JP2001335406A

JP2001335406A - 植物成長調節剤

Info

Publication number: JP2001335406A
Application number: JP2000154484A
Authority: JP
Inventors: Hideharu Seto; 秀春瀬戸; Shozo Fujioka; 昭三藤岡; Shigeo Yoshida; 茂男吉田; Hide Takatsudo; 秀高津戸; Jan Janchun; ジャンジャンチュン
Original assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research; Ohio State University
Current assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research; Ohio State University
Priority date: 2000-05-25
Filing date: 2000-05-25
Publication date: 2001-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】農作物栽培における矮化剤などに使用可能な
植物成長調節剤を提供する。【解決手段】下記の一般式(I)：【化１】（式中、R¹及びR²はそれぞれ独立に水素原子又はメチル
基を示し、R³は水素原子、メチル基、又はエチル基を示
し、---- は単結合又は二重結合を示す）で表される化
合物を有効成分として含む植物成長調節剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はステロイド化合物を
有効成分として含む植物成長調節剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステロイドはパーヒドロシクロペンタノ
フェナンスレンを基本骨格に有する動物及び植物脂質の
総称であり、生体構成成分或いはホルモンに代表される
生体機能物質として動・植物組織に広く存在している。
特に動物ステロイドでは、様々な生理活性を有する化合
物が数多く知られており、生体機能の解明あるいは新し
い医薬の開発を目的とした研究が広範な分野にわたって
盛んに行われている。一方、植物ステロイドでは、最近
植物ホルモンとして認知されたブラシノステロイドが植
物の生長調節に関わっていることが明らかにされつつあ
るが、その他の植物ステロイドの植物体内に於ける機能
については全く解っていない。

【０００３】本発明者らは、最近、シロイヌナズナ（Ar
abidopsis thaliana）の突然変異体fackel-J79 (fk-J7
9)の遺伝子解析及びその機能解析を行い、その原因遺伝
子であるFACKEL がヒト及び酵母のステロール生合成に
関連した C-14 リダクターゼに類似したタンパク質をコ
ードしていることを明らかにした。また、生化学的分析
により、変異体fk-J79ではC-14 リダクターゼ活性が低
下し、植物の生長に重要な関わりを持つブラシノステロ
イドの内生量が極度に低下していることを明らかにした
（J.-C. Jang et al., Genes Dev., 2000, in pres
s）。

【０００４】本発明者らは、fk-J79はブラシノステロイ
ドの生合成酵素欠損体であり、その形態的変異、即ち、
その他のブラシノステロイド生合成酵素欠損変異体にも
共通して観察される矮性、頂芽優勢の消失、稔性の低
下、コンパクトなロゼット葉などの変異、及びfk-J79に
特異な胚発生過程とその直後に観察される形態異常は、
他のブラシノステロイド生合成酵素欠損体と同様に、ブ
ラシノステロイドを与えることにより正常に戻ると予想
した。しかしながら、この予想に反し、fk-J79にブラシ
ノステロイドを与えても、これらの変異形態の回復は認
められなかった。従って、その原因は他に在ると考えら
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題及び課題を解決するため
の手段】原因の一つとして、ブラシノステロイド生合成
酵素の一つであるC-14 リダクターゼの欠損により、未
知化合物が植物体内に蓄積し、その化合物自体がfk-J79
に特徴的な形態的変異を引き起こす活性物質である可能
性が考えられた。そこで、本発明者らは、その原因未知
化合物の探査研究を行い、fk-J79 には、これまで植物
からは単離されていないステロイドが蓄積されており、
それらが植物成長調節作用を有していることを見出し
た。本発明は上記の知見を基にして完成されたものであ
る。

【０００６】すなわち、本発明は、下記の一般式(I)：

【化２】（式中、R¹及びR²はそれぞれ独立に水素原子又はメチル
基を示し、R³は水素原子、メチル基、又はエチル基を示
し、---- は単結合又は二重結合を示す）で表される化
合物を有効成分として含む植物成長調節剤を提供するも
のである。本発明の好ましい態様によれば、上記一般式
(I)において ---- が単結合であり、さらに好ましい態
様では、上記一般式(I)において ---- が単結合であ
り、かつR¹及びR²がともに水素原子である。

