JP2024018662A - 大豆用植物賦活剤 - Google Patents
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Abstract
【課題】大豆収量の増加を図ることのできる大豆用植物賦活剤を提供することを目的とする。【解決手段】ケトオクタデカジエン酸またはその誘導体、構造異性体もしくはその塩から選ばれる少なくとも1種の化合物を含む大豆用植物賦活剤。【選択図】なし
Description
本発明は、大豆用植物賦活剤に関する。
穀物植物や園芸植物の供給効率を向上させること等を目的として、植物の生長を調整する技術が開発されてきた。温度条件や日照条件の最適化や施肥などの対策に加え、生長促進、休眠抑制、ストレス抑制等の植物生長調節作用を有する植物賦活剤を用いて植物を賦活させる方法が報告されている。
特許文献1には、脂肪燃焼効果を示す機能性成分として知られているケトオクタデカジエン酸を、酵素を利用することによって効率良く製造するケトオクタデカジエン酸の製造方法が開示されている。そして、得られたケトオクタデカジエン酸を、強力な抵抗性誘導効果を示す植物賦活剤として利用できることが記載されている。
特許文献2には、予測したいダイズサンプルにおいて、葉中に含まれる代謝物である2-ヒドロキシピリジン、コリン、クエン酸、グリセリン酸、グリシン、L-ピログルタミン酸、マロン酸、スクロースおよびトレイトールから選ばれる1種以上の成分の分析データを取得し、収量予測モデルと照合することによって、ダイズの収量を早期に予測する方法が開示されている。
特許文献3には、オキソ脂肪酸誘導体またはその塩もしくはエステルを有効成分として含むことを特徴とする、土壌汚染や毒性が低く、抵抗性誘導効果に優れた植物賦活剤が記載されている。
特許文献1および3には、大豆栽培において、大豆の収量を増加させるための大豆用植物賦活剤については記載されていない。また、特許文献2には、ダイズの収量を予測することにより、収量増加技術の開発の大幅な効率化を図ることができることが記載されているが、具体的な収量増加技術については開示されていない。
大豆は伝統食品の原料であり、その機能成分にも注目されている重要な穀物である。しかし、大豆の供給量は不安定であり、収量の増加および品質の安定化による生産性の向上が求められている。大豆の増収に有効な技術としては潅水や培土期追肥、尿素の葉面散布などが知られているが、収量の安定的な増加を確保することは困難である。よって、多収化を図ることのできる効率的な収量増加剤が求められている。
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたもので、大豆に適宜散布または灌注することで、安全に、かつ、安定的および効果的に大豆収量の増加を図ることのできる大豆用植物賦活剤を提供することを目的とする。
本発明は、ケトオクタデカジエン酸またはその誘導体、構造異性体もしくはその塩から選ばれる少なくとも1種の化合物を含む大豆用植物賦活剤に関する。
前記ケトオクタデカジエン酸が、9-オキソ-10,12-オクタデカジエン酸、13-オキソ-9,11-オクタデカジエン酸、5-オキソ-6,8-オクタデカジエン酸、6-オキソ-9,12-オクタデカジエン酸、8-オキソ-9,12-オクタデカジエン酸、10-オキソ-8,12-オクタデカジエン酸、11-オキソ-9,12-オクタデカジエン酸、12-オキソ-9,13-オクタデカジエン酸および14-オキソ-9,12-オクタデカジエン酸からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
前記大豆用植物賦活剤は、少なくとも9-オキソ-10,12-オクタデカジエン酸を含むことが好ましい。
前記大豆用植物賦活剤は、少なくとも2種以上のケトオクタデカジエン酸を含むことが好ましい。
前記大豆用植物賦活剤は、13-オキソ-9,11-オクタデカジエン酸および9-オキソ-10,12-オクタデカジエン酸を含むことが好ましい。
前記大豆用植物賦活剤であって、13-オキソ-9,11-オクタデカジエン酸の含有量に対する、9-オキソ-10,12-オクタデカジエン酸の含有量の比が、重量比で1より大きいことが好ましい。
前記大豆用植物賦活剤であって、13-オキソ-9,11-オクタデカジエン酸の含有量に対する、9-オキソ-10,12-オクタデカジエン酸の含有量の比が、重量比で1.5より大きいことが好ましい。
前記大豆用植物賦活剤が、2-ヒドロキシピリジン、グリシン、L-ピログルタミン酸およびスクロースからなる群より選択される少なくとも1種の生成量を増大させる大豆用植物賦活剤であることが好ましい。
前記大豆用植物賦活剤が、植物ホルモンの生成量を増大させる大豆用植物賦活剤であることが好ましい。
前記大豆用植物賦活剤であって、前記植物ホルモンが、サイトカイニンおよび/またはジベレリンであることが好ましい。
前記大豆用植物賦活剤が、落莢防止用および/または花芽形成促進用および/または収量向上用のものであることが好ましい。
