JP6997987B2

JP6997987B2 - 植物の栽培方法及び植物におけるロスマリン酸含有量を増加させる方法

Info

Publication number: JP6997987B2
Application number: JP2018002334A
Authority: JP
Inventors: 恭嗣田坂; 健松村; 圭馬阿部; 一法後藤
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Amino UP Co Ltd
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Amino UP Co Ltd
Priority date: 2018-01-11
Filing date: 2018-01-11
Publication date: 2022-01-18
Anticipated expiration: 2038-01-11
Also published as: JP2019118331A

Description

本発明は、植物の栽培方法及び植物におけるロスマリン酸含有量を増加させる方法に関する。

健康志向の高まりとともに、植物に含まれる機能性成分が注目されている。そこで、植物中の特定の成分の含有量を増加させる試みが行われている。

特許文献１には、分子遺伝学の手法を用いてフラバノン３－ヒドロキシラーゼの活性を低下させることにより、植物におけるフラボノイドを増加させる方法が記載されている。また、特許文献２には、特定の微量要素を施用することによりビタミンＣ、ポリフェノール及びカロチノイドを多量に含み、かつ抗酸化機能を有する植物の栽培方法が記載されている。また、特許文献３には、人工紫外線のＵＶ－Ｂを、単子葉栽培植物の芽ネギに照射することにより、植物体中のアスコルビン酸やポリフェノールなどの機能性物質含量を増加させる栽培方法が記載されている。また、特許文献４には、ポリフェノール生成植物を、光ストレスや水ストレスのようなストレスを負荷した条件下で生育することにより、植物体中のポリフェノール成分を増加させる方法が記載されている。

ロスマリン酸は、ローズマリー、シソ、レモンバームなどのシソ科の植物に含まれるポリフェノール類である。抗酸化作用を示し、アレルギー症状を緩和する作用が知られている。

非特許文献１には、シソ科コリウス属の毛状根の培養細胞にメチルジャスモン酸を添加することによりロスマリン酸が増加したと記載されている。また、非特許文献２には、スイートバジルの毛状根の培養細胞にメチルジャスモン酸を添加することによりロスマリン酸が増加したと記載されている。また、非特許文献３には、ペパーミントの培養細胞にメチルジャスモン酸を添加することによりロスマリン酸が増加したと記載されている。また、非特許文献４には、ムラサキの培養細胞にメチルジャスモン酸を添加することによりロスマリン酸が増加したと記載されている。また、特許文献５には、シソ科植物の栽培過程において、暗期の一定時間に青色単色光をシソ科植物に照射して、シソ科植物内に含まれるロスマリン酸を増加させることを特徴とするシソ科植物の栽培方法が記載されている。

特表２００３－５０３０３２号公報特開２００６－３０４７７７号公報特開２００８－８６２７２号公報特開２００３－９６６５号公報特開２００７－６８５１２号公報

Ｎ．ＢＡＵＥＲｅｔａｌ，ＢＩＯＬＯＧＩＡＰＬＡＮＴＡＲＵＭ５３（４）：６５０－６５６，２００９ＨＩＲＯＭＩＴＡＤＡｅｔａｌ，Ｐｈｙｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．２，ｐｐ．４３１－４３４，１９９６ＪｕｓｔｙｎａＫｒｚｙｚａｎｏｗｓｋａｅｔａｌ，ＰｌａｎｔＣｅｌｌＴｉｓｓＯｒｇａｎＣｕｌｔ（２０１２）１０８：７３－８１ＡｙａｋｏＴｓｕｒｕｇａｅｔａｌ，ＰｌａｎｔＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ２３，２９７－３０１（２００６）

しかしながら、特許文献１に記載された遺伝子組換えを含む分子生物学手法を用いる場合、その安全性やコスト面に欠点がある。特許文献２に記載された微量要素である金属化合物を用いる場合、微量であっても環境負荷や栽培植物の濃縮抽出液の安全性に問題がある。特許文献３－５に記載の栽培時の光質を変える方法は、照明設備の増設が必要であることや、電気代がかさむことなどの欠点がある。非特許文献１－４に記載の方法の検討は培養細胞レベルであり、実際に植物を栽培した場合にロスマリン酸の含有量を特異的かつ大幅に増加させることができるか否かについては課題を残していた。また、メチルジャスモン酸は老化を促進する植物ホルモンであり処理後短期間で植物が枯死すること、揮発性ガスであるため広範囲に拡散し育苗中のシソなど目的外の植物が枯死することなどリスクがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、植物におけるロスマリン酸含有量を増加させることができる植物の栽培方法及び植物におけるロスマリン酸含有量を増加させる方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る植物の栽培方法は、
シソ科植物又はムラサキ科植物である植物の栽培方法であって、
ジエチルジチオカルバミン酸、その塩及びそれらの水和物並びにミリセチン及びその誘導体からなる群より少なくとも１つ選択される化合物を添加する工程を含み、
前記植物におけるロスマリン酸含有量が増加する。

