JP7621784B2

JP7621784B2 - 植物賦活剤

Info

Publication number: JP7621784B2
Application number: JP2020206785A
Authority: JP
Inventors: 勝也大野; 謙太植村
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2020-12-14
Publication date: 2025-01-27
Anticipated expiration: 2040-12-14
Also published as: JP2021095399A

Description

本発明は、植物賦活剤に関する。

穀物植物や園芸植物の供給効率を向上させること等を目的として、植物の生長を調整する技術が開発されてきた。温度条件や日照条件の最適化や施肥などの対策に加え、生長促進、休眠抑制、ストレス抑制等の植物生長調節作用を有する植物賦活剤を用いて植物を賦活させる方法が報告されている。

特許文献１には、炭素数４～３０の脂肪酸を０．１～８ｍｇ／Ｌの溶存酸素濃度環境下でプロテオバクテリアに代謝させることで得られる脂肪酸代謝物を含む植物賦活剤が報告されている。特許文献１に記載の植物賦活剤は、優れた抵抗性誘導効果および生長促進効果を有するが、非常に不安定ですぐに分解してしまうという問題があった。

分解は、酸化によるものと推測されるが、この分解を抑制する有効な手立てがなく、酸化を防止するための技術が強く望まれていた。

国際公開第２０１８／４７９１８号

特許文献１に記載の方法で製造される植物賦活剤は、飽和脂肪酸および不飽和脂肪酸を原料に用いており、大気中で容易に酸化されるといった課題がある。長期的に安定して植物賦活剤としての効果を発現させるために、容易に酸化されず、植物賦活剤としての効果を維持することのできる植物賦活剤が求められている。

本発明は、酸化を防止するための抗酸化剤を含むが、優れた病害抵抗性および生長促進効果のある植物賦活剤を提供することを目的とする。

本発明は、炭素数４～３０の脂肪酸を０．１～８ｍｇ／Ｌの溶存酸素濃度環境下でプロテオバクテリアに代謝させることで得られる脂肪酸代謝物と、フェノール系抗酸化剤とを含むことを特徴とする植物賦活剤に関する。

前記フェノール系抗酸化剤が、ブチルヒドロキシアニソールであることを特徴とする植物賦活剤が好ましい。

前記フェノール系抗酸化剤が、ブチルヒドロキシアニソールであり、有効成分量に対して重量比で１／２～５倍量の割合で添加されている植物賦活剤が好ましい。

前記植物賦活剤が、植物の茎葉もしくは根に接触させる噴霧剤もしくは浸漬用薬剤、または、土壌灌注用薬剤として用いられる植物賦活剤であることが好ましい。

前記植物賦活剤が、アブラナ科植物に対して使用される植物賦活剤であることが好ましい。

本発明の植物賦活剤は、有効成分の安定性に優れ、かつ、優れた病害抵抗性および生長促進効果を有する。

抗酸化剤を含む植物賦活剤中の有効成分の安定性を示す図である。アブラナ科植物の植物体重量における生長促進効果を示すグラフである。アブラナ科植物の葉の長さにおける生長促進効果を示すグラフである。

植物賦活剤
本発明の植物賦活剤は、炭素数４～３０の脂肪酸を０．１～８ｍｇ／Ｌの溶存酸素濃度環境下でプロテオバクテリアに代謝させることで得られる脂肪酸代謝物と、フェノール系抗酸化剤とを含むことを特徴とする。

本発明における「植物賦活」とは、何らかの形で植物の生長活動を活性化または維持するように調整することを意味するものであり、生長促進（茎葉の拡大、塊茎塊根の生長促進等を包含する概念である）、休眠抑制、植物のストレス（例えば病害など）に対する抵抗性を誘導、付与し、抗老化等の植物生長調節作用を包含する概念である。

本発明の植物賦活剤は、植物を賦活させるための有効成分として脂肪酸代謝物を含む。この脂肪酸代謝物は、炭素数は４～３０である、飽和脂肪酸または不飽和脂肪酸のいずれか、もしくは両方を含む混合物を、０．１～８ｍｇ／Ｌの溶存酸素濃度環境下でプロテオバクテリアに代謝させることによって得られる代謝物である。本明細書における「有効成分」とはこのような脂肪酸代謝物を意味している。この脂肪酸代謝物には植物の生長を活性化する物質が含まれており、したがって、本発明の植物賦活剤を植物の茎葉または根の一部に接触させることで、植物に生長促進効果を付与することができる。また、この脂肪酸代謝物は、抵抗性誘導に関係するサリチル酸経路やジャスモン酸経路を活性化する物質またはこの物質の前駆体も含んでいるため、植物に施用することで植物に抵抗性を誘導することができる。

