JP6843379B2 - 根伸長促進剤 - Google Patents

Description

本発明は、植物の根伸長促進剤に関する。

わが国の稲作、野菜栽培、花き栽培においては、苗生産と栽培の分業化が一般化しており、苗の販売が拡大しつつある。これらの苗は、主につぎ木苗とセル成型苗の形態で販売されている。つぎ木苗は、初めにスイカで開発されたが、順次ナス、キュウリ、トマトなどに適用が拡大した。セル成型苗は、初めに花きの苗生産に導入され、その後葉菜類に拡大し急速に普及した。

苗生産の効率化のためには、定時、定質、定量の確保が必須である。特に、稲作、野菜栽培、花き栽培では、定植時の苗の品質がその後の生育や収量に大きく影響するため、品質の安定した苗を生産することが重要である。苗に求められる品質として、根量が多く、育苗ポット内で老化していないことが挙げられる。さらに、セル成型苗には、地上部は健全に生育する一方で根鉢の形成がよく、本畑への植え付けが容易で活着がよいことが求められる。より具体的には、地上部の成長と比較して地下部（根部）の成長が勝っている苗が良苗とされており、そのような苗の栽培生産技術の開発が望まれている。

イネ苗や野菜苗、花き苗の生産は、気温の低い早春期にビニールハウスなどで暖房しながら行われる場合も多い。この条件下では、幼苗の根の伸長を促進することにより、育苗期間を短縮でき、暖房経費の節減やビニールハウス使用の回転率を上げることができ、最終的に農業生産コストの低減を実現できる。

従来、ピリジンカルボン酸（ＰＣＡ）が植物の成長促進に及ぼす影響が検討されているが、根の伸長を促進させる効果は示唆されていない。特許文献１はニコチン酸アミドまたはその類縁化合物が植物の地上部の成長を促進する一方、地下部の成長を抑制することを開示している。特許文献２はニコチン酸アミドを含む植物成長補助剤を開示している。非特許文献１は２，３−ピリジンジカルボン酸（２，３−ＰＤＣＡ）と２，４−ピリジンジカルボン酸（２，４−ＰＤＣＡ）が切り花の保存期間を延長する作用を有することを開示している。

特開昭４９−０５４１５５号公報 特開２００６−００８５７８号公報

Ｓｏ Ｓｕｇｉｙａｍａら、Ｔｈｅ Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ８４（２）：１７２−１７７．２０１５

本発明は、新規な植物の根の伸長促進剤を提供する。

本発明者らは、特定のピリジンカルボン酸を、栽培土、栽培基質（ピートモス、バーミキュライトなど）、または水耕液中で、発芽直後の苗に供給することにより、根の伸長を特異的に促進できることを見出して本発明を完成した。ピリジン環の３位がカルボキシル基で置換された３−ピリジンカルボン酸、および３位に加えて２位、４位、５位、６位がカルボキシル基で置換されたピジリンジカルボン酸（ＰＤＣＡ）並びにその誘導体が、植物の根の伸長に有効に作用する。

すなわち、本発明は、下記式（Ｉ）：

（式（Ｉ）中、ＲはＨ、ＣＯＯＭ、ＣＯＮＨ_２、炭素数１〜４のアルキル基であって、それぞれ同じでも、異なっていてもよく、Ｍは水素、ＮＨ_４ ^＋、もしくは１価または２価の金属カチオンである。）
で表される化合物を含む、植物の根の伸長促進剤に関する。

前記化合物が、３−ピリジンカルボン酸、２，３−ピリジンジカルボン酸、３，４−ピリジンジカルボン酸、３，５−ピリジンジカルボン酸、または２，５−ピリジンジカルボン酸、もしくはその塩であることが好ましい。

