JP2003073210A - 植物の成長を促進するための組成物および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 新規な植物の成長を促進するための組成物お
よび方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、植物の成長を促進するための
組成物、ならびに、新規な植物成長促進方法であって、
特に大豆粕分解産物またはメチオニンを植物成長促進剤
として用いる、植物成長促進方法に関する。本方法は、
植物成長促進剤を添加する工程を包含し、その効果が、
主根の長さの短縮、根毛密度の増大、および側根の減少
によって特徴付けられる方法である。この方法は、従来
の化学肥料と同様に高いレベルの植物成長促進効果を有
するにも関わらず、土壌の劣化やホルモン攪乱作用の心
配がないという利点を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、植物の成長を促進
するための組成物、ならびに、新規な植物成長促進方法
であって、特に大豆粕分解産物およびメチオニンを植物
成長促進剤として用いる、植物成長促進方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】環境世紀といわれる２１世紀がスタート
した。２０世紀を振り返ると、さまざまな発明や科学技
術の著しい進歩があった。その結果、我々人類の生活は
飛躍的に豊かになり、世界の人口は、この１００年間で
約４倍に増えた。２０世紀において、農業分野では、安
価で即効性を有した化学合成肥料や化学合成農薬が開発
され、その結果、食料の供給が著しく増えた。これが前
世紀の人口増加の一因となったことは間違いない。化学
合成技術における飛躍的な技術革新によって、肥料や農
薬だけではなく、食品添加物、医薬品等、我々の生活に
密接に関連する物質が次々に世に出され、人類に貢献し
てきた。しかし、最近、化学合成農薬・肥料の土壌や植
物中への残留問題や、各方面での化学物質のホルモン攪
乱作用の指摘がなされはじめ、人類を含めた生態系への
悪影響が懸念されるようになってきた。

【０００３】化学肥料や化学合成農薬は、生分解を受け
にくく、これらが土壌中に残留することによって土壌の
バランスが崩れ、土壌が次第に農耕に適さない土地に変
化してしまう。また、化学合成農薬は農作物に残留する
ことにより、農作物などから母乳に侵入して乳幼児に害
を及ぼすこと、さらに催奇形性や不妊性の原因の１つと
なることが指摘されている。

【０００４】このような問題点を抱える化学肥料および
化学合成農薬の使用に代えて、未利用のバイオマス資源
を使用して土壌への負担を軽減することは可能である。
バイオマスとは、太陽エネルギーに由来する再生可能資
源のことであり、具体的には、例えば、植物生育促進性
細菌（Ｐｌａｎｔ Ｇｒｏｗｔｈ ｒｈｉｚｏｂａｃｔ
ｅｒｉａ；ＰＧＰＲ）を用いる収量増加、および葡萄の
つる、籾殻を用いる堆肥の農業利用などの研究が進めら
れている。

【０００５】本発明は、このような未使用資源であるバ
イオマスを新しい資源として利用したいという観点から
スタートした。注目したバイオマスは、世界中で広く栽
培され、重要な食料の一つであり、また食用油の主要な
供給源である大豆粕（大豆タンパク質）である。

【０００６】世界のマメ科植物は、６００属・１３，０
００種にもおよび、イネ科に次ぐ重要な植物である。こ
のマメ科の中で代表的な種子が大豆であり、この大豆
は、世界で年間約１．３億トンも生産されている有用な
植物の１つである。この大豆は、中国を中心とした東南
アジアにおいて、加工・発酵技術が古くから存在してお
り、大豆独特の食習慣が存在している。この大豆は、畑
の肉といわれるくらいの良質の植物タンパク質と脂質に
富み、その他生産効率は、多くの食品素材の中でも最も
高いことが知られている。このことからも、大豆は将来
の最も重要な食糧資源であると考えられている。大豆の
貯蔵タンパク質は、グリシニン（約３７％）、β−コン
グリシニン（約２８％）、γ−コングリシニン（約６
％）、７Ｓグロブリン（約３％）、およびトリプシンイ
ンヒビター（約３％）などから構成されており、栄養学
や食品学の分野ではよく研究された植物種の一つであ
る。一方、疫学調査においても、大豆はガン等の低リス
ク食品素材であることが明らかにされ、生体防御に関す
る食品の研究からその価値はますます注目されるように
なってきている。

【０００７】大豆は、食用として重要なだけではなく、
植物油の主要な供給源としても世界中で広く利用されて
いる。特に欧米においては、アジアと食習慣が異なるこ
とから、大豆は主として食用油の材料として利用されて
いる。大豆粕とは、大豆から油分を抽出した後に残る粕
（大豆のおよそ８割を占める）のことである。この大豆
粕は、豊富な植物タンパク質を含んでいることから、古
くは肥料として再利用されていた。しかし、その後、安
価で即効性を有する化学肥料（硫安および尿素など）の
台頭により、最近では肥料としてほとんど使用されなく
なった。現在、その大豆粕は有効利用されないままその
大部分が廃棄されており、そのごく一部が家畜飼料また
は家畜飼料に再利用されているだけである。これは良質
な植物タンパク質を含んでいることが理由であるが、最
近では醸造用としての再利用もされるようになってき
た。

【０００８】しかしながら、依然として大豆粕の付加価
値は低く、生物資源としての高付加価値化が求められて
いる。このように、大豆は今後の重要な食料の一つであ
り、また種々の生理活性物質を有している魅力的なバイ
オマス資源である。今後、この有用なバイオマス資源を
十分に活用していくことが今後の課題になっている。

【０００９】肥料としての大豆粕は、土壌中における分
解に長い時間を要する上に植物成長促進効果も低かった
ため、安価で即効性を有する化学肥料（硫安および尿素
など）よりも不利である。しかし、大豆粕は、生分解性
であるため、化学肥料のように土壌の劣化を引き起こし
たりはしない。そこで本発明者らは、植物成長促進効果
を増強し、即効性を持たせることによって化学肥料の使
用を低減し、ひいては環境への付加を低減することを目
的とするための、大豆粕を使用する植物成長促進剤の開
発に着手した。

