Effect of splitting the sub-lethal dose of glyphosate on plant growth shikimate pathway-related metabolites and antioxidant status in faba beans.
Sci Rep · 2025 · 15:10792 · PMID 40155445 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 물질과 작용기전 > EPSPS·시킴산 경로 · 직업
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글리포세이트는 많은 일차 및 이차 대사산물의 주요 공급원인 시키미산 경로를 억제함으로써 제초 활성을 나타낸다. 좁쌀콩 식물에 저용량의 글리포세이트를 적용하는 것은 오로반케 크레나타(Orobanche crenata) 감염을 통제하는 데 효과적이었으나, 숙주 식물에 일부 독성 영향을 미칠 수 있다. 낮은 농도의 글리포세이트 용량을 분할하여 처리하는 것이 숙주 독성을 줄이는 완화 전략으로 활용될 수 있다. 기생체가 없는 조건에서, 권장되는 글리포세이트 용량(170 g a.i. ha$^{-1}$)을 두 번 또는 다섯 번에 나누어 살포하는 것이 좁쌀콩 세 품종의 생육, 시키미산 관련 대사산물 및 항산화 상태에 미치는 영향을 연구하기 위해 두 시즌 동안 온실 실험이 수행되었다. 40일 후, 분할 처리군은 시험된 품종, 시즌 및 살포 횟수에 따라 좁쌀콩의 생장 및 생산성 형질에 누적적인 억제 효과를 나타내는 경향을 보였다. 최대 감소 효과는 첫 번째 시즌에서는 두 번 살포 처리에서, 두 번째 시즌에서는 다섯 번 살포 처리에서 관찰되었다. 글리포세이트 처리 분할이 시키미산 경로 대사산물 및 항산화 상태에 미치는 누적 효과는 살포 후 일주일 후에 측정되었다. 분할 처리는 대조군과 비교하여 시키미산 및 페닐알라닌 함량의 큰 증가를 유도하였다. 이러한 처리들은 총 페놀 화합물, 플라보노이드 및 검출된 페놀산(p-하이드록시벤조산, 시린지산, 바닐산, 쿠마르산 및 페룰산)과 같은 항산화 활성 및 항산화 화합물을 감소시킴으로써 좁쌀콩 식물에 산화 스트레스를 지속적으로 가하였다. 모든 분할 처리군에서 항산화 효소(초과산화디스뮤타아제, 과산화효소 및 폴리페놀 산화효소) 활성의 유의미한 증가가 기록되었다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate exerts its herbicidal activity by inhibiting the shikimate pathway, the main source of many primary and secondary metabolites. Application of a low dose of glyphosate to faba bean plants was effective in controlling Orobanche crenata infestation, but some toxic effects on host plants can occur. Splitting the low glyphosate dose can serve as a mitigation strategy to reduce the host toxicity. Under parasitic-free conditions, a greenhouse experiment was conducted during two seasons to study the effect of dividing the recommended glyphosate dose (170 g a.i. ha-1) into two-five sprays on the growth, shikimate-related metabolites, and antioxidant status of three faba bean varieties. After 40 days, splitting treatments tended to cause cumulative inhibition effects on the growth and productivity traits of faba beans depending on the tested varieties, seasons, and the number of sprays applied. The maximum reduction effect was noticed for twice- sprayed treatment in the first season and for five-sprayed treatment in the second one. The cumulative effect of splitting glyphosate treatments on the shikimate pathway metabolites and the antioxidant status was measured after a week of spraying. Splitting treatments induced great increases in shikimic acid and phenylalanine contents compared with control. These treatments continued to exert their oxidative stress on faba bean plants by reducing antioxidant activity and antioxidant compounds such as total phenolics, flavonoids, and the detected phenolic acids (p-hydroxybenzoic, syringic, vanillic, coumaric, and ferulic). A significant increase in the activities of antioxidant enzymes (superoxide dismutase, peroxidase, and polyphenol oxidase) was recorded for all splitting treatments.| 저자 | El-Mergawi, R.; El-Dabaa, M.; Elkhawaga, F. |
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| 저널 | Scientific reports |
| 권·호·쪽 | 15(1), 10792 |
| PMID | 40155445 |
| DOI | 10.1023/A:1005009214988 |
| MeSH | Glycine; Glyphosate; Shikimic Acid; Vicia faba; Antioxidants; Herbicides |