本発明の脂肪酸代謝物を脂肪酸から産生するプロテオバクテリアとしては、特に限定されるものではない。単一の種のプロテオバクテリアが用いられてもよく、また、複数の種のプロテオバクテリアであってもよく、その菌叢も限定されない。例えば、菌叢は、αプロテオバクテリアで構成されていてもよく、βプロテオバクテリアで構成されていてもよく、また両方を含んでいてもよい。例えば、活性汚泥由来のプロテオバクテリアなどが好適に用いられ得る。活性汚泥は水処理（下水、廃水処理）に広く用いられているものである。その菌叢はＦＩＳＨ法やクローンライブラリ法などによって分析されており、活性汚泥中の主たる構成細菌（優先群）はプロテオバクテリアであることが見出されている（例えば、定家義人ら、環境浄化微生物の解析、埼玉大学地域共同研究センター紀要、２００７年、第７巻、３５～３６頁；秋山隆志ら、ＦＩＳＨ法を用いた下水処理場活性汚泥中の細菌群集構造解析、水環境学会誌、２０００年、第２３巻、第５号、２７１～２７８頁等参照）。例えば、活性汚泥由来のプロテオバクテリアは、Azoarcus buckelii、Propionivibrio pelophilus、Thauera selenatis、Pandoraea pulmonicola、Pusillimonas noertemannii、Rhodovulum kholense、Haematobacter massiliensis、Hyphomicrobium hollandicum、Chelatovorus multitrophus、Nitrosococcus halophilus、Thioalkalivibrio thiocyanodenitrificans、Marinobacter hydrocarbonoclasticus、Halomonas xinjiangensis、もしくはPseudomonas pertucinogenaなど、または、これらの２またはそれ以上を含む複合菌叢を含む。

本発明の植物賦活剤では抗酸化剤を含有することにより植物賦活剤中の有効成分の分解が抑制され、植物賦活剤が安定化される。すなわち、抗酸化剤を含有することにより、植物賦活剤の製剤化時の処理や、流通、保存に対して、賦活効果の低下や、保存安定性の低下が防止され、植物賦活剤施用時の植物賦活剤としての有効性が確保される。例えば、植物賦活剤の安定化に寄与する抗酸化剤の好ましい例は、フェノール系抗酸化剤である。フェノール系抗酸化剤の例としては、ブチルヒドロキシアニソールが挙げられる。しかし、抗酸化性を有する他のフェノール類抗酸化物質も使用可能である。

本発明の抗酸化剤の添加によっても、脂肪酸代謝物を含む植物賦活剤が有する優れた病害抵抗性および生長促進効果が、低下したり、失われたりすることはない。さらに、抗酸化剤の添加は、施用される植物体に対して悪影響を及ぼさない。したがって、本発明の抗酸化剤の添加によって、脂肪酸代謝物を含む植物賦活剤の優れた賦活効果はそのままで、植物賦活剤中での有効成分の分解が抑制されることによって、植物賦活剤における長期にわたる安定した賦活効果の維持が達成され得る。

本発明の一実施形態において、フェノール系抗酸化剤として、ブチルヒドロキシアニソールが用いられる。ブチルヒドロキシアニソールは、植物賦活剤中の有効成分量すなわち脂肪酸代謝物の量に対して重量比で５倍量以下程度の割合で、抗酸化剤として添加され得る。本発明の植物賦活剤中に含まれ得るブチルヒドロキシアニソールの好ましい濃度は、施用する植物種とその状態に依存し得るが、割合が５倍量を超える場合は、施用される植物体に薬害を生じる恐れがある。ブチルヒドロキシアニソールの濃度の下限は特に限定されないが、有効成分量に対して重量比で１／２倍量以上程度が好ましい。本発明の好ましい一実施形態において、ブチルヒドロキシアニソールの割合は、有効成分量に対して重量比で１／２～５倍量である。

