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비선택적 제초활성을 갖는 아미리스 식물 (Amyris balsamifera) 유래 천연정유 조성물

申请号 KR1020120139404 申请日 2012-12-04 公开(公告)号 KR1020140071628A 公开(公告)日 2014-06-12
申请人 강원대학교산학협력단; 发明人 김성문; 윤미선; 연보람; 조해미; 최정섭;
摘要 The present invention relates to hebicide activity of an amyris-essential oil obtained from amyris plant (Amyris balsamifera) through hot water extraction or steam distillation of amyris plants (amyris balsamifera) and, more specifically, to the non-selective herbicide activity of essential oil extracted from Amyris balsamifera against broad leaved weed and grass weed. The amyris essential oil of the present invention is available in environment-friendly agriculture or an organic farming arable land by rapidly removing broad leaved weed and grass weed in foliage treatment.
权利要求
  • 유기농업 체계하에서 잡초 생육을 억제 또는 고사시킬 목적으로 잡초의 경엽에 처리하는 아미리스 정유 함유 제초제 대체제 조성물
  • 아미리스 정유에 함유된 calarene, elemol, -eudesmol, curcumene, -sesquiphellandrene, zingiberene, selina-3,7(11)-diene, 1,3-diisopropenyl-6-methyl-cyclohexene, -bisabolene, -maaliene, nerolidol, acoradiene, -gurjunene, -gurjunene, -muurolene 중 어느 하나를 함유하는 제초제 조성물
  • 아미리스 정유에 함유된 calarene, elemol, -eudesmol, curcumene, -sesquiphellandrene, zingiberene, selina-3,7(11)-diene, 1,3-diisopropenyl-6-methyl-cyclohexene, -bisabolene, -maaliene, nerolidol, acoradiene, -gurjunene, -gurjunene, -muurolene 중 어느 한 화합물을 모화합물로 변형되는 제초제
  • 说明书全文

    비선택적 제초활성을 갖는 아미리스 식물 (Amyris balsamifera) 유래 천연정유 조성물{Non-Selective Weed Killing Amyris (Amyris balsamifera) essential Oil}

    본 발명은 아미리스 식물로부터 추출된 천연정유의 비선택적 제초효과에 관한 것으로, 구체적으로는 아미리스 정유를 농경지 또는 비농경지에 발생하는 광엽 및 화본과 잡초에 경엽살포하였을 때 비선택적으로 잡초의 생육을 억제 또는 고사시키는 효과가 있는 제초제 조성물에 관한 것이다.

    본 발명의 아미리스 정유는 제초제의 사용이 제한적으로 혹은 엄격하게 사용이 금지되고 있는 친환경농업 혹은 유기농업에서 제초제 대체제로 활용될 수 있다.

    친환경농업은 농업과 환경을 조화시켜 농업의 생산성을 지속가능하게 하는 농업의 한 형태로 농업생산의 경제성 확보, 환경보존 및 농산물의 안전성 확보를 위하여 전세계의 많은 국가에서 이를 시행하고 있다.

    친환경농산물을 생산 허용물질을 사용하여 생산한 자재를 친환경농자재라고 하며 인축과 자연에 해가 없으며 농작물에 영양공급, 병해충억제 및 생육촉진 등에 이용되는 환경친화적인 물질을 총칭하며 우리나라에서는 국제식품규격위원회(CODEX) 허용물질을 기본으로 한다. 국제식품규격위원회에서는 유기식품의 생산, 가공, 표시, 유통에 관한 CODEX 가이드라인을 제시하고 유기농업 기본규약을 제정한 바 있는데, 이 지침은 잡초방제에 있어서 유기합성 제초제의 사용을 금지하고 있으며, 식물, 미생물 등의 유기물 또는 광물에서 유래한 자재만을 허용하고 있다.

    우리나라에서도 친환경농업 허용물질 중 병해충관리를 위하여 사용이 가능한 자재는 표 1에 나타내었는데 크게 식물과 동물, 미네랄, 생물학적 관리자재 및 기타 자재를 포함하고 있다(한국방송통신대학교 평생교육원 편. 2005. 친환경농산물-생산,가공,유통. p.259-260).

