KR100944136B1

KR100944136B1 - 살리실산 및 유기 아민을 사용한 식물 처리법

Info

Publication number: KR100944136B1
Application number: KR1020017001305A
Authority: KR
Inventors: 딘프랭크더블유
Original assignee: 스톨러 엔터프라이지즈 인코포레이티드
Priority date: 1998-07-30
Filing date: 1999-07-20
Publication date: 2010-02-24
Also published as: CA2338503A1; JP2002521399A; TR200100309T2; WO2000005954A1; MXPA01000794A; KR20010079592A; CA2338503C; AU779398B2; NZ510201A; AU5004199A; AR023318A1; BR9912559A; PE20001008A1; EP1100330A1; EP1100330A4; JP4443048B2

Abstract

본 발명은 식물 성장을 저해하지 않고 식물의 내성을 향상시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에서, 식물은 오르토-치환된 벤조산, 바람직하게는 살리실산, 및 유기 아민 및 유기 아민으로 대사될 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 질소-함유 화합물로 처리된다. 바람직한 것은 폴리아민, 3차 아민, 프로필아민 및 대사되어 프로필아민을 생성하게 되는 유기 화합물이다. 선택적으로는, 식물이 동시에, 바람직하게는 알칼리 토금속, 전이 금속 및 붕소로 이루어진 군으로부터 선택되는 킬레이트화 미량영양소 금속으로 처리된다. 최종적으로, 식물을 선택적으로는 에틸렌-유도 화합물, 바람직하게는 인돌-3-부티르산으로 처리한다. 바람직한 방법은 적절한 담체 매질 중 용액 통하여 식물의 잎에 적용하는 것이다.

Description

살리실산 및 유기 아민을 사용한 식물 처리법{TREATMENT OF PLANTS WITH SALICYLIC ACID AND ORGANIC AMINES}

본 발명은 일반적으로 식물 성장에 악영향을 미치지 않고 식물에 질병 내성을 향상시키는 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는, 본 발명은 식물 조직을 오르토-치환된 벤조산 및 유기 아민을 사용하여 처리함으로써 상기 결과를 달성하기 위한 방법에 관한 것이다.

농업 살충제가 진균, 바이러스, 및 세균 서식을 제어하는데 사용된다. 상기 화합물은 생산자들이 질병에 대한 압박감을 다스리도록 해왔다. 상기 전통적인 화학적 적용이 과거에는 가치있었음에도 불구하고 생산자들은 미래에도 동일한 비로 그들을 사용할 수 있을 것 같지 않다. 그러므로, 식물의 자연적인 과정을 자극함으로써 질병을 제어하는 개선된 방법이 바람직하다.

수년간, 식물이 병원체성 단백질을 생산하는 능력이 있다고 알려져 있다. 일단 상기 단백질이 발현되면, 식물은 병원체에 의한 손상으로부터 자신을 보호할 능력을 가질 수 있다. 이제 개인, 화학 제조업체, 및 학술회의 노력이, 상기 효소 또는 그의 인지된 전구체를 억제하거나 발현시키는, 유전적으로 조작된 종을 생산하는데 집약되었다. 수많은 화합물들이 병원균 단백질의 유도체로서 증명되었다. 그러나, 분리되어 적용된 화합물들은 어떠한 정해진 셋트 또는 유형의 효소를 유도하기 때문에, 장 (field) 숙주에서의 감염을 예방하는데 효과적인 것을 발견해내지 못하였다.

일련의 유발체를 접종하여 2 가지 이상의 유형의 열성 효소 발현을 유도하게 된다. 상기 효소는 처리된 식물로 하여금 병원체에 대하여 자기 자신을 방어할 수 있도록 한다.

식물은 계속적으로 병원 미생물로부터의 공격 하에 있다. 진균, 바이러스 및 세균의 급습에 노출되는 것으로부터의 병원체 손상이 종종 공격의 영역으로 한정된다. 상기 손상은 흔히 세포사와 같은 병반을 일으킨다. 세포사는 병원체에 대한 과민 반응 (HR) 의 일부이다. 상기 반응은 병원체를 형성하는 병반에 대한 접종물로서, 또한 관계없는 병원균에 대한 접종물로서 작용한다. 상기 접종물은 계의 후천적 저항성 (SAR) 을 제공한다. 이제 몇가지 페놀성 화합물이 병원 유기체의 부재시에 상기 병원체 관련 단백질을 유도할 수 있다는 것이 잘 입증되었다. 상기 화합물은 신남산, 벤조산, 쿠마르산 및 살리실산 및 이들의 염을 포함한다. 병원체의 공격에 앞서 그러한 페놀성 화합물에 식물을 노출시키는 것이 영향을 최소화할 수 있다는 것을 발견해냈다. 병원체성 단백질은 키틴질 효소이다. 키티나제의 3 가지 유형을 하기와 같이 정의된다:

·유형 I - 촉매 활성, 시스틴 풍부 (아미노 및 카르복실 말단 사이의 단백질 스페이서) - 에틸렌 유도됨.

