JP7637542B2 - Composition for improving phosphorus use efficiency in plants and use thereof - Google Patents
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Description
本発明は植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率を向上させるための組成物およびその利用に関する。 The present invention relates to a composition for improving phosphorus uptake efficiency and/or phosphorus utilization efficiency in plants, and its use.
農作物および有用植物の生産性向上技術の確立は、世界規模で進行中の食糧問題解決策の1つとして喫緊の課題である。この課題の解決の鍵として、植物の栽培における効率的な施肥が挙げられる。植物の三大栄養素は窒素・リン・カリウムであるが、これらの栄養素は植物の栽培において欠かせないものである。 Establishing technology to improve the productivity of agricultural crops and useful plants is an urgent task as one of the solutions to the ongoing food problem on a global scale. Efficient fertilization during plant cultivation is the key to solving this problem. The three major nutrients for plants are nitrogen, phosphorus, and potassium, and these nutrients are essential for plant cultivation.
なかでも、三大栄養素の1つであるリンの施肥量については、施肥する対象土壌のリン酸固定力に応じて適切な量が決まってくる。土壌のリン酸固定力は、土壌分析においてリン酸吸収係数を指標として示される。また、リン施肥は必要量以上に過剰施肥しても植物の収量は増えないことが知られており、リン肥料は、土壌のリン酸吸収係数および土壌中の有効態リン酸含量を考慮した施用量の決定が必要となる。 The appropriate amount of phosphorus fertilizer, one of the three major nutrients, is determined by the phosphate fixing capacity of the soil to which it is applied. The phosphate fixing capacity of soil is indicated by the phosphate absorption coefficient as an index in soil analysis. It is also known that applying more than the required amount of phosphorus fertilizer does not increase plant yields, so the amount of phosphorus fertilizer to be applied must be determined taking into account the soil's phosphate absorption coefficient and the available phosphate content in the soil.
リンについては、リンの原料であるリン鉱石の世界的な枯渇の懸念、およびリン施肥による土壌の過剰なリン酸富化といった環境的な問題がある。また、施肥によってコストがかかるという経済的な問題がある。 There are environmental issues surrounding phosphorus, such as concerns over the global depletion of phosphate rock, the source of phosphorus, and the excessive enrichment of soil with phosphorus due to phosphorus fertilization. There are also economic issues, such as the costs involved in fertilization.
また、上述したように、土壌のリン酸固定力の大きさによって、植物が利用できるリン酸量が異なるため、土壌毎の性質に植物の生育や収穫量が影響され、土壌へのリン肥料の施肥量も大きく異なるという問題がある。 As mentioned above, the amount of phosphorus available to plants varies depending on the soil's phosphorus fixing capacity, so plant growth and yields are affected by the properties of each soil, and the amount of phosphorus fertilizer applied to the soil also varies greatly.
以上のことから、環境保護およびコストの低減を可能にし、かつ、より少ないリン肥料施用による効率的な植物栽培を実現するために有効な、新規な施肥体系の構築が望まれている。 In light of the above, there is a need to develop a new fertilization system that is effective in protecting the environment, reducing costs, and achieving efficient plant cultivation with less phosphorus fertilizer application.
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率を向上させる技術を開発するとともに、リン吸収効率および/またはリン利用効率が向上した植物を簡便かつ効率的に製造する技術を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and its purpose is to develop a technology for improving the phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency of plants, and to provide a technology for easily and efficiently producing plants with improved phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行い、その結果、グルタチオン存在下で植物を生育させることによって、植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率を飛躍的に向上させることに成功した。これまでにグルタチオンを用いて、カルスを効率よく短期間に再分化し得ること(特許文献1および2等)、細胞または器官の分化を調節し得ること(特許文献3および4等)、植物の収穫指数を向上させ得ること(特許文献5等)、植物の糖度を向上させること(特許文献6等)および植物のアミノ酸含量を高めること(特許文献7)が見出されている。また硝酸イオン、リン酸イオンおよびカリウムイオンの吸収向上度の少なくとも1つが10%以上である物質を植物活力剤として使用することが報告され、実験により脂肪酸またはその誘導体、アルコールまたはその誘導体などが実際にリン酸イオンの吸収向上に寄与することが報告されているが、タンパク質またはその誘導体の植物活力剤としての効果は確認されていない(特許文献8)。特に、グルタチオンを施用することによって植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率が高まるという報告はこれまでになされていない。また、植物のリン利用効率、特にリン不良土壌における植物のリン利用効率を容易に高め得ることは、当業者にとって予測可能な範囲を超えた、格別顕著な効果である。 The present inventors have conducted intensive research to solve the above problems, and as a result, they have succeeded in dramatically improving the phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency of plants by growing plants in the presence of glutathione. It has been found that glutathione can be used to efficiently redifferentiate callus in a short period of time (Patent Documents 1 and 2, etc.), to regulate cell or organ differentiation (Patent Documents 3 and 4, etc.), to improve the harvest index of plants (Patent Document 5, etc.), to improve the sugar content of plants (Patent Document 6, etc.), and to increase the amino acid content of plants (Patent Document 7). It has also been reported that a substance that improves the absorption of at least one of nitrate ions, phosphate ions, and potassium ions by 10% or more has been used as a plant activator, and it has been reported that fatty acids or their derivatives, alcohols or their derivatives, etc. actually contribute to improving the absorption of phosphate ions through experiments, but the effect of proteins or their derivatives as plant activators has not been confirmed (Patent Document 8). In particular, there has been no report to date that the application of glutathione improves the phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency of plants. Furthermore, the fact that the phosphorus utilization efficiency of plants, particularly in phosphorus-poor soils, can be easily increased is an exceptionally remarkable effect that goes beyond the range that would be predicted by a person skilled in the art.
上記の課題を解決するために、本発明は以下の何れかの一態様を包含する。
[1]リン酸吸収亢進剤を含有している、植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率を向上させるための組成物であって、上記リン酸吸収亢進剤が、グルタチオンまたはその誘導体である、組成物。
[2]リン不良土壌またはリン不良条件における植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率を向上させるための組成物である、[1]に記載の組成物。
[3]上記グルタチオンまたはその誘導体は、酸化型グルタチオン、還元型グルタチオン、ホモグルタチオン、カルボキシプロピルグルタチオン、ジカルボキシエチルグルタチオン、およびこれらのエステル体からなる群より選択される、[1]または[2]に記載の組成物。
[4]リン化合物またはその誘導体をさらに含有している、あるいはリン化合物またはその誘導体と組み合わせて使用される、[1]~[3]のいずれかに記載の組成物。
[5]上記リン化合物またはその誘導体は、過リン酸石灰、重過リン酸石灰、熔成リン、重焼リン、リン安、亜リン酸および有機物リンからなる群より選択される、[4]に記載の組成物。
In order to solve the above problems, the present invention includes any one of the following aspects.
[1] A composition for improving phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency in a plant, comprising a phosphate absorption enhancer, wherein the phosphate absorption enhancer is glutathione or a derivative thereof.
[2] The composition described in [1], which is a composition for improving phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency of plants in phosphorus-poor soil or under phosphorus-poor conditions.
[3] The composition according to [1] or [2], wherein the glutathione or a derivative thereof is selected from the group consisting of oxidized glutathione, reduced glutathione, homoglutathione, carboxypropyl glutathione, dicarboxyethyl glutathione, and esters thereof.
[4] The composition according to any one of [1] to [3], further comprising a phosphorus compound or a derivative thereof, or used in combination with a phosphorus compound or a derivative thereof.
[5] The composition according to [4], wherein the phosphorus compound or a derivative thereof is selected from the group consisting of superphosphate, trihydrogen superphosphate, fused phosphorus, burnt phosphorus, ammonium phosphate, phosphorous acid and organic phosphorus.
[6]植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率を向上させる方法であって、リン酸吸収亢進剤存在下で植物を栽培する工程を包含しており、上記リン酸吸収亢進剤が、グルタチオンまたはその誘導体である、方法。
[7]植物へのリン肥料の施肥量を低減する方法であって、リン酸吸収亢進剤存在下で植物を栽培する工程と、リン肥料を植物に施肥する工程とを包含しており、上記リン酸吸収亢進剤が、グルタチオンまたはその誘導体である、方法。
[8]リン不良土壌で植物を生育させる方法であって、リン酸吸収亢進剤の存在下、植物を上記リン不良土壌で栽培する工程を包含しており、上記リン酸吸収亢進剤が、グルタチオンまたはその誘導体である、方法。
[9]リン化合物またはその誘導体を上記植物に施用する工程をさらに包含する、[8]に記載の方法。
[10]リン吸収効率および/またはリン利用効率が向上した植物を作出する方法であって、リン酸吸収亢進剤存在下で植物を栽培する工程と、上記植物におけるリン吸収効率および/またはリン利用効率を測定する工程とを包含しており、上記リン酸吸収亢進剤が、グルタチオンまたはその誘導体である、方法。
[11]上記リン酸吸収亢進剤を施用して栽培した上記植物のうち、該リン酸吸収亢進剤の非存在下にて栽培した植物と比較してリン吸収効率および/またはリン利用効率が向上した植物を選択する工程をさらに包含する、[10]に記載の方法。
[12]植物を栽培する工程が、リン不良土壌またはリン不良条件において植物を栽培することを含む、[6]、[7]または[10]に記載の方法。
[13]上記グルタチオンまたはその誘導体は、酸化型グルタチオン、還元型グルタチオン、ホモグルタチオン、カルボキシプロピルグルタチオン、ジカルボキシエチルグルタチオン、およびこれらのエステル体からなる群より選択される、[6]~[12]のいずれかに記載の方法。
[6] A method for improving phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency in a plant, comprising a step of cultivating the plant in the presence of a phosphate absorption enhancer, wherein the phosphate absorption enhancer is glutathione or a derivative thereof.
[7] A method for reducing the amount of phosphorus fertilizer applied to a plant, comprising the steps of cultivating the plant in the presence of a phosphate absorption enhancer and applying the phosphorus fertilizer to the plant, wherein the phosphate absorption enhancer is glutathione or a derivative thereof.
[8] A method for growing plants in phosphorus-deficient soil, comprising the step of cultivating a plant in the phosphorus-deficient soil in the presence of a phosphate absorption enhancer, wherein the phosphate absorption enhancer is glutathione or a derivative thereof.
[9] The method according to [8], further comprising the step of applying a phosphorus compound or a derivative thereof to the plant.
[10] A method for producing a plant with improved phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency, comprising the steps of cultivating a plant in the presence of a phosphate absorption enhancer and measuring the phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency in the plant, wherein the phosphate absorption enhancer is glutathione or a derivative thereof.
[11] The method described in [10], further comprising a step of selecting, from among the plants cultivated with the application of the phosphate absorption enhancer, plants having improved phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency compared to plants cultivated in the absence of the phosphate absorption enhancer.
[12] The method according to [6], [7] or [10], wherein the step of cultivating the plant comprises cultivating the plant in phosphorus-deficient soil or under phosphorus-deficient conditions.
[13] The method according to any of [6] to [12], wherein the glutathione or a derivative thereof is selected from the group consisting of oxidized glutathione, reduced glutathione, homoglutathione, carboxypropyl glutathione, dicarboxyethyl glutathione, and esters thereof.
[14]植物においてリン酸吸収亢進剤として使用するためのグルタチオンまたはその誘導体。
[15]植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率の向上に使用するためのグルタチオンまたはその誘導体。
[14] Glutathione or a derivative thereof for use as a phosphate absorption enhancer in plants.
[15] Glutathione or a derivative thereof for use in improving phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency in plants.
本発明を用いれば、植物のリン吸収効率を向上させることができ、また植物のリン利用効率、特にリン不良土壌における植物のリン利用効率を向上させることができる。さらに、リン吸収効率および/またはリン利用効率が向上した植物の簡便かつ効率的な作出が可能となる。 The present invention can be used to improve the phosphorus absorption efficiency of plants and the phosphorus utilization efficiency of plants, particularly in phosphorus-poor soil. Furthermore, it is possible to easily and efficiently create plants with improved phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency.
〔用語の説明〕
本明細書において「リン」というときは、植物が吸収して利用可能な形態のリン化合物と利用できない形態のリン化合物とを含めたあらゆるリン化合物およびその誘導体を意図している。
[Terminology explanation]
As used herein, the term "phosphorus" refers to any phosphorus compound and its derivatives, including both phosphorus compounds in a form that can be absorbed and utilized by plants and phosphorus compounds in a form that cannot be utilized by plants.
「土壌リン酸」とは、土壌中に含まれる総リン酸成分を意味している。土壌中のリン酸(H3PO4)は、土壌のpHに応じた異なるリン酸イオン(H2PO4 -、HPO4 2-、PO4 3-)の形態、およびこれらのリン酸イオンが土壌中の陽イオンと結合したリン化合物の形態となって存在する。「土壌リン酸」は土壌中に存在するこれらの形態すべてのリン酸の総量を意図している。 "Soil phosphorus" refers to the total phosphorus content in soil. Phosphate (H 3 PO 4 ) in soil exists in the form of different phosphate ions (H 2 PO 4 - , HPO 4 2- , PO 4 3- ) depending on the soil pH, and in the form of phosphorus compounds in which these phosphate ions are bound to cations in the soil. "Soil phosphorus" refers to the total amount of all these forms of phosphorus present in soil.
本明細書において「リン酸吸収係数」とは、100gの乾土が吸収固定するリン酸(P2O5)の量(mg)を指しており、土壌のリン酸固定力を示す指標である。 In this specification, the "phosphate absorption coefficient" refers to the amount (mg) of phosphoric acid (P 2 O 5 ) absorbed and fixed by 100 g of dry soil, and is an index showing the phosphate fixing power of soil.
リン酸固定は、土壌に含まれる鉄、アルミニウム、カルシウム等の陽イオンとリン酸の陰イオンとが結合して植物が吸収利用できない不可給態である難溶性化合物となることで土壌にリン酸成分が強く吸着・固定されて生じる。リン酸吸収係数が高いほど、土壌はリン酸固定能力が強く、土壌中のリン酸成分を不可給形態化させる力が強いといえる。リン酸吸収係数の大きさは、土壌がもともと有する成分特性によるところが大きい。また、リン肥料の施肥量については、施肥する対象土壌のリン酸吸収係数に応じて適切な量が決まってくる。したがって、リン肥料は、リン酸吸収係数を考慮した施用量の決定が必要となる。リン酸吸収係数は、土壌の種類により大きく異なっていることが知られている。 Phosphate fixation occurs when cations of iron, aluminum, calcium, etc. in soil combine with phosphate anions to form poorly soluble compounds that are unavailable for plants to absorb and use, and the phosphate components are strongly adsorbed and fixed in the soil. The higher the phosphate absorption coefficient, the stronger the soil's phosphate fixing ability and the stronger the ability to make the phosphate components in the soil unavailable. The magnitude of the phosphate absorption coefficient is largely determined by the soil's inherent component characteristics. The appropriate amount of phosphorus fertilizer to be applied is determined according to the phosphate absorption coefficient of the target soil. Therefore, the amount of phosphorus fertilizer to be applied must be determined taking the phosphate absorption coefficient into consideration. It is known that the phosphate absorption coefficient varies greatly depending on the type of soil.
例えば、沖積土、砂壌土等は粘土鉱物が少ないので、リン酸吸収係数が低いが、火山性土壌、特に黒ボク土は粘土鉱物が多く、酸性環境では溶出してくる活性アルミニウムが多く、リン酸吸収係数が高い。一例では一般的な黒ボク土のリン酸吸収係数は1,500以上である。 For example, alluvial soil and sandy loam have few clay minerals and therefore a low phosphate absorption coefficient, but volcanic soil, especially black soil, has a lot of clay minerals and a lot of active aluminum that dissolves in an acidic environment, so it has a high phosphate absorption coefficient. As an example, the phosphate absorption coefficient of typical black soil is over 1,500.
本明細書において「リン不良土壌」または「リン不良条件」とは、植物が吸収可能な形態のリン量が少なく、植物における土壌または生育条件中のリン利用が制限される土壌または条件を指す。また、リン自体が欠乏したリン酸欠乏土壌または条件も包含する。さらに、上述のリン酸吸収係数が高く、リン酸固定が多く起こるため、有効態リン酸量が少ない土壌または条件も包含する。具体的な土壌または条件の詳細は後述する。 In this specification, "phosphorus-deficient soil" or "phosphorus-deficient conditions" refers to soil or conditions in which the amount of phosphorus in a form that can be absorbed by plants is low, limiting the phosphorus utilization of the soil or growing conditions by plants. It also includes phosphate-deficient soil or conditions in which phosphorus itself is deficient. It also includes soil or conditions in which the above-mentioned phosphate absorption coefficient is high and phosphate fixation occurs frequently, resulting in a low amount of available phosphate. Specific soils or conditions are described in detail below.
「有効態リン酸」とは、土壌リン酸のうち、植物が吸収可能な形態のリン酸であり、可給態リン酸ともいう。土壌中の有効態リン酸量は、トリオーグ法などの手法を用いて、土壌中のリン酸の一部を適当な溶液で抽出することによって算出することができる。 "Available phosphate" is the form of soil phosphate that can be absorbed by plants, and is also called available phosphate. The amount of available phosphate in soil can be calculated by extracting a portion of the phosphate in the soil with an appropriate solution using a method such as the Triogue method.
また、「リン利用効率」とは、植物が取り込んだリン当たりのバイオマス(目的生産物)生産性の効率と定義される。なお、バイオマス(目的生産物)生産性の効率は、例えば植物が取り込んだリン当たりの収穫指数で示すことができる。なお、収穫指数は全バイオマス量に対する収穫物のバイオマス量の割合を意味する。本発明では、実施例に示す通り、リン酸吸収亢進剤の使用によって、植物に取り込まれるリン量当たりの植物中のバイオマス量または収穫指数が、リン酸吸収亢進剤を施用しない場合と比較して増大している。また本発明では、リン酸吸収亢進剤の使用によって、リン不良土壌またはリン不良条件下においても植物に取り込まれるリン量当たりの植物中のバイオマス量または収穫指数が、リン酸吸収亢進剤を施用しない場合と比較して増大している。 "Phosphorus utilization efficiency" is defined as the efficiency of biomass (target product) productivity per unit of phosphorus taken up by a plant. The efficiency of biomass (target product) productivity can be indicated, for example, by the harvest index per unit of phosphorus taken up by a plant. The harvest index means the ratio of the biomass amount of the harvested product to the total biomass amount. As shown in the examples, in the present invention, the use of a phosphate absorption enhancer increases the amount of biomass or harvest index in a plant per unit of phosphorus taken up by the plant, compared to when a phosphate absorption enhancer is not applied. In addition, in the present invention, the use of a phosphate absorption enhancer increases the amount of biomass or harvest index in a plant per unit of phosphorus taken up by a plant, even in phosphorus-poor soil or under phosphorus-poor conditions, compared to when a phosphate absorption enhancer is not applied.
さらに、植物の「リン利用効率を向上させる」とは、本発明のリン酸吸収亢進剤を施用しない条件と比較して、リン利用効率を向上させる効果を意味する。すなわち、本発明のリン酸吸収亢進剤を施用しない条件と比較して、施用されたまたは吸収されたリン酸量に対するバイオマス量もしくは収穫指数を向上させる効果も意図している。 Furthermore, "improving phosphorus utilization efficiency" in plants means the effect of improving phosphorus utilization efficiency compared to conditions in which the phosphate absorption enhancer of the present invention is not applied. In other words, it also intends the effect of improving the amount of biomass or harvest index relative to the amount of phosphate applied or absorbed compared to conditions in which the phosphate absorption enhancer of the present invention is not applied.