前記植物がレタス、ニンジン、またはイネであることが好ましい。

また、本発明は、前記根の伸長促進剤を植物苗に適用する工程を含む、植物苗の製造方法に関する。

本発明の根の伸長促進剤は、植物の根に特異的に作用してその伸長を促進し、根の活着率を向上し、苗の安定供給を実現する。

ゲランガム培地におけるＰＤＣＡアナログのイネの根の伸長に対する作用（実施例１および比較例１〜３）を示す。 水耕栽培におけるＰＤＣＡアナログのイネの根の伸長に対する作用（実施例２〜５および比較例４〜６）を示す。 水耕栽培におけるＰＤＣＡアナログおよびピリジンカルボン酸の、イネの根の伸長に対する作用（実施例６〜８および比較例７〜１０）を示す。 ゲランガム培地におけるＰＤＣＡアナログのレタスの根の伸長に対する作用（実施例９および比較例１１〜１３）を示す。 ゲランガム培地におけるＰＤＣＡアナログのニンジンの根の伸長に対する作用（実施例１０および比較例１４〜１６）を示す。

本発明は、下記式（Ｉ）：

（式（Ｉ）中、ＲはＨ、ＣＯＯＭ、ＣＯＮＨ_２、炭素数１〜４のアルキル基であって、それぞれ同じでも、異なっていてもよく、Ｍは水素、ＮＨ_４ ^＋、もしくは１価または２価の金属カチオンである。）で表される化合物を含む、植物の根の伸長促進剤に関する。

前記式（Ｉ）中、Ｍは水素、ＮＨ_４ ^＋、もしくは１価または２価の金属カチオンである。１価または２価の金属カチオンとしては、Ｎａ^＋、Ｋ^＋、Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋が挙げられる。これらの中でも、ＭはＮａ^＋、Ｋ^＋であることが好ましい。

前記式（Ｉ）中、ＲはＨ、ＣＯＯＭ、ＣＯＮＨ_２、炭素数１〜４のアルキル基である。炭素数１〜４のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、およびそれらの水酸基（−ＯＨ）の置換体が挙げられる。

前記化合物の具体例としては、３−ピリジンカルボン酸（３−ＰＣＡ）、２，３−ピリジンジカルボン酸（２，３−ＰＤＣＡ）、３，４−ピリジンジカルボン酸（３，４−ＰＤＣＡ）、３，５−ピリジンジカルボン酸（３，５−ＰＤＣＡ）、２，５−ピリジンジカルボン酸（２，５−ＰＤＣＡ）、２−メチル−３−ピリジンカルボン酸（２−Ｍｅ−３−ＰＣＡ）、４−メチル−３−ピリジンカルボン酸（４−Ｍｅ−３−ＰＣＡ）、５−メチル−３−ピリジンカルボン酸（５−Ｍｅ−３−ＰＣＡ）、６−メチル−３−ピリジンカルボン酸（６−Ｍｅ−３−ＰＣＡ）、もしくはその塩が挙げられる。これらの中でも３−ピリジンカルボン酸、２，３−ピリジンジカルボン酸、３，４−ピリジンジカルボン酸、３，５−ピリジンジカルボン酸、または２，５−ピリジンジカルボン酸が好ましく、３−ピリジンカルボン酸、３，４−ピリジンジカルボン酸、３，５−ピリジンジカルボン酸がより好ましい。なお、ＩＵＰＡＣ命名法により２，５−ピリジンジカルボン酸（２，５−ＰＤＣＡ）と表記される化合物は、３，６−ピリジンジカルボン酸と同じ化合物である。

根の伸長促進剤の剤型としては、乳剤、水和剤、懸濁剤、水溶剤、粉末剤、顆粒剤、錠剤が挙げられる。これらの剤型に製剤するために、固体担体や液体担体等の不活性担体を含有していてもよい。固体担体としては、デンプン、ゼオライト、タルク、酸性白土やケイ酸塩白土などの粘土鉱物が挙げられる。液体担体としては、水、希薄エタノール水溶液が挙げられる。

根の伸長促進剤は、上述した以外に製剤用の補助剤を含有していてもよい。このような補助剤としては、界面活性剤、ｐＨ調整剤、固形化補助剤、粘着剤が挙げられる。界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、しょ糖脂肪酸エステルが挙げられる。