·유형 II - 촉매 활성 (모두 단백질 스페이서의 일부임) - SAR 유도됨.

·유형 III - 촉매 활성 - SAR 유도됨.

키티나제의 세 가지 유형 모두를 동시에 발현하는 것은, 한 가지 단백질만을 발현하는 것보다 더 커다란 보호를 제공하게 될 것으로 추정된다. 식물의 라이프 사이클에 일정한 결과를 유도하기 위하여 자주 사용되는 천연 식물 호르몬인 에틸렌은, 병원균 단백질의 발현을 유도하는 것으로 나타났다. 키티나제는 에틸렌으로 처리된 잎들에서 발견된다. 이러한 기본적 효소들이 잠재적인 병원체들에 대하여 식물을 보호하는 역할을 하는 것이 제시되었다. 기체인 에틸렌은 모든 식물계에서 가뭄, 홍수, 서리 및 물리적 손상에 반응하여 발현된다. 이 식물 호르몬은 또한 화학약품 적용 시 발현되는 것으로 보고되었다. 옥신을 가할 경우 매우 낮은 농도에서 에틸렌의 발현을 유도한다는 것으로 나타났다. 이들은 또한 키티나제의 유도에도 유용하다. 옥신은 또한 병원균 단백질류를 유도한다는 것으로 나타났다. 슈가 또한 에틸렌 생합성을 유도한다는 것으로 나타났다.

두 가지 유형의 키티나제는 계의 후천적 저항성의 개시와 관련있는 것으로 확인되었다. 전이금속이 영양 섭취의 목적 때문에 요구되는 한편, 망간을 잎에 적용하는 것은 병원체 관련 (PR) 단백질류를 유도한다는 것으로 나타났다. 최적의 수준을 초과하여 공급된 영양소인 아연은 물냉이에서 스퐁고스포라 서브테라니아 (Spongosspora subterranea) 를 억제한다는 것으로 나타났다. 고농도의 아연은 물냉이 클로라틱 (chloratic) 잎반점 바이러스를 그의 벡터, 진균의 제어를 통하여 유효하게 억제한다.

계의 저항성은 통상 병변 크기의 감소에 의해 특징지을 수 있다. 병변 반응은 병원체를 단리하고 추가적 감염을 방지하기 위한 계획된 세포사이다. 병원체 관련 단백질이 질병 접종에 앞서 발현될 경우, 병원체들은 보다 짧은 기간 내에 병변 내에서 분리될 수 있다. 병원체 관련 단백질을 유도하는 물질들은, 손상 이전에 적용될 경우, 식물에 질병 내성을 부여하게 될 것으로 생각된다.

많은 화합물들이 병원체 관련 단백질을 유도하는 것으로 나타났음에도 불구하고, 질병 내성은 모든 품종 또는 병원체에 대하여 동일하지 않다. 그러나, 제공된 감염에 대한 병변 크기는 투여되는 유도 화합물의 투여량과 반비례할 수 있고, 제공된 유도체 셋트가 일련의 병원체 관련 단백질 생성을 유도하기에 충분히 큰 농도로 적용된다면, 병원체 손상은 질환의 징후가 가시적이지 않을 정도까지 최소화 될 수 있다. 말하자면, 비가시적 병변 형성 (no visible lesion formation) 이 될 것이다.

그리고, 상이한 유형의 병원체 관련 효소의 생성을 유도 또는 유발하는 것으로 알려진 몇몇 화합물을 동시에 적용하는 것은 감염에 대한 보다 큰 보호를 제공하고, 감염율을 막거나 최소화하며, 감염후 투여될 경우 감염을 멈추게 한다.

많은 화합물들이 식물에서 에틸렌 생성을 유도하는 것이 증명되었다. 식물 호르몬의 일종인 옥신은 저농도로 식물에서 기체의 생성을 촉진하는 것으로 나타났는데, 즉 옥신은 식물의 방어를 위한 병원체 관련 단백질을 유발하는데 사용될 수 있다. 옥신은 잘 연구되었고 옥신의 구조 활성 연관성도 확인되었기 때문에, 옥신과 같은 생물학적 특징을 갖는 합성 화합물도 쉽게 고안되었다. 천연 옥신은 통상 인돌 코어(core) 구조를 갖는다. 분자 관능기 치환에 의해, 인돌은 옥신 또는 안티-옥신과 같은 활성을 갖는 생물학적 활성이 된다. 공명 구조의 이용에 의해, 구조 유사성이 쉽게 보여진다. 그러므로, 생물학적 활성 물질로서 벤조티아디아졸 및 이들의 유도체를 사용하는 것은 실제로 옥신을 모방하는 것이 될 수 있다. 에틸렌과 옥신 사이의 관련성은 잘 입증되어 있다. 에틸렌에의 노출로부터 병원체 관련 단백질을 촉진하는 것 또한 잘 입증되어 있는데, 즉 일련의 병원체 관련 단백질을 유도할 목적으로 옥신 및 기타 에틸렌 유발체를 사용하는 것이 현재 입증되어 있다.

