KR101952220B1 - 실리케이트계 기질을 사용하여 식물을 성장시키는 방법 및 시스템, 내생성 글리코피라노실-단백질 유도체를 위한 외생성 글리코피라노사이드 사용에 의한 향상된 광합성 생산성 및 광안전화 재배, 및 그를 위한 제제, 방법 및 시스템 - Google Patents

실리케이트계 기질을 사용하여 식물을 성장시키는 방법 및 시스템, 내생성 글리코피라노실-단백질 유도체를 위한 외생성 글리코피라노사이드 사용에 의한 향상된 광합성 생산성 및 광안전화 재배, 및 그를 위한 제제, 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

글리코피라노실글리코피라노사이드 및 아릴-α-D-글리코피라노사이드를 비롯한 글리코피라노사이드를 사용한, 더욱 특히, 말단 만노실-트리오스를 포함하는 하나 이상의 화합물을 사용하여, 경우에 따라 실리콘계 기질과 같은 하나 이상의 광 반사성 및/또는 굴절성 물질에 의해 향상된 광 존재하에서 신규한 광안전화 처리를 기본으로 한 식물 성장을 증진시키는 방법이 제공된다. 또한, 식물에 일반적으로 적용하기 위한 상기 화합물에 대한 화학적 합성 방법이 개시된다. 실리케이트 마이크로비드는 식물의 뿌리가 지지되고 심어져 있는 땅 또는 기질 위에 광을 식물 아래 및 주변으로 분포시켜서 광이 엽면을 향하여 굴절 또는 반사되게 한다.

Description

실리케이트계 기질을 사용하여 식물을 성장시키는 방법 및 시스템, 내생성 글리코피라노실-단백질 유도체를 위한 외생성 글리코피라노사이드 사용에 의한 향상된 광합성 생산성 및 광안전화 재배, 및 그를 위한 제제, 방법 및 시스템{METHODS AND SYSTEMS FOR GROWING PLANTS USING SILICATE-BASED SUBSTRATES, CULTIVATION OF ENHANCED PHOTOSYNTHETIC PRODUCTIVITY AND PHOTOSAFENING BY UTILIZATION OF EXOGENOUS GLYCOPYRANOSIDES FOR ENDOGENOUS GLYCOPYRANOSYL-PROTEIN DERIVATIVES, AND FORMULATIONS, PROCESSES AND SYSTEMS FOR THE SAME}
본 출원은 2011년 11월 21일 출원된 미국 가출원 번호 61/561,992호 및 2012년 7월 31일 출원된 미국 가출원 번호 61/677,515호를 우선권 주장하며, 이들의 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.
분야
본 명세서에 개시된 실시양태는 식물을 처리하기 위한 방법, 제제 및 장치에 관한 것이고, 더욱 자세하게는, 본 발명은 글리코피라노사이드 및 유도체를 포함하는 제제의 적용에 의한 광안전화(photosafening) 선택성을 갖고서, 실리콘계 기질과 같은 광 반사성 및/또는 굴절성 물질 존재하에서 식물을 성장시키는 방법에 관한 것이다.
식물의 성장은 광합성의 효율에 따라 달라지므로, 광이 필요하다; 그러나, 광 세기는 오염물, 미립자, 및 차폐에 의해 감소된다. 고 위도 지역에서는, 특히 낮이 짧은 계절 및 나쁜 날씨 동안, 낮은 광 세기 및 일광에 대한 짧은 노출은 녹색 식물의 성장을 제한한다. 또한, 온실에서는 막, 인공 조명 및 보호 하우징을 통하여 투과하는 동안 광이 손실된다. 통상의 줄뿌림 작물재배 상황하에서는, 땅 자체에 의한 흡수로 광이 손실된다. 전기 조명하에서 재배될 때, 비용을 감당할 수 있도록 유지되어야 하는 비교적 낮은 광 세기하에서의 광합성 효율이 무엇보다 중요하다. 광을 식물 위로 빛나게 하는 방식으로 광을 재분산시킴으로써 광합성을 위한 유용한 광을 부가할 필요가 존재한다. 또한, 특정 시기에, 광 포화의 관점에서 과도한 광은 광저해 및 광호흡을 초래할 수 있다. 광포화 환경 조건하에서 광합성에서 조우될 수 있는 이들 생리적 상태는 생산성을 효과적으로 감소시키고 또 약화시킨다. 따라서, 광 포화의 억제 효과를 광안전화시키기 위한 부수적 필요가 충족되어야 한다.
식물의 성장은 또한 특히 세포 내의 글루코오스의 조달에 의존하지만, 저장된 글루코오스의 적시의 직접적 방출과 저장으로부터 글루코오스의 세포내 이동(displacement)을 위한 기질은 이전에서 확인되어 있지 않았다. 또한, 피라노오스의 대사 경로에서 α-D-글리코피라노오스의 관여는 완전히 정의되어 있지 않았다.
일반적으로, 치환된-α-D-글리코피라노사이드는 전형적으로 식물에서 불활성화되는 것으로 간주되어 왔으므로, 외생적으로 이들이 식물에 이용될 수 있게 하는 것에 의해 식물 성장 활성을 유도할 수 없다. 그러나, 이전의 가르침과는 반대로, 본 명세서에 개시된 실시양태의 방법 및 제제는 치환된 글리코피라노사이드를 식물에 적용한다. 이들 선택된 글리코피라노사이드가 세포에 들어가면, 이들은 글루코오스를 이동하기 위한 외생성 기질로 작용하므로, 대부분의 치환된-α-D-글리코피라노사이드는 당단백질에 저장된 것으로부터 글루코오스를 이동하는 것으로 인정되고 있다. 글루코오스는 식물에서 에너지 저장고이므로, 탄소를 저장 당단백질로부터 최대 이동에 할당하도록 α-D-글리코피라노사이드를 적용하는 것은 작물이 잠재수량의 비례적으로 향상되게 할 수 있다.
본 발명에 개시된 실시양태의 목적은 식물 성장을 향상시키기 위하여 재분포된 광에 의해 식물을 처리하고 재배하기 위한 방법을 제공하는 것이다. 본 발명에 개시된 실시양태의 다른 목적은 하나 이상의 글리코피라노사이드, 바람직하게는, α-D-글리코피라노오스 화합물을 포함하는 제제를 실리콘계 기질로부터 굴절되거나 또는 반사된 여분의 광으로부터 초래된 광 포화에 노출될 수 있는 식물에 적용하는 것에 의해 식물을 광안전화시키는 방법 및 제제를 제공하는 것이다.
본 발명에 개시된 실시양태의 다른 목적은 하나 이상의 글리코피라노사이드, 바람직하게는 치환된-α-D-글리코피라노사이드, 및 가장 바람직하게는 알킬-α-D-만노피라노사이드; 및 그의 염, 유도체 및 조합물을 포함하는 제제를 식물에 적용하는 것에 의해 포화된 광 환경으로부터 광안전화시키고 또 식물을 처리하기 위한 방법 및 제제를 제공하는 것이다.
본 발명에 개시된 실시양태의 다른 목적은 고도로 바람직한 전자-공여성 아릴-α-D-글리코피라노사이드와 같은, 그의 바람직한 예가 아미노페닐-α-D-만노피라노사이드인 글리코피라노사이드의 하나 이상의 합성 성분을 식물에 적용하는 것에 의해 식물을 처리하고 식물 성장을 향상시키기 위한 방법 및 제제를 제공하는 것이다.
본 발명에 개시된 실시양태의 다른 목적은 하나 이상의 치환된-α-D-글리코피라노사이드의 제제를 녹색 식물에 적용하는 것에 의해 식물을 처리하고 또 식물 성장을 향상시키기 위한 방법 및 제제를 제공하는 것이다.
본 발명에 개시된 실시양태의 또 다른 목적은 글리코피라노사이드, 그의 염과 유도체 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을, 향상된 광합성 효율을 위해 광을 재지시하는 고체 매질 존재하에서 재배될 때 광 포화에 대한 광안전화제(photosafener)로서, 식물, 특히 녹색 식물에 적용하는 것에 의해 식물을 처리하고 식물 성장을 향상시키기 위한 방법 및 제제를 제공하는 것이다.
본 발명에 개시된 실시양태의 더 다른 목적은 상술한 글리코피라노사이드 화합물, 그의 염과 유도체 및 그의 조합을 식물에 외생적으로 적용하는 것으로부터 기인하는, 고도로 치환된 α-D-글리코피라노실-당단백질로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 내생성 생화학적 처리하기 위한 제제를 제공하는 것이다.
본 발명에 개시된 실시양태의 다른 목적은 칼슘 및 망간의 2가 양이온을 사용하여 상술한 글리코피라노사이드 화합물을 활성화하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 개시된 실시양태의 또 다른 목적은 촉매, Mn, Ca 및 K 상의 고도로 치환된 α-D-글리코피라노사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 화학적으로 합성하는 방법을 제공하는 것이다.
다른 실시양태는 기후 변화 가스, 이산화탄소를 격리시키기 위하여 소다라임 실리케이트(sodalime silicate) 마이크로비드의 알칼리 특성을 이용하는 것이다. 마이크로비드에서 식물의 배양은 증가된 수준의 이산화탄소 가스를 비롯한 산성 식물 영양분을 연속적으로 흘려주는 것과 함께 pH-적절 환경을 유지하기 위한 시스템의 개발에 의해 달성되었다.
본 발명에 개시된 실시양태의 또 다른 목적은 칼슘 및 망간의 이가 양이온을 사용하여 상술한 글리코피라노사이드 화합물을 활성화하는 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적 및 기타 목적은 도면 및 특허청구범위와 함께 본 명세서의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.
요약
유리 마이크로비드와 같은 광 반사성 및/또는 굴절성 물질은 광합성 활성 방사선(PAR)의 세기를 증강시킨다. 이들 물질이 잎 근처에 위치하면, 이들 물질은 PAR 광이 엽면(phylloplane)으로 보내어서 광을 부가한다. 본 명세서에 개시된 글리코사이드 제제를 공동적용하는 것을 통하여, 식물은 마이크로비드와 같은 광 반사성 및/또는 굴절성 물질로부터 광을 효율적으로 이용한다. 식물은 알칼리성 및 광 포화 문제를 극복한 본 명세서에 개시된 방법에 의해 광 반사성 및/또는 굴절성 물질에서 재배될 수 있다; 그러나, 광 반사성 및/또는 굴절성 물질의 주된 적용은 광이 제한되는 환경에서 광 세기를 증강시키기 위하여 온실 및 토지에서 실시될 것이다. 광은 태양 또는 인공광 어떤 광원의 것이어도 된다. 식물 아래 및/또는 식물 위에 박층(thin layer)을 적용하는 것은 광을 잎 위에 비추게 할 것이다. 또한, 예컨대 온실벽 및 지지체 표면의 기질에 광 반사성 및/또는 굴절성 물질을 혼입시키는 것은 광 공급원으로 될 것이다.
농작물 이용의 일례는 딸기 재배시 배치된 긴 줄의 플라스틱 시트에 유리 마이크로비드를 혼입하는 것이다. 마이크로비드는 접착제 위에 적용되어 플라스틱을 코팅하거나 또는 제조하는 동안 시트에 혼입될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시양태의 방법 및 제제는 글리코피라노사이드가 저장된 것으로부터 글루코오스를 경쟁적으로 이동시켜 글루코오스가 식물 성장에 기여하게 하는 것을 기본으로 하여 개발되었다. 식물에서 탄소 분배를 초래하는 특이성(Specificity)은 당단백질과 복수의 글리코피라노실의 결합으로 글리코피라노실-당단백질 사량체 형성을 초래하는 것에 의해 결정된다.
글리코피라노실글리코피라노사이드, 및 아릴-α-D-글리코피라노사이드를 포함한 글리코피라노사이드, 더욱 특히 경우에 따라 실리콘계 기질 존재하에서 아민과 같은 전자 공여체를 포함하는 하나 이상의 화합물을 사용한 신규 광안전화 처리법을 기본으로 한 식물 성장 증진방법이 개시되어 있다. 또한, 식물에 일반적 적용을 위해, 상기 화합물에 대한 화학적 합성 방법도 개시되어 있다.
특정 실시양태에 의하면, 실리케이트 마이크로비드 등과 같은 광 반사성 및/또는 굴절성 물질은 식물의 뿌리가 지지되거나 심어져 있는 땅이나 기질 위로, 식물 아래 및 주변에 분포시켜 광이 엽면을 향하여 굴절되거나 반사되게 한다; 또한, 식물은 지지 매질로서 굴절성 마이크로비드와 같은 광 반사성 및/또는 굴절성 물질의 베드 볼륨(bed volume)에서 재배될 수 있다. 실리케이트 마이크로비드와 같은 광 반사성 및/또는 굴절성 물질은, 다르게는, 잎 근처, 땅 표면 위, 아래 및 주변에 분포되거나 또는 식물 재배 건물의 하부구조 표면에 분포될 수 있다.
특정 실시양태에 따르면, 마이크로비드의 굴절 특성은, 수관(canopy)이 들어찰 때까지의 특히 초기 성장 단계 동안, 땅 또는 기질 표면으로부터, 및 식물의 싹으로부터 잎 위로의 광 분포를 개선하도록 이용될 수 있다. 유사하게, 보통의 토양과 비교할 때, 굴절성 마이크로비드의 박층 위에 기록된 광 세기는 20% 내지 80% 더 높았다. 또한, 염료, 도료, 반사방지제, 및 UV-흡수제와 같은 것으로 코팅된 마이크로비드는 특정 파장의 광을 엽면으로 향하게 하도록 유익하게 이용될 수 있다. 마이크로비드는 또한 프리바이오틱스(prebiotics), 진균, 및 세균과 같은 유익 미생물에 의해 코팅될 수 있다; 또한 마이크로비드는 분산 매개체로서 영양분 코팅을 동반할 수 있다. 마이크로비드는 또한 부가적 광으로 이득을 얻는 위치에서 기질, 벽, 워크웨이(walkway), 카운터탑(countertop), 테이블, 종이, 플라스틱 시트 및 스트립 상에 분포될 수 있다.
고체 지지체 매질로 작용하는 이외에, 마이크로비드는 광을 굴절시키므로, 광합성 효율을 향상시킨다. 마이크로비드로부터 광 세기(I)에 대한 증강은 생산성 개선 가능성을 갖지만, 포화까지 증가하면, 광호흡이 결과에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 적절한 처리에 의해 마이크로비드에서 식물을 재배하는 방법이 개발되었다.
다른 특정 실시양태에 따르면, 소다라임 실리케이트 마이크로비드의 알칼리성 특성은 수경재배(hydroponic) 지지 매질에 의해 이산화탄소의 분포 및 격리를 개선시키기 위해 이용될 수 있다. 마이크로비드에서 식물의 배양은 증가된 수준의 이산화탄소 가스를 비롯한 산성 식물 영양분의 연속적인 유동통과에 의해 pH-적절 환경을 유지하기 위한 시스템을 개발하는 것에 의해 달성하였다.
도 1은 특정 실시양태에 따라 영양분 또는 시험 용액으로 습윤화된 마이크로비드에서 재배로부터 완전히 뽑힌 크로커스(Crocus)의 사진이다; 이 이미지는 뿌리를 물에 침지한 결과를 도시하며, 상기 뿌리는 비드로부터 뽑혀서 온전한 뿌리의 방해받지 않은 광증거자료를 허용한다.
도 2a는 특정 실시양태에 따라 500 μm nmd 마이크로비드 중에서 콜레우스(coleus) 삽목(cutting)의 영양 번식 사진이다.
도 2b는 손상의 증거없이 온전한 마이크로구조를 나타내는 실리케이트 마이크로비드로부터 부드럽게 뽑힌 식물 뿌리 사진이다.
도 3은 본 발명의 완충 영양분 용액과 함께 700 μm nmd 실리케이트 비드에서 재배된 옥수수 사진이다. 대조군인 좌측은 5 cm 곧은 뿌리를 나타내었다. 특정 실시양태에 따른 인독실 글리코피라노사이드에 의해 처리된 식물, 좌측,은 7 cm 곧은 뿌리를 나타내었다.
도 4A는 특정 실시양태에 따른 본 발명의 완충된 영양분 용액 중, 700 μm nmd 실리케이트 비드에서 배양된 페이퍼화이트 수선화 사진이다.
도 4B는 인독실 글리코피라노사이드에 의해 처리된 구근, 우측,에 비하여 적은 부피를 갖는 식물 뿌리를 나타내는 대조군, 좌측,의 사진이다.
도 4C는 실리케이트 지지 매질을 통하여 유동 통과하는 완충 영양분의 측정된 풍부함에 의해 허용된 5개 구근의 조밀한 공간의 배양을 도시하는 영상이다.
도 5는 특정 실시양태에 따라 300 μm nmd 실리케이트 마이크로비드에서 "닌세이(Ninsei)" 품종의 사진이다.
도 6은 특정 실시양태에 따라 제제의 다양한 잎 적용 후 래디쉬 뿌리 성장 속도의 그래프이다.
도 7은 영양분 대조군(좌측)과 비교한, 500 μM 메틸-α-D-만노피라노사이드(MeM)에 의해 처리된 후 래디쉬 싹(우측)의 사진이다.
도 8은 특정 실시양태에 따른 제제에서 침지한 후 래디쉬 싹 성장 속도의 그래프이다.
도 9는 특정 실시양태에 따른 제제의 잎 적용한 후 래디쉬 싹 성장 속도 그래프이다.
도 10은 영양분 대조군(좌측)과 비교한, 10 μM p-아미노-페닐-α-D-만노피라노사이드(APM)에 의해 처리된 후의 래디쉬 싹(우측)의 사진이다.
도 11A 및 도 11B는 마이크로비드로부터 굴절된 광의 개략적 다이아그램이다.
도 12는 편광 필터를 통하여 나타낸 마이크로비드 층 위의 아우라의 사진이다.
도 13은 글루코오스의 경쟁적 이동에 대한 렉틴 주기의 다이아그램이다.
도 14는 특정 실시양태에 따른 기질에 매립된 마이크로비드의 다이아그램이다.
도 15는 특정 실시양태에 따른 상부 테두리에 결합된 마이크로비드층을 갖는 식물에 대한 플라스틱 플랫의 사진이다.
도 16은 특정 실시양태에 따른 상부 테두리에 결합됨 마이크로비드층을 갖는 광택이 있는 세라믹 화분의 사진이다.
도 17은 특정 실시양태에 따른 하부구조 물질의 부분에 접착된 마이크로비드를 갖는 온실 폴리에틸렌 막의 사진이다.
상세한 설명
본 명세서에 개시된 방법 및 제제는 광합성 생산성을 향상시키고 또 광안전화제에 의해 식물을 처리하기 위해 고안된다. 광합성 효율의 향상은 실리케이트와 같은 하나 이상의 광 반사성 및/또는 굴절성 물질을 식물의 하부 표면, 새싹에 적용하거나, 또는 광이 엽면을 향하여 굴절되고 반사되게 배치된 곳에서 식물을 재배하는 것에 의해 달성된다. 광 포화 상태에 관련하여서, 하나 이상의 글리코피라노사이드를 제제화하는 것에 의해 일반적으로 달성된 연속적 식물 성장 개선을 위해 광안전화제에 의한 친활성(proactive) 처리가 개시되어 있다. 상기 제제는, 광호흡 또는 광저해를 초래할 광 포화의 환경적 스트레스하에서 광합성을 개선하는 광안전화제로서, 습윤화된 고체 매질에 적용하는 것을 통하여, 바람직하게는 건조 또는 액체 형태로 직접적으로 식물에 적용될 수 있다.
특히, 상기 광안전화제 제제는 일반적으로 식물에 글리코피라노사이드 및 합성 전구체 성분을 제공하여 성장을 개선시키며, 상기 성분은 비제한적으로 다양한 바람직한 치환된 글리코피라노사이드, 예컨대, 아미노페닐만노-피라노사이드, 아미노페닐자일로사이드, 아미노페닐프럭토푸라노사이드, 글리코피라노실글리코피라노사이드, 테트라아세틸만노피라노오스; 및 인돌 카복실레이트, 인독실 아세틸 글리코피라노사이드, 이사틴, 이사탄, 이사톡심, 이디루빈 및 니트로벤즈알데히드인도게나이드와 같은 화합물을 적용하는 것에 의해 광안전화를 통한 식물 성장을 자극할 수 있는 인독실 글리코피라노사이드를 포함한다.
