JP3715119B2 - 繊維物質の分解抽出物による植物の障害抑制・生育促進剤 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リグノセルロースを主成分とする繊維物質に電離放射線を照射することにより、リグノセルロースなどの成分を分解して得られる植物の障害抑制活性や生育促進活性を有する物質及びその製造方法を提供するものである。
【０００２】
近年、工業の発展や人口の増加などに伴い、地球環境の悪化、砂漠化などが進み、重金属汚染や塩害など植物をとりまく環境悪化も深刻化している。環境汚染の防止、食糧の増産は２１世紀の人類に課せられた重要な課題であり、これら植物の障害抑制・生育促進剤の開発は、安全な食糧確保・増産を行う上で重要である。
【０００３】
即ち、本発明は、植物の障害抑制や生育促進活性を有する物質を、繊維物質の分解抽出により大量かつ効率よく製造する方法を提供する。
【０００４】
【従来の技術】
一般に、植物は、高濃度の塩や重金属が存在すると、障害を受けたり、ひどい場合には枯れ死してしまう。近年、地球環境の悪化に伴い、植物が高濃度の塩や重金属に曝される機会が高くなってきており、耐性植物の選抜や遺伝子操作による耐性獲得などが試みられている。しかし、これらの技術の開発には長期間を有し、まだ十分な耐性植物は創成されていない。一方、植物の障害抑制剤が開発されれば、汚染環境下でも従来の品種による栽培が可能となる。従つて、農作物による食糧の確保のためには、今後ますます汚染環境下での効果的な植物栽培が重要となる。とくに、天然資源を用いて、環境に優しい障害抑制剤・生育促進剤の開発が望まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の間題点に鑑み、本発明は、天然資源である繊維物質から植物の障害抑制・生育促進効果を有する活性物質を大量に効率よく製造する方法を提供すること、及び従来の方法では得られなかった新規の活性物質の製造法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく、繊維物質に電離放射線を照射した分解抽出物を植物に与えることにより、植物の重金属障害や塩害を抑制できることを見出した。
【０００７】
本発明は、天然資源である繊維物質を放射線などで分解することにより、得られたリグノセルロース成分の低分子化合物を用いた植物の障害除去剤・生育促進剤の製造に関するものである。
【０００８】
天然資源である繊維物質としては、針葉樹や広葉樹などの各種木材とそのオガ屑、イネやムギなどのワラ類、サトウキビ搾り粕バガス、トウモロコシ粕、バーム油搾り粕や空果房などが代表的なものであるが、セルロース質を主成分とする植物のほとんどが含まれる。
【０００９】
本発明において、繊維物質に照射する電離放射線には、γ線、電子線及びエックス線が含まれる。電離放射線の線量は、１０〜１０００ｋＧｙの範囲であることが望ましい。最も望ましい線量は、繊維物質の種類や照射条件によって異なるが、５０〜２００ｋＧｙ程度である。線量が低すぎると分解効果が得られず、線量が高すぎると分解が進みすぎて活性が失われるためである。工業的な生産のためには、Ｃｏ−６０からのγ線あるいは加速器を用いた電子線による照射が望ましい。
【００１０】
放射線処理は、抽出前に行っても良いし、抽出後に行っても良い。抽出前の放射線処理は、処理量が多くなるため、処理能力の高い電子線による大量処理が望ましい。抽出後の放射線処理は、抽出前に比べると処理量を著しく減量することができて望ましいが、照射による抽出効率の向上などの副次的な効果を期待できなくなる。従って、対象とする繊維物質に適した処理法を採用することが望ましい。
【００１１】
繊維物質からの有効成分の抽出には、放射線処理の他に、キノコ菌などの糸状菌による発酵処理が有効な場合がある。すなわち、抽出を行う前処理として、キノコ菌などによる発酵処理及び放射線処理の単独あるいは組み合わせ処理が望ましい。