    병해충관리를 위하여 사용가능한 자재

    구분 사용 가능 자재 시용가능조건
    식물

    동물
    제충국제제 제충국에서 추출된 천연물질일 것
    데리스제제 데리스에서 추출된 천연물질일 것
    쿠아시아제제 쿠아시아에서 추출된 천연물질일 것
    라이아니아제제 라이아니아에서 추출된 천연물질일 것
    님(Neem)제제 님에서 추출된 천연물질일 것
    밀납
    동식물유지
    해조류, 해조류가루, 해조류 추출액, 소금 및 소금물 화학적으로 처리되지 아니한 것일 것
    젤라틴
    인지질
    카세인
    식초 및 천연산
    누룩곰팡이(Aspergillas)의 발효생산물
    버섯추출액
    클로렐라 추출액
    천연식물에서 추출한 제제, 천연약초, 한액제 및 목초액 목초액은 산림법에 의하여 고시된 규격 및 품질 등에 적합할 것
    담배잎차 (순수 니코틴은 제외)
    미네랄 보르도액, 수산화동 및 산염화동
    부르고뉴액
    구리염
    유황
    맥반석 등 광물질 분말
    규조토
    규산염 및 벤토나이트
    규산나트륨
    중탄산나트륨 및 생석회
    과망간산칼륨
    탄산칼륨
    파라핀유
    키토산 농촌진흥청장이 고시한 품질규격에 적합할 것
    생물학적 병해충관리를 위해 사용되는 자재 미생물제제 농촌진흥청장이 고시한 품질규격에 적합할 것
    천적 농촌진흥청장이 고시한 품질규격에 적합할 것
    기타 이산화탄소 및 질소가스
    비눗물 화학합성비누 및 합성세제는 사용하지 아니할 것
    에틸알코올
    동종요법 및 아유베틱 제제
    향신료, 바이오다이나믹제제 및 기피식물
    웅성불임곤충
    기계유제
    성유인물질(페로몬) 작물에 직접 살포하지 아니할 것
    메타알데히드를 주성분으로 한 제제
    그 밖에 농림부장관이 고시한 자재

    친환경농업에서 작물 생산을 위해서는 병해충의 방제도 중요하지만 잡초의 방제 역시 중요하다. 잡초란 농업경작지에서 작물과 함께 자라 작물생장을 방해하므로써 작물수확량을 감소시켜 경제적인 피해를 주는 식물이라 정의되는데 이를 친환경농업에서 방제하는 방법으로는 예방적 방법, 물리적 방법, 생물학적 방법을 들 수 있다(한국방송통신대학교 평생교육원. 2012. 친환경농산물-생산,가공.유통. 한국방송통신대학출판부. 238-251).

    예방적 방법이란 발생된 잡초는 번식체인 종자나 영양체를 형성하기 때문에 이들의 생성 자체를 막는 기본적이고도 장기적인 방법이며, 이를 위해서는 번식체인 종자나 영양체 형성을 억제시키기 위한 철저한 재배방법(품종, 재식밀도, 시비방법, 경운, 물관리, 작부체계, 종자 및 영양체 형성전 방제, 수확후 관리 등)이 수행되어야 하며 또한 종자정선, 농기구 청결, 수로관리, 토양관리 등으로 종자나 영양체의 유입을 막는 것을 의미한다. 그리고 외국으로부터 농산물을 수입할 때 검역을 철저하게 하여 종자나 영양체의 유입을 막는 것 역시 예방적 방법의 일환이다(농촌진흥청장. 2000. 잡초방제기술. 농촌진흥청. p.174).

    물리적 방법이란 기계적 방제법이라고도 하며 발생된 잡초나 휴면 중인 잡초의 종자 및 영양번식체를 손제초, 경운, 예취, 피복, 소각 등 열처리, 침수처리 등의 물리적인 힘을 가하여 가해, 억제, 사멸시키는 방법이다. 갈아엎기, 예취와 같이 기계를 이용하여 물리적인 힘을 가하므로써 잡초를 방제하는 방법이다(농촌진흥청장. 2000. 잡초방제기술. 농촌진흥청. p.174).

    생물학적 방법이란 기생성, 식해성, 병원성을 지닌 생물을 이용하여 잡초의 밀도를 적게하는 수단을 말하며 곤충, 특정 잡초만을 가해하는 병원균, 각종 물에서 살면서 잡초를 가해하는 어패류, 잡초의 잡장을 억제시키는 특정 식물등을 이용할 수 있다.

    현재 우리나라의 친환경농업의 실천농가에서는 화학농약의 사용을 최대한 자제하고 있어서 논농사의 경우 잡초방제를 위해 물리적 방법(경운, 써레질)과 생물학적 방법(우렁이, 잉어, 오리)을 사용하고 있어 큰 문제는 없는 것으로 알려져 있다. 그러나 밭농사의 경우에는 물리적 방법(경운, 피복) 이외에는 사용할 수 있는 친환경농자재가 전무한 형편이다.

