JP2003528058A - 植物病害防除剤としてのビタミンb1の用途 - Google Patents
植物病害防除剤としてのビタミンb1の用途Info
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Abstract
Description
さらに具体的には、植物病原菌感染に対する防御遺伝子を感染初期に発現させて
植物病害を効果的に防除する植物病害防除剤としてのビタミンB1、またはその
塩または誘導体の用途に関する。
、安定な食糧生産に対する脅威である植物病原菌に対抗する植物病害防除に対す
る要求もまた増加している。20世紀初めから使用され始めた農薬と化学肥料は
作物の安定的な生産には必須だったが、食品の安全性に対する消費者等の不安を
招き、環境にも悪影響を与えていた。さらに、合成農薬の持続的な使用に伴う抵
抗性病原菌株の出現は、別の深刻な問題を引き起こした。従って、安全かつ効率
的に植物病害が防除できる方法の開発に研究が集中した。その中でも、特に病原
菌に対する植物自らの防御力を増進させることによって植物病害を防除する方法
が重要な部分を占めていた。
メカニズムには過敏感反応(hypersensitive reaction:HR)、フィトアレキシンの
合成、細胞壁の強化、微生物細胞壁分解酵素および蛋白質分解酵素阻害制の生成
などが知られている。
てきた。その結果、大部分の防御メカニズムが植物体内の防御遺伝子の発現、例
えば、稲のPR1(pathogenesis−related gene 1)、PBZ1(probenazole− i
nducible gene 1)およびPOX22.3(peroxidase gene 22.3)、およびトマト
のPAL(phenylalanine ammonia lyase)、APX(ascorbate peroxidase)およ
びHMGR(3−hydroxy−3−methyl−glutaryl−CoA reductase)などを伴ってい
ることが明らかになった。
する抵抗力を増進させるための薬剤研究が活発に進められている。例えば、ベン
ゾチアジアゾールはナス科やアブラナ科植物に対する植物全体浸透に対する獲得
抵抗性(SAR; systemic acquired resistance)を誘導し(Lawton, et al., 1996)
、プロペナゾールは、稲のSARを誘導して植物病原菌に対する抵抗力を増進させ
ると報告されている(Midoh and Iwata, 1996)。しかし、上記のような薬剤は植
物病原菌に対し、処理後、持続的な効果を十分に示さないだけでなく、防御遺伝
子発現に長時間を必要とする問題点がある。従って、植物病原菌感染に対する植
物体内防御遺伝子を感染初期から発現させることによって植物病害が効果的に防
除できる新しい薬剤の開発が切実に望まれていた。
させる新しい薬剤を開発するために継続して研究を行ってきた。そして、その結
果、人体または動物への害がなくかつ病気に対する免疫や抵抗性を増進させるこ
とが知られているビタミンB1が特定の植物病害に限定されない多様な植物病害
を抑制するという新しい事実を見出した。上記事実によって、ビタミンB1が単
に病原菌の病原性を抑制するというよりむしろ植物体内防御遺伝子の発現を誘導
していると推定し、繰返し実験を行うことによって、ついにビタミンB1の防御
遺伝子発現誘導効果を確認し、本発明を完成した。
原菌に対する植物体内で防御遺伝子の発現を誘発することによって植物病害を効
果的に防除できる組成物を提供することにある。
ある。
その塩または誘導体を含有する植物病害防除用組成物を提供する。
む植物病害を防除する方法に関する。
。また、植物病害は稲いもち病、疫病、稲白葉枯病、各種作物のさび病、および
稲のうどんこ病などを含むが、これらに制限されない。
いられるビタミンB1のあらゆる塩および誘導体を含むが、特定の種類に制限さ
れない。例えば、ビタミンB1の塩は、塩酸塩および一硝酸塩を含み、ビタミン
B1の誘導体は一リン酸クロリドおよびピロリン酸クロリドを含むが、これらに