「リン酸吸収亢進」とは、土壌から植物体内へのリン酸吸収が亢進されることが意図され、「リン吸収効率」は、土壌から植物体内へのリン吸収の効率を意味している。なお、「リン吸収」におけるリン形態は、植物が吸収して利用可能な形態のあらゆるリン化合物を包含するが、土壌中のリンは、通常リン酸の形態で存在しているリン化合物が植物に吸収される。よって「リン吸収」は「リン酸吸収」とも言い換えることができる。「リン酸吸収亢進剤」は「リン吸収亢進剤」とも言い換えることができる。また、土壌からの植物体内への「リン吸収」は、例えば植物体内のリン酸(またはリン化合物)含量変化を指標として評価することができる。つまり、リン酸吸収亢進剤施用なしの植物体と比較して、リン酸吸収亢進剤を施用した場合の植物体のリン酸含量またはリン化合物含量が増大している場合、あるいは播種時から各時点のサンプリング時までの個体あたりのリン酸またはリン化合物含有量が、播種から異なる時点でサンプリングしたサンプル同士を比較して高まった場合、これらはすなわち「リン吸収が亢進した」と見做すことができる。 "Enhanced phosphate absorption" means that phosphate absorption from soil into the plant body is enhanced, and "phosphorus absorption efficiency" means the efficiency of phosphorus absorption from soil into the plant body. The phosphorus form in "phosphorus absorption" includes all phosphorus compounds in a form that can be absorbed and used by plants, but phosphorus in soil is usually absorbed by plants in the form of phosphorus. Therefore, "phosphorus absorption" can also be rephrased as "phosphate absorption". "Phosphate absorption enhancer" can also be rephrased as "phosphorus absorption enhancer". In addition, "phosphorus absorption" from soil into the plant body can be evaluated, for example, using the change in the phosphorus (or phosphorus compound) content in the plant body as an indicator. In other words, if the phosphorus content or phosphorus compound content of a plant body applied with a phosphate absorption enhancer is increased compared to a plant body without the application of a phosphate absorption enhancer, or if the phosphorus or phosphorus compound content per individual from the time of sowing to the time of sampling at each time point is higher than the samples sampled at different times from sowing, these can be considered to be "enhanced phosphorus absorption".
「リン吸収効率を向上させる」とは、本発明のリン酸吸収亢進剤を施用しない条件と比較して、リン吸収効率を向上させる効果を意味する。すなわち、本発明のリン酸吸収亢進剤を施用しない条件と比較して、植物の重量あたりのリン量、すなわちリン含量を向上させる効果も意図している。 "Improving phosphorus absorption efficiency" means the effect of improving phosphorus absorption efficiency compared to conditions in which the phosphate absorption enhancer of the present invention is not applied. In other words, it also intends the effect of improving the amount of phosphorus per plant weight, i.e., the phosphorus content, compared to conditions in which the phosphate absorption enhancer of the present invention is not applied.
本明細書において、「収穫指数」とは、植物全体の重さに対する収穫物の重さの割合が意図される。換言すれば、植物個体の全バイオマス量に対する収穫物のバイオマス量の割合が意図される。 In this specification, the term "harvest index" refers to the ratio of the weight of the harvested crop to the weight of the entire plant. In other words, the ratio of the biomass of the harvested crop to the total biomass of the plant.
なお、本明細書において、「収穫物」とは、その植物において食糧となる部分、例えば、実を食する植物の場合は実、種子を食する植物の場合は種子、茎を食する植物の場合は茎、根を食する植物の場合は根、花を食する植物の場合は花、葉を食する植物の場合は葉等が意図されるが、これだけではなく、食糧とならないが、該植物において栽培の目的産物を含む部分も含まれる。具体的には、例えば、観賞に用いられる植物の場合、上記収穫物には、観賞の対象となる花、茎、葉、根、および種子等が含まれる。 In this specification, the term "harvest product" refers to the parts of the plant that are used as food, such as the fruit in the case of a plant that is eaten for its fruit, the seeds in the case of a plant that is eaten for its seeds, the stems in the case of a plant that is eaten for its stems, the roots in the case of a plant that is eaten for its roots, the flowers in the case of a plant that is eaten for its flowers, and the leaves in the case of a plant that is eaten for its leaves, but also includes parts of the plant that are not used as food but contain the product of cultivation. Specifically, for example, in the case of a plant that is used for ornamental purposes, the harvest product includes the flowers, stems, leaves, roots, seeds, etc. that are objects of ornamental use.
また、本明細書において、「収穫指数を向上させる」とは、本発明のリン酸吸収亢進剤を施肥しない条件と比較して収穫指数を向上させる効果を意味し、単位面積収穫量を最大限得られるように最適化した従来の標準的な施肥条件でも、全バイオマス量に対する収穫物のバイオマス量の割合を増加させることを意味する。植栽密度を上げることで単位面積あたりの収穫量は向上するが、その効果は一定の植栽密度で飽和する。本発明において、「収穫指数を向上させる」とは、こうした植栽条件でも、全バイオマス量に対する収穫物のバイオマス量の割合を増加させる効果を意味する。 In addition, in this specification, "improving the harvest index" refers to the effect of improving the harvest index compared to conditions in which the phosphate absorption enhancer of the present invention is not applied as fertilizer, and means increasing the ratio of the harvested biomass to the total biomass even under conventional standard fertilization conditions optimized to maximize the yield per unit area. Increasing the planting density improves the yield per unit area, but this effect saturates at a certain planting density. In this invention, "improving the harvest index" refers to the effect of increasing the ratio of the harvested biomass to the total biomass even under such planting conditions.
「リン肥料」とは、リン化合物およびその誘導体を含み、当技術分野において慣用的に使用されている肥料である。配合されるリン化合物およびその誘導体の詳細は後述する。 "Phosphorus fertilizer" refers to a fertilizer that contains phosphorus compounds and their derivatives and is commonly used in the art. Details of the phosphorus compounds and their derivatives that are included are described below.
「リン肥料の施肥量を低減する」とは、植物を栽培している間に必要となるリン肥料の総施肥量を低減することを指し、具体的には、本発明のリン酸吸収亢進剤を施肥しない、リン肥料の従来の総施肥量(例えば、植物が栽培される対象の土壌のリン酸吸収係数および有効態リン酸量から決定される、従来技術の施肥量算出法から算出されるリン肥料の総施肥量)よりもリン肥料の総施肥量を低減することを指す。 "Reducing the amount of phosphorus fertilizer applied" refers to reducing the total amount of phosphorus fertilizer applied that is required while cultivating a plant, and specifically refers to reducing the total amount of phosphorus fertilizer applied compared to the conventional total amount of phosphorus fertilizer applied without application of the phosphate absorption enhancer of the present invention (for example, the total amount of phosphorus fertilizer applied calculated by the conventional fertilizer application calculation method that is determined from the phosphate absorption coefficient and available phosphate amount of the soil in which the plant is cultivated).
本明細書において、「養液栽培」または「水耕栽培」とは、植物の生長に必要な養水分を液肥として与える栽培方法全般を指す。すなわち、根を支持するための培地(以下、支持体ともいう)を用いる場合と用いない場合の両者を広く包含する。 In this specification, "nutrient solution culture" or "hydroponic culture" refers to any cultivation method that provides plants with the nutrients and moisture they need to grow in the form of liquid fertilizer. In other words, it broadly includes both cultivation methods that use a medium (hereinafter also referred to as a support) to support the roots and those that do not.
〔1.植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率を向上させるための組成物〕
本発明は、リン酸吸収亢進剤を含有している、植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率を向上させるための組成物であって、上記リン酸吸収亢進剤が、グルタチオンまたはその誘導体である、組成物を提供する。好ましい実施形態において、本発明の組成物は、リン不良土壌または条件下において植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率を向上させるための組成物である。
[1. Composition for improving phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency in plants]
The present invention provides a composition for improving phosphorus uptake efficiency and/or phosphorus utilization efficiency in plants, comprising a phosphate absorption enhancer, wherein the phosphate absorption enhancer is glutathione or a derivative thereof. In a preferred embodiment, the composition of the present invention is a composition for improving phosphorus uptake efficiency and/or phosphorus utilization efficiency in plants in phosphorus-deficient soil or conditions.
(リン酸吸収亢進剤)
本明細書中で使用される場合、「リン酸吸収亢進剤」は、特にリン不良土壌または条件において、植物のリン吸収を高めることができる物質、または、植物中のリン含量を高めることができる物質が意図され、グルタチオンまたはその誘導体である。本発明において、リン酸吸収亢進剤は、植物に接触させることによって植物に吸収されて作用する物質であることが好ましい。
(Phosphate absorption enhancer)
As used herein, the term "phosphate absorption enhancer" refers to a substance capable of enhancing phosphorus absorption by plants, particularly in phosphorus poor soils or conditions, or capable of increasing the phosphorus content in plants, and is glutathione or a derivative thereof. In the present invention, the phosphate absorption enhancer is preferably a substance that is absorbed by plants and acts by contacting the plants.
後述する実施例に示されるように、通常の条件下にて栽培した植物または硝酸アンモニウムを施用して栽培した植物と比較して、酸化型グルタチオンまたは還元型グルタチオンを施用して栽培した植物では、リン吸収量・リン利用効率が顕著に増加していた。また、後述する実施例では、低リン濃度の土壌であっても植物のリン吸収が亢進され、リン利用効率も向上し、植物は、生長に十分なリン酸を取り込んでいた。 As shown in the examples below, compared to plants grown under normal conditions or plants grown with ammonium nitrate, plants grown with oxidized glutathione or reduced glutathione showed significantly increased phosphorus absorption and phosphorus utilization efficiency. Furthermore, in the examples below, even in soil with a low phosphorus concentration, plant phosphorus absorption was enhanced, phosphorus utilization efficiency was improved, and plants took up sufficient phosphate for growth.
(グルタチオンまたはその誘導体)
生体内での解毒作用や抗酸化作用を有するグルタチオンは、γ-Glu-Cys-Glyからなるトリペプチドであり、植物において硫黄を貯蔵するため、または輸送するための一形態である。本発明の方法において、植物に施用されるグルタチオンまたはその誘導体としては、酸化型グルタチオン(以下、「GSSG」ともいう)であっても還元型グルタチオン(以下、「GSH」ともいう)またはその誘導体であってもよい。本願明細書において「酸化型グルタチオン」とは、例えば、2分子の還元型グルタチオンがジスルフィド結合によってつながった分子を指す。グルタチオンの誘導体としては、ホモグルタチオン、カルボキシプロピルグルタチオンおよびジカルボキシエチルグルタチオン等が挙げられる。また、グルタチオンまたは上記誘導体のエステル体もまた、グルタチオンの誘導体に包含される。また、本明細書でグルタチオンまたはその誘導体というとき、これらの塩の形態およびこれらの無水物または水和物の形態も包含する。グルタチオンまたはその誘導体の塩の形態としては、アンモニウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、ナトリウム塩、リチウム塩、カリウム塩等が挙げられるが特に限定されない。また、無水物または水和物の形態としては、0~8水和物が挙げられるが、これらに限定されない。すなわち、本発明に使用されるグルタチオンまたはその誘導体は、酸化型グルタチオン、還元型グルタチオン、ホモグルタチオン、カルボキシプロピルグルタチオン、ジカルボキシエチルグルタチオン、およびこれらのエステル体からなる群より選択される物質であり得る。
(Glutathione or its derivatives)
Glutathione, which has detoxification and antioxidant effects in vivo, is a tripeptide consisting of γ-Glu-Cys-Gly, and is a form for storing or transporting sulfur in plants. In the method of the present invention, glutathione or a derivative thereof applied to plants may be oxidized glutathione (hereinafter also referred to as "GSSG") or reduced glutathione (hereinafter also referred to as "GSH") or a derivative thereof. In the present specification, "oxidized glutathione" refers to, for example, a molecule in which two molecules of reduced glutathione are linked by a disulfide bond. Examples of glutathione derivatives include homoglutathione, carboxypropyl glutathione, and dicarboxyethyl glutathione. Esters of glutathione or the above derivatives are also included in the glutathione derivatives. In the present specification, glutathione or a derivative thereof includes salts thereof and anhydrous or hydrated forms thereof. Examples of salt forms of glutathione or its derivatives include, but are not limited to, ammonium salts, calcium salts, magnesium salts, sodium salts, lithium salts, potassium salts, etc. Examples of anhydrous or hydrated forms include, but are not limited to, 0-8 hydrates. That is, the glutathione or its derivatives used in the present invention may be a substance selected from the group consisting of oxidized glutathione, reduced glutathione, homoglutathione, carboxypropyl glutathione, dicarboxyethyl glutathione, and esters thereof.
本発明に使用されるグルタチオンまたはその誘導体は、その製造条件は特に限定されず、人工的に合成されたものであっても、天然物由来のものであってもよい。また、その精製度は高いものであっても低いものであってもよく、市販品が利用されてもよい。 The manufacturing conditions for the glutathione or its derivatives used in the present invention are not particularly limited, and they may be artificially synthesized or derived from natural products. In addition, the degree of purification may be high or low, and commercially available products may be used.
グルタチオンまたはその誘導体は、還元型であっても酸化型であってもよいが、酸化型であることが好ましい。 Glutathione or its derivatives may be in either reduced or oxidized form, but is preferably in the oxidized form.
GSHは、酸化されやすい性質を有している。そのため、グルタチオンとして、GSHとGSSGとが混合した状態で含まれていてもよい。 GSH has the property of being easily oxidized. Therefore, glutathione may contain a mixture of GSH and GSSG.
本発明の組成物にグルタチオンまたはその誘導体としてGSHを含有させ、その保存時もしくは使用時に、該GSHをGSSGに酸化させる形態とすることができる。また、植物体に施用後に、GSHがGSSGに酸化される形態としてもよい。 The composition of the present invention may contain GSH as glutathione or a derivative thereof, and the GSH may be oxidized to GSSG during storage or use. The composition may also be in a form in which the GSH is oxidized to GSSG after application to a plant body.
なお、GSHをGSSGに酸化させる方法は特に限定されるものではない。例えば、空気酸化により、GSHをGSSGに容易に変換することができる。また、従来公知のあらゆる人為的な方法で、GSHをGSSGに変換してもよい。 The method for oxidizing GSH to GSSG is not particularly limited. For example, GSH can be easily converted to GSSG by air oxidation. GSH may also be converted to GSSG by any artificial method known in the art.
本発明者を含む研究グループは、植物の発芽、成長、開花のメカニズムについて、これまで研究を進めており、植物体の一部から誘導されたカルスを、グルタチオンを含有する再分化培地で培養することにより、発根を促進し、効率よく短期間でカルスから再分化体が得られること(特許文献1および2等)や、グルタチオンを用いて植物の栽培を行うことにより、当該栽培植物の種子の数や花の数を著しく増加させることができることや、植物ホルモン(例えば、ジベレリン)の合成機能または応答機能に変異を有する植物体を、グルタチオンを用いて栽培することによって、わき芽を顕著に増加させることができ、それに伴って花(莢)の数も増加させることができること(特許文献5等)、植物体の糖度を向上させること(特許文献6等)、植物のアミノ酸含量を高めること(特許文献7等)を見出している。しかし、グルタチオンまたはその誘導体をリン酸吸収亢進剤として用いる、すなわち、植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率を向上させるために用いるという用途は、従来の当該物質の用途とは全く異質の新規用途である。また、リン吸収効率および/またはリン利用効率を向上した植物が得られるという効果は、従来の用途からは全く予測できなかった。このように本発明は、本発明者らによる全く新たな発見に基づいて成されたものである。 A research group including the present inventor has been conducting research into the mechanisms of plant germination, growth, and flowering, and has found that by cultivating callus induced from a part of a plant body in a regeneration medium containing glutathione, rooting can be promoted and regenerated plants can be obtained efficiently from the callus in a short period of time (Patent Documents 1 and 2, etc.), that by cultivating a plant using glutathione, the number of seeds and the number of flowers of the cultivated plant can be significantly increased, that by cultivating a plant body having a mutation in the synthesis function or response function of a plant hormone (e.g., gibberellin) using glutathione, the number of side buds can be significantly increased, and the number of flowers (pods) can be increased accordingly (Patent Document 5, etc.), that the sugar content of the plant body can be improved (Patent Document 6, etc.), and that the amino acid content of the plant can be increased (Patent Document 7, etc.). However, the use of glutathione or its derivatives as a phosphate absorption enhancer, i.e., to improve the phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency of plants, is a new use that is completely different from the conventional uses of the substance. Furthermore, the effect of obtaining plants with improved phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency was completely unpredictable from previous uses. Thus, the present invention was made based on a completely new discovery by the inventors.
(組成物)
本発明のリン酸吸収亢進剤の施用においては、化合物としてのグルタチオンまたはその誘導体が直接用いられても、グルタチオンまたはその誘導体を含有している組成物が用いられてもよい。リン酸吸収亢進剤の形態としては、固体の形態および液体の形態が挙げられる。また、少なくともグルタチオンまたはその誘導体を成分として含有する、組成物の形態であってもよい。
(Composition)
In the application of the phosphate absorption enhancer of the present invention, glutathione or its derivatives as a compound may be used directly, or a composition containing glutathione or its derivatives may be used.The form of the phosphate absorption enhancer includes solid form and liquid form.It may also be in the form of a composition that contains at least glutathione or its derivatives as a component.
(その他の成分および剤型)
また、本発明の組成物には、グルタチオンまたはその誘導体の作用効果が損なわれない範囲であれば、他の成分を含有させてもよい。
(Other ingredients and dosage forms)
Furthermore, the composition of the present invention may contain other ingredients as long as the effects of glutathione or its derivatives are not impaired.
本発明に係る組成物は、グルタチオンまたはその誘導体以外のリン酸吸収亢進剤を含んでいてもよい。グルタチオンまたはその誘導体以外のリン酸吸収亢進剤としては、グルタチオンの合成またはグルタチオン生成量を増大させる物質等が挙げられる。 The composition according to the present invention may contain a phosphate absorption enhancer other than glutathione or its derivatives. Examples of phosphate absorption enhancers other than glutathione or its derivatives include substances that increase the synthesis of glutathione or the amount of glutathione produced.
一実施形態では、本発明の組成物は、リン化合物またはその誘導体をさらに含有している。別の実施形態では、本発明の組成物は、リン化合物またはその誘導体をと組み合わせて使用される。 In one embodiment, the composition of the present invention further contains a phosphorus compound or a derivative thereof. In another embodiment, the composition of the present invention is used in combination with a phosphorus compound or a derivative thereof.
(リン化合物およびその誘導体)
一般に、リン酸は、その溶解性によって、水溶性リン酸(水に可溶性のリン酸)、可溶性リン酸およびク溶性リン酸(水に不溶性であり、且つ2%のクエン酸に可溶性)に分類される。水溶性リン酸は速効性であるのに対して、可溶性リン酸およびク溶性リン酸は緩効性である。
(Phosphorus compounds and their derivatives)
Generally, phosphoric acid is classified according to its solubility into water-soluble phosphoric acid (phosphate soluble in water), soluble phosphoric acid, and citric acid-soluble phosphoric acid (insoluble in water and soluble in 2% citric acid). Water-soluble phosphoric acid is fast-acting, whereas soluble phosphoric acid and citric acid-soluble phosphoric acid are slow-acting.
リン化合物またはその誘導体は、リン酸石灰(過リン酸石灰、重過リン酸石灰等;水溶性リン酸とク溶性リン酸との混合)、熔成リン、重焼リン、焼成リン、リン安(硫リン安、リン硝安カリウム、塩リン安等)、亜リン酸、有機物リン(骨粉質類、魚粉類等の動物物由来の物質等)、腐植酸リン、苦土過リン酸、ポリリン酸アンモニウム、メタリン酸カリウム、メタリン酸カルシウム、苦土リン酸、リンスター(登録商標)(ジェイカムアグリ株式会社)およびリン酸緩衝液などの形態であり得る。一実施形態ではこのうち、リン化合物またはその誘導体は、過リン酸石灰、重過リン酸石灰、熔成リン、重焼リン、リン安、亜リン酸および有機物リンからなる群より選択される。なお、土壌中の水素イオン濃度(つまり、pH)を低下させつつ、リン濃度を上昇させる観点からは、リン酸石灰(過リン酸石灰、重過リン酸石灰等)であることが好ましい。また、土壌中でリン酸固定されにくく、肥料の有効性が高いという観点からは、熔成リンなどのク溶性リン酸がより好ましい。 The phosphorus compound or its derivatives may be in the form of calcium phosphate (calcium superphosphate, calcium triphosphate, etc.; a mixture of water-soluble phosphoric acid and citrate-soluble phosphoric acid), fused phosphorus, burned phosphorus, burned phosphorus, ammonium phosphate (ammonium sulfate, potassium ammonium nitrate, ammonium chloride, etc.), phosphorous acid, organic phosphorus (animal-derived substances such as bone meal and fish meal), humic acid phosphorus, magnesia superphosphate, ammonium polyphosphate, potassium metaphosphate, calcium metaphosphate, magnesia phosphoric acid, Linstar (registered trademark) (J-CAM AGRI Co., Ltd.), and phosphate buffer solution. In one embodiment, the phosphorus compound or its derivatives are selected from the group consisting of calcium superphosphate, calcium triphosphate, fused phosphorus, burned phosphorus, ammonium phosphate, phosphorous acid, and organic phosphorus. From the viewpoint of increasing the phosphorus concentration while decreasing the hydrogen ion concentration (i.e., pH) in the soil, calcium phosphate (calcium superphosphate, calcium triphosphate, etc.) is preferable. Furthermore, soluble phosphates such as fused phosphorus are more preferable because they are less likely to be fixed in the soil and are more effective as fertilizers.