    국내의 많은 연구자들이 친환경농업에서 사용할 수 있는 제초제 대용제를 개발하기 위해서 식물로부터 제초활성물질을 개발하고 있다. 제초활성이 보고되어 있는 식물을 소개하면 다음과 같다.

    독활(Aralia contientalis)에 함유된 페룰릭산(ferulic acid)은 상치 생체중의 70%를 억제하는 것으로 보고되었으며(김길웅, 백경환. 1990. 독활로부터 생장억제물질의 분리 및 동정. 한국잡초학회지10(3):221~226), 둥근잎가정큰나무(Rhathiolepis ovata Briat)의 잎 추출물로부터 얻은 pinoresinol은 논피, 바랭이, 참방동사니, 큰달맞이꽃의 종자에는 인정되지 않았으나, 쇠비름종자에 대해서는 5,000ppm에서 55%정도 발아를 억제시켰고(안종웅, 최정섭, 조광연. 1989. 천연에서부터 제초활성물질의 탐색 - 둥근잎가정큰나무(Rhathiolepis ovata Briat)로부터 Pinoresinal의 단리 및 생물활성. 한국잡초학회. 9(1):76~79), 그리고 두충(Eucimmia ulmoides) 전초 추출물은 좀개구리밥의 생체중 및 엽록소 함량을 감소시키는 제초활성을 나타내는 것으로 알려져 있다(한광수, 조형찬, 홍경식. 2000. 두충(Eucommia uli moides)추출물의 제초활성 탐색. 한국잡초학회지. 20(4):303~308).

    메밀(Fagopyrum esculentum) 줄기 추출물은 바랭이, 개비름의 생육과 발아율을 억제하였고, 농도가 높아짐에 따라 바랭이, 개비름과 유사한 형태를 보였으나 피의 발아를 50 g/g 수준에서 억제하였으며(엄석현, 김명조, 최용화, 임요섭, 유창연, 김이훈. 1999. 메밀(Fagopyrum esculentum MOENCH)의 타감작용물질. 한국잡초학회지19(1):83~89), 애기수영(Rumex acetosella L.) 전초의 추출물인 1,8-dihycroxy-3-methyl-9,10-anthracenedione (chryphasonic acid)의 유채에 대한 GR 50 값(식물의 생장을 50% 억제하는 약량 혹은 농도)은 583 g/g으로 높은 제초활성을 나타내었으며(김희연, 최해진, 김도순, 허수정, 김성문. 2003. 애기수영( Rumex acrtosella L.)으로부터 새로운 살초활성물질 Chrysophanic Acid의 분리. 한국잡초학회지23(4):301~309), 미나리아제비과에 속하는 할미꽃(Pulsatilla. koreana) 지상부위로부터는 anemonin (1,7-dioxadispiro[4.0.4.2]dodeca-3,9-diene-2,8-dione)이 단리되었는데 이 제초활성물질의 GR 50 값은 63 g/g인 것으로 나타났다(최해진, 김희연, 허장현, 허수정, 김도순, 김성문. 2003. 할미꽃(Pulsatilla koreana Nakai)으로부터 새로운 살초활성물질 anemonin의 분리. 한국잡초학회지23(4):310~317). 또한 할미꽃에는 제초활성물질인 5,6,7-trimethoxycoumarin이 단리되었는데 이 제초활성물질의 유채에 대한 GR 50 값은 78 g/g이었다.

    호밀(Secale cereale)의 추출물은 명아주의 발아율 조사결과 10M에서 salicylic acid가 39.3%로 가장 낮은 발아율을 보였으며(양계진, 김광호, 정일민. 1998. 호밀, 귀리 추출물로부터 제초활성물질 탐색 및 동정. 한국잡초학회지. 18(4):348~355), 귀리(Avena sativa ) 메탄올 추출물은 명아주를 대상으로 발아율을 조사한 결과 10M에서 naringin이 40.7%로 가장 낮은 발아율을 나타내는 것으로 보고되었고(양계진, 김광호, 정일민. 1998. 호밀, 귀리 추출물로부터 제초활성물질 탐색 및 동정. 한국잡초학회지. 18(4):348~355), 삽주( Atractylodes japonica (Koidz.) Kitagawa) 근경 추출물은 500 ppm에서 돌피 유묘 신초 및 뿌리의 생장을 각각 61.5, 61.1% 억제시키는 것으로 나타났다(김건우, 신준구, 김진석. 2002. 삽주 근경으로부터 식물생장억제물질의 분리 및 동정. 한국잡초학회지. 22(4):385~391).

