JP4728641B2 - エチレン阻害薬によるジャガイモ作物の早期定着の促進 - Google Patents
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Description
本発明は、ジャガイモ作物の早期定着（early establishment）を促進するための新規方法に関する。特に、本発明は、ジャガイモ塊茎に有効量の１種又は２種以上のエチレン阻害薬を投与することにより、ジャガイモ作物の早期定着を促進する方法に関する。より詳細には、本発明は、ジャガイモ塊茎に有効量のエチレン合成阻害薬（例えば、アミノエトキシビニルグリシン（ＡＶＧ）又はその誘導体又はその許容される塩）又はエチレン作用阻害薬（例えば、１−メチルシクロプロペン（ＭＣＰ）又はその誘導体）又はそれらの組合せを投与することにより、発芽及び萌芽の伸長を促進し、萌芽の先端のネクロシスを低減させる方法に関する。
ジャガイモ（Ｓｏｌａｎｕｍ ｔｕｂｅｒｏｓｕｍ Ｌｉｎｎ）は、世界規模で経済的に重要な塊根野菜作物である。ジャガイモは、コムギ、イネ及びトウモロコシに続き、第４番目に多量に栽培されている食用作物であり、従って、最も重要な塊茎を有する双子葉の作物である。ジャガイモの栽培者は、１年間に、３億トンを超える量のジャガイモを生産している。
収穫から植え付けまでの間に、少なくともジャガイモ塊茎の中には、翌シーズンの作物の植え付け時期まで貯蔵されるものもある。ジャガイモ塊茎は、成熟期間中、内部制御機構により休眠状態になる。このような塊茎の休眠段階において、ジャガイモ塊茎は、休眠を打破して萌芽が可能となるために、特定の生理学的変化を経なければならない。一般に、ジャガイモ塊茎の休眠状態は、塊茎の物理化学的な状態に起因する無生長として定義されるが、これは、植物ホルモンや貯蔵温度などを包含する多くの要因の影響を受ける（Burton, W.G., 1963, Concepts and mechanism of dormancy, pp 17-41, In: J.D. Ivins and F.L. Milthorpe, eds., The Growth of the Potato, Butterworths, London）。
早期の作物定着は、ジャガイモの生産にとって重要である。シーズンの初めに早く定着させることにより、早期の草冠閉鎖（canopy closure）を促進して、それにより、雑草の個体数を自然に減らすことができるという優位性が得られる。さらにまた、早期に生育させることにより、春季の比較的涼しくて湿潤な数ヶ月間を利用することができ、従って、作物の密度が高くなり、収量が増大する。
ジャガイモ塊茎の早期定着は、化学的処理により促進することができる。Ｒｉｎｄｉｔｅ（商標）は、発芽を早めるために、ジャガイモ塊茎の処理において使用されてきた（Denny, F.E., 1984, Synergistic effects of three chemicals in the treatment of dormant potato tubers to hasten germination, Contrib. Boyce Thompson Inst., Plant Res. 14: 1-14.）。しかしながら、Ｒｉｎｄｉｔｅ（商標）のような化学的処理は、そのような化学薬品を扱う作業者と自然環境の両方に対して高い毒性の危険性を有している。ジベレリン（ＧＡ３）は、萌芽の伸長及び苗立ち（stand establishment）を促進するために使用されてきたが、ＧＡ３の有効性には一貫性がない場合があり、生じた萌芽は傷つきやすいことがある。従って、ジャガイモ作物の早期定着を促進するために、代替的な作用物質が求められている。特に、ジャガイモの発芽と萌芽の伸長を促進し、ジャガイモの萌芽の先端のネクロシスを低減することが必要とされている。