リン酸緩衝液としては、例えばリン酸、リン酸カリウム塩、リン酸ナトリウム塩、リン酸アンモニウム塩およびこれらの混合物からなる緩衝液等が挙げられる。リン酸カリウム塩としては、リン酸カリウム、リン酸水素二カリウム(K2HPO4)、リン酸二水素カリウム(KH2PO4)等が挙げられる。また、リン酸ナトリウム塩としては、リン酸ナトリウム(Na3PO4)、リン酸水素二ナトリウム(Na2HPO4)、リン酸二水素ナトリウム(NaH2PO4)等が挙げられる。さらに、リン酸アンモニウム塩としては、リン酸アンモニウム((NH4)2PO4)、リン酸水素二アンモニウム((NH4)2HPO4、(リン安))、リン酸二水素アンモニウム(NH4H2PO4)等が挙げられる。 Examples of the phosphate buffer include phosphoric acid, potassium phosphate, sodium phosphate, ammonium phosphate, and mixtures thereof. Examples of the potassium phosphate include potassium phosphate, dipotassium hydrogen phosphate (K 2 HPO 4 ), and potassium dihydrogen phosphate (KH 2 PO 4 ). Examples of the sodium phosphate include sodium phosphate (Na 3 PO 4 ), disodium hydrogen phosphate (Na 2 HPO 4 ), and sodium dihydrogen phosphate (NaH 2 PO 4 ). Examples of the ammonium phosphate include ammonium phosphate ((NH 4 ) 2 PO 4 ), diammonium hydrogen phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 , (ammonium phosphate)), and ammonium dihydrogen phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ).
一例において、本発明の組成物に含有されるまたは本発明の組成物と組み合わせて使用されるリン化合物は、リン酸水素二ナトリウム(Na2HPO4)とリン酸二水素ナトリウム(NaH2PO4)との混合物からなるリン酸緩衝液である。 In one example, the phosphorus compound contained in or used in combination with the composition of the present invention is a phosphate buffer consisting of a mixture of disodium hydrogen phosphate ( Na2HPO4 ) and sodium dihydrogen phosphate ( NaH2PO4 ).
また、組成物に含有されるまたは組み合わせて使用されるリン化合物またはその誘導体の量は、施用される対象植物や土壌などに応じて適切に設定され、特に限定されるものではない。 The amount of phosphorus compound or its derivative contained in the composition or used in combination is appropriately set depending on the target plant or soil to which it is applied, and is not particularly limited.
さらに本発明の組成物は、窒素化合物またはその誘導体(尿素、硝酸アンモニウム、硝酸苦土アンモニウム、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、硝酸ソーダ、硝酸カルシウム、硝酸カリウム、石灰窒素等)、カリウム化合物またはその誘導体(塩化カリウム、硫酸カリウム、硫酸カリソーダ、硫酸カリ苦土、重炭酸カリウム、リン酸カリウム等)、および一般的な肥料に添加されるその他成分をさらに含んでいてもよい。 The composition of the present invention may further contain a nitrogen compound or a derivative thereof (urea, ammonium nitrate, ammonium magnesium nitrate, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium phosphate, sodium nitrate, calcium nitrate, potassium nitrate, lime nitrogen, etc.), a potassium compound or a derivative thereof (potassium chloride, potassium sulfate, potassium sodium sulfate, magnesium potassium sulfate, potassium bicarbonate, potassium phosphate, etc.), and other components added to general fertilizers.
また本発明の組成物は、土壌のpH、EC(電気伝導度)および水分を調整するための従来公知の土壌改良剤をさらに含んでいてもよい。かかる土壌改良剤としては、塩酸、硫酸、硝酸等のpH調整剤、および高分子吸水ポリマー等の保湿剤が挙げられる。なお、EC(電気伝導度)とは、土壌中の水溶性塩類の総量を表し、土壌溶液の中に溶解している硝酸、硫酸などの塩類の量の指標である。ECは作物の耐塩性の指標となる。 The composition of the present invention may further contain a conventionally known soil conditioner for adjusting the pH, EC (electrical conductivity) and moisture of the soil. Examples of such soil conditioners include pH adjusters such as hydrochloric acid, sulfuric acid and nitric acid, and moisturizing agents such as high molecular weight absorbent polymers. Note that EC (electrical conductivity) represents the total amount of water-soluble salts in the soil, and is an index of the amount of salts such as nitric acid and sulfuric acid dissolved in the soil solution. EC is an index of the salt tolerance of crops.
本発明の組成物は、固体の形態であっても液体の形態であってもよい。例えば、本発明の組成物は、水または従来公知の液体担体等に溶解されて、液剤、乳剤またはゲル状剤等の形態で提供されてもよい。そのような液体担体として、キシレン等の芳香族炭化水素類;エタノール、エチレングリコール等のアルコール類;アセトン等のケトン類;ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル等が挙げられるが、これらに限定されない。また、本発明の組成物は、グルタチオンまたはその誘導体を固形の担体成分に担持させた、固形剤、粉剤等であってもよい。そのような固形の担体成分としては、タルク、クレー、バーミキュライト、珪藻土、カオリン、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、白土、シリカゲル等の無機物;小麦粉、澱粉等の有機物等を例示できるが、これらに限定されない。また、本発明の組成物は、他の補助剤が適宜配合されていてもよい。そのような補助剤として、例えばアルキル硫酸エステル類、アルキルスルホン酸塩、アルキルアリールスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩等の陰イオン界面活性剤;高級脂肪族アミンの塩類等の陽イオン界面活性剤;ポリオキシエチレングリコールアルキルエーテル、ポリオキシエチレングリコールアシルエステル、ポリオキシエチレングリコール多価アルコールアシルエステル、セルロース誘導体等の非イオン界面活性剤;ゼラチン、カゼイン、アラビアゴム等の増粘剤;増量剤、結合剤等が挙げられる。 The composition of the present invention may be in a solid or liquid form. For example, the composition of the present invention may be dissolved in water or a conventionally known liquid carrier, and provided in the form of a liquid, emulsion, gel, or the like. Examples of such liquid carriers include, but are not limited to, aromatic hydrocarbons such as xylene; alcohols such as ethanol and ethylene glycol; ketones such as acetone; ethers such as dioxane and tetrahydrofuran; dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, and the like. The composition of the present invention may also be a solid agent, powder, or the like in which glutathione or a derivative thereof is supported on a solid carrier component. Examples of such solid carrier components include, but are not limited to, inorganic substances such as talc, clay, vermiculite, diatomaceous earth, kaolin, calcium carbonate, calcium hydroxide, white clay, and silica gel; and organic substances such as wheat flour and starch. The composition of the present invention may also be appropriately formulated with other auxiliary agents. Examples of such adjuvants include anionic surfactants such as alkyl sulfates, alkyl sulfonates, alkylaryl sulfonates, and dialkyl sulfosuccinates; cationic surfactants such as salts of higher aliphatic amines; nonionic surfactants such as polyoxyethylene glycol alkyl ethers, polyoxyethylene glycol acyl esters, polyoxyethylene glycol polyhydric alcohol acyl esters, and cellulose derivatives; thickeners such as gelatin, casein, and gum arabic; extenders, binders, and the like.
必要に応じて、少なくとも1種類の他の植物生長調節剤またはリン酸吸収亢進剤(例えば安息香酸、ニコチン酸、ニコチン酸アミドおよびピペコリン酸等)を、本発明の所定の効果を損なわない限度において、組成物中に配合することもできる。また、後述するリン肥料を包含する、従来公知の肥料を、組成物中に配合してもよい。 If necessary, at least one other plant growth regulator or phosphate absorption enhancer (e.g., benzoic acid, nicotinic acid, nicotinamide, pipecolic acid, etc.) can be blended into the composition to the extent that it does not impair the intended effect of the present invention. In addition, conventionally known fertilizers, including phosphorus fertilizers described below, may be blended into the composition.
(組成物の剤型)
本発明の組成物の剤型は、特に限定されないが、液体剤、錠剤、散剤または顆粒剤の形態であり得る。
(Formulation of Composition)
The dosage form of the composition of the present invention is not particularly limited, and may be in the form of a liquid, tablet, powder, or granule.
なお、リン酸吸収亢進剤を含む溶液を首尾よく調製する目的で利用される場合、本発明の組成物は、錠剤、散剤または顆粒剤の形態であることが好ましい。そして、得られた溶液中のリン酸吸収亢進剤の最終濃度が上述した範囲内になるように、リン酸吸収亢進剤が組成物中に含有されていることが好ましい。 When used for the purpose of successfully preparing a solution containing a phosphate absorption enhancer, the composition of the present invention is preferably in the form of a tablet, powder or granules. And, it is preferable that the phosphate absorption enhancer is contained in the composition so that the final concentration of the phosphate absorption enhancer in the obtained solution is within the above-mentioned range.
本発明のリン酸吸収亢進剤を施用することにより、植物当たりのリン吸収効率が向上し、および/または植物のリン利用効率を向上させることができる。特に、本発明のリン酸吸収亢進剤を施用することにより、リン不良土壌またはリン不良条件においても、植物当たりのリン吸収効率が向上し、および/または植物のリン利用効率を向上させることができる。したがって、リン酸吸収亢進剤の利用によりリンの効率的な施肥を実現することができる。さらには、植物の収穫指数を増加させることができるため、単位面積あたりの食糧やバイオマス資源の増産を可能とするのみならず、産業上、利用されうる植物およびそれらから得られる収穫物の増産のための植物の栽培において好適に適用される。 By applying the phosphate absorption enhancer of the present invention, the phosphorus absorption efficiency per plant can be improved and/or the phosphorus utilization efficiency of the plant can be improved. In particular, by applying the phosphate absorption enhancer of the present invention, the phosphorus absorption efficiency per plant can be improved and/or the phosphorus utilization efficiency of the plant can be improved even in phosphorus-poor soil or under phosphorus-poor conditions. Therefore, efficient phosphorus fertilization can be realized by using the phosphate absorption enhancer. Furthermore, since the harvest index of the plant can be increased, not only can the production of food and biomass resources per unit area be increased, but it is also suitably applied to the cultivation of plants that can be used industrially and plants for increasing the production of the harvests obtained from them.
また、本発明のリン酸吸収亢進剤を施用することにより、リン不良土壌または条件下においても植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率を著しく高めることができるため、リン不良土壌または条件下でも植物を良好に生育させることができる。ある土壌または生育条件がリン不良土壌または条件であるか否かは、栽培植物や栽培条件によって判断されるので相対的なものではあるが、土壌中の植物が吸収可能な形態のリン酸量を測定する方法、土壌中のリン酸吸収係数を求める方法などによって評価することができる。例えば、慣用的な栽培土壌または条件に含まれるリン酸(またはリン)の量を基準とした場合、その90%以下、例えば90%~1%、75%~1%、50%~1%、25%~1%のリン酸(またはリン)を含む土壌または条件がリン不良土壌または条件に相当する。また、当技術分野において公知のリン不良土壌の例をそのリン酸吸収係数とともに挙げる:腐植質火山灰土壌(リン酸吸収係数2000以上)、火山灰土壌(黒ボク土を包含する)(リン酸吸収係数2000~1500(黒ボク土はリン酸吸収係数1500以上))、洪積土壌(リン酸吸収係数1500~700)および沖積土壌(リン酸吸収係数700以下)。 In addition, by applying the phosphate absorption enhancer of the present invention, the phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency of plants can be significantly increased even in phosphorus-poor soil or conditions, so that plants can grow well even in phosphorus-poor soil or conditions. Whether a certain soil or growth condition is phosphorus-poor soil or condition is determined based on the cultivated plants and cultivation conditions, and is therefore relative, but can be evaluated by a method for measuring the amount of phosphorus in a form that can be absorbed by plants in the soil, a method for calculating the phosphorus absorption coefficient in the soil, etc. For example, when the amount of phosphorus (or phosphorus) contained in conventional cultivation soil or conditions is used as a standard, soil or conditions containing 90% or less of that, for example, 90% to 1%, 75% to 1%, 50% to 1%, or 25% to 1% of phosphorus (or phosphorus) correspond to phosphorus-poor soil or conditions. Also included are examples of phosphorus poor soils known in the art, along with their phosphate absorption coefficients: humic volcanic ash soils (phosphate absorption coefficients of 2000 or more), volcanic ash soils (including Andosols) (phosphate absorption coefficients of 2000-1500 (Andosols have a phosphate absorption coefficient of 1500 or more)), diluvial soils (phosphate absorption coefficients of 1500-700), and alluvial soils (phosphate absorption coefficients of 700 or less).
リン酸吸収亢進剤の施用方法、施用量等については、以下の、植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率を向上させる方法の項目にて詳述する。 The application method and application amount of the phosphate absorption enhancer are described in detail below in the section on methods for improving phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency in plants.
〔2.植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率を向上させる方法〕
本発明は、植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率を向上させる方法であって、リン酸吸収亢進剤存在下で植物を栽培する工程を包含しており、上記リン酸吸収亢進剤が、グルタチオンまたはその誘導体である、方法を提供する。好ましい実施形態において、本発明の方法は、リン不良土壌または条件下において植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率を向上させる方法であり、リン不良土壌または条件下においてリン酸吸収亢進剤存在下で植物を栽培する工程を包含する。以下、本方法について詳細に説明する。
2. Method for improving phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus use efficiency in plants
The present invention provides a method for improving phosphorus uptake efficiency and/or phosphorus utilization efficiency of a plant, comprising the step of cultivating a plant in the presence of a phosphate absorption enhancer, the phosphate absorption enhancer being glutathione or a derivative thereof. In a preferred embodiment, the method of the present invention is a method for improving phosphorus uptake efficiency and/or phosphorus utilization efficiency of a plant in phosphorus-deficient soil or conditions, comprising the step of cultivating a plant in the presence of a phosphate absorption enhancer in phosphorus-deficient soil or conditions. The method will be described in detail below.
本方法に用いられるリン酸吸収亢進剤については、〔1.リン酸吸収亢進剤〕に記載のものが好適に用いられる。すなわち、本方法で施用されるリン酸吸収亢進剤は、グルタチオンまたはその誘導体を含有する組成物の形態で施用されてもよい。 As for the phosphate absorption enhancer used in this method, those described in [1. Phosphate absorption enhancers] are preferably used. In other words, the phosphate absorption enhancer applied in this method may be applied in the form of a composition containing glutathione or a derivative thereof.
(リン酸吸収亢進剤の施用時期について)
本発明のリン酸吸収亢進剤を施用する時期は特に限定されず、植物が、リン酸吸収亢進剤を常に吸収し得る条件下で施用してもよいし、栽培期間を通して、間欠的にリン酸吸収亢進剤を吸収し得る条件下で、本発明のリン酸吸収亢進剤を施用してもよく、特定の生育時期にのみ、リン酸吸収亢進剤を施用してもよい。間欠的条件としては、例えば、週1回または週2回といった間隔、あるいは、移植(植え替え)毎のような間隔で施用する条件が挙げられる。
(Time of application of phosphate absorption enhancers)
The timing of application of the phosphate absorption enhancer of the present invention is not particularly limited, and the phosphate absorption enhancer may be applied under conditions in which the plant can constantly absorb the phosphate absorption enhancer, or may be applied under conditions in which the plant can absorb the phosphate absorption enhancer intermittently throughout the cultivation period, or may be applied only during a specific growth period. Examples of intermittent conditions include application at intervals of once or twice a week, or at intervals such as every transplantation (replanting).
本発明のリン酸吸収亢進剤を間欠的に施用することにより、リン酸吸収亢進剤の使用量を減少させることができ、植物栽培にかかるコストを低減することができる。なお、本発明のリン酸吸収亢進剤を間欠的に施用する場合、一定の時間間隔で施用することが好ましいが、これに限定されず、不定の時間間隔で施用してもよい。例えば、本発明のリン酸吸収亢進剤を、植物の種子を播種した時点から与えてもよい。具体的には、播種後2ヶ月~半年弱程度で収穫時期に達する植物に本発明のリン酸吸収亢進剤を与える場合、播種した日に与えてもよく、好ましくは播種した日~播種後4週間、より好ましくは播種した日~播種後7週間、さらに好ましくは播種した日から収穫の日まで、定期的に与えることがさらに好ましい。この場合、本発明のリン酸吸収亢進剤を与える間隔としては特に限定されないが、一週間に1回~4回が好ましく、2~3回がより好ましい。 By applying the phosphate absorption enhancer of the present invention intermittently, the amount of the phosphate absorption enhancer used can be reduced, and the cost of plant cultivation can be reduced. When applying the phosphate absorption enhancer of the present invention intermittently, it is preferable to apply it at a fixed time interval, but this is not limited, and it may be applied at an indefinite time interval. For example, the phosphate absorption enhancer of the present invention may be applied from the time when the seeds of the plant are sown. Specifically, when the phosphate absorption enhancer of the present invention is applied to a plant that will reach the harvest time about two months to a little less than half a year after sowing, it may be applied on the day of sowing, preferably from the day of sowing to four weeks after sowing, more preferably from the day of sowing to seven weeks after sowing, and even more preferably, it is applied periodically from the day of sowing to the day of harvest. In this case, the interval at which the phosphate absorption enhancer of the present invention is applied is not particularly limited, but is preferably once to four times a week, and more preferably two to three times a week.
また、本発明のリン酸吸収亢進剤を施用する時間間隔は特に限定されるものではなく、施用されるリン酸吸収亢進剤の濃度、対象となる植物、および本発明のリン酸吸収亢進剤を施用する時期等に応じて決定すればよい。一般的には、適用対象となる植物が草本植物の場合、週1回~週2回とするか、追肥時期と同時期に行うことが好ましい。 The time interval for applying the phosphate absorption enhancer of the present invention is not particularly limited, and may be determined depending on the concentration of the phosphate absorption enhancer to be applied, the target plant, and the time of application of the phosphate absorption enhancer of the present invention. In general, when the target plant is a herbaceous plant, it is preferable to apply the enhancer once or twice a week, or at the same time as the top dressing period.
リン吸収効率および/またはリン利用効率が向上した収穫物として種子や果実を想定する場合、栄養生長期から生殖成長期への転換時期の前後(栄養生長期から生殖成長期への転換時期を含む)、または、その後の花芽形成期、または目的収穫物への転流が起きる時期に施用することが好ましい。このような構成によれば、特定の時期にのみ本発明のリン酸吸収亢進剤を用いるため、植物栽培にかかるコストを低減することができる。 When seeds or fruits are envisaged as crops with improved phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency, it is preferable to apply the agent before or after the transition from the vegetative growth stage to the reproductive growth stage (including the transition from the vegetative growth stage to the reproductive growth stage), or during the subsequent flower bud formation stage, or when translocation to the target crop occurs. With this configuration, the phosphate absorption enhancer of the present invention is used only at specific times, thereby reducing the costs associated with plant cultivation.