특정 실시양태에 따르면, 식물 성장을 연속적으로 증가시키기 위한 식물의 처리 방법은 글리코피라노사이드, 바람직하게는, α-D-글리코피라노사이드, 및 가장 바람직하게는, 아릴-α-D-글리코피라노사이드; 그의 염 및 유도체 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 유효량의 하나 이상의 화합물을 식물에 적용하는 단계를 포함한다. 상기 처리는 실리콘계 기질과 같은 하나 이상의 광 반사성 및/또는 굴절성 물질의 존재하에서 생길 수 있는 광 포화 존재하에서 가장 효과적이다. 상기 유효량은 바람직하게는 식물 성장을 향상시키는 양이고, 또 바람직하게는 약 0.1 ppm 내지 약 5000 ppm 사이이다. 하나 이상의 고도로 바람직한 아릴-화합물은 4-아미노페닐-α-D-만노피라노사이드와 같은 전자-공여체 아릴글리코피라노사이드를 포함할 수 있고, 유효량은 바람직하게는 아미노페닐-α-D-만노피라노사이드를 약 0.01 ppm 내지 1000 ppm 농도의 양으로 포함한다. 또한 다르게는, 이들 화합물의 하나 이상은 아미노페닐-α-D-자일로사이드와 같은 공여성 아릴-펜토사이드, 그의 유도체, 이성질체 및 염을 동량으로 포함할 수 있다.
상기 방법은 실리케이트 및 실옥산과 같은 실리콘계 화합물과 같은 하나 이상의 광 반사성 및/또는 굴절성 물질 존재하에서 식물을 재배 또는 성장시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 실리콘계 화합물은 토양 표면, 기질, 또는 잎을 하나 이상의 비드층으로 코팅하기에 충분한 실리케이트 마이크로비드 형태의 옥사이드 및 실리케이트를 포함한다. 토양 커버로서, 실리케이트 마이크로비드의 층은 0.1 mm 내지 10 mm 깊이일 수 있다; 식물을 실리케이트에서 재배하는 경우, 그 식물은 대략 2 내지 2.5 g/cc의 최적 밀도로 마이크로비드에 의해 충전된 베드 또는 용기에 파종되거나 뿌리내리게 할 수 있다. 상기 실리콘계 화합물의 하나 이상은 바람직하게는 녹색 식물의 뿌리를 침지시키기 위한 충분한 양, 예컨대 1 mm 직경의 보로실리케이트 마이크로비드와 같은 영양분-습윤화된 수경재배 지지 매질을 포함한다; 다른 것은 바람직하게는 0.001 ppm 내지 1 ppm 양의 Si-킬레이트화제(chelactant) 또는 Si-킬런트를 포함한다; 또한 다른 것은 바람직하게는 1 ppm 내지 0.3% 양의 실옥산을 포함한다.
특정 실시양태에 따르면, 식물 성장의 광안전화된 향상을 위해 식물을 처리하기 위한 1개 제제는 인독실 글리코피라노사이드와 같은 글리코피라노사이드, 그의 염과 유도체 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다; 상기 인독실 글리코피라노사이드의 하나 이상은 인독실 만누로나이드, 인독실 만노피라노사이드, 인독실(아실)n 글리코피라노사이드, 및 그의 이성질체 및 염으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 인독실(아실)n 글리코피라노사이드는 인독실-아세틸-만노피라노사이드와 같은 인독실(아세틸)n 글리코피라노사이드(이때, n=1-4임)를 포함할 수 있다. 상기 제제는 또한 하나 이상의 계면활성제 및/또는 실리케이트와 같은 하나 이상의 실리콘계 화합물을 포함할 수 있다.
특정 실시양태에 따르면, 식물 성장의 광안전화된 향상을 위해 식물을 처리하기 위한 1개 제제는 만노오스를 비롯한 만노사이드와 같은 글리코피라노사이드; α-D-만노오스; 만노오스 설페이트, 만노오스 포스페이트, 및 그의 염(예를 들어, 칼륨 및 암모늄 염); α-D-트리만노사이드, α1-3,α1-6-만노트리오스를 비롯한 만노오스 말단 리간드를 갖는 복합 글리칸(복합 글리칸은 0.1 내지 10 ppm 범위의 최고 능력을 갖는다); 만노오스 알코올, 만니톨; 및 만누로네이트; 및 그의 블렌드; 0.5-12 ppm Mn+2 및 1-50 ppm Ca+2가 보충된 식물 처리를 위한 만노사이드 시스템, 바람직하게는 킬레이트화되고, 가장 바람직하게는 EDTA의 디암모늄염 또는 디소듐염, 가장 바람직하게는 디소듐-EDTA로서 1-6 ppm Mn+2 및 디암모늄-EDTA로서 5 - 20 ppm Ca+2; 0.5-12 ppm Mn+2 및 1-50 ppm Ca+2 를 함유하는 제제에서 1 - 1000 ppm 펜타-아세틸-α-D-만노피라노오스로 수성 희석된 펜타아세틸-α-D-만노피라노오스의 만노사이드 시스템; 메탄올에 예비용해된 다음 이가 양이온 0.5-12 ppm Mn+2 및 1-50 ppm Ca+2 존재하에서 수용액으로 희석되는 1 ppm 내지 1000 ppm, 바람직하게는 8 ppm 내지 80 ppm 범위의 펜타-아세틸-α-D-만노피라노오스; 메틸-α-D-만노사이드(αMeM); 에틸-α-D-만노사이드(αEtM); 폴리-알킬-α-D-만노사이드; 테트라-알킬-α-D-만노사이드; 테트라-메틸-α-D-만노사이드, 테트라-에틸-α-D-만노사이드; 테트라-프로필-α-D-만노사이드; 폴리-O-아실-D-만노피라노오스; 펜타-아실-α-D-만노피라노오스; 폴리-O-아세틸-D-만노피라노오스; 펜타-아세틸-α-D-만노피라노오스, 아릴-α-D-만노사이드, 인독실-α-D-만노피라노사이드, 메틸-α-D-만노사이드(αMeM); 에틸-α-D-만노사이드(αEtM); 프로필-α-D-만노사이드(αPM); 아릴-, 알킬-, 및/또는 아릴-폴리만노사이드; 3 ppm 내지 1000 ppm αMeM 또는 αEtM 범위, 바람직하게는 20 ppm 내지 200 ppm 범위의 인독실-α-D-트리만노피라노사이드; 2 ppm 내지 5000 ppm 범위, 가장 바람직하게는 80 ppm 내지 800 ppm 범위의 아릴-α-D-만노사이드; 인독실-α-D-만노사이드; 테트라-O-아세틸-D-만노피라노오스, 150 ppm 내지 800 ppm, 바람직하게는 300 ppm 내지 600 ppm 범위의 혼합된 알파 및 베타 아노머; 및 메탄올에 예비용해된 다음 이가 양이온, 0.5-12 ppm Mn+2 및 1-50 ppm Ca+2 존재하에서 수용액으로 희석되는 1 ppm 내지 1000 ppm 범위; 바람직하게는 8 ppm 내지 50 ppm 범위의 펜타-아세틸-α-D-만노피라노오스로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다.
특정 실시양태에 따르면, 식물 성장을 향상시키기 위한 제제로 식물을 처리하면 약 0.0001 ppm 내지 20%의 단백질 사이의 양의 하나 이상의 상응하는(글리코피라노실)n-글리코피라노실-단백질 또는(글리코피라노실)n-단백질의 내생성 생산을 초래한다. 여기서, 상기 글리칸에서 n은 1-3이다.
특정 실시양태에 따르면, 식물을 처리하거나 및/또는 식물 성장을 향상시키기 위한 다른 적합한 제제는 시클릭 알킬 글리코피라노사이드; 상기 시클릭 알킬 글리코사이드의 염 및 유도체; 시클릭 아실 글리코사이드; 상기 시클릭 아실 글리코피라노사이드의 염 및 유도체; 및 그의 조합; 하나 이상의 메틸 글리코피라노사이드; 상기 메틸 글리코피라노사이드의 염 및 유도체 및 그의 조합; 및/또는 하나 이상의 폴리아세틸글리코피라노오스; 상기 폴리아세틸글리코피라노오스의 염 및 유도체 및 그의 조합; 및 가장 바람직하게는 하나 이상의 혼합된 폴리아세틸만노피라노오스; 상기 혼합된 폴리아세틸만노피라노오스의 염 및 유도체 및 그의 조합; 및 펜타아세틸만노피라노오스로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다.
특정 실시양태에 따르면, 실리케이트 마이크로비드는 구별가능한 반응을 표시하도록 뿌리로부터 방출될 수 있는 수경재배를 위한 편리하고 적용가능한 기계적 지지체로서 도입된다. 실리케이트 마이크로비드는 광을 굴절시켜서 광이 엽면을 향하여 효과적으로 재분배되게한다. 실리케이트로부터 제작된 마이크로비드는 유리의 청정 투명성을 갖고, 비교적 일관된 지지 매질을 제공하며, 멸균까지 오토클레이브처리할 수 있고, 세정되어 재사용될 수 있으며, 또 상기 뿌리 시스템에 손상주지 않고 뿌리로부터 편리하게 방출될 수 있다.
특정 실시양태에 따르면, 식물을 처리하고 또 광안전화하기 위한 방법은 바람직한 폴리아실-D-글리코피라노오스; 상기 아실-D-글리코피라노오스의 염 및 유도체(예를 들어, 아세틸); 및 그의 혼합물 및 조합물로 이루어진 글리코피라노사이드 군으로부터 선택된 유효량의 하나 이상의 화합물을 적용하는 것을 포함하며; 상기 유효량은 바람직하게는 1 ppm 내지 80,000 ppm이다.
특정 실시양태에 따르면, 폴리아실-D-글리코피라노오스 및 상기 아실-D-글리코피라노오스의 염 및 유도체(예를 들어, 아세틸)로 이루어진 글리코피라노사이드 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물의 화학적 합성 방법이 제공된다.
특정 실시양태에 따르면, 식물을 처리하거나 또는 광안전화하는 방법은 유효량의 하나 이상의 트리만노오스(예를 들어, 0.5 ppm), 메틸-알파-D-만노사이드(예를 들어, 5 ppm, 및/또는 만노오스 펜타아세테이트, 예를 들어, 50 ppm)를 적용하는 단계를 포함한다.
본 발명자들은 임의의 이론에 얽매이는 것은 아니나, 특정 글리코피라노실 및(글리코피라노실)n-글리코피라노실이 당단백질에 결합하는 것은 특정 당의 이동과 경쟁적으로 실시되는 것으로 믿어진다. 글루코오스와 같은 이동된 당은 감소된 세포내 당 함량 시기 동안 렉틴과 같은 특정의 세포내 당단백질 저장 구조로부터 방출된다. 식물이 스트레스를 받으면, 특히 광 포화에 대한 노출에 의해 스트레스를 받을 때, 당이 고갈된다. 저장으로부터 글루코오스의 이동은 스트레스에 대한 손실을 부분적으로 상쇄하기 위한 당의 방출을 위한 메카니즘이므로, 식물을 효과적으로 광안전화시킨다. .
본 명세서에 개시된 제제는, 이용된 제제의 성질 및 소망하는 결과에 따라서, 식물의 모든 부분에 개별적으로 적용될 수 있거나 또는 잎, 싹, 뿌리, 줄기, 꽃, 종자 및/또는 열매를 비롯하여 조합적으로 적용될 수 있다. 상기 제제는 엽면 분무, 미스팅(misting), 연무, 측면 드레싱, 침지, 스프렌칭(sprenching)(분무-드렌칭), 엽면 습윤화, 및 뿌리 드렌칭과 같은 통상의 적용 수법을 이용하여 식물에 적용될 수 있다; 그 중에서 싹 투입(shoot input) 및 뿌리 흡수가 바람직한 방법이다. 성숙기 근처 또는 성숙기에 있는 식물은 씨를 생성하기 전 또는 씨를 생성하는 동안 언제든 처리될 수 있다. 열매 맺는 식물은 꽃봉오리 또는 열매 형성 개시 이전 또는 이후에 처리될 수 있다. 열매 맺는 식물은 열매를 맺기 전 및 열매를 맺은 후에 처리될 수 있고, 최대 당 함량이 필요한 24 내지 48시간 이내에 적용되는 것이 바람직하다. 실리케이트 마이크로비드에 의해 굴절된 광으로부터 생길 수 있는 바와 같이, 광 포화에 대한 반응으로 하나 이상의 글리코피라노사이드를 외생성 적용한 결과로서 개선된 성장이 생긴다.
다르게 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 이용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 당해 분야에서 통상의 의미를 갖는다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 이하의 용어는 다음과 같은 의미를 갖는다.
"성장을 향상한다" 또는 "성장을 향상하는"은 식물의 성장속도를 증진하거나, 증가시키거나 및/또는 개선하고 및/또는 식물의 크기 증가를 향상 및/또는 증진시키는 것을 지칭한다. 본 명세서에 개시된 실시양태의 조성물 및 방법이 식물의 성장을 향상시키는 메카니즘에 관하여 어떠한 특정 이론에 얽매이는 것은 아니나, 실리케이트 마이크로비드와 같은 실리콘계 화합물과 같은 광 반사성 및/또는 굴절성 물질이 일광을 굴절시키면, 잎에 대한 입사광의 양은 광 반사성 및/또는 굴절성 물질로부터 얻어진 광이 없는 대조군에 비하여 현저히 증가되어, 광합성의 효율을 증가시키는 것으로 생각된다. 그러나, 포화된 광 조건 하에서는, 광호흡 및 광저해도 또한 일부 식물 품종에서 증가할 수 있고 또 글리코피라노사이드의 외부 도입은 인공적으로 증강된 태양광 세기를 견디는 생물체의 성능을 증가시킨다. 이러한 경우, 이들은 방향전환된 광 하에서 광합성적으로 유효한 성장을 허용함으로써, 식물의 향상된 성장을 초래한다.
"광안전화제"는 환경적 또는 외생성 조건의 나쁜 영향으로부터 식물을 보호하기 위하여 적용될 수 있는 화합물, 바람직하게는 그 실시양태가 본 명세서에 기재된 바와 같은 영양분을 지칭한다. 본 명세서에 개시된 실시양태에서, 광안전화는 가장 바람직하게는 다른 안전화제 효과를 배제함없이, 광 포화의 나쁜 영향으로부터 보호하는 것이다. 예컨대, 광저해 및 광호흡과 같은 영향은 광 포화된 환경 하에서 재배되는 식물의 성장 및 번식에 부정적인 영향을 줄 수 있다; 그러나 광안전화제에 의해 처리되면, 정오의 시듬을 특징으로 하는 광합성물의 예상 소비의 감소 또는 제거가 관찰될 수 있다.
"식물"은 광합성에 의하여 당이 생성되는 임의 생활형태를 지칭한다. 이러한 식물 과정은 비제한적으로 다음을 포함한다: 원핵생물, 진핵생물, 세균, 조류(algae), 지의류, 지중식물, 및 진균을 비롯한 하등 생명형태; 및 속씨식물 및 겉씨식물 등과 같은 관다발 식물을 비롯한 고등 생명 형태. 본 명세서에 개시된 실시양태의 방법 및 제제는 비제한적으로 수경재배, 농업, 원예, 바다양식, 육상양식, 물 재배, 조류 재배, 화초재배 및 산림재배 적용을 비롯한 다수의 적용에 유리하다. 본 명세서에 개시된 실시양태의 방법 및 제제는 비제한적으로 온실, 아기방, 자연경관, 침구, 농작물, 들판, 관개지역, 비관개지역, 집안 정원, 공식 정원, 공공체육관, 잔디, 자동차 경주로, 통, 뱃치(batch), 연속, 발효기, 저온유지장치, 고정된, 마이크로대량번식(micropropagation), 분열조직, 실험실, 파일럿, 및 대량 배양 등 식물 분야를 비롯한 다수의 옥외 및 옥내 적용에 유리하다.
"계면활성제"는 흔히 물의 표면장력을 감소시키는 것에 의해 표면의 성질을 변형하는 물질인 표면활성제를 지칭한다. 이들은 습윤제, 확산제, 분산제, 유화제 또는 침투제로서 작용한다. 전형적인 종류는 양이온, 음이온(예컨대, 알킬설페이트), 비이온(예컨대, 폴리에틸렌 옥사이드) 및 양쪽성을 포함한다. 비누, 알코올, 블록 공중합체 및 폴리실옥산이 다른 예이다.
"실리콘계 화합물"은 이후 Si로도 불리는 규소를 함유하는 화합물, 즉 실리케이트 및 이들의 염, 예컨대 나트륨, 칼륨 또는 암모늄 염 등을 지칭한다. 실리케이트는 보로실리케이트, 소다라임 실리케이트; 및 예컨대, 유리, 수정, 대리석, 비드, 마이크로비드, 마이크로벌룬, 샷 글래스 및 파쇄 유리를 포함한다. 실리케이트 마이크로비드는 구형이고 명목상 모달 직경(nominal modal diameter), "nmd"(US 체 범위), 흔히 마이크론 "μm" 범위의 크기를 갖는다.
용액이나 용매에 관하여 참조되는 "수성"은 주로 물, 보통 25% 초과의 물로 이루어지는 용액 또는 용매 시스템을 지칭하며, 또 특정 환경에서는 본질적으로 순수한 물일 수 있다. 예컨대, 수성 용액 또는 용매는 증류수, 수돗물, 관개수, 우물물 등 일 수 있다. 그러나, 수성 용액 또는 용매는 pH 완충제, pH 조절제, 유기 및 무기 염, 알코올(예를 들어, 메탄올, 에탄올, 및 프로판올), 당, 아미노산, 또는 계면활성제와 같은 물질이 혼입된 물을 포함할 수 있다. 상기 수성 용액 또는 용매는 혼화성인 농경법상으로 적합한 유기 공-용매을 비롯한 미량의 하나 이상의 공-용매와 물의 혼합물일 수 있거나, 또는 이들과 유제를 형성할 수 있다. 농경법상으로 적합한 유기 용매는 예컨대, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 리모넨, 파라핀 오일, 실란, 에스테르, 에테르, 및 유화제를 포함한다.
"당단백질"은 결합된 당 부분을 갖는 단백질을 지칭한다. 따라서 당단백질은 특정의 당을 저장하고 또 구조적으로 관련된 치환 당과 경쟁적으로 결합한다. 고도로 바람직한 당단백질은 당의 이동 및 방출을 허용하며 또 그 예는 렉틴이다. 또한, 렉틴은 예컨대, 피토헤마글루티닌, 헤마글루티닌, 및 아글루티닌으로도 불리며; 또 콘카나발린(concanavalins)은 콩의 단백질 함량의 20%까지 발견되는 당단백질의 특정 예를 나타낸다. 당단백질은 글리코피라노실-당단백질, 다당류-글리코피라노실-당단백질 및 치환된-글리코피라노실-당단백질로 이루어지며; 또 당 부분은 사량체 상에서 결합 부위와 경쟁할 수 있다. 한 쌍의 당단백질 사량체는 복합체에 결합된 다수의 글리코피라노실을 가질 수 있다. 바람직한 당단백질은 망간 및 칼슘을 이들의 글리코피라노실-결합 부위에 혼입하며; 따라서, 글리코피라노사이드를 포함한 제제에는 가용성 망간 및 칼슘이 필요하다.
"재분포된 광"은 바람직하게는 기본 공급원(천연 또는 인공이든 관계없이)으로부터 굴절되거나 또는 반사되는 광합성 활성 방사선으로서 광을 포함한다.
"퍼센트"는 다르게 나타내지 않는 한 중량%이다.
"Ppm"은 백만 중량당 부(parts per million by weight)를 의미한다.
"cc"는 밀리리터, ml와 동등한 세제곱 센티미터 부피를 지칭한다.
"M"은 몰 농도를 지칭하고, "mM"은 밀리몰 농도를 지칭하며, 또 "μM"은 마이크로몰 농도를 지칭한다.
