이 기작은 식물의 세포 분열과 성장에 필수적인 성분인 지방산의 길이를 늘리는 과정을 차단하는 것입니다. 자세한 메커니즘은 다음과 같습니다.
1. 지방산 합성의 배경
식물 세포 내에서 지방산은 주로 두 단계로 합성됩니다. 1. 엽록체(Plastid): C16(팔미트산) 또는 C18(스테아르산)까지의 지방산이 만들어집니다. 2. 소포체(Endoplasmic Reticulum, ER): 엽록체에서 만들어진 C16, C18 지방산에 탄소(C2 단위)를 추가하여 C20 이상의 초장쇄지방산(VLCFA)을 만듭니다.
2. 저해 기작: VLCFA 합성 효소(Elongase) 억제
장쇄지방산 합성 저해제(대표적으로 클로로아세트아마이드계 제초제)는 소포체에 존재하는 지방산 신장 효소 복합체(Fatty Acid Elongase complex)의 활성을 방해합니다.
- 표적 효소: 이 복합체 중 특히 첫 번째 단계인 $\beta$-ketoacyl-CoA synthase (KCS)라는 효소가 주요 타겟입니다.
- 작용 방식: 제초제 성분이 KCS 효소와 결합하여, 탄소 사슬이 20개 이상(C20, C22, C24 등)으로 길어지는 과정을 차단합니다. 이로 인해 식물은 생존에 필요한 특정 지질을 생산하지 못하게 됩니다.
3. 저해로 인한 생물학적 결과
초장쇄지방산이 합성되지 않으면 식물체 내에서 다음과 같은 심각한 결함이 발생합니다.
- 세포막 형성 부전: VLCFA는 세포막의 구성 성분인 인지질과 당지질의 중요한 요소입니다. 이것이 부족하면 새로운 세포막을 만들 수 없어 세포 분열과 확장이 멈춥니다.
- 큐티클(Cuticle) 층 형성 저해: 잎 표면의 왁스층(Cuticular wax)은 VLCFA 유도체로 만들어집니다. 합성이 저해되면 왁스층이 제대로 형성되지 않아 수분 손실을 막지 못하고 식물이 건조해져 죽게 됩니다.
- 생장점 억제: 특히 발아 중인 잡초의 유아(어린 싹)나 유근(어린 뿌리)의 조직 형성을 방해하여 잡초가 땅 위로 나오기 전에 고사하게 만듭니다.
4. 주요 제초제 분류 (HRAC 그룹 15)
이 기작을 가진 제초제들은 주로 발아 전 처리제로 사용되며, 세계 농약 협회(HRAC) 분류상 Group 15 (K3)에 속합니다.
- 클로로아세트아마이드계: 알라클로르(Alachlor), 메톨라클로르(Metolachlor), 아세토클로르(Acetochlor) 등
- 기타: 테닐클로르(Thenylchlor), 페녹사설폰(Fenoxasulfone) 등
요약
장쇄지방산 합성 저해는 소포체의 신장 효소(KCS)를 억제하여 탄소 수가 많은 지방산 생성을 막는 원리입니다. 이로 인해 세포막과 잎 표면의 왁스층 형성이 불가능해져 식물(특히 잡초)이 발아 단계에서 성장이 멈추고 사멸하게 됩니다.