ここで、本発明における有効成分量とは、本発明の植物賦活剤に含有され、後述する液体クロマトグラフィーの分離条件（移動相：Ａ液（１００％アセトニトリル液）、Ｂ液（０．１％酢酸溶液）、ＡｃｃｕｃｏｒｅＰＲ－ＭＳカラム（サーモフィッシャーサイエンティフィック社製、カラムサイズφ２．１×１５０ｍｍ、粒子径５μｍ）、流速０．２５ｍＬ／ｍｉｎ、カラム温度４０℃、検出波長２７２ｎｍ、グラジエント条件：移動相Ｂ濃度８０％（０分）→移動相Ｂ濃度６０％（１０分）→６０％（２０分））で保持時間が１６分から２０分の間に観察される４つのピークのうち、便宜上保持時間が一番短いピークに相当する物質の量を言う。有効成分量は、前記保持時間が一番短い成分をカラムにより分取して、移動相を乾燥除去することで計測する。

例えば本発明の植物賦活剤の有効成分量は、０．０１～０．２ｇ／Ｌ程度である。本発明の植物賦活剤は、このような有効成分量に対して、重量比で１／２～５倍量である抗酸化剤を含有している。この程度の抗酸化剤を添加することにより、有効成分の植物賦活剤中での分解が顕著に抑制され、その賦活効果が長期間維持され得る。

本発明の植物賦活剤には、必要に応じて、植物賦活剤として使用するのに適した相溶性の界面活性剤および／または希釈剤もしくは担体が含有されていてもよい。これらの添加成分としては、農業上容認可能な薬剤であれば特に限定されない。また、界面活性剤や希釈剤、担体以外の、農薬製剤などに通常用いられる成分がさらに含有されていてもよい。

本発明の植物賦活剤は、任意の方法で植物に施用することができる。例えば、植物の茎葉もしくは根に接触させる噴霧剤もしくは浸漬用薬剤、または、土壌灌注用薬剤として使用され得る。また、本発明の植物賦活剤は、多孔質構造体やカプセル内に包含されたり、シート等に含侵されたりして、徐放性の薬剤として使用されてもよい。施用された植物において、本発明の植物賦活剤は、植物生長促進効果および例えば病害などのストレスに対する抵抗性を付与する。

本発明の植物賦活剤を施用することのできる植物は、特に限定されるものではなく、植物一般に対して良好に用いることができるが、好ましい植物としては、アブラナ科の植物が挙げられる。しかし、例えば、イネ科、マメ科、ナス科、バラ科、ヒユ科、またはアオイ科の植物に対しても施用され得る。また、施用の対象となる植物は野生型の植物に限定されず、例えば変異体や形質転換体等であってもよい。また、それぞれの植物の品種も特に限定されない。

また、本発明の植物賦活剤は、強力な抵抗性誘導効果を示す植物賦活剤として利用できることを見出しており、さまざまな植物の成長促進効果や果実の収量増加効果、病害抑制効果を示すことを知見している。例えば病害抑制に関して効果のある具体的な例としては、キュウリ、スイカ、メロン、カボチャなどウリ科の葉の灰色カビ病、つる割れ病、つる枯病、ベト病、トマト、ナス、ジャガイモなどナス科の青枯れ病、萎凋病、半身萎凋病、立枯病、褐色根腐病、バラやイチゴなどバラ科植物のうどん粉病、黒星病、灰色カビ病、炭疽病、ホウレンソウなどヒユ科のベト病、ハクサイ、キャベツ、コマツナなどアブラナ科の黒腐病、軟腐病、斑点細菌病、リゾクトニア病、ニンジンなどセリ科の白絹病などに有効である。

本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は実施例のみに限定されるものではない。

実施例１
植物賦活剤の調製
＜前培養工程＞
ガラス製三角フラスコ内の１Ｌの水にペプトン（Ｄｉｆｃｏ社製のタンパク質加水分解物）２０ｇ、硫酸マグネシウム七水和物１．５ｇ、リン酸水素二カリウム１．５ｇを溶解させ、１２１℃、２０分のオートクレーブ滅菌を行い、室温まで冷却後、活性汚泥に由来するプロテオバクテリアの菌液を植菌した。なお、培養容器の口は、シリコ栓で密栓した。植菌後の容器をバイオシェーカー（登録商標）（タイテック（株）製のＢＲ－２３ＵＭ）を用い、２０℃、１２０ｒｐｍの条件下で、２４時間培養を行った。培養液中の菌数は５×１０⁸ｃｅｌｌｓ／ｍＬであった。培養後、培養液を１５，０００×Ｇ、２０℃の条件で遠心分離することで菌体を培養液から分離させ、菌体を回収した。
＜脂肪酸代謝工程＞
ガラス製三角フラスコ内の１Ｌの滅菌水に、リノール酸（富士フイルム和光純薬（株）製の一級リノール酸）１２ｇ、硫酸マグネシウム七水和物１．５ｇ、リン酸水素二カリウム１．５ｇおよび前培養工程で得られた菌体の全量を加えた。これを、バイオシェーカー（登録商標）（タイテック（株）製のＢＲ－２３ＵＭ）を用い、２０℃、１２０ｒｐｍ、溶存酸素濃度４ｍｇ／Ｌの条件下で、４日間培養を行った。なお、リノール酸の分解は（株）島津製作所製の分光光度計ＢｉｏＳｐｅｃ－ｍｉｎｉで波長２３０ｎｍの吸光度を測定することにより培養液を分析し、リノール酸中間生成物の１つである酸化脂質の生成具合により確認した。培養後、菌体を含む培養液を試験用植物賦活剤とした。