    그리고 산초나무로부터 분리된 psoralen과 bergapten은 제초활성을 보였는데, psoralen 함유 분획물은 200 g/mL 농도에서 식용피 유묘 뿌리을 생장을 61.0% 억제하였으며 bergapten 함유 분획물은 20 g/mL농도에서 식용피 유묘 뿌리을 생장을 52.5% 억제하였다(김건우, 백정규, 김진석. 2005. 산초나무 열매로부터 살초활성 물질의 분리. 한국잡초학회지 25(3):194~201).

    방아풀(Agastache rugosa (Fischer et Meyer) O. Kuntze)은 꿀풀과의 식물로 그 추출물에 함유되어 있는 dhelwangin을 귀리 옆초에 처리하였을 때 0.5mM 농도 이상에서는 완전한 세포 신장 억제가 나타나는 것으로 알려졌으며(안설화, 이입충, 조광민, 김성은, 전재철. 2008. 방아풀로부터 분리한 Dhelwangin의 살초 작용 특성. 한국잡초학회지28(4):406~413), 섬쑥부쟁이(Aster glehni Fr. Schm.)에 함유된 coumarin은 200 g/mL 농도처리에서 돌피의 신초 및 뿌리 생장억제율이 각각 34%, 69% 억제되는 것으로 나타났다(김건우, 신준구, 이동구. 2008. 섬쑥부쟁이(Aster glehni Fr. Schm.)로부터 살초활성물질의 분리. 한국잡초학회지28(4):434~441). 그리고 족도리(Aisarum sieboldii Miquel var. soulensis Nakai)는 쥐방울덩굴과의 다년생식물로 그 뿌리로부터 단리된 elemicin(1,2,3-trimethoxy-5-allylbenzene)은 유채에 대한 GR 50 값이 66 g/g으로 매우 높은 살초활성을 보였다(김미성, 이유선, 김희연, 최해진, 허수정, 권순배, 임상현, 김경희, 김성문. 2005. 족도리(Asaurm sieboldill Miq.)로부터 신규 살초활성물질 Elemicin의 분리. 한국잡초학회지25(3):202~208).

    위에서 설명한 식물에서 추출된 제제는 친환경농업을 위한 좋은 잡초방제용 제초제 대용제라고 할 수 있다. 그러나 국내에서 개발된 식물유래의 천연물 제초제가 사례는 없으나 일부 대학, 정부출연연구소, 국립농업기관 및 벤처기업 등에서 꾸준하게 천연 제초활성물질의 탐색 및 개발이 이루어지고 있다.

    대한민국 특허 10-0649694(살초활성을 지니는 긴병꽃풀 정유를 포함하는 제초제조성물)에는 긴병꽃풀 식물로부터 추출된 정유는 광엽잡초인 유채와 화본과잡초인 바랭이를 고사시킬 수 있으며, 그 정유에는 총 59종의 화합물이 존재하는데 주요 성분으로는 1,8-cineole(12.3%), gamma-terpinene(11.7%), gurzerene(7.9%), alpha-methylbenzene ethanamine(6.6%), alpha-terpinene(4.4%), carotol(4.1%), germacrene-D(3.8%), ocimene(3.4%), cavacrol(3.3%)이었다고 기재되어 있다. 특허문헌 0001에는 본 발명의 아미리스 정유의 제초활성에 대해서 기재된 바가 없다.

    대한민국 특허 10-2011-0031411(제초제 조성물 및 제초 방법)은 소나무목 수목으로부터 열수추출 혹은 수증기증류법으로 얻은 유상추출물을 유효성분으로 함유하는 제초제 조성물에 관한 것으로, 제초제 조성물은 단자엽류, 쌍자엽류, 1년생, 다년생의 넓은 범위에 이르는 살초스펙트럼을 갖는 것으로 기재되어 있다. 특허 0002의 조성물은 소나무목에 기원을 두고 있으므로 본 발명의 아미리스와는 전혀 다르다.

    본 발명은 농경지 또는 비농경지에 발생하여 농산물생산성을 악화시키는 잡초를 아미리스 식물(Amyris balsamifera ) 로부터 추출된 정유(essential oil)을 이용하여 방제할 수 있는 조성물을 제공하는데 있다. 본 발명물은 유기합성 농약의 사용이 제한 또는 금지되어 있는 친환경농업 또는 유기농업에서 제초제 대체제로 사용될 수 있다.

    상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아미리스 식물(Amyris balsamifera)로부터 천연정유를 유효성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 제초 조성물을 제공한다.

