Evaluation of quaternary ammonium salts derived from glycine betaine as new herbicidal agents.
Pest Manag Sci · 2026 · PMID 42543525 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 농업과 정책 > 기타·종설 · 식물 · 원제
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배경: 글리신베타인에서 유래한 생체 기반 4급 암모늄염은 지속 가능한 작물 보호에 잠재적인 응용 분야를 갖는 유망한 계면활성 제초제 계열이다. 그러나 이들의 식물독성 거동, 선택성 및 환경적 이용 가능성은 여전히 충분히 이해되지 않았다. 본 연구의 목적은 다양한 알킬 사슬 길이(C6-C16)를 가진 알킬 베타이네이트 브로마이드의 제초제 잠재력을 평가하고 분자 구조, 노출 경로 및 식물 종이 생물학적 활성에 미치는 영향을 규명하는 것이었다. 결과: 토양 무첨가 분석에서는 중간 사슬 유사체에서 강한 식물독성이 나타난 반면, 토양 기반 실험에서는 활동성이 감소하여 제한된 생체 이용 가능성을 포함한 환경적 상호작용이 효능에 영향을 미침을 시사하였다. 온실 엽면 살포 시험에서는 명확한 용량 및 종 의존적 반응이 관찰되었다. C10 유도체가 가장 높은 활성을 보여, Brassica napus에서 1-2 kg ha$^{-1}$ 처리 시 81-86%의 생체량 감소와 65-70%의 육안 손상을 유발하였으며, 그 효능은 참고 제초제인 글리포세이트(92%) 및 메소트리온(90%)과 유사하였다. 반면, Triticum aestivum과 Sorghum bicolor는 유사한 용량에서 높은 내성을 보여 뚜렷한 선택성 범위를 나타냈다. 10 kg ha$^{-1}$ 처리 시, C10과 C12는 각각 B. napus에서 97% 및 81%의 생체량 감소를 유발하였으나, 단자엽 작물의 생장 저해는 26% 미만으로 유지되었다. 결론: 본 연구 결과는 글리신베타인 유래 에스터쿼트가 광범위한 스펙트럼의 제초제가 아니라 표적화된 발아 후 잡초 관리에 잠재적인 선택성 생물활성 화합물임을 보여준다. 이들의 활성은 소수성, 계면활성, 생체 이용 가능성 및 식물 특이적 반응 사이의 최적 균형에 달려 있다. 이러한 화합물들은 농약 성분에 다기능성 첨가제로 사용되거나, 특히 종 특이적 활성과 접촉형 식물독성이 바람직한 경우 선택적 잡초 관리 전략에서 보완적인 도구로 활용될 수 있다. © 2026 Society of Chemical Industry.ORIGINAL ABSTRACT
BACKGROUND: Bio-based quaternary ammonium salts derived from glycine betaine represent a promising class of surface-active herbicides with potential applications in sustainable crop protection. However, their phytotoxic behavior, selectivity, and environmental availability remain insufficiently understood. This study aimed to evaluate the herbicidal potential of alkyl betainate bromides with different alkyl chain lengths (C6-C16) and to determine how molecular structure, exposure route, and plant species influence biological activity. RESULTS: Soil-free assays revealed strong phytotoxicity of intermediate-chain homologs, whereas soil-based experiments showed reduced activity, indicating that environmental interactions, including limited bioavailability, influence efficacy. Greenhouse foliar applications demonstrated clear dose- and species-dependent responses. The C10 derivative showed the highest activity, causing 81-86% biomass reduction and 65-70% visual injury in Brassica napus at 1-2 kg ha-1, with efficacy comparable with the reference herbicides glyphosate (92%) and mesotrione (90%). By contrast, Triticum aestivum and Sorghum bicolor exhibited high tolerance at comparable doses, indicating a distinct selectivity window. At 10 kg ha-1, C10 and C12 caused 97% and 81% biomass reduction in B. napus, respectively; growth inhibition in monocotyledonous crops remained below 26%. CONCLUSION: The results demonstrate that glycine betaine-derived esterquats are not broad-spectrum herbicides but selective bioactive compounds with potential for targeted post-emergence weed management. Their activity depends on an optimal balance between hydrophobicity, surface activity, bioavailability, and plant-specific responses. These compounds may serve as multifunctional additives to agrochemical ingredients or complementary tools in selective weed management strategies, particularly where species-specific activity and contact-type phytotoxicity are desirable. © 2026 Society of Chemical Industry.| 저자 | Stachowiak, W.; Kaczmarek, D. K.; Grzanka, M.; Rzemieniecki, T.; Olejniczak, A.; Sobiech, Ł.; Niemczak, M. |
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| 저널 | Pest management science |
| 권·호·쪽 | |
| PMID | 42543525 |
| DOI | 10.1002/ps.71174 |