根の伸長促進剤は、前記式（Ｉ）で表される化合物以外に、他の植物成長調整成分を含有していてもよい。このような植物成長調整成分としては、インドール酪酸やα−ナフチルアセトアミドのオーキシン類、ベンジルアデニンやフェニル尿素のサイトカイニン類が挙げられる。

本発明の根の伸長促進剤は、植物の根に特異的に作用してその伸長を促進し、根の活着率を向上する。ここで、根の伸長は、発根量の増加、根の全長の増大、根重量の増加により評価可能である。本発明の根の伸長促進剤をイネに適用した場合には、適用した個体における種子根、冠根の伸長を促進できる。

根の伸長促進剤の適用対象植物としては、特に限定されず、レタス、ニンジン、イネ、キュウリ、トマト、ナス、トウガラシ、キャベツ、ハクサイ、ホウレンソウ、チンゲンサイ、メロン、スイカ、オクラ、エンドウ、トルコギキョウ、パンジー、ビオラなどが挙げられる。これらの中でも、レタス、ニンジン、イネ、キュウリ、トマト、ナスが好ましく、レタス、ニンジン、イネがより好ましい。

根の伸長促進剤の、植物への適用時期は特に限定されず、コーティング材に混和してコーティング種子を作製し播種前の種子に適用してもよく、発芽の後、一定期間後に適用してもよい。

植物の根の伸長促進は、本発明の根の伸長促進剤を種子、植物体、栽培土壌または水耕液に適用することによって行われる。栽培土壌は、一般的な畑土壌、水田土壌に加えて、顆粒状に焼成した畑土壌を使用できる。ポット苗やプラグ苗の栽培では、有機質培土ピートモス、バーミキュライト、パーライトなどの単独または混合物からなる栽培基質を使用できる。水耕液は、窒素、リン、カリウムに加えて微量栄養素を含み、ｐＨとイオン強度を調整した一般的な水耕液を使用できる。

根の伸長促進剤の、植物への適用部位としては、植物の根、根と茎の接合部（クラウン）、茎、葉が挙げられる。播種前（発芽前）の種子に適用する場合には、種子に直接適用することができる。

根の伸長促進剤の植物への適用量は、植物種、適用法、植物の栽培形態によっても異なるが、水耕施用の場合には０．００５〜５．０ｍＭが好ましく、０．０５〜２．０ｍＭがより好ましく、０．１〜１．０ｍＭがさらに好ましい。根の伸長促進剤が２，５−ピリジンジカルボン酸を含む場合、水耕施用での根の伸長促進剤の適用量は０．００５〜０．１ｍＭが好ましく、０．００５〜０．０５ｍＭ以下がより好ましく、０．０１〜０．０３ｍＭがさらに好ましい。

根の伸長促進剤の植物への適用量は、土耕（土壌）施用の場合には０．０５〜１０ｍＭが好ましく、０．５〜５．０ｍＭがより好ましい。茎葉散布の場合には１．０〜１０．０ｍＭが好ましく、２．０〜５．０ｍＭがより好ましい。種子処理の場合には１．０〜１０．０ｍＭが好ましく、２．０〜５．０ｍＭがより好ましい。

根の伸長促進剤を適用した後、根の伸長を促進する際の栽培温度は、１０〜３５℃が好ましく、１５〜３０℃がより好ましく、２０〜２５℃がさらに好ましく、２１〜２５℃がさらにより好ましい。適用対象植物がイネの場合、イネは高温を好むため、栽培温度は２３℃以上であってもよく、２５℃以上であってもよい。

また、本発明は、前記根の伸長促進剤を植物に適用する工程を含む、植物苗の製造方法に関する。適用対象の植物は、種子、幼苗、定植期苗が挙げられる。本発明の製造方法により製造される苗の形態としては、種子発芽育成苗、つぎ木苗、セル成型苗、挿し木苗、断根苗が挙げられる。根の伸長促進剤の組成、適用対象の植物、適用量としては、前述した組成、植物、適用量を用いることができる。