본 명세서에 개시된 실시양태의 제제를 사용하여 활성일 수 있는 적합한 글리코피라노사이드는 비제한적으로 다음을 포함한다: 아미노페닐-α-D-만노피라노사이드; 테트라-아세틸-D-만노피라노오스; 테트라-메틸-α-D-만노피라노사이드; 페닐-α-D-만노피라노사이드; 벤질-α-D-만노피라노사이드; 4-아미노페닐-인독실-α-D-만노피라노사이드; 디메틸-α-D-만노피라노사이드; 디아세틸-D-만노피라노오스; 트리메틸-α-D-만노피라노사이드; 트리아세틸-D-만노피라노오스; 펜타-메틸-α-D-만노피라노사이드; 펜타-아세틸-α-D-만노피라노오스; 메틸-α-D-만노피라노사이드; 아세틸-D-만노피라노오스; 2,3,4,6-테트라-O-벤질-α-D-글리코피라노사이드; 2,3,4,6-테트라-O-벤질-α-D-만노피라노사이드; 파라-아미노벤질-α-D-만노피라노사이드; 파라-니트로벤질-α-D-만노피라노사이드; 파라-아세트아미도벤질-α-D-만노피라노사이드; 1,4-비스(α-D-만노피라노실옥시메틸)벤젠; 파라-메톡시카르보닐벤질-α-D-만노피라노사이드; 벤질리덴-D-만노오스;(벤질리덴)메틸-α-D-만노피라노사이드; N6-벤질아데노실-α-D-만노피라노사이드; 키네틴-α-D-만노피라노사이드; 인독실-α-D-글루코피라노사이드; 인독실-α-D-만노피라노사이드; 인돌-아세틱-α-D-만노피라노사이드; 나프틸-α-D-만노피라노사이드; 살리신; 에스쿨린; 4-메틸움벨리페릴-글리코피라노사이드; 4-메틸움벨리페릴-α-D-만노피라노사이드; 방향족 비스 만노피라노사이드; 벤질-3,6-디-O-(α-D-만노피라노실)-α-D-만노피라노사이드; 2-(히드록시메틸)페닐-α-D-만노피라노사이드; 및 비제한적으로 인독실 글리코피라노사이드를 비롯한 α-D-글리코사이드; 인독실 만노피라노사이드; 인독실 갈락토피라노사이드; 인독실 글루코피라노사이드; 인독실 에리쓰로피라노사이드; 인독실 트레오피라노사이드; 인독실 리보피라노사이드; 인독실 아라비노사이드; 인독실 자일로사이드; 인독실 릭소사이드; 인독실 알로사이드; 인독실 알트로사이드; 인독실 굴로사이드; 인독실 이도사이드; 인독실 탈로사이드; 인독실 에리쓰룰로사이드; 인독실 리불로사이드; 인독실 크실룰로사이드; 인독실 사이코사이드; 인독실 프럭토사이드; 인독실 소르보사이드; 인독실 타가토사이드; 인돌릴(아세틸)n 글리코사이드, 이때 n=1-4; 인돌릴(아세틸)n 글루코사이드; 인돌릴(아세틸)n 갈락토사이드; 인돌릴(아세틸)n 에리쓰로사이드; 인돌릴(아세틸)n 트레오사이드; 인돌릴(아세틸)n 리보사이드; 인돌릴(아세틸)n 아라비노사이드; 인돌릴(아세틸)n 자일로사이드; 인돌릴(아세틸)n 릭소사이드; 인돌릴(아세틸)n 알로사이드; 인돌릴(아세틸)n 알트로사이드; 인돌릴(아세틸)n 만노사이드; 인돌릴(아세틸)n 굴로사이드; 인돌릴(아세틸)n 이도사이드; 인돌릴(아세틸)n 탈로사이드; 인돌릴(아세틸)n 에리쓰룰로사이드; 인돌릴(아세틸)n 리불로사이드; 인돌릴(아세틸)n 크실룰로사이드; 인돌릴(아세틸)n 사이코사이드; 인돌릴(아세틸)n 프럭토사이드; 인돌릴(아세틸)n 소르보사이드; 인돌릴(아세틸)n 타가토사이드; 및 글리세르알데히드와 같은 알도오스와 결합된 아릴 기; 에리쓰로스, 트레오스, 리보스, 아라비노오스, 크실로오스, 릭소오스, 알로오스, 알크로오스, 글루코오스, 만노오스, 굴로오스, 이도오스, 갈락토오스, 탈로오스와 결합된 아릴-, 아실-, 또는 알킬-; 및 D-아라비노-헥소피라노사이드; 및 디히드록시아세톤, 에리쓰룰로오스, 리불로오스, 크실룰로오스, 사이코오스, 프럭토오스, 소르보오스, 타가토오스, 푸라노오스, 피라노오스, 글루코피라노오스, 프럭토푸라노오스, β-D-프럭토푸라노사이드, 프럭토피라노오스, 크실로피라노오스와 같은 케토오스 및 이들의 유도체, 예를 들어, 글리쿠로나이드, 글리코사민; 및 2-아세트아미도-2-데옥시-α-D-글리코피라노오스; 소포로오스; 2-O-α-D-만노피라노실-D-만노오스; α-D-만노오스-설페이트; α-D-만노오스-포스페이트; α-D-헥소오스-설페이트; 및 α-D-헥소오스-포스페이트; 및 글리코피라노실글리코피라노사이드, 예컨대 이당류, 올리고당류, 다당류, 프럭토푸라노오스, β-D-프럭토푸라노사이드, D-아라비노-헥소피라노사이드, 2-O-α-D-만노피라노실-D-만노오스, 소포로오스, 수크로오스, 및 말토오스; 및 기타 치환된 헥소오스, 예컨대 2-아세트아미도-2-데옥시-α-D-글리코피라노오스, α-D-만노오스-설페이트; α-D-만노오스-포스페이트; α-D-헥소오스-설페이트; 및 α-D-헥소오스-포스페이트; 및 임의의 결합된 전자 공여성 아릴-이성질체, 대사물, 염, 수화물, 에스테르, 아민, 계면활성제-결합된 유도체 및 기타 그의 적합한 생물학적 또는 화학적 등가 유도체 및 조합물, 및 그의 유도체.
상기에서, n의 값은 1 내지 4이다.
본 명세서에 개시된 실시양태의 제제를 사용하여 글리코피라노사이드의 외부 적용으로부터 내생적으로 생길 수 있는 적합한 당단백질은, 비제한적으로, 적절한 당단백질에 결합된 글리코피라노실과 같은 이하의 글리코사이드를 포함한다: 아미노페닐-α-D-만노피라노사이드; 테트라-아세틸-D-만노피라노오스; 테트라-메틸-α-D-만노피라노사이드; 페닐-α-D-만노피라노사이드; 벤질-α-D-만노피라노사이드; 4-아미노페닐-인독실-α-D-만노피라노사이드; 디메틸-α-D-만노피라노사이드; 디아세틸-D-만노피라노오스; 트리메틸-α-D-만노피라노사이드; 트리아세틸-D-만노피라노오스; 펜타-메틸-α-D-만노피라노사이드; 펜타-아세틸-α-D-만노피라노오스; 메틸-α-D-만노피라노사이드; 아세틸-D-만노피라노오스; 2,3,4,6-테트라-O-벤질-α-D-글리코피라노사이드; 2,3,4,6-테트라-O-벤질-α-D-만노피라노사이드; 파라-아미노벤질-α-D-만노피라노사이드; 파라-니트로벤질-α-D-만노피라노사이드; 파라-아세트아미도벤질-α-D-만노피라노사이드; 1,4-비스(α-D-만노피라노실옥시메틸)벤젠; 파라-메톡시카르보닐벤질-α-D-만노피라노사이드; 벤질리덴-D-만노오스;(벤질리덴)메틸-α-D-만노피라노사이드; N6-벤질아데노실-α-D-만노피라노사이드; 키네틴-α-D-만노피라노사이드; 인독실-α-D-글루코피라노사이드; 인독실-α-D-만노피라노사이드; 인돌-아세틱-α-D-만노피라노사이드; 나프틸-α-D-만노피라노사이드; 살리신; 에스쿨린; 4-메틸움벨리페릴-글리코피라노사이드; 4-메틸움벨리페릴-α-D-만노피라노사이드; 방향족 비스 만노피라노사이드; 벤질-3,6-디-O-(α-D-만노피라노실)-α-D-만노피라노사이드; 2-(히드록시메틸)페닐-α-D-만노피라노사이드; 및 비제한적으로 인독실 글리코피라노사이드를 비롯한 α-D-글리코사이드; 인독실 만노피라노사이드; 인독실 갈락토피라노사이드; 인독실 글루코피라노사이드; 인독실 에리쓰로피라노사이드; 인독실 트레오피라노사이드; 인독실 리보피라노사이드; 인독실 아라비노사이드; 인독실 자일로사이드; 인독실 릭소사이드; 인독실 알로사이드; 인독실 알트로사이드; 인독실 굴로사이드; 인독실 이도사이드; 인독실 탈로사이드; 인독실 에리쓰룰로사이드; 인독실 리불로사이드; 인독실 크실룰로사이드; 인독실 사이코사이드; 인독실 프럭토사이드; 인독실 소르보사이드; 인독실 타가토사이드; 인돌릴(아세틸)n 글리코사이드, 이때 n=1-4임; 인돌릴(아세틸)n 글루코사이드; 인돌릴(아세틸)n 갈락토사이드; 인돌릴(아세틸)n 에리쓰로사이드; 인돌릴(아세틸)n 트레오사이드; 인돌릴(아세틸)n 리보사이드; 인돌릴(아세틸)n 아라비노사이드; 인돌릴(아세틸)n 자일로사이드; 인돌릴(아세틸)n 릭소사이드; 인돌릴(아세틸)n 알로사이드; 인돌릴(아세틸)n 알트로사이드; 인돌릴(아세틸)n 만노사이드; 인돌릴(아세틸)n 굴로사이드; 인돌릴(아세틸)n 이도사이드; 인돌릴(아세틸)n 탈로사이드; 인돌릴(아세틸)n 에리쓰룰로사이드; 인돌릴(아세틸)n 리불로사이드; 인돌릴(아세틸)n 크실룰로사이드; 인돌릴(아세틸)n 사이코사이드; 인돌릴(아세틸)n 프럭토사이드; 인돌릴(아세틸)n 소르보사이드; 인돌릴(아세틸)n 타가토사이드; 및 글리세르알데히드와 같은 알도오스와 결합된 아릴 기; 에리쓰로오스, 트레오스, 리보오스, 아라비노오스, 크실로오스, 릭소오스, 알로오스, 알크로오스, 글루코오스, 만노오스, 굴로오스, 이도오스, 갈락토오스, 및 탈로오스와 결합된 아릴-, 아실-, 또는 알킬-; 및 케톤과 결합된, 디히드록시아세톤, 에리쓰룰로오스, 리불로오스, 크실룰로오스, 사이코오스, 프럭토오스, 소르보오스, 타가토오스, 푸라노오스, 피라노오스, 글루코피라노오스, 프럭토피라노오스, 크실로피라노오스 및 이들의 유도체, 예를 들어, 글리쿠로나이드, 글리코사민; 및 2-아세트아미도-2-데옥시-α-D-글리코피라노오스; α-D-만노오스-설페이트; α-D-만노오스-포스페이트; α-D-헥소오스-설페이트; 및 α-D-헥소오스-포스페이트; 및 D-아라비노-헥소피라노사이드와 같은 글리코피라노실글리코피라노사이드; 프럭토푸라노오스, β-D-프럭토푸라노사이드, 소포로오스, 수크로오스, 말토오스, 및 2-O-α-D-만노피라노실-D-만노오스, 이당류, (글리코피라노실)n-글리코피라노실 올리고당류, 및 다당류; 및 임의의 결합된 전자 공여성 아릴-이성질체, 대사물, 염, 수화물, 에스테르, 아민, 계면활성제-결합된 유도체 및 그의 기타 적합한 생물학적으로 또는 화학적으로 등가의 유도체 및 조합물, 및 그의 유도체. 상기에서, n 값은 1 내지 4이다.
본 명세서에 개시된 실시양태의 광 반사성 및/또는 굴절성 물질은 바람직하게는 다음 중의 하나 이상을 포함하는 실리콘계 성분을 포함한다: 실리케이트, 유리, 또는 비제한적으로 보로실리케이트, 소다라임, 납땜 유리, 석영 유리, 석영, 글래스 샷, 유리 마이크로비드, 플라스틱 마이크로비드, 금속성 마이크로비드, 마이크로미러, 마이크로벌룬을 포함하는 형태의 킬레이트화된 실리콘 염. 상기 광 반사성 및/또는 굴절성 물질은 비제한적으로 비드, 봉, 조각, 입자, 파쇄 유리, 시트, 등을 포함한 다양한 형태일 수 있다.
실리케이트 마이크로비드는 45 μm 내지 10 밀리미터(mm) 직경 범위의 크기로 상업적으로 입수가능한 작은 직경의 연마된 구이며 또 소다라임 또는 보로실리케이트으로부터 상업적으로 제조되어 얻을 수 있다. 마이크로비드는 현미경 대리석과 유사하다. 체질된 마이크로비드는 괴상으로 입수가능하고, 실리카 함량이 높으며, 또 습윤화, 노화 및 부식에 내성이다.
본 명세서에 개시된 제제는 당을 합성하는 임의 종의 생존하는 생물에 적용될 수 있다. 이러한 생물은, 상기 나타낸 바와 같이, 식품, 연료, 섬유, 화훼, 약제, 영양제, 식물, 종자, 및 구조 물질의 공급원일 수 있는 수많은 농업 및 장식 식물을 포함한다. 식물에 의해 제공되는 향상될 수 있는 서비스는 생물학적 교정, 탄소 격리, 천연 산물 합성, 및 미학을 포함한다. 또한, 식물 및 이들의 품종, 특허된 또는 특허되지 않았지만 본 발명의 방법 및 제제로부터 이득을 얻을 수 있는 것은 비제한적으로 잡종화된, 키메라, 트랜스제닉, 교배, 돌연변이된, 및 재조합 DNA 또는 RNA를 포함하는 식물을 비롯한 유전자적으로 변형된 것 또는 변형되거나 또는 도입된 이들의 DNA 또는 RNA를 가졌다. 이들 목록은 예시적으로 제시된 것으로 배타적인 것을 의도하지 않는다. 본 명세서에 개시된 조성물 및 방법을 적용하는 것에 의해 이득을 얻을 수 있는 다른 식물은 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다.
본 명세서에 개시된 방법 및 조성물은 삽목, 기는 줄기, 구근, 뿌리줄기, 집단, 단세포 현탁액, 마이크로번식성 조직, 분열조직, 캘러스, 전과체, 뿌리, 싹, 꽃, 줄기 및 종자뿐만 아니라 어린 식물 및 성숙 식물에서 성장을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 일반적으로, 그러나, 관다발 식물 적용의 경우, 상기 식물은 적어도 출아 자엽(Sprouted cotyledons), 즉 "종자 잎"을 포함하는 것이 바람직하다. 출아 자엽은 뿌리 적용에도 바람직한데, 이는 이들의 성장이 어느 정도 25% 자엽 중량만큼 도달한 당단백질 함량을 나타내기 때문이다. 일반적으로, 뿌리 및 싹은 다수의 당이 뿌리로부터 싹을 통하여 수송되었기 때문에 처리될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시양태는 식물 중의 저장으로부터 글루코오스의 치환을 위해, 식물의 성장을 향상시키기 위하여, 또 상술한 특정 글리코피라노사이드를 화학적으로 제조하기 위하여, 하나 이상의 글리코피라노사이드의 양을 증가시키기 위하여 식물을 처리하는 방법을 제공한다. 이들 방법은 실리콘계 성분과 같은 광 반사성 및/또는 굴절성 물질에 식물을 노출시키는 것으로부터 굴절 또는 반사되는 것에 의해 얻은 포화된 광과 조합된, 필요한 원소 성분, 칼슘 및 망간의 적용; 바람직한 α-D-글리코피라노사이드 성분의 적용을 포함한다. 아릴-α-D-글리코피라노사이드를 얻을 수 있으면, 이들 방법은 바람직하게는 전자-공여성-α-D-글리코피라노사이드의 적용을 포함한다.
A. 아릴-α-D-글리코피라노사이드
벤질 아데닌-α-D-글리코피라노사이드와 같은 아릴-α-D-글리코피라노사이드는 식물에 일반적으로 적용될 수 있는 화합물이다. 본 명세서에 개시된 실시양태의 방법, 조성물 및 시스템에 의하면, 작물 수율은 바람직하게는 실리콘계 성분과 같은 광 반사성 및/또는 굴절성 물질의 존재하에서 광 포화를 제공하는 것에 의해 효과적으로 또 일정하게 향상될 수 있다. 고 효능 반응을 위해, 아릴-α-D-글리코피라노사이드는 본 명세서에 개시된 방법 및 조성물에 따라서 실리콘계 성분으로부터 광 굴절에 의해서, 광 포화와 함께 식물에 적용될 수 있다. 이 바람직한 예에서, 본 발명의 방법 및 제제에 이용된 인독실 글리코피라노사이드는 상업적으로 입수가능하고 또 공지 방법에 따라 합성될 수 있다.
고도로 바람직한 인독실 만노피라노사이드와 같은 임의 갯수의 인돌-글리코사이드 화합물이 본 명세서에 개시된 방법 및 제제에 사용될 수 있고, 상기 특별히 수록된 것에 제한되지 않고 대사물, 및 모든 염, 수화물, 에스테르, 아민, 계면활성제-결합된 유도체, 및 기타 생물학적으로 또는 화학적으로 등가의 유도체 및 그의 조합을 포함한다. 일반적으로, 건조 중량 식물에 적용된 건조 중량 비율은 약 1:1000 내지 1:109이다.
B. 실리콘계 성분
본 명세서에 개시된 실시양태의 실리콘계 성분은 임의의 실리케이트 화합물을 포함한다. 상기 실리콘계 성분은 바람직하게는 글리코피라노사이드의 제제와 조합되어 사용된다. 실리콘계 성분의 특정 예는, 비제한적으로, 실리케이트, 보로실리케이트 및 소다라임 실리케이트를 포함한다; 유리 형태의 실리케이트는 파쇄 유리, 석영 유리, 보로실리케이트, 소다라임 유리, 납땜 유리 및 화학적으로 등가의 그의 유도체 및 그의 조합을 포함한다. 실리케이트는 유리, 석영, 모래, 흙(earth), 및 땅을 비롯한 다양한 형태로 입수되며; 또 실리케이트 마이크로비드는 샷(shot), 미세구, 대리석, 디스크, 마이크로벌룬, 모래, 및 파쇄 유리 형태로 입수할 수 있다. 마이크로비드는 염색되거나, 착색되고 또 코팅될 수 있다; 접착제, 도료, 풀 및 페이스트에 의해 표면에 부착될 수 있다; 또 마이크로비드는 기질 안에 또는 기질 위에 부착되지 않거나 또는 혼입될 수 있다. 마이크로비드는 염료, 수지, 안료, 도료, 미생물, 프리바이오틱스, 유전자 성분, 세균, 효모, 원소, 화합물, 유기 화합물, 무기 화합물, 염, 영양분, 농약, UV-차단제, 및 반사방지 화합물에 의해 코팅될 수 있다.
C. 적용
α-D-글리코피라노사이드 성분은 실리콘계 성분과 같은 광 반사성 및/또는 굴절성 물질의 존재로부터 기인하는 광 포화와 조합되어 적용될 수 있거나, 또는 이들은 식물을 처리하는 방법에서 유리한 결과를 얻기 위하여 개별적으로 또는 함께 적용될 수 있다. 실리케이트 마이크로비드와 같은 광 반사성 및/또는 굴절성 물질의 존재하에서 광 포화의 환경적 조건하에서 식물을 최적 성장을 보증하도록, 광 포화의 개시 전 또는 개시시 광안전화제의 별도의 또는 공동 적용하면 단속없는 생산을 보증할 것이다.
본 명세서에 개시된 실시양태의 방법은 글리코피라노실 성분의 적용 및 별개의 공급원으로부터의 광 반사성 및/또는 굴절성 물질의 재분포를 포함하거나; 또는 별개의 적용을 포함할 수 있고, 상기 식물은 pH 6 내지 중성으로 조절된 광 반사성 및/또는 굴절성 물질에 침지된 다음 α-D-글리코피라노사이드를 적용하고; 또 그 역으로도 가능하다. 상기 성분은 별도로 적용되거나; 또는 함께 제제화된 다음 뿌리 및/또는 싹에 상술한 조합 또는 순서로 적용될 수 있다. 그 반대 순서도 적용될 수 있다.
상기 성분은 고체 형태로 적용될 수 있지만, 성분을 수성 또는 농경법상으로 적합한 유기 용매 또는 담체에 용해시켜 식물에 적용하기 위한 수성 또는 유기 용액을 생성하는 것과 같이 액체 형태 또는 액체 현탁액 형태의 제제를 제공하는 것이 흔히 유리하다. 담체에 용해화된 α-D-글리코피라노사이드의 양은 선택된 특정 화합물 및 적용 방법에 따라 달라질 것이다. 예컨대, 아릴-α-D-글리코피라노사이드는 아릴-α-D-글리코피라노사이드를 담체에 부가하여 용해시키는 것에 의해 담체에 용해될 수 있다. 일부 경우에서, 교반, 휘젓기, 또는 가열의 적용은 아세톤과 같은 담체 배합물에서 용해를 용이하게 할 수 있다. 전형적으로, 아릴-α-D-글리코피라노사이드는 아릴-α-D-글리코피라노사이드 농도가 조성물의 총 중량에 대해 0.1 ppm 내지 10,000 ppm, 바람직하게는 1 ppm 내지 1000 ppm인 수성 용액으로서 에이커당 1 내지 100 갤런, 바람직하게는 에이커당 3 내지 300 갤런 비율로 개방 농작물에 적용될 수 있다.
