Photosynthetic response of the invasive weed Chromolaena odorata to glyphosate.
Photosynth Res · 2025 · 163:55 · PMID 41134428 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 물질과 작용기전 > EPSPS·시킴산 경로 · 식물 · 직업
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본 연구는 제초제인 글리포세이트가 침입성 다년생 잡초인 Chromolaena odorata에 미치는 영향을 조사하였다. 높이 1.2 m로 선별된 자연 잡초 개체군에 1% 글리포세이트를 살포하였다. 가스 교환, 엽록소 형광 및 글리포세이트 농도 측정을 늦여름(2023년 2월) 동안 살포 후 연속 5일간 수행하였다. 글리포세이트는 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)를 이용하여 측정하였다. 제초제 적용 후, $\text{CO}_2$ 흡수량은 1일차의 $9.5 \mu\text{mol} \text{ m}^{-2}\text{s}^{-1}$에서 5일차에는 $0.95 \mu\text{mol} \text{ m}^{-2}\text{s}^{-1}$로 감소하였다. 엽도 전도도와 증산량은 $\text{CO}_2$ 흡수량과 유사한 경향을 보였다. $\text{CO}_2$ 흡수의 포화는 광합성 광자속 밀도(PPFD) $1750 \mu\text{mol} \text{ m}^{-2}\text{s}^{-1}$ 및 엽도 전도도 $0.09 \text{ mol} \text{ m}^{-2}\text{s}^{-1}$에서 1일차에 발생하였다. 광합성 양자 효율($\Phi_{\text{PSII}}$), 광계 II(PSII)를 통한 전자 전달률(ETR), 최대 양자 효율($F_v/F_m$)의 경향은 $\text{CO}_2$ 흡수량과 유사하였다. 모든 날짜에 걸쳐 $\text{CO}_2$ 흡수량과 엽도 전도도, $\text{CO}_2$ 흡수량과 증산량, 그리고 $\text{CO}_2$ 흡수량과 $F_v/F_m$ 사이에 선형 관계가 존재하였다. 초기에는 잎과 줄기에 글리포세이트 농도가 높았으나 시간이 지남에 따라 감소하였다. 3일차 이후에는 대부분의 글리포세이트가 뿌리에 위치하여, 상부에서 지하 기관으로의 이동이 있었음을 시사하였다. $\text{CO}_2$ 흡수량, $\Phi_{\text{PSII}}$, PSII를 통한 ETR 및 $F_v/F_m$의 유의미한 감소는 글리포세이트에 의한 시키미산 경로 억제를 나타낸다. 이러한 반응은 글리포세이트가 식물 전체로 쉽게 흡수되고 이동하여, 6일 이내에 위축, 낙엽 및 100% 폐사로 이어짐을 시사한다. 본 연구는 $C$. odorata를 방제하는 데 있어 글리포세이트 작용의 생태생리학적 기전에 대한 새로운 정보를 제공한다.ORIGINAL ABSTRACT
This study investigated the herbicidal effects of glyphosate on the invasive perennial weed Chromolaena odorata. Natural weed populations of selected 1.2 m in height plants were sprayed with 1% glyphosate. Measurements of gas exchange, chlorophyll fluorescence and glyphosate concentrations were taken five consecutive days after spraying in late summer (February 2023). Glyphosate was determined by high-performance liquid chromatography (HPLC). After herbicide application, CO2 uptake decreased from 9.5 µmol m− 2s− 1 on day 1 to 0.95 µmol m− 2s− 1 on day 5. Leaf conductance and transpiration followed trends similar to those of CO2 uptake. Saturation of CO2 uptake occurred at a Photosynthetic Photon Flux Density (PPFD) of 1750 µmol m− 2s− 1 and at a leaf conductance of 0.09 mol m− 2s− 1 on day one. Trends in photosynthetic quantum yield (ΦPSII), electron transport rate (ETR) through Photosystem II (PSII) and maximum quantum yield (Fv/Fm) were similar to those of CO2 uptake. There was a linear relationship between CO2 uptake and leaf conductance, CO2 uptake and transpiration and CO2 uptake and Fv/Fm over all days. Initially, glyphosate concentrations were high in leaves and stems but declined with time. After day three, most glyphosate was located in roots, indicating transport from above to below-ground organs. Significant decreases in CO2 uptake, ΦPSII, and ETR through PSII and Fv/Fm indicate the inhibition of the shikimate pathway by glyphosate. The responses suggests that glyphosate was easily absorbed and translocated throughout the plant, resulting in wilting, abscission and 100% mortality within six days. This work provides novel information on the ecophysiological mechanism of glyphosate action in controlling C. odorata.| 저자 | Naidoo, K. K.; Naidoo, G. |
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| 저널 | Photosynthesis research |
| 권·호·쪽 | 163(6), 55 |
| PMID | 41134428 |
| DOI | 10.1002/jpln.201000434 |
| MeSH | Glycine; Glyphosate; Photosynthesis; Herbicides; Chromolaena; Carbon Dioxide; Plant Leaves; Plant Weeds; Chlorophyll; Fluorescence; Plant Transpiration |