制限されない。
種類および状態、および処理時期並びに方法等によって適切に調節することがで
きるが、好ましくは5〜100mMの濃度範囲内である。
させて用いるか、または他の助剤と共に製剤化することができる。例えば、ビタ
ミンB1、またはその塩または誘導体は通常の助剤、例えば、ドデシル硫酸ナト
リウム(SDS)、ナトリウムリグニンスルホネート(SLS)およびカオリンと共
に湿潤剤に製剤化され得る。
と混合できる。
例えば、薬液が処理された植物体表面にまんべんなくしたたり落ちるのに十分な
量で噴霧できる。本発明にかかる組成物は、植物の種子から成熟期までのどの生
長段階においても処理できることを確認した。さらに、本発明にかかる組成物は
、どの処理時期においても100mM以下の濃度では植物の発芽や生長に影響を与
えず、処理10日後、肉眼で観察したとき植物に薬害が少しもないことが確認さ
れた。本発明の農薬組成物は噴霧、灌水または浸漬等の通常の薬剤処理方法によ
って処理され得る。
する効果を持つビタミンの例としては、ビタミンB1に加えてビタミンB6または
ビタミンCを含む。そのうち、植物内で防御遺伝子の発現誘導のために最も効果
的なのはビタミンB1であることが確認された。従って、本発明にかかる薬剤は
、ビタミンB1、またはその塩または誘導体とともにビタミンB6および/または
ビタミンCをさらに含むことができる。
塩酸塩、一硝酸塩、一リン酸クロリドおよびピロリン酸クロリドをそれぞれ蒸留
水に溶解させ、これを稲、トマト、大麦および小麦に溶液で噴霧処理するか、ま
たは溶液に稲の種子を浸漬処理して、植物病原カビおよび菌、稲いもち病菌(Mag
naporthe grisea) KJ201、稲白葉枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)KX021
、トマト疫病菌(Phytophthora infestans) PIT、小麦うどんこ病菌(Erysiphe g
raminis)および大麦赤錆病菌(Puccina recondita)をそれぞれ接種して病斑発生
および進行状態を調べた。
枯病菌KX021を接種した後、そこから総RNAを抽出して防御遺伝子の発現を調
べた。このとき、プローブとしてPR1、PBZ1およびPOX22.3遺伝子
を用いた。また、トマトをビタミンB1塩酸塩の水溶液で浸漬処理して得たRN
Aを用いて防御遺伝子の発現を調べた。プローブとしてPAL、APXおよびH
MGR遺伝子を用いた。
業科学技術院(韓国京畿道水原市西屯洞)から分譲されたものである。また、トマ
ト疫病菌PITは韓国大田の感染されたトマトから分離したものであり、小麦うど
んこ病菌と大麦赤錆病菌は韓国大田の韓国化学研究所から分譲受されたものであ
る。
実施例によってどんな方法でも制限されるものではない。
剤としてドデシル硫酸ナトリウム(SDS; Cat. No. 192−08675; Wako Co.)20g
、ナトリウムリグニンスルホネート(SLS; Cat. No.47103−8; Aldrich Co.)30
gおよびカオリン(Cat. No.117−00025; Wako Co.)650gを、ビニールバッグ
を利用して均一に混合した後、粉砕し、標題の水和剤1kgを製造した。
m Quality Products. Inc.)を使用した以外は、実施例1と同じ方法で標題の水
和剤1kgを製造した。
Sigma Co.)を使用した以外は、実施例1と同じ方法で標題の水和剤1kgを製
造した。
61; Fluka)を使用した以外は、実施例1と同じ方法で標題の水和剤1kgを製造
した。
。 表1
28℃で発芽させた。種子を農用床土に植えて、4葉期まで温室で栽培した後、
稲苗は下記実験に用いた。
2〜15日間25℃の明条件で培養して分生胞子を形成させた。この培地に25
0ppm(v/v)の濃度でツイーン80(ポリオキシエチレングリコール)を加えて、次
いで胞子を収穫した。血球計数器で収穫胞子の最終濃度を5×105胞子/mlに
滴定し、稲20ポットの葉と茎にポット当り5mlずつ噴霧接種した。接種後、2