【００１２】
抽出法は、熱水あるいはエタノール抽出の単独あるいは組み合わせが望ましいが、他の溶媒を用いることもできる。抽出物は、通常水溶液の状態として、植物の根から与える。場合によっては、葉面からの抽出物の散布も可能である。抽出液の濃度は任意に選ぶことができるが、活性の高いものを０．０１〜０．０５％加えることが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明における抽出物は、次のようにして得られる。
【００１４】
（１） 繊維物質に放射線を照射することにより、繊維物質中に含有されるリグノセルロースを分解すると同時に、繊維物質の構造などを変化させてこの分解物を抽出し易い状態にする。この照射処理後の繊維物質を抽出溶媒で抽出処理することにより、リグノセルロース分解物を溶媒中に取り出し、これを植物の障害抑制又は生育促進剤として使用する。
【００１５】
（２） 繊維物質を抽出溶媒で抽出処理することにより繊維物質からリグノセルロースを抽出し、この溶媒抽出物に放射線を照射してリグノセルロースを分解する。このリグノセルロース分解物を含有した溶媒抽出物を植物の障害抑制又は生育促進剤として使用する。
【００１６】
（３） 繊維物質をキノコ菌などの糸状菌により発酵処理するか、或いはこの発酵処理と放射線処理とを併用して処理することにより、繊維物質中に含有されるリグノセルロースを分解すると同時に、繊維物質の構造などを変化させてこの分解物を抽出し易い状態にする。この処理後の繊維物質を抽出溶媒で抽出処理することにより、リグノセルロース分解物を溶媒中に取り出し、これを植物の障害抑制又は生育促進剤として使用する。
【００１７】
以下、実施例によって、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明の範囲はそれら実施例のみによって限定されるものではない。
【００１８】
【実施例１】
オイルパーム空果房繊維＊1、サトウキビ搾り粕バガス＊2、コナラのオガ屑＊＊3の３種類の繊維物質を用いて、それらの熱水抽出物の植物生育促進効果を調べた。
【００１９】
図１に示すように、オオムギの水耕液中に熱水抽出物を添加すると、いずれの抽出物においても生育促進効果が認められた。非照射の抽出液では、バガス、オイルパーム繊維、オガ屑の順に活性が高かったが、最大で十数％程度であった。
【００２０】
９０ｋＧｙ照射した繊維物質からの抽出液では、著しい植物生育促進効果が認められ、オイルパーム繊維では２５％以上に達した。照射による活性増大効果は、試料によって多少の相違が認められたが、用いた全ての繊維物質で顕著な効果が認められた。なお、上記繊維物質の詳細は次のとおりである。
【００２１】
＊1：パーム油生産工場において、油を搾る果実をはずした後に残る房の部分は、大部分がリグノセルロースで構成される繊維質廃棄物であり、マレーシアなどで大量に排出されている。
【００２２】
＊2：サトウキビから果汁を搾つた後の繊維質廃棄物。サトウキビは亜熱帯諸国で大量に栽培されており、その廃棄物の有効利用が期待されている物質である。わが国でも、沖縄で大量に排出されている。
【００２３】
＊3：キノコの栽培用に使用されているオガ屑。コナラなどの広葉樹のオガ屑が主として用いられるが、針葉樹のオガ屑なども用いられる。
【００２４】
【実施例２】
実施例１に示したように、繊維物質からの抽出物の植物生育促進効果は、照射によって増大することがわかった。そこで、生育促進効果に最適な線量について検討した。バガスの熱水抽出液を用いて、イネの生育促進に対する照射線量の影響を調べた結果を図２に示す。９０〜１２０ｋＧｙの照射で、生育促進効果は最大となった。従って、生育促進のためには、この線量が最適な照射線量であり、過剰な照射を行うと活性が減少することが認められた。
【００２５】
【実施例３】