전형적으로, 실리콘계 성분으로부터 굴절된 광과 같은 광 반사성 및/또는 굴절성 물질과 함께 α-D-글리코피라노사이드의 적용은 식물을 처리하기 위한 방법에서 유리한 결과를 달성하기 위하여 취할 수 있다. 예컨대, α-D-글리코피라노사이드는 옥수수와 같은 식물이 뿌리내리기 위한 용기를 충전하는 예컨대, 600 μm 내지 1 mm nmd 실리케이트 마이크로비드를 갖는 광 반사성 및/또는 굴절성 물질에 이전에 침지된 식물에 의해 제제화될 수 있다. 다른 예로서, 210 그램의 700 μm nmd 마이크로비드가 100 cc 포트를 충전한다. 완충액 습윤화된 마이크로비드에 옥수수를 파종한 지 약 3 내지 12주 후에, 0.1 내지 3 mM α-D-글리코피라노사이드를 싹이 난 옥수수 식물에 적용한다.
본 명세서에 개시된 실시양태의 조성물은 α-D-글리코피라노사이드의 수성 용액으로 필수적으로 구성될 수 있지만, 지용성 화합물이 농경법상으로 적합한 유기 용매에서 제제화될 때가 있다. 예컨대, 고도로 치환된, 비극성 아릴-α-D-글리코피라노사이드는 적절한 작물 유제, 하이드로졸 또는 유기 막에서 살포제(spreader)인 파라핀 오일과 함께 아세톤 농축물로서 제제화될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시양태의 조성물은 다양한 농경법상으로 적합한 첨가제, 보조제, 또는 기타 성분 및 본 명세서에 개시된 조성물의 유리한 효과를 개선하거나 또는 적어도 방해하지 않는 성분(이후 "첨가제")을 포함할 수 있다. 일반적으로 허용되는 농업 용도 첨가제는 United States Environmental Protection Agency에 의해 주기적으로 수록된다. 예컨대, 엽면 조성물은 활성 성분의 습윤화, 유화, 분포 및 침투를 증진하기에 충분한 양으로 존재하는 계면활성제 및 살포제를 함유할 수 있다. 살포제는 전형적으로 잎 전체에 걸쳐 처리의 시트 작용을 제공하는 유기-알칸, 알켄 또는 폴리디메틸실옥산이다. 적합한 살포제는 파라핀 오일 및 폴리알킬렌 옥사이드 폴리디메틸실옥산을 포함한다. 적합한 계면활성제는 음이온, 양이온, 비이온 및 쯔비터이온 세제, 아민 에톡실레이트, 알킬 페놀 에톡실레이트, 포스페이트 에스테르, PEG, 중합체, 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 지방 디글리세리드, 소르비탄 지방산 에스테르, 알코올 에톡실레이트, 소르비탄 지방산 에스테르 에톡실레이트, 에톡실레이트화된 알킬아민, 4급 아민, 소르비탄 에톡실레이트 에스테르, 알킬 다당류, 블록 공중합체, 랜덤 공중합체, 트리실옥산, 킬레이트화제, 및 그 배합물을 포함한다. 바람직한 계면활성제는 폴리알킬렌 옥사이드, 폴리알킬렌 글리콜, 및 알콕시레이트-지방산이다. 배합물은 유기실옥산 비이온 계면활성제 다우 코닝(Dow Corning) + 플루로닉(Pluronic) 배합물과 같은 것이 아주 효과적이며, 이를 사용하는 것이 우리의 예이다. 바람직한 상업적 수성 계면활성제는 TEEPOL; TWEEN; TRITON; LATRON; PLURONIC; TETRONIC; SURFONIC; SYNPERONIC; ADMOX; DAWN, 등을 포함한다. 유기 용매 제제와 조합하기 위한 상업적 유화제는 RHODASURF, TERGITOL 및 TWEEN을 포함한다. 상업적 살포제는 파라핀 오일을 포함한다. 실옥산은 TEGOPREN, PELRON, AGRIMAX, DOW CORNING, X-77, SILWET 등을 포함한다. 소듐 도데실설페이트, 포름아미드 및 저급 지방족 알코올과 같은 침투제가 사용될 수 있다. 활성 성분의 알콕시화 또는 침투성 물질을 혼입하는 것에 의해 활성 성분을 화학적으로 변형시키는 것이 유용한데 이는 부가적 계면활성제 없이도 제제화가 달성되기 때문이다.
말토오스 및 기타 피라노오스 성분과 같은 대분자는 세포 침투와 관련된 문제를 제기한다. 규조토, 카보런덤, 미세 벤토나이트, 점토, 미세 모래 또는 알루미나를 본 명세서에 개시된 실시양태의 조성물에 부가하면 잎 표면에 상처가 나게 하여 침투를 보조할 수 있다. 소량(예를 들어, 0.03-0.3 퍼센트)의 멸균 규조토를 보조제 제제에 부가하여 침투를 향상시키는 것이 바람직하다. 세포가 질긴 양배추와 같은 일부 경우에서, 기계적 문지르기 또는 가압 처리에 의해 잎 표면 전체를 걸친 규조류의 부드러운 이동이 이용될 수 있다. 침투는 활성에 대한 유일한 장벽이 아닐 수 있는데 이는 말토오스가 알파-MeG에 비하여 더 낮은 효능을 나타내지만 베타-MeG에 비하여 9배 더 높은 효능을 나타내기 때문이다.
상술한 첨가제 이외에, 본 명세서에 개시된 실시양태의 조성물은 하나 이상의 비료를 포함하는 것이 유리할 수 있다. 본 명세서에 개시된 실시양태의 조성물, 방법 및 시스템에 포함하기 위해 적합한 비료는 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있고 또 질소, 인, 칼륨, 황, 마그네슘, 칼슘, 철, 아연, 망간, 붕소, 구리, 몰리브덴, 코발트, 니켈, 실리콘, 탄소, 수소, 산소 등과 같은 원소를 함유하는 통상의 비료를 포함한다.
특정 실시양태에 따르면, 일개의 적합한 제제는 다음과 같은 최소 필수 영양분을 포함한다:
완충 배양 배지 중의 영양분의 최종 농도는 다음과 같다:
마이크로영양분 이차 영양분
Fe 1 ppm Ca 5 ppm
Mn 1 ppm S 2 ppm
Si 1 ppm Mg 2 ppm
Zn 0.6 ppm
B 0.2 ppm 주요 영양분
Cu 0.3 ppm N 50 - 250 ppm
Co 0.0001 ppm P 10 - 30 ppm
Mo 0.0003 ppm K 10 - 50 ppm
Ni 0.001 ppb
질소 비료(즉, 질소를 함유하는 식물 영양분), 특히, 암모니아성 질소(즉, 암모늄 이온 형태의 질소)를 함유하는 질소 비료가 현재 바람직하다. 질산 비료는 본 명세서에 개시된 방법에 포함될 수 있다. 특히, 엽면 흡수가 필요한 경우, 질산 및 낮은 뷰렛 요소 비료가 이용될 수 있다. 비료는 뿌리 또는 싹을 통한 처리 전, 처리 중 또는 처리 후에 식물에 제공될 수 있다. 본 명세서에 개시된 실시양태의 조성물에 부가된 비료의 양은 처리될 식물, 및 배양 배지의 영양분 함량에 따라 달라질 것이다. 전형적으로, 통상적인 비료는 조성물 기준으로 0.1 중량% 내지 2 중량%, 바람직하게는 0.2 중량% 내지 1 중량%, 더욱 바람직하게는 0.4 중량% 내지 0.8 중량%의 양으로 포함된다.
상기 나타낸 바와 같이, 본 명세서에 개시된 실시양태의 조성물은 통상의 적용 수법을 이용하여 식물에 적용될 수 있다. 성숙 근처 또는 성숙 단계에 있는 식물은 종자를 얻기 전 또는 종자를 맺는 동안 임의 단계에서 처리될 수 있다. 열매 맺는 식물은 꽃봉오리 또는 열매 형성 개시 이전 및 이후에 처리될 수 있다. 그 중에서도 수경재배 지지 매질에 의해 이산화탄소의 분포 및 격리를 개선하기 위하여 소다라임 실리케이트 마이크로비드의 알칼리 특성을 이용하는 것이 신규하다. 실리케이트 마이크로비드에서 식물의 배양은 일광 기간 동안 증가된 수준의 이산화탄소 가스를 수성 배양 배지에 적용하는 것과 같이 산성 식물 영양분의 연속 유동 통과에 의해 pH-적절 환경을 유지하는 시스템의 개발에 의해, 또는 소다라임 실리케이트 마이크로비드에 대한 직접적 주입에 의해 달성되었다.
상기 조성물은 잎, 열매, 꽃, 싹, 뿌리, 종자, 및 줄기를 비롯한 위치에서 식물에 적용될 수 있다. 상기 조성물은 잎에 분무하거나 또는 종자에 상기 조성물을 코팅하는 것에 의해 잎, 종자 또는 줄기에 적용될 수 있다. 상기 조성물은 서방성 뿌리골무슐화제 또는 제제에 의해 싹 또는 뿌리를 분무하거나, 또는 싹 또는 뿌리에 가루 살포(dusting)하거나 또는 뿌리에 사이드-드레싱하는 것에 의해 싹 또는 뿌리에 적용될 수 있거나, 또는 싹 또는 뿌리를 상기 조성물의 욕(bath)에 침지하거나, 또는 식물이 재배되는 토양을 상기 조성물로 드렌칭하거나, 또는 식물이 재배되는 토양이 상기 조성물로 포화되게 하여 식물의 잎 및 줄기를 분무-드렌칭하는 것에 의해 적용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시양태의 α-D-글리코피라노사이드 조성물의 엽면 적용(즉, 식물의 하나 이상의 잎에 조성물을 적용)가 현재 바람직하다. 상기 조성물은 분무를 이용하여 식물의 잎에 보통 적용될 것이다. 그러나, 액체, 폼(foam), 겔 및 기타 제제의 침지, 솔질, 윅킹(wicking), 미스팅, 정전분산과 같은 엽면 적용의 기타 수단도 이용될 수 있다.
엽면 분무는 엽면 비료, 농약 등의 적용을 위한 것으로 FMC Corporation, John Deere, Valmont 및 Spraying Systems(TEEJET)와 같은 시판 제조자로부터 입수가능한 것과 같은 시중에서 입수가능한 분무 시스템을 이용하여 식물의 잎에 적용될 수 있다. 필요한 경우, 별개의 저장기 중의 별도의 노즐로부터 신속한 순서로 광안전화제가 식물에 적용될 수 있다. 개선된 식물 성장을 내기 위하여 다수의 적용을 위하여 화학적으로 양립성인 조합 혼합물이 바람직할 것이다. 엽면 칼슘 및 망간과 함께 광안전화제의 고 엽면 함량은 광 포화된 환경에서 높은 성장 속도를 유지하고, 좋은 농업 관행에 일치하는 물, 영양분, 온기 및 높은 광 세기에 식물이 노출될 때 가장 큰 반응을 나타낸다. 사이드-드레싱도 또한 이용가능하다. 하나 이상의 선택 화합물과 함께 1 내지 24 ppm Mn 및 1 내지 250 ppm Ca 또는 용이하게 대사된 염, 유기 화합물, 또는 킬레이트를 함유하는 조성물을 엽면 적용에 의해 높은 효능을 달성할 수 있다.
전체 식물, 뿌리 또는 싹이 제제의 욕에 침지되는 실시양태에서, 식물을 상기 제제를 함유하는 욕에 일정 기간 동안 침지한 다음 제제로부터 제거하는 것에 의해 제제의 적용을 펄싱(pulsed)하는 것이 바람직하다. 상기 침지 기간은 0.1 h(시간) 내지 72 h일 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 8 h이다.
본 명세서에 개시된 실시양태의 제제는 또한 세포 현탁액, 캘러스 조직 배양물, 및 마이크로대량번식 배양물과 같은 식물 조직에 적용될 수 있다. 이러한 식물 조직은 상기 제제를 식물 조직이 재배되는 배양 배지에 부가하는 것에 의해 상기 제제에 처리될 수 있다. 예컨대, 10 ppm - 50 ppm 인돌릴 아세틸만노피라노사이드가 마이크로비드 전과체(protocorn) 영양분 배지에 부가될 수 있다.
제제는 뿌리를 처리하기 위해 계면활성제 또는 살포제 없이 매우 저 농도로 제제화될 수 있고 또 액체 현탁 배양 배지일 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시양태의 방법에서, 상기 아릴-α-D-글리코피라노사이드 제제는 전형적으로 적용 방법에 따라서 에이커당 3 갤런 내지 에이커당 100 갤런의 양으로 적용된다. 원예 적용의 경우, 상기 제제는 바람직하게는 에이커당 75 갤런 내지 에이커당 100 갤런의 양으로 적용된다. 일정한 대조를 위한 표준으로서, 본 명세서에 개시된 실시양태의 처리는 에이커당 20 갤런의 통상의 엽면 분무 토지 리그 부피로 측량된다. 헬리콥터 또는 비행기 작물 살포기에 의한 공기 적용의 경우, 상기 제제는 바람직하게는 에이커당 약 1 갤런 내지 에이커당 약 10 갤런의 양으로 적용된다. 상기 제제는 단일 적용으로 또는 광합성 활동 기간만큼 간격을 두고 복수회 적용될 수 있다. 실내 원예를 위한 장식용 및 기타 부드러운 묘목장 수단은 흔히 실외 농업 작물에 비하여 더 낮은 농도로 더 빈번한 적용을 필요로 할 것이다. 일반적 농업 실시에서, 2일간 표적 작물에 대한 농약 적용을 유지하기 위하여, 간섭을 방지하기 위하여 전처리 및 후처리가 추천된다. 식물을 주야에 처리하는 것에 의해 적합한 광 및 온도 조건을 달성할 수 있다. 고온에 대한 최적성, 통상 15℃초과 내지 35℃가 처리 후에 필요하다. 상기 식물은 처리의 혼입을 충분히 허용하는 시간 동안 일광 또는 높은 세기의 조명에 노출되어야 한다. 통상, 상기 식물은 처리 후에 적어도 8시간 동안 일광 광기간 동안 일광 또는 기타 조명에 노출되어야 한다. 충분한 영양분은 건강한 성장을 지지하도록 존재해야 한다.
처리 후 성장 시절을 통하여, 일광 또는 인공 조명은 지속적으로 높은 광합성 속도에 충분한 세기와 기간을 가져야 한다. 적합한 조명 세기는 100 umol 만큼 최소한의 광합성적 활성 양일 수 있고, 직접 일광은 보통 훨씬 더 높은 조명을 제공한다. 처리 전에, 잎 온도는 최적 성장에 충분히 높거나 또는 더 더워야 하고, 통상 15℃ 초과 및 38℃ 이상이고 건조 지대에서는 더 높을 수 있다. 처리 후, 상기 잎 온도는 보통 개선된 증산(transpiration)의 결과로 강하될 것이다. 상기 식물은 상기 제제의 적용 이후에 강력한 PAR 조명, 바람직하게는 직접 일광에 적어도 1주 동안 노출되는 것이 바람직하다. 본 명세서에 개시된 실시양태에 따른 제제는 향상된 수확; 조기 수확; 재배 계절을 통한 신속한 순환; 시장수요; 발근; 가지내기; 꽃 보유; 열매 최적화; 상업적 영향을 갖고 또 최적 성장 및 품질 제어가 유리한 하나 이상의 콘쥬게이트된 화합물을 사용하는 것을 비롯한 특정 용도에 맞게 맞춤될 수 있다. 본 명세서에 개시된 방법 및 제제 이외에, 본 명세서에 개시된 실시양태는 또한 식물 성장 향상 시스템을 포함한다. 상기 시스템은 (a) 식물에서 뿌리에서 싹으로 수송하는데 필요한 수송을 제공하는 소정 양의 실리콘계 성분을 함유하는 수성 침지액, (b) 바람직한 전자 공여성 아릴-α-D-글리코피라노사이드와 같은 소정 양의 글리코피라노사이드를 함유하는 수성 용액을 포함하며, 식물의 성장을 향상시키는데 효과적인 가용성 Ca 및 Mn을 포함한다.
농작물 이용의 일례는 딸기 재배하에 있는 플라스틱 시트의 긴 이랑에 유리 마이크로비드를 혼입하는 것이다. 마이크로비드는 플라스틱을 코팅하는 접착제 위로 적용되거나 또는 제조하는 동안 시트에 혼입될 수 있다. 식물 아래 위에 박층을 분포하는 것은 광을 엽면 위로 빛나게 할 것이다. 또한 마이크로비드를 예컨대 온실 벽 및 지지 표면의 기질에 혼입하는 것은 광원으로 될 것이다.
실리케이트 비드와 같은 광 반사성 및/또는 굴절성 물질은 예컨대 접착, 매립, 부착, 몰딩(molding), 통합 등에 의해 다양한 기질에 적용되어서 광을 식물 재배에 유리하게 굴절 및/또는 반사시킬 수 있다. 일반적으로, 마이크로비드, 파쇄 유리, 유리 조각, 프리즘, 석영 모래, 및 기타 반사성 물질은 다음을 포함하는 상세내용으로 표면 상으로 또는 표면에 혼입될 수 있다: 명목상 모달 직경(nmd, US 체 범위) 100 μm(100 - 170 체), 200 μm(60 - 120 체), 300 μm(50 - 70 체), 500 μm(30 - 40 체), 및 700 μm(20 - 30 체); 경도 500 kg/mm2; 밀도 2.5 g/cc; pH 9; 보로실리케이트 및/또는 소다라임 실리케이트. 예컨대, 유리 마이크로비드는 베이킹하는 동안 또는 필름 용융물이 표면을 빛을 반사하게 하는 과정에서 기질에 또는 기질 상에 구조적으로 혼입될 수 있다. 예컨대, 비드는 에나멜 베이크에 매립될 수 있다. 다르게는, 1 직경 두께 마이크로비드 한 층은 40 - 50% 깊이에서 ~1150℃ 용융 공정의 최종 단계 후 및/또는 약 ~500℃ - 750℃의 유리 냉각 범위 내에서 0.91-0.94 g/cm3 폴리프로필렌 플라스틱 필름 또는 플라스틱 강성 구조에 영구적으로 매립될 수 있다.
기존의 식물 배재용 구조(온실과 같은)에 마이크로비드를 부착하기 위한 상업적으로 이용가능한 방법은 마이크로비드의 유리 및 적합한 건물 표면에 접착하는 투명 비드 결합제를 사용한 접착법이다. 제1 단계는 에폭시, 시아노아크릴레이트, 실리콘, 도료, 폴리우레탄, 고온 용융물, 열성형, 적층, UV 광 경화, 등과 같은 유리 결합성 접착제의 1층을 적용하는 것을 포함한다. 상기 결합제는 그의 건조-필름-두께로 비드의 절반 높이의 1/3로 적용될 수 있다. 상기 결합제의 적용은 표준 방법에 의해 달성될 수 있다: 분무, 정전코팅, 실크스크린, 나이프-오버-롤, 로울러 코팅기, 스퍼터 코팅, 또는 솔질. 특히 투명 플라스틱 시트를 코팅하는 경우에서, 상기 공정의 제2 단계는 비드의 적용을 포함할 수 있다; 그러나, 착색된 표면의 경우, 상기 제2 단계는 습윤 결합제 위로 유동-처리된 비드를 적용하여서 비드가 결합제의 상부에서 25% 비드 직경이 가라앉게 된다. 유동화는 비드가 저부로 가라 앉는 것을 방지하며 비드가 배경 색상을 반사하지 않게 한다.
도 14는 엽면에 대한 굴절 및 비드 보유를 초래하는 플라스틱 기질 상의 결합제에서 적절한 마이크로비드 매립을 도시한다. 원형은 700 μm 마이크로비드를 나타내고, 또 점선은 마이크로비드의 40% 깊이에 있는 결합제이며, 대각선은 기질을 나타낸다. 기질은 비제한적으로 화분, 트레이(복수 벽 트레이), 나무, 플라스틱, 점토, 세라믹, 금속, 콘크리트, 섬유유리, PVC, 토탄, 등으로 제조된 항아리, 대접, 깡통, 배럴, 등과 같은 식물 용기 또는 하우징을 포함한다.
