JP2015189719A - 除草剤及び除草方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シダ植物の除草において、容易に使用することができ、除草効果に優れる除草剤及び除草方法を提供する。【解決手段】本発明の除草剤は、多糖類分解酵素を含有し、シダ植物の根に適用される。好ましくは、前記多糖類分解酵素は、セルラーゼ、キシラナーゼ、ペクチナーゼ、グルコシダーゼ、グルカナーゼ、及びマンナナーゼから選ばれる少なくとも一種の活性を有する。【選択図】なし

Description

本発明は、水生シダ植物に適用される除草剤及び除草方法に関する。

一般的に、水田、湖、池、川等の水辺に生息するシダ植物として、例えばアカウキクサ科（アゾラ・クリスタータ）等の水生シダ植物が知られている。かかるシダ植物は、少量の群生であれば、生物の棲みか、酸素の供給等において有益性を与える。しかしながら、近年、特に特定外来種の過剰繁殖により、水環境の富栄養化、及び水面下の生物への日光の妨げ、酸素濃度の低下、水流の妨げ等の問題が生じている。シダ植物の除去方法として、人手により直接除去する方法、機械的な除去方法、除草剤の散布等の方法が用いられている。しかしながら、人手により直接除去する方法、及び機械的な除去方法は、労力や費用の観点から容易に採用されていない。

従来より、特許文献１，２に開示される除草剤が知られている。特許文献１は、カルフェントラゾンエチル等のプロトポルフィリノーゲンオキシダーゼ酵素阻害除草剤について開示する。特許文献２は、天然成分であるクエン酸等の特定の有機酸の組み合わせからなる除草剤について開示する。

特表２００７−５００５１９号公報 特表２０００−５０４３４０号公報

ところが、特許文献１は、使用において標的生物以外への影響や水環境に与える影響を考慮する必要があり、使用に慎重を要した。特許文献２は、例えば少量の適用において、効能の発揮が未だ不十分であるという問題があった。

本発明の目的とするところは、水生シダ植物の除草において、容易に使用することができ、除草効果に優れる除草剤及び除草方法を提供することにある。

本発明は、多糖類分解酵素を含有する除草剤を水生シダ植物の根に適用することにより、優れた除草効果を発揮することを見出したことに基づくものである。
上記目的を達成するために、本発明の一態様では、多糖類分解酵素を含有し、シダ植物の根に適用されることを特徴とする除草剤を提供する。前記多糖類分解酵素は、セルラーゼ、キシラナーゼ、ペクチナーゼ、グルコシダーゼ、グルカナーゼ、及びマンナナーゼから選ばれる少なくとも一種の活性を有することが好ましい。さらに、アセチルキシランエステラーゼ及びフェルラ酸エステラーゼから選ばれる少なくとも一種の酵素活性を含んでいることが好ましい。前記水生シダ植物は、アカウキクサ科であることが好ましい。

本発明の別の態様では、前記除草剤を水生シダ植物の根に適用することを特徴とする除草方法を提供する。

本発明によれば、水生シダ植物の除草において、容易に使用することができ、優れた除草効果を発揮することができる。

試験例１における除草剤の除草作用に関する試験結果を示す写真。上段の写真が水面上部の様子を示す写真。下段の写真が根の伸長の様子を示す写真。

以下、本発明の除草剤を具体化した一実施形態を説明する。
本実施形態の除草剤は、除草成分として多糖類分解酵素を含有し、さらに補足酵素を含有することが好ましい。多糖類分解酵素は、公知の多糖類分解酵素を適用することができる。多糖類分解酵素の具体例としては、セルラーゼ、キシラナーゼ、ペクチナーゼ、グルコシダーゼ、グルカナーゼ、マンナナーゼ等が挙げられる。これらの多糖類分解酵素は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中で、多糖類分解酵素は、キシラナーゼ活性を有することが好ましい。