【０００７】本発明の植物成長調節剤は、植物の伸長抑
制、花粉成長抑制、花の鮮度保持、植物の抗ストレス
剤、雑草防除、植物の老化抑制、根の肥大化などの植物
成長調節剤として用いることができる。特に、植物成長
矮化剤として用いることが好ましい。また、別の観点か
らは、植物成長調節剤の製造のための上記一般式(I)で
表される化合物の使用、及び植物の成長を調節する方法
であって、上記一般式(I)で表される化合物の有効量を
植物に投与する工程を含む方法が本発明により提供され
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明により提供される上記一般
式(I)で表される化合物において、---- が単結合である
ことが好ましく、さらに好ましくは ---- が単結合であ
り、かつR¹及びR²がともに水素原子である。特に好まし
い化合物は、R¹及びR²が水素原子であり、R³がメチル基
であり、22-23位の間の結合が単結合である化合物；及
びR¹及びR ²が水素原子であり、R³がエチル基であり、22
-23位の間の結合が単結合である化合物である。なお、
式中の立体表示は絶対配置を示す。

【０００９】一般式(I)で表される化合物は、例えば、
下記の方法により製造することができる。ステロイド-
5,7-ジエンをプロトン酸触媒下にプロトン溶媒中で加熱
すると、ジエンの転移反応が起こり、相当する 5α-ス
テロイド-8,14-ジエンを与えることはよく知られている
[例えば、L. F. Fieser and G. Ourisson, J. Am. Che
m. Soc., 74, 4404-4414 (1953)]。この方法を用いて、
対応するステロイド-5-エン-3β-オールから一般式
（I）で表される化合物を容易に製造することができ
る。例えば、下記のスキームに示すように、化合物(2)
をエタノール又はエタノールとベンゼンとの混合溶媒中
で36%塩酸の存在下に3〜4時間加熱還流すると一般式(I)
で表される化合物を50〜55%程度の収率で得ることがで
きる。

【００１０】

【化３】

【００１１】本発明の植物成長調節剤の有効成分である
上記一般式(I)の化合物は、植物成長調節作用を有して
いる。本明細書において用いられる「植物成長調節」と
いう用語は、例えば、植物の矮化（伸長抑制）、花粉成
長抑制、花の鮮度保持、植物の抗ストレス剤（熱、乾
燥、寒さなど）、生殖制御による雑草防除、植物の老化
抑制、根の肥大化などを含めて、最も広義に解釈する必
要がある。例えば、植物成長矮化剤、植物成長抑制剤、
除草剤などは、本発明の植物成長調節剤の典型的な例で
あるが、本発明の植物成長調節剤はこれらに限定される
ことはない。

【００１２】本発明の植物成長調節剤の作用は、有効成
分である化合物を正常なシロイヌナズナ（Arabidopsis
thaliana）に投与し、シロイヌナズナの突然変異体fk-
J79において観察される形態的変異、例えば、矮性、頂
芽優勢の消失、稔性の低下、コンパクトなロゼット葉な
どの変異、及びfk-J79 に特異な胚発生過程とその直後
に観察される形態異常などを再現することにより容易に
確認できる。

【００１３】本発明の植物成長調節剤は、例えば、当業
界で周知の製剤用添加物を用いて、農薬用組成物として
調製することができる。農薬用組成物の形態は特に限定
されず、当業界で利用可能な形態であればいかなる形態
を採用してもよい。例えば、乳剤、液剤、油剤、水溶
剤、水和剤、フロアブル、粉剤、微粒剤、粒剤、エアゾ
ール、くん蒸剤、又はペースト剤などの形態の組成物を
用いることができる。農薬用組成物の製造方法も特に限
定されず、当業者に利用可能な方法を適宜採用すること
ができる。本発明の植物成長調節剤の有効成分として
は、上記一般式(I)で表される化合物の２種以上を組み
合わせて用いてもよい。また、殺虫剤、殺菌剤、殺虫殺
菌剤、除草剤などの他の農薬の有効成分を配合してもよ
い。本発明の植物成長調節剤の適用方法及び適用量は、
適用目的、剤型、適用場所などの条件に応じて当業者が
適宜選択可能である。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明するが、本発明の範囲は下記の実施例に限定される
ことはない。例１：Campesta-8,14-dienol（化合物I-1：一般式(I)に
おいてR¹及びR²が水素原子であり、R³がメチル基であ
り、22-23位の間の結合が単結合である化合物）市販の campesterolより常法 [W.K. Kircher and F.U.
Rosenstein, Lipids, 9,333-337 (1974)] に従って合成
した campesta-5,7-dienol (7.2 mg) をエタノール (0.
5 ml) に溶解し、36%塩酸 (25 μl) を加え、窒素気流
下で３時間加熱還流した。減圧下にエタノールを留去
し、残渣に水を加え、エーテルで抽出した。エーテル層
を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水で順に洗
浄した後、硫酸ナトリウムにて乾燥した。溶媒留去後、
残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（へキサン
−酢酸エチル＝4:1）及び高速液体クロマトグラフィー
[HPLC: Senshu Pak PG-S60-5251 (20 mm i.d. × 25 c
m; Senshu Scientific Co.)流速 9.0 ml/min]] で精製
し、3.8 mg (53%) のcampesta-8,14-dienol (1-1) を得
た。