이하의 실시예는 본 명세서에 개시된 실시양태를 더욱 자세하게 설명하기 위하여 제공되며, 그에 의해 제한되지 않는다. 이들 실시예에서, 글리코피라노사이드, 킬레이트, 실옥산, 계면활성제, 정제수, 알코올, 식물 영양분, 완충제 및 미량의 무기질을 수성 용액에서 제제화하여 경지에 사용한다. 이들 실시예에서, "l"는 리터를 의미하고; "ml"는 밀리리터를 의미하며; "μm"는 마이크론을 의미하고; "cm"은 센티미터를 의미하며; "cm2"는 제곱 cm를 의미하고; "cc"는 cm3을 의미하며; "μg"는 마이크로그램을 의미하고; "gm"은 그램을 의미하며; "Kg"는 킬로그램을 의미하고; "mM"는 밀리몰을 의미하며; "ppm"은 백만중량당 부를 의미하고; 그리고 "퍼센트" 또는 "%"는 상기 조성물의 중량 기준의 퍼센트를 의미한다.
다음은 특정 실시양태에 따른 특정 제제의 예이며, 이들은 식물을 처리하고 또 식물에서 성장을 향상시키기 위하여 식물에서 저장으로부터 글루코오스의 치환을 증가시킬 수 있다. 이하의 예시적 제제는 당업자에게 안내를 보여주기 위한 것이고 수록된 제제에만 한정되는 것은 아니다.
제1 예시적 제제: 뿌리 조성물
마이크로비드
뿌리난 식물을 각각 4.5 Kg 800 μm nmd 마이크로비드에 전달하고 완충용액(표 1)을 적용하여 습윤시켰다. 비드의 깊이는 뿌리의 길이보다 2 내지 10 cm 더 큰 것이 추천된다. 대부분의 경우에서, 베드는 10 cm 내지 100 cm 깊이이고, 또 바람직하게는 15 cm 내지 30 cm 깊이이다. 이러한 베딩 깊이는 비실제적이면, 발근 기질의 표면 위로 굴절성 코팅으로서 1 mm 내지 10 mm 분산된 비드의 최소 층이 최소 적용일 수 있다.
수성 용액에 용해된 인독실-α-D-만노피라노사이드
바람직한 농도 0.1 내지 2 g/L
광범위 농도 0.01 내지 10 g/L.
부피 적용: 습윤 마이크로비드 중의 뿌리에
식물당 0.1 ml 적용.
EDTA로서 6 ppm Mn
EDTA로서 6 ppm Ca
제2 예시적 조성물: 엽면 조성물 농도
약 200 그램의 비드/세포 충전된 개별 100 cc 세포의 플라스틱 플랫. 래디쉬의 뿌리는 뿌리를 700 μm nmd 샷(shot)에 침지하고, 가용성 Mn 및 Ca를 포함하는 완충된 영양분 용액으로 예비습윤화하는 것에 의해 수경재배적으로 재배되며 또 식물은 아미노페닐-α-D-만노피라노사이드로 처리하기 전에 72 시간 동안 성장시켰다.
아미노페닐-α-D-만노피라노사이드
4-아미노페닐-α-D-만노피라노사이드는 EDTA로서 3 ppm Mn, EDTA로서 6 ppm Ca, 10% 이소프로필 알코올 및 1.5 g/L Pluronic L-62와 함께 물에 용해시켰다(APM은 물에 부가되기 전에 소부피(1 ml)의 에탄올에 먼저 용해될 필요가 있다). 상기 제제의 용액을 래디쉬 잎에 적용하였다. 아미노페닐-α-D-만노피라노사이드를 갖지 않는 동일한 대조용 제제와 비교할 때, 상기 제제는 20% 뿌리 증가를 제공하였다. 아미노페닐-α-D-만노피라노사이드의 경우, 래디쉬에 대한 적합한 투여량은 식물당 1 내지 100 μg, 바람직하게는 식물당 5 내지 50 μg이다. 이는 에이커당 75 내지 100 갤런의 투여량, 에이커당 바람직한 부피 100 갤런에서 2 gm/리터까지에 상당한다.
실시예 1
다음 샤양을 갖는 포터스 발로티니(Potters Ballotini) 소다라임 실리케이트 비드를 얻었다: 명목상 모달 직경(nmd, US 체 범위) 100 μm(100 - 170 체), 200 μm(60 - 120 체), 300 μm(50- 70 체), 500 μm(30 - 40 체), 및 700 μm(20 - 30 체); 경도 500 kg/mm2; 밀도 2.5 g/cc; pH 9; 및 소다라임 실리케이트. 1 cm 층의 Perlite®을 각 웰에 삽입하여 마이크로비드를 용기 내에서 유지하였다. 플라스틱 Seed Starter™ 트레이(Jiffy®, Ferry-Morse Seed Company®, Fulton, KY 42041 USA)에 마이크로비드를 채웠다. 천공된 용기를 채우기 위하여 대형의 700 μm 실리케이트 비드를 이용하였다. 1 mM 모노칼륨 포스페이트 및 3 mM 모노암모늄 포스페이트의 완충 용액 쿼터 부피를 사용한 마이크로비드 세척은 트레이상에서 분산시키고 드레인시켰다. 완충된 세척물을 세정하지 않고 pH 6 내지 중성 사이의 마이크로비드를 유지하면서 주요 영양분을 제공하였다. 2 mM 내지 3 mM 포스페이트 완충액, pH 6에 로딩된 필수 영양분에 의해 매일 또는 연속 관개로 약 산성 환경을 유지하였다. 그로부터, 포스페이트 완충액을 포함하는 물 배양 영양 배지를 개발하였다. 종자를 파종하기 직전에, 마이크로비드를 완충액-변형 영양분 용액으로 포화시키고, 영양분 포스페이트(1 mM K2HPO4 및 1.3 mM KH2PO4; 약 pH 6)를 영양분 및 완충 공급원으로 이용하였다. 또한, 영양분의 이용성을 확실히 하기 위하여, Mg, 및 미량 금속은 Sequestar® Multi-Nutrient Chelate, Monterey Chemical Company, P.O. Box 35000, Fresno, CA 93745 USA로부터 킬레이트화하였고; 또 Ca는 디소듐 EDTA로 하였다. 알칼리성 소다라임 실리케이트 마이크로비드를 중화시키기 위한 완충된 킬레이트화제 영양분 용액은 이후 "영양비드" 용액으로 칭하며, 표 2에 나타낸다. 양호한 배수에 의해, 상기로부터 낮은 적하식 관비(flow drip fertigation)(<1 L/h)가 윅킹(wicking), 측량된 주사 펌프, 또는 시간당 미스팅에 의해 제공되어, pH-안정성, 영양분의 이용성 및 통기를 보장한다.
개별 식물은 종자, 구근, 또는 영양 클론으로부터 시작하였고, 미리-습윤된 마이크로비드 용기에 삽입하였다. 묘목은 독보리(ryegrass) 및 옥수수를 포함하였다; 구근은 크로커스(crocus) 및 페이퍼화이트 수선화이었다; 또 영양 삽목은 콜레우스(coleus)로부터 얻었다. 종자는 일반적으로 발아되며 또 대조군 및 처리군에서와 같이 제1 뿌리의 출현일에 따라 선택하였다. 뿌리는 그 이후에 처리하였다.
식물은 다음과 같은 제어되는 환경하에서 재배하였다: GE Ecolux® 식물 및 아쿠아륨(aquarium) F40T12 형광 조명, 100 μEin·m2·s-1의 광합성 활성 방사선(PAR), 16:8 시간 낮:밤 주야(diel) 주기, 28:26℃, 10% 내지 20% 상대 습도. 인독실 글리코피라노사이드(IG)는 물에서 제제화되어 적용되었고 또 대조군은 IG없이 동일 부피의 물을 적용하였다. 종자 또는 구근이 뿌리를 나타낸 후, 물 중의 0.1 ml의 10 mM IG를 각 처리용 배양 용기에 부가하였고 또 0.1 ml의 물을 각 대조군에 부가하였다. 배출을 위해 천공된 투명 플라스틱 500 cc 용기에는 10 cm 깊이로 900 그램 까지의 마이크로비드를 각각 충전하였다. 먼저, 구근의 기본 플레이트는 습윤화된 700 μm nmd 실리케이트 비드에 1 cm 침지하여 발근을 개시하였다. 1주 이내에, 첫 뿌리가 나타났고 또 각 구근은 0.1 ml의 수성 10 mM IG에 의해 처리하였다. 대조군은 0.1 ml 물을 배지에 부가하는 것에 의해 처리하였다. 8시간의 처리 흡수 후, pH 대조군과 일치되는 방식으로 관비를 개시하였다. 다른 경우에서, 0.3 mM 4-아미노-페닐-α-D-만노피라노사이드(APM)를 EDTA로서 3 ppm Mn, EDTA로서 6 ppm Ca와 함께 물에 용해시켰다. 제제의 용액을 뿌리가 난 크로커스에 적용하였다. APM-처리된 식물은 APM을 갖지 않는 동일 대조군 제제로 처리된 식물과 비교하였다. 처리한지 5시간 이내에 및 관비를 통하여, 이후, 모든 용기 배양물은 동일 부피의 영양비드 용액을 규칙적으로 받았다. 대조군은 나란히 마찬가지로 재배되었다.
처리한지 7일 내지 14일에서 모든 실험의 경우, 마이크로비드는 물에 의해 포화되었다. 직후, 개별 식물은 부드럽게 잡아당겨서 물-포화된 실리케이트 마이크로비드 밖으로 손으로 뽑았다. 수집된 식물의 뿌리를 물이 충분한 비이커에 적하하여 뿌리로부터 비드를 방출하였고, 이때 대부분의 마이크로비드는 뿌리로부터 벗겨져서 비이커 바닥에 떨어졌다. 페이퍼화이트의 경우, 전체 뿌리의 부피는 유리 비이커에서 물의 치환에 의해 측정하였다.
미국 식물특허 PP21091호의 보트리코커스 브라우닐 쿠칭 품종(Botryococcus braunii Kutzing var.) "닌세이(Ninsei)"의 클론은 ATCC 번호 PTA-7441로 기탁되었고 또 발명자에 의해 유지되었다. 마이크로비드는 5 ml의 영양 배지 중에서 약 50,000 클론의 "닌세이"에 의해 접종되었다. 마이크로대량번식은 멸균 영양분 전달 조건하의 "닌세이" 상에서 실시되었다. 주사 입력포트 및 배출 출력포트를 갖는 멸균된 용기는 플라스틱 부분으로부터 만들며 또 멸균된 300 μm nmd 실리케이트 비드에 의해 충전되었다. 완충된 pH 7 영양분 용액을 연속적으로 주입 및 배출하여, pH 및 멸균성을 유지하였다.
광 세기는, 아리조나의 정오에서 토양 위에 적용된 1 cm 층의 습윤 유형 A 마이크로비드를 갖는 사양토와 비교하여 나지 위로 직접적으로 반사된 값으로서 실외에서 측정하였다. 태양광은 측정 시간에서 1700 내지 1800 μEin·m-2·sec- 1 이었다. 각기 10회 측정하였다.
결과
시험된 다양한 마이크로비드는 식물의 수경재배 배양에 대한 지지를 제공하였다. 식물은 실리케이트 마이크로비드에서 직립하였고, 이들의 뿌리에 의해 고정되었다. 영양분이 풍부한 관개의 적합한 배출 및 빈번한 유통에 의해, 500 μm 내지 700 μm nmd 실리케이트 비드를 통한 관비 재배가 달성되었다. 500 μm nmd의 비드는 출발 종자에 대해 가장 적용가능한 것으로 밝혀졌다; 반면에 700 μm nmd 또는 그 이상의 실리케이트 구체는 일반적으로 구근, 영양 삽목, 및 >1 cm의 대형 종자에 가장 좋았다. 통기는 우리의 얕은 배양물에서 적합한 것으로 드러났다. 즉, 뿌리는 수경성 뿌리 환경의 전형적이었던 갈변 증상을 나타내지 않았다. 현저하게, 비드가 더 클수록, pH-안정성의 지속 시간이 더 긴 것으로 관찰되었다. 따라서, 물에 방치되면, 최대 700 μm nmd 비드는 더 작은 비드에 비교하여 가장 긴 시간 동안 중성을 유지하였다. 출발 종자가 700 μm nmd 실리케이트 마이크로비드에만 존재하면, 그 표면에서 비드 내의 습윤의 유지가 발아에 중요하였다. 배양액 총 깊이 10cm의 위쪽 1-3 cm는 완전히 물이 배출되었고, 낮은 습도의 날에, 건조 비드의 이들 상부층들은 일부 종자에 주기적으로 건조상태를 남겼다. 그후, 종자가 발아할 때까지 물의 깊이를 실리케이트 매질의 깊이에 맞추게 증가시키는 것에 의해 표면에서 고 수분 함량을 유지하였다.
고체 매질의 비-손상 제거를 달성하기 위하여, 뿌리가 물이 가득 든 비이커에 침지되자 마자, 마이크로비드는 뿌리에 굴러서 수조의 바닥에 떨어졌다. 뿌리로부터 마이크로비드가 방출된 이후 습윤 마이크로비드에서 뿌리가 생긴 크로커스를 나타내는 사진은 APM 처리군과 대조군을 비교하는 것에 의한 예시로 도 1에 도시한다. 뿌리의 성장은 개별적 급속 성장 및 온전한 뿌리와 함께 마이크로비드 밖으로 들어올려 편리하고 신속하게 비교되며, 여기서 APM-처리된 식물은 대조군에 비하여 분명히 진보된 생산성을 나타낸다.
콜레우스 삽목의 수경재배 번식은 습윤화된 500 μm nmd 실리케이트 마이크로비드에 의해 충전된 용기에서 영양분 용액을 매일 교환하여 실시하였고, 2주 이내에 분지된 뿌리 발생을 초래하였다. 마이크로비드에서 영양 삽목으로부터의 발근은 도 2에 도시되어 있다: 도 2(A) 영양비드 용액을 매일 교환하여 500 μm nmd 마이크로비드 중에서 콜레우스(coleus) 삽목(cutting)의 영양 번식시켜, 부정근(adventitious roots)의 생장을 초래하고; 또 도 2(B) 마이크로비드를 부드럽게 빼내었을 때, 뿌리는 온전히 유지하였고, 확대사진으로부터 뿌리털과 뿌리골무(caps)를 나타낸다.
옥수수는 700 μm nmd 비드에서 배양하였다. 배출을 위해 천공된 투명한 플라스틱 500 cc 용기에 10 cm 깊이로 900 그램까지 마이크로비드를 각각 충전하였다. 완충액-습윤화된 700 μm nmd 실리케이트 비드에 침지하는 것에 의해 종자를 파종하였다. 뿌리와 싹이 출현한 후, 식물을 1 mM IG로 처리하였다. 1주 후, 그의 곧은 뿌리는 총 7 cm 길이로 성장하였다. 대조적으로, 대조군은 5 cm 정도로 더 짧은 곧은 뿌리를 가졌다. 실리케이트 비드에서 성장한 모든 옥수수에서 부정근이 관찰되었다. 본 발명의 완충된 영양분 용액을 사용하여 700 μm nmd 실리케이트 비드에서 배양된 옥수수 식물은 도 3에 도시하였고, 대조군은 5 cm의 곧은 뿌리를 나타내지만, 특정 실시양태에 따르면, 인독실 글리코피라노사이드에 의해 처리된 식물은 7 cm의 곧은 뿌리를 나타내었다. 각 전체 식물 및 분리된 뿌리의 상응하는 건조 중량은 다음과 같았다: 대조용 식물, 0.2 g, 및 뿌리, 0.03 g; 및 개별 IG-처리된 식물, 0.3 g, 및 뿌리, 0.04 g.
페이퍼화이트는, 배출 구멍을 갖는 투명 플라스틱 11 cm 길이의 500 cc 실린더(도 4A) 중, 700 μm nmd 실리케이트 비드에서 35일간 배양하였다. 배양 용기에는 각각 900 그램까지의 700 μm nmd 마이크로비드를 10 cm 깊이로 충전하였다. 10일 성장 후의 결과는 도 4B에 도시하고, 여기서 대조군, 좌측,은 기본 플레이트 주변의 고리에서 약 5 cm 이하 길이의 뿌리를 나타내었다; 대조적으로, IG에 의해 처리된 구근, 우측,은 약 6 cm 내지 7 cm 길이의 뿌리를 나타내었다. 목측 관찰과 일치하게, 처리한지 16일 후, 식물을 두번째로 들어내며, 평균 뿌리 부피에서 현저한(n=6; p=0.01) 차이를 나티내었다: 대조군은 식물당 30 cc 평균 뿌리 부피를 나타내었고; 반면에, IG-처리된 식물은 식물당 37 cc의 평균 뿌리 부피를 나타내었다. 풍부한 영양분 공급은 식물의 고밀도 배양을 허용하므로, 구근은 서로 바짝 붙어있거나 또는 1 내지 5 cm 정도 떨어져 존재하며 또 도 4c에 도시된 바와 같이 활발한 성장 포텐셜을 달성한다.
일반적으로, 임의 크기의 마이크로비드를 약 pH 5 내지 pH 6으로 완충된 영양분 용액으로 예비처리하는 것은 매우 효과적이며 또 중성 내지 약 산성, pH 8 배지에 의한 실험의 개시를 확실하게 한다. 완충 용액은 표 1에 나타내며, 또 주요 식물 영양분, N-P-K를 제공하는 수단으로서 모노암모늄 포스페이트(MAP) 및 모노칼륨 포스페이트(MKP)로 이루어진다. 상기 비드가 멸균되어야 하는 것이라면, NKP-예비처리 용액으로부터 개별적으로 이들을 오토클레이브 처리한 다음 냉각 및 분포 이후에 이들을 습윤시키는 것이 가장 좋다.
표 1.
완충된 NPK-예비처리 용액
소다라임 실리케이트 마이크로비드는 알칼리성, 약 pH 9이므로, 주요 식물 영양분 염으로부터 제조된 산 완충액에서 포화는 종자를 파종하기 전에 배지를 중성화하기 위해 적용된다. 결정을 물에 용해시키고 이용하기 10분 전에 적용한다.
1 리터
3 mM NH4H2PO4 MAP(mw 115.03) 0.35 그램
1 mM KH2PO4 MKP(mw 136.9) 0.14 그램
본 발명의 실시양태에 따라 완충된 영양분 용액에서 완충된 수경재배 영양분은 표 2에 개시되며 또 산성에 기여하는 암모니아성 수소 이온과의 완충을 유지하도록 암모늄 염을 포함한다. 따라서, 부피 35% DAP 및 부피 25% MAP로서 (NH4)2HPO4 를 혼입하였다. 킬레이트화된 칼슘을 이용하여 소다라임 실리케이트 마이크로비드 환경에서 용해성을 보증한다.
표 2. 완충된 영양분 용액
1 리터
3 mM KNO3 0.255 그램
2 mM (NH4)2SO4 0.26 그램
0.8 mM (NH4)2PO4 35% DAP 0.30 ml
1.2 mM NH4H2PO4 25% MAP 0.552 ml
Sequestar® Multi-Nutrient Chelate 0.05 그램
Na2EDTA로서 3% Ca2 + 0.25 ml
멸균 영양비드 용액의 빈번한 교환을 필요로 하고, 입출력 포트를 갖는 마이크로비드 수경재배 용기의 제작에 의해 보조되는, 300 μm nmd 실리케이트 마이크로비드에서 "닌세이"의 배양은 도 5에 도시하였다. 상기 용기에는 약 2-3 cm 깊이로 200 그램 이하의 300 μm nmd 마이크로비드를 충전하였다. 상기 마이크로비드는 1 ml/시간의 유동 속도로 완충된 영양분 용액을 적하 관개하는 것에 의해 습윤화되었다. 상기 마이크로비드가 pH 7에서 안정화된 후, 상기 습윤 베드는 "닌세이"에 의해 접종되었다. 이러한 마이크로대량번식 수법의 결과로서, 육안으로 보이는 "닌세이"의 가시적 성장은 도 5에 도시된 바와 같이 출력포트 위의 어두운 층의 집단 및 투명한 마이크로비드 표면 상의 중앙의 어두운 반월형으로서 분명하게 되었다. 소다라임 실리케이트 비드에 영양분 배지를 적용하기 이전에 이산화탄소 가스에 의한 배양 배지의 포화에 의한 중성의 유지는 일광 기간 동안의 "닌세이"의 재배 향상을 초래함이 분명하였다. 이러한 수법은 미생물에 대한 마이크로비드 매질의 생존력을 분명히 나타내었다.
