KR102330388B1 - 희소당을 유효성분으로 함유하는 돼지풀 및 단풍잎돼지풀의 종자발아 억제용 조성물, 및 상기 조성물을 이용한 생장조절제 및 제초제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인체에 무해한 희소당을 이용하여 산림침입 외래식물인 돼지풀 및 단풍잎돼지풀의 종자 발아를 억제할 수 있는 조성물, 이 조성물을 이용한 생장조절제 및 제초제에 관한 것이다.

Description

희소당을 유효성분으로 함유하는 돼지풀 및 단풍잎돼지풀의 종자발아 억제용 조성물, 및 상기 조성물을 이용한 생장조절제 및 제초제 {Composition containing rare sugars as an active ingredient for inhibiting germination of Ambrosia artemisiifolia and Ambrosia trifida, and growth regulator and herbicide using the compositoin}

본 발명은 인체에 무해한 희소당을 이용하여 산림침입 외래식물인 돼지풀 및 단풍잎돼지풀의 종자 발아를 억제할 수 있는 조성물, 이 조성물을 이용한 생장조절제 및 제초제에 관한 것이다.

본 발명은 산림 침입 외래종인 돼지풀과 단풍잎돼지풀의 종자발아 억제용 조성물에 관한 것으로서, 돼지풀과 단풍잎돼지풀을 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.

돼지풀( Ambrosia artemisiifolia L.)은 한해살이로 4월경에 발아하고, 바로 서서 자라며, 줄치 전체에 부드러운 털이 있다. 잎은 줄기 하부에서 마주나며(對生), 상부에는 어긋난다(互生). 2회 우상복엽(羽狀複葉)이며, 앞면은 짙은 녹색이고, 뒷면은 잿빛이 나며 연한 털이 있다. 꽃은 8~9월에 암수한그루(雌雄同株)로 이삭 모양으로 피며, 수꽃 두화(頭花)는 총상(總狀)으로 아래를 향해 여러 개가 피고, 대량의 황색 꽃가루를 생산한다. 암꽃 두화는 암꽃 1개로 이루어지고 꽃차례 아랫부분에 몇 개가 난다. 열매는 여윈열매(瘦果)로 단단한 껍질이 있으며, 여왕의 왕관 형태를 한다.

돼지풀은 늦여름에서 초가을에 걸쳐 대량으로 생산되는 꽃가루 때문에 알레르기 화분병을 일으킨다. 그래서 제거되어야 할 유해 외래생물종으로 지정된 바 있다.

단풍잎돼지풀( Ambrosia trifida L.)은 미국에서 들어온 종이다. 잎은 마주나기하며 단풍잎 처럼 3-5개로 깊게 갈라지고 길이와 폭이 각각 20-30cm로서 밑부분이 갑자기 엽병으로 흐르며 양면에 센털이 있고 열편은 타원상 피침형으로서 가장자리에 톱니가 있으며 끝이 밋밋하지만 길게 뾰족해지고 엽병은 길이 6cm 정도로서 표면에 홈이 지며 가장자리와 더불어 백색 털이 있고 밑부분이 넓어져서 원줄기를 감싼다.

꽃은 7-9월에 피며 총상꽃차례에 달리고 암꽃은 1개 내지 여러 개가 두상으로 뭉쳐서 밑부분에 달리며 위에서 많은 수꽃이 핀다. 수꽃의 포는 접시모양이고 화경이 있으며 규칙적이고 한쪽에 3개의 능선이 있으며 암꽃의 포는 뾰족한 타원체로서 1개의 꽃이 들어 있고 갈라진 암술대가 밖으로 나온다.

열매는 달걀모양이며 길이 6-12mm로서 끝에 길이 2-4mm의 돌기가 있고 능선에 4-10개의 잔돌기가 있다.

단풍잎돼지풀 꽃가루는 알레르기성 비염은 물론 각종 호흡기 질환과 피부염까지 유발하고, 단풍잎돼지풀은 번식력이 왕성해 주변의 토종식물들을 고사시키며 잠식하고 있다. 정부가 지정한 생태계 교란 야생식물이다.

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.