에틸렌은 또한 식물에의 손상으로부터 발현된다는 것이 입증되었다. 공지된 유발체로부터의 병원체 관련 단백질 생성과 비교한다면, 유도된 단백질들이 차이는 적용된 농도, 적용된 화합물, 또는 화합물 적용 방법에 있을 것이다. 발현되는 병원체 관련 효소의 양은 대략 적용된 유도체의 양에 비례하고, 병변 크기는 생성된 병원체 관련 단백질의 양에 비례하기 때문에, 적용된 유도 유발체의 양은 유도 유발체의 촉진적 특성을, 손상시킴 없이, 최대화하여야 한다. 살리실산의 경우, 최적 농도는 75 mM 초과일 것이다.

치환된 페닐 화합물은 대개 하나 이상의 관능기를 갖는 방향족 물질로서 정의된다. 이러한 화합물들은 식물 성장 및 발육의 조절에 필수적이다. 페놀류는 식물 성장 저해제이다. 자연 성장 저해제 (페놀류) 는 성장 및 휴면중의 식물, 과실 및 종자에서 발견된다. 이러한 화합물들은 유기체의 성장 및 발육을 이들의 라이프 사이클에 걸쳐 조절하는 식물 호르몬과 협력하여 작용하는 것으로 생각된다.

이러한 화합물들의 조절 기능 중 몇 가지는 하기를 포함한다: 다른 유기체와의 상호작용을 위한 신호 생성체, 유기체 내의 각 세포의 성장 조절 및 구조 형성. 살리실산의 적용은 또한 에틸렌 생합성을 저해하고, 발아를 저해하고, 손상 반응을 블로킹하고, 막 (membrane) 이온 수송 및 근 (roots) 흡수를 방해하고, 신속한 막 탈분극 (depolarization) 및 전기화학적 막전위의 붕괴를 유도하고, 잎의 증산 및 표피 박리를 감소시키고, ABA 유도 기공 폐쇄를 방해하고, 잎의 이탈 작용을 하고, 성장 저해 작용을 한다. 이러한 반응들은 거의 확실하게 곡물의 잠재적 생산량을 감소시키게 된다.

라이알스 (Ryals) 등의 미국특허 제 5,654,414 호는 "바람직한 표현형 (phenotype) 을 달성하기 위하여, 키메라 유전자는 총 단백질 중 1% 이상의 양으로 발현될 필요가 있다"고 서술하고 있다. 이는 증대된 프로테나제 억제제 발현에 기인한 진균 내성에 대한 경우일 수 있다. 높은 수준의 외부 단백질을 생성하기 위하여 소비된 에너지는 식물에 손상을 야기하는 한편, 필요할 경우, 예를 들어 진균 또는 곤충의 기생이 임박했을 경우에, 유전자의 발현은 에너지 소모 및 이로써 생산량의 감소를 야기하게 된다.

그러나, 살리실산은 1.05×10^-3의 K_a를 갖기 때문에, 일반적으로 목질부, 체관부 또는 세포질에서 양성자화된 산으로서 존재하지 않게 된다; 공액 염기 또는 에스테르가 아마도 이러한 환경에서 존재하게 될 것이다. 약산의 중화를 위한 약염기, 구체적으로 아민의 사용은 자연에서 발견되는 천연 화합물을 모방하는 것이다. 고농도의 페놀류가 개화 동안에 아민의 존재 하에서 발견된다.

치환된 페닐 화합물은 식물 성장을 억제하는 것으로 오랫동안 알려져 왔다. 그럼에도 불구하고, 몇몇 페놀성 산은 SAR을 제공하는 단백질의 생성을 유도하는 것으로 알려진다. SAR은 진균류, 세균 및 바이러스에 대하여 식물을 보호하는 면역 반응으로서 작용한다. 이 반응은 일반적으로 식물과 병원체, 즉, 바이러스성, 진균성 및 세균성 약제와의 상호작용에 의해 유발된다. 면역 반응은 페놀 축적을 필요로 하는 계의 유전자 발현이다. SAR은 일반적으로 수주에서 수개월 지속된다.