    정유(精油, essential oil)란 식물의 잎, 줄기, 열매, 뿌리, 꽃에서 수증기증류법, 압착법, 휘발성용매 추출법, 액체 이산화탄소 추출법, 비휘발성용매 추출법으로 추출된 유기화합물을 통칭하는 용어로써 특히 본 발명은 아미리스로부터 추출된 천연정유를 유효성분으로 포함한다. 이때 본 발명의 아미리스 정유는 건체 또는 생체 전초로부터 추출된 것을 특징으로 한다.

    본 발명에서 제초활성을 나타내는 아미리스 정유의 함량은 특별히 제한되어 있는 것은 아니고 필요에 따라 1~100%를 함유할 수 있다.

    본 발명의 아미리스 정유는 농경지 혹은 비농경지에서 발생하여 작물수확량 감소, 윤작 방해, 작물수확 방해, 수확비 및 운송비 증가, 가축생산 저해, 그리고 각종 식물병의 매개체로 작용하는 (김성문, 이도진, 김진석, 허장현, 한대성. 1999. 잡초방제의 이론과 실제. 강원대학교 출판부. p.6-9) 광엽잡초인 유채, 까마중, 자귀풀, 어저귀, 도꼬마리, 메꽃은 물론 세엽잡초인 바랭이, 수수, 돌피, 개밀의 성장을 억제하거나 혹은 고사시킨다.

    본 발명에 따르면, 아미리스 식물로부터 추출된 천연정유는 경작지 또는 비경작지에서 발생하는 대부분의 화본과잡초와 광엽잡초를 효과적으로 억제 또는 고사시켰으므로 제초제를 직접 사용할 수 없는 유기농업 또는 친환경농업 경작자들이 비선택성 제초제 대체제로 활용할 수 있다.

    또한 제초제를 개발하는 농약회사에서는 아미리스 정유에 함유되어 있는 유기화합물 중 제초활성에 관여하는 화합물을 새로운 제초제를 개발하는데 모화합물(lead compound or mother compound)로 활용이 가능하다.

    도 1은 아미리스 정유의 제초활성을 검정하기 위한 24-웰 티슈 컬춰 테스트 플레이드 (24-well tissue culture tetplate)의 사진이다.
    도 2는 온실에서 아미리스 정유를 화본과잡초인 바랭이에 경엽살포한 결과이다.
    도 3은 온실에서 아미리스 정유를 광엽잡초와 화본과잡초 9종에 경엽살포한 결과이다.
    도 4은 포장에서 아미리스 정유를 식물체에 경엽살포하고 식물이 고사된 사진이다. 왼쪽, 대조구; 오른쪽, 아미리스 정유 10% 처리 24시간 후 처리구.
    도 5는 아미리스 정유를 가스크로마토그래피(gas chromatography)로 성분을 분석한 크로마토그램이다.

    이하, 본 발명의 내용을 하기 실시예를 통해 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 다만, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 그와 등가의 기술적 사상의 변형까지를 포함한다.

    실시예 1: 아미리스 정유의 광엽잡초 유채에 대한 제초활성 검정

    본 발명의 아미리스 정유는 (주)아로마하우스(서울, 대한민국)로부터 구입하였으며, 정유의 순도는 100%이었다.

    아미리스 정유는 폴리소르베이트 80이 0.01%가 첨가된 물로 희석하여 0, 5, 10, 25, 50, 100 g/g이 되게 조제되었고, 그 처리액은 모래 1 g 위에 5립의 유채(Brassica napus L.) 종자가 치상되어 있는 24-웰 테스트 플레이트(24-well tissue culture testplate)에 처리되었다. 본 발명에서 제초활성검정용 대상잡초로 유채의 사용에 대해서는 많은 연구자들의 연구를 통해 그 효용성이 입증된 바가 있다(김성문, 김미성, 이유선, 김희연, 최해진, 허수정, 권순배, 김경희, 한상섭, 임상현. 2005. 살초활성물질 함유 국내 자생식물의 탐색(III). 농약과학회지 9(2):173~180; 최해진, 정미정, 김성문. 2008. 할미꽃(Pulsatilla koreana Nakai)으로부터 신규 살초활성물질 5,6,7-trimethoxycoumarin의 분리 및 동정. 한국잡초학회지 28(3):229-235). 유채종자는 70% 에탄올에 1분, 2% NaOCl용액에 10분간 멸균된 것이 본 발명에서 사용되었으며, 테스트 플레이트는 온도 25 o C, 습도 70%, 광도 250 mol/m 2 /s 조건의 식물생장상에 7일간 놓았다. 유채 유식물은 실험 후 웰(well)별로 수확하여 생체중을 측정하였으며 각 농도별 5반복 실험을 수행하였다.