これらの多糖類分解酵素の由来は、特に限定されず、動植物及び微生物由来の酵素を使用することができる。微生物の具体例としては、セルロモナス属、トリコデルマ属、アスペルギルス属、バチルス属、ペニシリウム属等が挙げられる。

多糖類分解酵素は、市販品を使用してもよく、動植物、微生物、又は微生物の培養上清から公知の方法を用いて粗抽出又は精製したものを使用してもよい。また、多糖類分解酵素をコードするＤＮＡより公知の方法、例えば、プラスミド等の発現ベクターを大腸菌、酵母等の微生物に導入することにより発現させるインビトロ（in vitro）タンパク合成系を利用することにより取得してもよい。

補足酵素は、除草効果のさらなる向上のため、本実施形態の除草剤に配合してもよい。補足酵素の具体例としては、アセチルキシランエステラーゼ及びフェルラ酸エステラーゼが挙げられる。これらの多糖類分解酵素は、一種を単独で用いてもよいし、二種を組み合わせて用いてもよい。

これらの補足酵素の由来は、特に限定されず、動植物及び微生物由来の酵素を使用することができる。市販品を使用してもよく、動植物、微生物、又は微生物の培養上清から公知の方法を用いて粗抽出又は精製したものを使用してもよい。また、多糖類分解酵素をコードするＤＮＡより公知の方法を用いて取得してもよい。

本実施形態の除草剤は、水生シダ植物に適用される。水生シダ植物とは、水草として生活するシダ植物の総称を示す。分類学的には、サンショウモ目に属するシダ植物を示す。水生シダ植物の具体例としては、サンショウモ科、アカウキクサ科、デンジソウ科等が挙げられる。

これらの中で、例えばアカウキクサ科アゾラ・クリスタータは、水田、湖、池、川等の水辺に生息し、特に特定外来種の過剰繁殖により、水環境の富栄養化、及び水面下の生物への日光の妨げ、酸素濃度の低下、水流の妨げ等の問題を引き起こしている。本実施形態の除草剤は、アカウキクサ科に好ましく適用され、アゾラ・クリスタータにより好ましく適用される。

本実施形態の除草剤の植物に対する適用方法としては、水生シダ植物の根に適用される。但し、植物体の根以外の箇所に付着することを妨げるものではない。除草剤を水生シダ植物の根に投与する方法として、例えば根に直接付着させる方法、根を下ろす水域又は土壌の近傍に投与する方法等が挙げられる。

多糖類分解酵素が根に適用される際の酵素活性としては、キシラナーゼ換算値として、０．００１ｕｎｉｔ以上、好ましくは０．０１ｕｎｉｔ以上の酵素量で反応させる。酵素活性が０．００１ｕｎｉｔ以上であると除草効果をより向上させることができる。酵素活性の上限は、特に限定されないが、除草コスト削減の観点から、好ましくは１０ｕｎｉｔ以下、より好ましくは５ｕｎｉｔ以下である。

尚、キシラナーゼ活性は、ｐＨ７．０の１％キシラン（１％キシラン／５０ｍＭのＭＯＰＳ，１０ｍＭのＣａＣｌ_２）１ｍＬに試料１００μＬを入れ、３７℃、１５分インキュベートした後に溶出した還元糖濃度（ｍｇ／ｍＬ）を求め、還元糖濃度が１ｍｇ／ｍＬの時の酵素量を１ｕｎｉｔと規定した。

本実施形態の除草剤によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、除草成分として多糖類分解酵素を含有する。したがって、容易に使用することができ、優れた除草効果を発揮することができる。

（２）また、天然成分由来の多糖類分解酵素を使用することにより、安全性をより向上させることができる。また、自然環境に与える影響をより抑制することができる。さらには、酵素（タンパク質）の自然分解により、残留物質の蓄積を抑制することができる。

（３）本実施形態の除草剤は、水生シダ植物の根に適用される。他の植物の茎・葉に適用したとしても、生育に与える影響が少ないため、除草の選択性を向上させることができる。