많은 병원체들이 식물의 잎표면을 공격하고, 병원체에 대한 1차 장벽은 통상 표피 (cuticle) 이며, 표피는 지방산 에스테르로 이루어져 있기 때문에; 큐티클은 알코올 또는 케톤에 가용성이다. 킬레이트화 금속 이온과 조합한 히드록실, 카르보닐, 또는 케탈 관능기의 사용은, 표피를 통한 식물 세포로의 양이온 투과성을 도울 수 있다. 구리염을 잎 또는 토양에 적용되도록 사용하여, 정상적인 성장 및 발육에 필요한 양보다 10 내지 100 배로 세포 내에 존재하게 되는 경우, 병원체를 억제할 수 있다는 것이 발견되었다. 킬레이트화 구리의 효능 때문에, 조직 분석에서의 구리 함량을 올리기 위한 토양 또는 식물 자체에 적용시 필요한 구리염의 양은 낮아진다. 구리 결핍 토양에서, 잎 적용시 킬레이트화 구리 2 kg/헥타아르가 식물 조직 내에 충분한 구리 이온을 첨가한 것으로 나타났다. 0.006 M 농도의 킬레이트화 구리 (0.25 내지 0.5 kg/헥타아르에 해당함) 의 잎 적용에 관한 새로 발견된 방법은 건조 중량 조직 분석을 정상적인 성장 및 발육을 위해 필요한 양의 10 배 이상 내지 60 배 수준으로 올렸고; 상기 새로운 방법은 잎 적용으로부터 합성 화합물에 비해 2 배 이상 내지 10 배 효과적이다. 즉, 합성 킬레이트를 유기 아민을 사용하여 중성화시킬 경우에 동일한 효능을 발견할 수 있다. 양이온의 실질적인 흡수를 최소화시키는 의도된 효과를 거스르는 직접적인 구배를 설정하는 것은 무기염의 삼투압일 수 있다. 따라서, 합성 킬레이트와의 유기 다관능성 아민의 용도는 그의 효능을 증가시킬 수 있다.

식물들은 통상 수많은 병원체로부터의 질병의 압력 하에 있고, 주어진 유발체로부터 발현된 효소는 다소 병원체 특이성이기 때문에, 몇몇 유발체의 적용은 더 큰 보호를 제공한다. 유발체를 멜라닌 합성 억제제와 함께 전달할 경우, 보호는 진균류에 대해 절대적일 수 있다. 따라서 다른 유형의 병원체 관련 효소 생성을 유도 또는 유발시키는 것으로 공지된 몇몇 화합물의 적용은 감염에 대한 더 큰 보호성을 제공하는 동시에, 감염후 투여될 경우, 감염율을 막거나 최소화시키고, 감염을 정지시켜야 한다.

따라서, 당업자는 결과적으로 식물 성장 저해를 일으키지 않고 살리실산을 사용하여 처리함으로써 질병 억제의 인지된 장점을 수득하는 방법을 찾아왔다. 따라서, 상기 목표를 달성 방법에 대한 오랜 동안 만족되지 않은 필요성이 있어 왔다. 본 발명은 그 필요성을 해결한다.

[발명의 상세한 설명]
본 발명의 요약

본 발명은 식물 성장을 저해하지 않고 질병에 대한 총 저항성을 향상시키는 방법에 관한 것이다. 이러한 방법은 넓게는 오르토-치환 벤조산, 및 유기 아민 및 유기 아민으로 대사될 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 질소-함유 화합물을 사용하여 식물을 처리하는 것에 관한 것이다. 이러한 방법은 동시에 식물을 킬레이트화 미량영양소(micronutrient) 금속을 사용하여 처리함으로써 더욱 향상됨이 발견되었다. 마지막으로, 식물이 에틸렌-유도 화합물로 추가 처리되는 경우 보다 더 나은 향상이 관찰되었다. 대안적으로, 벤조산 및 유도체 및 질소-함유 화합물이 치환 벤조산의 아민염으로서 적용될 수 있음이 발견되었다. 산, 질소-함유 화합물, 및 선택적으로, 킬레이트화 미량영양소 금속 및 에틸렌-유도 화합물은 적당한 담체 매질로 채워진(flocked) 용액으로서 식물의 잎에 적용되어야 한다.

질소-함유 화합물은 폴리아민, 3차 아민, 프로필아민, 및 대사하여 프로필아민을 생성하는 유기 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직한 화합물은 하기 구조를 갖는 유기 아민이다:

[식 중, R₁, R₂ 및 R₃ 는 동일하거나 상이하고, 수소 및 3 개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬 및 치환된 알킬로 이루어진 군으로부터 선택되며, 단 R₁, R₂ 및 R₃이 모두 수소인 것은 아니다]. 가장 바람직한 것은 모노에탄올아민, 프로필아민 및 디메틸아미노프로필아민(DMAPA)이다.

바람직한 오르토-치환 벤조산은 살리실산이다. 킬레이트화 미량영양소 금속은 바람직하게는 알칼리토금속, 전이금속 및 붕소로 이루어진 군으로부터 선택된다. 선택되는 에틸렌-유도 화합물은 인돌-3-부티르산이다.

본 발명의 방법은 다양한 경작 식물에 의해 나타나는 질병에 대한 저항성을 증가시키는 것으로 발견되었다. 가장 중요하게는, 상기 증가된 내성은 식물에서 질병을 방지 또는 최소화하기 위해 살리실산을 적용하려는 종래의 시도를 폄하하는해로운 효과없이 달성되었다. 상기 결과는 본 발명에 따라 질소-함유 화합물, 가장 바람직하게는 3차 아민 또는 프로필아민의 동시 적용에 의해 달성되었다. 따라서, 본 발명의 방법은 이전에 살리실산의 사용과 관련된 이점을 이용하려는 시도를 종래에 곤란하게 했던 문제를 해결하였다.