    아미리스 정유에 처리된 유채 유식물의 생장이 50% 억제되는 GR 50 값은 8.8 g/g이었는데 이는 우리나라에 서식하고 있는 491종 식물 중 GR 50 값이 비교적 낮았던 족도리풀(Asarum sieboldii Miq.) 추출물의 GR 50 값과 비교하여도 매우 낮았다. 또한 아미리스 정유의 GR 50 값은 본 발명자들이 연구한 다른 식물정유 - 티트리(tea tree), 일랑일랑(ylang ylang), 타임(thyme), 샌달우드(sandalwood), 버티버(vertiver), 타겟(target), 야로우(yarrow)의 GR50값이 각각 279.3, 294.6, 328.3, 423.0, 446.5, 479.8, 858.2 g/g 보다도 훨씬 낮았다. 이러한 결과는 아미리스 정유의 제초활성이 이들 비교 식물정유보다도 더 높다는 것을 의미한다.

    본 실시예의 결과는 아미리스 정유가 광엽잡초인 유채의 생장을 크게 감소시킨다는 것을 보여주고 있으며, 아미리스 정유에 함유된 화합물이 제초활성에 기여했다는 것을 시사하여 준다.

    유채(Brassica napus L.) 잡초에 대한 아미리스 정유의 제초활성

    식물정유 대상식물 GR 50 값 (g/g)
    아미리스 유채 (Brassica napus L.) 8.8

    실시예 2: 아미리스 정유의 화본과잡초 바랭이에 대한 제초활성

    식물정유는 식물의 잎이 넓은 광엽잡초에 대해서는 비교적 방제가 쉬운 반면, 화본과잡초에 대해서 방제가 쉽지 않다는 것에 착안해서 본 발명의 실시예 2에서는 화본과잡초 중 우리나라의 농경지 및 비농경지에서 최우점하고 있는 바랭이(Diditaris ciliaris (Retz.) Koel.)에 대한 제초활성 검정을 온실조건에서 수행하였다.

    실시예 2에서는 표면적 38.5cm 2 의 polystyrene 포트에 원예용 상토((주)부농)를 담은 후 바랭이 종자를 파종하여 온실조건(303 o C, 14h/10h = Light/Dark)에서 10일간 생육시킨 다음, 각각의 식물정유를 처리액(Acetone 50%, Tween-20 0.1%)으로 1,250, 2,500, 5,000 g/mL 농도가 되도록 희석조제하여 포트당 5mL 처리하였다. 경엽처리 5일 후 식물정유의 살초활성을 달관조사하였는데, 그 기준은 한국화학연구원에서 발표한 신농약 효능검사에 따랐다(조광연. 1998. 신농약 효능검사 및 기반 기술 연구. 과학기술부 선도기술개발사업 2단계 최종보고서. 901p.). 달관조사시 약효가 전혀 없는 경우에는 0으로, 완전방제한 경우에는 100으로 하였다.

    온실조건에서 아미리스 정유는 바랭이에 대한 경엽처리 제초효과가 매우 탁월하게 나타났다. 화본과잡초인 바랭이에 대한 아미리스 정유 0, 1,250, 2,500, 5,00 g/mL의 제초력은 각각 0%, 100%, 100%, 100%이었다.

    아미리스 정유가 1,250 g/mL 이상 처리된 바랭이의 잎은 완전고사(desiccation)되어 잔재만이 남아 있었다(도 1 참조).

    본 실시예 2의 결과들은 아미리스 정유가 화본과잡초인 바랭이(Diditaris ciliaris (Retz.) Koel.)를 완전고사시킨다는 것을 보여주고 있으며, 아미리스 정유에 함유된 화합물이 제초활성에 기여했다는 것을 시사하여 준다.

    바랭이 잡초에 대한 아미리스 정유의 제초활성

    처리약량 (g/mL) 약효 (%) 증상
    0 0
    1,250 100 완전고사
    2,500 100 완전고사
    5,000 100 완전고사

    실시예 3: 아미리스 정유의 잡초 9종에 대한 제초활성

    본 발명의 실시예 1과 2의 결과들은 아미리스 정유가 광엽잡초 뿐만 아니라 화본과잡초에 대해서도 제초활성을 보인다는 것을 나타내었다. 본 실시예에서는 아미리스 정유의 제초활성을 9종의 잡초를 대상으로 온실에서 검정하였다.

