되었다.

발아 후 생존율은 도 12에 도시된 바와 같이 allose는 0.1%의 농도에서 약 23%, 2%의 농도에서 약 77%의 생존율 감소 효과가 발견되었다. allulose는 1%의 농도에서 약 37%, 2.0%의 농도에서 약 77%의 생존율 감소 효과가 발견되었다.

Claims

희소당을 유효성분으로 함유하는 것을 특징으로 하는 식물생장 억제용 조성물에 있어서,
상기 희소당은 알로스(allose)이고,
상기 생장을 억제할 수 있는 식물은 구절초 및 서양금혼초이며,
상기 식물생장 억제는 초기 생장을 억제하는 것을 특징으로 하는 식물생장 억제용 조성물.
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청구항 1에 따른 식물생장 억제용 조성물을 함유하는 것을 특징으로 하는 식물생장조절제.
청구항 1에 따른 식물생장 억제용 조성물을 함유하는 것을 특징으로 하는 제초제.