0分間室温で放置して接種材料が流れ落ちない程度まで乾燥させた後、25℃、
相対湿度100%の暗条件で24時間放置した(グループA:稲いもち病菌のみ
を接種した稲)。
0ppmのツイーン80を含有する溶液を製造した。その溶液を稲20ポットの
葉と茎にポット当り5mlずつ噴霧処理した(グループB:ビタミンB1塩酸塩のみ
を処理した稲)。
し、処理24時間後、グループAでのように稲いもち病菌を接種した(クループ
C:ビタミンB1塩酸塩処理後、稲いもち病菌を接種した稲)。
%の明暗条件(12時間周期)のグロースチャンバに置いた。接種後0時間から9
6時間まで、24時間単位で各グループの稲葉を収穫した。収穫稲葉は液体窒素
に浸し、急速冷凍させた後、冷凍庫に保管した。さらに、収穫稲葉を乳鉢で液体
窒素を加えながら磨碎した後、総RNAを通常の抽出方法によって抽出した。2
60nmの波長での吸光度を測定することによって、それぞれのRNA濃度を定量
した。次いで、15μgずつ電気泳動した後、10×SSCを利用してナイロン
膜に移した。稲の防御遺伝子発現のための指標として利用される遺伝子であるP
R1、PBZ1およびPOX22.3(それぞれNCBI Gen Bankに登録された配列
を持つ全長遺伝子)をプローブとして用いるために、これらを放射能標識し、4
2℃、20rpmで16時間ハイブリダイゼーション反応を行った。ナイロン膜を
2×SSC、0.2%ザルコシン含有洗浄緩衝液で処理した後、X線フィルムに
露出させてプローブの発現程度を測定した。
グループA)では、接種72時間後、プローブの最大発現が認められたのに対し
、ビタミンB1塩酸塩のみを処理した稲(グループB)では24時間後、最大発現
が認められた。また、ビタミンB1塩酸塩処理後、稲いもち病菌を接種した稲(グ
ループC)では、接種24時間後、三つの防御遺伝子の発現が認められた。さら
に、それらの発現はグループAおよびBより顕著に増大していた。
1、4、8、12、16および24時間単位で稲葉を収穫した。試験例1と同じ
方法で稲の防御遺伝子発現を測定した。
た稲では4時間後、全てのプローブが発現した。
8℃で発芽させた。種子を農用床土に植えて、4葉期まで温室で栽培した後、稲
苗は下記実験に用いた。
ン−スクロース寒天培地で72時間、30℃の暗条件で培養した。この培地に2
50ppm(v/v)ポリオキシエチレングリコール(ツイーン80)溶液を加えた後、接
種材料を収穫した。分光光度計を利用して600nmでの吸光度が0.5となるよ
うに滴定し、細胞溶液を稲20ポットにハサミ接種(scissors-inoculated)した
。稲ポットを25℃、相対湿度100%の暗条件で24時間放置した(グループ
A:稲白葉枯病菌のみを接種した稲)。
て最終濃度250ppmのツイーン80を含有する溶液を製造した。このように
して製造した溶液をアトマイザーで稲20ポットの葉と茎にポット当り5mlずつ
噴霧処理した(グループB:ビタミンB1塩酸塩のみを処理した稲)。
た。処理24時間後、グループAと同様に稲白葉枯病菌を接種した(グループC
:ビタミンB1塩酸塩処理後、稲白葉枯病菌を接種した稲)。試験例1と同じ方法
でプローブを用いて各グループでの防御遺伝子発現を測定した。
グループA)では、接種48時間後、プローブの最大発現が認められたのに対し
、ビタミンB1塩酸塩のみを処理した稲(グループB)では、処理24時間後、発
現が認められた。また、ビタミンB1塩酸塩処理後、稲白葉枯病菌を接種した稲(
グループC)では、接種24時間後、三つの全ての防御遺伝子の発現が認められ
た。さらに、これらの発現は、クループAおよびBより顕著に増大していた。
VT−Hy−43)をBunong Co.の園芸用床土に植えて、温室で栽培した後、下記実験
に用いた。一定の大きさのトマトを選抜して根部の園芸用床土を皆除去した後、
主根をカミソリの刃で切断した。50μMの濃度のビタミンB1塩酸塩水溶液2
00mlを250mlビーカーに注いで、ビーカー入口をアルミホイルで封じた。こ
こに穴をあけてトマトの茎を浸漬した。浸漬1、4、8、12、16および24