충분한 유동 속도를 조성하고 또 퍼들링(puddling)을 방지하기 위하여, 700 내지 5000 μm nmd 실리케이트 마이크로비드가 식물의 재배용으로 추천된다. 또한, 500 μm 이상의 직경을 갖는 실리케이트 마이크로비드는 일반적으로 취급하기 가장 안전하다.
정오의 실외에서 태양광 세기는 2.5 cm 거리를 두고 기질 위에서 직접 측정하였다: 사양토, 270 내지 300 μEin·m-2·sec-1 ; 및 타입 A 마이크로비드, 360 내지 380 μEin·m-2·sec-1 . 실리케이트 마이크로비드는 광을 굴절하여 땅으로부터 상방으로 보내어 사양토보다 약 20% 더 높은 광세기를 갖는다. 실리케이트 마이크로비드에 의한 굴절에 기인한 이러한 보조적 광세기는 영양 삽목이 습윤 마이크로비드가 충전된 용기에서 재배되기 때문에, 직접적 일광에 있을 때 콜레우스의 영양 삽목에서 한낮 동안의 시듬에 기여하였다.
실리케이트 마이크로비드의 주요 결점은 재생된 소다라임 유리, 즉 알칼리성의 원료로부터 기인하는 것이다; 그러나 이것은 소다라임의 알칼리성 특성의 이용을 배제하는 것은 아니다. 비드가 작을수록, 천연 pH 9 알칼리성을 추출하는 표면적이 더 커진다. 마이크로비드를 NPK-완충 용액으로 예비처리하고 또 심기 직전에 비드에 의한 이산화탄소 가스의 격리에 의한 전처리는 식물 재배에 대한 일정한 환경을 제공하였고 또 알칼리성 문제를 극복하였다. 완충 용액의 부피는 완충된 영양비드 용액의 자동 배급을 위한 수단으로서 pH 조절기의 설치에 의해 최소화될 수 있다.
모든 경우에서, 배출이 수반될 때 매질을 통한 완충 영양분 용액의 입력을 연속적으로 또는 매시간 실시하기 위하여, 소다라임 실리케이트 마이크로비드의 중성을 유지하였고; 보로실리케이트 마이크로비드의 이용에 의해 및 또한 이산화탄소 가스에 의한 보충에 의해 소다라임으로부터 경험된 알칼리성을 더 감소시킬 수 있다. 700 μm nmd의 비드는 더 작은 비드에 비하여 완충 용액의 더욱 신속한 순환을 증진하였다. 모든 경우에서 및 모든 작동 규모에서, 도 5에 도시된 배관된 용기로 예시되는 바와 같이, 유입 및 발산(effluent) 시스템에 의한 순환은 중성 매질의 유지를 돕는다. 예컨대, 중성은 700 μm nmd 소다라임 실리케이트 마이크로비드의 킬로그램당 시간당 10-100 ml 영양비드 용액에서 연속 유동 유입하는 것과 함께 용기의 배출을 맞추는 것에 의해 유지된다. 마이크로비드의 누출을 방지하기 위하여, 적합한 크기의 그라트(grate), 체, 필터 또는 고체 매질이 배출 시스템에 필요할 것이다. 또한, 8 cm 보다 큰 비드 깊이에서, 공기 및/또는 상승된 이산화탄소 가스 및 공기 혼합물을 하부로부터 유리 공기배관을 거쳐 건강한 뿌리를 위한 산소 가스 수준의 유지에 이용될 수 있다.
공업적으로, 기계적 매질로서, 다양한 크기의 실리케이트 비드의 혼합물은 출발 구근, 영양 삽목 및 이식에 가장 효과적일 수 있고 또 이식 쇼크에 대한 상이한 고체 매질의 효과의 비교 조사는 뿌리에 대한 손상을 감소 또는 제거하는 이득을 밝혀낼 수 있을 것이다. 마이크로대량번식을 위한 매질로서 멸균 비드는 유용할 수 있고, 영양분 순환 및 pH-제어 시스템의 설치에 의해, 마이크로비드는 한천의 무기 대체물로서 이용될 수 있다. 식물의 형태학 및 수리전도도는 발근 매질에 의해 영향을 받으므로, 마이크로비드와 같은 정의된 매질 상에서 식물의 형태학적 및 생리학적 반응을 정의하는 것으로부터 더욱 이득을 얻을 수 있다.
마이크로비드는 다음과 같은 특징과 이득을 제공한다: 뿌리는 분명한 손상없이 마이크로비드를 방출한다; 습윤 비드는 상방으로 싹 성장을 위해 식물을 지지하는 고정을 제공한다; 뿌리는 투명 배양 용기를 통하여 추적될 수 있다; 광 품질은 특정 색소의 굴절에 의해 조절될 수 있다; 신규 비드는 일반적으로 무-오염물이다; 마이크로비드에 부가된 다양한 코팅은 영양분, 농약 및 제초제의 지속적 방출(time-release) 및 감소된 투여량 요건을 제공한다; 상이한 크기의 마이크로비드가 적절히 선택될 수 있는 반면에, 이들이 치환하는 부피에 의해 물을 감소시킨다; 고체 마이크로비드는 세척, 오토클레이브-멸균 및 반복된 이용을 위한 압력과 열을 견딘다.
실리케이트 마이크로비드는 이산화탄소의 격리 및 광 향상에 대한 가능성있는 이득을 위해 가장 유용한 것으로 밝혀질 수 있다.
실시예 2
알킬-α-D-만노피라노오스 및 전자 공여성-아릴-α-D-만노피라노오스의 제제에 대한 식물 반응은 저장으로부터 글루코오스를 이동시키는 바람직한 결합 경향과 일치하였다. 식물은 온도, 광 및 순환에 대해 제어되는 자동화된 온실에서 유지되었다. 연구하는 동안 환경 조건은 평균 13:11 시간 L:D 광기간, 25℃:20℃ 낮:밤 및 20% 내지 80% 상대 습도이었다. 태양광은 전기 조명에 의해 보충되어 엽면의 수준에서 350 내지 600 μmol 광자· m-2·s-1 범위의 광합성 활성 방사선 수준을 달성하였다. 처리된 식물 및 대조용 식물을 위한 용액을 1시간 이내에 적용하고, 아니면 식물에 양호한 실험실 실시와 일치하는 동일한 조건에 모두 노출시킨다. 대조군에 적용된 용액은 처리 용액과 동일한 영양분 및 계면활성제를 포함하지만, 활성 화합물을 갖지 않는다. 엽면 제제의 일반적 보충은 다음을 포함하였다: 10-100 mM 암모늄 염; 1-6 ppm 망간, Mn-EDTA; 및 5-10 ppm 칼슘, Ca-EDTA. 예컨대, 0.3 mM p-아미노페닐만노피라노사이드(이후 APM이라 칭함)의 엽면 용액은 23 mM 암모늄 설페이트, (NH4)2SO4, 3 ppm Mn 및 6 ppm Ca에 의해 보충되었고; 또 영양분 대조군은 23 mM (NH4)2SO4, 3 ppm Mn 및 6 ppm Ca를 함유하였다. Mn 및 Ca의 엽면 농도는 수경재배 뿌리 침지 부피에 관하여 엽면 적용의 낮은 부피로 인하여 이전에 명시된 양보다 더 높았고, 또 이들은 식물독성없이 처리된 식물에서 높은 비율의 생산성을 지지하기 때문에 화합물의 엽면 적용과 조합되어 특히 효과적이었다. 실험용 화합물은 다음을 포함하였다: 메틸-α-D-만노피라노사이드(MeM), APM, 및 메틸-α-D-글루코피라노사이드(MeG). 모든 엽면 용액은 1.5 그램 BASF Pluronic L62에 분산된 0.5 그램 Dowcorning Q5211으로 이루어진 1 gm/리터 계면활성제 배합물과 함께 제제화되었다. 당연히, 엽면 영양분 및 습윤제를 함유하는 미처리 대조군은 인공물을 도입하지 않는다. 실험 처리의 엽면 적용을 위한 표준 부피는 200 리터/헥타르이었다. 식물 배양 트레이당 동일 부피의 엽면 분무를 단일 패스로 기계적으로 적용하였다. 대조군은 동일 위치에 놓고 또 처리 식물과 동일 관개 및 취급을 하였다. 긴밀하게 제어된 조건하에서 처리 효과를 비교하기 위하여, 식물을 상기 기재한 바와 같이 재배하고, 수확하고, 세정하고 또 중량 측정하였다. 처리된 식물은 대조군에 비교하여 통계적으로 분석하였다. 각 조사집단은 SPSS® 소프트웨어를 이용하여 의미있는 통계 분석을 하기 위하여 충분한 레플리케이트 샘플 수를 지녔다. 유의성은 차이의 95% 신뢰구간에서 결정되었다. 집단 개체수는 "n"값으로 표시한다. 실험을 위하여, 래디쉬 "체리 벨(Cherry Bell) 라파누스 사티부스 엘(Raphanus sativus L.), 뿌리 작물을 심고 처리하였다.
결과
래디쉬의 경우, 가용성 칼슘, 망간 및 암모니아성 질소 화합물이 보충된 129 mM MeG의 제제를 사용한 엽면 처리는 영양분 대조군 및 미처리 대조군에 비하여 지속적으로 생산성을 증가시켰다. 래디쉬에 대한 α-D-글리코피라노사이드의 투여량 반응을 실험하기 위한 나란한 예비 시험에서, 1 mM 내지 3 mM MeM의 유효 범위 및 0.1 mM 내지 0.5 mM APM의 범위는 129 mM MeG에 대하여 래디쉬의 유사한 성장 향상을 나타내었던 육안 분석에 의해 결정하였다. 따라서, 통계적 실험에 대한 최소 농도가 선택되었다; 또 200 l/ha 엽면 1 mM MeM 또는 영양분 보충된 제제 중의 0.3 mM APM를 5 cm 길이의 싹에 적용하였다; 한편, 영양분 대조군에는 α-D-글리코피라노사이드를 갖지 않는 동일 용액을 엽면 적용하였다; 또 동일하게 재배되고 관개된 미처리 대조군에는 엽면 용액을 적용하지 않았다. 우리의 정량 실험에서, 영양분 대조군의 뿌리 생산성에 비하여 뿌리 생산성의 개선이 처리한지 12일 후에 육안으로 구별될 수 있을 때, 대조군 및 처리군의 모든 집단을 수확하고, 처리군 및 대조군 집단의 개별적 건조 중량을 분석하였다.
α-글리코사이드를 사용한 처리는 미처리 및 영양분 대조군에 비하여 향상된 성장을 나타내었다. 도 6에 도시된 바와 같이, 대조군에 비하여 30% 뿌리 중량 증가에서 영양분(MeM)이 보충된 1 mM 메틸-α-D-만노피라노사이드에 의해 처리된 래디쉬에 의해서는 대조군에 비하여 매우 유의한(n=72; p=0.001) 성장 개선을 나타내었다; 또한, 대조군에 비하여 약 20% 상향의 뿌리 평균 건조 중량 증가를 나타내는 0.3 mM 아미노-페닐-α-D-만노피라노사이드(APM)에 의해 처리된 래디쉬에 의해 대조군에 비하여 유의한(n = 72; p = 0.003) 성장 개선이 나타났다.
당단백질 저장 구조로부터의 글루코오스의 방출은 최소에서부터 최대까지 다음과 같이 요약될 수 있다: 글루코피라노오스 < 아릴-α-글루코피라노오스 < 알킬-α-만노피라노오스 < 전자 공여성 아릴-α-글리코피라노사이드. 따라서, 상기 데이터를 기초로 하여, Ca 및 Mn 존재하에서 긴밀하게 결합된 화합물의 성장 반응을 비교하였다. 성장 반응에 적용된 이들 화합물 각각의 활성 농도 순서, 129 mM MeG, 0.3 mM APM, 및 1 mM MeM는, 대략 화합물의 결합 경향에 상응하였다. 즉, 저장에 대하여 고 농도의 알킬글루코피라노사이드, MeG; 저 농도의 알킬만노피라노사이드; 및 최저 농도의 아릴만노피라노사이드는 래디쉬에서 유의한 성장 반응을 위해 유사하게 비례하는 엽면 mM 요건에 상응하였다. 본 명세서에 보고된 실험 측정은 치환된 글리코피라노오스의 향상된 생산성의 작용 메카니즘에서 당단백질로부터의 방출 관여를 지지한다. 글리코피라노오스의 메카니즘 작용과 관련을 지지하는 특징은 다음을 포함한다: 식물의 생산성은 α- 및 β-글리코피라노오스에 의해 향상된다; 당-콘쥬게이트된 아릴-식물 성장 조절제 또한 활성이다; Mn의 존재하에서 반응의 일치성이 달성된다; 메틸글루코사이드는 온전하게 수송된다; 닌히드린에 의해 억제된 단리 대사물질은 질소 잔기의 존재를 나타낸다; 및 메틸글루코피라노사이드는 분배된다. 치환된 당에 대한 화학적 경쟁은 당단백질로부터 당 방출하도록 작용하며, 또 이것은 세포 내의 글루코오스 농도가 감소되는 조건하에서 생존성을 지속하는 필수 과정이다. 경쟁적 결합은 보통 기준으로 당의 이동을 위한 천연 메카니즘일 수 있어, 녹말 또는 지질의 분해에 관여된 소모 단계를 통하여 진행하기 보다는, 유리된 당 단위의 대사의 결과로서 에너지가 성장을 위해 즉시 다시 분배되게한다. 예컨대, 재배지에서, 메틸-β-D-글루코피라노사이드의 농도는 식물에서와 거의 일정하게 유지되며 또 글루코오스 농도의 한낮 광호흡 소모의 결과로서, 항시 존재하는 메틸-β-D-글리코피라노사이드에 의한 렉틴과 같은 저장 성분으로부터 방출에 대한 경쟁이 생겨서 글루코오스가 반복적으로 방출되는 것으로 추정될 수 있다. 어느 정도는, 유리 글루쿠오스의 적시 방출은 식물 세포에서 글루코오스의 감소를 초래하는 스트레스 주기의 효과를 약화시킬 것이다. 그 후, 광합성에 더 좋은 조건하에서, 글루코오스의 임계 농도는 과잉의 글루코오스가 메틸-β-D-글리코피라노사이드를 초과하는 충분하게 높은 수준으로 재형성된다. 이러한 사이클은 매일 기본으로 그자체가 반복될 수 있어, 각 길이의 광호흡에서 당을 방출한 다음, 광합성을 개시할 때 새로운 당을 포획한다. 식물에 저장된 글루코오스의 양이 많을수록, 지속되는 기간의 광호홉을 견디도록 당을 포획하고 방출할 수 있다. 대조적으로, 결합 부위에 대한 외생성 화학적 경쟁자가 식물에 적용될 때, 특히 APM과 같은 기질의 투입에 의해, 상기 효과의 지속은 실질적으로 정확하게 연장될 수 있는데 이는 외래 화합물이 영구 결합의 경쟁적 이점을 위해 선택될 수 있기 때문이다. 반면에, 단일 투여량의 MeM이 요구되는 경우, 글루코오스는 MeM의 적용 후 저장되지 않을 것이지만, 새로운 세포가 생성될 때까지 직접 대사될 것이다.
실시예 3
이하의 혼합된 폴리-아세틸-D-글리코피라노오스(MPG): 아세틸-D-만노피라노오스, 디-아세틸-D-만노피라노오스, 트리-아세틸-D-만노피라노오스, 테트라-아세틸-D-만노피라노오스, 및 펜타-아세틸-D-만노피라노오스의 신규 배합물의 단일 단계 제조를 위한 수순.
촉매는 신규하고 아세테이트의 칼륨, 망간, 및 칼슘 염을 포함한다:
시약:
α-D-만노오스 180 g
빙초산 120 g
칼륨 아세테이트 59 g
망간 아세테이트 1 g
칼슘 아세테이트 2.5 g
아세트산 무수물 353 g
가열 맨틀 위에 교반기를 구비한 3구 원형 바닥 플라스크에, 온도계를 플라스크의 1구에 삽입하였다. 중앙의 구(neck)에는 깔때기를 위치시키고 또 세번째 구에는 제거가능한 마개를 위치시켰다. 120 그램 빙초산을 원형 바닥 플라스크에 넣는 것에 의해 시작하여 교반하면서 결정을 플라스크에 서서히 부가하는 것에 의해 59 g의 칼륨 아세테이트에 용해시켰다. 1 g의 망간 아세테이트를 교반하면서 부가하였다. 아세테이트 염 결정이 용해될 때까지 교반한다. 만노오스를 연속 교반하면서 부가하였다. 온도를 70 내지 72℃에서 유지시켰다. 아세트산 무수물을 분당 2 그램 비율로 펌프하였다. 이러한 느린 속도의 부가는 온도를 제어하에 두고 아세테이트 기의 균일한 분포를 허용한다. 이 과정은 약 2 시간 소요될 것이다. 2 그램의 칼슘 아세테이트를 다른 촉매에 부가하였다. 회전 증발기에서 과량의 아세트산을 제거하였다.
펜타아세틸만노피라노오스는 수성 용액 이전에 수혼화성 유기 용매에 용해되어야 하는 것이 중요하다. 이 반응은 합성하는 동안 또는 황산이 부가될 때 온도를 80 초과-100℃ 온도에서 아실 치환을 하도록 구동된다.
달톤
펜타아세틸-D-만노피라노오스 390.3
테트라아세틸-D-만노피라노오스 348.3
트리아세틸-D-만노피라노오스 306.3
디아세틸-D-만노피라노오스 264.3
아세틸-D-만노피라노오스 222.3
촉매:
칼륨 아세테이트
칼슘 아세테이트
망간 아세테이트
이 과정은 60% MPG를 얻었다.
높은 수용해성 및 크로마토그래피로부터의 표시는 상기 배합물이 약 80% 테트라아실-, 10% 트리아실-, 8% 디아실-, 및 2% 아실-D-만노피라노오스임을 나타낸다. 미량의 펜타아실-α-D-만노피라노오스가 있었으나, 크로마토그래피에서 등록되지 않았다.
뿌리에 적용하기 위한 최종 제제는 암모늄 염 또는 요소와 같은 25 mM 내지 100 mM 암모니아성 질소, 또는 농축물 상태의 5% 내지 25% 이용가능한 질소를 갖는 보충물을 포함할 수 있다. 싹에 적용하기 위한 최종 제제는 다우 코닝 Q-5211과 같은 0.7 내지 2 g/L 폴리실옥산 습윤제에 의해 배합된 2 내지 6 g/L 랜덤 블록 공중합체(Pluronic L92)와 같은 적합한 농업 계면활성제를 갖는 보충제를 포함할 수 있다. 에이커당 20 갤런인 MPG의 엽면 적용률은 0.1 그램/리터 내지 100 그램/리터이고, 바람직하게는 상기 적용률은 0.3 그램/리터 내지 30 그램/리터 범위이고, 또 가장 고도로 바람직한 범위는 0.4 g/L 내지 10 g/L 범위이다. 5 ml/식물에서 MPG의 뿌리 적용률은 0.001 내지 100 g/식물이다.
실시예 4
광안전화제 및 소다라임 실리케이트 마이크로비드의 제제 및 시스템에 대한 식물 반응은, 식물이 재배되는 알칼리성 소다라임 기질에 의한 이산화탄소 가스의 격리에 의해 향상되었다. 소다라임 실리케이트 마이크로비드는 0.5 m 길이 플라스틱 실린더를 충전하도록 이용되었고 또 컬럼은 물에 의해 포화되었다. 실린더의 바닥에 삽입된 유리 거품기를 통하여, 5% 이산화탄소 가스가 상기 마이크로비드에 주입되었다. 자동화된 pH-제어는 배지가 pH 7.5 이상으로 증가하였을 때 이산화탄소 가스의 연장 주입에 의해 달성되었다. 소다라임 실리케이트 마이크로비드의 알칼리 양은 이산화탄소 가스가 알칼리성 배지에 의해 포획되기 때문에 소다라임 실리케이트 수경재배 지지 매질에 의한 이산화탄소의 분포 및 격리를 향상하도록 이용되었다. 마이크로비드에서 식물의 재배는 식물에 대해 적절한 환경을 제공하는 pH 6-7을 유지하기 위하여 마이크로비드층에 3% 내지 100% 이산화탄소 가스를 기포발생시키는 시스템을 혼입하는 것에 의해 달성될 수 있다. 초기 포화 노출 이후, 물이 교체되며 또 광합성에 의해 더욱 격리될 수 있는 마이크로비드에 의해 일시적 격리를 위해 이산화탄소 가스를 공급할 때 증가된 수준의 이용가능한 질소를 비롯하여 식물 영양분을 통한 연속 유동을 수반할 수 있다.