天然に存在しているガス状の植物ホルモンであるエチレンは、ジャガイモ塊茎の多くの生化学的経路及びプロセス（例えば、萌芽及び萌芽の伸長）の調節に関与していると考えられている。一般に、エチレン又はエテホンのようなエチレンを放出する化合物は、休眠からの解放を促進し、ジャガイモ塊茎の発芽を増大させる（Alam, et al. 1994, The effect of ethylene and of inhibitors of protein and nucleic acid syntheses on dormancy break and subsequent sprout growth, Potato Research 37: 25-33; Minato et al., 1979, Effect of ethylene on sprout growth and endogenous growth substances of potato plants, J. Fac. Agr. Hokkaido Univ., 59, Pt. 2; Rama, M.V. and Narasimham, P., 1981, A comparative study on the effect of gibberellic acid, ethrel, and ethylene chloride on potato (Solanum tuberosum Linn) sprouting, Food Sci. Technol. 19: 144-47; Rylski et al., 1974, Dual effects of ethylene on potato dormancy and sprout growth, Plant Physiol. 53 :658-662）。しかしながら、エチレン又はエチレンを放出する化合物は、さらに、萌芽の伸長も阻害するので（Minato, et al. 1979; Rylski, et al., 1974）、エチレンによる処理は、作物の定着を早めるのには望ましくない。
エチレン阻害薬の植え付け前施用によるジャガイモの萌芽に対する影響についてはこれまで実証されていない。ジャガイモの外植片をエチレン作用阻害薬である２，５−ノルボルナジエン及び硝酸銀で処理することによりマイクロチューバー（ｍｉｃｒｏｔｕｂｅｒ：ＭＴ）の萌芽が早まるということが、Ｓｕｔｔｌｅによって報告された（1998, Involvement of ethylene in potato microtuber dormancy, Plant Physiol. 118: 843-848）。これらの処理は、マイクロチューバーの発生における開始期（initiation phase）と生育期（growth phase）の間で成されたので、従って、これらの処理は、休眠の初期段階における処理であった。しかしながら、Ｓｕｔｔｌｅ（1998）は、エチレン阻害薬が、貯蔵されている種いもの萌芽又は萌芽の伸長を促進することについては、開示していない。
驚くべきことに、本発明者らは、アミノエトキシビニルグリシン（ＡＶＧ，ＣＡＳ＃：５５７２０−２６−８）又は１−メチルシクロプロペン（ＭＣＰ，ＣＡＳ＃：３１００−０４−７）のようなエチレン阻害薬を、貯蔵されている種いものジャガイモ塊茎に施用した場合に、萌芽及び萌芽の伸長が促進されることを見いだした。これらの阻害薬は、萌芽及び萌芽の伸長を促進するので、ジャガイモ作物の早期定着を促進するための理想的な候補物質である。さらに、ＡＶＧで処理することにより、ジャガイモの萌芽の先端のネクロシスも低減される。