（実施例１）ゲランガム培地における、２，３−ＰＤＣＡのイネの根の伸長に対する作用
２，３−ＰＤＣＡのストック溶液を、１００ｍＭで作成しＮａＯＨでｐＨ７に調整した。このストック溶液を用いて、２，３−ＰＤＣＡを０．１ｍＭ、０．３ｍＭ、１．０ｍＭ、３．０ｍＭの濃度で含むゲランガム培地（ゲランガム濃度：１ｗｔ％）をガラス試験管内に作製した。

イネ（品種：日本晴）種子を蒸留水に浸漬し，冷蔵室（４℃）で１週間静置した。低温浸漬処理後の種子を冷蔵室より取り出し、２３℃に設定した人工気象器内（白色蛍光灯照明）で、吸水させた濾紙上に２〜３日間静置し、幼葉鞘と種子根が約１ｍｍ出た発芽種子を得た。前記ゲランガム培地上にイネの発芽種子を置床し、２３℃に設定した人工気象器内で７日間育成した。伸長した種子根を図１に示す。

（比較例１〜３）比較実験
２，３−ＰＤＣＡに代えて、水（比較例１）、０．１ｍＭ、０．３ｍＭ、１．０ｍＭ、３．０ｍＭの２，４−ＰＤＣＡ（比較例２）、０．３ｍＭのジベレリンＡ_３（ＧＡ_３）（比較例３）を用いた以外は、実施例１と同じ操作を行った。

実施例１では２，３−ＰＤＣＡの濃度の増加に伴い、種子根の伸長促進効果が確認され、この効果は１．０ｍＭの濃度で最大となった。一方、比較例２では２，４−ＰＤＣＡの濃度の増加とともに根の伸長は抑制された。比較例３ではＧＡ_３（ジベレリン）を０．３ｍＭの濃度で用いた結果、地上部の成長促進は認められたが、種子根の伸長の促進効果はほとんど認められなかった。

（実施例２〜５）水耕栽培法におけるＰＤＣＡアナログのイネの種子根と冠根の伸長に対する作用
実施例１のゲランガム培地を用いたイネの根の伸長試験では、ゲル内を伸長する際に根に圧力ストレスがかかっていることが推定された。そこで、圧力ストレスの影響を排除するため、水耕栽培を用いてＰＤＣＡアナログのイネの根の伸長に対する作用を解析した。

２，３−ＰＤＣＡ（実施例２）、３，４−ＰＤＣＡ（実施例３）、３，５−ＰＤＣＡ（実施例４）、２，５−ＰＤＣＡ（３，６−ＰＤＣＡ）（実施例５）を、それぞれ０．０１ｍＭ、０．０３ｍＭ、０．１ｍＭ、０．３ｍＭの濃度となるよう蒸留水に溶解させ、水耕液を調製した。なお、ＰＤＣＡアナログのストック溶液は、実施例１と同様の方法で調製したものを使用した。各水耕液をプラスチック容器に入れ、液上にイネ種子を置床するフロートを浮かべた。

実施例１と同様にイネ種子を発芽させ、発芽したイネ種子の中から、種子根および幼葉鞘の長さ（１ｍｍ）がそろっている個体を選抜し、フロート上に２５個体ずつ置床した。これを２３℃に設定した人工気象器内（白色蛍光灯照明）で７日間生育させた。７日間育成後には、ＰＤＣＡアナログを添加しない対照は１本の種子根に加えて４〜６本の冠根が伸長した。各個体の写真を撮り、マップメーターを用いて各個体の１本の種子根と４〜６本の冠根の長さを合計した全根長を求めた。次に、各個体の全根長を大きさの順に並べ、中央の１５個体の数値の平均値を求めた。この際、種子根が１本だけで冠根のない個体や成長量がきわめて小さいなどの異常な成長をした個体は除外し、両端の個体を必要数加えて１５個体とした。７日間育成後の、イネ１個体あたりの全根長を図２に示す。