본 출원인은 인체에 무해한 희소당을 유효성분으로 함유하는 발아억제 및 식물생장 억제용 조성물, 이를 이용한 식물생장조절제 및 제초제에 대하여 등록번호 10-2096485로 특허를 받은 적이 있다. 청구항 1을 살펴보면, 구절초 및 서양금혼초에 대한 기능을 인정받았음을 알 수 있다.

KR 10-2019-0123293 A1 (2019. 10. 31.) KR 10-2096485 B1 (2020.03.27.)

본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 인체에 유해하지 않은 물질을 이용한 종자발아 억제용 조성물, 이 조성물을 이용한 생장조절제 및 제초제를 제공하는 것이다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 산림침입 외래식물인 돼지풀과 단풍잎돼지풀에 대하여, 인체에 유해하지 않은 물질을 유효성분으로 하는 종자발아 억제용 조성물, 이 조성물 이용한 생장조절제 및 제조체를 제공하는 것이다.

본 발명에 다른 과제 해결 수단은, 알룰로스(D-allulose)를 유효성분으로 포함하는 돼지풀(Ambrosia artemisiifolia L.) 및 단풍잎돼지풀(Ambrosia trifida L.)의 종자 발아 억제용 조성물을 제공하는 것이다.

상기 알룰로스는,

알룰로스 또는 알룰로스의 효소반응으로 알룰로스와 알로스(D-allose)가 혼합된 소재 중 1개 이상으로 대체될 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 조성물이, 돼지풀 종자 발아 억제용인 경우 알룰로스의 농도는 0.1% 이상인 것이 포함되고, 단풍잎돼지풀 종자 발아 억제용인 경우 알룰로스의 농도가 1% 이상인 것이 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 과제 해결 수단은, 상기 조성물을 포함하는 돼지풀 생장 조절제을 제공하는 것이다. 또한, 상기 조성물을 포함하는 돼지풀 제초제를 제공하는 것이다. 또한, 상기 조성물을 포함하는 단풍잎돼지풀 생장 조절제를 제공하는 것이다. 또한, 상기 조성물을 포함하는 단풍잎돼지풀 제초제를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 조성물은 희소당을 이용하여 식물의 생장을 억제할 수 있어 인체에 무해하다. 특히, 희소당으로 알룰로스와 알로스를 이용함으로써 산림 침입외래식물인 돼지풀과 단풍잎돼지풀의 종자 발아를 억제할 수 있는 현저한 효과를 보유한다.

도 1a은 알룰로스를 농도별로 첨가된 돼지풀 종자의 발아억제 결과 사진이다.
도 1b는 알룰로스를 농도별로 첨가된 배지에서의 돼지풀 종자의 발아율 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2a은 알로스를 농도별로 첨가된 돼지풀 종자의 발아억제 결과 사진이다.
도 2b는 알로스를 농도별로 첨가된 배지에서의 돼지풀 종자의 발아율 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3a은 혼합소재를 농도별로 첨가된 돼지풀 종자의 발아억제 결과 사진이다.
도 3b는 혼합소재를 농도별로 첨가된 배지에서의 돼지풀 종자의 발아율 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 돼지풀에 대한 실험군의 종자 발아억제 실험결과를 종합한 그래프이다.
도 5a은 알룰로스를 농도별로 첨가된 단풍잎돼지풀 종자의 발아억제 결과 사진이다.
도 5b는 알룰로스를 농도별로 첨가된 배지에서의 단풍잎돼지풀 종자의 발아율 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6a은 혼합소재를 농도별로 첨가된 단풍잎돼지풀 종자의 발아억제 결과 사진이다.
도 6b는 혼합소재를 농도별로 첨가된 배지에서의 단풍잎돼지풀 종자의 발아율 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7은 단풍잎돼지풀에 대한 실험군의 종자 발아억제 실험결과를 종합한 그래프이다.

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.

실험방법. 돼지풀 및 단풍잎돼지풀의 종자발아 억제 실험

기내 발아 억제 검정을 위하여 종피를 제거한 돼지풀 종자 및 단풍잎돼지풀 종자를 70% EtOH로 약 2분간 소독한 뒤 2.5% Sodium hypochlorite로 약 1시간 표면소독한 후 멸균 증류수로 5회 세척하여 준비하였다.

