제초제

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제초제

[ herbicides ]

제초제는 재배 대상식물을 제외한 다른 식물을 죽이는 화학물질을 의미하며, 경작지에서 흔히 잡초(풀)라고 불리는 초본식물을 제거하는 목적으로 사용하는 농약의 일종이다. 2차세계대전 때 발명되어 전세계 농업생산량의 획기적 전환을 가져온 2,4-D로부터, 현재에 이르러 인체독성, 잔류기간, 환경오염과 생태계에 미치는 영향을 고려한 다양한 제초제가 개발되어 왔으며, 표적 식물의 성장을 저해할 수 있는 식물호르몬 유사물질이 유기 제초제로 개발되기도 하였다. 제초제는 종류의 다양성에 못지않게 활성 기작도 다양하나 무분별한 사용은 표적 식물의 제초제 내성을 유발시키는 등 환경문제를 야기하기도 한다.

목차

  1. 1.전쟁과 제조제
  2. 2.제초제의 분류 및 종류
    1. 2.1.제초제의 분류
    2. 2.2.주요성분과 작용기작
  3. 3.관련 용어
  4. 4.참고문헌

전쟁과 제조제

제초제는 인류의 암울한 역사와 함께 발달했다. 제초재의 개발은 2차세계대전 중 영국과 미국을 중심으로 본격화 되었으며, 군사적 목적으로 적국의 식량작물을 박탈하기 위한 목적이었다. 전략적으로 실현되지는 않았지만, 미국은 2차세계대전 당시 일본의 식량박탈을 통한 전쟁의 승리를 위해 암모니움 티오시아네이트(ammonium thocyanate)의 살포가 제안되었으며, 1950년대 초 말레이시아 사태(Malaya emergency, 1948~1960)를 진정시키기 위해 트리옥손(trioxone)을 숨어있는 공산주의 저항세력의 매복지와 식량원 파괴를 위한 목적으로 살포하였다. 같은 목적으로 미국은 베트남 전쟁(1961-1971) 당시 제초제의 일종인 2,3,7,8-테트라 클로로 디벤조 다이옥신(2,3,7,8-tetrachlorodibenzodioxin)이 함유된 에이전트 오랜지(agent orange)라는 고엽제를 공중 살포하였다.

베트남 전쟁시 고엽제 살포장면 (출처: https://www.google.co.kr/search?q=고엽제&tbm=)

제초제의 분류 및 종류

제초제의 분류

2018년 현재 우리나라 농촌진흥청에 등록된 제초제만 해도 778 종이 있을 정도로 많은 제초제가 시판 중이다.1) 제초제는 화학적 이름, 화학적 특성, 독성유무, 살포방식, 또는 작용기작 등에 따라 다양하게 분류할 수 있으며, 크게는 대상식물의 선택성 유무에 따라 선택적 제초제와 비선택적 제초제로 분류할 수 있다. 선택적 제초제는 잡초의 종류에 따라 선택적으로 작용하며, 비선택적 제초제는 모든 식물을 죽인다. 제초제는 직접적인 접촉 유무와 효과 부위에 따라 접촉성 제초제와 이행성(침투성) 제초제로 구분되기도 한다. 접촉성 제초제는 접촉부위를 죽이는 제초제이며 이행성 제초제는 식물체 내로 흡수되어 잎, 줄기, 뿌리까지 이행됨으로써 식물의 대사와 성장을 저해한다. 흡수 위치에 따라 경엽제초제와 토양 제초제로 구분하기도 하는데, 경엽제초제는 발아하여 이미 생육하고 있는 잡초의 지상부(잎과 줄기)를 죽이며, 토양제초제는 토양에 살포하여 뿌리를 죽이거나 발아를 억제한다. 토양제초제 중에는 발아억제 제초제가 포함 된다. 최근 유기농 또는 유기농법이라는 용어가 등장하면서 유기제초제라는 용어도 같이 사용되는데, 식물 등에서 만들어지는 자연 생산물의 제초성분을 응용한 것으로 이전의 합성 제초제와 구분된다.