前記大豆用植物賦活剤が、大豆の茎葉もしくは根に接触させる噴霧剤もしくは浸漬用薬剤、または、土壌灌注用薬剤として用いられる大豆用植物賦活剤であることが好ましい。
前記大豆用植物賦活剤は、水酸化脂肪酸またはその誘導体もしくはその塩をさらに含むことが好ましい。
前記水酸化脂肪酸が、9,10,13-トリヒドロキシ-11-オクタデカエン酸および9,12,13-トリヒドロキシ-10-オクタデカエン酸からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
なお、「オクタデカエン酸」は慣用的な表記であり(例えば、特開平3-14539号公報等)、上述の「9,10,13-トリヒドロキシ-11-オクタデカエン酸」は、「9,10,13-トリヒドロキシオクタデカ-11-エン酸」または「9,10,13-トリヒドロキシ-11-オクタデセン酸」とも表記される。「9,10,13-トリヒドロキシ-11-オクタデカエン酸」の構造式は、下記構造式(1)で示されるものである。
同様に、上述の「9,12,13-トリヒドロキシ-10-オクタデカエン酸」は、「9,12,13-トリヒドロキシオクタデカ-10-エン酸」または「9,12,13-トリヒドロキシ-10-オクタデセン酸」とも表記される。「9,12,13-トリヒドロキシ-10-オクタデカエン酸」の構造式は、下記構造式(2)で示されるものである。
本発明の大豆用植物賦活剤は、高い落莢防止効果および花芽形成促進効果と共に、優れた収量増加効果を有する。
大豆用植物賦活剤
本発明の大豆用植物賦活剤は、ケトオクタデカジエン酸またはその誘導体、構造異性体もしくはその塩から選ばれる少なくとも1種の化合物を含む。
本発明の大豆用植物賦活剤は、ケトオクタデカジエン酸またはその誘導体、構造異性体もしくはその塩から選ばれる少なくとも1種の化合物を含む。
本発明における「植物賦活」とは、何らかの形で植物の生長活動を活性化または維持するように調整することを意味するものであり、生長促進(茎葉の拡大、塊茎塊根の生長促進等を包含する概念である)、休眠抑制、植物のストレス(例えば病害など)に対する抵抗性を誘導、付与し、抗老化等の植物生長調節作用を包含する概念である。
後記実施例に示すように、本発明の大豆用植物賦活剤を大豆に施用すると、収量増加と相関関係にあり収量増加の指針となることが知られている複数の成分の含有量が増加され、また、花芽の形成、子房の成長などを促す植物ホルモンや、大豆花房内の結莢率に関与し、大豆の収量の制限要因の一つである花器発育停止による落花・落莢を防ぐとされる植物ホルモンなどを増加させることができる。よって、本発明では、「植物賦活」効果とは、とりわけ、大豆の生長を促進し、個体あたりの子実重、子実数を増加させることにより大豆の収量を高める効果を意味し得る。本発明の大豆用植物賦活剤の植物賦活効果は非常に高く、この結果、大豆における優れた収量増加効果および向上された収穫効率をもたらすことができる。
本発明の大豆用植物賦活剤は、植物を賦活させるための有効成分としてケトオクタデカジエン酸またはその誘導体、構造異性体もしくはその塩を含む。
本明細書において、用語「異性体」は、同一の分子式を有するが、原子の配列および配置が異なる様々な化合物を指す。また、本明細書において使用される場合、用語「構造異性体」は、同一の数および種類の原子を有するが原子の結合が異なる様々な化合物を指す。例えば、ケトオクタデカジエン酸の構造異性体としては、二重結合やカルボニル基の位置などが異なる、例えば直鎖状構造または分岐状構造などの構造異性体などが挙げられ得る。
なお、ケトオクタデカジエン酸としては、同一の構造式を有するそのすべての立体異性体を含む。本明細書において使用される場合、用語「立体異性体」は、本開示の化合物に存在し得る様々な立体異性体配置のいずれかを指し、幾何異性体を含む。例えば本開示のケトオクタデカジエン酸は、二重結合を含み、ここで置換基はEまたはZ配置であり得る。
例えば、ケトオクタデカジエン酸としては、具体例として、9-オキソ-10,12-オクタデカジエン酸(9-oxoODA)、13-オキソ-9,11-オクタデカジエン酸(13-oxoODA)、5-オキソ-6,8-オクタデカジエン酸、6-オキソ-9,12-オクタデカジエン酸、8-オキソ-9,12-オクタデカジエン酸、10-オキソ-8,12-オクタデカジエン酸、11-オキソ-9,12-オクタデカジエン酸、12-オキソ-9,13-オクタデカジエン酸および14-オキソ-9,12-オクタデカジエン酸等が挙げられる。本明細書における「有効成分」とは、列挙されている具体例を含むケトオクタデカジエン酸を意味している。ケトオクタデカジエン酸には植物の生長を活性化する特性があるが、ケトオクタデカジエン酸またはその誘導体、構造異性体もしくはその塩を有効成分として含む本発明の大豆用植物賦活剤を大豆の茎葉または根の一部に接触させることで、大豆の収量を向上させることができる。好ましくは、本発明の大豆用植物賦活剤は、有効成分として、少なくとも9-オキソ-10,12-オクタデカジエン酸(9-oxoODA)を含む。