ブチルヒドロキシアニソールの添加および加速試験
上記で得られた試験用植物賦活剤１Ｌ（有効成分量２４ｍｇ）に、フェノール系抗酸化剤であるブチルヒドロキシアニソール（キシダ化学（株）製）を１２０ｍｇ添加し、実施例１の植物賦活剤とした。得られた植物賦活剤をバイオシェーカー（登録商標）（タイテック（株）製のＢＲ－２３ＵＭ）を用いて、５４℃の加速試験を行い、４週間放置した（２５℃換算で約２年相当。吉岡澄江著、「医薬品の安定性」を参考）。加速試験の前後で有効成分濃度をＵＶで測定し、加速試験の前の有効成分濃度に対する加速試験後の有効成分濃度の割合（有効成分濃度変化％）を、加速試験の前後のＵＶの面積比から算出した。

比較例１
上記で得られた試験用植物賦活剤１Ｌ（有効成分量２４ｍｇ）をバイオシェーカー（登録商標）（タイテック（株）製のＢＲ－２３ＵＭ）を用いて、５４℃の加速試験を行い、４週間放置した（２５℃換算で約２年相当。吉岡澄江著、「医薬品の安定性」を参考）。加速試験の前後で有効成分濃度をＵＶで測定し、加速試験の前の有効成分濃度に対する加速試験後の有効成分濃度の割合（有効成分濃度変化％）を、加速試験の前後のＵＶの面積比から算出した。

比較例２
上記で得られた試験用植物賦活剤１Ｌ（有効成分量２４ｍｇ）に、１７０ｍｇのビタミンＣ（関東化学（株）製）および１２０ｍｇのビタミンＥ（ナカライテスク（株）製）を添加した。得られた溶液をバイオシェーカー（登録商標）（タイテック（株）製のＢＲ－２３ＵＭ）を用いて、５４℃の加速試験を行い、４週間放置した（２５℃換算で約２年相当。吉岡澄江著、「医薬品の安定性」を参考）。加速試験の前後で有効成分濃度をＵＶで測定し、加速試験の前の有効成分濃度に対する加速試験後の有効成分濃度の割合（有効成分濃度変化％）を、加速試験の前後のＵＶの面積比から算出した。

比較例３
上記で得られた試験用植物賦活剤１Ｌ（有効成分量２４ｍｇ）に、ビタミンＣを１７０ｍｇ添加した。得られた溶液をバイオシェーカー（登録商標）（タイテック（株）製のＢＲ－２３ＵＭ）を用いて、５４℃の加速試験を行い、４週間放置した（２５℃換算で約２年相当。吉岡澄江著、「医薬品の安定性」を参考）。加速試験の前後で有効成分濃度をＵＶで測定し、加速試験の前の有効成分濃度に対する加速試験後の有効成分濃度の割合（有効成分濃度変化％）を、加速試験の前後のＵＶの面積比から算出した。

比較例４
上記で得られた試験用植物賦活剤１Ｌ（有効成分量２４ｍｇ）に、ビタミンＥを１２０ｍｇ添加した。得られた溶液をバイオシェーカー（登録商標）（タイテック（株）製のＢＲ－２３ＵＭ）を用いて、５４℃の加速試験を行い、４週間放置した（２５℃換算で約２年相当。吉岡澄江著、「医薬品の安定性」を参考）。加速試験の前後で有効成分濃度をＵＶで測定し、加速試験の前の有効成分濃度に対する加速試験後の有効成分濃度の割合（有効成分濃度変化％）を、加速試験の前後のＵＶの面積比から算出した。