特定の時期にのみ、本発明のリン酸吸収亢進剤を施用する場合、特定の時期の一定期間、植物がリン酸吸収亢進剤を常に吸収し得る条件下で本発明のリン酸吸収亢進剤を施用してもよいし、特定の時期の一定期間、間欠的にリン酸吸収亢進剤を吸収し得る条件下で本発明のリン酸吸収亢進剤を施用してもよい。特定の時期の一定期間、間欠的に本発明のリン酸吸収亢進剤を施用することにより、植物の栽培コストをより一層低減することができる。 When the phosphate absorption enhancer of the present invention is applied only at a specific time, the phosphate absorption enhancer of the present invention may be applied under conditions in which the plant can constantly absorb the phosphate absorption enhancer for a certain period of time during the specific time, or the phosphate absorption enhancer of the present invention may be applied under conditions in which the plant can absorb the phosphate absorption enhancer intermittently for a certain period of time during the specific time. By applying the phosphate absorption enhancer of the present invention intermittently for a certain period of time during the specific time, the cost of cultivating the plant can be further reduced.
(リン酸吸収亢進剤の施用期間について)
リン酸吸収亢進剤を施用して植物を栽培する期間は、特に限定されないが、種子や果実を収穫物とする場合には、花をつける時期に基づいて、本発明の組成物またはリン酸吸収亢進剤を与える時期を設定してもよい。例えば、つぼみの時期に施用してもよいし、花弁が散った後に施用してもよいし、つぼみの時期から果実が実るまでの間、開花した時期から果実が実るまでの間、花弁が散ってから果実が実るまでの間に、本発明の組成物またはリン酸吸収亢進剤を施用してもよく、花序に塗布してもよい。
(Application period of phosphate absorption enhancer)
The period of cultivating plant by applying phosphate absorption enhancer is not particularly limited, but when harvesting seeds or fruit, the period of applying the composition of the present invention or the phosphate absorption enhancer can be set based on the flowering period.For example, the composition of the present invention or the phosphate absorption enhancer can be applied at the bud stage, or after the petals fall, or the composition of the present invention or the phosphate absorption enhancer can be applied from the bud stage to the fruiting period, from the flowering period to the fruiting period, or from the petals fall to the fruiting period, or can be applied to inflorescence.
施用期間は、栽培開始時点から収穫時点までであることが好ましい。なお、組成物の吸着体等を土壌に埋設し使用する場合には、植物体との接触時間が長くなり、液肥として土壌や植物に使用する場合よりも少量の施用で効果を発揮することができる。例えば、播種、挿し穂または苗の植え付けから、収穫まで持続的または断続的に施用されてもよく、播種、挿し穂または苗の植え付け直後から施用開始されてもよく、当該植物体の親株、挿し木育成または苗の育成の間から持続的または断続的に施用されてもよい。さらに別の実施形態において、リン酸吸収亢進剤の施用は追肥工程において行われる。 The application period is preferably from the start of cultivation to the time of harvest. When the composition is used by burying the adsorbent in the soil, the contact time with the plant body is longer, and the effect can be achieved with a smaller amount of application than when the composition is used as a liquid fertilizer in the soil or on the plant. For example, the composition may be applied continuously or intermittently from sowing, planting of cuttings or seedlings to harvest, or may be applied immediately after sowing, planting of cuttings or seedlings, or may be applied continuously or intermittently from the time of the parent plant, cutting growth or seedling growth of the plant body. In yet another embodiment, the phosphate absorption enhancer is applied in the top dressing process.
種子や果実を収穫物とする場合には、花をつける時期に基づいて、本発明のリン酸吸収亢進剤を与える時期を設定してもよい。例えば、つぼみの時期に施用してもよいし、花弁が散った後に施用してもよいし、つぼみの時期から果実が実るまでの間、開花した時期から果実が実るまでの間、花弁が散ってから果実が実るまでの間に、本発明のリン酸吸収亢進剤を施用してもよく、花序に塗布してもよい。 When seeds or fruits are harvested, the timing of application of the phosphate absorption enhancer of the present invention may be set based on the time when the flowers bloom. For example, the phosphate absorption enhancer of the present invention may be applied at the bud stage, or after the petals have fallen, or it may be applied from the bud stage to the time when the fruit ripens, from the flowering stage to the time when the fruit ripens, or from the time when the petals have fallen to the time when the fruit ripens, or it may be applied to the inflorescence.
(リン酸吸収亢進剤の施用量について)
植物に施用するリン酸吸収亢進剤の量は、その濃度や施用方法、施用対象に応じて調節することができるが、その量については、実際に植物に施用されるリン酸吸収亢進剤の総量によって定義付けることができる。リン酸吸収亢進剤を植物に施用することにより、当該植物全体の生育および/または収穫物の生育を促進させることができる。
(Application amount of phosphate absorption enhancer)
The amount of the phosphate absorption enhancer applied to the plant can be adjusted depending on its concentration, application method, and application target, but the amount can be defined by the total amount of the phosphate absorption enhancer actually applied to the plant. By applying the phosphate absorption enhancer to the plant, the growth of the entire plant and/or the growth of the harvested product can be promoted.
また、植物体に蓄積されるリン含量を、リン酸吸収亢進剤を施用しない場合と比較して増加させることができる。 In addition, the amount of phosphorus accumulated in the plant body can be increased compared to when a phosphate absorption enhancer is not applied.
栽培期間において施用するリン酸吸収亢進剤の濃度は、特定の範囲内であり得る。リン酸吸収亢進剤を植物に施用することにより、当該植物の生育をより効果的に促進させることができる。また、結果として植物体内に蓄積されるリン化合物およびその誘導体量を、リン酸吸収亢進剤を施用しない場合と比較してより効果的に増加させることができる。また、栽培期間を通して植物に与えるリン酸吸収亢進剤の総量は、例えば用いるリン酸吸収亢進剤と、等しいモル濃度のGSSGの重量に換算することができる。例えば、4週間の栽培期間に使用するGSSGの量は、植物1個体当たり12.5mg~300mgの範囲内であることが好ましく、土壌1L当たり60mg~1450mgの範囲内であることが好ましい。GSSGを施用して植物を栽培する期間は、特に限定されないが、収穫の5週間(35日)前から収穫時点までであることが好ましい。 The concentration of the phosphate absorption enhancer applied during the cultivation period may be within a specific range. By applying the phosphate absorption enhancer to a plant, the growth of the plant can be promoted more effectively. In addition, the amount of phosphorus compounds and their derivatives accumulated in the plant body can be increased more effectively than when the phosphate absorption enhancer is not applied. The total amount of the phosphate absorption enhancer applied to the plant throughout the cultivation period can be converted into, for example, the weight of GSSG at the same molar concentration as the phosphate absorption enhancer used. For example, the amount of GSSG used during a 4-week cultivation period is preferably within the range of 12.5 mg to 300 mg per plant, and preferably within the range of 60 mg to 1450 mg per liter of soil. The period during which the plant is cultivated with GSSG is not particularly limited, but is preferably from 5 weeks (35 days) before harvesting to the time of harvesting.
(固体の形態のリン酸吸収亢進剤の施用方法について)
固体の形態のリン酸吸収亢進剤の施用方法としては、例えば、植物を栽培する培地(支持体(例えば土壌など))に固体の形態のリン酸吸収亢進剤を混合する方法があげられる。
(Method of application of solid phosphate absorption enhancer)
An example of a method for applying a solid form of a phosphate absorption enhancer is to mix the solid form of the phosphate absorption enhancer with a medium (support (e.g., soil)) for cultivating a plant.
リン酸吸収亢進剤を固体の形態として植物に施用する場合、リン酸吸収亢進剤の使用濃度としては、特に限定されないが、0.1mg~4,000mgであることが好ましく、培地の容量1L当たり0.4mg~800mgであることがより好ましく、培地の容量1L当たり1mg~100mgであることがさらに好ましい。一例として、酸化型グルタチオン(GSSG)を1%粒剤の固体の形態で培地に施用することによって植物に施用する場合、培地の容量1L当たり0.01g~400gであることが好ましく、培地の容量1L当たり0.04g~80gであることがより好ましく、培地の容量1L当たり0.1g~10gであることがさらに好ましい。このような濃度であれば、植物の生育率をより向上させることができる。 When the phosphate absorption enhancer is applied to a plant in a solid form, the concentration of the phosphate absorption enhancer used is not particularly limited, but is preferably 0.1 mg to 4,000 mg, more preferably 0.4 mg to 800 mg per 1 L of medium volume, and even more preferably 1 mg to 100 mg per 1 L of medium volume. As an example, when oxidized glutathione (GSSG) is applied to a plant by applying it to a medium in the solid form of a 1% granule, it is preferably 0.01 g to 400 g per 1 L of medium volume, more preferably 0.04 g to 80 g per 1 L of medium volume, and even more preferably 0.1 g to 10 g per 1 L of medium volume. Such a concentration can further improve the growth rate of the plant.
また、リン酸吸収亢進剤は、錠剤、散剤または顆粒剤にて施用される場合、植物を生育させるときに用いる培地に含有させてもよいし、水耕栽培する植物に適用する場合に水中に入れて徐々に溶解させてもよい。水に溶解させるための固形剤等として提供して、使用するときに水に溶解させるようにしてもよい。 When the phosphate absorption enhancer is applied as a tablet, powder, or granule, it may be contained in the medium used for growing plants, or when applied to plants grown hydroponically, it may be placed in water and gradually dissolved. It may also be provided as a solid agent to be dissolved in water, and dissolved in water when used.
(液体の形態のリン酸吸収亢進剤の施用方法について)
液体の形態のリン酸吸収亢進剤の施用方法としては、植物全体もしくは一部、または植物を植え付ける支持体をリン酸吸収亢進剤を含む溶液で湿潤させる方法などが挙げられる。
(Method of application of liquid phosphate absorption enhancer)
Methods for applying the liquid phosphate absorption enhancer include wetting the whole or part of the plant, or a support on which the plant is to be planted, with a solution containing the phosphate absorption enhancer.
液体の形態にて提供される場合、本発明のリン酸吸収亢進剤を、植物を生育させるときに用いる培地等に含有させてもよいし、生長点、芽、葉、茎等の植物の一部または全体に散布、滴下または塗布してもよい。 When provided in liquid form, the phosphate absorption enhancer of the present invention may be contained in a culture medium or the like used for growing plants, or may be sprayed, dripped, or applied to a part or the whole of a plant, such as a growing point, bud, leaf, or stem.
リン酸吸収亢進剤を液体の形態の組成物として植物に施用する場合、リン酸吸収亢進剤の使用濃度は、0.0002mM~7mMが好ましく、0.0007mM~5mM、0.002mM~5mM、0.1mM~5mM、0.5mM~5mMがより好ましく、1mM~5mMがさらに好ましく、2mM~5mMがなおさらに好ましい。この範囲であれば、製造される植物の生育をより向上させることができる。液体の形態の組成物は、リン酸吸収亢進剤を、適当な溶媒(例えば、水など)に溶解させて調製され得る。水は、脱イオン水、蒸留水、逆浸透水、または水道水などのいずれも利用可能である。溶媒には、リン酸吸収亢進剤以外の成分、例えば市販の各種肥料や界面活性剤等を含ませることも可能である。なお、リン酸吸収亢進剤の濃度は、適用する植物の種類や、適用時期等に応じて適宜変更することができる。 When the phosphate absorption enhancer is applied to a plant as a liquid composition, the concentration of the phosphate absorption enhancer is preferably 0.0002 mM to 7 mM, more preferably 0.0007 mM to 5 mM, 0.002 mM to 5 mM, 0.1 mM to 5 mM, 0.5 mM to 5 mM, even more preferably 1 mM to 5 mM, and even more preferably 2 mM to 5 mM. This range can further improve the growth of the plant produced. The liquid composition can be prepared by dissolving the phosphate absorption enhancer in a suitable solvent (e.g., water, etc.). The water can be any of deionized water, distilled water, reverse osmosis water, and tap water. The solvent can also contain components other than the phosphate absorption enhancer, such as various commercially available fertilizers and surfactants. The concentration of the phosphate absorption enhancer can be changed appropriately depending on the type of plant to which it is applied and the time of application.
例えば、植物を栽培するための支持体をリン酸吸収亢進剤を含む溶液で湿潤させる方法として、さらに具体的には、リン酸吸収亢進剤を含む溶液を支持体上部から散水する方法、リン酸吸収亢進剤を含む溶液を満たした容器内に支持体を置床し底面から潅水させる方法などが例示される。支持体上部から散水する場合には、上部からの散水量はリン酸吸収亢進剤の使用条件およびポット容積等の栽培条件に応じて適宜調整することができ、支持体上部から散水する場合には、上部からの散水量はリン酸吸収亢進剤の使用条件・ポット容積等の栽培条件に応じて適宜調整することができ、例えば1mMのGSSGを用いることを想定した場合には、1個体あたり5mL/回~150mL/回が好ましく、8.5mL/回~100mL/回がより好ましく、20mL/回~50mL/回が更に好ましい。底面から潅水させる場合は、リン酸吸収亢進剤を含む溶液が支持体に、実質的に均一に湿潤されればよいが、このような場合に使用する液量・濃度としては、土壌あたりに施用するリン酸吸収亢進剤の量として定義付けることもできる。 For example, examples of methods for wetting a support for cultivating a plant with a solution containing a phosphate absorption enhancer include a method of sprinkling a solution containing a phosphate absorption enhancer from the top of the support, and a method of placing a support in a container filled with a solution containing a phosphate absorption enhancer and watering it from the bottom. When sprinkling water from the top of the support, the amount of water sprinkled from the top can be appropriately adjusted depending on the cultivation conditions such as the use conditions of the phosphate absorption enhancer and the pot volume. When sprinkling water from the top of the support, the amount of water sprinkled from the top can be appropriately adjusted depending on the cultivation conditions such as the use conditions of the phosphate absorption enhancer and the pot volume. For example, when assuming the use of 1 mM GSSG, 5 mL/time to 150 mL/time per individual is preferable, 8.5 mL/time to 100 mL/time is more preferable, and 20 mL/time to 50 mL/time is even more preferable. When watering from the bottom, it is sufficient that the solution containing the phosphate absorption enhancer is substantially uniformly wetted onto the support, but the amount and concentration of the liquid used in such a case can also be defined as the amount of phosphate absorption enhancer applied per unit of soil.
液体の形態の組成物を植物に直接散布する場合は、溶液を、スプレーなどを用いて、植物の一部または全体に、霧状に散布してもよい。溶液の散布量は、溶液中のリン酸吸収亢進剤濃度によって適宜設定される。散布回数は、1回でも2回以上であってもよいが、栽培開始時に散布することが好ましい。さらにリン酸吸収亢進剤の使用条件に応じて、栽培期間中に適宜(例えば数日(2日~7日)おき)追加で散布を行ってもよい。 When the liquid composition is directly sprayed on the plant, the solution may be sprayed in mist form over a part or the whole plant using a sprayer or the like. The amount of solution to be sprayed is appropriately set depending on the concentration of the phosphate absorption enhancer in the solution. The number of sprays may be one or more, but it is preferable to spray at the start of cultivation. Furthermore, additional sprays may be made as appropriate during the cultivation period (e.g., every few days (2 to 7 days)) depending on the conditions of use of the phosphate absorption enhancer.
なお、固体の形態または液体の形態のリン酸吸収亢進剤の施用において、リン酸吸収亢進剤を含む培地または溶液は、リン酸吸収亢進剤が上記濃度範囲内に調製された後に植物に供給されることが好ましいが、植物に取り込まれる段階でリン酸吸収亢進剤が培地または溶液と混合されていればよい。よって、リン酸吸収亢進剤を含有しない培地または溶液と補助剤とが、同時にまたは連続的に、植物の外表面に直接的に供給されても、植物の近傍(支持体または用土)に供給されてもよい。このような手順を用いることによって、植物は、補助剤が混合された培地または溶液を取り込むことができる。また、グルタチオンもしくはその誘導体またはそれを含む組成物を、従来公知の肥料または植物ホルモン等の薬剤と混合して植物に与えてもよい。 In addition, in the application of a phosphate absorption enhancer in a solid or liquid form, it is preferable that the medium or solution containing the phosphate absorption enhancer is supplied to the plant after the phosphate absorption enhancer is prepared within the above-mentioned concentration range, but it is sufficient that the phosphate absorption enhancer is mixed with the medium or solution at the stage of uptake by the plant. Therefore, the medium or solution not containing the phosphate absorption enhancer and the auxiliary agent may be supplied directly to the outer surface of the plant or supplied near the plant (to the support or soil) simultaneously or continuously. By using such a procedure, the plant can uptake the medium or solution mixed with the auxiliary agent. In addition, glutathione or a derivative thereof, or a composition containing it, may be mixed with a conventionally known fertilizer or a drug such as a plant hormone and given to the plant.
(栽培支持体および栽培装置)
本発明の方法の栽培工程において、植物の栽培に使用される水耕栽培装置等は、公知のものが用いられる。また、栽培に用いる支持体および養液なども公知のものを用いることができる。
(Cultivation support and cultivation device)
In the cultivation step of the method of the present invention, a hydroponic cultivation apparatus and the like used for cultivating plants may be known. Also, a support and a nutrient solution used for cultivation may be known.
支持体としては、土壌を用いることができる。土壌の種類は特に限定されないが、例えば、通常の圃場における土壌、園芸用の培土(例えばクレハ園芸培土(クレハ))などである。また、例えば、ロックウール、礫またはハイドロボールなどを用いてもよい。また、例えば、ココピート(ヤシの実の殻を形成するファイバー繊維を堆積および醗酵させた土壌改良剤)、パミス(火山性軽石)、ピートモス、バーミキュライト、パーライトなどの土壌を用いてもよい。また、異なる種類の土壌を任意の割合で混合したものであってもよい。支持体が土壌である場合は、いかなる種類の土壌であってもよく、その土壌中のリン含量、リン酸吸収係数、有効態リン酸量は限定されない。 Soil can be used as the support. The type of soil is not particularly limited, but examples include soil in ordinary farm fields and horticultural soil (e.g., Kureha horticultural soil (Kureha)). Rock wool, gravel, or hydroballs, for example, may also be used. Soil such as coco peat (a soil conditioner made by piling and fermenting fiber fibers that form the shells of coconuts), pumice (volcanic pumice), peat moss, vermiculite, and perlite may also be used. Different types of soil may also be mixed in any ratio. When the support is soil, any type of soil may be used, and there are no limitations on the phosphorus content, phosphorus absorption coefficient, or available phosphorus amount in the soil.
養液栽培の場合、これらの土壌改良剤または土壌を、ポットなどの小型の容器や袋状物などに充填し、そこに植物体を移植し、容器または袋状物ごと養液に浸すことによって植物を栽培してもよい。 In the case of hydroponic cultivation, the soil conditioner or soil can be filled into a small container such as a pot or a bag, the plant body can be transplanted therein, and the container or bag can be immersed in the nutrient solution to cultivate the plant.
養液としては、公知のものを用いることができ、特に限定されない。たとえば、水であるか、または、窒素分、リン分、カリウム分および金属成分などの植物の生長に必要な成分を一種類以上含有する水溶液であり得る。例えば、アンモニア性窒素分、硝酸性窒素分、リン酸分(P2O5)、カリウム分(K2O)、マグネシウム分(MgO)、マンガン分(MnO)、ホウ素分(B2O2)、鉄分(Fe)、銅分(Cu)、亜鉛分(Zn)およびモリブデン分(Mo)などの成分のうちの一種類以上を含む水溶液を用いることができる。 The nutrient solution may be any known solution, and is not particularly limited. For example, the nutrient solution may be water, or an aqueous solution containing one or more components necessary for plant growth, such as nitrogen, phosphorus, potassium, and metal components. For example, an aqueous solution containing one or more components such as ammonia nitrogen, nitrate nitrogen, phosphoric acid (P 2 O 5 ), potassium (K 2 O), magnesium (MgO), manganese (MnO), boron (B 2 O 2 ), iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), and molybdenum (Mo) may be used.
このように、栽培している間に本発明のリン酸吸収亢進剤を施用する場合、上述のように肥料および/または植物ホルモン等の薬剤と当該組成物とを混合して植物に施用してもよい。この場合、当該肥料等と組成物との混合物を与える時期としては特に限定されず、上述の例示に従ってもよいし、肥料等を与える好ましい時期に従ってもよい。 When applying the phosphate absorption enhancer of the present invention during cultivation in this manner, the composition may be mixed with fertilizer and/or a chemical such as a plant hormone and then applied to the plant as described above. In this case, the timing for applying the mixture of the fertilizer and the composition is not particularly limited, and may follow the examples given above or a preferred timing for applying the fertilizer.