オオムギの塩障害に対する効果について、オイルパーム繊維抽出物を用いて調べた。図３に示すように、オオムギは０．１％のＮａＣｌによって著しい生育阻害が生じるが、繊維質からの熱水抽出液を０．０４％加えることにより障害が抑制されることがわかった。また、抽出液に９０ｋＧｙの照射を行うと、障害の抑制ばかりでなく、わずかではあるが生育が促進されることが認められた。従って、放射線処理した熱水抽出物は、塩害植物の障害防止にきわめて有効であることがわかった。
【００２６】
又、図３の対照は、ＮａＣｌを加えないときの植物の生育を示すものである。
【００２７】
【実施例４】
図４に、イネの塩障害に対するバガスのエタノール抽出液による障害抑制効果について調べた結果を示す。イネは、オオムギよりも塩に対して感受性が高く、傷害が著しかった。即ち、０．１％のＮａＣｌ濃度下での生育は、実施例３のオオムギは６２．６％であったのに対し、イネでは４０．７％であった。バガスのエタノール抽出液は、塩ストレスに対する抑制効果があり、放射線処理によりその活性は著しく増大した。なお、バガスの水抽出物にも同様に塩障害抑制効果が認められた。
【００２８】
又、図４の対照は、ＮａＣｌを加えないときの植物の生育を示すものである。
【００２９】
【実施例５】
植物は、重金属によって生育障害を起こす。図５に、イネの培養液に０．ｌｍＭのＺｎＳＯ4を加えたときの生育阻害と、バガスのエタノール抽出液による障害抑制効果を示す。Ｚｎにより生じたイネの生育阻害は、バガスのエタノール抽出液を０．０５ｍｇ／ｍｌ加えることにより、重金属障害を緩和する効果があり、放射線処理によりその活性は増大した。また、バガスの水抽出液、オイルパーム繊維の熱水及びエタノール抽出液でも同様の効果が認められた。
【００３０】
さらに、バナジウム（Ｖ）など、他の重金属による障害の抑制にも効果があることもわかった。これらの重金属に対する障害抑制効果は、照射抽出液で増大し、障害抑制剤としての活性は照射によってさらに活性化されることがわかった。
【００３１】
又、図５の対照は、Ｚｎを加えないときの植物の生育を示すものである。
【００３２】
【発明の効果】
以上、各種繊維質の熱水あるいはエタノール抽出液には、植物の塩障害や重金属障害を抑制する作用があり、照射処理によってその活性を著しく高めることができることを見いだした。これら繊維物質の抽出物は主としてリグノセルロースの分解物と考えられるが、特に放射線処理により、植物の障害抑制剤・生育促進剤としての効果を著しく増大できる。
【００３３】
本発明により、工場から排出される重金属の汚染、地球の砂漠化などによる塩害の増加など、植物の生育にとって好ましくない環境下でも植物を栽培できるようになり、食糧の増産ばかりでなく環境汚染防止にも役立つ、という本発明に特有の顕著な効果を生ずるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 繊維物質からの抽出物によるオオムギの生育促進効果を示す図である。
【図２】 バガスからの繊維質抽出物のイネ生育促進効果に対する照射線量の影響を示す図である。
【図３】 オオムギの塩ストレス下での生育障害とオイルパームによる繊維抽出物による障害抑制効果を示す図である。
【図４】 イネの塩ストレス下での生育障害とバガスの抽出物による障害抑制効果を示す図である。
【図５】 重金属（Ｚｎ）によるイネの生育障害とバガス抽出液による障害抑制効果を示す図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、リグノセルロースを主成分とする繊維物質に電離放射線を照射することにより、リグノセルロースなどの成分を分解して得られる植物の障害抑制活性や生育促進活性を有する物質及びその製造方法を提供するものである。
【０００２】
近年、工業の発展や人口の増加などに伴い、地球環境の悪化、砂漠化などが進み、重金属汚染や塩害など植物をとりまく環境悪化も深刻化している。環境汚染の防止、食糧の増産は２１世紀の人類に課せられた重要な課題であり、これら植物の障害抑制・生育促進剤の開発は、安全な食糧確保・増産を行う上で重要である。
