오늘날 사용되고 있는 제초제의 대부분은,

식물의 생장과 유지에 빠뜨릴 수 없는 광합성을 저해하는 타입,

식물의 성장호르몬을 교란시키는 타입,

빛의 존재화로 활성산소를 생성시키는 타입,

단백질을 구성하는 아미노산의 생합성을 저해하는 타입입니다.

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그런데 잡초도 작물도 기본적으로 생리기능은 동일하므로,

작물도 똑같이 제초제의 작용을 받는다고 생각됩니다.

이렇게 잡초도 작물도 말려버리는 제초제를 비선택성제초제라고 합니다.

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또 잡초와 작물 사이의 미묘한 차이를 이용하여

작물에 대한 영향이 적은 제초제 개발이 발달되어 보급되었는데

이것은 선택성제초제라고 합니다.

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현재 사용되고 있는 제초제의 작용기작은 크게 나누면 다음과 같이 됩니다.

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[광합성 저해]

식물은 태양의 빛에너지를 사용하여

광합성을 통해 이산화탄소와 물을 산소와 녹말로 바꿉니다.

잡초는 이 광합성산물과 뿌리에서 빨아 올린

질소, 인산, 칼륨 등의 무기물로 자신의 몸을 만듭니다.

광합성을 방해하면 잡초의 성장을 저해할 수 있습니다.

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식물은 자신의 체내, 예를 들면 뿌리 등에 영양을 저장해 두고 있기 때문에

설령 광합성을 저해 받더라도 바로는 말라죽지 않으며,

광합성 저해형 제초제의 효과는 천천히 나타납니다.

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[식물호르몬 작용의 교란]

지금까지 6종류의 식물호르몬이 알려져 있는데,

그 중 옥신은 어린 식물의 신장 촉진 작용이 있어서 꺾꽂이의 뿌리내림 촉진에 사용됩니다.

지베렐린은 식물 성장촉진 작용 외에 종자와 싹의 휴면타파, 포도의 무핵화 등의 작용이 있습니다.

이렇게 식물호르몬은 미량으로 생체의 중요한 활동을 조절하는 작용을 갖고 있어서

너무 많으면 반대로 생리작용이 교란되어 식물 성장이 흐트러지거나

기형을 발생하여 마지막에는 말라버립니다.

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[빛의 도움을 빌린 활성산소의 생성]

피부의 노화나 암 발생을 가속시키는 악역으로 활성산소가 알려져 있습니다.

활성산소는 보통의 산소가 전자를 받아들이거나

색소가 존재하는 조건 하에서 빛을 받거나 하여, 강한 산화력을 갖는 산소로 변한 것입니다.

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식물은 일반적으로 녹색을 띄며,

체내에는 산소가 있으므로 빛을 받으면 활성산소가 발생하기 쉬운 조건이 됩니다.

그러나 실제로는 발생하는 활성산소를 체내의 산소로 소거하면서 살아갑니다.

따라서 보통 이상으로 활성산소가 발생하는 조건을 만들어내는 약제가 사용되면

그 산화력으로 잡초의 세포는 파괴되어 말라버립니다.

이 타입의 제초제는 효과가 빠르게 나타난다는 특징이 있습니다.

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[영양대사 저해]

단백질은 생체 및 효소의 구성요소이며, 체내에서 중요한 역할을 하고 있습니다.

단백질은 아미노산이 연결되어 만들어진 것인데,

이 아미노산의 생합성이 방해받으면 잡초는 말라버립니다.

특히, 인간이 자신의 체내에 합성을 하는 구조를 갖지 않으며,

식물만이 합성할 수 있는 필수아미노산의 생합성 과정을 저해하는 약제는,

사람에 대한 영향이 적어서 중요한 존재입니다.

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아미노산과 같이 식물은 모든 지방산을 생합성합니다.

한편 동물은 지방산의 대부분을 식물로부터 섭취합니다.

지방산의 생합성을 저해하는 것은 식물에게는 심각한 데미지가 되지만,

동물에게는 거의 영향이 없으며, 선택성이 높은 제초제로서 이용될 수 있게 됩니다.

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경엽처리제와 토양처리제

또한 제초제는 이미 생장한 잡초에게 살포하여 마르게 하는「경엽처리제」와

아직 잡초가 싹을 틔우지 않았을 때 토양표면에 살포하여 잡초가 자라지 못하게 하는

「토양처리제」로 크게 나눌 수 있습니다.

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수도용 제초제 중에는

물 안에서 이 두 가지의 성질을 발휘하는 「경엽 겸 토양처리제」도 있습니다.

경엽처리제를 토양처리제로서 사용하면 흙 안의 미생물에 의해 분해되어 버리거나

뿌리에서 흡수가 되지 않거나 하여 효과가 나타나지 않는 경우가 있습니다.

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잡초와 작물과 동물은 생물학적으로 크게 다르기 때문에,

제초제는 일반적으로 사람에 대한 영향은 적다고 할 수 있습니다.