（４）本実施形態の除草剤を水中に散布する場合、容易に拡散するため、土壌への散布に比べ、散布作業の効率化を図ることができる。また、主として水中に根を下ろす植物の根に対して、多糖類分解酵素の作用を働かせることができる。

（５）本実施形態の除草剤により、水生シダ植物の過剰繁殖による生ずる水環境の富栄養化、水面下の生物への日光の妨げ、酸素濃度の低下、水流の妨げ等を防止又は予防することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において使用される多糖類分解酵素は、糖鎖の末端から特定数の糖単位を切り離していくエキソ型の分解酵素及び切断様式がランダムのエンド型の分解酵素のいずれを使用してもよい。

・上記実施形態の除草剤は、本発明の効果を阻害しない範囲内において公知の除草剤が混合されてもよい。但し、安全性をより向上させる観点から、化学合成された除草剤を含有しないことが好ましい。

・上記実施形態の除草剤は、水生シダ植物の除草に適用されるが、生育する水生シダ植物に直接適用するのみならず、水生シダ植物の発生の予防のために予め繁殖地へ散布してもよい。

・上記実施形態の除草剤が適用される場所としては特に限定されず、水生シダ植物が生息する箇所、例えば水田、湖、池、川、蓮池、貯水池、止水区域等に適用することができる。

次に、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態を更に具体的に説明する。
＜試験例１：除草剤の除草作用に関する試験（１）＞
多糖類分解酵素の水生シダ植物に対する除草効果について試験した。

まず、３０ｍＬビーカーに水道水３０ｍＬを入れて、水田（兵庫県朝来市、特別栽培米栽培圃場）から採取した水生シダ植物としてアカウキクサ科アゾラ・クリスタータを表層一面に配置した。

次に、実施例１としてビーカー内の水のキシラナーゼ活性が０．３３８ｕｎｉｔとなるように、市販のセルラーゼＡ（トリコデルマ属由来）を添加した。実施例２としてビーカー内の水のキシラナーゼ活性が０．０３３８ｕｎｉｔとなるように、上記市販のセルラーゼＡを添加した。対照区（コントロール）は、酵素無添加とした。

その後、各例は、２５℃の恒温槽内で明期１２時間＋暗期１２時間の条件下に１０日間放置した。
（キシラナーゼ活性測定）
ｐＨ７．０の１％キシラン（１％キシラン（ブナ材由来，ＳＩＧＭＡ社製）／５０ｍＭのＭＯＰＳ（ナカライテスク社製），１０ｍＭのＣａＣｌ_２）１ｍＬに各例の試料１００μＬをそれぞれ入れ、ボルテックス後、３７℃、１５分インキュベートした。これを５００μＬずつ採り、下記組成からなるＤＮＳ溶液５００μＬにそれぞれ入れた。１００℃、５分間加熱後、放冷し、５９５ｎｍの吸光度を測定した。各種濃度のグルコース溶液を調製し、ＤＮＳ溶液で同様に反応させ、検量線を作成した。検量線から、溶出した還元糖濃度（ｍｇ／ｍＬ）を求めた。還元糖濃度は、グルコース換算し、これをキシラナーゼ活性値とした。還元糖濃度が１ｍｇ／ｍＬの時の酵素量を１ｕｎｉｔと規定する。

尚、ＤＮＳ溶液は、フェノール０．２ｇ、３，５−ジニトロサリチル酸１ｇ、亜硫酸ナトリウム０．０５ｇ、水酸化ナトリウム０．２ｇ、及び蒸留水１００ｍＬを混合することにより調製した。

（除草評価）
目視で根の伸長と水面上部の様子をコントロールと比較して判定した。
根の評価方法は、根の３／４以上について、伸長の停止、切断、又はちぎれが観察された場合を◎、根の半分以上について、伸長の停止、切断、又はちぎれが観察された場合を○、根の一部について、伸長の停止、切断、又はちぎれが観察された場合を△、コントロールと比較して変化がない場合を×とした。