실시예 5
글리코사이드는 생산성을 개선시키고 또 이들은 식물에서 뿌리로부터 싹으로 또 싹으로부터 뿌리로 수송된다. 또한, 폴리알킬글리코사이드 및 혼합된 폴리아실글리코피라노오스(MPG)의 제제는 MeG보다 더 강력하다. α-글리코사이드는 β-글리코사이드에 비하여 렉틴에 더 높은 결합 친화성을 갖는다. 렉틴의 특정 친화성과 일치하게, 가장 높은 효능은 α-만노사이드에 대해 밝혀졌다.
2. 원료 및 방법
식물은 연구 시설에서 재배하였고 또 킬레이트화된 칼슘 및 망간을 보충하는 것에 의해 처리에 대한 반응의 일관성을 달성하였다. 모든 식물에는 변형된 호아글랜드(modified Hoagland) 물 배양 영양분이 규칙적으로 제공되었다. 엽면 용액은 피토블랜드(phytobland) 계면활성제을 포함하였지만, 뿌리용 제제는 피토블랜드 계면활성제를 포함하지 않았다. 동일 위치에 대조군을 위치시키고 또 모든 식물에는 동일 관개, 비료 및 취급을 가하였지만, 실험용 화합물을 제공하지 않았다. 식물을 대조군과 매칭시키고 또 자엽과 진짜 잎이 출현하는 주 이내에 처리하였다. 화합물의 성능은 싹 및 뿌리의 개별 건조 중량 평균을 대조함으로써 평가하였다. 통계를 위채 양방적(two-tailed) 스투덴트 t-시험과 95% 신뢰구간 이내의 p-값 유의성을 적용하였다. 집단 개체의 수는 "n" 값이고 또 표준 편차는 "±SE"로 표시하였다. 특수한 화학명칭은 다음을 포함하였다: 테트라메틸-β-D-글루코사이드(TMG); 테트라아세틸-D-글루코피라노오스(TAG); 펜타아세틸-α-D-만노피라노오스(MP); p-아미노-페닐-α-D-만노사이드(APM); 메틸-α-D-만노사이드(MeM) 및 메틸글루코사이드(MeG). MPG를 합성하였다. 2,3,4,6-테트라-O-아세틸-D-만노피라노오스(αβ)를 이용하였다. 필요에 따라서, MP 및 APM은 수성 배지에서 용해시키기 전에 저급 지방족 알코올에 용해시켰다.
에세이 - 래디쉬 묘목은 어린 뿌리가 출현한 후 α-만노사이드에 의해 처리하였다. 묘목을 매칭하고 영양분 대조군 또는 처리 용액으로 전달하였다. 에세이는 다음과 같은 환경 조건하에서 유지하였다: 광합성 활성 방사선 100 μEin·m-2·sec-1, 16:8 h 광:어둠의 주야 주기, 26:26℃.
유리 마이크로비드 - μ비드는 다음 사양으로 얻었다: 명목상 모달 직경 500 - 700 μm; 밀도 2.5 g/cc; pH 9; 및 소다라임 유리. 반사된 광 세기(I)는 태양(I)이 1700 내지 1800 μEin·m-2·sec-1 범위에 있는 1 cm 층의 μ비드와 비교하여 맨 (bare) 사양토 상에서 직접적으로 옥외에서 측정되었다. 배출을 위해, 용기에는 μ비드보다 더 작은 구멍을 청공하였다. > 8 h의 처리 흡수 이후에, 관비는 pH-제어와 일치하도록 개시되었고 또 배양은 동일 부피의 영양 비드 용액에 규칙적으로 제공되었다. 대조군은 나란히 유사하게 재배되도록 하였다. 구근의 기본 플레이트를 습윤화된 700 μm μ비드에 침지시켜 발근을 개시하였고, 그 후 이들을 처리하였다. 사진을 찍기 위해, μ비드를 물에 의해 포화시키고 또 개별 식물을 손으로 뽑아 내었다. 뿌리가 물의 비이커에 침지되면, 대부분의 μ비드는 적하되었다. 대표적인 식물은 확대를 위한 실험 집단으로부터 육안으로 선택하였다. 탈수로부터 손상을 피하기 위하여, 식물은 1분 이내에 사진을 찍고 물로 돌려보내었다.
3. 결과
래디쉬에 대한 실험을 실시하여 유효 투여량 범위를 결정하였다. αβ-TAM을 α-MP와 비교하였다. 1 mM TAM 또는 100 μM MP에 노출된지 1일 이내에, 영양분 대조로부터 일부 묘목의 조기 녹화(early greening)가 육안으로 구별되었다. 48시간 후, 1 mM TAM 또는 100 μM MP에 처리된 묘목은 영양분 대조군과 비교하여 진보된 성장 반응을 나타내었다. 1 mM TAM을 래디쉬 묘목에 적용하면 영양분 대조군의 평균 건조 중량(n=41; 7.4 mg; p=0.002)에 대하여 전체 식물의 평균 건조 중량(n=41; 8.8 mg)의 통계적으로 유의한 향상을 초래하였다. 더 낮은 투여량에서, 100 μM TAM에 의한 처리는 영양분 대조군으로부터 평균 건조 중량(n=41; 8.1 mg; p=0.11)의 유의한 차이를 나타내지 않았다. MP를 래디쉬 묘목에 적용하면 영양분 대조군의 평균 건조 중량(n=41; 7.4 mg; p=0.05)에 대하여 전체 식물의 평균 건조 중량(n=41; 8.2 mg)의 유의한 향상을 초래하였다. 따라서, α-MP는 영양분 대조군과 비교할 때 100 μM MP 및 1 mM TAM의 유효 투여량에서 혼합된 아노머보다 더 높은 효능을 나타내었다.
래디쉬 묘목을 500 μM MeM에 노출시키면 36시간 이내에 일부 식물의 귀중한 녹화를 초래하였다. 신속한 반응이 관찰되었고 처리군과 대조군 래디쉬의 육안 대조에 의한 예시는 도 7에 도시된다. 어느 날, 500 μM MeM에 의한 처리는 영양분 대조군에 비교하여 더 긴 뿌리 및 자엽 잎의 더 큰 확대를 나타내었다. 48시간 후, 25 μM 내지 500 μM MeM에 의한 처리는 영양분 대조군에 비교하여 진전된 성장 반응을 나타내었다. 영양분 대조군에 비교하여 강인한 성장 향상을 나타내는 뿌리 및 싹은 다음과 같다: 래디쉬 싹에 대한 500 μM MeM의 적용은 영양분 대조군 평균 건조 중량(n=10; 7.9 mg; p=0.000)에 대한 전체 식물의 평균 건조 중량(n=10; 10.3 mg)의 통계적으로 유의한 11% 향상을 초래하였다. 50 μM MeM은 영양분 대조군의 평균 건조 중량(n=10; 9.9 mg; p=0.03)에 대하여 평균 건조 중량(n=10; 11 mg)의 유의한 11% 향상을 초래하였다. 25 μM 및 100 μM MeM를 사용한 래디쉬 뿌리 투여의 결과는 도 8에 그래프로 요약하며, 여기서 100 μM MeM에 의한 처리는 영양분 대조군의 평균 건조 중량(n=35; 8.7 mg; p=0.003)에 비교하여 평균 건조 중량(n=15; 10.9 mg)의 매우 유의한 17% 향상을 초래하였고; 또 25 μM MeM에 의한 처리는 영양분 대조군의 평균 건조 중량(n=35; 8.7 mg; p=0.03)에 비교하여 평균 건조 중량(n=20; 10 mg)의 유의한 12% 향상을 초래하였다.
100 μM p-아미노-페닐-α-D-만노사이드(APM)에 래디쉬 싹을 침지하면 영양분 대조군(n=10; 9.9 mg; p=0.01)에 비하여 평균 건조 중량(n=10; 11 mg)의 통계적으로 유의한 10% 증가를 초래하였다. 10 μM 및 5 μM APM에 대한 래디쉬 뿌리의 노출 결과는 도 9에 그래프적으로 요약되어 있다. 영양분 용액 중의 10 μM APM을 사용한 래디쉬 싹의 수경재배 배양은 영양분 대조군(n=40; 8.7 mg; p=0.01)에 대하여 평균 건조 중량(n=20; 10.3 mg)의 유의한 13% 증가를 초래하였다; 그러나, 5 μM APM(n=20; 9.4 mg)의 평균 건조 중량은 영양분 대조군(n=40; 8.7 mg; p=0.06)의 값과는 유의한 차이를 나타내지 않았다. 상기 실험의 집단으로부터 대표적 선택은 도 10에 도시하며, 10 μM APM에 의해 처리된 래디쉬 발아체, 우측,는 영양분 대조군, 좌측과 비교하여 더 긴 뿌리 및 자엽 잎의 더 큰 팽창을 나타내었다.
수성 펜타-아세틸-α-D-만노피라노오스는 α-만노사이드의 높은 효능 특징을 갖고, 또 따라서 다음과 같은 처리로부터 기인한 향상된 성장을 나타내었다: 범위, 1 ppm 내지 1000 ppm; 바람직한 범위, 8 ppm 내지 80 ppm; 메탄올, 에탄올, 및/또는 이소프로판올과 같은 수혼화성 유기 용매에 용해; 이가 양이온, 0.5-12 ppm Mn+2 및 1-50 ppm Ca+2 존재하에서 수성 용액에 희석.
유리 마이크로비드: 다양한 μ비드는 식물의 수경재배 배양을 위한 지지체를 제공하였다. 통기는 용기 배양에서 적절한 것으로 보인다.
안전성: μ비드 취급은 실험하기 전에 원료 안전성 데이터 시트에 대한 리뷰를 포함하는 순서에 따라 실시되어야 한다. 쏟아지면, 이들 유리 구들은 발 아래에서 미끄럼성이므로 진공 청소기를 이용하여 즉시 수거해야 한다. 유리는 물보다 2배 더 조밀하기 때문에, μ비드의 전체 색(sack) 또는 버킷(bucket)을 들어올릴 때, 도움을 요청하는 것에 의해 건강한 등(backs)을 보존하도록 주의해야함을 알아야 한다. 실험실 이용의 경우, 바람직하게는 건조 유리를 200℃ 오븐에서 철야로 가열하는 것에 의해 μ비드를 액체로부터 개별적으로 멸균한다. μ비드 및 멸균 수성 용액을 몇시간에 걸쳐 실온으로 냉각시킨다. 냉각한 직후 부딪치는 것을 방지한다. 오토클레이브에서 습윤 μ비드의 분출은 밸드, 제어부, 유리 그릇 및 기구를 손상시킬 수 있다. μ비드가 점성 막 및 눈과 접촉되지 않게 한다. 눈 보호장치를 착용한다. μ비드 및 유리 먼지의 흡입을 방지하도록 분진 마스크를 착용한다.
굴절률: 가마에서, 유리 비드를 용융시켜 고도로 연마된 표면을 갖는 투명한 유리 구를 형성하였다. 각 μ비드는 광을 굴절하는 마이크로렌즈이다. 또한, μ비드의 표면을 관통하는 광의 확산반사는 모든 방향으로 광의 굴절을 보낼 수 있다. 광은 μ비드가 제조되는 유리의 굴절률에 따라 지시될 수 있다. 예컨대, 높은 굴절률을 갖는 μ비드는 리플렉스 반사성(reflex reflectivity)을 나타내어, 광을 그의 광원으로 되돌려보낸다. 대조적으로, 낮은 굴절률을 갖는 μ비드는 입사 광에 대하여 직각으로 빔(beam)을 보낼 수 있다. 도 11A 및 11B의 경우, 높은 굴절률, ~1.9,의 μ비드를 통한 광의 이론적 통과는 더 낮은 굴절률을 갖는 μ비드와 비교하였다. 도 11A 및 11B의 경우, 높은 굴절률, 약 1.9를 갖는 μ비드는 광을 일반적인 그의 광원 방향, 위로 되돌려 보내어서, 리플렉스 반사율로 공지된 현상을 초래한다. 더 낮은 굴절률, 약 1.5을 갖는 μ비드는 광을 접근에 대하여 거의 직각, 하부로 보낼 수 있다. 도 11A 및 11B에서, 광의 점 광원에 대한 기호는 박스 내에서 삼각형이고 "광 빔"으로 표시된다; 원형으로 표시된 "유리 마이크로비드"는 단일 μ비드를 나타낸다; 또 μ비드를 통한 광 빔의 "굴절"은 선상의 흑색 화살표 방향을 따라간다. 광 확산 환경하에서, 낮은 굴절률을 갖는 μ비드는 실질적 고려일 수 있다. 다이아그램은 2차원으로 예시될 수 있지만, 광범위하게 분산된 μ비드에 의한 굴절은 3차원(3D)이다. 태양광 조명이 확산성이어서, μ비드의 연속 층이 모든 방향으로 구상으로 굴절되므로, 태양광의 굴절은 도 12에 도시되며, 여기서 광의 돔의 중심 및 약 15-30 cm 위에 손으로 잡은 카메라의 16 mm 광각 렌즈 주변에 아우라가 둘러싼다. 문 밖으로, 2.5 cm 거리에서 기질 바로 위의 세기의 측정은 다음과 같았다: 사양토 위로, 270 내지 300 μEin·m-2·sec-1 및 μ비드 위로, 360 내지 380 μEin·m-2·sec-1 ; 사양토보다 약 20% 더 높은 광 세기에서 땅으로부터 상방으로 굴절된 태양광. 표면 굴절로부터 부가적 광 세기는 직접적 태양광하에 높은 식물의 낮동안 시듬을 유도하고 식물을 글리코사이드를 적절히 가하여 제조하는 것에 의해 보정될 수 있는 μ비드에서 재배한다.
4. 결론
원료 공급원, 재생 소다라임 유리,은 알칼리성이다; 따라서, μ비드가 더 작을수록, 천연 알칼리성을 추출하는 상대적 표면적이 더 크다. pH-안정성은 기본적 고려대상이므로, 최대 μ비드는 녹색 식물에 대해 바람직한 배지일 것이라는 것은 분명해졌다. μ비드를 영양비드 용액으로 처리하는 것은 재배를 위한 완충 환경을 제공하면서 알칼리성 문제를 극복하였다. 연속 관비는 배지를 안정화하는 수단이다; 또 이상적으로, 자동화된 pH 제어기는 고밀도 식재를 허용하는 방식으로 실시되어 효과적으로 유량 측정하게 한다. 마찬가지로, 조밀한 재배는 원핵생물에 적용될 수 있고, 여기서 pH-조절된 영양비드 용액의 빈번한 유통은 균일한 배출에 의해 매칭된다.
μ비드를 작물에 적용하는 것은 태양 광 세기를 향상시키기 위하여 땅 위로 얕은 0.4-10 mm 층을 배치하는 것을 수반한다. 광을 상이한 각도로 지시하도록 굴절률이 명시될 수 있으므로, 낮은 굴절률의 μ비드는 태양 조명각도가 낮은 계절 동안 극에 가까운 위도에서 작물이 개시되기에 유용할 수 있고 또 광을 더 넓은 각도로 휘게 하는 것은 조명을 분포시키는데 유리할 수 있다. 글리코사이드 제제와 조합하여 μ비드를 적용하는 것은 도 13의 렉틴 주기의 단백질 복합체로부터 당 치환에 의해 포화된-I에 노출된 식물의 급격한 성장에 필수요건일 수 있다.
본 연구 결과는 렉틴에 대한 만노사이드의 높은 특이성과 결합 친화성과 일치하며, 상응하는 효능은 글루코사이드에 대하여보다 렉틴에 대한 결합력이 더 높은 순서에 비례적으로 이들의 경향을 나타낸다. 카나발리아 엔시포르미스(Canavalia ensiformis), 콘카나발린 에이(con A)으로부터의 렉틴은 α-트리만노사이드를 규정한다.
다음은 특정 실시양태에 따른 특정 제제 및 방법의 일례이며, 이들은 식물을 처리하고 또 식물 중의 저장으로부터 글루코오스의 이동을 증가시키기 위하여 식물에서 성장을 향상시키기 위해 이용될 수 있다. 하기 예시적 제제는 당업자에게 추가의 안내를 제공하기 위한 것이며, 제제의 목록을 배타적으로 나타내는 것은 아니다.
실시예 6
비드를 식물 용기에 적용하기:
흑색 플라스틱 9-웰 트레이의 상부 표면은 실버 도료를 분무하는 것에 의해 코팅되어 철야로 건조시켰다. 투명 코팅 도료를 두번째로 0.35 mm 건조 깊이로 적용하였다. 투명 결합제는 습윤이며, 700 μm 마이크로비드의 700 μm 층이 상기 결합제에 분포되었다. 700 μm 실리케이트 비드는 식물 트레이의 상부 표면에 접착되며 또 도 15에 도시된 바와 같이 미처리 흑색 트레이 표면에 비하여 20% 증가된 광 세기의 굴절을 초래하였다. 식물용 플라스틱 멀티웰 플랫의 상부 표면에 마이크로비드를 혼입하면 식물로 까지의 태양광 세기를 현저하게 향상시켰다. 마이크로비드-코팅된 상부 테두리는 유사하게 미처리된 플랫(좌측)에 비하여 리플렉스 반사성(우측)으로부터 더 밝았다. 마이크로비드에 대하여 1 mM 모노칼륨 포스페이트 및 3 mM 모노암모늄 포스페이트의 완충 용액의 1/4 부피 세척을 트레이 위로 분배하여 드레인시켰다. 플랜터 트레이에는 토양이 적은 배지를 충전하고 또 상기 안전화제 제제가 보충되는 것에 의해 식물을 재배하였다.
도 16에 도시된 카메라와 같이 나무, 섬유유리, 플라스틱 등과 같은 모든 크기 및 원료의 식물 용기에 동일 방법을 적용할 수 있고, 이때 마이크로비드와 같은 광 반사성 및/또는 굴절성 물질은 유사하게 부착되며, 바람직하게는 상부 표면과 같이 정상 사용 동안 인공광 및/또는 천연 광에 대해 노출되어 존재하는 용기의 임의 표면에 부착된다.
도 16은 마이크로비드를 화분의 상부 표면에 결합시키는 것은 식물에 대한 태양광 세기를 증가시켰다. 청자 유약을 갖는 7" 세라믹 포트의 테두리를 예비코팅하기 위해 투명 접착제를 적용하였다. 상기 예비 코팅은 배경 색상의 굴절을 피하도록 유약의 표면을 마이크로비드로 증가시키도록 적용되었다. 건조 후, 투명 접착제의 제1 350 μm 코팅을 700 μm 유리 마이크로비드 층에 대한 결합제로서 테두리 상으로 분무하였다. 포트의 상기 마이크로비드-코팅된 테두리는 유사한 청자 유약처리된 포트(좌측)에 비하여 분명히 더 밝았고(우측), 이는 마이크로비즈의 리플렉스 반사성을 나타낸다. 축척 바, 30 cm.
비드를 플라스틱 필름에 적용하기:
딸기와 같은 옥외 농작물의 재배는 플라스틱 멀치(mulch) 및 커버로서 이랑을 따라 긴 폴리프로필렌 필름 스트립을 이용한다. 따라서, 이 방법은 밀러(Mylar) 및 기타 폴리에스테르, PVC, 아세테이트, HDPE, LDPE, PET, 광학 중합체 필름, UV 및 IR 블록 플라스틱, 재생 플라스틱, 재활용 PVC, 수축 필름, 및 투명 중합체 필름 및 강성 구조물을 비롯한 마이크로비드에 대한 플라스틱 기질에 적용될 수 있다.
폴리프로필렌은 다음 사양 범위로부터 선택될 수 있다:
멀치 타입: 구멍이 있는 멀치 필름; 구멍이 없는 멀치 필름
필름: 폴리에틸렌 필름
색상: 투명, 흑색, 황색, 흑색 및 백색, 실버 및 흑색
폭: 95, 100, 120, 135,150, 180, 200, 210 cm
두께: 0.02, 0.03, 0.05, 0.06, 0.15 mm
구멍의 크기: 10, 20, 45, 60, 80 mm
팩케이지: 롤(roll), 백(bag)
폴리프로필렌을 권취하기 전에, 상기 필름을 유리/플라스틱 접착제에 의해 50 μm 건조 두께로 코팅하고, 또 결합제가 습윤일 동안, 100 μm 마이크로비드의 단일 100 μm 층을 적용하였다. 결합제가 경화된 후, 상기 필름은 향상된 주위 광을 필요로 하는 모든 식물에 대한 플라스틱 기질을 향상시키는 광으로서 땅에 적용하기 위한 제제로서 권취된다.