【００１０】土壌中で分解されにくく、それゆえ土壌中
での利用が進まないという大豆粕の欠点を克服するため
に、本発明者らは、微生物を用いて大豆粕を生物工学的
に低分子化し、その分解産物を使用することを考えた。
本発明者らは、自然界から大豆タンパク質を迅速かつ特
異的に分解する高プロテアーゼ生産菌、Ｂ．ｃｉｒｃｕ
ｌａｎｓ ＨＡ１２およびＳｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ
ｓｐ．ＭＦ２０を分離・同定した。特開平６−２３７７
６０および「Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈａｒａ
ｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｙｂｅａｎｗａｓ
ｔｅ−ｄｅｇｒａｄｉｎｇ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓ
ｍｓ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆｆｅｒｔｉｌｉ
ｚｅｒ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｇｒａｄ
ｅｄｐｒｏｄｕｃｔｓ」 Ｍ．Ｋｕｂｏ，Ｊ．Ｏｋａｊ
ｉｍａ，およびＦ．Ｈａｓｕｍｉ，Ａｐｐｌ．Ｅｎｖｉ
ｒｏｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，６０，２４３−２４７
（１９９４）は、これらの新規微生物を開示し、さらに
生育条件等の種々の性質を詳述している。

【００１１】これらの高プロテアーゼ生産菌は、大豆粕
を分解して低分子化する。ここで、Ｂ．ｃｉｒｃｕｌａ
ｎｓ ＨＡ１２によって低分子化された大豆粕をＤＳＰ
と呼び、およびＳｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ ｓｐ．ＭＦ
２０によって低分子化された大豆粕をＳＷＳと呼ぶ。こ
れらの物質は、植物成長促進作用を有した。例えば、特
開平６−２３７７６０は、Ｂ．ｃｉｒｃｕｌａｎｓ Ｈ
Ａ１２の植物成長促進作用を記載する。ＤＳＰを与えて
栽培した小松菜は、化学肥料（リッチェル社製化学肥料
５０号）とほぼ同等の重量の増加（水のみを与えて栽培
した小松菜の約１６倍）を示した。

【００１２】しかし、現在までのところ、これらの植物
成長促進作用を有する大豆粕の性質、およびその作用の
機構は不明である。すなわち、以前の研究では、単に植
物体の重量が増加すること、およびその植物体が外観上
大きくなったことを観察したのみであった。それゆえ
に、安価で環境に悪影響を及ぼさないような肥料に必要
な要件は全く不明であった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、植物成長促
進のための組成物、ならびに、新規な植物成長促進方法
であって、特に大豆粕分解産物およびメチオニンを植物
成長促進剤として用いる、植物成長促進方法に関する。
ここで植物の成長は、主根の長さの短縮、根毛密度の増
大、および側根の減少によって特徴付けられる。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、植物の成長を
促進するための組成物であって、植物の根毛密度を増大
するに有効な量の含硫アミノ酸を含む、組成物に関す
る。

【００１５】好ましくは、上記含硫アミノ酸は、メチオ
ニン、シスチン、システイン、ホモシステイン、システ
インスルフィン酸、システイン酸、チオシステイン、タ
ウリン、ジェンコール酸、シスタチオニン、Ｓ−アリル
システイン、ランチオニン、およびエチオニンからなる
群より選択される。

【００１６】好ましくは、上記含硫アミノ酸はメチオニ
ンである。

【００１７】好ましくは、上記含硫アミノ酸はＤ−メチ
オニンである。

【００１８】好ましくは、上記植物は、アブラナ科、バ
ラ科、ナス科、ユリ科、ウリ科、イネ科およびキク科か
らなる群より選択される科に属する植物である。

【００１９】好ましくは、上記植物は、小松菜、四季な
り苺、ジャガイモ、タマネギ、高菜、キュウリ、イネ、
トマト、プチトマト、サニーレタス、および西瓜からな
る群より選択される。

【００２０】本発明はまた、植物の成長を促進するため
の組成物に関し、この組成物は、大豆粕分解産物から親
水性画分を回収する工程、および、該親水性画分から分
子量約５００Ｄａ〜１０００Ｄａに相当する画分を精製
する工程によって得られるペプチド様物質を、植物の根
毛密度を増大するに有効な量で含む、組成物である。

【００２１】好ましくは、上記大豆粕分解産物は、Ｂ．
ｃｉｒｃｕｌａｎｓ ＨＡ１２によって産生される大豆
粕分解産物（ＤＳＰ）である。

【００２２】好ましくは、上記大豆粕分解産物は、Ｓｔ
ｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ ｓｐ．ＭＦ２０によって産生さ
れる大豆粕分解産物（ＳＷＳ）である。

【００２３】好ましくは、上記植物は、アブラナ科、バ
ラ科、ナス科、ユリ科、ウリ科、イネ科およびキク科か
らなる群より選択される科に属する植物である。

【００２４】好ましくは、上記植物は、小松菜、四季な
り苺、ジャガイモ、タマネギ、高菜、キュウリ、イネ、
トマト、プチトマト、サニーレタス、および西瓜からな
る群より選択される。

【００２５】本発明はまた、植物の成長を促進するため
の方法に関し、この方法は、植物に植物成長促進剤を添
加する工程を包含し、その効果が、根毛密度の増大によ
って特徴付けられる、方法である。

【００２６】好ましくは、上記植物成長促進剤は、含硫
アミノ酸を含む組成物である。

【００２７】好ましくは、上記植物成長促進剤は、メチ
オニン、シスチン、システイン、ホモシステイン、シス
テインスルフィン酸、システイン酸、チオシステイン、
タウリン、ジェンコール酸、シスタチオニン、Ｓ−アリ
ルシステイン、ランチオニン、およびエチオニンからな
る群より選択される含硫アミノ酸を含む組成物である。

