Screening Method for Photosynthetic Electron Transport Inhibitors Using Photoautotrophic Cultured Cells

광학적 자가영양 배양세포를 이용한 광합성 전자전달억제자의 간이검정방법

To investigate a simple and rapid screening method for photosynthetic inhibitory herbicides, responses of tobacco(Nicotiana tabacum L.) and liverwort(Marchantia polymorpha L.) PA(photoautotrophic) cells to various commercial herbicides with different modes of action and leaf extracts of four weed species were compared. PET (photosynthetic electron transport) inhibitory type of herbicides has greater inhibitory effect in liverwort photoautotrophic cells than the photomixotrophic and heterotrophic cultured cells. Similary, PET inhibitory type of herbicides inhibited the oxygen evolution more in liverwort PA cells than the other type of herbicides. Based on oxygen evolution, 60% inhibition was observed by the 10% aqueous extracts of Polygonum hydropiper, while there was 100% inhibition by the 10% methanol extracts of Polygonum hydropiper. This assay gave well correlated results to the Hill reaction data using isolated thylakoids. Thus liverwort photoautotrophic cells might be suitable materials for rapid screening method for photosynthetic inhibitory herbicides.

광합성 전자전달 억제물질에 대한 빠른 검색 방법을 모색하기 위하여 녹색배양 세포인 광학적 자가 영양세포(PA)를 이용하여 실용화된 제초제 및 4종의 잡초 추출액으로 부터 PA세포의 반응을 조사하였다. 녹색배양 세포인 담배 및 우산이끼 PA세포는 타가 영양세포에 비하여 광합성 전자전달 저해형 제초제들은 700배 이상 높은 감수성을 나타내었으며 호르몬 작용형 제초제인 2, 4-D는 감수성의 차가 8배로 낮게 나타났다. 우산이끼 PA세포는 약제 농도간의 범위(0.01～0.9${\mu}$M)가 좁아 약제선발시 타 배양 세포에 비하여 좋은 재료임을 암시하였으며, 광합성 전자전달 저해약제에 대해서 힐(hill)반응과 동일하게 광합성 산소발생 억제정도인 PI$_{50}$에서 강한 활성을 나타내었다. 잡초 중 여뀌 추출액 10% 처리시 PA배양 세포의 엽록소 함량이 가장 낮았고, 광합성 산소발생 억제율이 가장 높았다. 수용 및 MeOH액으로 추출한 10% 여뀌 추출액을 반응용액 3ml에 300${\mu}$l 반응시 우산이끼 PA배양세포에 대해 각각 60%, 100% 광합성 산소발생 억제효과가 있었다. 이상의 결과에서 PA세포들은 광합성 전자전달 저해형 약제에 대하여 빠르고 민감한 검색수단으로서 좋은 재료가 될 수 있다고 생각한다.다.