前記ケトオクタデカジエン酸の誘導体としてはエステルが望ましい。本発明のケトオクタデカジエン酸のエステルとしては、これらに限定されるものではないが、メチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、ブチルエステル、ペンチルエステル、イソペンチルエステル、オクチルエステル等を挙げることができる。
ケトオクタデカジエン酸の塩としては、例えばナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩、例えばアンモニウム塩、テトラメチルアンモニウム塩等のアルキルアンモニウム塩などのアンモニウム塩等、農業上容認可能な1種以上の塩であれば特に限定されない。
本発明の大豆用植物賦活剤は、有効成分として、少なくとも2種以上のケトオクタデカジエン酸を含んでいてもよい。2種以上のケトオクタデカジエン酸を組み合わせることにより、本発明の大豆用植物賦活剤がさらに高い植物賦活効果を示すことがある。例えば、2種のケトオクタデカジエン酸は、9-オキソ-10,12-オクタデカジエン酸(9-oxoODA)と13-オキソ-9,11-オクタデカジエン酸(13-oxoODA)との組み合わせであってもよい。
本発明の一実施形態において、本発明の大豆用植物賦活剤は、ケトオクタデカジエン酸として13-オキソ-9,11-オクタデカジエン酸またはその塩もしくは誘導体および9-オキソ-10,12-オクタデカジエン酸またはその塩もしくは誘導体を含む。例えば、13-オキソ-9,11-オクタデカジエン酸またはその塩もしくは誘導体の含有量に対する、9-オキソ-10,12-オクタデカジエン酸またはその塩もしくは誘導体の含有量の比は、重量比で1より大きくされ得る。好ましくは、13-オキソ-9,11-オクタデカジエン酸またはその塩もしくは誘導体の含有量に対する、9-オキソ-10,12-オクタデカジエン酸またはその塩もしくは誘導体の含有量の比は、重量比で1.5より大きくされ得る。
例えば、本発明の大豆用植物賦活剤の一実施形態において、ケトオクタデカジエン酸またはその誘導体、構造異性体もしくはその塩は、5mg/L以下の濃度で用いられ得る。ケトオクタデカジエン酸またはその誘導体、構造異性体もしくはその塩の好ましい濃度は、施用される大豆の栽培状態および生育段階、大豆用植物賦活剤の施用時期や施用方法等に依存し、また、施用量に適するように適宜設定することができるが、濃度が5mg/Lを超える場合は、大豆にとっての薬害を生じる虞がある。ケトオクタデカジエン酸またはその誘導体、構造異性体もしくはその塩の濃度の下限は特に限定されないが、0.05mg/L以上が好ましい。本発明の好ましい一実施形態において、ケトオクタデカジエン酸またはその誘導体、構造異性体もしくはその塩は、0.05~5mg/Lである。
本発明の大豆用植物賦活剤には、必要に応じて、植物賦活剤として使用するのに適した相溶性の界面活性剤および/または希釈剤もしくは担体が含有されていてもよい。例えば、希釈剤により、ケトオクタデカジエン酸またはその誘導体、構造異性体もしくはその塩の溶媒への分散性が向上する場合がある。また、本発明で使用されるケトオクタデカジエン酸誘導体の希釈剤への溶解性や分散性を向上させるために、例えば分散助剤や湿潤剤などの界面活性剤などが含有されていてもよい。これらの添加成分としては、農業上容認可能な薬剤であれば特に限定されない。また、本発明の大豆用植物賦活剤には、界面活性剤や希釈剤、担体以外の、農薬製剤などに通常用いられる成分、例えばpH調整剤、植物体または土壌への展着力を高めるための展着剤、バインダー、抗酸化剤などや例えば1種以上の肥料成分などの植物に有益な他の成分が、ケトオクタデカジエン酸またはその誘導体、構造異性体もしくはその塩に加えて、さらに含有されていてもよい。
本発明の大豆用植物賦活剤には、ケトオクタデカジエン酸またはその誘導体、構造異性体もしくはその塩が含まれていればよく、それらの由来などは特に限定されるものではない。本発明のケトオクタデカジエン酸またはその誘導体、構造異性体もしくはその塩は例えば化学合成によって得られるものでもよく、また、例えば微生物を用いて製造されるものや微生物由来の酵素を脂肪酸などの基質に作用させて得られるものなどであってもよい。本発明の植物賦活剤には所望の濃度のケトオクタデカジエン酸誘導体が含まれていればよく、例えばケトオクタデカジエン酸誘導体として、微生物を用いて製造されるケトオクタデカジエン酸が使用される場合、ケトオクタデカジエン酸を含有する混合物が植物賦活剤に使用されてもよい。微生物によって分泌されたバイオサーファクタントなどが混合物中に含まれている場合、前述したような添加成分を含有させなくても、本発明の植物賦活剤の分散性を向上させる可能性がある。ケトオクタデカジエン酸誘導体自体が不溶性である場合に、バイオサーファクタントにより乳化して水に分散させることができる場合がある。
本発明の一実施形態において、本発明の大豆用植物賦活剤は、有効成分としてケトオクタデカジエン酸またはその誘導体、構造異性体もしくはその塩に加えて、水酸化脂肪酸またはその誘導体もしくはその塩をさらに含んでいてもよい。さらに賦活効果の高い大豆用植物賦活剤が得られることがある。