【００２８】好ましくは、上記植物成長促進剤は、メチ
オニンを含む組成物である。

【００２９】好ましくは、上記植物成長促進剤は、Ｄ−
メチオニンを含む組成物である。

【００３０】好ましくは、上記植物成長促進剤は、Ｂ．
ｃｉｒｃｕｌａｎｓ ＨＡ１２による大豆粕分解産物
（ＤＳＰ）から得られるペプチド様物質である。

【００３１】好ましくは、上記植物成長促進剤は、Ｓｔ
ｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ ｓｐ．ＭＦ２０による大豆粕分
解産物（ＳＷＳ）から得られるペプチド様物質である。

【００３２】好ましくは、上記ペプチド様物質は、親水
性分子でありかつその分子量が約５００Ｄａ〜１０００
Ｄａである。

【００３３】好ましくは、上記植物成長促進剤は、３０
μｇ／ｍｌ以下の濃度で効果を有する。

【００３４】好ましくは、上記植物が、アブラナ科、バ
ラ科、ナス科、ユリ科、ウリ科、イネ科およびキク科か
らなる群より選択される科に属する植物である。

【００３５】好ましくは、上記植物は、小松菜、四季な
り苺、ジャガイモ、タマネギ、高菜、キュウリ、イネ、
トマト、プチトマト、サニーレタス、および西瓜からな
る群より選択される。

【００３６】

【発明の実施の形態】本発明は、新規な植物成長促進方
法であって、特に大豆粕分解産物およびメチオニンを植
物成長促進剤として用いる、植物成長促進方法に関す
る。

【００３７】本発明によれば、従来の化学肥料によって
引き起こされる種々の不利な点を有さない理想的な植物
成長促進方法が提供される。従って、本発明の植物成長
促進方法は、従来の化学肥料と同様に高いレベルの植物
成長促進効果を有するにも関わらず、土壌の劣化やホル
モン攪乱作用の心配がないという利点を有する。

【００３８】本発明において「植物の成長を促進する」
とは、植物体の重量の増加および見た目の形状の拡大を
含み、特に、食用に供せられる部分（葉、茎、根、塊
茎、種子、および果実など）を含む。

【００３９】本発明における「植物の成長」は、主根の
長さの短縮、根毛密度の増大、および側根の減少によっ
て特徴付けられるが、これらに限定されず、他の部分の
増殖やその他の特徴の変化を伴い得る。

【００４０】本明細書中で使用させる用語「ＤＳＰ（ｄ
ｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｓｏｙｂｅａｎ ｗａｓｔｅ
ｐｒｏｄｕｃｔｓ）」とは、大豆タンパク質を迅速かつ
特異的に分解する高プロテアーゼ生産菌Ｂａｃｉｌｌｕ
ｓ ｃｉｒｃｕｌａｎｓ ＨＡ１２によって低分子化さ
れた大豆粕分解産物を意味する。

【００４１】本明細書中で使用させる用語「ＳＷＳ（Ｓ
ｏｙｂｅａｎ ｗａｓｔｅ ｗｉｔｈ Ｓｔｒｅｐｔｏ
ｍｙｃｅｓ ｓｐ．ＭＦ２０）」とは、大豆タンパク質
を迅速かつ特異的に分解する高プロテアーゼ生産菌Ｓｔ
ｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ ｓｐ．ＭＦ２０によって低分子
化された大豆粕分解産物を意味する。

【００４２】本発明の植物成長促進方法において使用さ
れる植物成長促進剤は、従来の化学肥料によって引き起
こされる種々の不利な点を有さず、かつ従来の化学肥料
と同様に高いレベルの植物成長促進効果を有するタンパ
ク質、ペプチド、およびアミノ酸を含むがこれらに限定
されない。本発明の１つの実施形態において、このよう
な植物成長促進剤は、Ｂ．ｃｉｒｃｕｌａｎｓ ＨＡ１
２による大豆粕分解産物（ＤＳＰ）またはＳｔｒｅｐｔ
ｏｍｙｃｅｓ ｓｐ．ＭＦ２０による大豆粕分解産物
（ＳＷＳ）である。本発明の別の実施形態において、こ
のような植物成長促進剤はメチオニンである。

【００４３】本発明の植物成長促進方法は、任意の種々
の植物に適用可能であるが、特に、アブラナ科、バラ
科、ナス科、ウリ科、イネ科およびキク科の植物に適用
された場合に良好な結果が得られ、より具体的には、小
松菜、四季なり苺、ジャガイモ、高菜、キュウリ、イ
ネ、トマト、プチトマト、サニーレタス、および西瓜に
適用された場合に良好な結果が得られるが、これらに限
定されない。その効果は植物によって異なる。すなわ
ち、小松菜、四季なり苺では、葉の長さが約１．５倍以
上となった。ジャガイモでは塊茎の数が約６０％に減少
したものの、総重量が約１．３倍となった。タマネギお
よび高菜では、植物の器官に関わらず作用し、植物体全
体のサイズが大型化した。キュウリでは、成長速度増
加、実の肥大、実の数増加が見られた。イネでは、苗の
大型化・田植え後の良好な生育が見られた。トマトで
は、成長速度の増加、実の肥大が見られた。サニーレタ
スでは、成長速度の増加、新芽形成速度の増加、落葉の
しにくさが見られた。プチトマトでは、実の増大が見ら
れた。西瓜では、成長速度の増加が見られた。

【００４４】本発明の植物成長促進方法は、通常、ポッ
ト栽培試験および農場試験によって評価され得る。本発
明の植物成長促進方法はまた、試験管を用いる植物成長
活性測定法（植物試験管法）を用いても迅速かつ簡便に
評価され得る。この方法は、植物体を、試験寒中の寒天
培地上で生育させるというものであり、植物体を傷つけ
ることなく根を観察することが可能である。

【００４５】

【実施例】（実施例１ ＤＳＰの作製）大豆粕の人工的
分解産物が植物に対して成長促進効果を示すかどうかを
確認するために、高プロテアーゼ生産株Ｂ．ｃｉｒｃｕ
ｌａｎｓ ＨＡ１２を用いて大豆粕の分解を試みた。