例えば、前記植物は、前記化合物が添加された養液中で栽培される。

例えば、前記植物は、シソ科シソ属植物である。

本発明の第２の観点に係る植物におけるロスマリン酸含有量を増加させる方法は、
シソ科植物又はムラサキ科植物である植物の栽培において、ジエチルジチオカルバミン酸、その塩及びそれらの水和物並びにミリセチン及びその誘導体からなる群より少なくとも１つ選択される化合物を添加する、
ことを特徴とする。

例えば、前記植物は、シソ科シソ属植物である。

本発明によれば、植物におけるロスマリン酸含有量を増加させることができる植物の栽培方法及び植物におけるロスマリン酸含有量を増加させる方法を提供することができる。

本実施例によるシソの栽培スケジュールを示した図である。ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム・三水和物を添加して栽培した場合のシソにおけるロスマリン酸含有量を示すグラフ図である。ミリセチンを添加して栽培した場合のシソにおけるロスマリン酸含有量を示すグラフ図である。

まず、本実施形態による植物の栽培方法について詳細に説明する。

本実施形態による植物の栽培方法は、シソ科植物又はムラサキ科植物である植物を栽培するための方法である。シソ科植物としては、シソ科（Ｌａｍｉａｃｅａｅ）に属する植物であればいずれを用いてもよく、例えば、シソ、エゴマ、タイム、セージ、ローズマリー、マジョラム、オレガノ、セイバリー、バジル、レモンバーム、ミント等が挙げられ、好ましくはシソ、エゴマ等のシソ科シソ属（Ｐｅｒｉｌｌａ）に属する植物である。ムラサキ科植物としては、ムラサキ科（Ｂｏｒａｇｉｎａｃｅａｅ）に属する植物であればいずれを用いてもよい。

本実施形態による植物の栽培方法は、ジエチルジチオカルバミン酸、その塩及びそれらの水和物並びにミリセチン及びその誘導体からなる群より少なくとも１つ選択される化合物を添加する工程を含む。

上記の「化合物を添加」とは、植物を栽培する過程で植物の一部（根、葉、茎など）に化合物が接触し得るように化合物を加えることを意味し、例えば、植物を栽培している養液中に化合物を添加する、植物を栽培している土壌中に化合物を添加すること等を含む。

ジエチルジチオカルバミン酸の塩としては、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩などを挙げることができる。ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウムの構造式を以下に示す。また、ジエチルジチオカルバミン酸及びジエチルジチオカルバミン酸の塩のほか、これらの任意の水和物であってもよく、例えば、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム・三水和物を挙げることができる。

ミリセチンの構造式を以下に示す。ミリセチンの誘導体としては、例えば、式中の任意のβ配置の水酸基をα配置とした構造を有するものであってもよい。当業者であれば、周知の技術を用いて、ミリセチンの誘導体を製造することができる。

本実施形態による植物の栽培方法は、植物を所定の養液中で栽培する（以下、「養液栽培」と称する）方法に適用されてもよく、この場合、該養液中に上記の化合物が添加されてもよい。養液栽培は、本技術分野における公知の方法を用いて行われ、養液栽培に用いる養液としては、植物の育成に適するものであれば特に制限なく用いられ、シソを栽培する場合には、例えば、「シソ処方」が用いられる。「シソ処方」の組成は、ＫＮＯ_３：８１０ｇ／１０００Ｌ、Ｃａ（ＮＯ_３）_２・４Ｈ_２Ｏ：１１００ｇ／１０００Ｌ、ＭｇＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ：４２５ｇ／１０００Ｌ、ＮＨ_４Ｈ_２ＰＯ_４：２２５ｇ／１０００Ｌ、ＮＨ_４ＮＯ_３：２０８ｇ／１０００Ｌである（愛知農総試研報４１：１５７－１６４（２００９））。養液栽培の場合、例えば、播種後、育苗された苗を養液中に定植したときから化合物を養液に添加してもよい。この場合、化合物処理期間は、植物の種類、化合物の種類等により異なるが、例えば３～７日間である。また、添加する化合物の濃度は、ジエチルジチオカルバミン酸、その塩及びそれらの水和物の場合、例えば０．１～５ｍＭ、ミリセチン及びその誘導体の場合、例えば５０～５００μＭである。