以上のことから、特に施用する肥料がリン肥料である一実施形態としての本方法は、植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率を向上させる方法であって、リン酸吸収亢進剤存在下で植物を栽培する工程と、リン化合物またはその誘導体存在下で植物を栽培する工程と、を包含しており、上記リン酸吸収亢進剤が、グルタチオンまたはその誘導体である、方法である。つまり、本発明の方法では、植物にリン酸吸収亢進剤の施肥と、リン施肥との両方を行ってもよい。 In view of the above, the present method, as one embodiment in which the fertilizer applied is a phosphorus fertilizer, is a method for improving the phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency of a plant, and includes a step of cultivating a plant in the presence of a phosphate absorption enhancer and a step of cultivating a plant in the presence of a phosphorus compound or a derivative thereof, in which the phosphate absorption enhancer is glutathione or a derivative thereof. In other words, in the method of the present invention, both the application of a phosphate absorption enhancer and the application of phosphorus fertilization to a plant may be performed.
施用されるリン化合物またはその誘導体は、〔1.植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率を向上させるための組成物〕の項目に記載のリン化合物またはその誘導体が挙げられる。 The phosphorus compound or its derivative to be applied may be any of the phosphorus compounds or its derivatives described in the section [1. Composition for improving phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency in plants].
リン酸吸収亢進剤の施用とリン施用とは、同時に行っても、別々のタイミングで行ってもよい。つまり、リン施肥を先に行ったのち、リン酸吸収亢進剤の施肥を行ってもよく、リン酸吸収亢進剤の施肥を行ったのち、リン施肥を行ってもよい。また、所定期間は同時に施用し、別の所定の期間は別々に施用するといった態様であってもよい。同時に施肥を行う場合は、本発明の単一の組成物中にリン化合物またはその誘導体を含有させた形態であってもよく、別個の組成物を同時に施用してもよい。 The application of the phosphate absorption enhancer and the application of phosphorus may be performed simultaneously or at different times. In other words, phosphorus fertilization may be performed first, followed by the application of the phosphate absorption enhancer, or the application of the phosphate absorption enhancer may be performed first, followed by the application of the phosphorus fertilizer. Alternatively, the applications may be performed simultaneously for a certain period and separately for another certain period. When the fertilization is performed simultaneously, the phosphorus compound or its derivative may be contained in a single composition of the present invention, or separate compositions may be applied simultaneously.
このときリン化合物またはその誘導体の施用時期および施用形態は上述したリン酸吸収亢進剤の施用時期および施用形態の記載を適用できる。 In this case, the application timing and application form of the phosphorus compound or its derivative can be the same as those described above for the application timing and application form of the phosphate absorption enhancer.
本発明の方法における、植物を栽培している間に必要となるリン化合物またはその誘導体の総施用量は、リン酸吸収亢進剤を施用しない、従来の総リン施用量(例えば、植物が栽培される対象の土壌のリン酸吸収係数および有効態リン酸量から決定される、従来技術の施用量算出法から算出されるリン化合物またはその誘導体の総施用量)より低減させることが可能である。一実施形態において、本発明のリン酸吸収亢進剤を用いて植物を栽培したときの総リン施用量は、土壌のリン酸吸収係数および有効態リン酸量から決定される従来の総リン施用量の95%以下(リン重量当たり)の施用量とすることができる。ある一例では土壌のリン酸吸収係数および有効態リン酸量から決定される従来の総リン施用量の50%以下の施用量とすることができる。さらに別の一実施形態では、本発明の方法での総リン施用量は、好ましくは従来の総リン施用量の30~95%、より好ましくは、従来の総リン施用量の30~90%、さらに好ましくは、従来の総リン施用量の30~75%、最も好ましくは、従来の総リン施用量の30~50%の総リン施用量とすることができる。このように、本発明のリン酸吸収亢進剤を施用することにより、リン肥料を施用する場合もリン施用量を減少させることができ、植物栽培にかかるコストを低減することができる。 In the method of the present invention, the total amount of phosphorus compound or its derivative required during plant cultivation can be reduced from the conventional total phosphorus application amount without application of a phosphate absorption enhancer (for example, the total amount of phosphorus compound or its derivative calculated by the conventional application amount calculation method determined from the phosphate absorption coefficient and available phosphate amount of the soil in which the plant is cultivated). In one embodiment, the total phosphorus application amount when a plant is cultivated using the phosphate absorption enhancer of the present invention can be 95% or less (per phosphorus weight) of the conventional total phosphorus application amount determined from the phosphate absorption coefficient and available phosphate amount of the soil. In one example, it can be 50% or less of the conventional total phosphorus application amount determined from the phosphate absorption coefficient and available phosphate amount of the soil. In yet another embodiment, the total phosphorus application amount in the method of the present invention can be preferably 30 to 95% of the conventional total phosphorus application amount, more preferably 30 to 90% of the conventional total phosphorus application amount, even more preferably 30 to 75% of the conventional total phosphorus application amount, and most preferably 30 to 50% of the conventional total phosphorus application amount. In this way, by applying the phosphate absorption enhancer of the present invention, the amount of phosphorus applied can be reduced even when applying phosphorus fertilizer, thereby reducing the costs of plant cultivation.
(植物)
本明細書中において、「植物」は、植物全体、植物器官(例えば葉、花弁、茎、根、種子など)、植物組織(例えば表皮、師部、柔組織、木部、維管束、柵状組織、海綿状組織など)または植物培養細胞、あるいは種々の形態の植物細胞(例えば、懸濁培養細胞)、プロトプラスト、葉の切片、カルスなどが意図される。
(plant)
As used herein, the term "plant" refers to a whole plant, a plant organ (e.g., leaves, petals, stems, roots, seeds, etc.), a plant tissue (e.g., epidermis, phloem, parenchyma, xylem, vascular bundles, palisade tissue, spongy tissue, etc.), or a plant cultured cell, or various forms of plant cells (e.g., suspension cultured cells), protoplasts, leaf slices, callus, etc.
本発明の適用対象となる植物としては、特に制限されず、種々の単子葉植物、双子葉植物、樹木等の植物全般に適用することができる。例えば、単子葉植物としては、例えばウキクサ属植物(ウキクサ)およびアオウキクサ属植物(アオウキクサ,ヒンジモ)が含まれるうきくさ科植物;カトレア属植物、シンビジウム属植物、デンドロビューム属植物、ファレノプシス属植物、バンダ属植物、パフィオペディラム属植物、オンシジウム属植物等が含まれる、らん科植物;がま科植物、みくり科植物、ひるむしろ科植物、いばらも科植物、ほろむいそう科植物、おもだか科植物、とちかがみ科植物、ほんごうそう科植物、イネ科植物(スイートコーン等のトウモロコシ等)、かやつりぐさ科植物、やし科植物、さといも科植物、ほしぐさ科植物、つゆくさ科植物、みずあおい科植物、いぐさ科植物、びゃくぶ科植物、ゆり科植物、ひがんばな科植物、やまのいも科植物、あやめ科植物、ばしょう科植物、しょうが科植物、かんな科植物、ひなのしゃくじょう科植物等を例示することができる。 The plants to which the present invention is applicable are not particularly limited, and can be applied to all kinds of plants, such as various monocotyledonous plants, dicotyledonous plants, and trees. For example, monocotyledonous plants include plants of the Lemnaceae family, which includes plants of the genus Lemna (duckweed) and Lemna (leakweed, leucanthemum); plants of the Orchidaceae family, which include plants of the genus Cattleya, Cymbidium, Dendrobium, Phalaenopsis, Vanda, Paphiopedilum, and Oncidium; plants of the Typhaceae family, Amaranthaceae, Hemerocallidaceae, Brassicae, and Ophiopogonaceae; Examples include plants of the family Polyporaceae, family Perilla, family Gramineae (such as sweet corn and other corn), family Gypsophila, family Palm, family Araceae, family Lycopersicon, family Daylily, family Malvaceae, family Juncaceae, family Santalum, family Liliaceae, family Amaryllidaceae, family Mycorrhizae, family Iris, family Lilies, family Zingiberaceae, family Cannabis, and family Polyporaceae.
また、双子葉植物としては、例えばアサガオ属植物(アサガオ)、ヒルガオ属植物(ヒルガオ,コヒルガオ,ハマヒルガオ)、サツマイモ属植物(グンバイヒルガオ、サツマイモ)、ネナシカズラ属植物(ネナシカズラ、マメダオシ)が含まれるひるがお科植物;ナデシコ属植物(カーネーション等)、ハコベ属植物、タカネツメクサ属植物、ミミナグサ属植物、ツメクサ属植物、ノミノツヅリ属植物、オオヤマフスマ属植物、ワチガイソウ属植物、ハマハコベ属植物、オオツメクサ属植物、シオツメクサ属植物、マンテマ属植物、センノウ属植物、フシグロ属植物、ナンバンハコベ属植物が含まれるなでしこ科植物;もくまもう科植物、どくだみ科植物、こしょう科植物、せんりょう科植物、やなぎ科植物、やまもも科植物、くるみ科植物、かばのき科植物、ぶな科植物、にれ科植物、くわ科植物、いらくさ科植物、かわごけそう科植物、やまもがし科植物、ぼろぼろのき科植物、びゃくだん科植物、やどりぎ科植物、うまのすずくさ科植物、やっこそう科植物、つちとりもち科植物、たで科植物、あかざ科植物、ひゆ科植物、おしろいばな科植物、やまとぐさ科植物、やまごぼう科植物、つるな科植物、すべりひゆ科植物、もくれん科植物、やまぐるま科植物、かつら科植物、すいれん科植物、まつも科植物、きんぽうげ科植物、あけび科植物、めぎ科植物、つづらふじ科植物、ろうばい科植物、くすのき科植物、けし科植物、ふうちょうそう科植物、あぶらな科植物(シロイヌナズナ、キャベツ、ダイコン、ワサビ、ヤマガラシ、ブロッコリー等)、もうせんごけ科植物、うつぼかずら科植物、べんけいそう科植物、ゆきのした科植物、とべら科植物、まんさく科植物、すずかけのき科植物、ばら科植物、まめ科植物、かたばみ科植物、ふうろそう科植物、あま科植物、はまびし科植物、みかん科植物、にがき科植物、せんだん科植物、ひめはぎ科植物、とうだいぐさ科植物、あわごけ科植物、つげ科植物、がんこうらん科植物、どくうつぎ科植物、うるし科植物、もちのき科植物、にしきぎ科植物、みつばうつぎ科植物、くろたきかずら科植物、かえで科植物、とちのき科植物、むくろじ科植物、あわぶき科植物、つりふねそう科植物、くろうめもどき科植物、ぶどう科植物、ほるとのき科植物、しなのき科植物、あおい科植物、あおぎり科植物、さるなし科植物、つばき科植物、おとぎりそう科植物、みぞはこべ科植物、ぎょりゅう科植物、すみれ科植物、いいぎり科植物、きぶし科植物、とけいそう科植物、しゅうかいどう科植物、さぼてん科植物、じんちょうげ科植物、ぐみ科植物、みそはぎ科植物、ざくろ科植物、ひるぎ科植物、うりのき科植物、のぼたん科植物、ひし科植物、あかばな科植物、ありのとうぐさ科植物、すぎなも科植物、うこぎ科植物、せり科植物、みずき科植物、いわうめ科植物、りょうぶ科植物、いちやくそう科植物、つつじ科植物、やぶこうじ科植物、さくらそう科植物、いそまつ科植物、かきのき科植物、はいのき科植物、えごのき科植物、もくせい科植物、ふじうつぎ科植物、りんどう科植物、きょうちくとう科植物、ががいも科植物、はなしのぶ科植物、むらさき科植物、くまつづら科植物、しそ科植物、なす科植物(トマト等)、ごまのはぐさ科植物、のうぜんかずら科植物、ごま科植物、はまうつぼ科植物、いわたばこ科植物、たぬきも科植物、きつねのまご科植物、はまじんちょう科植物、はえどくそう科植物、おおばこ科植物、あかね科植物、すいかずら科植物、れんぷくそう科植物、おみなえし科植物、まつむしそう科植物、うり科植物、ききょう科植物、きく科植物(シュンギク、レタス、ゴボウ、フキ等)などを例示できる。また、本発明の対象となる植物は、上記例示した植物の野生型のみならず、変異体や形質転換体、遺伝子組換え植物やゲノム編集植物であってもよい。 In addition, examples of dicotyledonous plants include plants of the family Camphoraceae, including plants of the genus Ipomoea (morning glory), plants of the genus Convolvulus (convolvulus, cauliflower, sea morning glory), plants of the genus Ipomoea (bundleweed, sweet potato), and plants of the genus Cupressaceae (cushion vine, mamedaoshi); plants of the genus Dianthus (carnation, etc.), plants of the genus Chickweed, plants of the genus Alpine clover, plants of the genus Mimosa, plants of the genus Trifolium, plants of the genus Trifolium, plants of the genus Trifolium, plants of the genus Trifolium, and plants of the genus Trifolium. plants of the family Caryophyllales, including plants of the genus Clover, plants of the genus Clover, plants of the genus Silene, plants of the genus Clover, plants of the genus Psammophila ... Cassia, Raggedy, Santalum, Mistle, Horsetail, Ambrosia, Bacillus, Bacillus, Zoysia, Amaranthaceae, Powderwort, Myrtle, Burdock, Vitis, Liliaceae, Magnolias, Bucconaceae, Wigwam, Nectariniaceae, Bacillus, Bacillus subhirtella ... Plants of the Wisteria family, Plantago major family, Camphor family, Papaveraceae family, Atractylodes family, Brassica family (Arabidopsis, cabbage, radish, wasabi, varied mustard, broccoli, etc.), Bryaceae family, Podocarpus family, Scutellaria family, Lamium family, Vitis family, Planaceae family, Rosaceae family, Legume family, Scutellaria family, Galium family, Liliaceae family, Acanthaceae family, Rutaceae, Bitternaceae, Meliaceae, Bacilliaceae, Entrailiae, Brassicae, Boxwood, Scutellaria, Poaceae, Anacardiaceae, Molybdenaceae, Cornus, Atractylodes, Acanthaceae, Maples, Eucalyptus, Scutellaria, Bacillus, Acanthaceae, Acanthaceae, Maples, Eucalyptus, Scutellaria, Acanthaceae ... Plants, Malvaceae, Malvaceae, Cryptomeriae, Theaceae, Bacillarioceae, Lycopersicon esculentum, Thamnophilaea, Violets, Atractylodes, Cornaceae, Passiflora, Cactaceae, Amaranthaceae, Lamiaceae, Pomegranates, Lamiaceae, Cucurbitaceae, Rhododendrons, Elaeaceae, Rubiaceae, Ant-and-Shrimp, Scutellaria, Plants of the family Ginger, Araliaceae, Umbelliferae, Cornaceae, Plum, Albizia, Atractylodes, Rhododendron, Asteraceae, Primula, Scutellaria, Ostrich, Persimmon, Scutellaria, Oleaceae, Bryaceae, Gentianaceae, Aegonia, Asteraceae, Malvaceae, Gentianaceae, Aegoniaceae, Asteraceae, Scutellaria, Violets, Bitter Melonaceae, Lamiaceae, Solanaceae Examples of plants that can be used in the present invention include plants from the family Sesame (such as tomatoes), the family Celastrus, the family Picinale, the family Pedunculaceae, the family Cynaceae, the family Brassicae, the family Brassicae, the family Brassicae, the family Brassicae, the family Brassicae, the family Brassicae, the family Brassicae, the family Brassicae, the family Brassicae, the family Brassicae, the family Brassicae, the family Brassicae, the family Brassicae, the family Asteraceae (garland chrysanthemum, lettuce, burdock, butterbur, etc.). The plants that are the subject of the present invention may be not only the wild-type plants listed above, but also mutants, transformants, genetically modified plants, and genome-edited plants.
なお、後述する実施例に示されるように、植物におけるリン吸収効率および/又はリン利用効率が向上する部位は特に限定されず、収穫物であってもそれ以外の部位であってもよい。「収穫物」とは、その植物において食糧となる部分、例えば、実を食する植物の場合は実、種子を食する植物の場合は種子、茎を食する植物の場合は茎、根を食する植物の場合は根、花を食する植物の場合は花、葉を食する植物の場合は葉等が意図されるが、これらに限定されない。 As shown in the examples below, the part of the plant in which phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency is improved is not particularly limited, and may be the harvested product or other parts. The term "harvested product" refers to the part of the plant that serves as food, such as, but not limited to, the fruit in the case of a plant whose fruit is eaten, the seed in the case of a plant whose seed is eaten, the stem in the case of a plant whose stem is eaten, the root in the case of a plant whose root is eaten, the flower in the case of a plant whose flower is eaten, and the leaf in the case of a plant whose leaf is eaten.
〔3.リン不良土壌で植物を生育させる方法〕
本発明はまた、リン不良土壌で植物を生育させる方法であって、リン酸吸収亢進剤の存在下、植物を上記リン不良土壌で栽培する工程を包含しており、上記リン酸吸収亢進剤が、グルタチオンまたはその誘導体である、方法を提供する。
3. How to Grow Plants in Phosphorus-Deficient Soils
The present invention also provides a method for growing a plant in phosphorus-deficient soil, comprising cultivating the plant in the phosphorus-deficient soil in the presence of a phosphate absorption enhancer, wherein the phosphate absorption enhancer is glutathione or a derivative thereof.
上述した通り、本発明の方法では植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率を著しく高めることができるため、リン不良土壌においても植物を良好に生育させることができる。土壌のリン酸が不良か否かは、栽培植物や栽培条件によって判断されるので相対的なものではあるが、当業者であれば土壌中のリン酸量(またはリン量)を測定する方法、リン酸吸収係数を求める方法などによって評価することができる。 As described above, the method of the present invention can significantly increase the phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency of plants, allowing plants to grow well even in phosphorus-deficient soil. Whether soil is phosphorus deficient or not is determined based on the cultivated plants and cultivation conditions, and is therefore relative, but a person skilled in the art can evaluate it using a method for measuring the amount of phosphorus (or phosphorus) in soil, a method for calculating the phosphorus absorption coefficient, etc.
また、本方法は、リン化合物またはその誘導体を上記植物に施用する工程をさらに包含していてもよい。植物へのリン酸吸収亢進剤施用工程およびリン施用工程については、上述の〔2.植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率を向上させる方法〕の記載を適用することができる。 The method may further include a step of applying a phosphorus compound or a derivative thereof to the plant. The above description of [2. Method for improving phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency in plants] can be applied to the step of applying a phosphate absorption enhancer and the step of applying phosphorus to the plant.
〔4.リン肥料の施肥量を低減する方法〕
本発明はまた、植物へのリン肥料の施肥量を低減する方法であって、リン酸吸収亢進剤の存在下、植物を栽培する工程およびリン肥料を植物に施肥する工程を包含しており、上記リン酸吸収亢進剤が、グルタチオンまたはその誘導体である、方法を提供する。
[4. Method for reducing the amount of phosphorus fertilizer applied]
The present invention also provides a method for reducing the amount of phosphorus fertilizer applied to a plant, comprising the steps of cultivating the plant in the presence of a phosphate absorption enhancer and applying the phosphorus fertilizer to the plant, wherein the phosphate absorption enhancer is glutathione or a derivative thereof.
上述した通り、本発明の方法では、リン肥料の総施用量は、リン酸吸収亢進剤を施用しない、リン肥料の従来の総施肥量(例えば、植物が栽培される対象の土壌のリン酸吸収係数および有効態リン酸量から決定される、従来技術の施肥量算出法から算出されるリン肥料の総施肥量)よりもリン肥料の総施肥量を低減することが可能である。ここで、リン肥料は、上述したリン化合物またはその誘導体を含む肥料である。 As described above, in the method of the present invention, the total amount of phosphorus fertilizer applied can be reduced compared to the conventional total amount of phosphorus fertilizer applied without the application of a phosphate absorption enhancer (e.g., the total amount of phosphorus fertilizer calculated by the conventional fertilizer amount calculation method determined from the phosphate absorption coefficient and the amount of available phosphate of the soil in which the plant is grown). Here, the phosphorus fertilizer is a fertilizer containing the above-mentioned phosphorus compound or a derivative thereof.