【００４６】１０％大豆粕培地を、蒸留水に１０％（ｗ
／ｖ）大豆粕（ホーネン、東京）を加え、オートクレー
ブ（１２０℃、１５分間）して調製した。ｐＨの調製は
行わなかった。この培地にＬＢ培地中で前培養したＨＡ
１２株を１％（ｖ／ｖ）植菌し、５０℃で４８時間培養
して大豆粕分解産物（ＤＳＰ）を作製した。この培養時
におけるタンパク質、ペプチド、およびアミノ酸量の推
移を図１に示す。測定は、以下の３種のサンプルの分析
によって行った。（１）培養液を１５，０００ｒｐｍ、
１０分間の遠心分離した後の上清のタンパク質定量（Ｂ
ｉｏＲａｄプロテインアッセイキットを使用する）
（「タンパク・ペプチド量」）、（２）上記培養液上清
に終濃度６％のＴＣＡを添加してタンパク質を沈殿させ
た後の上清のタンパク質定量（ＢｉｏＲａｄプロテイン
アッセイキットを使用する）（「ペプチド・アミノ酸
量」）、および（３）上記培養液上清中の酸可溶性分解
物（「ペプチド量」）（ニンヒドリン法によって測定す
る）。「タンパク・ペプチド量」は、培養開始から７０
時間で約２２ｍｇ／ｍｌから約３ｍｇ／ｍｌまで減少し
た。その間に「ペプチド・アミノ酸量」は、約６ｍｇ／
ｍｌから約２２ｍｇ／ｍｌへと増加した。これは、ＨＡ
１２株のプロテアーゼによってタンパク質が低分子のペ
プチドやアミノ酸に分解されたためであると考えられ
る。また、分解前の培地に存在したペプチドが培養初期
段階において減少するのは、増殖期のＨＡ１２株がペプ
チドを消費しているためであると考えられ、その後のペ
プチド量の増加は、分解されたタンパク質から生じたも
のであると考えられた。

【００４７】次に、フラスコ培養におけるｐＨの経時変
化を図２に示す。５０時間培養した溶液ｐＨは９．０を
超えた。これは、タンパク質が分解された際に生じるア
ンモニアによるものであると考えられる。このように、
ＤＳＰは高いｐＨであるため極めて安定であり、室温で
放置しても腐敗しない。このことは、実用上極めて便利
な性質であった。

【００４８】表１に、分解前の大豆粕培地と、この培地
を分解して作製したＤＳＰサンプルのｐＨ、「タンパク
・ペプチド量」、「ペプチド量」、および「ペプチド・
アミノ酸量」を示す。培養前の「タンパク・ペプチド
量」が２０．８ｍｇ／ｍｌ存在したのに対し、培養後の
ＤＳＰは３．５ｍｇ／ｍｌと約１７％に減少した。ま
た、タンパク質の分解産物である「ペプチド・アミノ酸
量」は、０．７７ｍｇ／ｍｌから２３．３ｍｇ／ｍｌに
増加した（約３０倍）。これらの結果から、大豆粕が短
期間で極めて効率よく低分子化されていることが判明し
た。

【００４９】

【表１】 （実施例２ ＤＳＰの効果の評価） （ポットを用いた植物成長実験）ＤＳＰの実験室レベル
での成長促進効果を確認するため、ポットを用いた成長
試験を行った。効果をなるべく短期間で確認するために
成長の速い小松菜を用いて実験を行った。その結果を図
３に示す。図３ＡがＤＳＰ実験区（１，０００倍のＤＳ
Ｐを成長３日目に与えた）であり、図３Ｂが、コントロ
ールとして水のみを与えたものであり、それぞれ約４週
間成長させた。ＤＳＰは小松菜の生長を明らかに促進し
ており、ＤＳＰ処理区の小松菜の葉の長さは、コントロ
ールの葉の約１．５倍となった。

【００５０】次に、一般的な園芸用の素焼き鉢を用いて
四季なり苺のスモールスケール実験を行った（図４）。
ＤＳＰ実験区（Ａ）には、成長初期段階に１，０００倍
希釈のＤＳＰを与えてあり、ＤＳＰ＋液体化学肥料併用
区（Ｂ）には、ＤＳＰの他に１，０００倍希釈の液体化
学肥料ハイポネックス（ハイポネックスジャパン 大
阪）を加えた。この場合も、ＤＳＰは植物の成長を促進
しており、ＤＳＰ実験区での葉の長さは、コントロール
の葉の約１．５〜２．０倍となった。また、化学肥料と
の併用によって弊害が現れることはなかった。

【００５１】（農場試験）ＤＳＰが実際の大規模栽培に
おいて植物成長促進効果を示すことを確認するため、農
場試験を行った。試験植物は、ジャガイモ、高菜、キュ
ウリ、イネ、トマト、プチトマト、サニーレタス、西瓜
を用いて行った。それぞれ、試験区には１ｍｌ／ｍ²の
ＤＳＰを成長初期段階に与えた。

【００５２】まず最初に、図５にジャガイモの栽培試験
の結果を示す。図５ＡがＤＳＰ試験区で図５Ｂが対象区
（慣行区）である。どちらも一本の苗から得た根茎であ
る。ＤＳＰを与えることによって塊茎の成長が促進さ
れ、１つあたりのサイズが１．５〜２．０倍となった。
ＤＳＰ試験区と慣行区の苗１０本から得られた塊茎の数
量・重量を表２に示した。塊茎の個数自体は減少してい
たものの、総重量にして３０％以上の重量増加が見られ
た。

【００５３】

【表２】 次に、タマネギおよび高菜の栽培試験の結果を図６に示
す。図６ａ−１、ｂ−１がＤＳＰ試験区であり、ａ−
２、ｂ−２が慣行区（コントロール）である。両作物と
もＤＳＰによる成長活性化効果が確認された。ＤＳＰ
は、植物の器官に関わらず作用し、植物体全体のサイズ
が大型化した。

