• BMB Reports
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• 제34권1호
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• pp.39-42
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• 2001

Previous studies indicate that B. subtilis protoporphyrinogen oxidase is poorly inhibited by diphenyl ether herbicides. To better understand the basis of this insensitivity, the enzyme was overexpressed as a soluble protein in E. coli, purified and characterized. The mechanism of oxidation of B. subtilis protoporphyrinogen IX was studied and the enzyme kinetic parameters were determined for protoporpyrinogen IX; $K_m$, and $k_{cat}$ were $6.3\;{\mu}M$ and $0.028\;h-^1$, respectively. The enzyme required flavin adenine dinucleotide as a cofactor and its activity was enhanced by 1 mM n-octylglucopyranoside. The nonenzymatic oxidation rate was dependent on the concentration of protoporphyrinogen IX, suggesting that the reaction involves a pre-equilibrium step followed by a rate-limiting step.

• 한국잡초학회지
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• 제17권3호
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• pp.243-255
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• 1997

• 한국잡초학회지
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• 제18권3호
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• pp.237-245
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• 1998

Bacillus subtilis protoporphyrinogen oxidase 유전자를 Agrobacterium을 매개체로 이용하여 전이 시킨 후 cauliflower mosaic virus 35S promoter하에서 발현케 한 형질전환 담배를 유기하였다. 이러한 형질전환 담배의 diphenyl ether계 제초제 oxfluorfen에 대한 생리적 반응과 여러 환경 조건에서의 생장 반응을 재배종 담배와 비교하였다. Oxyfluorfen의 처리에 의해 나타나는 세포내 구성물질의 누출과 지질과산화작용은 재배종 담배에서보다 형질전환 담배에서 더 작게 이루어졌다. 형질전환 담배의 생장을 여러 온도, 광도 및 수분 조건에서 조사한 결과, 저광도와 포화수분 조건에서의 생장이 재배종 담배에 비해 다소 저하되는 현상이 나타났을 뿐 기타 조건에서의 생장은 재배종 담배의 생장과 거의 동일하였다. 따라서 B. subtilis protoporphyrinogen oxidase 유전자를 전이시켜 cauliflower mosaic virus 35S promoter하에서 발현케 한 형질전환 담배는 oxyfluorfen에 대해 비교적 높은 저항성을 나타내지만 형질전환에 따른 생장 변화는 크게 일어나지 않음을 알 수 있었다. 한편 이러한 형질전환 담배의 oxyfluorfen에 대한 저항성 기작에 대해서도 논의하였다.

• 한국잡초학회지
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• 제30권3호
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• pp.225-232
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• 2010

과산화계 제초제 oxyfluorfen이 처리된 비형질전환 벼와 형질전환 벼에서 Protox 발현 위치가 제초제 저항성에 미치는 영향을 비교하였다. Arabidopsis protoporphyrinogen oxidase(Protox; AP 계통)를 색소체에만 발현하는 형질전환 벼와 Myxococcus xanthus Protox 유전자를 색소체와 미토콘드리아에 모두 발현하는 형질전환 벼(TTS 계통)가 형질전환 시스템으로 사용되었다. Oxyfluorfen이 처리된 TTS4 계통은 AP 계통이나 비형질전환 벼에 비해 낮은 수준의 세포질 누출 및 malonyldialdehyde를 보여주었고, 높은 5-aminolevulinic acid 합성 능력을 유지하였다. Oxyfluorfen 작용 동안, TTS4 계통은 AP1 계통보다 높은 제초제 저항성을 보여주었는데, 이는 색소체만에서의 Arabidopsis Protox의 발현에 비해 색소체와 미토콘드리아에서의 M. xanthus Protox의 쌍발현이 광역학적인 protoporphyrin IX의 축적을 더 효율적으로 억제하였기 때문일 것이다. 이 결과들은 미토콘드리아 내 Protox의 발현이 Protox 저해형 제초제에 대한 식물의 저항성에 크게 기여함을 의미한다.