주요성분과 작용기작

시판되는 제초제의 종류는 많지만 각 제초제의 주요성분에 따른 반응형태의 분류는 생장조절 저해제, 유묘생장 저해제, 광합성 저해제, 아미노산 합성 저해제, 지방 합성 저해제, 색소체 저해제, 세포막 합성 저해제 등으로 구분할 수 있으며, 작용점이 밝혀지지 않은 미확인 제초제도 많다. 이들 제초제의 계속적인 사용은 작용점의 변이를 유발하여 제초제 저항성 잡초가 발생하기도 하는데, 특정 약제의 계속적 사용과 중복사용을 미연에 방지하여 저항성 잡초의 발생을 줄일 수 있도록 제초제별 작용기작을 세분화하고 그룹화 한 사용 가이드가 제초제 저항성 관리위원회(Herbicide Resistant Action Committee, HRAC)라는 국제기관을 통해 제시되었다.2)

  • 지방 합성 저해제 : alloxydim, clethodim, sethoxydim과 같은 아릴옥시페녹시프로피오 네이트계와 사이클로헥산디에논계 화학물질을 주요성분으로 식물의 지방 합성을 저해하며 HRAC 그룹 A로 분류된다.
  • 아미노산 합성 저해제 : 아미노산 합성을 저해하는 성분을 가진 제초제로 HRAC 그룹 B, G, H가 속한다. azimsulfuron, penoxsulam, glyphosate와 같은 성분을 가지며 ALS 혹은 acetohydroxy acid synthase (AHAS) 효소의 활성을 저해하는 그룹으로 B로 분류한다. 또한 방향족 아미노산(티로신, 트립토판, 페닐알라닌) 생합성에 관여하는 5-enol pyruvyl shikimate 3-phosphate 효소의 활성을 저해하는 성분을 가진 제초제를 G 그룹으로 분류한다. 그루타민 합성을 저해하는 그룹을 H로 분류한다.
  • 광합성 저해제 : 식물의 광합성을 저해하며 광계2 저해제는 C로 분류하며 C1, C2, C3 하위 그룹으로 나뉘고, 광계1 저해제는 D로 분류한다. 이들 광합성 저해제 기능을 가진 제초제의 주요 성분은 simazine, isoproturon, linuron이 있다.
  • 색소체 저해제 : 광합성에 필수적인 식물의 색소체인 클로로필이나 카로티노이드 합성을 저해하는 성분을 가진 제초제로, 각각을 E 그룹과 F1, F2, F3 그룹으로 구분하며 pyraflufen, pyrazolynate, mesotrione를 주성분으로 한다.
  • 유모생장 저해제 : dihydroptetoate 합성효소의 저해로 어린 잡초의 황백화를 유도하는 등 유묘생장을 저해하는 그룹을 I로 분류하며 trifluralin, alachlor, metolachlor 등이 주성분이다.
  • 생장조절제 : 세포분열 저해 등 생장조절제로서의 제초제를 K 그룹으로 분류하며 2,4-D, MCPA, triclopyr 등이 있다. K 그룹은 다시 K1, K2, K3으로 구분된다.
  • 세포막(벽) 합성 저해제 : oxyfluorfen, paraquat, oxadiazon 등을 주성분으로 가지며 L 그룹으로 구분한다.
  • 이외에도 에너지 생성과정에 작용하는 제초제로 산화적 인산화 과정을 저해하는 M 그룹, 식물호르몬 작용 교란을 유도하는 O 그룹, 옥신(auxin)의 이동을 방해하는 P 그룹으로 분류하고, 작용기작이 불분명 한 제초제는 Z 그룹으로 분류하고 있다.

관련 용어

잡초(풀), 2, 4-D, 인체독성, 잔류기간, 환경오염, 생태계, 에이전트 오랜지, 유기농

참고문헌

1.
2. Park JE, Kim SS, Kim YL 등 (2014) Classification According to Site of Action of Paddy Herbicides Registered in Korea. Weed Turf Sci 3: 165-173