本発明は、ジャガイモ塊茎を、エチレン阻害薬、例えば、アミノエトキシビニルグリシン（ＡＶＧ，ＣＡＳ＃：５５７２０−２６−８）及び／若しくはその塩（例えば、アミノエトキシビニルグリシン塩酸塩）若しくはその誘導体、又は、１−メチルシクロプロペン（ＭＣＰ，ＣＡＳ＃：３１００−０４−７）及び／若しくはその米国特許第６，１９４，３５０号（Sisler, E.C., 2001, Method of blocking ethylene response in plants using cyclopropene derivatives）に開示されているような誘導体などで処理することによる、ジャガイモ作物の早期定着を促進する方法を提供する。
本発明の一態様において、特定の品種のジャガイモ塊茎の早期発芽を促進する方法が提供され、該方法は、ジャガイモ塊茎に有効量の少なくとも１種のエチレン阻害薬を投与して該塊茎における早期萌芽を促進することによる。
本発明の別の態様において、ジャガイモ塊茎１個当たりの萌芽の数を増加させる方法が提供され、該方法は、ジャガイモ塊茎に有効量の少なくとも１種のエチレン阻害薬を投与して該塊茎における萌芽の数を増加させることによる。
本発明のさらに別の態様において、ジャガイモ塊茎における萌芽の生長速度を増大させる方法が提供され、該方法は、ジャガイモ塊茎に有効量の少なくとも１種のエチレン阻害薬を投与して該塊茎における萌芽の生長を促進することによる。
本発明のさらに別の態様において、特定の品種のジャガイモ塊茎の萌芽の先端のネクロシスを低減する方法が提供され、該方法は、ジャガイモ塊茎に有効量の少なくとも１種のエチレン阻害薬を投与して萌芽の先端のネクロシスを低減することによる。
前記エチレン阻害薬は、アミノエトキシビニルグリシン（ＡＶＧ）若しくはその塩（例えば、アミノエトキシビニルグリシン塩酸塩）、又は、１−メチルシクロプロペン（ＭＣＰ）、及び／又は、それらの誘導体である。
アミノエトキシビニルグリシンは、約１ｐｐｍ〜約５０００ｐｐｍの濃度の水溶液（water-based solution）の状態で投与することができる。ＭＣＰは、約０．００１ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍの濃度のガスの状態で投与することができる。
ＡＶＧの水溶液は、さらに、約０．０１〜０．０５％（ｗ／ｖ）の界面活性剤を含有することができる。
ジャガイモの品種は、好ましくは、ゴールド・ラッシュ（Ｇｏｌｄ Ｒｕｓｈ）、アイリッシュ・コブラー（Ｉｒｉｓｈ Ｃｏｂｂｌｅｒ）、ケネバック（Ｋｅｎｎｅｂａｃ）、ノルコタ（Ｎｏｒｋｏｔａｈ）、ノーランド（Ｎｏｒｌａｎｄ）、レッド・ラソーダ（Ｒｅｄ Ｌａｓｏｄａ）、レッド・ノーランド（Ｒｅｄ Ｎｏｒｌａｎｄ）、レッド・ポンティアック（Ｒｅｄ Ｐｏｎｔｉａｃ）、ルーセット・バーバンク（Ｒｕｓｓｅｔ Ｂｕｒｂａｎｋ）、及び、スーペリア（Ｓｕｐｅｒｉｏｒ）からなる群から選択されるが、それらに限定されない。
本発明は、ジャガイモ作物の早期定着を促進する方法に関し、該方法は、植え付ける前に、ジャガイモ塊茎を、有効ではあるが無害な量のエチレン合成阻害薬（例えば、ＡＶＧ及び／又はその誘導体及び／又はその塩）又はエチレン作用遮断薬（例えば、ＭＣＰ及び／又はその誘導体）で処理するステップを含む。
ＡＶＧの生物学的に許容され得る塩としては、通常のアルカリ金属（ナトリウム及びカリウム）の塩、アルカリ土類金属（マグネシウム又はカルシウム）の塩、亜鉛塩、又は、アンモニウム若しくは単純なアルキルアンモニウムカチオン（例えば、モノメチルアンモニウムカチオン、ジメチルアンモニウムカチオン、トリメチルアンモニウムカチオン若しくはテトラメチルアンモニウムカチオン、又は、７個以下の炭素を有する別のアンモニウムカチオン）の塩などがある。無機強酸及び有機強酸に基づく塩、例えば、ＨＣｌに基づく塩（例えば、アミノエトキシビニルグリシン塩酸塩（これは、好ましい生長調節剤である））、ＨＢｒに基づく塩、Ｈ２ＳＯ４に基づく塩、又は、ＨＮＯ３に基づく塩も同様に適している。