水酸化脂肪酸またはその誘導体もしくはその塩としては、以下の式(I)および/または(II)で示される構造式を有する水酸化脂肪酸またはその誘導体もしくはその塩が好適に使用され得る。
HOOC-(R1)-CH(OH)-CH(OH)-CH=CH-CH(OH)-R2 (I)、および/または
HOOC-(R1)-CH(OH)-CH=CH-CH(OH)-CH(OH)-R2 (II)
(式(I)および/または(II)中、R1は、4個~12個の炭素原子を有する直鎖または分岐の炭化水素基であって、1つまたはそれ以上の二重結合および/またはOH基を含んでいてもよく、二重結合を含んでいる場合、二重結合の位置は限定されない。R2は、2個~8個の炭素原子を有する直鎖または分岐の炭化水素基であって、1つまたはそれ以上の二重結合および/またはOH基を含んでいてもよく、二重結合を含んでいる場合、二重結合の位置は限定されない)。
HOOC-(R1)-CH(OH)-CH(OH)-CH=CH-CH(OH)-R2 (I)、および/または
HOOC-(R1)-CH(OH)-CH=CH-CH(OH)-CH(OH)-R2 (II)
(式(I)および/または(II)中、R1は、4個~12個の炭素原子を有する直鎖または分岐の炭化水素基であって、1つまたはそれ以上の二重結合および/またはOH基を含んでいてもよく、二重結合を含んでいる場合、二重結合の位置は限定されない。R2は、2個~8個の炭素原子を有する直鎖または分岐の炭化水素基であって、1つまたはそれ以上の二重結合および/またはOH基を含んでいてもよく、二重結合を含んでいる場合、二重結合の位置は限定されない)。
なお、水酸化脂肪酸の誘導体やその塩としては、ケトオクタデカジエン酸の誘導体またはその塩として上記に例示されたものが好適に使用され得る。また、本開示の水酸化脂肪酸は、式(I)および/または(II)で表される化合物のすべての幾何異性体および立体異性体を含む。
本発明の一実施形態において、上記式(I)および/または(II)におけるR1の炭化水素基は6個~8個の炭素原子を有し、R2の炭化水素基は4個~6個の炭素原子を有する。また、別の一実施形態において、上記水酸化脂肪酸におけるR1は、-(CH2)n-(nは4~12である整数)の構造であり、R2は、CnH2n+1-(nは2~8である整数)の構造である。さらに、別の一実施形態において、上記水酸化脂肪酸におけるR1は、炭素数7のアルキレン基(-(CH2)7-)であり、R2は、炭素数5のアルキル基(CH3CH2CH2CH2CH2-)であることが好ましい。
好ましくは、本開示の水酸化脂肪酸は、9,10,13-トリヒドロキシ-11-オクタデカエン酸および9,12,13-トリヒドロキシ-10-オクタデカエン酸からなる群より選択される少なくとも1種であり得るがこれらに限定されるわけではない。
上述されるように、本発明のケトオクタデカジエン酸またはその誘導体、構造異性体もしくはその塩から選ばれる少なくとも1種の化合物を含む大豆用植物賦活剤は、大豆に施用されることにより、大豆の生長を促進し、大豆の収量を高める顕著に優れた植物賦活効果を示すことを特徴とする。大豆の収量増加と良好な相関関係にある化合物であり、その含有量の増加が大豆収量増加の指針となる成分として、大豆の葉中に含有される2-ヒドロキシピリジン、グリシン、L-ピログルタミン酸およびスクロース等の化合物が知られている。これら成分はダイズの代謝物質であり、葉中での存在量と大豆収量とには正の相関があるとされている。
本発明の大豆用植物賦活剤は、施用される大豆において、葉中の2-ヒドロキシピリジン、グリシン、L-ピログルタミン酸、および/またはスクロースの含有量を増加させることができる。この結果は、本発明の大豆用植物賦活剤が、大豆の生長を促進し、植物個体あたりの子実重および子実数を増加させることができることを示している。すなわち、本発明の大豆用植物賦活剤は大豆の収量増加剤である。なお、大豆の「収量増加」とは、大豆から収穫される子実(豆)が増大することを意味し、例えば植物個体あたりの子実重量および/または子実数が、本発明の大豆用植物賦活剤で処理されなかった大豆群よりも増加することを意味している。
本発明の大豆用植物賦活剤はまた、施用される大豆において、大豆の収量増加に関連する葉中の植物ホルモンの含有量を増加させることができる。本発明の大豆用植物賦活剤は、例えば、大豆の花芽形成促進および子房の成長促進の生理作用をもつ植物ホルモンであるジベレリンの葉中での含有量を増加させることができる。大豆の収量は、莢数と正の相関関係にあり、莢数は花蕾数と密接な正の相関関係があることが知られている。したがって、花房の発達を促進させることのできるジベレリン量の増加は、花蕾数と莢数ひいては収量の増加を結果としてもたらし得る。すなわち、本発明の大豆用植物賦活剤は、ジベレリンの生合成の増加を誘導することができる、すなわち大豆の花芽形成促進剤である。