一実施形態において、本発明のリン酸吸収亢進剤を用いて植物を栽培したときの総リン施用量は、土壌のリン酸吸収係数および有効態リン酸量から決定される従来の総リン肥料施肥量の95%以下(リン重量当たり)の施肥量とすることができる。ある一例では土壌のリン酸吸収係数および有効態リン酸量から決定される従来の総リン肥料施肥量の50%以下の施肥量とすることができる。さらに別の一実施形態では、本発明の方法での総リン肥料施肥量は、好ましくは従来の総リン肥料施肥量の30~95%、より好ましくは、従来の総リン肥料施肥量の30~90%、さらに好ましくは、従来の総リン肥料施肥量の30~75%、最も好ましくは、従来の総リン肥料施肥量の30~50%の総リン肥料施肥量とすることができる。このように、本発明のリン酸吸収亢進剤を施用することにより、リン肥料を施用する場合もリン肥料の施肥量を低減することができ、植物栽培にかかるコストを低減することができる。 In one embodiment, the total phosphorus application amount when a plant is cultivated using the phosphate absorption enhancer of the present invention can be 95% or less (per phosphorus weight) of the conventional total phosphorus fertilizer application amount determined from the soil phosphate absorption coefficient and the amount of available phosphorus. In one example, the application amount can be 50% or less of the conventional total phosphorus fertilizer application amount determined from the soil phosphate absorption coefficient and the amount of available phosphorus. In yet another embodiment, the total phosphorus fertilizer application amount in the method of the present invention can be preferably 30 to 95% of the conventional total phosphorus fertilizer application amount, more preferably 30 to 90% of the conventional total phosphorus fertilizer application amount, even more preferably 30 to 75% of the conventional total phosphorus fertilizer application amount, and most preferably 30 to 50% of the conventional total phosphorus fertilizer application amount. In this way, by applying the phosphate absorption enhancer of the present invention, the amount of phosphorus fertilizer can be reduced even when phosphorus fertilizer is applied, and the cost of plant cultivation can be reduced.
また、本方法において、植物へのリン酸吸収亢進剤施用工程およびリン肥料施肥工程は、いずれの工程を先に行ってもよく、同時に行っても、別々のタイミングで行ってもよい。つまり、リン肥料の施肥を先に行ったのち、リン酸吸収亢進剤の施用を行ってもよく、リン酸吸収亢進剤の施用を行ったのち、リン肥料の施肥を行ってもよい。また、所定期間は同時に施用し、別の所定の期間は別々に施用するといった態様であってもよい。さらに、これらの工程を反復して行ってもよい。同時に施肥を行う場合は、単一の組成物中にリン酸吸収亢進剤とリン肥料(リン化合物またはその誘導体)を含有させて使用してもよく、別個の組成物を同時に施用してもよい。これらの工程については、上述の〔2.植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率を向上させる方法〕の記載を適用することができる。 In addition, in this method, the step of applying the phosphate absorption enhancer to the plant and the step of applying the phosphorus fertilizer to the plant may be performed in either order, or may be performed simultaneously or at different times. In other words, the phosphorus fertilizer may be applied first, followed by the application of the phosphate absorption enhancer, or the phosphorus fertilizer may be applied after the application of the phosphate absorption enhancer. In addition, the steps may be applied simultaneously for a certain period and separately for another certain period. Furthermore, these steps may be repeated. When applying fertilizer simultaneously, the phosphate absorption enhancer and the phosphorus fertilizer (phosphorus compound or its derivative) may be used in a single composition, or separate compositions may be applied simultaneously. For these steps, the description in the above [2. Method for improving phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency of plants] may be applied.
〔5.リン吸収効率および/またはリン利用効率が向上した植物を作出する方法〕
本発明はさらに、リン吸収効率および/またはリン利用効率が向上した植物を作出する方法であって、リン酸吸収亢進剤存在下で植物を栽培する工程と、上記植物におけるリン吸収効率および/またはリン利用効率を測定する工程と、上記リン酸吸収亢進剤を施用して栽培した上記植物のうち、該リン酸吸収亢進剤の非存在下にて栽培した植物と比較してリン吸収効率および/またはリン利用効率が向上した植物を選択する工程と、を包含しており、上記リン酸吸収亢進剤が、グルタチオンまたはその誘導体である、方法を提供する。
5. Method for producing plants with improved phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency
The present invention further provides a method for producing a plant with improved phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency, comprising the steps of cultivating a plant in the presence of a phosphate absorption enhancer, measuring the phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency in the plant, and selecting, from the plants cultivated with the application of the phosphate absorption enhancer, a plant having improved phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency compared to plants cultivated in the absence of the phosphate absorption enhancer, wherein the phosphate absorption enhancer is glutathione or a derivative thereof.
リン酸吸収亢進剤は、植物に接触させることで植物に吸収させることができるので、上記工程は、リン酸吸収亢進剤を目的の植物に接触させる工程でも、リン酸吸収亢進剤を目的の植物に吸収させる工程でもあり得る。リン酸吸収亢進剤を植物に吸収させる手順としては特に限定されず、例えば、本発明のリン酸吸収亢進剤を含有する培地(土壌および土壌改良剤を含む)で植物を栽培することによって根から吸収させてもよいし、植物を栽培する間に本発明のリン酸吸収亢進剤を粒剤または液肥として与えたり、吹き付けたり、塗布したりすることによって植物がリン酸吸収亢進剤を吸収するようにしてもよい。また、イオン交換樹脂等の吸着体に本発明のリン酸吸収亢進剤を吸着させて、これを土壌に埋設する等、培地中に配置した上で、当該植物を栽培してもよい。すなわち、本発明の方法は、リン酸吸収亢進剤の存在下にて植物を栽培する工程をさらに包含する。なお、本発明の方法における工程の具体的な手順については、上述したような、本発明のリン酸吸収亢進剤の使用形態に準じればよい。 Since the phosphate absorption enhancer can be absorbed by a plant by contacting it with the plant, the above step can be a step of contacting the phosphate absorption enhancer with the target plant or a step of having the phosphate absorption enhancer absorbed by the target plant. The procedure for absorbing the phosphate absorption enhancer into the plant is not particularly limited, and for example, the plant may be cultivated in a medium (including soil and soil conditioner) containing the phosphate absorption enhancer of the present invention so that the plant absorbs the phosphate absorption enhancer through its roots, or the phosphate absorption enhancer of the present invention may be given as a granule or liquid fertilizer, sprayed, or applied while the plant is being cultivated, so that the plant absorbs the phosphate absorption enhancer. The phosphate absorption enhancer of the present invention may also be adsorbed onto an adsorbent such as an ion exchange resin, and the adsorbent may be buried in soil or otherwise disposed in a medium before cultivating the plant. In other words, the method of the present invention further includes a step of cultivating a plant in the presence of the phosphate absorption enhancer. The specific steps of the steps in the method of the present invention may be in accordance with the above-mentioned form of use of the phosphate absorption enhancer of the present invention.
また、施用するリン酸吸収亢進剤の濃度は、植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率を高めることができる範囲内において、高濃度であっても低濃度であってもよく、提供される間隔、時期、期間等を適宜設定することによって所望の効果を導き得る。栽培期間を通して施用するリン酸吸収亢進剤の総量が特定の範囲内である場合に、植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率を高めることができる。リン酸吸収亢進剤の提供される間隔、時期、期間等栽培期間を通して植物に与えるリン酸吸収亢進剤の総量は、上述の〔2.植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率を向上させる方法〕の記載を適用することができる。 The concentration of the phosphate absorption enhancer applied may be high or low within a range that can increase the phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus use efficiency of the plant, and the desired effect can be achieved by appropriately setting the interval, timing, duration, etc. at which the enhancer is applied. When the total amount of the phosphate absorption enhancer applied throughout the cultivation period is within a specific range, the phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus use efficiency of the plant can be increased. The interval, timing, duration, etc. at which the phosphate absorption enhancer is applied The total amount of the phosphate absorption enhancer applied to the plant throughout the cultivation period can be determined by applying the above-mentioned [2. Method for improving phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus use efficiency of the plant].
本発明の方法が適用された植物においては、リン吸収効率および/またはリン利用効率が向上している。リン吸収効率および/またはリン利用効率が向上している植物は、リン含量、バイオマス量および収穫指数の少なくとも何れかが向上した植物であり得る。植物におけるリン含量の向上を確認するために、本発明の方法は、リン吸収効率および/またはリン利用効率を測定する工程を包含している。リン吸収効率および/またはリン利用効率を測定する工程は、リン含量を測定する工程、バイオマス量を測定する工程、および収穫指数を測定する工程の少なくとも何れかであり得る。また、本発明の方法は、リン酸吸収亢進剤を施用した植物の、目的とする収穫物におけるリン含量を測定する工程をさらに包含していてもよい。なお、植物におけるリン含量の測定方法については従来公知の手順に従えばよく、後述する実施例に記載の手順であってもよい。 In the plant to which the method of the present invention is applied, phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency are improved. The plant to which the method of the present invention is applied may be a plant to which at least one of phosphorus content, biomass amount, and harvest index is improved. In order to confirm the improvement of phosphorus content in the plant, the method of the present invention includes a step of measuring phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency. The step of measuring phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency may be at least one of a step of measuring phosphorus content, a step of measuring biomass amount, and a step of measuring harvest index. The method of the present invention may further include a step of measuring phosphorus content in the target harvest product of the plant to which the phosphate absorption enhancer is applied. The method of measuring phosphorus content in the plant may be a conventionally known procedure, or may be a procedure described in the examples described below.
本発明の方法は、本発明による効果(すなわち、植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率を高める効果)を制御するために、本発明が適用された植物の収穫時期の光条件を制御する工程をさらに包含してもよい。光条件の制御は、明条件下から暗条件下への変更であっても暗条件下から明条件下への変更であっても、明条件下での光量の変更であってもよく、収穫物を収穫する前に行われればよく、制御の開始の8時間以上後でありかつ制御の終了までに収穫が行われれば、開始時期および制御期間は特に限定されない。また、制御の開始は、植物へのリン酸吸収亢進剤の施用を開始する前であっても後であってもよく、リン酸吸収亢進剤の施用を開始した後に行われることが好ましい。 The method of the present invention may further include a step of controlling the light conditions at the time of harvesting the plant to which the present invention is applied in order to control the effect of the present invention (i.e., the effect of increasing the phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency of the plant). The control of the light conditions may be a change from light conditions to dark conditions, or from dark conditions to light conditions, or a change in the amount of light under light conditions, and may be performed before harvesting the crop. The start time and control period are not particularly limited as long as the harvest is performed 8 hours or more after the start of the control and before the end of the control. In addition, the start of the control may be before or after the start of application of a phosphate absorption enhancer to the plant, and is preferably performed after the start of application of the phosphate absorption enhancer.
本発明の方法はまた、本発明による効果(すなわち、植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率を高める効果)を制御するために、本発明が適用された植物の栽培時期の温度条件を制御する工程をさらに包含してもよい。後述する実施例に示されるように、植物の生育に最適な温度範囲外の温度にて生育を行った場合であっても、リン酸吸収亢進剤を施用しかつ温度条件を制御することによって植物におけるリン吸収効率および/またはリン利用効率を向上させることができる。なお、温度条件の制御は、高温条件から低温条件への変更であっても低温条件から高温条件への変更であってもよく、播種(好ましくは発芽)の後に制御が開始され、制御の終了までに収穫が行われれば、開始時期および制御期間は特に限定されない。また、制御の開始は、植物へのリン酸吸収亢進剤の施用を開始する前であっても後であってもよく、リン酸吸収亢進剤の施用を開始した後に行われることが好ましい。 The method of the present invention may further include a step of controlling the temperature conditions during the cultivation period of the plant to which the present invention is applied in order to control the effect of the present invention (i.e., the effect of increasing the phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency of the plant). As shown in the examples described later, even if the plant is grown at a temperature outside the optimum temperature range for plant growth, the phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency in the plant can be improved by applying a phosphate absorption enhancer and controlling the temperature conditions. The control of the temperature conditions may be a change from a high temperature condition to a low temperature condition or a change from a low temperature condition to a high temperature condition, and the start time and control period are not particularly limited as long as the control is started after sowing (preferably germination) and harvesting is performed by the end of the control. The control may be started before or after the start of application of the phosphate absorption enhancer to the plant, and is preferably carried out after the start of application of the phosphate absorption enhancer.
また、本発明の作出方法によって作出された植物においてリン吸収効率および/またはリン利用効率が向上したことを確認するために、本発明の植物の作出方法は、リン酸吸収亢進剤の非存在下にて栽培した植物と比較してリン吸収効率および/またはリン利用効率が向上した植物を選択する工程をさらに包含する。上記構成を有することにより、目的の植物を首尾よく選抜することができる。 In addition, in order to confirm that the phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency are improved in the plant produced by the production method of the present invention, the plant production method of the present invention further includes a step of selecting a plant having improved phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency compared to a plant cultivated in the absence of a phosphate absorption enhancer. By having the above-mentioned configuration, the desired plant can be successfully selected.
以上に示した通り、本発明の方法により、植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率が向上し、植物のリン吸収が亢進される。その結果、リン含量、バイオマス量および収穫指数が著しく向上した植物が作出可能である。また、最低限のリン施肥条件で効率よく植物が生長に必要なリンを植物体内に吸収するので、リン施肥量を低減することができる。また、植物にとって悪環境であって、従来であれば植物栽培に適さないような低リン濃度の土壌やリン不良土壌もしくは条件であっても植物のリン吸収が亢進され、植物は、生長に十分なリンを取り込み、生育することができる。以上の結果、リン施肥を低減させて、環境への負担およびコストを低減しながら植物の効率的な育成が可能となる。 As described above, the method of the present invention improves the phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency of plants, and enhances phosphorus absorption by plants. As a result, it is possible to produce plants with significantly improved phosphorus content, biomass volume, and harvest index. In addition, since the plant efficiently absorbs the phosphorus required for growth into the plant body under minimum phosphorus fertilization conditions, the amount of phosphorus fertilization can be reduced. Furthermore, even in a poor environment for plants, such as soil with a low phosphorus concentration or soil or conditions with poor phosphorus content that would conventionally be unsuitable for plant cultivation, the phosphorus absorption by plants is enhanced, and the plants can take in sufficient phosphorus for growth and grow. As a result, it is possible to reduce phosphorus fertilization and efficiently grow plants while reducing the burden on the environment and costs.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims. The technical scope of the present invention also includes embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in different embodiments.
以下に実施例を示し、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。 The following examples are provided to further explain the embodiments of the present invention.
〔実施例1:酸化型グルタチオンの施肥が、異なるリン酸含量の土壌におけるシロイヌナズナの生育に及ぼす影響〕
(実験方法)
植物の生育実験を行った。
植物の栽培は、100μE/m2の強さの光で16時間明期/8時間暗期の日長条件のもと22℃の温度の条件で行った。
培地として、下層にバーミキュライト(旭工業)、中層にクレハ園芸培土(クレハ)、上層にバーミキュライト(旭工業)を用い、下層:中層:上層の容積の割合を2:1:1(80mL:40mL:40mL)で重層して形成される土壌を用いた。
Example 1: Effect of oxidized glutathione fertilization on Arabidopsis thaliana growth in soils with different phosphate contents
(Experimental Method)
A plant growth experiment was carried out.
The plants were cultivated under a photoperiod of 16 hours light/8 hours dark with a light intensity of 100 μE/m 2 at a temperature of 22°C.
The culture medium used was vermiculite (Asahi Kogyo) for the bottom layer, Kureha horticultural soil (Kureha) for the middle layer, and vermiculite (Asahi Kogyo) for the top layer, with the volume ratio of bottom:middle:top layer being 2:1:1 (80 mL:40 mL:40 mL).
水に浸漬した土壌を入れたポットに、シロイヌナズナの種子を播種して土壌から水を吸水させた。この場合の施肥リンはクレハ園芸培土由来のリンのみであり、このリン条件をP1(124mg(リン酸)/100g(土壌))とした。
次に、種子の吸水をさせる際に水の代わりに土壌に100mM NaH2PO4/Na2HPO4をdishから底面潅水で与えてリン酸施肥量を2倍量に増加させた以外は同様に栽培し、このリン条件をP2(248mg(リン酸)/100g(土壌))とした。
Arabidopsis seeds were sown in pots containing soil soaked in water and allowed to absorb water from the soil. The only phosphorus fertilizer used in this experiment was phosphorus from Kureha horticultural soil, and this phosphorus condition was designated as P1 (124 mg (phosphate)/100 g (soil)).
Next, the plants were cultivated in the same manner, except that 100 mM NaH2PO4 / Na2HPO4 was applied to the soil from a dish by bottom irrigation instead of water when allowing the seeds to absorb water, doubling the amount of phosphate fertilizer, and the phosphorus conditions were designated as P2 (248 mg (phosphate)/100 g (soil)).
(リン酸濃度)
本実験で用いたリン酸の濃度条件は下記の計算に基づく。
<リン濃度条件(P1とする)>
クレハ園芸培土の1ポット(40mL)あたりの栄養素含量:N(窒素) 12mg、P(リン) 30mg、K(カリウム) 18mg
dishあたりのP量:P30mg×4ポット=120mg
120(mg)/31=3.87mmol
<P2リン濃度条件(P1の2倍濃度)>
吸水時にdishあたり38.7mLの100mM NaH2PO4/Na2HPO4を元肥として底面潅水で与えリン量を2倍とした。
100mM NaH2PO4/Na2HPO4の3.87mmol分:3.87mmol/(100mmol/L)=38.7mL
(Phosphate concentration)
The phosphoric acid concentration conditions used in this experiment are based on the following calculations.
<Phosphorus concentration condition (P1)>
Nutrient content per pot (40 mL) of Kureha horticultural soil: N (nitrogen) 12 mg, P (phosphorus) 30 mg, K (potassium) 18 mg
Amount of P per dish: P30mg x 4 pots = 120mg
120 (mg)/31 = 3.87 mmol
<P2 phosphorus concentration condition (twice the concentration of P1)>
At the time of water absorption, 38.7 mL of 100 mM NaH 2 PO 4 /Na 2 HPO 4 was applied per dish as a base fertilizer by bottom irrigation to double the amount of phosphorus.
3.87 mmol of 100 mM NaH 2 PO 4 /Na 2 HPO 4 : 3.87 mmol/(100 mmol/L) = 38.7 mL
つづいて、植物に対して、水のみ(Control)または1mMの酸化型グルタチオン(GSSG)溶液を与えた。具体的には、65mm(W)×65mm(D)×50mm(H)程度のポットに、1ポット当たり3個体となるようにして、ポット4つを1つのdishに乗せ、1週間に一回、ポットあたり25mL(4ポットあたり100mL)の溶液を、播種後1、2、3、4、5週間目のタイミングでdishに加えることによって、グルタチオンを根に与えた。 Next, the plants were given either water alone (control) or a 1 mM oxidized glutathione (GSSG) solution. Specifically, the plants were placed in pots measuring approximately 65 mm (W) x 65 mm (D) x 50 mm (H), with three plants per pot, and four pots were placed on one dish. 25 mL of solution per pot (100 mL per four pots) was added to the dish once a week at 1, 2, 3, 4, and 5 weeks after sowing to provide glutathione to the roots.
以上の条件で栽培したシロイヌナズナ(1ポットにつき3個体)から得られた植物の、播種後10週間以上経過し、それ以上生育しなくなった植物体の全体重(乾燥重量)、種子量、および収穫指数(ハーベストインデックス)を測定し、各処理16ポットの平均値を算出した。 The total weight (dry weight), seed amount, and harvest index of the plants obtained from Arabidopsis thaliana (3 plants per pot) grown under the above conditions and no longer growing after 10 weeks from sowing were measured, and the average values for the 16 pots of each treatment were calculated.
全体重および種子重のいずれも乾燥重を測定した。また、収穫指数は、植物の全体重に対する種子重の割合として算出した。
その結果を図1に示す。図1は酸化型グルタチオンの施肥が、異なるリン酸含量の土壌におけるシロイヌナズナの生育に及ぼす影響を調べた結果を示す図である。図1のAは、上記各条件下で栽培されたシロイヌナズナの全体重(mg)、図1のBは、上記各条件下で栽培されたシロイヌナズナの種子重(mg)、および図1のCは、上記各条件下で栽培されたシロイヌナズナの収穫指数(いずれもn=16)を示す。図1のDおよびEは、上記各条件下で栽培されたシロイヌナズナの種子重比を示し、Dは、P1リン条件のGSSG未処理(none)を基準として、Eは、P2リン条件のGSSG未処理(none)を基準として種子重比を計算した。
Both total and seed weights were measured as dry weights, and the harvest index was calculated as the ratio of seed weight to total plant weight.