【０００３】
即ち、本発明は、植物の障害抑制や生育促進活性を有する物質を、繊維物質の分解抽出により大量かつ効率よく製造する方法を提供する。
【０００４】
【従来の技術】
一般に、植物は、高濃度の塩や重金属が存在すると、障害を受けたり、ひどい場合には枯れ死してしまう。近年、地球環境の悪化に伴い、植物が高濃度の塩や重金属に曝される機会が高くなってきており、耐性植物の選抜や遺伝子操作による耐性獲得などが試みられている。しかし、これらの技術の開発には長期間を有し、まだ十分な耐性植物は創成されていない。一方、植物の障害抑制剤が開発されれば、汚染環境下でも従来の品種による栽培が可能となる。従つて、農作物による食糧の確保のためには、今後ますます汚染環境下での効果的な植物栽培が重要となる。とくに、天然資源を用いて、環境に優しい障害抑制剤・生育促進剤の開発が望まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の間題点に鑑み、本発明は、天然資源である繊維物質から植物の障害抑制・生育促進効果を有する活性物質を大量に効率よく製造する方法を提供すること、及び従来の方法では得られなかった新規の活性物質の製造法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく、繊維物質に電離放射線を照射した分解抽出物を植物に与えることにより、植物の重金属障害や塩害を抑制できることを見出した。
【０００７】
本発明は、天然資源である繊維物質を放射線などで分解することにより、得られたリグノセルロース成分の低分子化合物を用いた植物の障害除去剤・生育促進剤の製造に関するものである。
【０００８】
天然資源である繊維物質としては、針葉樹や広葉樹などの各種木材とそのオガ屑、イネやムギなどのワラ類、サトウキビ搾り粕バガス、トウモロコシ粕、バーム油搾り粕や空果房などが代表的なものであるが、セルロース質を主成分とする植物のほとんどが含まれる。
【０００９】
本発明において、繊維物質に照射する電離放射線には、γ線、電子線及びエックス線が含まれる。電離放射線の線量は、１０〜１０００ｋＧｙの範囲であることが望ましい。最も望ましい線量は、繊維物質の種類や照射条件によって異なるが、５０〜２００ｋＧｙ程度である。線量が低すぎると分解効果が得られず、線量が高すぎると分解が進みすぎて活性が失われるためである。工業的な生産のためには、Ｃｏ−６０からのγ線あるいは加速器を用いた電子線による照射が望ましい。
【００１０】
放射線処理は、抽出前に行っても良いし、抽出後に行っても良い。抽出前の放射線処理は、処理量が多くなるため、処理能力の高い電子線による大量処理が望ましい。抽出後の放射線処理は、抽出前に比べると処理量を著しく減量することができて望ましいが、照射による抽出効率の向上などの副次的な効果を期待できなくなる。従って、対象とする繊維物質に適した処理法を採用することが望ましい。
【００１１】
繊維物質からの有効成分の抽出には、放射線処理の他に、キノコ菌などの糸状菌による発酵処理が有効な場合がある。すなわち、抽出を行う前処理として、キノコ菌などによる発酵処理及び放射線処理の単独あるいは組み合わせ処理が望ましい。
【００１２】
抽出法は、熱水あるいはエタノール抽出の単独あるいは組み合わせが望ましいが、他の溶媒を用いることもできる。抽出物は、通常水溶液の状態として、植物の根から与える。場合によっては、葉面からの抽出物の散布も可能である。抽出液の濃度は任意に選ぶことができるが、活性の高いものを０．０１〜０．０５％加えることが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明における抽出物は、次のようにして得られる。
【００１４】
