A mechanistic analysis of penetration of glyphosate salts across astomatous cuticular membranes.
Pest Manag Sci · 2002 · 58:343-51 · PMID 11975182 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 농업과 정책 > 기타·종설 · 원제
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분리된 포플러(Populus canescens (Aiton) Sm) 큐티클 막을 통한 글리포세이트 염의 침투를 $\text{Na}^+$, $\text{K}^+$, $\text{NH}_4^+$, 트라이메틸설포늄$^+$ ($\text{TMS}$) 및 이소프로필아민$^+$ ($\text{IPA}$) 양이온을 사용하여 연구하였다. 액적 건조 후, 큐티클 막의 외부 표면상의 염 잔여물에 대한 습도는 일정하게 유지되었으며, 내부 표면을 마주 보는 수용액 샘플링을 통해 큐티클 침투를 모니터링하였다. 글리포세이트 염은 시간에 따라 큐티클 막 표면에서 지수적으로 사라졌다. 이 1차 반응 과정은 속도 상수($k$) 또는 반감기($t_{1/2}$; 50% 침투에 걸리는 시간)를 사용하여 정량적으로 기술될 수 있었다. 습도는 침투 속도에 강하게 영향을 미쳤으며, 습도가 70%에서 100%로 증가함에 따라 $k$ 값은 $\text{K-glyphosate}$의 경우 5.3배, $\text{TMS-glyphosate}$의 경우 6.9배, $\text{NH}_4\text{-glyphosate}$의 경우 7.1배, $\text{Na-glyphosate}$의 경우 8.5배, 그리고 $\text{IPA-glyphosate}$의 경우 10.5배 증가하였다. 양이온 유형과 습도에 따라 $t_{1/2}$는 4시간에서 70시간 사이로 다양했지만, 습도 효과는 100% 습도에서만 통계적으로 유의미했으며, 이때 반감기는 $\text{IPA-glyphosate}$가 가장 높고 $\text{TMS-glyphosate}$가 가장 낮았다. 글리포세이트 산의 침투는 90% 습도에서만 측정되었으며 극도로 느린 것으로 나타났다 ($t_{1/2} = 866 \text{ h}$). 공여체에 습윤제(알킬폴리글루코사이드) $0.2 \text{ g litre}^{-1}$를 첨가하는 것은 $\text{IPA-glyphosate}$의 속도 상수를 약 네 배 증가시켰으나, 농도를 높이는 것은 $k$ 값의 추가적인 증가를 가져오지 않았다. 공여체에 습윤제가 $0.2 \text{ g litre}^{-1}$ 포함된 경우, Ethomeen $\text{T}25$를 $4 \text{ g litre}^{-1}$ 추가해도 90% 습도에서 측정된 $\text{IPA-glyphosate}$의 속도 상수는 변하지 않았으나, Genapol $\text{C-}100$과 diethyl suberate는 $k$ 값을 단지 35% 증가시켰다. $\text{IPA-glyphosate}$의 농도 ($1, 2 \text{ 및 } 4 \text{ g litre}^{-1}$)는 90% 습도에서 $k$에 영향을 미치지 않았고, 공여 용액의 $\text{pH}$ (4.0, 7.7, 9.5)는 90% 습도에서 $\text{K-glyphosate}$의 $k$ 값에 영향을 미치지 않았다. 온도 ($10 \text{ ~ } 25^\circ\text{C}$)는 $\text{IPA-glyphosate}$와 $\text{K-glyphosate}$의 침투 속도에만 작은 영향을 주었으며, 활성화 에너지는 각각 $4.26$ 및 $2.92 \text{ kJ mole}^{-1}$에 불과했다. 이러한 결과는 수성 기공 내 글리포세이트 염의 침투를 시사하는 증거로 해석된다.ORIGINAL ABSTRACT
Penetration of glyphosate salts across isolated poplar (Populus canescens (Aiton) Sm) cuticular membranes (CM) was studied using Na+, K+, NH4+, trimethylsulfonium+ (TMS) and isopropylamine+ (IPA) as cations. After droplet drying, humidity over the salt residues on the outer surfaces of the CM was kept constant, and cuticular penetration was monitored by sampling the receiver solution facing the inner surfaces of the CM. Glyphosate salts disappeared exponentially with time from the surfaces of the CM. This first-order process could be quantitatively described using rate constants (k) or half-times (time for 50% penetration; t1/2). Humidity strongly affected the velocity of penetration, as k increased by factors of 5.3 (K-glyphosate), 6.9 (TMS-glyphosate), 7.1 (NH4-glyphosate), 8.5 (Na-glyphosate) and 10.5 (IPA-glyphosate) when humidity was increased from 70 to 100%. Depending on the type of cation and humidity, t1/2 varied between 4 and 70h, but the humidity effect was statistically significant only at 100% humidity, when half-times were highest with IPA-glyphosate and lowest with TMS-glyphosate. Glyphosate acid penetration was measured only at 90% humidity and found to be extremely slow (t1/2 = 866 h). Adding 0.2 g litre-1 of a wetter (alkylpolyglucoside) to the donor increased IPA-glyphosate rate constants by about four times, but increasing concentration produced no further increase in k. When donors contained 0.2 g litre-1 wetter, further additions of 4 g litre-1 Ethomeen T25 did not change rate constants measured with IPA-glyphosate at 90% humidity, while Genapol C-100 and diethyl suberate increased k by only 35%. Concentration of IPA-glyphosate (1, 2 and 4 g litre-1) did not influence k at 90% humidity, and pH of donor solutions (4.0, 7.7, 9.5) had no effect on k of K-glyphosate at 90% humidity. Temperature (10 to 25 degrees C) had only a small influence on velocity of penetration of IPA-glyphosate and K-glyphosate, as energies of activation amounted to only 4.26 and 2.92 kJ mole-1, respectively. These results are interpreted as evidence for penetration of glyphosate salts in aqueous pores.| 저자 | Schönherr, J. |
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| 저널 | Pest management science |
| 권·호·쪽 | 58(4), 343-51 |
| PMID | 11975182 |
| DOI | 10.1002/ps.462 |
| MeSH | Cations; Cell Membrane; Dicarboxylic Acids; Glycine; Humidity; Hydrogen-Ion Concentration; Hydroxides; Kinetics; Plant Epidermis; Plant Leaves; Polyethylene Glycols; Potassium; Potassium Compounds; Propylamines; Quaternary Ammonium Compounds; Salicaceae; Sodium; Sulfonium Compounds; Glyphosate |