• 농약과학회지
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• 제10권2호
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• pp.153-156
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• 2006

환경친화형 신규 제초제 개발 연구의 일환으로 아미드 치환체를 갗는 히단토인계 Protoporphyrinogen IX oxidase 저해 화합물 5a - 5i들을 합성하였으며, 온실에서 밭조건 경엽처리 제초활성 시험을 실시하였다. 합성된 화합물 중에서 벤질 아미드 치환체를 갖는 화합물들의 제초활성이 우수하였으며 화합물 5h는 대조화합물인 fluthiacet-methyl과의 비교시험 결과 밭조건에서 문제잡초인 바랭이와 자귀풀에 대한 활성이 보다 우수하였다.

• 농약과학회지
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• 제12권2호
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• pp.201-205
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• 2008

환경친화형 신규 고활성 토양처리 제초제 개발 연구의 일환으로 하이드록시 알킬 치환체를 갖는 테트라하이드로인 다졸계 protoporphyrinogen IX oxidase 저해 화합물 $6a{\sim}6h$들을 합성하였으며, 온실에서 밭조건 토양처리 제초활성 시험을 실시하였다. 합성된 화합물중에서 트리메틸 하이드록시 알킬 치환체를 갖는 화합물 6f의 제초활성이 우수하였으며, 다양한 작물 선택성을 갖고 있었다.

• 한국잡초학회지
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• 제16권2호
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• pp.150-159
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• 1996

Oxyfluorfen 내성(耐性) 및 감수성(感受性) 벼품종(品種)과 감수성 피를 공시하여 oxyfluorfen 처리에 의한 protox 활성저해(活性沮害), PPIX 축적량(蓄積量)과 tetrapyrro1e 생합성(生合性) 억제제(抑制齊) 처리에 의한 oxyfluorfen의 제초활성(除草活性) 억제효과를 조사하였다. 1. Oxyfluorfen 처리에 따른 protox 활성저해(活性沮害)는 내성(耐性) 벼품종(品種)들보다 감수성(感受性) 벼품종(品種)들과 피에서 컸다. 특히,$10^{-6}$ 처리 이상의 농도에서 감수성(感受性) 벼품종(品種)들과 피에서는 완전히 억제되었으나, 내성(耐性) 품종(品種)들에서는 무처리에 대비하여 32~59%의 활성(活性)을 유지하였다. 2. 처리농도가 증가할수록 PPIX의 축적량(蓄積量)은 증가하였고, 광노출 4시간까지는 증가하나 그 이후에는 감소하는 경향이었다. 3. Oxyfluorfen 처리에 의한 PPIX 축적량(蓄積量)은 암조건(暗條件)에서보다 광조건(光條件)에서 많았다. 광 암조건(光 暗條件)에서 감수성(感受性) 벼품종(品種)들과 피는 내성(耐性) 벼품종(品種)들에 비하여 PPIX 축적량(蓄積量)이 많았다. 특히, 감수성(感受性)인 피는 PPIX 축적량(蓄積量)이 벼품종(品種)에 비해 많았다. 4. Tetrapyrrole 생합성(生合性) 억제제(抑制齊)인 GC와 DA를 처리하면 oxyfluorfen에 의한 제초활성(除草活性)은 억제되었으며, 내성(耐性) 벼품종(品種)보다는 감수성(感受性) 벼품종(品種)이나 피에서 그 효과가 떨어지는 경향으로서 엽록소 함량이나 PPIX 축적량(蓄積量)에서도 동일한 경향을 나타내었다.

• 한국잡초학회지
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• 제30권2호
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• pp.111-121
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• 2010