また、本発明の大豆用植物賦活剤は、例えば、大豆の落花・落莢の抑制および莢の伸長促進の生理作用をもつ植物ホルモンであるサイトカイニンの葉中での含有量を増加させることができる。大豆においては、花芽が分化された後、発育過程で花器が発育停止または脱落してしまい、最終的に稔実莢まで発育する割合が比較的低いことが知られている。すなわち、大豆の収量低下の原因の一つは、落花・落莢によって着莢数が減少することであると言える。したがって、落花・落莢を抑制し、結莢率を向上させることのできるサイトカイニン量の増加は、収量の増加を結果としてもたらし得る。すなわち、本発明の大豆用植物賦活剤は、サイトカイニンの生合成の増加を誘導することができる、すなわち大豆の落莢防止促進剤である。
本発明の大豆用植物賦活剤は、任意の方法で大豆に施用することができる。大豆の根、茎、葉等の植物体に接触する方法であれば施用方法は特に限定されず、大豆栽培における、落莢防止用および/または花芽形成促進用および/または収量向上用の賦活剤として好適に作用する。本発明の大豆用植物賦活剤は、植物体に直接接するように施用されてもよく、また、植物体が定着した土壌、培地等の栽培担体に施用してもよい。例えば、本発明の大豆用植物賦活剤は、植物の茎葉もしくは根に接触させる噴霧剤もしくは浸漬用薬剤、または、土壌灌注用薬剤として使用され得る。具体的な施用方法は、施用される大豆の栽培形態等によって適宜選択され得るが、例えば、地上液剤散布、地上固形散布、空中液剤散布、空中固形散布、液面散布、施設内施用、土壌混和施用、土壌灌注施用、塗布処理等の表面処理、育苗箱施用、単花処理、株元処理等が例示され得る。また、本発明の大豆用植物賦活剤は、植物の肥料成分と混合して、植物用肥料として使用してもよい。また、本発明の大豆用植物賦活剤は、多孔質構造体やカプセル内に包含されたり、シート等に含侵されたりして、徐放性の薬剤として使用されてもよい。本発明の大豆用植物賦活剤としての形態は特に限定されない。本発明の大豆用植物賦活剤は、液状またはゲル状の形態であってもよく、また固体状態(ブロック状、粉末状、顆粒状等)の形態であってもよい。液状組成物の場合、そのまま、あるいは希釈して使用する濃縮タイプとすることができる。本発明の大豆用植物賦活剤は、大豆の栽培において植物に植物生長促進効果を付与し、施用された植物において、作物重量の増加などの植物体の増加による大豆収量増大、および、落莢防止および/または花芽形成促進作用を及ぼすことなどによる大豆の多収化および収穫効率の向上をもたらす。
本発明の大豆用植物賦活剤は、散布等の簡便な処理によって大豆収量の向上をもたらすことができるため、特殊な設備等を用意する必要がなく、この点においても本発明は非常に有利である。さらに、ケトオクタデカジエン酸などは、天然に存在する脂肪酸の酸化物であるため、本発明の大豆用植物賦活剤の環境負荷は低く、かつ、施用される植物への薬害もほとんどないという点においても、本発明の大豆用植物賦活剤は優れている。
本発明の大豆用植物賦活剤の大豆植物体および/または栽培担体への施用は、例えば、ケトオクタデカジエン酸またはその誘導体、構造異性体もしくはその塩が、水および/または水溶性溶媒に溶解または分散した液体の状態で大豆植物体および/または栽培担体に施用される方法によって行うことができる。例えば、ケトオクタデカジエン酸またはその誘導体、構造異性体もしくはその塩が溶解または分散された液体が、対象の大豆植物体の地上部(茎、葉等)に噴霧または塗布され得る。本発明の大豆用植物賦活剤の対象植物への施用は例えば、開花期前までに少なくとも一回行われればよく、複数回に分けて施用されてもよい。
本明細書において、大豆とは、マメ科の一年草である大豆(学名 Glycine max)を意味する。大豆の品種は多岐にわたるが、本発明の大豆用植物賦活剤は、例えば、フクユタカ、エンレイ、里のほほえみ、湯上がり娘、リュウホウ、スズユタカ、トヨホマレ、ミヤギシロメ等の国産大豆等、IOM等の米国産大豆等のいずれに対しても好適に用いることができる。また、大豆が遺伝子組み替えであるか、非遺伝子組み替えであるかも問わない。
本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は実施例のみに限定されるものではない。
[実施例1]
・生長促進剤液の調製
脂肪酸を含む原料として、純度90%のリノール酸(日油(株)製)580gを用い、これに炭酸カリウム(富士フイルム和光純薬(株)製)216g、リン酸水素二カリウム(富士フイルム和光純薬(株)製)280g、および、蒸留水13000mLを加えて試験溶液を調製した。この時の試験溶液のpHは9.0であった。
・生長促進剤液の調製
脂肪酸を含む原料として、純度90%のリノール酸(日油(株)製)580gを用い、これに炭酸カリウム(富士フイルム和光純薬(株)製)216g、リン酸水素二カリウム(富士フイルム和光純薬(株)製)280g、および、蒸留水13000mLを加えて試験溶液を調製した。この時の試験溶液のpHは9.0であった。
試験溶液にリポキシゲナーゼ(ナカライテスク(株)製、大豆由来)を40mg添加し、攪拌しながら15℃で3時間反応させたのち、反応混合物を90℃の湯浴中に90分間置いた。ここにリン酸(富士フイルム和光純薬(株)製)35mLを加えてpH7.0に調整した。この溶液に酸素を曝気攪拌しながら50℃で22時間反応させたのち、反応混合物を90℃の湯浴中に2時間置いた。
