먹혔을 때 시안화물(cyanide)을 방출하는 이중층 보호 코팅이 해충으로부터 씨를 보호할 수 있다고, 스위스에 있는 과학자들이 말했다 (J G Halter et al, J. Mater. Chem. A, 2014, DOI: 10.1039/c3ta14249c). 이 시스템은 그 층들이 섞였을 때에만 독성을 갖게 되서, 현재 해충약들의 문제들 중 많은 부분을 없애준다.
해충에 대항해서 농업 작물들을 보호하는 것은 전세계적으로, 특히 개발도상국들에서 관심사이지만, 해충제들은 외부 환경을 오염시킬 수 있고 또한 꿀벌과 같이 해롭지 않은 곤충들에 해를 줄 수 있다.
취리히에 있는 화학 및 생물공학 연구소(Institute for Chemical and Bioengineering in Zurich)의 Wendelin Stark은 환경에 대한 해충제의 영향에 대한 그의 우려가 그가 대안책을 찾도록 영감을 주었다고 말했다. Stark와 그의 연구팀은 많은 종류의 식물들이 이미 초식 동물에 대항하는 자연적인 보호 형태를 만든다는 것에 주목했다. "만약 사과를 열어서 안에서 곤충을 발견한 적이 있다면, 그 씨들은 여전히 괜찮다는 것을 볼지도 모른다"고 Stark은 말했다. 이것은 사과의 씨들이 화학물질 아미그달린(amygdalin)이나 다른 시아노-배당체들을 포함하기 때문인데, 이것은 다른 효소들과 반응해서 살인 수수께끼들에서 선택되는 독으로 아마도 가장 잘 알려진 독성 화학물질인 시안화수소를 배출한다. 사실, 3000종 이상의 식물들이 이것을 할 수 있다. Stark은 이 아이디어를 이용해서, 밀과 같이 아직 보호되지 않은 씨들에 적용할 수 있은, 자연에서 이미 보이는 그 효과를 모방하는 인공 코팅을 개발하였다.
이 코팅은 효소 하이드록시 리아제(hydroxynitrile lyase (HNL))의 층과 화학물질 말로나이트릴(malonitrile (MN))을 포함하는 폴리유산(polylactic acid (PLA)) 층으로 이루어지는데, 그 두 층은 순수한 PLA의 층에 의해서 분리되어 있다. 이 층들은 씨들을 다른 화학물질에 담근 다음에 그 층들 사이에서 건조시킴으로써 대규모로 적용할 수 있다. 초식 동물이 그 씨를 물 때, 그 층은 섞여서, HNL과 MN이 반응해서 시안형성으로 알려진 과정인 시안화수소를 만들어내게 된다.
이런 종류의 보호의 이점은 그것이 초식동물 자체에 의해서 유도된다는 것이라고 미국 인디애나에 있는 퍼듀대(Purdue University) 해충 관리 전문가인 Christian Krupke가 말했다. "곤충이 먹었을 때에만 보호제가 활성화되기 때문에, 내구성이 있고 시간이 지남에 따라 내성이 발달하는 위협이 줄어든다"고 Christian Krupke가 덧붙였다.
이 코팅은 씨에만 적용될 수 있어서 사람이 다 자란 작물을 먹는 것은 안전하다. 이 코팅의 단점은 아마도 씨 위의 코팅의 독성 영향 때문에, 그것이 씨가 발아하는 능력을 줄일 수 있다는 것이다. 미래에, 그 씨의 중심을 향한 시안화수소의 확산을 줄이기 위해서 고밀도의 PLA의 초기 층을 적용함으로써 이것을 풀 수 있을지도 모른다.
[그림] 말로나이트릴(Malonitrile (MN))과 하이드록시나이트릴 리아제(hydroxynitrile lyase (HNL))는 분리된 층이 깨졌을 때에만 시안화수소(HCN)을 생성한다.
키워드 : 씨, 시안화수소, 해충제
출처: KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
원문:
http://www.rsc.org/chemistryworld/2013/11/self-defending-seeds-cyanide 제공:kisti, 다른기사보기기사등록일시 : 2014.02.19 16:15
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