水面上部の評価方法は、葉の色が茶色へ変色し、大半が壊死している場合を◎、葉の色の一部が茶色へ変色し、壊死している場合を○、コントロールと比較して生育不良が生じている場合を△、コントロールと比較して変化がない場合を×とした。各結果を表１及び図１に示す。

表１及び図１に示されるように、各実施例において、キシラナーゼ活性により、水生シダ植物の水面上部において、大半が壊死している様子が確認された。また、図１の実施例１，２の写真の点線枠に示されるように、各実施例において、根部分の伸長の停止、切断、又はちぎれの様子が確認された。

＜試験例２：除草剤の除草作用に関する試験（２）＞
２種類の多糖類分解酵素を使用した場合の水生シダ植物に対する除草効果について試験した。

まず、５０ｍＬビーカーに水道水５０ｍＬを入れて、水田（兵庫県朝来市、特別栽培米栽培圃場）から採取した水生シダ植物としてアカウキクサ科アゾラ・クリスタータを表層一面に配置した。

次に、実施例３としてビーカー内の水のキシラナーゼ活性が０．９８ｕｎｉｔとなるように、市販のセルラーゼＡ（トリコデルマ属由来）及びメニコン社製セルラーゼ（セルロモナス属由来）を添加した。実施例４としてビーカー内の水のキシラナーゼ活性が０．０９８ｕｎｉｔとなるように、上記市販のセルラーゼＡ及びメニコン社製セルラーゼを添加した。対照区（コントロール）は、酵素無添加とした。

その後、各例は、２５℃の恒温槽内で明期１２時間＋暗期１２時間の条件下に５日間放置した。試験例１と同様の方法で除草効果について評価した。試験は、実施例３，４についてそれぞれ２回行った。結果を表２に示す。

表２に示されるように、２種類のセルラーゼの使用により、水生シダ植物の生育を、より短時間に抑制できることが確認された。

＜参考例１：除草剤の葉に与える影響について＞
多糖類分解酵素の野菜の葉に与える影響について観察した。
水道水に市販のセルラーゼＡ（トリコデルマ属由来）及びメニコン社製セルラーゼ（セルロモナス属由来）を添加することにより、キシラナーゼ活性０．９８ｕｎｉｔの酵素溶液を調製した。

発芽後２０日ピーマン、発芽後２０日キャベツ、及び発芽後２０日サニーレタスの各野菜苗の葉上面に霧吹きで、上記酵素溶液を水滴が滴るほど十分量噴霧した（噴霧区）。対照区はそれぞれの野菜苗について同量の水道水を散布した。その後、各区について３週間生育観察した。

その結果、ピーマン、キャベツ、及びサニーレタスのいずれも酵素溶液の噴霧区と対照区とでは、植物体の高さ及び幅について、有意差がなく生育した。また、葉量及び葉の大きさも噴霧区と対照区との間で有意差はなかった。多糖類分解酵素は、野菜の葉に適用した場合、影響を与えないことが確認された。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（ａ）化学合成された除草剤を含有しない上記除草剤。従って、この（ａ）に記載の発明によれば、自然環境への負荷をより低減することができ、また、安全性をより向上させることができる。

Claims (5)

1. 多糖類分解酵素を含有し、水生シダ植物の根に適用されることを特徴とする除草剤。
2. 前記多糖類分解酵素は、セルラーゼ、キシラナーゼ、ペクチナーゼ、グルコシダーゼ、グルカナーゼ、及びマンナナーゼから選ばれる少なくとも一種の活性を有することを特徴とする請求項１に記載の除草剤。
3. さらに、アセチルキシランエステラーゼ及びフェルラ酸エステラーゼから選ばれる少なくとも一種の酵素活性を含んでいることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の除草剤。
4. 前記水生シダ植物は、アカウキクサ科であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の除草剤。
5. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の除草剤を水生シダ植物の根に適用することを特徴とする除草方法。