【００５４】さらに、キュウリ、イネ、トマト、サニー
レタス、プチトマト、西瓜の６種類の作物に対する成長
促進効果を確認した（表３）。このように、ＤＳＰは広
範な作物に作用しており、植物種に非特異的に作用して
いるようである。また、この作用は、成長速度の増加だ
けではなく、器官に関係なく植物体のサイズを大型化し
た。農場試験は無機的栄養の豊富な土壌で行われてお
り、ＤＳＰの添加によって植物の成長が促進したことか
ら、ＤＳＰの作用が無機的栄養源の供給によるものでは
ないことが示唆された。

【００５５】

【表３】 （植物試験管法）ポット栽培試験および農場試験には１
ヶ月〜数ヶ月という長期間を要した。そこで、ＤＳＰが
成長初期段階にある植物に与える影響を明らかにするた
めに、試験管を用いる植物成長活性測定法を確立した。
この植物成長活性測定法によって、ＤＳＰの成長活性化
効果を迅速かつ簡便に測定し、植物体を傷つけることな
く根を観察することが可能になった。

【００５６】植物成長用培地を、オートクレーブ（１２
０℃、１５分間）して９ｍｌずつ試験管に分注した。試
験溶液を０．２２μｍのフィルター（ＭＩＬＬＩＰＯＲ
ＥＭｉｌｌｅｘ−ＧＸ Ｂｅｄｆｏｒｄ，ＵＳＡ）でろ
過滅菌し、植物成長用培地が固まらないように加えた。
この試験培地に塩素種子滅菌法で滅菌した小松菜種子を
一粒ずつおいた。これを、植物培養器（ｇｒｏｗｔｈ
ｃａｂｉｎｅｔ、サンヨー、東京）を用いて、１５，０
００ルクス、２５℃で約１週間成長させた。ＤＳＰ試験
区は、培地中の濃度が約２，０００倍希釈となるよう試
験を行った。コントロールには１ｍｌの滅菌水を加え
た。試験溶液は、培地中の濃度が１，０００倍になるよ
うに加えて試験を行うか、または１００μｌもしくは３
００μｌの試験溶液を培地に加えて行った。また、対照
実験として行った液体化学肥料は１，０００倍希釈で、
未分解の大豆粕を用いた実験は２，０００倍希釈で行っ
た。

【００５７】ＤＳＰ処理を行った小松菜の主根は、コン
トロールの約２／３であった。また、側根の本数は、約
３／４であった。さらに、根毛密度の大幅な増大が見ら
れた（図７）。この現象は、液体化学肥料を与えたもの
には確認されなかったので、この生理活性は、無機的栄
養源由来ではないと考えられる。

【００５８】（根毛の観察）ＤＳＰの主根・側根への効
果は肉眼で観察・測定できるが、根毛は肉眼では密度を
推定することしかできない。ＤＳＰが根毛に及ぼす効果
をより詳細に確認するために、光学顕微鏡を用いて４０
倍の倍率で観察した。なお、主根と側根との位置関係は
図８に示すとおりであり、また、根毛は根全体に存在す
る細い管状の器官である。

【００５９】まず最初に、根の先端部である根冠部を撮
影した（図９）。図９Ａがコントロール、図９ＢがＤＳ
Ｐ試験区の小松菜である。根冠の直後で根毛が発達して
いるのが確認された。ＤＳＰ試験植物では、コントロー
ルと比べて明らかな根毛密度の増大が見られ、その根毛
には渦を巻いているようなものも観察された。

【００６０】次に、根冠より約５ｍｍの位置にある根毛
発達部を撮影した（図１０）。図１０Ａがコントロー
ル、図１０ＢがＤＳＰ試験区の小松菜である。ここでも
ＤＳＰ試験区の方がコントロールよりも根毛密度が高か
ったが、その差は根冠部ほど顕著ではなかった。根毛の
長さはＤＳＰ試験区の方がコントロールよりも長かっ
た。根毛の太さには明確な差が見られなかった。

【００６１】次に、根冠より約１ｃｍの位置にある根毛
発達部終末を撮影した（図１１）。図１１Ａがコントロ
ール、図１１ＢがＤＳＰ試験区の小松菜である。この部
位は、根毛密度が根組織の細胞伸長によって下がり始め
る部位である。図１１に見られるように、根毛密度が下
がっていくのが観察された。根毛密度は、コントロール
よりもＤＳＰの方が明らかに高かった。また、根毛の長
さおよび根毛の太さも、コントロールよりもＤＳＰの方
が明らかに高かった。

【００６２】さらに、根冠より１ｃｍ以上離れている、
根毛密度低下部を撮影した（図１２）。図１２Ａがコン
トロール、図１２ＢがＤＳＰ試験区の小松菜である。こ
の部位は、根毛が完全に成長しているため、植物体の中
でも最も長くて太い根毛が観察される。これまでの部位
と同様、根毛の密度は、コントロールよりもＤＳＰ試験
区の方が明らかに高かった。また、根毛の長さは約２
倍、太さは約１．５倍になっていた。ＤＳＰは根毛の本
数を増加させているだけではなく、その長さを調節し、
太くするという生理的な作用を有することが明らかとな
った。

【００６３】次に、これらの生理的効果（根毛密度の増
加・主根の短縮、側根本数の減少）を数値化することを
試みた。植物試験管法により成長させた小松菜を用い
て、根毛密度の増加・主根の短縮、側根本数の減少を測
定した。いずれのサンプルも、１サンプルあたり１０本
の実験を２回行い、その平均値を示した。結果を図１３
に示す。図１３に見られるように、ＤＳＰは、液体化学
肥料や未分化の大豆粕と比較して、根毛密度の増加、主
根の短縮（約２／３）、および側根本数の減少（約３／
４）を示した。