    표면적 350cm 2 플라스틱 사각 포트에 원예용상토를 담은 후 화본과잡초 4종(바랭이(Digitaris sanguinalis), 수수(Sorghum bicolor), 돌피(Echinochloa crus-galli), 개밀(Agropyron smithii)), 광엽잡초 5종(까마중(Solanum nigrum), 자귀풀(Aeschynomeme indica), 어저귀(Abutilon theophrasti), 도꼬마리(Xanthium strumarium), 메꽃(Calystegia japonica)) 등 9종의 종자를 파종하여 온실조건(303 o C, 14h/10h = Light/Dark)에서 14일 생육시킨 다음, 아미리스 정유를 약제조제액(아세톤 50%, Tween-20 0.1%)으로 2,000 및 4,000 g/mL 농도가 되도록 희석조제하여 포트당 14mL 약량으로 처리하여 동일한 온실조건에서 9일 후에 달관조사하였다. 제초효과는 0-100 시스템으로 조사하였는데 0은 아무런 약효도 발현되지 않은 것, 100은 완전고사한 것을 나타낸다.

    아미리스 정유 2,000 g/mL 처리는 9종 잡초에 대해서 아무런 약효도 발현하지 못하였다 (표 3 참조). 그러나 아미리스 정유 4,000 g/mL 처리는 수수, 돌피, 자귀풀에 대해서는 70 이상의 약효를 나타내었으며 잎이 마르는 증상을 나타내었으며, 바랭이와 까마중에 대해서는 생장을 억제시켰다 (도 3 참조).

    광엽잡초와 화본과잡초에 대한 아미리스 정유의 제초활성.

    처리
    약량
    (g/mL)
    제초활성 (%)
    바랭이 수수 돌피 개밀 까마중 자귀풀 어저귀 도꼬
    마리
    메꽃
    2000 0 0 0 0 0 0 0 0 0
    4000 30 90* 70* 0 20 70* 0 0 0

    *잎이 마르는 증상을 보였음.

    실시예 4: 야외포장에서 아미리스 정유의 제초활성

    본 발명의 실시예 1, 2, 3에서 아미리스 정유는 실험실 조건과 온실 조건에서 제초활성을 보였기에 본 실시예 4에서는 야외포장에서도 아미리스 정유가 제초활성을 나타내는지를 검정하였다.

    2012년 11월 경상남도 경주시 소재 (주)경농 중앙연구소 부속농장에서 피(Echinochloa crus-galli ) , 냉이(Capsella bursa-pastoris), 토끼풀(Trifolia repens)이 다량 발생한 곳에 처리구(1m x 1m)를 각각 설정하였고, 감압 분무살포기를 이용하여 각각의 처리구에 1, 3, 5, 10% 수준으로 아미리스 정유를 경엽처리하였다. 처리 24시간 후 처리구내 잡초의 제초활성을 약효기준표에 의해 0-100 시스템으로 달관조사하였으며(0, 무약효; 100 고사), 처리구내의 잡초 지상부위의 생체중을 조사하였다.

    실시예 4의 결과 아미리스 정유 5% 이하에서는 제초효과가 거의 발현되지 않았지만, 5% 처리구에서는 피, 냉이, 토끼풀에 대한 제초효과가 각각 70, 70, 70이었다. 그리고 10% 아미리스 정유 처리구의 피, 냉이, 토끼풀에 대한 제초효과는 모두 100이었다(도 4).

    야외포장에서 아미리스 정유의 제초활성

    처리
    약량
    (%)
    제초활성 (%)
    냉이 토끼풀
    0 0 0 0
    1 0 0 0
    3 20 20 30
    5 70 70 70
    10 100 100 100

    아미리스 정유 0%, 1%, 3%, 5%, 10% 처리 24시간 후에 처리구 잡초의 지상부위와 지하부위를 모두 수확하여 생체중을 비교분석한 결과, 지상부위에서는 차이가 발견되었지만 지하부위에서는 차이가 발견되지 않았다. 아미리스 1%, 3%, 5%, 10% 처리구의 지상부위 생체중은 0% 처리구의 지상부위 생체중과 비교하여 각각 91.5%, 66.1%, 66.9%, 41.5%이었다. 본 연구의 결과는 아미리스 정유 3% 처리시에 잡초의 생육을 억제할 수 있다는 것을 보여주고 있다. 아미리스 정유 10% 처리구에서는 모든 잡초가 육안으로 고사된 것을 확인할 수 있었지만 생체중은 41.5%이었는데 이러한 결과는 비록 잡초가 고사되었지만 완전히 건조된 상태는 아니라는 것을 나타낸다. 본 실험예에서는 처리 24시간 후에 잔초량 결과이기 때문에 처리 시간 경과에 따라 잔초량은 더욱 낮아질 것이 예상된다.