그러므로, 식물 성장을 저해하지 않고 식물 질병 저항성을 강화시키는 향상된 방법에 대한, 오랜기간 실감하여왔으나 만족되지 않았던 요구가 충족되었다. 본 발명의 상기 및 기타 장점 및 이점은 하기 상세한 설명 및 청구항에 대해 더욱 상세하게 설명될 것이다.

바람직한 구현예의 상세한 설명

본 발명은 식물 성장을 저해하지 않고 질병에 대한 식물 저항성을 향상시키는 방법을 제공한다. 본 발명의 방법은 살리실산 및 관련된 산 및 염을 적용하려는 종래의 시도를 곤란하게 했던 문제를 극복한다. 예를 들면, 살리실산을 사용하여 식물을 처리하는 것이 질병을 억제할 수 있다는 것이 공지되어 온 반면, 불행하게도 이 처리는 또한 식물의 상당한 발육저해, 및 심지어 치사를 일으켰다. 살리실산 처리의 이로운 결과를 이용하는 것이 종래에는 불가능했다. 놀랍게도, 본 출원인은 산을 사용한 처리가 질소-함유 화합물, 바람직하게는 선택된 아민과 조합되는 경우, 해로운 효과가 극복되고, 질병에 대한 식물 저항성이 성장에 대한 해로운 효과 없이 향상됨을 발견하였다.

본 발명은 넓게는 식물 성장을 저해하지 않고 질병에 대한 식물 저항성을 향상시키는 방법에 관한 것이다. 가장 넓은 면에서, 본 발명은 오르토-치환 벤조산, 및 유기 아민 및 유기 아민으로 대사될 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 질소-함유 화합물을 사용하여 식물을 처리하는 것에 관한 것이다. 가장 바람직한 오르토-치환 벤조산은 살리실산이다. 바람직한 질소-함유 화합물은 폴리아민, 3차 아민, 프로필아민 및 대사되어 프로필아민을 생성하는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 특히 바람직한 아민의 군은 하기의 구조를 갖는 것들이다:

[식 중, R₁, R₂ 및 R₃은 동일하거나 상이하고, 수소 및 탄소수 3 이하의 알킬 및 치환된 알킬로 이루어진 군으로부터 선택되며, 단, R₁, R₂ 및 R₃이 모두 수소인 것은 아니다]. 특히 바람직한 것은 모노에탄올아민, 프로필아민 및 DMAPA 및 그들의 혼합물이다. 이와는 달리, 산 및 아민은 그 산의 아민염으로서 적용될 수 있다. 가장 바람직한 것은 살리실산의 아민염이다.

추가적인 방법은 킬레이트화 미량영양소 금속을 사용하여 처리하는 것을 포함함으로써 달성되었다. 바람직하게는, 이러한 금속은 알칼리토금속, 전이금속 및 붕소로 이루어진 군으로부터 선택된다. 예시적 양이온은 구리, 아연 및 망간을 포함한다.

최종적으로, 에틸렌-유도 화합물을 포함하여 처리하는 것이 이로울 수 있다는 것이 발견되었다. 상기 에틸렌-유도 화합물의 예는 인돌-3-부티르산이다.

선택적인 킬레이트화 미량영양소 금속 및 에틸렌-유도 화합물과 함께, 오르토-치환 벤조산 및 질소-함유 화합물이 식물의 잎에 적용되어야 한다. 바람직한 처리는 적당한 담체 매질 중 상기 화합물 용액을 잎에 적용하는 것을 포함한다. 가장 바람직한 담체 매질이 물인 반면, 비료 용액 및 기타 농업적으로 허용가능한 매질이 사용될 수 있다. 오르토-치환 벤조산은, 약 0.1 M 이하, 바람직하게는 약 0.0001 M 내지 약 0.01 M의 농도로 처리 용액 중에 존재해야 한다. 그러나, 질소-함유 화합물은 상당히 더 높은 백분율로, 약 25 중량% 이하로 존재할 수 있다.

본 발명을 더욱 이해하도록 하기 위해, 하기 실시예가 주로 그의 특정한 더욱 구체적 세부사항을 설명한다.

실시예 1

1.5 ×10^-2 M Cu(Ⅱ), 1.5 ×10^-2 M Zn(Ⅱ), 1.8 ×10^-2 M Mn(Ⅱ), 및 3.8 ×10^-3 M 의 살리실산의 나트륨 염으로 이루어진, 수산화나트륨으로 중화된 킬레이트화 금속 이온의 용액을 금어초(snap dragon) 에 적용했다. 상기 적용에 의해 식물은 심각한 손상을 입었고, 어떤 식물은 죽었다. 동시에 1.5 ×10^-2 M Cu(Ⅱ), 1.5 ×10^-2 M Zn(Ⅱ), 1.8 ×10^-2 M Mn(Ⅱ), 및 3.8 ×10^-3 M 의 살리실산의 아민으로 이루어진, 다관능성 아민으로 중화된 킬레이트화 금속 이온의 용액을 금어초에 적용하였지만, 어떤 가시적인 손상도 일어나지 않았다.