必要とされる早期生長のタイプに応じて、ＡＶＧ又はその塩の施用濃度は、広い範囲で変えることができ、一般には、溶媒（好ましくは、水）中、約１ｐｐｍ〜約５０００ｐｐｍの範囲、好ましくは、約１０ｐｐｍ〜約１０００ｐｐｍの範囲である。該水溶媒は、さらに、約０．０１〜０．０５％（ｗ／ｖ）の界面活性剤、例えば、Ｓｉｌｗｅｔ（ポリアルキレンオキシド変性ヘプタメチルトリシロキサン；Loveland Industries, Inc, Greeley, CO）などを含有し得る。ＡＶＧは、水によく溶解するので、担体溶媒として水を用いるのが好ましい。該水溶媒が硝酸塩のような当該技術分野で知られている溶解した別の化合物からなっていてもよいことは理解されるべきである。
ＭＣＰ又はその誘導体の施用濃度は、広い範囲で変えることができ、一般には、粉末から放出されたガスとして、約０．００１ｐｐｍ〜約１０００ｐｐｍの範囲、好ましくは、約１ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍの範囲である。
上記活性成分の有効な濃度範囲は、ジャガイモ塊茎に対して施用する容積に依存し、また、処理対象の塊茎の密度のような別の要因に依存する。従って、好ましい濃度範囲は、ジャガイモ塊茎に早い生長をもたらしながら、且つ、過度に無駄にならない範囲であるか、又は、溶媒が活性物質で飽和して活性物質の一部が該担体溶媒に溶解できなくなるほど極端に高い濃度となることのない範囲である。ＡＶＧの好ましい範囲は約１０ｐｐｍ〜約２０００ｐｐｍであり、ＭＣＰの好ましい範囲は０．１ｐｐｍ〜１００ｐｐｍであるが、本発明は、この範囲に限定されない。それは、合理的に理解し得るように、必要とされる活性成分の量は、部分的には、単位面積当たりの塊茎の数に依存するからである。
さらにまた、活性成分であるＡＶＧ若しくはその誘導体若しくはその塩又はＭＣＰ若しくはその誘導体の濃度範囲には、基本的に、ジャガイモ塊茎の早期生長を促進するのに有用な任意の濃度範囲が包含されることも理解されるべきである。
以下に示してある代表的な非限定的実施例により、本発明について説明する。これらの実施例で使用する化学薬品は、アミノエトキシビニルグリシン（ＡＶＧ，工業用原体，Valent BioSciences Corp. Libertyville, IL）；界面活性剤（Ｓｉｌｗｅｔ, ポリアルキレンオキシド変性ヘプタメチルトリシロキサン, Loveland Industries, Inc．Greeley, CO）；ＭＣＰ（EthylBloc, 0.14% a.i, AgroFresh Inc. Philadelphia, PA）；及び、エテホン（２−クロロエチルホスホン酸, Florel, 4.9% a.i., Southern Agricultural Insecticides, Inc. Boone, NC）である。
ジャガイモ塊茎を、０．０５％のＳｉｌｗｅｔ（対照）又は２０００ｐｐｍのＡＶＧ溶液のいずれかに浸漬し、処理したジャガイモ塊茎を、２０℃の換気されている暗いチャンバー内のプラスチック製トレーに置いた。２０００ｐｐｍのＡＶＧにより、Ｓｕｐｅｒｉｏｒジャガイモ、Ｒｅｄ Ｐｏｎｔｉａｃジャガイモ、及び、Ｉｒｉｓｈ Ｃｏｂｂｌｅｒジャガイモにおいて、ジャガイモ１個当たりの萌芽の数が増加した（表１）。さらにまた、ＡＶＧにより、Ｓｕｐｅｒｉｏｒジャガイモ、Ｋｅｎｎｅｂａｃジャガイモ、Ｒｕｓｓｅｔ Ｂｕｒｂａｎｋジャガイモ、Ｒｅｄ Ｎｏｒｌａｎｄジャガイモ、及び、Ｒｅｄ Ｐｏｎｔｉａｃジャガイモにおいて、萌芽の長さが増大した。さらにまた、ＡＶＧにより、Ｓｕｐｅｒｉｏｒジャガイモ、Ｒｕｓｓｅｔ Ｂｕｒｂａｎｋジャガイモ、及び、Ｒｅｄ Ｌａｓｏｄａジャガイモにおいて、先端のネクロシスが低減した。従って、ＡＶＧにより、ある範囲のジャガイモ塊茎品種において、萌芽が有意に改善され、先端のネクロシスが低減する。