또한 식물 고유의 생리기능에 작용하는 아미노산 생합성, 광합성

또는 식물호르몬작용을 저해하는 제초제는

사람에 대한 영향이 보다 적은 제초제라고 할 수 있습니다.

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분명 제초제에는 잡초뿐만 아니라

작물도 동시에 마르게 하는 타입이 있는데,

이를 「비선택성제초제」라고 부릅니다.

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반대로 작물에는 영향을 주지 않으면서

잡초만을 마르게 하는 타입이 있는데,

이는 「선택성제초제」라고 부릅니다.

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작물도 잡초도 똑같이 고등식물이므로 선택성 제초제의 개발은 쉽지 않습니다.

그러나 농업생산 현장에서는 당연히 잡초만을 마르게 하는 것이 바람직한 것이므로,

언제나 선택성 향상에 힘을 쏟았습니다.

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예를 들면, 화학농약의 제1호라 할 수 있는 2,4-D는

벼에게는 영향을 주지 않으면서 광엽잡초에게 높은 효과를 나타내는 선택성 제초제입니다.

농산물 증산에 큰 효과를 올렸습니다.

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그러나 이 제초제는 수도의 중요잡초인 벼과의 피에게는 듣지 않았습니다.

그 때문에 벼에게는 영향이 없으면서 피에게는 효과가 있는,

그리고 광엽잡초에게도 효과가 있는 선택성 제초제가 개발되었습니다.

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선택성 발현의 메커니즘

그럼, 이러한 잡초와 작물 사이의 선택성은 어떻게 해서 발현하는 것일까요.

하나는 잡초와 작물에 대한 제초제의 효력 정도의 차이입니다.

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이것은 잡초 뿌리나 잎의 형태와 크기,

잡초 체내로의 제초제의 흡수․이행 및 제초제의 종류,

사용 방법과 사용 시기, 토양으로의 흡착성이 크게 관계합니다.

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예를 들면, 수도용 제초제 벤티오카브는 피에는 효과가 있지만,

벼에는 통상의 사용법으로는 영향을 주지 않습니다.

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이것은

△피가 벼에 비해 벤티오카브를 보다 많이 흡수하여 체내로 이동시키고

△체내에 흡수된 벤티오카브의 대사 속도가 벼에 비해 피가 느리며,

벤티오카브가 비교적 장시간 피에 남아있기 때문에, 살초 효과가 강하게 나타납니다.

사실 상, 성장 초기에는 10a 당 300~400g의 살포로 피에 대해 충분한 효과를 얻을 수 있으며,

벼의 생육에는 거의 영향이 나타나지 않는다는 뛰어난 선택성을 나타냅니다.

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또 하나는,

작물이 그 제초제를 대사․분해하여 불활성화 하는 효소 등을 체내에 갖고 있는 경우입니다.

예를 들면, 벼에게는 영향을 주지 않고 피를 말려 버리는 제초제가 있습니다.

벼는 체내에 한 종류의 효소(아릴아실아미다아제)를 갖고 있습니다.

이 효소는 체내에 들어온 제초제를 대사․분해하여 무독한 것으로 바꾸는 능력이 있습니다.

제초제를 살포하면 잡초는 광합성을 할 수 없어 말라버리지만,

벼는 효소에 의해 제초제를 재빨리 대사․분해하여 무독한 것으로 바꾸어,

살포 2일 후에는 회복하므로 성장에는 거의 영향이 없습니다.

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반대로, 잡초가 제초제를 활성화하는 효소를 체내에 갖고 있어서,

잡초만이 영향을 받는 예도 있습니다.

실제로는 대부분의 선택성 제초제에 여러 가지 요소가 섞여 있어

선택성을 발휘한다고 여겨집니다.

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수도용 제초제의 선택성(경종적 선택성)

모내기 후에 제초제를 살포하면

약제가 토양 표면에 얇은 층을 만드는 타입이 있습니다.

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피를 포함한 일년생 잡초의 대부분은,

토양표층에서 뿌리를 뻗어 약제를 흡수하여 말라 버리는 경우가 있습니다.

그러나 벼의 뿌리는 일정의 깊이까지 박혀 있으므로 마르는 경우는 없습니다.

옮겨 심은 벼는 어느 정도 자랐으므로 약제의 영향을 받는 일이 없어서

결과적으로 잡초만이 마르게 됩니다(그림).

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현재 사용되고 있는 수도용 일발처리제도 이 구조를 이용합니다.

수도용 일발처리제는, 벼에는 영향이 비교적 적은 성분이면서 피에 잘 듣는 성분,

광엽잡초에 잘 듣는 성분, 그 외의 다년생 잡초에 잘 듣는 성분 등

몇 종류의 성분을 조합함으로서 보다 많은 종류의 잡초에 효과가 있도록 고안된 제초제입니다.