【００１５】Rt=32.0 min colorless scales, mp 111-113 ℃ (MeOH)¹ H-NMR(300 MHz) δ(ppm) 0.78 (3H, d, J 6.9 Hz, 26-
H3), 0.81 (3H, d, J 7.0 Hz, 27-H3), 0.82 (3H, s, 1
8-H3), 0.86 (3H, d, J 6.8 Hz, 28-H3), 0.93 (3H, d,
J 6.2 Hz, 21-H3), 0.99 (3H, s, 19-H3), 3.63 (1H,
tt, J 10.9 and 4.7 Hz, 3-H), 5.36 (1H, br s, 15-
H);¹³C-NMR (75 MHz) 15.38, 15.70, 18.26, 18.37, 1
8.89 and 20.19 (C-18, -19,-21, -26, -27 and -28),
21.88, 25.32, 26.61, 30.21, 31.74, 33.67, 35.35, 3
5.92, 36.98 and 38.35 (C-1, -2, -4, -6, -7, -11, -
12, -16, -22 and -23), 32.46, 34.17, 38.90, 40.98
and 57.22 (C-5, -17, -20, -24 and -25), 36.57 and
45.08 (C-10 and C-13), 71.03 (C-3), 117.42 (C-15),
123.12 (C-8), 140.86 (C-9), 151.14 (C-14) EI-MS m/z 398 (M+, 100%), 380 (M+-H₂O, 73), 365
(M+-H₂O-CH₃, 68), 271 (M+-C₉H₁₉, 17), 253 (M+-C₉H
₁₉-H₂O, 20) HR-EI-MS m/z (M+): Found, 398.3551. Calc. for C₂₈
H₄₆O, 398.3549.

【００１６】例２：Sitosta-8,14-dienol （化合物I-
2：一般式(I)においてR¹及びR²が水素原子であり、R³が
エチル基であり、22-23位の間の結合が単結合である化
合物）市販の β-sitosterol より常法 [H.W. Kircher, Lipid
s, 9, 623-624 (1974)]に従って合成した sitosta-5,7-
dienol (13.4 mg) をエタノール (1 ml) に溶解し、36%
塩酸 (50 μl) を加え、窒素気流下で３時間加熱還流し
た。例１と同様の後処理及び精製操作を行い、6.7 mg
(50%) の sitota-8,14-dienolを得た。

【００１７】Rt=30.0 min colorless scales, mp 105-106 ℃(MeOH)¹ H-NMR(300 MHz) δ(ppm) 0.82 (3H, s, 18-H3), 0.82
and 0.84 (each 3H, each d, each J 7.2 Hz, 26- and
27-H3), 0.95 (3H, d, J 6.1 Hz, 21-H3), 0.99(3H,
s, 19-H3), 0.85 (3H, t, J 6.8 Hz, 29-H3), 3.63 (1
H, tt, J 10.8 and4.8 Hz, 3-H), 5.36 (1H, br s, 15-
H)¹³ C-NMR (75 MHz) 11.98, 15.70, 18.37, 18.96, 19.03
and 19.78 (C-18, 19,21, -26, -27 and -29), 21.87,
23.04, 25.31, 26.00, 26.61, 31.73, 33.90,35.35, 3
5.94, 36.97 and 38.35 (C-1, -2, -4, -6, -7, -11, -
12, -16, -22,-23 and -28), 29.15, 34.40, 40.98, 4
5.89 and 57.15 (C-5, -17, -20, -24 and -25), 36.56
and 45.07 (C-10 and C-13), 71.03 (C-3), 117.42 (C
-15), 123.11 (C-8), 140.87 (C-9), 151.14 (C-14) EI-MS m/z 412 (M+, 100%), 394 (M+-H₂O, 72), 379
(M+-H₂O-CH₃, 64), 271 (M+-C₁₀H₂₁, 18), 253 (M+-C₁₀
H₂₁-H₂O, 19) HR-EI-MS m/z (M+): Found, 412.3714. Calc. for C₂₉
H₄₈O, 412.3705.