（１） 繊維物質に放射線を照射することにより、繊維物質中に含有されるリグノセルロースを分解すると同時に、繊維物質の構造などを変化させてこの分解物を抽出し易い状態にする。この照射処理後の繊維物質を抽出溶媒で抽出処理することにより、リグノセルロース分解物を溶媒中に取り出し、これを植物の障害抑制又は生育促進剤として使用する。
【００１５】
（２） 繊維物質を抽出溶媒で抽出処理することにより繊維物質からリグノセルロースを抽出し、この溶媒抽出物に放射線を照射してリグノセルロースを分解する。このリグノセルロース分解物を含有した溶媒抽出物を植物の障害抑制又は生育促進剤として使用する。
【００１６】
（３） 繊維物質をキノコ菌などの糸状菌により発酵処理するか、或いはこの発酵処理と放射線処理とを併用して処理することにより、繊維物質中に含有されるリグノセルロースを分解すると同時に、繊維物質の構造などを変化させてこの分解物を抽出し易い状態にする。この処理後の繊維物質を抽出溶媒で抽出処理することにより、リグノセルロース分解物を溶媒中に取り出し、これを植物の障害抑制又は生育促進剤として使用する。
【００１７】
以下、実施例によって、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明の範囲はそれら実施例のみによって限定されるものではない。
【００１８】
【実施例１】
オイルパーム空果房繊維＊1、サトウキビ搾り粕バガス＊2、コナラのオガ屑＊＊3の３種類の繊維物質を用いて、それらの熱水抽出物の植物生育促進効果を調べた。
【００１９】
図１に示すように、オオムギの水耕液中に熱水抽出物を添加すると、いずれの抽出物においても生育促進効果が認められた。非照射の抽出液では、バガス、オイルパーム繊維、オガ屑の順に活性が高かったが、最大で十数％程度であった。
【００２０】
９０ｋＧｙ照射した繊維物質からの抽出液では、著しい植物生育促進効果が認められ、オイルパーム繊維では２５％以上に達した。照射による活性増大効果は、試料によって多少の相違が認められたが、用いた全ての繊維物質で顕著な効果が認められた。なお、上記繊維物質の詳細は次のとおりである。
【００２１】
＊1：パーム油生産工場において、油を搾る果実をはずした後に残る房の部分は、大部分がリグノセルロースで構成される繊維質廃棄物であり、マレーシアなどで大量に排出されている。
【００２２】
＊2：サトウキビから果汁を搾つた後の繊維質廃棄物。サトウキビは亜熱帯諸国で大量に栽培されており、その廃棄物の有効利用が期待されている物質である。わが国でも、沖縄で大量に排出されている。
【００２３】
＊3：キノコの栽培用に使用されているオガ屑。コナラなどの広葉樹のオガ屑が主として用いられるが、針葉樹のオガ屑なども用いられる。
【００２４】
【実施例２】
実施例１に示したように、繊維物質からの抽出物の植物生育促進効果は、照射によって増大することがわかった。そこで、生育促進効果に最適な線量について検討した。バガスの熱水抽出液を用いて、イネの生育促進に対する照射線量の影響を調べた結果を図２に示す。９０〜１２０ｋＧｙの照射で、生育促進効果は最大となった。従って、生育促進のためには、この線量が最適な照射線量であり、過剰な照射を行うと活性が減少することが認められた。
【００２５】
【実施例３】
オオムギの塩障害に対する効果について、オイルパーム繊維抽出物を用いて調べた。図３に示すように、オオムギは０．１％のＮａＣｌによって著しい生育阻害が生じるが、繊維質からの熱水抽出液を０．０４％加えることにより障害が抑制されることがわかった。また、抽出液に９０ｋＧｙの照射を行うと、障害の抑制ばかりでなく、わずかではあるが生育が促進されることが認められた。従って、放射線処理した熱水抽出物は、塩害植物の障害防止にきわめて有効であることがわかった。
【００２６】
又、図３の対照は、ＮａＣｌを加えないときの植物の生育を示すものである。
【００２７】
【実施例４】