時間後、試験例1と同じ方法で、プローブとしてトマトの防御遺伝子の発現可否
の指標として用いられる遺伝子PAL、APXおよびHMGR(生命工学研究所
から入手)の発現程度を測定した。
たトマトでは、1時間内に全ての防御遺伝子が発現した。
酸塩および最終濃度250ppmのツイーン80を含有する水溶液、および最終濃
度250ppmのツイーン80のみを含有する水溶液を製造した。このようにして
製造した各溶液を試験例1と同じ方法で栽培された稲20ポットの葉と茎にポッ
ト当り5mlずつそれぞれ噴霧処理した。処理4時間後、試験例1と同じ方法で得
た稲いもち病菌の分生胞子を稲に噴霧接種した。接種後、20分間室温で放置し
て接種材料が流れ落ちない程度まで乾燥させた後、25℃、相対湿度100%の
暗条件で24時間放置した。25℃、相対湿度80%の明暗条件(12時間周期)
のグロースチャンバで経時的に病害の進行を調べた。接種1週間後、下記のよう
に病斑の形態、大きさおよび病斑面積率をベースに発病度を調べた。その結果を
表2に示す(平均値段±標準偏差)。
斑点または約1〜2mm長さの茶色中心を黄色斑点 3=グレー中心を持つ丸い斑点または1〜2mm長さのグレーの斑点 4=1cm以上長さのグレー中心を持つダイアモンド形茶色の斑点
ーン80処理区の発病度)/ツイーン80処理区の発病度}×100]
場合、防除値は約30%以下と比較的低かった。しかし、20mM以上の濃度で処
理した場合には、高い防除値が得られ、最大防除値は100mM処理時、約87%
であった。
となるように調整して使用した以外は、上記(A)と同様の方法で発病度を測定し
た。 その結果を表3に示す[平均値(±標準偏差)]。
病度}×100]
合、いずれも80%以上の高い防除値(80%以上)を得た。
および最終濃度250ppmのツイーン80を含有する水溶液、および最終濃度2
50ppmのツイーン80のみを含有する水溶液を製造した。このようにして製造
した各溶液を試験例1と同じ方法で、栽培した稲20ポットの葉と茎にポット当
り5mlずつ噴霧処理した。処理4時間後、試験例3と同じ方法で得た稲白葉枯病
菌を稲にハサミ接種した。接種後、25℃、相対湿度100%の暗条件で24時
間放置した。25℃、相対湿度80%の明暗条件(12時間周期)のグロースチャ
ンバで経時的に病害の進行を調べた。接種1週間後、接種部位から病害の兆候が
進行した距離を測定して発病度を測定した。 その結果を表4に示す(平均値±標準偏差)。
った(約30%)。しかし、10、20、50および100mMで処理した場合、高
い防除値を得た(それぞれ、56%、68%、97%および97%以上)。
8℃で発芽させた。発芽させた種子を1日間28℃で20および50mMのビタミ
ンB1塩酸塩溶液と蒸留水にそれぞれ浸漬した後、農用床土に植えた。種子処理
した稲は4葉期まで温室で栽培した。
20ポットの葉と茎にポット当り5mlずつそれぞれ噴霧接種した。接種後、20
分間室温で放置し、接種材料が流れ落ちない程度まで乾燥させた後、25℃、相
対湿度100%の暗条件で24時間放置した。25℃、相対湿度80%の明暗条
件(12時間周期)のグロースチャンバで経時的に病害の進行を調べた。試験例5
(A)と同様の方法で発病度を測定した。その結果を表5に示す(平均値±標準偏
差)。
/蒸留水処理区の発病図]×100]
た場合、それぞれ44%および77%の防除値を得た。
−Hy−43)をBunong Co.の園芸用床土に植えて、4週間温室で栽培した後、下記
実験に用いた。実施例1〜4で製造した水和剤を、原剤をベースに30および5
0mMとなるようにそれぞれ調整し、アトマイザーを利用してトマトの葉と茎にポ
ット当り5mlずつ噴霧処理した。
天培地で7〜10日間、20℃の明条件で培養して胞子嚢(sporangium)を形成さ
せた。ペトリ皿当たり蒸留水15mlを加えた後、滅菌されたブラシを使用して胞
子嚢を収穫した。胞子嚢で遊走子を得るために4℃で3時間放置した。遊走子の
濃度を、血球計数器を利用して最終濃度5×104遊走子/mlに適定した。噴霧