실시예 2

대학 연구에서 본 발명에 따른 용액을 사용하여 분말성 노균병균(mildew)에 감염된 게르버 다이시(Gerber Daisy)를 처리했다. 10 g/ℓ의 살리실산, 20 g/ℓ의 DMAPA 및 각각 2 % 의 구리(Ⅱ), 아연(Ⅱ) 및 망간(Ⅱ)을 함유하는 농축 용액을 제조했다. 시트르산과 모노에탄올아민을 사용하여 킬레이트화된 산화물 형태로 상기 금속을 제공했다. 이 농축 용액을 물로 50:1 로 희석했다. 하기 용액 중 성분의 농도는 약 0.0015 M 의 살리실산의 아민 염, 각각 0.006 M 의 구리(Ⅱ) 및 아연(Ⅱ), 및 0.007 M 의 망간(Ⅱ) 이었다. 시판되고 있는 옥신 (인돌-3-부티르산)을 에틸렌 유도 화합물로서 첨가했다. 이렇게 제조한 용액을, 물의 양을 조절하면서 분말성 노균병균에 감염된 게르버 다이시(Gerber Daisy)에 적용했다. 잎에 1회 적용으로 감염을 방지할 수 있음이 발견되었다. 상기 동일 용액을 2주 간격으로 연속 적용하면 계속적으로 감염을 방지할 수 있었다. 살리실산/아민 용액을 사용하여 처리된 모든 식물은 연구의 말기에 가시적인 손상이 없었다. 잎에 물만을 적용한 대조 식물 모두는 죽었다.

실시예 3

야외 테스트에서, 탄저병에 감염된 약 700 에이커의 수박을 대조군과 함께 본 발명의 용액을 사용하여 처리했다. 농축 용액을 실시예 2 에 따라 제조했다. 적용하기 위한 최종 용액을 물로 19:1 로 희석했다. 최종 용액 중 성분의 농도는 약 0.0038 M 의 살리실산의 아민 염, 각각 0.015 M 의 구리(Ⅱ) 및 아연(Ⅱ), 및 0.018 M 의 망간(Ⅱ) 이었다. 또한, 옥신을 에틸렌-유도 화합물로서 첨가했다. 상기 용액으로 한번 처리하면 탄저병에 의한 추가 감염을 방지할 수 있었다. 2주 후, 동일한 용액으로 두 번째 처리했다. 처리된 모든 식물도 추가 손상된 흔적이 없었다. 물로만 잎에 처리된 야외의 대조군은 수확을 얻을 수 없었다. 사실상, 처리되지 않은 모든 식물은 죽었다.

실시예 4

본 발명에 따라 셀러리(celery)를 유사한 용액으로 성공적으로 처리했다. 살리실산, 아민, 킬레이트화 미량영양소 금속 및 에틸렌-유도 화합물을 함유한 최종 용액을 실시예 3 에 따라 제조했다. 이 용액을 플로리다 야외의 셀러리의 잎에 적용했다. 성장기 동안에 3회 적용했다. 질병은 없었지만, 생물량(biomass) 및 크기의 증가를 수확기에 기록했다. 대조군 식물을 물로 처리했다. 처리한 샘플 30개 및 대조군 30개를 사용하여 생물량 및 크기를 수확기에 기록했다. 대조군 식물의 수확량은 1개의 식물에 대해 평균 1.04 kg 이었지만, 살리실산/아민 용액으로 처리된 것은 1개의 식물에 대해 평균 1.32 kg 이었다. 식물의 높이도 평균 61 cm에서 64 cm 로 증가했다. 따라서, 본 발명의 처리에 따라, 식물의 발육은 억제되지 않았고, 결과적으로, 크기는 5 % 증가하고, 생물량은 27 % 증가했다.

실시예 5

산업 표준에 대한 살리실산/아민 용액을 시험하는 독립된 실험실에 의해 일련의 시험을 수행하였다. 용액 중 화합물의 몰 농도가 하기와 같다:

상기 기재된 용액을 병원체 접종 전 (보호용) 및 후 (치료용)에 적용하였다. 결과를 하기 표에 나타내었다:

실시예 6

옥수수를 실시예 3 에 따른 용액으로 처리하였는데, 물로 50:1 로 희석한 용액을 사용했다. 질병은 성장기 동안 없었지만, 낟알의 증가를 수확기에 기록했다. (물로 3회 처리한) 대조군에 대한 수확기의 1 에이커 당 평균 수확량은 1 에이커 당 약 181.9 부셀(bushel)이고, 본 발명에 따라 처리된 야외의 평균 수확량은 1 에이커 당 192.5 부셀이었다. 상기 모두에, 질소를 1 에이커에 대해 100 파운드 비율로 적용했다.