ジャガイモを５００ｐｐｍ又は２０００ｐｐｍのＡＶＧ溶液に浸漬した。水に浸漬したジャガイモを対照とした。各処理には９個のジャガイモ塊茎を用いた。処理したジャガイモをプラスチック製トレー内に載せ、２０℃の換気されている暗いチャンバー内に置いた。処理２１日後に、萌芽について評価した。５００ｐｐｍ及び２０００ｐｐｍのＡＶＧにより、Ｒｕｓｓｅｔ Ｂｕｒｂａｎｋ、及び、Ｓｕｐｅｒｉｏｒにおいて、塊茎１個当たりの萌芽の数が増加し、萌芽の長さが増大した（表２）。２０００ｐｐｍのＡＶＧにより、Ｇｏｌｄ Ｒｕｓｈにおいて、塊茎１個当たりの萌芽の数が増加し、萌芽の長さが増大した。高い方の薬量のＡＶＧにより、Ｒｕｓｓｅｔ Ｂｕｒｂａｎｋ、及び、Ｎｏｒｋｏｔａｈにおいて、先端のネクロシスが低減したが、低い方の薬量では、Ｒｕｓｓｅｔ Ｂｕｒｂａｎｋにおいてのみ先端のネクロシスが低減した。従って、ＡＶＧ処理により、ジャガイモの発芽が刺激され、萌芽の伸長が促進され、先端のネクロシスが低減する。
ジャガイモ塊茎を、水（対照）又は２０００ｐｐｍのＡＶＧ溶液に浸漬した。各処理には９個のジャガイモ塊茎を用いた。次いで、処理したジャガイモをプラスチック製トレー内の土壌に植え付け、２０℃の換気されている暗いチャンバー内に置いた。処理１９日後に、萌芽について評価した。土壌に植え付けたジャガイモで得られた結果（表３）は、空気中に置いたジャガイモで得られた結果（表１及び表２）と同様であった。２０００ｐｐｍのＡＶＧにより、Ｎｏｒｋｏｔａｈ、Ｇｏｌｄ Ｒｕｓｈ、及び、Ｓｕｐｅｒｉｏｒにおいて、塊茎１個当たりの萌芽の数が増加し、萌芽の長さが増大した。さらにまた、２０００ｐｐｍのＡＶＧにより、試験した３品種全てにおいて、先端のネクロシスが低減した。
ジャガイモ塊茎 を、２０００ｐｐｍのＡＶＧ溶液又は１０００ｐｐｍのエテホン溶液に浸漬した。水に浸漬したジャガイモを対照とした。各処理には９個のジャガイモ塊茎を用いた。次いで、処理したジャガイモをプラスチック製トレー内に載せ、２０℃の換気されている暗いチャンバー内に置いた。処理２４日後に、萌芽について評価した。ＡＶＧ処理とエテホン処理の両方により、Ｒｕｓｓｅｔ Ｂｕｒｂａｎｋ、及び、Ｓｕｐｅｒｉｏｒにおいて、萌芽が促進された（表４）。しかしながら、ジャガイモ塊茎における萌芽の伸長は、ＡＶＧにより促進されたが、エテホンでは促進されなかった。これらの結果は、ジャガイモにおける萌芽の生育に対して、ＡＶＧとエチレンが異なった方法で影響を及ぼしているということを明瞭に示している。
ジャガイモ塊茎を、密閉したプラスチック製の円筒形容器（３０ガロン）内で、２０時間、５０ｐｐｍのＭＣＰで処理した。処理しなかったジャガイモを対照とした。各処理には９個のジャガイモ塊茎を用いた。次いで、処理したジャガイモをプラスチック製トレー内の土壌に植え付け、１０℃の換気されているチャンバー内に置いた。処理１５日後に、出芽した萌芽の数を数えた。ＭＣＰ処理により、Ｒｕｓｓｅｔ Ｂｕｒｂａｎｋ、Ｎｏｒｋｏｔａｈ、及び、Ｇｏｌｄ Ｒｕｓｈにおいては、ジャガイモ塊茎１個当たりの１０℃で出芽した萌芽の数が増加したが、Ｓｕｐｅｒｉｏｒでは増加しなかった（表５）。
Claims (17)
- ジャガイモ塊茎の萌芽の数を増加させ、又は、萌芽の長さを増大させるジャガイモの処理方法であって、ジャガイモ塊茎にアミノエトキシビニルグリシン又はその塩若しくは誘導体を１ｐｐｍ〜５０００ｐｐｍの濃度の水溶液として投与すること又は１−メチルシクロプロペン又はその誘導体を０．００１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの濃度のガスとして投与することを含む前記方法。