本実施形態による植物の栽培方法では、上記の化合物を添加して栽培することで、植物におけるロスマリン酸含有量を増加させることができる。本実施形態による植物の栽培方法によって、植物におけるロスマリン酸含有量は、例えば、化合物非添加で同日数栽培した場合と比べて、少なくとも１．５倍以上、例えば２倍以上、例えば２～１０倍増加する。なお、本実施形態による植物の栽培方法では、上記の化合物を添加して栽培することで、植物の葉、茎、根等の全体の部位におけるロスマリン酸含有量を増加させることができ、例えば、植物の葉の部位におけるロスマリン酸含有量を増加させることができる。

植物におけるロスマリン酸含有量の測定は、例えば、植物の凍結乾燥物に溶媒を加え、例えば超音波処理により抽出処理し、抽出液を例えばＨＰＬＣに供することで行うことができ、定量は、例えば外部標準法（予め用意したロスマリン酸標準溶液を同様に分析し、得られた検量線に基づき、ロスマリン酸含量として算出する）により行われてもよい。当業者に公知の方法で、ロスマリン酸含有量を測定することができる。

本実施形態による植物の栽培方法の一例を挙げる。例えば、室温で白色蛍光灯、日長１４～１８時間の基本栽培条件下で、以下（１）～（３）の順に栽培する。本実施形態による植物の栽培方法によって、植物におけるロスマリン酸含有量を増加させることができる。
（１）播種
植物の種子を、例えば、水に浸したキムタオルに播種し、発芽後に芽生えを水に浸した定植用ウレタンスポンジに固定し、３～４週間程度育苗する。
（２）育苗
例えば、所定の養液を用いて、３～４週間育苗を行う。
（３）定植
例えば、播種後４０～５０日後に、苗を定植し、養液栽培を行う。所定の養液にジエチルジチオカルバミン酸、その塩若しくはそれらの水和物（例えば０．１～５ｍＭ）又はミリセチン若しくはその誘導体（例えば５０～５００μＭ）を添加して、例えば３～７日間養液栽培を行う。

次に、本実施形態による植物におけるロスマリン酸含有量を増加させる方法について詳細に説明する。

本実施形態による植物におけるロスマリン酸含有量を増加させる方法では、シソ科植物又はムラサキ科植物である植物の栽培において、ジエチルジチオカルバミン酸、その塩及びそれらの水和物並びにミリセチン及びその誘導体からなる群より少なくとも１つ選択される化合物を添加する。

本方法に用いられる植物、化合物、化合物の添加、養液栽培、ロスマリン酸含有量の増加の程度等の詳細については、上記同様である。

以上説明したように、本実施形態による植物の栽培方法によって、植物におけるロスマリン酸含有量を効果的に増加させることができる。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

シソ（白エゴマ、Ｐｅｒｉｌｌａｆｒｕｔｅｓｃｅｎｓｖａｒ．ｆｒｕｔｅｓｃｅｎｓ）を、室温２３℃、湿度５０％、白色蛍光灯（光合成光量子束密度（ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃｐｈｏｔｏｎｆｌｕｘｄｅｎｓｉｔｙ：ＰＰＦＤ）２５０）、日長１６時間の基本栽培条件下で、以下の通り栽培し（図１）、葉におけるロスマリン酸含有量を測定した。

（播種、芽生え）
シソ（白エゴマ）の種子を水に浸したキムタオルに播種し、発芽後に芽生えを水に浸した定植用ウレタンスポンジに固定し３～４週間程度育苗した（図１）。

（育苗）
シソ処方１／３濃度の養液を用いて育苗を行った。３～４週間後、本葉が８枚となり、草丈が７～８ｃｍとなった（図１）。「シソ処方」の組成は、ＫＮＯ_３：８１０ｇ／１０００Ｌ、Ｃａ（ＮＯ_３）_２・４Ｈ_２Ｏ：１１００ｇ／１０００Ｌ、ＭｇＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ：４２５ｇ／１０００Ｌ、ＮＨ_４Ｈ_２ＰＯ_４：２２５ｇ／１０００Ｌ、ＮＨ_４ＮＯ_３：２０８ｇ／１０００Ｌであった（愛知農総試研報４１：１５７－１６４（２００９））。