【００６４】根毛密度は以下の手順に従って評価した。
小松菜の根を染色液で５分間染色してから水道水で５分
間脱色する。さらにもう一度同様に５分間脱色してから
コンピュータマイクロスコープで撮影し、パソコンに取
り込んだ後、画像処理ソフトウェア（Ｐｈｏｔｏｓｈｏ
ｐ ５．０ Ａｄｏｂｅ、ＣＡ ＵＳＡ）を使用して、
画像をグレースケール（白黒２５５段階）に変換して、
写真の明るさを定量化した。ここで、最も明るい画像
（白色の画像）に２５５、最も暗い画像（黒色の画像）
に０の値が与えられる。画像のバックグラウンド（根毛
の無い余白部分）を、Ｋ値が０になるよう補正してから
ヒストグラムを表示し、画像全体の明るさを表示した。

【００６５】根毛量は、次式： 根毛量＝（２５５−写真の明るさ） によって計算した。根毛密度の評価はこの値を比較する
ことによって行った。上記のように根毛を評価したの
ち、コントロールを２とし、１から５段階で表示した。

【００６６】（実施例３ ＤＳＰ由来の植物成長活性因
子の特徴付け） （有機溶媒抽出）５００ｍｌのＤＳＰを等量のクロロホ
ルムと混合し、１０分間激しく攪拌した。混合液を遠心
分離（１０，０００ｒｐｍ、５分間）し、クロロホルム
層と水層を分離した。水層をマイクロピペットで収集
し、そのまま植物試験管法による生理活性実験に使用し
た。クロロホルム層を、遠心エバポレーター（ＣＥ１．
ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｅｖａｐｏｌａｔｏｒ、日
立）を用いてクロロホルムを蒸発させた後、ペレットを
５００μｌの蒸留水に懸濁した。また、クロロホルム層
と水層との境界に生じた変性物質は、取り除いて操作を
行った。分画した親水性画分および疎水性画分は、それ
ぞれ分画前の体積まで滅菌水で希釈し、培地中で１，０
００倍して、植物試験管法による生理活性試験を行った
（図１４）。根毛密度の増大、主根の長さの短縮、およ
び側根本数の減少のいずれもが、親水性画分において見
られた。従って、この活性成分は親水性であること、お
よびクロロホルムによる失活・変性に強く、極めて安定
であることが示唆された。

【００６７】（透析膜を使用する粗精製）２０ｍｌのＤ
ＳＰを分画分子量１，０００の透析膜（Ｓｐｅｃｔｒａ
／Ｐｏｒ６ Ｍｅｍｂｒａｎｅ ＭＷＣＯ １，００
０、ＳＰＥＣＴＲＵＭ ＵＳＡ）に入れ、５ｌの蒸留水
に対して、マグネチックスターラーを用いて穏やかに攪
拌しながら４℃で２４時間透析した。透析膜外の画分
は、凍結乾燥機（ＦｒｅｅｚｅＤｒｙｅｒ ＦＤＵ−８
３０ ＥＹＥＬＡ 東京）を用いて凍結乾燥し、２０ｍ
ｌの蒸留水に溶解した。全画分のＤＳＰ活性を植物試験
管法により測定した。試験濃度は、すべて１，０００倍
希釈で行った。根毛密度の増大、主根の長さの短縮、お
よび側根本数の減少のいずれもが、分子量１，０００以
下の画分において見られた（図１５）。

【００６８】（クロマトグラフィーを使用する粗精製）
ＤＳＰおよび各種分画試料のＨＰＬＣによる精製を行っ
た。５０μｌのＤＳＰを、ゲルろ過クロマトグラフィー
（カラム ＴＳＫ−ｇｅｌ−２，０００ＳＷ（Ｔｏｓｏ
ｈ、東京）、流速１ｍｌ／分、検出波長２８０ｎｍ、緩
衝液２０ｍＭＴｒｉｓ−ＨＣｌ（ｐＨ ７．０）、カラ
ム温度５０℃）、陰イオン交換クロマトグラフィー（カ
ラム ＴＳＫ−ｇｅｌ−ＤＥＡＥ−５ＰＷ（Ｔｏｓｏ
ｈ、東京）、流速１ｍｌ／分、検出波長２８０ｎｍ、緩
衝液Ａ：２０ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ（ｐＨ ７．
０）、緩衝液Ｂ：２０ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ（ｐＨ
７．０）、１Ｍ ＮａＣｌ、緩衝液Ａ：緩衝液Ｂ＝１０
０：０〜０：１００、２０分間のリニアグラジエントに
よって溶出、カラム温度５０℃）、および陽イオン交換
クロマトグラフィー（カラム ＴＳＫ−ｇｅｌ ＣＭ−
５ＰＷ（Ｔｏｓｏｈ、東京）、流速１ｍｌ／分、検出波
長２８０ｎｍ、緩衝液Ａ：２０ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ
（ｐＨ ７．０）、緩衝液Ｂ：２０ｍＭ Ｔｒｉｓ−Ｈ
Ｃｌ（ｐＨ ７．０）、１Ｍ ＮａＣｌ、緩衝液Ａ：緩
衝液Ｂ＝１００：０〜０：１００、２０分間のリニアグ
ラジエントによって溶出、カラム温度５０℃）のそれぞ
れで分析した。

【００６９】ゲルろ過によってＤＳＰ成分はいくつかの
ピークに分離された。これらのうちの主要な５つのピー
ク（ピークＡ〜Ｅ）（図１６）を分取し、それそれの溶
液１００μｌを用いて植物試験管法によるバイオアッセ
イを行った（図１７）。根毛密度の増大、主根の長さの
短縮、および側根本数の減少のいずれもが、ピークＤ由
来の画分において見られた。ピークＤは、保持時間約１
１〜１２分に相当する。

【００７０】ゲルろ過の検量線から、Ｄピークは、約５
００〜１５００Ｄａ（かなり低分子で判定に幅が出た）
であった。一方、透析（分画分子量１０００）実験を行
った結果、分子量１０００Ｄａ以下で活性が認められ
た。また、Ｄピークのマススペクトル解析（ＬＣ／Ｍ
Ｓ）で、分子量６１０Ｄａを確認した。