得られた反応終了後の反応溶液を、標準物質としてケイマンケミカル社製の13-oxoODA(13-オキソ-9,11-オクタデカジエン酸、13-oxo-9,11-octadecadienoic acid)、9-oxoODA(9-オキソ-10,12-オクタデカジエン酸、9-oxo-10,12-octadecadienoic acid)、およびラローダンファインケミカルズ社製の9,10,13-トリヒドロキシ-11-オクタデカエン酸(9,10,13-トリヒドロキシ-11-オクタデセン酸、9,10,13-trihydroxy-11-octadecenoic acid)、9,12,13-トリヒドロキシ-10-オクタデカエン酸(9,12,13-トリヒドロキシ-10-オクタデセン酸、9,12,13-trihydroxy-10-octadecenoic acid)を用い、MS2スペクトル解析を用いてLC-MSにて定量した。また、ケトオクタデカジエン酸(13-oxoODA、9-oxoODA)については検出波長 UV 272nmで、トリヒドロキシオクタデカエン酸については検出波長 UV 210nmで、絶対検量線法により定量を行った。
(E,E体)、(E,Z体)などの異性体の合算収率として、収率3.3%の13-oxoODAを得た。このとき9-oxoODAの収率は6.5%であった。また、9,10,13-トリヒドロキシ-11-オクタデカエン酸および9,12,13-トリヒドロキシ-10-オクタデカエン酸を併せた収率は、0.63%(LC-MSによるピークの分離不能)であり、リノール酸の回収率は80.2%であった。
なお、収率(%)は以下の式に基づいて求めた。
収率(%)=(生成した13-oxoODA、9-oxoODA、9,10,13-トリヒドロキシ-11-オクタデカエン酸または9,12,13-トリヒドロキシ-10-オクタデカエン酸のwt%)/(使用した原料リノール酸の初期wt%)
収率(%)=(生成した13-oxoODA、9-oxoODA、9,10,13-トリヒドロキシ-11-オクタデカエン酸または9,12,13-トリヒドロキシ-10-オクタデカエン酸のwt%)/(使用した原料リノール酸の初期wt%)
上記で得られた反応溶液0.1mLをイオン交換水で2000mLに希釈したものを生長促進剤液(9-oxoODA/13-oxoODA>1)として調製した。
・大豆の生長促進効果
大豆(品種:ふくゆたか)の種を、野菜と花の種まき培土(タキイ種苗(株)製)を入れた3号ポットにポット当り4つ播種した。人工気象機(LH-60FL3-DT:(株)日本医化器械製作所製)内で温度25℃、蛍光灯下14時間と温度20℃、消灯下10時間を1日のサイクルとして30日間育成させた。
大豆(品種:ふくゆたか)の種を、野菜と花の種まき培土(タキイ種苗(株)製)を入れた3号ポットにポット当り4つ播種した。人工気象機(LH-60FL3-DT:(株)日本医化器械製作所製)内で温度25℃、蛍光灯下14時間と温度20℃、消灯下10時間を1日のサイクルとして30日間育成させた。
上述の生長促進剤液(9-oxoODA/13-oxoODA>1)を播種後30日後の大豆の葉面にスプレーボトルを用いて、1株当たり1mLずつ20株に散布した。
散布24時間後に2株を1サンプルとして5サンプルずつ成長点から新葉を含めた部位を切り取り、15mL容量蓋付き遠沈管に秤量し(新鮮重量:FW)、すぐに-80℃の冷凍庫に移し24時間冷凍した。
冷凍したサンプルにエタノール:水:酢酸=80:20:1混合液を0.1g/1mL濃度となるように加えてビーズ破砕後、超音波処理を10分間行った。これを1時間静置し、遠心分離機(himac CT6E:エッペンドルフ・ハイマック・テクノロジーズ(株)製)で3000rpm、5分間遠心分離した上澄みをメンブレンフィルターでろ過し分析サンプルとした。
分析サンプルをLC-MS/MS装置(LC部:DIONEX Ultimate3000、MS/MS部:Q Exactive Focus:サーモフィッシャーサイエンティフィック(株)製)にて次の条件で、グリシン、スクロース、2-ヒドロキシピリジン、L-ピログルタミン酸について分析を行った。カラム=Aclaim PR-MS2.1mmφ×150mm(サーモフィッシャーサイエンティフィック(株)製)、溶媒=2%アセトニトリル/酢酸水→10%アセトニトリル/酢酸水、流速=0.25mL/min.、カラム温度=40℃、検出=MS-(SIM)、導入=サンプル液2μL。標準物質としてグリシン(富士フイルム和光純薬(株)製)、スクロース(富士フイルム和光純薬(株)製)、2-ヒドロキシピリジン(東京化成工業(株)製)、L-ピログルタミン酸(ナカライテスク(株)製)を用いて定性し、MS-のピーク強度面積にて定量した。結果は、後述する比較例1(生長促進剤液の代わりに水を施用した例)を1.0とした相対値でグラフとして示した。グリシン、スクロース、2-ヒドロキシピリジン、L-ピログルタミン酸それぞれの定量結果をそれぞれ図1~4に示す。