종자 발아 억제 스크리닝에는 알룰로스(D-allulose), 알로스(D-allose), 혼합소재(D-allulose:D-allose = D-allulose의 효소반응을 통해 7:3 농도비로 제조) 3종의 천연 당류를 이용하였고, 각각 0.01%, 0.1%, 1%, 2% 농도로 0.8% Agar 에 첨가하여 처리하였다.

소독한 종자를 치상한 뒤 4℃에서 2일간 춘화처리 후 25℃, 12h/12h 조건에서 14일간 관찰하였다.

실험결과 1. 돼지풀의 종자발아 억제

[알룰로스]

도 1은 알룰로스를 농도별로 첨가된 돼지풀 종자의 발아억제 결과 사진이다.

도 2는 알룰로스를 농도별로 첨가된 배지에서의 돼지풀 종자의 발아율 변화를 나타내는 그래프이다.

D-allulose 처리 농도가 높아짐에 따라 발아율이 낮아졌으며(0.1%일 때 18% 억제), 대조군인 무처리구에 비해 최대 40% (2% 처리구 기준) 발아가 억제되었다. 또한 D-allulose의 농도가 높아짐에 따라 발아 개체의 뿌리 발달, 개엽 등이 제대로 이루어지지 않아 대부분 정상적으로 생육하지 못하였다.

[알로스]

도 2a은 알로스를 농도별로 첨가된 돼지풀 종자의 발아억제 결과 사진이다.

도 2b는 알로스를 농도별로 첨가된 배지에서의 돼지풀 종자의 발아율 변화를 나타내는 그래프이다.

D-allose 농도별 처리하였을 때 대조구와 처리구의 발아율에 유의적인 차이가 없었으며, 당 처리구에서 대조군보다 뿌리 발달이 잘 되는 등 생육이 우수한 것이 관찰되었다.

[혼합소재]

도 3a은 혼합소재를 농도별로 첨가된 돼지풀 종자의 발아억제 결과 사진이다. 도 3b는 혼합소재를 농도별로 첨가된 배지에서의 돼지풀 종자의 발아율 변화를 나타내는 그래프이다.

D-allulose 효소반응을 통해 D-allulose와 D-allose를 7:3의 비율로 섞여있는 혼합소재를 농도별로 처리하였을 때 2% 처리 시 무처리구에 비해 발아율이 약 33% 낮아졌고, 당 농도가 높아짐에 따라 뿌리 발달, 개엽 등이 제대로 이루어지지 않아 대부분 정상적으로 생육하지 못하는 것이 확인되었다.

[종합]

도 4는 돼지풀에 대한 실험군의 종자 발아억제 실험결과를 종합한 그래프이다. 당 종류에 따라 돼지풀 종자 발아 제어에 차이를 보였으며, 고농도(2%)의 D-allulose 또는 혼합소재 처리가 가장 효과적으로 발아를 억제하는 것으로 확인되었다. 또한, 알룰로스 단독으로는 0.1% 부터 유의적인 효과를 보임이 확인되었다.

실험결과 2. 단풍잎돼지풀의 종자발아 억제

[알룰로스]

도 5a은 알룰로스를 농도별로 첨가된 단풍잎돼지풀 종자의 발아억제 결과 사진이다. 도 5b는 알룰로스를 농도별로 첨가된 배지에서의 단풍잎돼지풀 종자의 발아율 변화를 나타내는 그래프이다.

D-allulose 농도별 처리하였을 때 대조군인 무처리구에 비해 발아율이 최대 60% (2% 처리구 기준) 억제되었으며, 1% 이상 처리 시 뿌리 발달, 개엽 등이 제대로 이루어지지 않아 대부분 정상적으로 생육하지 못하였다.

[혼합소재]

도 6a은 혼합소재를 농도별로 첨가된 단풍잎돼지풀 종자의 발아억제 결과 사진이다. 도 6b는 혼합소재를 농도별로 첨가된 배지에서의 단풍잎돼지풀 종자의 발아율 변화를 나타내는 그래프이다.

D-allulose 효소반응을 통해 D-allulose와 D-allose를 7:3의 비율로 섞여있는 혼합소재를 농도별로 처리하였을 때 대조군인 무처리구에 비해 최대 51% (1% 처리구 기준) 억제되었으며 1% 이상 처리 시 뿌리 발달, 개엽 등이 제대로 이루어지지 않아 대부분 정상적으로 생육하지 못하였다.