The results are shown in Figure 1. Figure 1 shows the results of investigating the effect of fertilization of oxidized glutathione on the growth of Arabidopsis thaliana in soils with different phosphorus contents. Figure 1A shows the total body weight (mg) of Arabidopsis thaliana cultivated under each of the above conditions, Figure 1B shows the seed weight (mg) of Arabidopsis thaliana cultivated under each of the above conditions, and Figure 1C shows the harvest index (n=16 for each) of Arabidopsis thaliana cultivated under each of the above conditions. Figure 1D and E show the seed weight ratio of Arabidopsis thaliana cultivated under each of the above conditions, where the seed weight ratio was calculated based on the GSSG untreated (none) under P1 phosphorus condition in D and the seed weight ratio was calculated based on the GSSG untreated (none) under P2 phosphorus condition in E.
図1に示すように、1mM GSSGで処理した場合、GSSG未処理(none)と比較して、P1、P2のいずれのリン条件でも全体重、種子重、収穫指数の上昇が見られた。 As shown in Figure 1, when treated with 1 mM GSSG, increases in total weight, seed weight, and harvest index were observed in both phosphorus conditions P1 and P2 compared to untreated GSSG (none).
P1のグルタチオン処理なし(none)の場合と比較して、P1のグルタチオン処理あり(GSSG)の場合は約21%、P2のグルタチオン処理なしの場合と比較してP2のグルタチオン処理ありの場合は約26%の種子重の増加が見られた(図1のB)。同様に、P1のグルタチオン処理なし(none)の場合と比較して、P1のグルタチオン処理あり(GSSG)の場合は約2.4%、P2のグルタチオン処理なしの場合と比較してP2のグルタチオン処理ありの場合は約2.5%の収穫指数の増加が見られた(図1のC)。 Compared to P1 without glutathione treatment (none), P1 with glutathione treatment (GSSG) increased seed weight by about 21%, and P2 with glutathione treatment increased seed weight by about 26% compared to P2 without glutathione treatment (Fig. 1B). Similarly, compared to P1 without glutathione treatment (none), P1 with glutathione treatment (GSSG) increased harvest index by about 2.4%, and P2 with glutathione treatment increased harvest index by about 2.5% compared to P2 without glutathione treatment (Fig. 1C).
リンの施用量を増加させると(P2条件)、グルタチオン無処理の場合(P2のグルタチオン処理なし)でも、減リン酸条件(P1)のグルタチオン処理なしと比較して、種子重は約16%増加するが、リンの施用量増加に加え、グルタチオンを処理した場合(P2のグルタチオン処理あり)は、P1のグルタチオン処理なしと比較して種子重は約46%増加した(図1のBおよびD)。 When the amount of phosphorus applied was increased (P2 condition), seed weight increased by about 16% compared to the reduced phosphate condition (P1) without glutathione treatment, even in the absence of glutathione treatment (P2 without glutathione treatment). However, when the amount of phosphorus applied was increased and glutathione was applied (P2 with glutathione treatment), seed weight increased by about 46% compared to the P1 without glutathione treatment (Fig. 1B and D).
さらに、P2のグルタチオン処理なしの種子重を100%としたときに、P1のグルタチオン処理なしの種子量は86.0%であった(図1のE)。これに対し、P1のグルタチオン処理ありの条件の種子重は104.1%、P2のグルタチオン処理ありの条件の種子量は、125.6%となった(図1のE)。一般に、リン酸の施用量を所定の施用量よりも減らした場合(減リン酸環境下)では、所定の施用量の場合と比較して、種子重は減少する。しかし、グルタチオン処理を行った場合は、減リン酸条件下(すなわちP1条件下)であっても、所定の施用量(P2条件下)よりも種子量は増加した(図1のBおよびE)。 Furthermore, when the seed weight of P2 without glutathione treatment was taken as 100%, the seed weight of P1 without glutathione treatment was 86.0% (Fig. 1E). In contrast, the seed weight of P1 with glutathione treatment was 104.1%, and the seed weight of P2 with glutathione treatment was 125.6% (Fig. 1E). In general, when the amount of phosphate applied is reduced from a specified amount (under a reduced phosphate environment), the seed weight decreases compared to the case of a specified amount. However, when glutathione treatment was performed, the seed weight increased even under reduced phosphate conditions (i.e., under P1 conditions) compared to the specified amount (under P2 conditions) (Fig. 1B and E).
〔実施例2:酸化型グルタチオンの施肥が、シロイヌナズナ葉身中のリン酸含量およびリン化合物含量に及ぼす影響〕
次に、上述のP1の条件で生育させたシロイヌナズナについて、乾燥重当たりの葉身中のリン化合物量を調べた。
Example 2: Effect of oxidized glutathione fertilization on phosphorus content and phosphorus compound content in Arabidopsis thaliana leaf blades
Next, the amount of phosphorus compounds in the leaf blade per dry weight of Arabidopsis thaliana grown under the above-mentioned P1 conditions was examined.
栽培方法は実施例1と同様に行った。ただし、本実験では、植物に対して、水のみ(Control)、1mMの酸化型グルタチオン(GSSG)溶液、2mMの還元型グルタチオン(GSH)溶液、または3mMの硝酸アンモニウム(NH4NO3)を与えた。三者の濃度は、窒素(N)量として同じになるように設定した。また、硝酸アンモニウムは窒素肥料であり、イオウ(S)を含有しない肥料としてのコントロールとして用いた。 The cultivation method was the same as in Example 1. However, in this experiment, the plants were given only water (Control), 1 mM oxidized glutathione (GSSG) solution, 2 mM reduced glutathione (GSH) solution, or 3 mM ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ). The concentrations of the three were set so that the amount of nitrogen (N) was the same. Ammonium nitrate was a nitrogen fertilizer and was used as a control fertilizer that did not contain sulfur (S).
リン酸含量は、モリブデン発色法により測定した。
リン化合物含量の測定には、CE-TOFMS(キャピラリー電気泳動-飛行時間型質量分析計:Agilent CE-TOFMS system(Agilent technologies社))のカチオンモード、アニオンモードによる測定を実施した。検出されたピークに対しm/Zと泳動時間を元にデータベースに照合し、リン化合物の検索・同定・定量を行った。いずれの測定にも播種の4週間後の植物を用い、検体として葉身を使用した。
The phosphoric acid content was measured by the molybdenum coloring method.
The phosphorus compound content was measured using a CE-TOFMS (capillary electrophoresis-time-of-flight mass spectrometer: Agilent CE-TOFMS system (Agilent Technologies)) in cation and anion modes. The detected peaks were collated with a database based on m/Z and migration time to search for, identify, and quantify phosphorus compounds. For both measurements, plants 4 weeks after sowing were used, and leaf blades were used as samples.
CE-TOFMSに用いた検体は以下のように調製した。まず、葉試料と内部標準物質50μMを含んだ500μLのメタノール溶液を破砕用チューブに入れ、液体窒素により凍結し、卓上破砕機を用いて破砕した。これに500μLのクロロホルムおよび200μLのMilli-Q水を加えて撹拌し、遠心分離(2300×g、4℃、5分間)を行った。遠心分離後、水相を限外ろ過チューブ(MILLIPORE、ウルトラフリーMC UFC3 LCC 遠心フィルターユニット 5kDa)400μL×1本に移し取った。
これを遠心分離(9100×g、4℃、120分間)し、水相の限外ろ過処理を行った。
ろ液を乾固させ、50μLのMilli-Q水に溶解し、測定に供した。
The specimens used in CE-TOFMS were prepared as follows. First, 500 μL of a methanol solution containing a leaf sample and 50 μM of an internal standard was placed in a crushing tube, frozen with liquid nitrogen, and crushed using a tabletop crusher. 500 μL of chloroform and 200 μL of Milli-Q water were added to the sample, stirred, and centrifuged (2300×g, 4° C., 5 minutes). After centrifugation, the aqueous phase was transferred to one 400 μL ultrafiltration tube (MILLIPORE, Ultrafree MC UFC3 LCC Centrifugal Filter Unit 5 kDa).
This was centrifuged (9100×g, 4° C., 120 minutes) and the aqueous phase was subjected to ultrafiltration.
The filtrate was dried and dissolved in 50 μL of Milli-Q water for measurement.
図2および3は、それぞれ酸化型グルタチオンまたは還元型グルタチオンの施肥が、シロイヌナズナ葉身中のリン酸含量およびリン化合物含量に及ぼす影響を調べた結果を示す図である。図2は、シロイヌナズナの生体重1mg当たりの葉身中のリン酸含量を示す図である。また、図3は、シロイヌナズナ乾燥重当たりの葉身中のリン化合物含量を示す図である。 Figures 2 and 3 show the results of investigating the effects of fertilization with oxidized glutathione or reduced glutathione, respectively, on the phosphate content and phosphorus compound content in Arabidopsis leaf blades. Figure 2 shows the phosphate content in the leaf blades per mg of fresh weight of Arabidopsis. Figure 3 shows the phosphorus compound content in the leaf blades per dry weight of Arabidopsis.
図2に示すように、生体重当たりのリン酸含量として、グルタチオン無処理(None)のシロイヌナズナ葉身中のリン酸含量は、9.76nmol/mgであった。一方、1mM GSSG処理では11.13nmol/mg(14%増加)であった(括弧内は、グルタチオン無処理のシロイヌナズナ葉身中のリン化合物量を100%としたときの増加割合を示す。)。 As shown in Figure 2, the phosphate content per fresh weight in Arabidopsis leaf blades not treated with glutathione (None) was 9.76 nmol/mg. On the other hand, with 1 mM GSSG treatment, the content was 11.13 nmol/mg (14% increase) (the figures in parentheses indicate the percentage increase when the amount of phosphorus compounds in Arabidopsis leaf blades not treated with glutathione is taken as 100%).
図3に示すように、乾燥重当たりのリン化合物含量として、グルタチオン無処理(Control)のシロイヌナズナ葉身中のリン化合物量は、306.5nmol/gであった。一方、1mM GSSG処理では342.6nmol/g(12%増加)、2mM GSH処理では、349.5nmol/g(14%増加)であった(括弧内は、グルタチオン無処理のシロイヌナズナ葉身中のリン化合物量を100%としたときの増加割合を示す。)。一方、3mM NH4NO3(GSSGおよびGSH分子中の等量N量)は、252.7nmol(18%減少)であった。 As shown in Fig. 3, the phosphorus compound content per dry weight in Arabidopsis leaf blades not treated with glutathione (Control) was 306.5 nmol/g. On the other hand, the phosphorus compound content was 342.6 nmol/g (12% increase) in the 1 mM GSSG treatment and 349.5 nmol/g (14% increase) in the 2 mM GSH treatment (the figures in parentheses indicate the percentage increase when the phosphorus compound content in the Arabidopsis leaf blades not treated with glutathione is taken as 100%). On the other hand, the phosphorus compound content in the 3 mM NH4NO3 (equivalent N content in GSSG and GSH molecules) was 252.7 nmol (18% decrease).
〔実施例3:酸化型グルタチオンの施肥が、各種濃度のリン酸を施肥した土壌におけるキクナ(シュンギク)の生育に及ぼす影響(1)〕
キク科の野菜であるキクナ(シュンギク)に酸化型グルタチオンの施肥が、各種濃度のリン酸を施肥した土壌におけるシュンギクの生育に及ぼす影響を検証した。キクナは、播種後、発芽の揃ったものを選び、インキュベーター(明期:14時間20℃/暗期:10時間15℃、光強度:約250μE/m2/s)の中で栽培した。培地には、下層にバーミキュライト(旭工業)2、中層にクレハ育苗培土(クレハ)1、上層にバーミキュライト(旭工業)1の割合で重層して形成される土壌を用いた。
Example 3: Effect of oxidized glutathione fertilization on the growth of chrysanthemum (garland chrysanthemum) in soil fertilized with various concentrations of phosphate (1)
The effect of fertilizing oxidized glutathione on the growth of Chrysanthemum natans (Chrysanthemum natans), a vegetable of the Asteraceae family, in soil fertilized with various concentrations of phosphoric acid was examined. After sowing, Chrysanthemum natans that had germinated uniformly were selected and cultivated in an incubator (light period: 14 hours at 20°C/dark period: 10 hours at 15°C, light intensity: approximately 250 μE/ m2 /s). The medium used was soil layered with 2 parts vermiculite (Asahi Kogyo) in the bottom layer, 1 part Kureha nursery soil (Kureha) in the middle layer, and 1 part vermiculite (Asahi Kogyo) in the top layer.
水に浸漬した土壌を入れたポットに、キクナの種子を播種して種子に吸水させた。この場合の施肥リンはクレハ園芸培土由来のリンのみであり、このリン条件をP1とした。 Chrysanthemum seeds were sown in pots filled with soil soaked in water and allowed to absorb water. The only phosphorus fertilizer used in this case was from Kureha horticultural soil, and this phosphorus condition was designated P1.
次に、土壌を浸漬させる水について水の代わりに土壌に100mM NaH2PO4/Na2HPO4をdishから底面潅水を行うことにより、リン酸施肥量をP1の2倍量または4倍量に増加させ、このリン条件をP2、P4とした。すなわち、P1は、クレハ培養土含有分のP30mg、P2は、P1+P30mg相当のリン酸緩衝液、P4は、P1+P90mg相当のリン酸緩衝液のリン条件とし、P1を基準として合計のリン量が、P2がP1の2倍、P4をP1の4倍となるように調製した。P1、P2およびP4(516mg(リン酸)/100g(土壌))はリン条件が異なる以外は同様の方法で播種および栽培した。 Next, instead of water for soaking the soil, 100 mM NaH 2 PO 4 /Na 2 HPO 4 was irrigated from the bottom of the dish to increase the amount of phosphate fertilization to twice or four times that of P1, and these phosphorus conditions were designated as P2 and P4. That is, P1 was 30 mg of P containing Kureha culture soil, P2 was phosphate buffer equivalent to P1 + 30 mg, and P4 was phosphate buffer equivalent to P1 + 90 mg, and the total phosphorus amount was adjusted so that P2 was twice that of P1 and P4 was four times that of P1 based on P1. P1, P2 and P4 (516 mg (phosphate) / 100 g (soil)) were sown and cultivated in the same manner except for the different phosphorus conditions.
(リン酸濃度)
本実験で用いたリン酸の濃度条件は下記の計算に基づく。
<P1(P30mg)リン濃度条件>
クレハ園芸培土の1ポット(40mL)あたりの栄養素含量:N 12mg、P 30mg、K 18mg
dishあたりのP量:P30mg×3ポット=90mg
90(mg)/31=2.90mmol
<P2(P1+P30mg)リン濃度条件(P1の2倍濃度)>
吸水時にdishあたり29.0mLの100mM NaH2PO4/Na2HPO4を元肥として底面潅水で与えリン量を2倍とした。
計算式:100mM NaH2PO4/Na2HPO4の2.90mmol分:2.90mmol/(100mmol/L)=29.0mL
<P4(P1+P90mg)リン濃度条件(P1の4倍濃度)>
吸水時にdishあたり29.0mL×3 = 87.0mLの100mM NaH2PO4/Na2HPO4を元肥として底面潅水で与えリン量を4倍とした。
(Phosphate concentration)
The phosphoric acid concentration conditions used in this experiment are based on the following calculations.
<P1 (P30 mg) phosphorus concentration conditions>
Nutrient content per pot (40 mL) of Kureha horticultural soil: N 12 mg, P 30 mg, K 18 mg
Amount of P per dish: P30mg x 3 pots = 90mg
90 (mg)/31=2.90 mmol
<P2 (P1 + P30 mg) phosphorus concentration condition (twice the concentration of P1)>
At the time of water absorption, 29.0 mL of 100 mM NaH 2 PO 4 /Na 2 HPO 4 was applied per dish as a base fertilizer by bottom irrigation to double the amount of phosphorus.
Calculation formula: 2.90 mmol of 100 mM NaH2PO4 / Na2HPO4 : 2.90 mmol/( 100 mmol/L) = 29.0 mL
<P4 (P1 + P90 mg) phosphorus concentration condition (4 times the concentration of P1)>
At the time of water absorption, 29.0 mL x 3 = 87.0 mL of 100 mM NaH2PO4 / Na2HPO4 was given per dish as base fertilizer by bottom irrigation to increase the phosphorus content by four times.
次に、植物に対して、水のみ(None)または2mMの酸化型グルタチオン(GSSG)溶液を与えた。具体的には、65mm(W)×65mm(D)×50mm(H)程度のポットあたり1個体となるようにして、1週間に一回、ポットあたり25mLの溶液を播種後1、2、3、4、5週間目のタイミングで根に与えた。 Next, the plants were given either water alone (None) or a 2 mM oxidized glutathione (GSSG) solution. Specifically, the plants were placed in pots measuring approximately 65 mm (W) x 65 mm (D) x 50 mm (H), with one plant per pot. 25 mL of the solution per pot was given to the roots once a week at the 1st, 2nd, 3rd, 4th, and 5th weeks after sowing.
以上の条件で栽培したGSSG処理有無条件下での各リン酸濃度条件の土壌における播種後7週のシュンギク(1ポットにつき1個体)の生重量を測定した。 The fresh weight of garland chrysanthemums (one individual per pot) grown under the above conditions in soil with and without GSSG treatment and at each phosphorus concentration was measured 7 weeks after sowing.
図4は、酸化型グルタチオンの施肥が、各種濃度のリン酸を施肥した土壌におけるシュンギクの生育に及ぼす影響を調べた結果を示す図である。図4に示されるように、施肥したリン酸量が多いほど、植物体の生育は向上した。 Figure 4 shows the results of an investigation into the effect of fertilizing oxidized glutathione on the growth of Garland chrysanthemum in soil fertilized with various concentrations of phosphorus. As shown in Figure 4, the greater the amount of phosphorus applied, the better the plant growth.
図5は、酸化型グルタチオンの施肥が、各種濃度のリン酸を施肥した土壌におけるシュンギクの生体重量に及ぼす影響を調べた結果を示す図である。
クレハ培土のみで栽培した場合(P1)、グルタチオン無処理(None)の生体重2.8gに対し、グルタチオン処理(GSSG)は3.8gであり、36%の増加を示した。リン酸量を2倍にした場合(P2)、無処理の生体重3.0gに対し、グルタチオン処理は5.3gであり、77%の増加を示した。リン酸量を4倍にした場合(P4)、無処理の生体重2.8gに対し、グルタチオン処理は5.1gであり、82%の増加を示した。
FIG. 5 shows the results of investigating the effect of fertilization of oxidized glutathione on the live weight of Garland chrysanthemum in soil fertilized with various concentrations of phosphate.
When grown only in Kureha soil (P1), the fresh weight of the non-glutathione treated (None) was 2.8 g, while that of the glutathione treated (GSSG) was 3.8 g, showing an increase of 36%. When the amount of phosphate was doubled (P2), the fresh weight of the non-treated was 3.0 g, while that of the glutathione treated was 5.3 g, showing an increase of 77%. When the amount of phosphate was quadrupled (P4), the fresh weight of the non-treated was 2.8 g, while that of the glutathione treated was 5.1 g, showing an increase of 82%.
〔実施例4:酸化型グルタチオンの施肥が、各種濃度のリン酸を施肥した土壌におけるキクナ(シュンギク)の生育に及ぼす影響(2)〕
上記実施例3のP1の条件を基準としたときに、P1よりも低いリン酸濃度条件について、各種濃度のリン酸を施肥した土壌におけるシュンギクの生育に及ぼす影響を検証した。
Example 4: Effect of oxidized glutathione fertilization on the growth of chrysanthemum (garland chrysanthemum) in soil fertilized with various concentrations of phosphate (2)
Using the conditions of P1 in Example 3 above as a standard, the effects of conditions of phosphorus concentrations lower than P1 on the growth of garland chrysanthemum in soil fertilized with phosphorus at various concentrations were examined.