また分析サンプルについて、LC-MS/MS装置にて次の条件で、植物ホルモン分析を行った。カラム=Aclaim PR-MS2.1mmφ×150mm(サーモフィッシャーサイエンティフィック(株)製)、溶媒=2%アセトニトリル/酢酸水→95%アセトニトリル/酢酸水、流速=0.25mL/min.、カラム温度=40℃、検出=MS-(SIM)、導入=サンプル液2μL。標品としてサイトカイニンはトランス-ゼアチン(富士フイルム和光純薬(株)製)、ジベレリンはジベレリンA1(トロント社製)を用い分析値の検量線を用いて作成し、MS-のピーク面積値から定量を行った。サイトカイニン含有量は4.7ng/gFW、ジベレリンの含有量は3.8ng/gFWであった。後述する比較例1(生長促進剤液の代わりに水を施用した例)を1.0とした相対値でグラフとして示したサイトカイニンおよびジベレリンの定量結果をそれぞれ、図5および6に示す。
[実施例2]
・生長促進剤液の調製
脂肪酸を含む原料として、純度90%のリノール酸(日油(株)製)580gを用い、これに炭酸カリウム(富士フイルム和光純薬(株)製)216g、リン酸水素二カリウム(富士フイルム和光純薬(株)製)280g、および、蒸留水13000mLを加えて試験溶液を調製した。この時の試験溶液のpHは9.0であった。
・生長促進剤液の調製
脂肪酸を含む原料として、純度90%のリノール酸(日油(株)製)580gを用い、これに炭酸カリウム(富士フイルム和光純薬(株)製)216g、リン酸水素二カリウム(富士フイルム和光純薬(株)製)280g、および、蒸留水13000mLを加えて試験溶液を調製した。この時の試験溶液のpHは9.0であった。
試験溶液にリポキシゲナーゼ(ナカライテスク(株)製、大豆由来)を40mg添加し、酸素を曝気し攪拌しながら15℃で3時間反応させたのち、反応混合物を90℃の湯浴中に90分間置いた。得られた反応溶液をA液とした。
A液6500mLにリン酸(富士フイルム和光純薬(株)製)35mLを加えてpH7.0に調整した。この溶液に酸素を曝気攪拌しながら50℃で22時間反応させたのち、反応混合物を90℃の湯浴中に2時間置いた。得られた反応液をB液とした。
上記で得られたA液全量とB液全量を混合し、得られた混合液を、標準物質としてケイマンケミカル社製の13-oxoODA、9-oxoODA、およびラローダンファインケミカルズ社製の9,10,13-トリヒドロキシ-11-オクタデカエン酸、9,12,13-トリヒドロキシ-10-オクタデカエン酸を用い、MS2スペクトル解析を用いてLC-MSにて定量した。また、ケトオクタデカジエン酸(13-oxoODA、9-oxoODA)については検出波長 UV 272nmで、トリヒドロキシオクタデカエン酸については検出波長 UV 210nmで、絶対検量線法により定量を行った。
(E,E体)、(E,Z体)などの異性体の合算収率として、収率3.7%の13-oxoODAを得た。このとき9-oxoODAの収率は1.7%であった。また、9,10,13-トリヒドロキシ-11-オクタデカエン酸および9,12,13-トリヒドロキシ-10-オクタデカエン酸を併せた収率は、1.2%であり、リノール酸の回収率は84.1%であった。
上記の混合液(上記で調製したA液とB液の混合液)0.1mLをイオン交換水で2000mLに希釈したものを比較用生長促進剤液(9-oxoODA/13-oxoODA<1)として調製した。
・大豆の生長促進効果
実施例1の生長促進剤液に代えて比較用生長促進剤液を用いて、実施例1と同様に大豆の葉面に比較用生長促進剤液を散布した。その後、実施例1と同様に、サンプル回収、抽出、そして得られた分析サンプルの成分分析を行った。
実施例1の生長促進剤液に代えて比較用生長促進剤液を用いて、実施例1と同様に大豆の葉面に比較用生長促進剤液を散布した。その後、実施例1と同様に、サンプル回収、抽出、そして得られた分析サンプルの成分分析を行った。
グリシン、スクロース、2-ヒドロキシピリジン、およびL-ピログルタミン酸それぞれの分析結果は、後述する比較例1(生長促進剤液の代わりに水を施用した例)を1.0とした相対値でグラフとして示した。グリシン、スクロース、2-ヒドロキシピリジン、L-ピログルタミン酸それぞれの定量結果をそれぞれ図1~4に示す。
サイトカイニン含有量は4.2ng/gFW、ジベレリンの含有量は3.2ng/gFWであった。後述する比較例1(生長促進剤液の代わりに水を施用した例)を1.0とした相対値でグラフとして示したサイトカイニンおよびジベレリンの定量結果をそれぞれ、図5および6に示す。
[比較例1]
実施例1の生長促進剤液に代えてイオン交換水を用い、実施例1と同様に大豆の葉面にイオン交換水を散布した。その後、実施例1と同様に、サンプル回収、抽出、そして得られた分析サンプルの成分分析を行った。
実施例1の生長促進剤液に代えてイオン交換水を用い、実施例1と同様に大豆の葉面にイオン交換水を散布した。その後、実施例1と同様に、サンプル回収、抽出、そして得られた分析サンプルの成分分析を行った。