処理4時間後、滴定された遊走子をトマトにポット当り5mlずつ噴霧接種した。
20℃、相対湿度100%の暗条件で経時的に病害の進行を調べた。接種4日後
、病斑型、大きさおよび病斑面積率をベースに発病度を測定した(試験例5(A)
参照)。その結果を表6に示す[平均値(±標準偏差)]。
30%および60%以上の防除値を得た。
した後、下記実験に用いた。実施例1〜4で製造した水和剤を、原剤をベースに
30および50mMとなるように調整し、アトマイザーを利用して大麦の葉と茎に
ポット当り5mlずつ噴霧処理した。
として大麦うどんこ病に感染された大麦を使用した。すなわち、大麦うどんこ病
原菌を接種して10日間20℃、相対湿度60%の明暗条件(12時間周期)で培
養して胞子を形成させた。噴霧処理4時間後、このように十分に形成された大麦
うどんこ病胞子に感染された大麦を大麦噴霧処理に接種した。このとき、噴霧処
理した大麦5ポット当り大麦うどんこ病に感染された大麦1ポットを接種した。
大麦うどんこ病菌を接種した大麦を10日間20℃、相対湿度60%の明暗条件
(12時間周期)のグロースチャンバで発病を誘導して発病度を調べた。接種10
日後、病斑のタイプ、大きさおよび病斑面積率をベースに発病度を測定した(試
験例5(A)参照)。その結果を表7に示す[平均値(±標準偏差)]。
%の高い防除値を得た。
た後、下記実験に用いた。実施例1〜4で製造した水和剤を、原剤ベースに30
および50mMとなるように調整した後、アトマイザーを利用して小麦の葉と茎に
ポット当り5mlずつ噴霧処理した。
小麦赤錆病に感染した小麦を使用した。すなわち、小麦赤錆病菌を接種して10
日間20℃、相対湿度60%の明暗条件(12時間周期)で培養して胞子を形成さ
せた。このようにして形成された胞子を小麦赤錆病に感染した小麦から収穫した
後、250ppm(v/v)ツイーン80溶液を加えた。血球計数器を利用して胞子の最
終濃度を5×106胞子/mlに適定した。噴霧処理4時間後、滴定胞子を噴霧処
理した小麦にポット当り5mlずつ噴霧接種した。小麦赤錆病菌を接種した小麦を
10日間20℃、相対湿度60%の明暗条件(12時間周期)のグロースチャンバ
で発病を誘導して発病度を調べた。接種10日後、病斑の型、大きさおよび病斑
面積率をベースに発病度を測定した(試験例5(A)参照)。その結果を表8に示す
[平均値(±標準偏差)]。
で処理した場合、約50〜80%の防除値を得た。
防除剤は、植物、その種子または棲息地に処理時、無毒ながら植物病原菌の感染
初期に対して防御遺伝子の発現を誘導することによって、優れた植物病害防除効
果を有する。従って、本発明にかかる組成物は、穀物保護産業上非常に有用であ
る。
感染させた場合の防御遺伝子の発現を示すX線フィルム写真である。
示すX線フィルム写真である。
感染させた場合の防御遺伝子の発現を示すX線フィルム写真である。
現を示すX線フィルム写真である。
Claims (7)
- 【請求項1】 有効性分としてビタミンB1、またはその塩または誘導体を
含有する植物病害防除用組成物。 - 【請求項2】 有効性分が、ビタミンB1塩酸塩、ビタミンB1一硝酸塩、ビ
タミンB1一リン酸クロリドおよびビタミンB1ピロリン酸クロリドからなる群か
ら選択される1つまたはそれ以上である、請求項1記載の組成物。 - 【請求項3】 有効性分が、5〜100mMの範囲である、請求項1記載の組
成物。 - 【請求項4】 植物が、単子葉植物、双子葉植物またはその種子である、請
求項1記載の組成物。 - 【請求項5】 植物病害が、稲いもち病、稲白葉枯病、または作物の疫病、
うどんこ病またはさび病である、請求項1記載の組成物。 - 【請求項6】 さらに、他の合成または生物農薬、または肥料を含む、請求
項1記載の組成物。 - 【請求項7】 請求項1〜6のいずれか1項に記載の植物病害防除用組成物
を植物、その種子またはその生育地で処理して植物病害を防除する方法。
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