- アミノエトキシビニルグリシンの前記水溶液が、さらに、０．０１〜０．５％（ｖ／ｖ）の界面活性剤も含んでいる、請求項１に記載の方法。
- 前記界面活性剤が、ポリアルキレン変性ヘプタメチルトリシロキサンである、請求項２に記載の方法。
- 前記ジャガイモ塊茎の品種が、ゴールド・ラッシュ（Ｇｏｌｄ Ｒｕｓｈ）、アイリッシュ・コブラー（Ｉｒｉｓｈ Ｃｏｂｂｌｅｒ）、ケネバック（Ｋｅｎｎｅｂａｃ）、ノルコタ（Ｎｏｒｋｏｔａｈ）、ノーランド（Ｎｏｒｌａｎｄ）、レッド・ラソーダ（Ｒｅｄ
Ｌａｓｏｄａ）、レッド・ノーランド（Ｒｅｄ Ｎｏｒｌａｎｄ）、レッド・ポンティアック（Ｒｅｄ Ｐｏｎｔｉａｃ）、ルーセット・バーバンク（Ｒｕｓｓｅｔ Ｂｕｒｂａｎｋ）、及び、スーペリア（Ｓｕｐｅｒｉｏｒ）からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。 - ジャガイモ塊茎の萌芽の数を増加させる方法であって、休眠中のジャガイモ塊茎にアミノエトキシビニルグリシンを１ｐｐｍ〜５０００ｐｐｍの濃度の水溶液として又は１−メチルシクロプロペンを０．００１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの濃度のガスとして投与して該塊茎の萌芽を促進することを含む前記方法。
- 前記水溶液が、さらに、０．０１〜０．５％（ｖ／ｖ）の界面活性剤も含んでいる、請求項５に記載の方法。
- 前記界面活性剤が、ポリアルキレン変性ヘプタメチルトリシロキサンである、請求項６に記載の方法。
- 前記ジャガイモ塊茎が、スーペリア、レッド・ポンティアック、ノルコタ、ゴールド・ラッシュ、及び、アイリッシュ・コブラーからなる群から選択される、請求項５に記載の方法。
- ジャガイモ塊茎における萌芽の伸長速度を増大させる方法であって、ジャガイモ塊茎にアミノエトキシビニルグリシンを１ｐｐｍ〜５０００ｐｐｍの濃度の水溶液として又は１−メチルシクロプロペンを０．００１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの濃度のガスとして投与して萌芽の伸長を促進することを含む前記方法。
- 前記水溶液が、さらに、０．０１〜０．５％（ｖ／ｖ）の界面活性剤も含んでいる、請求項９に記載の方法。
- 前記界面活性剤が、ポリアルキレン変性ヘプタメチルトリシロキサンである、請求項１０に記載の方法。
- 前記ジャガイモ塊茎が、スーペリア、レッド・ポンティアック、ノルコタ、ゴールド・ラッシュ、ルーセット・バーバンク、及び、アイリッシュ・コブラーからなる群から選択される、請求項９に記載の方法。
- ジャガイモ塊茎において萌芽の先端のネクロシスの発生率を低下させる方法であって、該ジャガイモ塊茎にアミノエトキシビニルグリシンを１ｐｐｍ〜５０００ｐｐｍの濃度の水溶液として投与して萌芽の先端のネクロシスを低減させることを含む前記方法。
- アミノエトキシビニルグリシンを、１ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍの濃度の水溶液として投与する、請求項１３に記載の方法。
- 前記水溶液が、さらに、０．０１〜０．５％（ｖ／ｖ）の界面活性剤も含んでいる、請求項１３に記載の方法。
- 前記界面活性剤が、ポリアルキレン変性ヘプタメチルトリシロキサンである、請求項１５に記載の方法。
- 前記ジャガイモ塊茎が、スーペリア、ルーセット・バーバンク、ノルコタ、ケネバック、アイリッシュ・コブラー、及び、レッド・ラソーダからなる群から選択される、請求項１３に記載の方法。
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