[종합]

도 7은 단풍잎돼지풀에 대한 실험군의 종자 발아억제 실험결과를 종합한 그래프이다.

D-allulose와 혼합소재(D-allulose 7: D-allose 3) 모두 단풍잎돼지풀 종자 발아 억제에 효과를 보였고, 특히 1% 이상 처리 시 정상 개체로의 발달이 어려워져 발아 유무에 관계없이 단풍잎돼지풀 제어에 효과가 있을 것으로 판단된다.

실시예 1. 희소당을 유효성분으로 함유하는 돼지풀 또는 단풍잎돼지풀의 종자발아 억제용 조성물, 및 상기 조성물을 이용한 생장조절제 및 제초제

본 발명에 따른 돼지풀 또는 단풍잎돼지풀의 종자발아 억제용 조성물은 유효성분으로 알룰로스를 포함한다.

돼지풀 종자발아 억제용 조성물의 유효성분으로 알룰로스가 사용될 때에는 0.1% 농도 이상의 알룰로스가 포함되는 것이 바람직하다. 단풍잎돼지풀 종자발아 억제용 조성물의 유효성분으로 알룰로스가 사용될 때에는 1% 농도 이상의 알룰로스가 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 돼지풀 또는 단풍잎돼지풀의 종자발아 억제용 조성물은 유효성분으로 알룰로스 및 알로스 혼합소재를 포함한다.

돼지풀 또는 단풍잎돼지풀 종자발아 억제용 조성물의 유효성분으로 알룰로스 및 알로스 혼합소재가 사용될 때에는 D-allulose의 효소반응을 통해 D-allulose : D-allose의 농도비가 7:3이 되도록 하는 것이 바람직하다.

돼지풀 억제용 조성물에 혼합소재가 사용될 때 혼합소재의 농도는 2% 이상이 되는 것이 바람직하다. 단풍잎돼지풀 종자발아 억제용 조성물에 혼합소재가 사용될 때에는 1% 농도 이상의 혼합소재가 포함되는 것이 바람직하다.

알룰로스 또는 상기 혼합소재의 돼지풀 및 단풍잎돼지풀의 종자발아 억제 기능을 활용하여 알룰로스 또는 상기 혼합소재를 포함하는 생장조절제 또는 제초제가 실시될 수 있다. 설계조건에 따라 생장조절제 또는 제초제 제조조건에 맞도록 다른 성분들이 포함될 수 있는 것은 물론이다.

지금까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예 및 실험예를 중심으로 살펴보았다. 본 명세서에 기재된 실시예, 실험예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 관련된 것이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형된 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

따라서 본 발명은 제시되는 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위에 기재된 기술사상의 균등한 범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능한 실시예가 있을 수 있다.

Claims (7)

1. 알룰로스(D-allulose)를 유효성분으로 포함하는 조성물로서,
   상기 조성물이, 돼지풀 종자 발아 억제용인 경우 알룰로스의 농도는 0.1중량% 이상인 것이 포함되고, 단풍잎돼지풀 종자 발아 억제용인 경우 알룰로스의 농도가 1중량% 이상인 것이 포함되는 것을 특징으로 하는,
   돼지풀(Ambrosia artemisiifolia L.) 및 단풍잎돼지풀(Ambrosia trifida L.)의 종자 발아 억제용 조성물.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 알룰로스는,
   알룰로스 또는 알룰로스의 효소반응으로 알룰로스와 알로스(D-allose)가 혼합된 소재 중 1개 이상으로 대체될 수 있는 것을 특징으로 하는 돼지풀 및 단풍잎돼지풀의 종자 발아 억제용 조성물.
   
3. 삭제
4. 청구항 1 또는 2의 조성물을 포함하는 돼지풀 생장 조절제.
   
5. 청구항 1 또는 2의 조성물을 포함하는 돼지풀 제초제.
   
6. 청구항 1 또는 2의 조성물을 포함하는 단풍잎돼지풀 생장 조절제.
   
7. 청구항 1 또는 2의 조성물을 포함하는 단풍잎돼지풀 제초제.
   

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