（比較例４〜６）比較実験
２，３−ＰＤＣＡ、３，４−ＰＤＣＡ、３，５−ＰＤＣＡ、２，５−ＰＤＣＡに代えて、２，４−ＰＤＣＡ（比較例４）、２，６−ＰＤＣＡ（比較例５）、ジベレリンＡ_３（ＧＡ_３）（比較例６）を用いた以外は、実施例２〜５と同じ操作を行った。

図２に示すように、２，３−ＰＤＣＡ（実施例２）、３，４−ＰＤＣＡ（実施例３）、３，５−ＰＤＣＡ（実施例４）において根の伸長促進が確認された。２，５−ＰＤＣＡ（実施例５）においても０．０３ｍＭの濃度で促進が認められた。３，４−ＰＤＣＡ（実施例３）と３，５−ＰＤＣＡ（実施例４）では０．１ｍＭおよび０．３ｍＭの濃度で統計的に特に有意な伸長促進作用がみられた。２，３−ＰＤＣＡ（実施例２）では０．３ｍＭのときに統計的に特に有意な促進作用がみられた。他方、２，４−ＰＤＣＡ（比較例４）と２，６−ＰＤＣＡ（比較例５）では伸長の阻害がみられた。

２，３−ＰＤＣＡ（実施例２）により根の伸長が促進され、２，４−ＰＤＣＡ（比較例４）により根の伸長が阻害されたことは、実施例１および比較例２と同様の結果である。また、２，５−ＰＤＣＡ（実施例５）にも低濃度で促進が見られたことは、この化合物も潜在的な促進作用を持つことを示している。この結果は、ピリジン環の３位にカルボキシル基を持つＰＤＣＡが、栽培法によらず、イネの根の伸長を促進することを示す。

（実施例６〜８）水耕栽培法におけるＰＤＣＡアナログおよびピリジンカルボン酸（ＰＣＡ）アナログのイネの種子根と冠根の伸長に対する作用
３−ＰＣＡ（実施例６）、２，３−ＰＤＣＡ（実施例７）、３，４−ＰＤＣＡ（実施例８）を０．０３ｍＭ、０．１ｍＭ、０．３ｍＭの濃度で蒸留水に溶解させた水耕液を調製した。これらをプラスチック容器に入れ、液上にイネ種子を置床するフロートを浮かべた。

実施例２〜５と同様に、発芽したイネ種子の中から、種子根および幼葉鞘の長さのそろった（１ｍｍ）個体を選抜し、フロート上に２５個体ずつ置床した。これを２３℃に設定した人工気象器内（白色蛍光灯照明）で７日間生育させた。この時点では、対照は１本の種子根に加えて５〜６本の冠根が伸長した。各個体の写真を撮り、マップメーターを用いて各個体の１本の種子根と５〜６本の冠根の長さを合計した全根長を求めた。次に、各個体の全根長を大きさの順に並べ、中央の１５個体の数値の平均値を求めた。この際、種子根が１本だけで冠根のない個体や成長量がきわめて小さいなどの異常な成長をした個体は除外し、両端の個体を必要数加えて１５個体とした。７日間育成後の、イネ１個体あたりの全根長を図３に示す。

（比較例７〜１０）比較実験
３−ＰＣＡ、２，３−ＰＤＣＡ、３，４−ＰＤＣＡに代えて、２−ＰＣＡ（比較例７）、４−ＰＣＡ（比較例８）、２，４−ＰＤＣＡ（比較例９）、３−ＰＣＡアミド（ニコチン酸アミド）（比較例１０）を用いた以外は、実施例６〜８と同じ操作を行った。

図３に示すように、３−ＰＣＡ（実施例６）、２，３−ＰＤＣＡ（実施例７）、３，４−ＰＤＣＡ（実施例８）では、種子根と冠根の伸長促進が確認された。他方、２−ＰＣＡ（比較例７）、４−ＰＣＡ（比較例８）、２，４−ＰＤＣＡ（比較例９）では伸長の阻害が確認された。また、３−ＰＣＡアミド（ニコチン酸アミド）（比較例１０）においても、伸長阻害が認められた。この結果は、ピリジン環の３位に遊離のカルボキシル基を持つＰＣＡとＰＤＣＡが、イネの根の伸長を促進することを示す。