栽培条件は、実施例3と同様に、播種後、発芽の揃ったものを選び、インキュベーター(明期:14時間20℃/暗期:10時間15℃、光強度:約250μE/m2/s)の中で栽培した。 The cultivation conditions were the same as in Example 3. After sowing, seeds with uniform germination were selected and cultivated in an incubator (light period: 14 hours at 20° C./dark period: 10 hours at 15° C., light intensity: approximately 250 μE/m 2 /s).
実施例3の培地の代わりに、培地として、下層にバーミキュライト(旭工業)、中層にクレハ園芸培土(クレハ)、上層にバーミキュライト(旭工業)を用い、下層:中層:上層の容積の割合を7:1:8(70mL:10mL:80mL)で重層して形成される土壌を用いた。 Instead of the medium in Example 3, soil was used in which vermiculite (Asahi Kogyo) was used for the bottom layer, Kureha horticultural soil (Kureha) for the middle layer, and vermiculite (Asahi Kogyo) for the top layer, with the volume ratio of bottom layer:middle layer:top layer being 7:1:8 (70 mL:10 mL:80 mL).
次に、dishから100mM NaH2PO4/Na2HPO4または水を底面潅水することによって、土壌を100mM NaH2PO4/Na2HPO4または水に浸漬させ、リン酸施肥量をP1、P1の1/2倍量(62mg(リン酸)/100g(土壌))または1/4倍量(31mg(リン酸)/100g(土壌))とした。さらに、100mM NaH2PO4/Na2HPO4の溶液と、16.9mg/mlのKNO3を添加することによって、窒素(N)およびカリウム(K)の栄養素含量についてはP1、P1/2、P1/4のいずれの条件でも同等になるように、NとKとを補った。 Next, the soil was soaked in 100 mM NaH 2 PO 4 /Na 2 HPO 4 or water by bottom irrigation with 100 mM NaH 2 PO 4 /Na 2 HPO 4 or water from the dish, and the amount of phosphate fertilization was set to 1/2 times the amount of P1 and P1 (62 mg (phosphate) / 100 g (soil)) or 1/4 times the amount (31 mg (phosphate) / 100 g (soil)). Furthermore, by adding a solution of 100 mM NaH 2 PO 4 /Na 2 HPO 4 and 16.9 mg / ml KNO 3 , nitrogen (N) and potassium (K) nutrient contents were supplemented so that they were equivalent under any of the conditions of P1, P 1 / 2 , and P 1 / 4 .
すなわち、P1は、クレハ培養土含有分のP7.5mg+P22.5mg相当のリン酸緩衝液で合計P30mg、P1/2は、クレハ培養土含有分のP7.5mg+P7.5mg相当のリン酸緩衝液でP15mg、P1/4は、クレハ培養土含有分7.5mgのみで、P7.5mgのリン条件とし、P1を基準としてトータルのリン量が、P1/2がP1の1/2倍となり、P1/4がP1の1/4倍となるように調製した。 That is, P1 was phosphate buffer equivalent to P7.5 mg + P22.5 mg of the Kureha culture soil, totaling 30 mg of P, P1 /2 was phosphate buffer equivalent to P7.5 mg + P7.5 mg of the Kureha culture soil, totaling 15 mg of P, and P1 /4 was phosphorus condition containing only 7.5 mg of Kureha culture soil, P7.5 mg of P, and the total phosphorus amount was adjusted so that P1 /2 was 1/2 times that of P1 and P1 /4 was 1/4 times that of P1, based on P1.
(リン酸濃度および窒素(N)およびカリウム(K)濃度)
本実験で用いたリン酸の濃度条件は下記の計算に基づく。
クレハ園芸培土の1ポット(10mL)あたりの栄養素含量:N 3mg、P 7.5mg、K 4.5mg
dishあたりの補充分として、実施例3のクレハ培養土(P1)との差分(クレハ培養土30ml分)を補うために吸水時にクレハ培養土30mlに16.9mg/ml KNO3 10ml+100mM NaH2PO4/Na2HPO421.8mlを元肥として底面潅水で与えリン量をP1(P30mg)とした。
(Phosphate concentration and Nitrogen (N) and Potassium (K) concentration)
The phosphoric acid concentration conditions used in this experiment are based on the following calculations.
Nutrient content per pot (10 mL) of Kureha horticultural soil: N 3 mg, P 7.5 mg, K 4.5 mg
As a supplement per dish, in order to make up for the difference with the Kureha culture soil (P1) in Example 3 (30 ml of Kureha culture soil), 10 ml of 16.9 mg/ml KNO3 + 21.8 ml of 100 mM NaH2PO4 / Na2HPO4 were applied as base fertilizer to 30 ml of Kureha culture soil at the time of water absorption by bottom irrigation, and the amount of phosphorus was designated P1 (P30 mg).
<P1(P30mg)リン濃度条件>
計算式:
dishあたりのP量:(P30mg-クレハ培土P含有量7.5mg)×3ポット=67.5mg
67.5(mg)/31=2.18mmol
100mM NaH2PO4/Na2HPO4の2.18mmol分:2.18mmol/(100mmol/L)=21.8mL
dishあたりのN量:KNO3 16.9mg/ml×10mL=169mg(N:23.4mg、K:65.3mg)
dishあたりのN量:クレハ培土N含有量3mg×3+23.4mg=32.4mg
dishあたりのK量:クレハ培土K含有量4.5mg×3+65.3mg=78.8mg
<P1 (P30 mg) phosphorus concentration conditions>
Formula:
Amount of P per dish: (P 30 mg - P content of Kureha soil 7.5 mg) x 3 pots = 67.5 mg
67.5 (mg)/31=2.18 mmol
2.18 mmol of 100 mM NaH2PO4 / Na2HPO4 : 2.18 mmol/( 100 mmol/L) = 21.8 mL
Amount of N per dish: KNO3 16.9 mg/ml x 10 mL = 169 mg (N: 23.4 mg, K: 65.3 mg)
N content per dish: Kureha soil N content 3mg x 3 + 23.4mg = 32.4mg
Amount of potassium per dish: K-content of Kureha soil 4.5mg x 3 + 65.3mg = 78.8mg
<P1/2(P15mg)リン濃度条件(P1の1/2倍量)>
dishあたりの補充分として、実施例3のクレハ培養土(P1)との差分(クレハ培養土30ml分)を補うために吸水時にクレハ培養土30mlに16.9mg/ml KNO3 10ml+100mM NaH2PO4/Na2HPO4 7.3mlを元肥として底面潅水で与えてリン量をP1/2(P15mg)とした。
計算式:
dishあたりのP量:(P15mg-クレハ培土P含有量7.5mg)×3ポット=22.5mg
2.5(mg)/31=0.73mmol
100mM NaH2PO4/Na2HPO4の0.73mmol分:0.73mmol/(100mmol/L)7.3ml
<P1 /2 (P15 mg) phosphorus concentration condition (1/2 amount of P1)>
As a supplement per dish, in order to make up for the difference with the Kureha culture soil (P1) in Example 3 (30 ml of Kureha culture soil), 10 ml of 16.9 mg/ml KNO3 + 7.3 ml of 100 mM NaH2PO4 / Na2HPO4 were applied as base fertilizer to 30 ml of Kureha culture soil at the time of water absorption by bottom irrigation to set the phosphorus content to P1 /2 (P15 mg).
Formula:
Amount of P per dish: (P 15 mg - P content of Kureha soil 7.5 mg) x 3 pots = 22.5 mg
2.5 (mg)/31=0.73 mmol
0.73 mmol of 100 mM NaH 2 PO 4 /Na 2 HPO 4 : 0.73 mmol/(100 mmol/L) 7.3 ml
<P1/4リン濃度条件(P1の1/4倍量)>
dishあたりの補充分として、実施例3のクレハ培養土(P1)との差分(クレハ培養土30ml分)を補うために吸水時にクレハ培養土30mlに16.9mg/ml KNO3 10ml+水を元肥として底面潅水で与えてリン量をP1/4(P 7.5mg)とした。
<P 1/4 phosphorus concentration condition (1/4 amount of P1)>
As a supplement per dish, in order to make up for the difference with the Kureha culture soil (P1) in Example 3 (30 ml of Kureha culture soil), 10 ml of 16.9 mg/ml KNO3 + water was applied as a base fertilizer to 30 ml of Kureha culture soil at the time of water absorption by bottom irrigation to set the phosphorus content to P1 /4 (P7.5 mg).
図6は、酸化型グルタチオンの施肥が、P1よりも低いリン酸濃度条件について、各種濃度のリン酸を施肥した土壌におけるシュンギクの生育に及ぼす影響を調べた結果を示す図である。 Figure 6 shows the results of an investigation into the effect of oxidized glutathione fertilization on the growth of Garland chrysanthemum in soil fertilized with various concentrations of phosphate under conditions of phosphate concentrations lower than P1.
次に、上述のP1、P1/2およびP1/4条件で生育させたシュンギクについて、播種後7週の植物体をサンプリングし、生体重当たりの葉身中のリン酸含量を調べた。リン酸含量の定量方法は実施例2のシロイヌナズナと同様、モリブデン発色法によって行った。 Next, for the Garland chrysanthemum plants grown under the above-mentioned P1, P1 /2 and P1 /4 conditions, plants were sampled 7 weeks after sowing, and the phosphorus content in the leaf blade per fresh weight was examined. The phosphorus content was quantified by the molybdenum coloring method, as in the case of Arabidopsis thaliana in Example 2.
以下の表1に本実施例の各P条件で生育させたシュンギクの生体重を示す。 Table 1 below shows the fresh weight of garland chrysanthemums grown under each P condition in this example.
図7は、シュンギク生体重1mg当たりの葉身中のリン酸含量(Pi含量)を示す図である。図7の横軸のNone、0.2および1は、それぞれGSSGの、処理なし、0.2mM処理および1mM処理を示す。図7に示されるように、P1では酸化型グルタチオン施用した場合の方が葉身中のリン酸含量が高くなった。一方、P1/2では、酸化型グルタチオン施用有と無とで葉身中のリン酸含量に差は見られなかった。さらに、P1/4では、酸化型グルタチオン施用有の方が無の場合よりもリン酸含量が低下した。 FIG. 7 is a diagram showing the phosphorus content (Pi content) in the leaf blade per mg of Garland Chrysanthemum fresh weight. None, 0.2, and 1 on the horizontal axis of FIG. 7 indicate no treatment, 0.2 mM treatment, and 1 mM treatment of GSSG, respectively. As shown in FIG. 7, the phosphorus content in the leaf blade was higher when oxidized glutathione was applied in P1. On the other hand, in P1 /2 , no difference was observed in the phosphorus content in the leaf blade between the case with and without oxidized glutathione application. Furthermore, in P1 /4 , the phosphorus content was lower with oxidized glutathione application than without it.
〔実施例5:酸化型グルタチオンの施肥が、シュンギクのリン利用効率に及ぼす影響〕
続いて、実施例4の結果を用い、シュンギクの1個体あたりのリン酸含有量と、リン利用効率とを算出した。
Example 5: Effect of oxidized glutathione fertilization on phosphorus utilization efficiency of garland chrysanthemum
Next, using the results of Example 4, the phosphate content per Garland chrysanthemum plant and the phosphorus utilization efficiency were calculated.
計算式:
植物1個体あたりのリン酸含有量(μmol Pi/plant) = 生体重1mg当たりのリン酸含量(nmol Pi/mg FW) × 生重量(mg FW/plant)
リン利用効率(mg FW/nmol Pi) = 生重量(mg FW/plant)/植物1個体あたりのリン酸含有量(nmol Pi/plant)
Formula:
Phosphate content per plant (μmol Pi/plant) = Phosphate content per mg fresh weight (nmol Pi/mg FW) × Fresh weight (mg FW/plant)
Phosphorus utilization efficiency (mg FW/nmol Pi) = fresh weight (mg FW/plant)/phosphate content per plant (nmol Pi/plant)
図8は、シュンギク1個体あたりのリン酸含有量およびリン利用効率を示す図である。図8の横軸のNone、0.2および1は、それぞれGSSGの、処理なし、0.2mM処理および1mM処理を示す。図8に示されるように、P1では酸化型グルタチオン施用した場合の方が1個体あたりのリン酸含有量が高くなった。一方、P1/4では、酸化型グルタチオン施用有の方が無の場合よりも一個体あたりのリン酸含有量が低下した。以上の図7および8の結果に示されるように、P1/4では、酸化型グルタチオン施用有の方が無の場合よりもリン利用効率が向上した。 FIG. 8 is a diagram showing the phosphorus content and phosphorus utilization efficiency per Garland chrysanthemum individual. None, 0.2, and 1 on the horizontal axis of FIG. 8 indicate no treatment, 0.2 mM treatment, and 1 mM treatment of GSSG, respectively. As shown in FIG. 8, the phosphorus content per individual was higher when oxidized glutathione was applied in P1. On the other hand, the phosphorus content per individual was lower in P1 /4 with oxidized glutathione application than without it. As shown in the results of FIG. 7 and FIG. 8 above, the phosphorus utilization efficiency was improved in P1 /4 with oxidized glutathione application than without it.
〔実施例6:葉面散布による酸化型グルタチオンの施肥がレタスの生育に及ぼす影響〕
(実験方法)
レタス(品種:サウザー)を生育実験に用いた。
育苗は、200穴トレイ(培土14ml/株)に播種し、インキュベーター内にて約100μE/m2の強さの光で16時間明期/8時間暗期の日長条件のもと22℃の温度の条件で2週間行った。その後、9cmポット(培土402ml/株)に移植し、ガラス温室内にて2週間栽培した。培土は育苗期、ポット栽培ともにセル培土(タキイ種苗製)を用いた。セル培土の肥料成分は、N(窒素)320mg/L、P(リン酸)210mg/L、K(カリウム)300mg/Lである。セル、ポット毎1株とし、無処理区とグルタチオン施用区をそれぞれ9株の反復とした。
Example 6: Effect of foliar application of oxidized glutathione on lettuce growth
(Experimental Method)
Lettuce (variety: Souther) was used in the growth experiment.
The seedlings were sown in a 200-hole tray (14 ml of soil per plant) and grown in an incubator for 2 weeks under a 16-hour light/8-hour dark photoperiod with a light intensity of about 100 μE/m2 at a temperature of 22°C. After that, the seedlings were transplanted into 9 cm pots (402 ml of soil per plant) and grown in a glass greenhouse for 2 weeks. The soil used for both the seedling and pot cultivation was cell soil (manufactured by Takii Seeds). The fertilizer components of the cell soil were N (nitrogen) 320 mg/L, P (phosphate) 210 mg/L, and K (potassium) 300 mg/L. There was one plant per cell and pot, and 9 plants were replicated in the untreated area and the glutathione-treated area.
酸化型グルタチオンの施肥は、育苗3週目および育苗4週目(定植時)の計2回、霧吹きを用いて0.25mmol/Lを0.09ml/株/回(100ml/m2/回)になるように葉面散布をした。
リン濃度条件は、育苗時1.3mg/セル、ポット栽培時84.3mg/ポットである(95mg(リン酸)/100g(土壌))。
Oxidized glutathione was applied to the leaves twice in total, once in the third week of seedling growth and once in the fourth week of seedling growth (at the time of planting), by spraying 0.25 mmol/L on the leaves at 0.09 ml/plant/time (100 ml/m 2 /time) using a spray bottle.
The phosphorus concentration conditions were 1.3 mg/cell during seedling cultivation and 84.3 mg/pot during pot cultivation (95 mg (phosphate)/100 g (soil)).
以上の条件で栽培したレタスの地上部重(乾燥重)および全リン量を調査した。その結果を表2に示す。地上部重は、GSSG区において、無処理区に比べて有意に9%増加し、全リン量は20%増加した。従って、グルタチオンの散布によってもリンの吸収効率が向上することがわかった。 The above-ground weight (dry weight) and total phosphorus content of lettuce grown under the above conditions were investigated. The results are shown in Table 2. Above-ground weight increased significantly by 9% in the GSSG treatment compared to the untreated treatment, and total phosphorus increased by 20%. This shows that spraying glutathione also improves phosphorus absorption efficiency.
本発明の方法によれば、植物のリン吸収効率および/またはリン利用効率を向上させることができるので、本発明は、農業分野、食品産業分野等の広範な分野において産業上の利用可能性がある。 The method of the present invention can improve the phosphorus absorption efficiency and/or phosphorus utilization efficiency of plants, and therefore the present invention has industrial applicability in a wide range of fields, including agriculture and the food industry.
Claims (12)
上記リン酸吸収亢進剤が、グルタチオンまたはその誘導体である、組成物。 A composition for improving phosphorus uptake efficiency and/or phosphorus utilization efficiency of a plant in phosphorus-deficient soil or under phosphorus-deficient conditions , comprising a phosphate absorption enhancer,
A composition, wherein the phosphate absorption enhancer is glutathione or a derivative thereof.
リン酸吸収亢進剤存在下で植物を栽培する工程を包含しており、
上記リン酸吸収亢進剤が、グルタチオンまたはその誘導体である、方法。 A method for improving phosphorus uptake efficiency and/or phosphorus utilization efficiency in a plant, comprising:
The method includes cultivating a plant in the presence of a phosphate absorption enhancer,
The method, wherein the phosphate absorption enhancer is glutathione or a derivative thereof.
リン酸吸収亢進剤存在下で植物を栽培する工程と、
リン肥料を植物に施肥する工程と
を包含しており、
上記リン酸吸収亢進剤が、グルタチオンまたはその誘導体である、方法。 1. A method for reducing the amount of phosphorus fertilizer applied to a plant, comprising:
Cultivating a plant in the presence of a phosphate absorption enhancer;
and applying a phosphorus fertilizer to the plant,
The method, wherein the phosphate absorption enhancer is glutathione or a derivative thereof.
リン酸吸収亢進剤の存在下、植物を上記リン不良土壌で栽培する工程を包含しており、
上記リン酸吸収亢進剤が、グルタチオンまたはその誘導体である、方法。 1. A method for growing plants in phosphorus deficient soil, comprising:
Cultivating a plant in the phosphorus-deficient soil in the presence of a phosphate absorption enhancer,
The method, wherein the phosphate absorption enhancer is glutathione or a derivative thereof.
リン酸吸収亢進剤存在下で植物を栽培する工程と、
上記植物におけるリン吸収効率および/またはリン利用効率を測定する工程と
を包含しており、
上記リン酸吸収亢進剤が、グルタチオンまたはその誘導体である、方法。 A method for producing a plant with improved phosphorus uptake efficiency and/or phosphorus utilization efficiency, comprising the steps of:
Cultivating a plant in the presence of a phosphate absorption enhancer;
and measuring phosphorus uptake efficiency and/or phosphorus utilization efficiency in the plant,
The method, wherein the phosphate absorption enhancer is glutathione or a derivative thereof.
The method according to any one of claims 5 to 11 , wherein the glutathione or a derivative thereof is selected from the group consisting of oxidized glutathione, reduced glutathione, homoglutathione, carboxypropyl glutathione, dicarboxyethyl glutathione, and esters thereof.
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|---|---|---|---|---|
| JP2001288011A (en) | 2000-04-10 | 2001-10-16 | Kao Corp | Plant vitalizer |
| US20070173459A1 (en) | 2004-03-03 | 2007-07-26 | Lucio Filippini | Mixtures and methods for the induction of resistance in plants |
| WO2017006869A1 (en) | 2015-07-03 | 2017-01-12 | 株式会社カネカ | Fertilizer composition for application to leaves and including oxidized glutathione and fertilizer component |
| WO2020203523A1 (en) | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 株式会社カネカ | Glutathione-containing composition to be applied on plant leaves |
Family Cites Families (2)
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001288011A (en) | 2000-04-10 | 2001-10-16 | Kao Corp | Plant vitalizer |
| US20070173459A1 (en) | 2004-03-03 | 2007-07-26 | Lucio Filippini | Mixtures and methods for the induction of resistance in plants |
| WO2017006869A1 (en) | 2015-07-03 | 2017-01-12 | 株式会社カネカ | Fertilizer composition for application to leaves and including oxidized glutathione and fertilizer component |
| WO2020203523A1 (en) | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 株式会社カネカ | Glutathione-containing composition to be applied on plant leaves |
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