実施例１および比較例１～４で得られた有効成分濃度変化％の結果を次の表１に示す。

表１に示されるように、本発明のフェノール系抗酸化剤を含む植物賦活剤が有効成分の安定化に対して顕著な効果を示していることがわかる。

加速試験の前の植物賦活剤中の有効成分、ならびに、加速試験後の、実施例１および抗酸化剤を含まない比較例１における有効成分をＨＰＬＣによって分析した。なお、分析は、以下の条件で行った。移動相：Ａ液（１００％アセトニトリル液）、Ｂ液（０．１％酢酸溶液）、ＡｃｃｕｃｏｒｅＰＲ－ＭＳカラム（サーモフィッシャーサイエンティフィック社製、カラムサイズφ２．１×１５０ｍｍ、粒子径５μｍ）、流速０．２５ｍＬ／ｍｉｎ、カラム温度４０℃、検出波長２７２ｎｍ、グラジエント条件：移動相Ｂ濃度８０％（０分）→移動相Ｂ濃度６０％（１０分）→６０％（２０分）。図１に、観察された、抗酸化剤の添加の有無による有効成分の濃度変化結果を示す。

図１に示されるように、抗酸化剤を添加しなかった比較例１では、加速試験前に観察された有効成分の大部分が、加速試験４週間後にほぼ分解してしまった。一方、フェノール系抗酸化剤を添加した実施例１では、有効成分が加速試験４週間後でも良好に維持されていた。これは、実施例１では、抗酸化剤の添加により有効成分の分解が顕著に抑制されたことを示している。この結果から、本発明のフェノール系抗酸化剤を含む植物賦活剤が有効成分の安定化に対して優れた効果を示していることがわかる。

植物への施用例
実施例１および比較例１の植物賦活剤を用いて、植物賦活剤への抗酸化剤添加によるアブラナ科植物への影響を観察した。すなわち、出芽後、収穫前のアブラナ科植物の植物体の地上部に、実施例１および比較例１の植物賦活剤それぞれをスプレーを用いて葉面散布した。各植物体を収穫後、一株当たりの地上部の湿重量、および、葉の長さを測定した。結果をそれぞれ図２および図３に示す。

図２に示されるように、地上部湿重量は、比較例１の０．８５ｇ／株に対し、実施例１で１．０７ｇ／株であった。また、図３に示されるように、葉長は、比較例１の８．１０ｃｍに対し、実施例１で９．４５ｃｍであった。抗酸化剤が添加されていない比較例１の植物賦活剤で処理された植物体に対して、抗酸化剤を含む実施例１の植物賦活剤で処理された植物体の平均の地上部湿重量および葉長の両方が増大していた。

図２および図３に示されるように、抗酸化剤が添加された植物賦活剤において、抗酸化剤が植物体へ悪影響を及ぼすことなく、かつ、抗酸化剤が植物賦活剤の安定化に良好に作用して有効成分の分解が抑制されて植物賦活剤の賦活効果が維持されており、植物賦活剤としての有効性が長期間にわたり確保されていることがわかる。

上記の結果より、本発明の植物賦活剤が、賦活効果や、保存安定性に優れた、植物賦活剤施用時の植物賦活剤としての有効性に優れた植物賦活剤であることがわかる。

Claims

リノール酸を０．１～８ｍｇ／Ｌの溶存酸素濃度環境下でプロテオバクテリアに代謝させることで得られるリノール酸代謝物と、フェノール系抗酸化剤とを含むことを特徴とする植物賦活剤であって、前記プロテオバクテリアが、活性汚泥由来であり、Azoarcus buckelii、Propionivibrio pelophilus、Thauera selenatis、Pandoraea pulmonicola、Pusillimonas noertemannii、Rhodovulum kholense、Haematobacter massiliensis、Hyphomicrobium hollandicum、Chelatovorus multitrophus、Nitrosococcus halophilus、Thioalkalivibrio thiocyanodenitrificans、Marinobacter hydrocarbonoclasticus、Halomonas xinjiangensis、もしくはPseudomonas pertucinogena、または、これらの２またはそれ以上を含む複合菌叢である植物賦活剤。
前記フェノール系抗酸化剤が、ブチルヒドロキシアニソールである請求項１記載の植物賦活剤。
前記フェノール系抗酸化剤が、ブチルヒドロキシアニソールであり、有効成分量に対して重量比で１／２～５倍量の割合で添加されている請求項１記載の植物賦活剤。
植物の茎葉もしくは根に接触させる噴霧剤もしくは浸漬用薬剤、または、土壌灌注用薬剤として用いられる請求項１～３のいずれか１項に記載の植物賦活剤。
前記植物賦活剤は、アブラナ科植物に対して使用される請求項１～４のいずれか１項に記載の植物賦活剤。