【００１８】例３：5α-Cholesta-8,14-dien-3b-ol
（化合物I-3：一般式(I)においてR¹及びR ²が水素原子で
あり、R³が水素原子であり、22-23位の間の結合が単結
合である化合物）市販の cholesta-5,7-dien-3b-ol (500 mg) をエタノー
ル (20 ml) に溶解し、36%塩酸 (1.0 ml) を加え、窒素
気流下に３時間加熱還流した。例１と同様の後処理を行
い、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（へキサンー
酢酸エチル、4:1）にて精製した。主生成物 [Rf=0.18 o
n TLC (へキサンー酢酸エチル、4:1)] をメタノールに
て２回再結晶し、250 mg (50%) の5α-Cholesta-8,14-d
ien-3b-olを得た。

【００１９】colorless scales, mp 111-113 ℃(MeOH)
[mp. 116-117 ℃ (MeOH): L. F. Fieser and G. Ouriss
on, J. Am. Chem. Soc., 74, 4404-4414 (1953)]¹ H-NMR(600 MHz) δ(ppm) 0.82 (3H, s, 18-H3), 0.868
(3H, d, J 6.8 Hz, 26-H3), 0.871 (3H, d, J 6.8 Hz,
27-H3), 0.94 (3H, d, J 6.4 Hz, 21-H3), 0.99(3H,
s, 19-H3), 1.05 and 1.38 (each 1H, each m, 22-H2),
1.08 and 1.20 (each 1H, each m, 24-H2), 1.18 and
1.37 (each 1H, each m, 23-H2), 1.26 (1H, ddd, J 1
3.2, 13.2 and 3.9 Hz, 1a-H), 1.38 (1H, m, 4b-H),
1.40 (1H, m,12a-H), 1.44 and 1.58 (each 1H, each
m, 6-H2), 1.48 (1H, m, 2b-H), 1.50(1H, m, 5-H), 1.
52 (1H, m, 17-H), 1.53 (1H, m, 25-H), 1.61 (1H, m,
20-H), 1.68 (1H, m, 4a-H), 1.85 (1H, ddd, J 13.2,
3.9 and 3.0 Hz, 1b-H), 1.88 (1H, m, 2a-H), 2.03
(1H, m, 12b-H), 2.07 and 2.35 (each 1H, each m, 16
-H2), 2.10 and 2.35 (each 1H, each m, 7-H2), 2.18
(1H, m, 11b-H), 2.22 (1H, m, 11a-H), 3.63 (1H, tt,
J 10.7 and 4.9 Hz, 3-H), 5.36 (1H, dd, J 2.5 and
2.0 Hz, 15-H)¹³ C-NMR (150 MHz) 15.66 (C-18), 18.34 (C-19), 18.8
7 (C-21), 21.84 (C-11), 22.53 (C-26), 22.78 (C-2
7), 23.73 (C-23), 25.28 (C-6), 27.99 (C-7), 27.99
(C-25), 31.69 (C-2), 34.04 (C-20), 35.31 (C-1), 3
5.90 (C-16), 36.10(C-22), 36.52 (C-10), 36.93 (C-1
2), 38.30 (C-4), 39.50 (C-24), 45.02 (C-13), 40.93
(C-5), 57.22 (C-17), 71.00 (C-3), 117.41 (C-15),
123.07 (C-8), 140.84 (C-9), 151.08 (C-14) EI-MS m/z 384 (M+, 100%), 369 (M+-CH₃, 15), 351
(M+-CH₃-H₂O, 30), 271 (M+-C₈H₁₇, 20) HR-EI-MS m/z M+: Found, 384.3395. Calc. for C₂₇H
₄₄O, 384.3392.

【００２０】試験例１実験植物としてシロイヌナズナ（Arabidopsis thalian
a）を選び、本発明の植物成長調節剤による伸長阻害活
性を検定した。三角フラスコ (125 mL) 中、2%スクロー
スと 1 又は10μM の試験化合物を含む MS液体培地 (8
mL) に、無菌処理したシロイヌナズナ(wild type)の種
子（20個）を播いた。25℃の暗所にて７日間振盪培養
（140 rpm）した後、下胚軸長（mm）を測定し、それぞ
れの被検化合物について10個の平均値を得た。その結
果、本発明の植物成長調節剤 1μMを含む液体培地では
下胚軸において25〜35%、本発明の植物成長調節剤10μM
を含む液体培地では34〜77%の伸長阻害活性が認められ
た。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】本発明の植物成長調節剤は、例えば、農
作物栽培における矮化剤などとして用いることができ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤岡昭三埼玉県和光市広沢２番１号理化学研究所内 (72)発明者吉田茂男埼玉県和光市広沢２番１号理化学研究所内 (72)発明者高津戸秀新潟県上越市南新町１−10−402 (72)発明者ジャンチュンジャンアメリカ合衆国、オハイオ州 43081、ウエスタービル、ブルーヘロンドライブ 1147 Ｆターム(参考） 4H011 AB03 BA01 BB03 BC10 DA13 DD03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記の一般式(I)：【化１】（式中、R¹及びR²はそれぞれ独立に水素原子又はメチル
基を示し、R³は水素原子、メチル基、又はエチル基を示
し、---- は単結合又は二重結合を示す）で表される化
合物を有効成分として含む植物成長調節剤。
【請求項２】 ---- が単結合であり、かつR¹及びR²が
ともに水素原子である請求項１に記載の植物成長調節
剤。