グリシン、スクロース、2-ヒドロキシピリジン、およびL-ピログルタミン酸それぞれの分析結果を1.0として、実施例1および実施例2の分析結果を相対値として表した。結果がそれぞれ、図1~4に示されている。
サイトカイニン含有量は4.4ng/gFW、ジベレリンの含有量は3.1ng/gFWであった。それぞれの分析結果を1.0として、実施例1および実施例2の分析結果を相対値として表した結果をそれぞれ、図5および6に示す。
図1~4に示されるように、ケトオクタデカジエン酸を含む生長促進剤液(実施例1、実施例2)を付与した大豆の葉中では、グリシン、スクロース、2-ヒドロキシピリジン、およびL-ピログルタミン酸の含有量が増加していた。実施例1および2の結果から、大豆の葉中のグリシン、スクロース、2-ヒドロキシピリジン、およびL-ピログルタミン酸は、9-oxoODAが多く含まれている実施例1の生長促進剤液(9-oxoODA/13-oxoODA>1)を付与した場合の方が、13-oxoODAが多く含まれている生長促進剤液(9-oxoODA/13-oxoODA<1、実施例2)を付与した場合と比較して、より増加されていることがわかる。
グリシン、スクロース、2-ヒドロキシピリジン、およびL-ピログルタミン酸の4つの成分は、特開2020-174553号公報(特許文献2)において含有量の増加が大豆収量増加の指針となる成分として挙げられている成分に含まれるものである。したがって、これら4つの成分が増加しているという結果は、大豆の収量が増加されることを意味している。図1~4の結果から、ケトオクタデカジエン酸を含む生長促進剤液を付与することにより、大豆の収量が増加されるが、9-oxoODAが相対的に多く含まれている生長促進剤液の方が、より効果的に大豆の収量を増加させることができることがわかる。
また、図5および6の結果から、大豆の葉中のサイトカイニンおよびジベレリンも、9-oxoODAが相対的に多く含まれている生長促進剤液を付与した場合の方が、13-oxoODAが相対的に多く含まれている生長促進剤液を付与した場合に比べて、増加されていることがわかる。サイトカイニンは、大豆の莢が落ちないようにする効果(落莢防止効果)、また、ジベレリンは、大豆の花芽形成促進効果をそれぞれ司っている植物ホルモンである。9-oxoODAを相対的に多く含む実施例1の生長促進剤液は、サイトカイニンおよびジベレリンの両方を大豆中で増加させる作用があり、したがって、大豆の収穫量を増やす効果を有していることがわかる。
Claims (14)
- ケトオクタデカジエン酸またはその誘導体、構造異性体もしくはその塩から選ばれる少なくとも1種の化合物を含む大豆用植物賦活剤。
- 前記ケトオクタデカジエン酸が、9-オキソ-10,12-オクタデカジエン酸、13-オキソ-9,11-オクタデカジエン酸、5-オキソ-6,8-オクタデカジエン酸、6-オキソ-9,12-オクタデカジエン酸、8-オキソ-9,12-オクタデカジエン酸、10-オキソ-8,12-オクタデカジエン酸、11-オキソ-9,12-オクタデカジエン酸、12-オキソ-9,13-オクタデカジエン酸および14-オキソ-9,12-オクタデカジエン酸からなる群より選択される少なくとも1種である請求項1記載の大豆用植物賦活剤。
- 少なくとも9-オキソ-10,12-オクタデカジエン酸を含む請求項2記載の大豆用植物賦活剤。
- 少なくとも2種以上のケトオクタデカジエン酸を含む請求項1記載の大豆用植物賦活剤。
- 13-オキソ-9,11-オクタデカジエン酸および9-オキソ-10,12-オクタデカジエン酸を含む請求項4記載の大豆用植物賦活剤。
- 13-オキソ-9,11-オクタデカジエン酸の含有量に対する、9-オキソ-10,12-オクタデカジエン酸の含有量の比が、重量比で1より大きい請求項5記載の大豆用植物賦活剤。
- 13-オキソ-9,11-オクタデカジエン酸の含有量に対する、9-オキソ-10,12-オクタデカジエン酸の含有量の比が、重量比で1.5より大きい請求項5記載の大豆用植物賦活剤。
- 2-ヒドロキシピリジン、グリシン、L-ピログルタミン酸およびスクロースからなる群より選択される少なくとも1種の生成量を増大させる請求項1記載の大豆用植物賦活剤。
- 植物ホルモンの生成量を増大させる請求項1記載の大豆用植物賦活剤。
- 前記植物ホルモンが、サイトカイニンおよび/またはジベレリンである請求項9記載の大豆用植物賦活剤。
- 前記大豆用植物賦活剤が、落莢防止用および/または花芽形成促進用および/または収量向上用のものであることを特徴とする請求項1記載の大豆用植物賦活剤。
- 大豆の茎葉もしくは根に接触させる噴霧剤もしくは浸漬用薬剤、または、土壌灌注用薬剤として用いられる請求項1記載の大豆用植物賦活剤。
- 水酸化脂肪酸またはその誘導体もしくはその塩をさらに含む請求項1記載の大豆用植物賦活剤。
- 前記水酸化脂肪酸が、9,10,13-トリヒドロキシ-11-オクタデカエン酸および9,12,13-トリヒドロキシ-10-オクタデカエン酸からなる群より選択される少なくとも1種である請求項13記載の大豆用植物賦活剤。
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