실시예 7

본 발명에 따라 레드 오크(Red Oak) 상추를 처리했다(오스트레일리아의 퀸스랜드(Queenland) 대학에서 수행된 실험). 심은 직후 열매가 맺는 초기에 한번의 분무로 질병을 방지했다. 또한, 직경과 크기가 상당히 증가했다. 상기 실시예 3 에 따른 처리 용액을 제조했고, 열매가 맺는 초기에 식물의 잎에 적용했다. 10개의 식물을 상기 용액으로 처리했고, 추가적인 10개의 식물을 물로 처리된 대조군으로서 유지했다. 식물의 평균 직경은 25.2 cm 에서 27.7 cm 로 약 10 % 증가했다. 마찬가지로, 식물의 평균 크기는 14.8 cm 에서 16.7 cm 로 약 13 % 증가했다. 따라서, 본 발명의 성장 처리로 질병을 방지하였을 뿐만 아니라, 놀랍게도 수율도 상당히 증가했다.

실시예 8

레드 오크 상추를 사용한 또 다른 실험에서, 수율이 상당히 증가했음을 알 수 있었다. 상기의 실시예 7 에 따라 적용했다. 또한, 본 발명에 따른 용액으로 10개의 식물을 처리했고, 10개의 식물을 물로 처리된 대조군으로 유지했다. 수확기에 식물의 상부와 뿌리를 수집하고 세척하여 무게를 재었다. 상부의 평균 중량은 186.40 gm 에서 226.67 gm 로 22 % 증가했다. 뿌리의 평균 중량은 59.80 gm 에서 78.89 gm 로 32 % 씩이나 증가했다. 결국, 전체 중량은 246.20 gm 에서 305.56 gm 로 약 24 % 증가했다. 따라서, 본 발명의 처리로 질병을 방지하였을 뿐만 아니라, 놀랍게도 수율도 상당히 증가했다.

실시예 9

그린 오크 레터스(Green Oak) 상추를 사용하여 또 다른 테스트를 수행하여 질병과 식물의 직경을 측정했다. 실시예 7 의 용액을, 이식 직후 열매가 맺는 초기에, 1회 적용했다. 15개의 식물을 상기 용액으로 처리하고, 또 다른 15 개를 물로 처리된 대조군으로서 유지했다. 바깥쪽 잎 말단의 직경을 측정했다. 전체에서 식물 1개를 제거하고 뿌리를 검사하여 질병률을 정했다. 시각에 의한 질병률은 1 내지 5 등급으로 정했고, 뿌리의 등급 1 은 손상되지 않은 것이고, 심각한 피티엄(pythium) 손상을 보여주는 뿌리는 등급 5 로 정했다. 본 발명에 따른 처리는 식물의 평균 직경을 18.93 cm 에서 23.07 cm 로 22 % 증가시켰다. 질병률에 대해 더 극적인 향상이 있었다. 대조군은 평균 질병률은 3.38 이었고, 본 발명에 따라 처리된 식물은 극적으로 평균 2.00 으로 감소했다. 따라서, 질병률의 눈부신 향상(즉, 59 %)은 1회 잎에의 적용으로 달성되었다.

실시예 10

본 실시예는, 다른 아민을 사용하였을 때, 성장 억제에 있어서 살리실산의 효과를 실증한다. 작업은 Texas A & M Corp. Biotechnology Center (College Station, Texas)에서 수행되었다.

1개의 포트(pot) 당 5개의 종자를 심고, 발아 후에는 1개의 포트 당 2개로 줄였다. 비료는 사용하지 않았다. 18일 후에 잎에 적용했다. 그 다음, 식물의 상부를 2주 후에 수확하고, 오븐에서 건조했다. 하기의 4개의 배합물을 잎에 적용하기 위해 사용했다:

배합물 1 그램

물 460

DMAPA 5

살리실산 5

배합물 2 그램

물 500

MEA 200

시트르산 200

살리실산 8

DMAPA 17

포름산 10

배합물 3 그램

물 460

살리실산 5

DMAMP (80 %) 4

배합물 4

물 대조군

건조 중량이 살리실산의 사용으로 인하여 감소하지 않는 것이 관찰되었고, 아민의 존재가 성장 억제를 예방하였다. 실제, 배합물 1 을 사용할 경우, 대조군으로서 배합물 2 및 3 을 사용함으로써 대조군에 있어서 건조 중량이 무의미하게 감소하였던 것에 비해, 건조 중량이 약간 증가하였다.