図４に、イネの塩障害に対するバガスのエタノール抽出液による障害抑制効果について調べた結果を示す。イネは、オオムギよりも塩に対して感受性が高く、傷害が著しかった。即ち、０．１％のＮａＣｌ濃度下での生育は、実施例３のオオムギは６２．６％であったのに対し、イネでは４０．７％であった。バガスのエタノール抽出液は、塩ストレスに対する抑制効果があり、放射線処理によりその活性は著しく増大した。なお、バガスの水抽出物にも同様に塩障害抑制効果が認められた。
【００２８】
又、図４の対照は、ＮａＣｌを加えないときの植物の生育を示すものである。
【００２９】
【実施例５】
植物は、重金属によって生育障害を起こす。図５に、イネの培養液に０．ｌｍＭのＺｎＳＯ4を加えたときの生育阻害と、バガスのエタノール抽出液による障害抑制効果を示す。Ｚｎにより生じたイネの生育阻害は、バガスのエタノール抽出液を０．０５ｍｇ／ｍｌ加えることにより、重金属障害を緩和する効果があり、放射線処理によりその活性は増大した。また、バガスの水抽出液、オイルパーム繊維の熱水及びエタノール抽出液でも同様の効果が認められた。
【００３０】
さらに、バナジウム（Ｖ）など、他の重金属による障害の抑制にも効果があることもわかった。これらの重金属に対する障害抑制効果は、照射抽出液で増大し、障害抑制剤としての活性は照射によってさらに活性化されることがわかった。
【００３１】
又、図５の対照は、Ｚｎを加えないときの植物の生育を示すものである。
【００３２】
【発明の効果】
以上、各種繊維質の熱水あるいはエタノール抽出液には、植物の塩障害や重金属障害を抑制する作用があり、照射処理によってその活性を著しく高めることができることを見いだした。これら繊維物質の抽出物は主としてリグノセルロースの分解物と考えられるが、特に放射線処理により、植物の障害抑制剤・生育促進剤としての効果を著しく増大できる。
【００３３】
本発明により、工場から排出される重金属の汚染、地球の砂漠化などによる塩害の増加など、植物の生育にとって好ましくない環境下でも植物を栽培できるようになり、食糧の増産ばかりでなく環境汚染防止にも役立つ、という本発明に特有の顕著な効果を生ずるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 繊維物質からの抽出物によるオオムギの生育促進効果を示す図である。
【図２】 バガスからの繊維質抽出物のイネ生育促進効果に対する照射線量の影響を示す図である。
【図３】 オオムギの塩ストレス下での生育障害とオイルパームによる繊維抽出物による障害抑制効果を示す図である。
【図４】 イネの塩ストレス下での生育障害とバガスの抽出物による障害抑制効果を示す図である。
【図５】 重金属（Ｚｎ）によるイネの生育障害とバガス抽出液による障害抑制効果を示す図である。
Claims (2)
- リグノセルロースを主成分とする繊維物質である木材、そのオガクズ、ワラ類、サトウキビ絞り粕バガス、トウモロコシ粕、パーム油絞り粕や空果房に放射線を照射することにより、繊維物質中に含有されるリグノセルロースを分解すると同時に繊維物質の構造を変化させ、その分解物であるリグノセルロースの低分子化合物を抽出し易い状態にし、照射処理後の繊維物質を抽出溶媒で抽出処理することにより、前記低分子化合物を溶媒中に取り出して得られた溶媒抽出物からなる、高濃度の塩又は重金属による障害を抑制し、且つ生育促進活性を有する植物の障害抑制及び生育促進剤。
- リグノセルロースを主成分とする繊維物質である木材、そのオガクズ、ワラ類、サトウキビ絞り粕バガス、トウモロコシ粕、パーム油絞り粕や空果房を抽出溶媒で抽出処理することにより繊維物質からリグノセルロースを抽出し、この溶媒抽出物に放射線を照射してリグノセルロースを分解し、その分解物であるリグノセルロースの低分子化合物を含有した溶媒抽出物からなる、高濃度の塩又は重金属による障害を抑制し、且つ生育促進活性を有する植物の障害抑制及び生育促進剤。
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