    야외포장에서 아미리스 정유가 잡초 지상부위에 미치는 제초효과

    처리약량 (%) 지상부위 생체중 (g/처리구)
    0 78.7 12.1
    1 72.0 13.6
    3 52.0 14.7
    5 52.6 16.0
    10 32.6 11.6

    실시예 5: 아미리스 정유의 성분 분석

    본 실시예 1-4가지 사용된 아미리스 정유를 solid phase microextraction(SPME)장치가 장착된 gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS)를 이용하여 분석하였다. 정유 1 mL를 20 mL 바이알(vial)에 넣은 후 실리콘 마개로 밀봉한 다음 polydimethylsiloxane fiber가 장착된 SPME 장치에 흡착시킨 다음 GC-MS 분석하였으며, 사용된 GC는 HP-5MS fused-silica capillary column(30m0.32mm 0.25m)이 장착되어 있는 Agilent 7890A이었다. GC 분석조건은 50에서 5분간 유지하고, 분당 4씩 250까지 승온시킨 후 10분간 유지하였으며, carrier gas는 헬륨(He)이었으며 유속은 1mL/min이었다. 정유 성분 구조동정을 위한 MS는 Agilent 7890 GC에 연결된 5975C MSD를 이용하였고, MS의 분석조건은 ionization voltage가 70eV, 이온소스 온도는 280이었으며, splitless mode를 사용하였다. 정유 성분은 GC-MS의 mass spectrum을 토대로 Wiley 275 Library를 사용하여 비교 동정하였다.

    아미리스 정유의 성분을 SPME/GC-MS로 분석한 결과 총 16종의 유기화학성분이 검출되었으며, 이들을 화학구조별로 분류해보면 탄화수소류 13종과 알코올류 3종이었다(표 6). 검출된 화학성분은 calarene > elemol > -eudesmol > curcumene > -sesquiphellandrene > zingiberene > selina-3,7(11)-diene > 1,3-diisopropenyl-6-methyl-cyclohexene > -bisabolene > -maaliene > nerolidol > acoradiene > -gurjunene > -gurjunene > -muurolene 의 순이었으며, 화학구조가 밝혀지지 않은 화학성분도 5.24%가 함유되어 있었다.

    아미리스 정유의 SPME/GC-MS 분석 결과.성분의 확인은 GC-MS를 사용하여 각 성분의 mass spectrum을 얻은 후, Wiley library search data system 검색을 통해 수행하였다.

    화학물명 Area (%) CAS No. 화학식 구분
    Calarene 22.16 17334-55-3 C 15 H 24 Hydrocarbon
    Elemol 19.38 639-99-6 C 15 H 26 O Alcohol
    -Eudesmol 9.24 1209-71-8 C 15 H 26 O Alcohol
    Curcumene 5.85 644-30-4 C 15 H 22 Hydrocarbon
    -Sesquiphellandrene 4.77 20307-83-9 C 15 H 24 Hydrocarbon
    Zingiberene 5.50 495-60-3 C 15 H 24 Hydrocarbon
    Selina-3,7(11)-diene 0.57 6813-21-4 C 15 H 24 Hydrocarbon
    1,3-Diisopropenyl-6-methyl-cyclohexene 4.18 999241-08-6 - Hydrocarbon
    -Bisabolene 1.56 469-61-4 C 15 H 24 Hydrocarbon
    -Maaliene 3.62 489-29-2 C 15 H 24 Hydrocarbon
    Nerolidol 1.70 7212-44-4 C 15 H 26 O Alcohol
    Acoradiene 1.19 24048-44-0 C 15 H 24 Hydrocarbon
    -Gurjunene 0.77 22567-17-5 C 15 H 24 Hydrocarbon
    -Gurjunene 0.63 489-40-7 C 15 H 24 Hydrocarbon
    -Muurolene 0.41 30021-74-0 C 15 H 24 Hydrocarbon

    본 발명의 실시예 1-5에서 나타난 아미리스 제초활성이 본 실시예 6에서 분석된 16종의 성분 중 어떠한 화합물에 의한 것인지에 대해서는 본 발명자들은 아는바가 없으며 또한 학계 및 산업계에 보고된 바도 없다.