（定植）
播種後４０～５０日後に、苗を定植した（図１）。シソ処方（上記同様）２／３濃度の養液を用いて養液栽培を行い、養液にジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム・三水和物（以下、本実施例及び図２において“ジエチルジチオカルバミン酸”という）（Ｎ，Ｎ－ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物、和光純薬工業株式会社、１９９－０１９２１）又はミリセチン（ミリセチン、東京化成工業株式会社、Ｍ２１３１）を添加した。化合物濃度は、ジエチルジチオカルバミン酸０．１ｍＭ、１ｍＭ、５ｍＭであり、ミリセチン５０μＭ、１００μＭ、５００μＭであった。化合物添加３、５、７日間後のシソの葉におけるロスマリン酸含有量を測定した。ロスマリン酸含有量の測定は、ＨＰＬＣ－ＤＡＤ（多波長検出器付き高速液体クロマトグラフ）を用いて行った。すなわち、抽出はシソ葉凍結乾燥物に５０％メタノール（ｖ／ｖ）を加えて１０ｍＬに定容し、１０分間超音波処理で行った。抽出物を遠心分離し、得られた上清をＨＰＬＣ分析試料とした。分析は移動相に（Ａ液）０．１％酢酸水溶液（ｖ／ｖ）および（Ｂ液）０．５％酢酸／５％メタノール／１０％水／アセトニトリル（ｖ／ｖ／ｖ／ｖ）を用い、Ｂ液の比率を以下の条件で変化させるグラジエント分析を行った：０～５分、１２．５％に保持；５～１０分、１２．５→２５％；１０～２５分、２５％に保持；２５～３３分、２５→７０％；３３～４３分、７０％に保持；４３～４３．１分、７０→１２．５％；４３．１～４８分、１２．５％に保持した。その他の分析条件は以下の通りである。
・ＨＰＬＣ装置：ＨＩＴＡＣＨＩＥＬＩＴＥＬａＣｈｒｏｍＬ－２０００ｓｅｒｉｅｓ（ＨＩＴＡＣＨＩ，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）
・カラム：ＣＡＰＣＥＬＬＰＡＫＣ１８ＵＧ－１２０（２．０ｍｍＩ．Ｄ．× ２５０ｍｍ，５μｍ，ＳＨＩＳＥＩＤＯ，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）
・ガードカラム：ＳｅｃｕｒｉｔｙＧｕａｒｄＣａｒｔｒｉｄｇｅｓＣ１８（２．０ｍｍＩ．Ｄ．×４ｍｍ，Ｐｈｅｎｏｍｅｎｅｘ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，ＵＳＡ）
・カラム温度：４０℃
・流速：０．１８ｍＬ／分
・検出波長：３２０ｎｍ
定量は、外部標準法で行った。すなわち予め用意したロスマリン酸標準溶液を同様に分析し、得られた検量線に基づき、ロスマリン酸含量として算出した。

（結果）
ジエチルジチオカルバミン酸添加の結果を図２に示す。なお、図２において、コントロールとは、ジエチルジチオカルバミン酸を添加せずに養液のみで栽培したものを示す。ジエチルジチオカルバミン酸５ｍＭで５日間処理した場合、シソ中のロスマリン酸含有量は２８．５ｍｇ／ｇとなり、５日目のコントロールに比して約３．２倍ロスマリン酸含量が増加した。

ミリセチン添加の結果を図３に示す。なお、図３において、コントロールとは、ミリセチンを添加せずに養液のみで栽培したものを示す。ミリセチン１００μＭで７日間処理した場合、シソ中のロスマリン酸含有量は３６．３ｍｇ／ｇとなり、７日目のコントロールに比して約４．７倍ロスマリン酸含量が増加した。

以上より、養液中にジエチルジチオカルバミン酸又はミリセチンを添加して栽培することで、シソの葉中のロスマリン酸含量が増加することが示された。

Claims

シソ科植物又はムラサキ科植物である植物の栽培方法であって、
ジエチルジチオカルバミン酸、その塩及びそれらの水和物並びにミリセチン及びその誘導体からなる群より少なくとも１つ選択される化合物を添加する工程を含み、
前記植物におけるロスマリン酸含有量が増加する、
ことを特徴とする植物の栽培方法。
前記植物は、前記化合物が添加された養液中で栽培される、
ことを特徴とする請求項１に記載の栽培方法。
前記植物は、シソ科シソ属植物である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の栽培方法。
シソ科植物又はムラサキ科植物である植物の栽培において、ジエチルジチオカルバミン酸、その塩及びそれらの水和物並びにミリセチン及びその誘導体からなる群より少なくとも１つ選択される化合物を添加する、
ことを特徴とする植物におけるロスマリン酸含有量を増加させる方法。
前記植物は、前記化合物が添加された養液中で栽培される、
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
前記植物は、シソ科シソ属植物である、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の方法。