（実施例９）ゲランガム培地における、２，３−ＰＤＣＡのレタスの根の伸長に対する作用
０．１ｍＭ、０．３ｍＭ、１．０ｍＭ、３．０ｍＭの２，３−ＰＤＣＡを含むゲランガム培地（ゲランガム濃度：１ｗｔ％）をガラス試験管内に作製した。吸水させた濾紙上に、レタス（品種：ウェアヘッド）種子を播種し、冷蔵室（４℃）内の暗黒下で３日間静置した。低温処理後、種子を冷蔵室より取り出し、２３℃に設定した人工気象器内（白色蛍光灯照明）に２〜３日間静置し、発芽させた。発芽した種子の中から、根の長さのそろった（３〜５ｍｍ）個体を選抜し、各試験水準の試験管内に３個体ずつ置床した。これを２３℃（白色蛍光灯照明）に設定した人工気象器内で７日間生育させた。その後、各水準５本の試験管の中から平均的な根の伸長を示した試験管を選定し写真撮影した。それらの結果を図４に示した。

（比較例１１〜１３）比較実験
２，３−ＰＤＣＡに代えて、水（比較例１１）、０．１ｍＭ、０．３ｍＭ、１．０ｍＭ、３．０ｍＭの２，４−ＰＤＣＡ（比較例１２）、０．３ｍＭのジベレリンＡ_３（ＧＡ_３）（比較例１３）を用いた以外は、実施例９と同じ操作を行った。

２，３−ＰＤＣＡ（実施例９）では、薬剤の濃度の増加に伴い、根の伸長が促進され、１．０ｍＭの時に最長となった。一方、２，４−ＰＤＣＡ（比較例１２）では、薬剤の濃度の増加とともに根の伸長は抑制された。また、０．３ｍＭ ＧＡ_３（比較例１３）では、地上部の成長は促進されたが、根の伸長に関してほとんど影響は認められなかった。

（実施例１０）ゲランガム培地における、２，３−ＰＤＣＡのニンジンの根の伸長に対する作用
ニンジン（品種：ラブリ−キャロット）種子を用い、実施例９と同様の方法で２，３−ＰＤＣＡの作用を解析した。それらの結果を図５に示した。

（比較例１４〜１６）比較実験
２，３−ＰＤＣＡに代えて、水（比較例１４）、０．１ｍＭ、０．３ｍＭ、１．０ｍＭ、３．０ｍＭの２，４−ＰＤＣＡ（比較例１５）、０．３ｍＭのジベレリンＡ_３（ＧＡ_３）（比較例１６）を用いた以外は、実施例１０と同じ操作を行った。

２，３−ＰＤＣＡ（実施例１０）では、０．３〜３．０ｍＭの濃度範囲で、根の伸長が促進された。一方、２，４−ＰＤＣＡ（比較例１５）では、薬剤の濃度の増加とともに根の伸長は抑制された。また、０．３ｍＭ ＧＡ_３（比較例１６）では、地上部および根ともに影響は認められなかった。

Claims (2)

1. 下記式（Ｉ）：
   （式（Ｉ）中、ＲはＨ、ＣＯＯＭ、ＣＯＮＨ_２、炭素数１〜４のアルキル基であって、それぞれ同じでも、異なっていてもよく、Ｍは水素、ＮＨ_４ ^＋、もしくは１価または２価の金属カチオンである。）
   で表される化合物を含む、植物の根の伸長促進剤であって、
   前記化合物が、２，３−ピリジンジカルボン酸、３，４−ピリジンジカルボン酸、３，５−ピリジンジカルボン酸、または２，５−ピリジンジカルボン酸、もしくはその塩であり、
   前記植物がレタス、ニンジン、またはイネである、根の伸長促進剤。
2. 請求項１に記載の根の伸長促進剤を植物苗に適用する工程を含む、植物苗の製造方法。