【００７１】陰イオン交換クロマトグラフィーおよび陽
イオン交換クロマトグラフィーにおいては、ＤＳＰの生
理活性は、ほとんど素通り画分に存在した。従って、Ｄ
ＳＰ由来の植物成長活性化因子は、電荷を帯びていない
ことが示唆された。

【００７２】（実施例４ 植物成長活性因子としてのメ
チオニンの効果）作物を栽培するときに、ペプチドやア
ミノ酸等の有機物を施用することにより収量を増加する
ことが知られている。これは、大部分が植物の利用でき
る養分が増えることに起因しているものと考えられる。
しかし、大豆粕をアミノ酸レベルにまで塩酸加水分解
し、これを植物に与えた場合には生理活性効果は見られ
なかった（データ示さず）。しかし、アミノ酸は各種植
物ホルモンの原料であり、これに何らかの生理活性が起
こる可能性が存在する。そこで本発明で用いてきた植物
試験管成長法に基づき、２０種類のアミノ酸の植物成長
促進効果について解析した。なお、本実施例で用いたア
ミノ酸はすべてＬ型であった。試験濃度は、１，５００
倍希釈のＤＳＰと同じ２０μｇ／ｍｌか、または、この
濃度ではアミノ酸が溶解しなかったものや、アッセイし
たときに生育阻害が見られたものについては、表４に示
すように、より低い濃度でアッセイした。

【００７３】根毛密度の評価については、目視で評価し
た。すなわち、根毛密度が増加しなかったものを−と
し、増加の程度に応じて＋〜＋＋＋までのプラスの数で
評価を行った。

【００７４】アッセイの結果、メチオニンを用いた場合
にＤＳＰ様の生理活性（主根の長さの短縮および根毛密
度の増大）が確認された。他のアミノ酸では、このよう
な生理活性は観察されなかった（表４）。

【００７５】

【表４】 次に、メチオニンの濃度と生理活性との間の関係を調べ
た。実験は、メチオニン濃度を変えて試験管アッセイを
行い、各々アッセイした本数のうち根毛密度の増加が認
められたものの割合を調べた。図１８に示すように、根
毛が増加したサンプルの割合は、８μｇ／ｍｌ程度まで
は、メチオニン濃度の上昇とともに増加するが、それ以
上の濃度になると徐々に減少した。

【００７６】（実施例５ 植物成長活性因子としてのＤ
−メチオニンの効果）メチオニンの効果をさらに調べる
ために、Ｄ−メチオニンを使用する場合の根毛密度の増
加を調べた。Ｄ−メチオニンは、ＤＳＰと同等かまたは
それ以上の活性を示した。このときの最適濃度は、０．
５〜０．７５μｇ／ｍｌであり、Ｌ−メチオニンよりも
低濃度で効果を有していた（図１９）。

【００７７】

【発明の効果】本発明は、新規な植物成長促進方法であ
って、特に大豆粕分解産物およびメチオニンを植物成長
促進剤として用いる、植物成長促進方法を提供する。こ
の方法は、従来の化学肥料と同様に高いレベルの植物成
長促進効果を有するにも関わらず、土壌の劣化やホルモ
ン攪乱作用の心配がないという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、ＤＳＰ製造におけるフラスコ培養経過
を示すグラフである。

【図２】図２は、ＤＳＰ製造におけるフラスコ培養での
ｐＨの経時変化を示すグラフである。

【図３】図３は、屋内での小松菜栽培試験を示す写真で
ある。Ａ：ＤＳＰ試験区、Ｂ：対照区（水のみ）。

【図４】図４は、屋内での四季なり苺を用いたＤＳＰの
効果を示す写真である。Ａ：ＤＳＰ試験区、Ｂ：ＤＳＰ
＋液体化学肥料併用区、Ｃ：対照区（水のみ）。

【図５】図５は、農場試験によるジャガイモへのＤＳＰ
の効果を示す写真である。Ａ：ＤＳＰ対象区、Ｂ：対照
区（慣行区）。

【図６】図６は、農場試験によるタマネギおよび高菜へ
のＤＳＰの効果を示す写真である。（ａ）は、タマネギ
栽培試験であり、ａ−１：ＤＳＰ試験区、ａ−２：対照
区（慣行区）である。（ｂ）は、高菜栽培試験であり、
ｂ−１：ＤＳＰ試験区、ａ−２：対照区（慣行区）であ
る。

【図７】図７は、植物試験管法によるＤＳＰの生理活性
を示す写真である。Ａ：コントロール（水のみ）、Ｂ：
液体化学肥料（ハイポネックス１，０００倍希釈）、お
よびＣ：ＤＳＰ（２，０００倍希釈）である。

【図８】図８は、植物体の各部の名称を示す図である。
Ａ：主根、Ｂ：側根、Ｃ：根冠である。根毛は根全体に
存在する細い管状の器官を示す。

【図９】図９は、小松菜の根冠部におけるＤＳＰの生理
活性を示す写真である。Ａ：コントロール、Ｂ：ＤＳＰ
試験区である。

【図１０】図１０は、小松菜の根毛発達部におけるＤＳ
Ｐの生理活性を示す写真である。Ａ：コントロール、
Ｂ：ＤＳＰ試験区である。

【図１１】図１１は、小松菜の根毛発達部終末における
ＤＳＰの生理活性を示す写真である。Ａ：コントロー
ル、Ｂ：ＤＳＰ試験区である。

【図１２】図１２は、小松菜の根毛密度低下部における
ＤＳＰの生理活性を示す写真である。Ａ：コントロー
ル、Ｂ：ＤＳＰ試験区である。

【図１３】図１３は、ＤＳＰによる生理活性効果を示す
グラフである。Ａ：ＤＳＰによる根毛密度の変化、Ｂ：
ＤＳＰによる主根の長さの変化、Ｃ：ＤＳＰによる側根
本数の変化である。

【図１４】図１２は、ＤＳＰをクロロホルム抽出によっ
て分画した画分の生理活性効果を示すグラフである。
Ａ：根毛密度の変化、Ｂ：主根の長さの変化、Ｃ：側根
本数の変化である。