실시예 11

질소를 사용하지 않은 것을 제외하고 실시예 6의 과정을 따랐다. 시험 식물은 콩이었다. 대조군(물로 처리됨)에 대한 수확시 에이커당 평균 단위가 에이커당 44.6 부셀이었고, 반면 실시예 6에서 사용된 용액으로 처리된 식물에 대한 에이커당 평균 필드는 에이커당 49.4 부셀이었음을 발견하였다. 실시예 6 및 이 실시예 모두의 경우에서, 용액은 2 % 용액으로서 사용되었다.

본 발명의 상기한 상세한 설명은 특허법의 요건에 따르고, 설명 및 예시를 목적으로한 주로 특히 바람직한 구현예에 관한 것이다. 그러나, 본 발명의 범위 및 취지로부터 이탈하지 않고 구체적으로 기재된 방법에서 많은 변형예 및 변경이 이루어질 수 있음은 당업자들에게 명백할 것이다. 예를 들면, 살리실산 및 아민이 바람직한 반면, 다른 유기산 및 아민이 사용될 수 있다. 또한, 살리실산의 아민염이 사용될 수 있다. 또한, 수용액 중의 산/아민염을 희석하는 것이 바람직한 반면, 농업적으로 허용가능한 다른 담체에서 전달될 수도 있다. 또한, 본 출원인은 예기치않게 개선된 결과가 달성되는 것에 대한 이유를 설명하려고 시도하였지만, 메커니즘이 완전히 이해되지 않기 때문에, 본 출원인은 제안된 이론에 구애되기를 바라는 것은 아니다. 그러므로, 본 발명은 기재되고, 설명된 바람직한 구현예에 제한되는 것이 아니며, 모든 변형예를 포함하고, 이는 하기 청구항의 범위 내에 해당할 수 있다.

Claims

식물 성장을 저해하지 않고 질병에 대한 식물의 내성을 향상시키는 방법으로서, 하기를 사용하여 식물을 처리하는 것을 포함하는 방법:

살리실산;

모노에탄올아민, 프로필아민 및 디메틸아미노프로필아민(DMAPA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 질소-함유 화합물;

알칼리 토금속, 전이 금속 및 붕소로 이루어진 군으로부터 선택되는 킬레이트화 미량영양소 금속; 및

에틸렌-유도 (ethylene-inducing) 화합물로서 옥신.
제 1 항에 있어서, 적절한 담체 매질 중 25 중량% 이하의 질소-함유 화합물 및 0.0001 M 내지 0.01 M 의 살리실산을 갖는 용액을 사용하여 식물을 처리하는 것을 특징으로 하는 방법.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 에틸렌-유도 화합물이 인돌-3-부티르산인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 처리가 식물의 잎을 처리하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
식물 성장을 저해하지 않고 질병에 대한 식물의 내성을 향상시키는 방법으로서, 하기를 포함하는 방법:

살리실산, 및 모노에탄올아민, 프로필아민 및 디메틸아미노프로필아민(DMAPA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 질소-함유 화합물을 사용하여 식물을 처리함.
제 6 항에 있어서, 킬레이트화 미량영양소 금속을 추가로 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 7 항에 있어서, 상기 금속이 알칼리 토금속, 전이 금속 및 붕소로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 6 항에 있어서, 에틸렌-유도 화합물로서 옥신을 추가로 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 6 항에 있어서, 킬레이트화 미량영양소 금속 및 에틸렌-유도 화합물로서 옥신을 사용하여 식물을 추가 처리하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 6 항에 있어서, 적절한 담체 매질 중 25 중량% 이하의 질소-함유 화합물 및 0.05 M 이하의 살리실산을 갖는 용액을 사용하여 식물을 처리하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 용액 중 산의 농도가 0.0001 M 내지 0.01 M 인 것을 특징으로 하는 방법.
제 6 항에 있어서, 상기 살리실산 및 질소-함유 화합물이 살리실산의 아민염으로서 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 6 항에 있어서, 상기 처리가 식물의 잎에 처리하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
식물 성장을 저해하지 않고 질병에 대한 식물의 내성을 향상시키는 방법으로서, 하기를 포함하는 방법:

살리실산 및 디메틸아미노프로필아민(DMAPA)을 사용하여 식물을 처리함.
삭제
제 15 항에 있어서, 킬레이트화 미량영양소 금속을 추가로 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 17 항에 있어서, 상기 금속이 알칼리 토금속, 전이 금속 및 붕소로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 15 항에 있어서, 에틸렌-유도 화합물로서 옥신을 추가로 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 15 항에 있어서, 적절한 담체 매질 중 25 중량% 이하의 디메틸아미노프로필아민 및 0.1 M 이하의 산을 갖는 용액을 사용하여 식물을 처리하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 20 항에 있어서, 상기 용액 중 산의 농도가 0.0001 M 내지 0.01 M 인 것을 특징으로 하는 방법.
제 15 항에 있어서, 상기 살리실산 및 디메틸아미노프로필아민이 상기 살리실산의 아민염으로서 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 15 항에 있어서, 상기 처리가 식물의 잎을 처리하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.