Protoporphyrinogen oxidase(Protox) 저해형 제초제인 oxyfluorfen에 대한 내성차이는 동일 개체내의 호박 엽령에서 관찰되었다. 엽위별 oxyfluorfen에 내성기작을 구명하기 위해 잎의 피해정도, 세포내 구성물질의 누출, 포르피린 생합성 경로의 tetrapyrrole 중간물질 축적량 및 항산화효소 활성을 포함한 생리적 반응을 조사하였다. 중앙애호박의 1, 2 및 3엽에 대한 oxyfluorfen에 내성은 4엽에 비해 각각 >10,000, 1,286 및 1.6배 높았고, 신토좌의 1, 2 및 3엽에 대한 oxyfluorfen에 내성은 4엽에 비해 각각 725, 366, >0.6배 높았다. 그러나 oxyfluorfen과 작용기작이 다른 paraquat 처리에서는 oxyfluorfen 처리의 결과와 다르게 두 품종 모두 상위엽인 4엽이 하위엽인 1, 2 및 3엽에 비해 훨씬 피해가 적었다. Oxyfluorfen 처리에 따른 전해물질의 누출은 처리 후 광노출 기간이 경과할수록 상위엽(4엽)에서 하위엽(1, 2, 3엽) 보다 많았다. Oxyfluorfen 처리에 의한 tetrapyrrole 중간물질 protoporphyrin IX(Proto IX), Mg-Proto IX 및 Mg-Proto IX monomethyl ester의 축적량은 감수성인 4엽이 내성인 1엽에 비해 많았다. 따라서 oxyfluorfen 처리에 대한 호박 엽령별 반응 차이는 tetrapyrrole 중간물질의 과다한 축적에 의해 기인되는 것으로 생각된다. Tetrapyrrole 중간 물질 축적량의 결과와 다르게 항산화효소 superoxide dismutase, catalase, peroxidase, ascorbate peroxidase 및 glutathione reductase 활성은 무처리 및 oxyfluorfen 처리 후 4엽이 1엽에 비해 높았다. 그러나 4엽에서 항산화효소 활성 유도는 Protox 저해제 oxyfluorfen의 독성효과를 극복하는데 충분하지 않아 결국 4엽은 고사하게 되는 것으로 생각된다.

• 한국작물학회지
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• 제48권4호
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• pp.326-333
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• 2003

Transgenic rice plants expressing a Bacillus subtilis protoporphyrinogen oxidase (Protox), the last shared enzyme of the porphyrin pathway in the expressed cytoplasm or the plastids, were compared with non-trangenic rice plants in their growth characteristics such as tiller number, plant height, biomass, and yield. Transgenic rice plants of $\textrm{T}_3$ generation had 8 to 15 % and 25 to 43% increases in tiller number compared to non-transgenic rice plants at 4 and 8 weeks after transplanting(WAT); similar values were observed for $\textrm{T}_4$ generation at 4 and 8 WAT. However, the plant height in both $\textrm{T}_3$ and $\textrm{T}_4$ generations was similar between transgenic rice plants and non-transgenic rice plants at 4 and 8 WAT. Transgenic rice plants had 13 to 32% increase in above-ground biomass and 9 to 28% increase in grain yield compared to non-transgenic rice plants, demonstrating that biomass and yield correlate with each other. The increased grain yield of the transgenic rice plants was closely associated with the increased panicle number per plant. The percent of filled grain, thousand grains and spikelet number per panicle were similar between transgenic and non-transgenic rice plants. Generally, the growth and yield of transgenic generations ($\textrm{T}_2$, $\textrm{T}_3$, and $\textrm{T}_4$) and gene expressing sites (cytoplasm-expressed and plastid-targeted transgenic rice plants) were similar, although they slightly varied with generations as well as with gene expressing sites. The transgenic rice plants had promotive effects, indicating that regulation of the porphyrin pathway by expression of B. subtilis Protox in rice influences plant growth and yield.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제36권1호
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• pp.39-47
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• 2013

The expression of transgenic traits in genetically modified crops is sometimes associated with decreases in crop performance or fitness. These decreases in performance or fitness of transgenic plants in unfavourable conditions may provide valuable information about the ecological consequences of transgene escape. In a glasshouse trial, we tested the cost associated with resistance to herbicides by comparing the growth, yield, and competitive ability of transgenic rice with its parental non-transgenic line. This new line was developed for constitutive overexpression of protoporphyrinogen oxidase (PPO) to increase resistance to herbicides. We evaluated nine agronomic traits of transgenic and non-transgenic rice grown in a replacement series design over four densities. Competitive ability was also assessed between transgenic and non-transgenic plants by analyzing their relative yields based on biomass and seed weight data. Our results indicated that non-transgenic plants showed greater performance than did the transgenic plants when those genotypes were grown in mixtures. The non-transgenic rice plants exhibited superior competitive ability at certain combinations of planting densities and genotype proportions. These results suggest that PPO-herbicide resistance incurs some costs in plant performance and competitive ability.