【図１５】図１５は、ＤＳＰを透析によって分画した画
分の生理活性効果を示すグラフである。Ａ：根毛密度の
変化、Ｂ：主根の長さの変化、Ｃ：側根本数の変化であ
る。

【図１６】図１６は、ゲルろ過によって分離されたＤＳ
Ｐのピークを示すＨＰＬＣチャートである。

【図１７】図１７は、ＤＳＰをゲルろ過によって分画し
た画分の生理活性効果を示すグラフである。

【図１８】図１８は、Ｌ−メチオニン濃度と、根毛が増
加したサンプルの割合との関係を示すグラフである。

【図１９】図１９は、Ｄ−メチオニンを用いた場合の根
毛密度に対する影響を示す写真である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保 幹 滋賀県草津市野路東１−１−１ 立命館大 学内 (72)発明者 長谷川 信晴 滋賀県草津市野路東１−１−１ 立命館大 学内 Ｆターム(参考） 2B022 EA01 4H011 AB03 BA01 BB06 BB21 BB22 BC18 DA12 DD04 DG06

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 植物の成長を促進するための組成物であ
   って、植物の根毛密度を増大するに有効な量の含硫アミ
   ノ酸を含む、組成物。
2. 【請求項２】 前記含硫アミノ酸が、メチオニン、シス
   チン、システイン、ホモシステイン、システインスルフ
   ィン酸、システイン酸、チオシステイン、タウリン、ジ
   ェンコール酸、シスタチオニン、Ｓ−アリルシステイ
   ン、ランチオニン、およびエチオニンからなる群より選
   択される、請求項１に記載の組成物。
3. 【請求項３】 前記含硫アミノ酸がメチオニンである、
   請求項１に記載の組成物。
4. 【請求項４】 前記含硫アミノ酸がＤ−メチオニンであ
   る、請求項１に記載の組成物。
5. 【請求項５】 前記植物が、アブラナ科、バラ科、ナス
   科、ユリ科、ウリ科、イネ科およびキク科からなる群よ
   り選択される科に属する植物である、請求項１に記載の
   組成物。
6. 【請求項６】 前記植物が、小松菜、四季なり苺、ジャ
   ガイモ、タマネギ、高菜、キュウリ、イネ、トマト、プ
   チトマト、サニーレタス、および西瓜からなる群より選
   択される、請求項１に記載の組成物。
7. 【請求項７】 植物の成長を促進するための組成物であ
   って、該組成物は、大豆粕分解産物から親水性画分を回
   収する工程、および、該親水性画分から分子量約５００
   Ｄａ〜１０００Ｄａに相当する画分を精製する工程によ
   って得られるペプチド様物質を、植物の根毛密度を増大
   するに有効な量で含む、組成物。
8. 【請求項８】 前記大豆粕分解産物が、Ｂ．ｃｉｒｃｕ
   ｌａｎｓ ＨＡ１２によって産生される大豆粕分解産物
   （ＤＳＰ）である、請求項７に記載の組成物。
9. 【請求項９】 前記大豆粕分解産物が、Ｓｔｒｅｐｔｏ
   ｍｙｃｅｓ ｓｐ．ＭＦ２０によって産生される大豆粕
   分解産物（ＳＷＳ）である、請求項７に記載の組成物。
10. 【請求項１０】 前記植物が、アブラナ科、バラ科、ナ
    ス科、ユリ科、ウリ科、イネ科およびキク科からなる群
    より選択される科に属する植物である、請求項７に記載
    の組成物。
11. 【請求項１１】 前記植物が、小松菜、四季なり苺、ジ
    ャガイモ、タマネギ、高菜、キュウリ、イネ、トマト、
    プチトマト、サニーレタス、および西瓜からなる群より
    選択される、請求項７に記載の組成物。
12. 【請求項１２】 植物の成長を促進するための方法であ
    って、該植物に植物成長促進剤を添加する工程を包含
    し、その効果が、根毛密度の増大によって特徴付けられ
    る、方法。
13. 【請求項１３】 前記植物成長促進剤が、請求項１に記
    載の組成物である、請求項１２に記載の方法。
14. 【請求項１４】 前記植物成長促進剤が、請求項２に記
    載の組成物である、請求項１２に記載の方法。
15. 【請求項１５】 前記植物成長促進剤が、請求項３に記
    載の組成物である、請求項１２に記載の方法。
16. 【請求項１６】 前記植物成長促進剤が、請求項４に記
    載の組成物である、請求項１２に記載の方法。
17. 【請求項１７】 前記植物成長促進剤が、Ｂ．ｃｉｒｃ
    ｕｌａｎｓ ＨＡ１２による大豆粕分解産物（ＤＳＰ）
    から得られるペプチド様物質である、請求項１２に記載
    の方法。
18. 【請求項１８】 前記植物成長促進剤が、Ｓｔｒｅｐｔ
    ｏｍｙｃｅｓ ｓｐ．ＭＦ２０による大豆粕分解産物
    （ＳＷＳ）から得られるペプチド様物質である、請求項
    １２に記載の方法。
19. 【請求項１９】 前記ペプチド様物質が、親水性分子で
    ありかつその分子量が約５００Ｄａ〜１０００Ｄａであ
    る、請求項１７または１８に記載の方法。
20. 【請求項２０】 前記植物成長促進剤が、３０μｇ／ｍ
    ｌ以下の濃度で効果を有する、請求項１２に記載の方
    法。
21. 【請求項２１】 前記植物が、アブラナ科、バラ科、ナ
    ス科、ユリ科、ウリ科、イネ科およびキク科からなる群
    より選択される科に属する植物である、請求項１２に記
    載の方法。
22. 【請求項２２】 前記植物が、小松菜、四季なり苺、ジ
    ャガイモ、タマネギ、高菜、キュウリ、イネ、トマト、
    プチトマト、サニーレタス、および西瓜からなる群より
    選択される、請求項１２に記載の方法。