비드를 밀폐된( enclosed ) 구조에 적용하기:
온실에서 식물의 재배 및 다른 유형의 식물 재배 인클로져(enclosure)는 광의 진입을 감소시키는 덮개를 이용한다. 인클로져의 표면적 구조는 굴절에 의해 식물 잎으로의 광을 향상시키기 위해 유리 마이크로비드에 의해 코팅될 수 있다. 예컨대 하우징의 동쪽 벽의 바닥에서 3-12 피트 높이과 같은 반사벽은 지는 해로부터 광을 굴절시키기 위하여 마이크로비드에 의해 코팅될 수 있거나; 또는 역으로, 마이크로비드는 일출로부터 광을 향상시키기 위하여 하우징의 서쪽 벽을 코팅할 수 있다. 기존 구조 위에서, 벽 표면과 마이크로비드과 양립하는 적합한 투명 결합제를 먼저 "반사성 벽"에 적용하고 또 상기 유리 마이크로비드를 공기 압력에 의해 습윤 접착제를 접착하도록 적용된다. 굴절 벽의 경우, 300 μm 마이크로비드의 300 μm 층을 150 μm 접착제 코트에 적용된다.
적합한 용기 내에서와 같이 식물이 일시적으로 또는 영구적으로 위치할 수 있는 벤치, 테이블 및 카운터탑(countertop)은 단일 층의 100-700 μm 마이크로비드에 의해 유사하게 코팅될 수 있다. 표면이 흑색과 같이 원래 어둡게 착색되면, 백색 또는 실버색으로 예비코팅하는 것이 리플렉스 반사성을 향상시킬 것이다.
식물 재배용 인클로져의 모든 하부구조 표면은 표면 마운팅을 경화 또는 베이킹하는 동안 마이크로비드를 접착 또는 매립하는 것에 의해 건설 또는 설치 이전에 마이크로비드에 의해 매립될 수 있다. 특히, 강성 플라스틱 하부구조의 경우, 100-700 μm 마이크로비드는 표면에 매립될 수 있고 한편 상기 플라스틱은 약 그의 융점에 존재한다. 예컨대, 사출성형 온도에서 강성 플라스틱 묘목장 테이블 상부는, 묘목장에 설치될 때 테이블 상부로부터 식물 위로 광의 리플렉스 반사성을 위해 700 μm 층의 700 μm 마이크로비드를 프레싱한다. 이 방법은 리플렉스 반사성을 최대로 하기 위하여 테이블 다리나 미리 성형된 마루에도 이용될 수 있다. 도 17에 도시된 바와 같이, 온실의 폴리에틸렌 필름 벽에 마이크로비드를 혼입하는 것은 식물에 대한 태양광 세기를 현저하게 향상시켰다. 도 17의 사진을 비반사성 흑색 배경에 대해 찍고, 반사된 광은 온실 필름 및 그의 매립된 마이크로비드에 기인할 수 있었다. 투명 결합제의 350 μm 코트를 6 mil 폴리에틸렌 온실 필름의 6 mil 쉬트의 절반에 분무하였다; 상기 접착제가 경화되기 전에 700 μm 유리 마이크로비드 층을 적용하였다. 상기 필름의 마이크로비드-코팅된 부분은 리플렉스 반사성을 나타내었고, 이는 좌측의 미처리된 동일 시트의 면적보다 훨씬 더 밝았고, 온실의 벽에 마이크로비드가 접착하는 리플렉스 반사성을 나타내었다.
실시예 7
예시적 만노사이드-Ca-Mn 키트
이가 양이온 영양분의 엽면 전달을 위하여 제제화됨.
전체 질소 (N) 범위 1 - 15% 바람직하게는 6.0%
6.0% 질산염 질소
칼슘(Ca) 범위 1-12% 바람직하게는 6.0%
6.0% 수용성 이가 칼슘
망간(Mn) 범위 0.5% - 8% 바람직하게는 5%
5.0% 수용성 이가 망간
만니톨 범위 1 - 30% 바람직하게는 5%
질산 칼슘 및 질산 망간으로부터 유도됨.
일반적 정보
야채, 유실수 및 농작물
재배 시즌을 통하여 적용당 0.5-5 쿼트/에이커를 적용하였다. 적어도 3회 w적용을 추전한다. 결핍을 보정하기 위하여 1-2 쿼트/에이커로 더욱 빈번한 적용이 필요할 수도 있다.
관상용 작물
0.5-1 쿼트/100 갤런 물을 적용한다. 땅위를 적실때까지 충분히 잎을 커버한다.
토양 적용
1 내지 5 쿼트/에이커 비율로 적하하거나 또는 스프링클러 관개를 통하여 적용할 수 있다. 동일 관개 주기 동안 포스페이트-계 비료를 적용하지 않는다.
혼합 지시
전체 소망하는 물 부피의 1/3 내지 2/3를 탱크에 붓는다. 필요한 경우 농약을 부가하고 또 완전히 혼합될 때까지 휘젓는다. 필요에 따라 보조제 또는 보충제를 부가하고 또 완전히 혼합될 때까지 휘젓는다. 소망하는 양을 부가하고 또 완전히 혼합될 때까지 휘젓는다. 탱크를 소망하는 물의 나머지량으로 채운다. 항아리 시험은 복수의 화학 혼합물의 상용성을 평가하기 위한 양호한 필드 시험이다. 주의: 화학 혼합물과 고 포스페이트 및 알칼리성(고 pH) 용액과의 상용성을 미리 체크한다. 알칼리성 용액과의 탱크 혼합을 피한다. 상기 제제는 많은 농업 화학물과 함께 효과적으로 적용될 수 있다. 익숙하지 않은 탱크 혼합 조합의 경우 효능 및 작물 안전성을 결정하기 위한 충분한 평가가 보장될 수 있다. 분쇄 분무 장치를 이용하여 에이커당 최소 10 갤런의 물을 사용하고 또 공기 적용을 위해서는 최소 2 갤런을 사용한다. 최적 적용 비율은 토양 pH, 유기 물질 함량, 토양 텍스쳐, 기후 조건, 계절, 일반적 작물 건강 및 종과 같은 토양 특성에 따라서 달라질 것이다. 최고 결과를 위해, 토양 시험 또는 식물 분석 추천을 따라 한다.
실시예 8
실리케이트 비드의 일시적 적용은 발아체의 기본을 따라서 좁은 스트립에서 옥외의 이랑 경작물에 적용될 수 있다. 예컨대 상추의 종자의 발아 이후, 700 μm 깊이 스트립 1" 내지 36" 폭의 700 μm 마이크로비드는 땅 레벨 업에서부터 잎으로 리플렉스 반사성을 위해 싹의 이랑의 카운터 위로 분포된다.
실시예 9
옥외 잔디 필드의 그늘진 영역은 양지쪽 잔디와 품질 매칭의 문제를 제기한다. 잔디 수관(canopy) 내의 실리케이트 마이크로비드의 적용은 비드의 리플렉스 반사성을 통하여 음지에서 광합성 과정을 위한 태양광의 공급을 향상시켰다. 잔디 수관에서 500-700 마이크론 크기 비드의 1개 층의 적용은 잔디 식물이 활발하게 성장하는 동안 매 1 내지 2주 마다 골프 그린의 부위 특이적 음지 잔디에 제한되었다. 서늘한 계절 또는 따뜻한 계절 잔디 품종의 성장하는 계절을 통한 반복 적용은 다음 순서를 이용하여 연속 잔디 성장을 보증하였다: 실리케이트 비드의 필드 적용은 태양광 향상을 위한 리플렉스 반사성을 얻기 위하여 음지의 스팟 처리를 위한 700 μm 마이크로비드 층을 살포하는 것에 의해 골프 코스 상의 잔디에 적용되었다. 마이크로비드의 살포는 잔디의 최초 풀잎이 출현과 함께 적용될 때 파종 후 약 5-15일 후에 특히 효과적이었다. 마이크로비드의 700 μm 깊이 탑 드레싱은 표면으로부터 잔디 잎까지 광의 리플렉스 반사성을 위하여 기질의 100 ft2 상에 분포되었다. 마이크로비드 탑 드레싱 하기 전날, 잔디는 다음 만노사이드 제제를 사용하여 75 갤런/에이커의 비율로 처리하는 것에 의해 광안전화될 수 있다:
75 갤런 물에 희석
화합물 바람직한 범위(그램)
KNO3 20 1 - 1000
CaNO3 5 1 - 1000
(NH4)2SO4 8 1 - 100
1.3 mM KH2PO4 MKP 8, pH 6 1 - 80 (pH 5 - pH 6)
0.9 mM NH2HPO4 DAP 5, pH 6 1 - 80 (pH 5 - pH 6)
Fe-HeEDTA 0.5 0.1 - 5
Mn-EDTA 0.3 0.1 - 3
500 μM 메틸-α-D-만노사이드 7.3 3 - 1000
실시예 10
만노사이드를 사용하여 농업 식물의 종자 처리를 가용성 이가 양이온에 의해 보충하였다. 종자 처리는 완전 만노사이드 제제를 사용한 프라이밍(priming)에 의해 또는 종자 코팅에 의해 달성되었다. 예시적 종자 코팅 제제는 다음과 같다:
메틸-α-D-글루코사이드 1 그램
망간-EDTA, 이나트륨 염 5 μg
질산 칼슘 0.5 그램
모노암모늄 포스페이트 0.1 그램
미세하게 분말화하고 또 상기 화합물을 균일하게 혼합한다. 심기 전에 상기 혼합물에 의해 500개 상추 종자를 코팅하였다. 재배 계절 동안 적절하게 소정 영역에 파종한다.
수성 용액에 의한 종자 및 묘목의 처리는 완전 만노사이드 제제 중에 가용성 이가 양이온이 보충된 만노사이드에 의해 예시된다. 유리 마이크로비드를 사용한 종자의 공동처리를 예시한다. 이러한 예시적 종자 프라이밍 방법의 이점은 다음과 같다: 래디쉬(Raphanus sativus L., cultivar "Cherry Bell") 및 스위스 차드(Beta vulgaris subspecies cicla L., cultivar "Fordhook® Giant")의 발아 및 조기 성장은 Ca2 + 및/또는 Mn2 +가 보충된 α-만노사이드에 대한 반응에 대하여 시험하였다. 래디쉬 종자의 발아 및 성장의 신속 에세이는 고형 배지를 갖지 않는 수경 재배 배양을 이용하였다; 스위스 차드를 이용한 더 긴 실험은 700 μm 직경의 유리 마이크로비드의 2-5 mm 기질을 이용하였다. 유리 마이크로비드의 중성화는 pH 6으로 적정된 희석된 약 산성 용액을 사용하여 실시될 수 있다; 예컨대, 염산, 황산, 질산 등과 같은 무기산을 사용; 우론산, 시트르산, 말산, 젖산, 살리실산, 아스코르브산, 숙신산, 옥살아세트산, 케토글루타르산, 푸마르산, 및 아미노산 등과 같은 유기 산; TRIS, BIS TRIS, MES, MOPS, HEPES, 등과 같은 인공 생물학적 완충제; 비료; 및 가장 바람직하게는, 포스페이트; 및 최고로 바람직한 화합물은 MAP와 DKP 또는 DAP와 MKP와 같이 식물에 대해 주요 영양분을 제공하는 pH 6-완충액 중의 화합물의 조합물이다. 시험 배지가 부가되면, 유리 마이크로비드는 균일 층을 형성하였고, 모세관 작용에 의해 액체가 표면으로 가게 한다. 종자는 비정상적으로 크거나, 작거나 또는 손상된 종자를 배제하여 조사하고, 또 기층 표면 상에 위치시켰다. 발아 후 묘목을 사용한 실험의 경우, 종자는 영양 배지에 노출되기 전에 탈이온수에서 발아하였다. >1 mm의 출아 어린 뿌리를 갖는 종자를 발아된 것으로 기록하며, 발아된 종자는 95% 발아될 때까지 매일 세었다. 탈수 또는 침수 효과의 가시적 증거는 없다. 유리 마이크로비드는 물에 침지 또는 휘젓기하는 것에 의해 또는 미세포셉을 이용하여 수동으로 제거하였다. 수집된 식물을 오븐 건조시켜 건조 중량을 측정하였다. 영양분을 탈이온 초순수에 용해시키는 것에 의해 처리 용액 및 대조용 용액을 제조하였다.
성장 배지는 글리코사이드의 삭제 또는 포함을 기본으로 하며 이가 양이온을 표적으로 하였다. 트리오스는 α-1,3-α-1,6 만노트리오스에 대한 약어이고 또 MEM은 메틸-α-D-만노사이드의 약어이다. 본 명세서에 사용된 용어는 영양분의 삭제 또는 포함을 나타낸다; 000 = 글리코사이드, Ca2 + 또는 Mn2 +를 갖지 않는 대조군 배지; MeM00 = MeM를 갖지만 Ca2 + 또는 Mn2 +는 갖지 않는 배지; MeMCa0 = MeM 및 Ca2 +를 갖지만 Mn2 +를 갖지 않는 배지; 0CaMn = MeM를 갖지 않지만, Ca2 + + Mn2 +를 갖는 배지; 등이다. 유사한 용어는 트리오스를 함유하는 배지에 대해서 사용되었다. 인용된 결과는 평균±SE를 의미한다. 상이한 처리에 대한 평균 값은 스투덴트 t-시험(양방적)을 이용하여 비교하였다. 차이는 p ≤ 0.05일 때 유의한 것으로 간주되었다.
결과
500 mM 메틸-α-D-만노사이드, Ca2 + 및 Mn2 +(500MeMCaMn)를 갖는 완전 배지에서 성장한 발아 후 래디쉬 묘목은 상기 성분의 하나 이상이 결여된 배지에서 성장한 묘목과는 식별가능한 차이를 나타내었다. 500MeMCaMn에 의해 처리된 식물은 조기 착색을 나타내었고 또 곧은 뿌리와 건강한 백색 뿌리털을 갖는 강인한 뿌리와 쭉뻗은 길이의 싹을 가졌다. 대조적으로, Ca2 + 이 결여된 배지에서 성장한 식물은 가늘고긴 뿌리를 가졌고, 또 Mn2 + 를 갖지 않는 배지에서 성장한 식물은 짧고 두꺼운 뿌리와 싹을 가졌다. 500MeMCaMn에서 2일간 성장한 래디쉬 묘목은 하나 이상의 성분이 결여된 배지에서 성장한 식물보다 현저하게 더 높은 평균 건조 중량을 가졌다. MeM 단독의 부가, 또는 MeM을 갖지 않는 Ca2 + 와 Mn2 + 는 식물 성장에 대하여 유의한 효과를 가지지 않았다. 100 μM MeM, Ca2 +, 또는 Mn2 + 를 사용하거나 사용하지 않고 3일간 성장한 래디쉬 묘목은 500MeM를 사용한 더 짧은 실험에서 관찰된 것과 유사한 영양분 삭제 효과를 나타내었다. 완전 배지(100MeMCaMn at 10 ± 0.3 mg, n=36)의 경우에 수율이 최고였고 또 하나 이상을 삭제한 배지(0CaMn, 9 ± 0.3 mg, p=0.04; MeM0Mn, 9 ± 0.2 mg, p=0.01; n=36, 각 처리의 경우)의 경우가 현저하게 낮았다. 래디쉬 종자가 뒤이어 Ca2 +(각각 8 ± 0.2 mg and 7 ± 0.2 mg, n=50 각 처리에 대해)가 결핍된 배지보다 현저히 큰 건조 중량의 싹을 생성한 완전 배지에서 새기는 묘목 성장하는 동일 배지에서 발아하였다. 이가 양이온 중의 하나만을 함유하는 배지 상에서 재배된 래디쉬 묘목은 일치되는 형태학적 차이를 나타내었다: Mn2 +가 부족한 묘목은 짧고, 튼튼한 뿌리를 갖는 반면에, Ca2 +가 제외된 묘목은 길고 얇은 뿌리를 가졌다. 다양한 배지 상에서 3일간 성장한 후의 뿌리 길이의 측정은 이러한 차이를 확인시켜 주었다. MeM 또는 Mn2 + 없이 성장한 묘목의 뿌리는 완전배지 또는 Ca2 + 없이 성장한 묘목의 뿌리보다 현저하게 짧았다. 래디쉬 종자가 묘목 후속 성장이 있는 동일 배지에서 발아되면, 완전 배지는 Ca2 + 가 결핍된 배지(각각 1.8 ± 0.07 mg 및 1.5 ± 0.06 mg, 각 처리의 경우 n=50)보다 현저하게 큰 뿌리 평균 건조 중량을 생성하였다. 스위스 차드 종자는 래디쉬보다 더 느리게 발아하였고 또 먼저 일개 처리에서 모든 종자가 발아될 때까지 어린 뿌리의 출현을 세는 것에 의해 발아에 대한 영양분 제외 효과를 조사하기 위해 사용되었다. MeM가 결핍된 배지 상에 파종되었을 때 카운트 0, 13, 41, 58, 63, 및 84와 비교할 때, 완전 배지(100MeMCaMn) 상에 파종된 100개 종자 중에서 매일의 카운트는 0, 19, 60, 75, 80, 및 100이었다. 따라서, 완전 100 MeMCaMn 배지는 0CaMn에 비하여 더 높은 매일의 카운트를 생성하였을 뿐만 아니라, 평균 카운트도 더 높았다(56 대 43). 조기 발아는 또한 7일간의 묘목 성장 이후 각 처리에 대하여 100MeMCaMn = 1.5 ± 0.04 mg, 0CaMn = 1.4 ± 0.06 mg, n=60에 의해 전체 식물 건조 중량을 현저하게 향상시켰던 더 큰 싹 높이 및 뿌리 길이를 초래하였다. 100 μM MeM를 함유하는 배지에서 스위스 차드 종자의 발아율은 글리코사이드를 갖지 않는 배지에서의 발아율보다 일정하게 더 높았다. MeM 및 Mn2 +를 갖지만 Ca2 +가 결핍된 배지에서의 종자는 완전 배지 또는 Mn+2가 결핍된 배지에서의 종자에 비하여 더 높은 초기 발아율을 나타내었지만, 첫 4일 후, MeM을 함유하는 3개 배지 모두에서 상기 발아율은 유사하였다. 따라서, 묘목 뿌리 성장에서처럼, 발아에 대한 글리코사이드의 효과, 즉 뿌리 출아는 Ca2 +가 없는 Mn2 + 존재하에서는 최적화되었지만 Mn2 +이 없는 Ca2 + 존재하에서는 그렇지 않았다. 말단 α-만노실 리간드를 갖는 삼당류는 만노오스-결합 렉틴에 대해 특이적이고 또 최고 결합 친화력을 갖는다. 묘목 성장에 대한 저농도의 효과를 조사하기 위하여, 60그루의 래디쉬 묘목을 각기 0, 0.3, 1 또는 10 μM 트리스와 함께 Mn2 + 및 Ca2 +를 함유하는 30 ml 배지에서 재배하였다. 1일 후, 처리를 따라내고 DI H2O로 치환하였다. 2일째 되는 날, 평균 건조 중량은 트리오스를 함유하지 않는 배지에서 성장한 묘목에서 보다 0.3, 1 또는 10 μM 트리오스 농도인 완전 배지에서 성장한 묘목의 경우 현저하게 더 높았다. 1 μM 트리오스를 갖지만 Ca2+가 결핍되어 성장한 묘목은 트리오스 없이 성장한 묘목과 필적하였다. 0.3 μM 트리오스 미만에서 성장 향상은 관찰되지 않았고 또 완전 1 μM 트리오스에 의한 처리에 대한 반응은 2일 이내에 시각적으로 구별가능하였다. 식물 성장에 대한 트리오스의 효과는 강력하며 또 2가 양이온을 필요로 한다. Ca2 + 및 Mn2 +과 조합된 α-만노사이드에 의한 종자 프라이밍은, 이들 성분의 하나 이상이 결여된 처리와 비교하여, 종자 발아 및 묘목 성장의 현저한 향상을 초래하였다. 이들 양쪽 이가 양이온 없이는, α-만노사이드는 묘목 수율에 대하여 현저한 효과를 가지지 않았다. 그러나, α-만노사이드 및 Mn+2 를 함유하는 배지는 종자 발아를 촉진하였고 또 Ca2 + 부재하에서의 뿌리 성장을 향상시켰다.
실시예 11
식물에 대한 펜타아세틸-α-D-만노피라노오스의 단일 단계 신규 블렌드에 대한 순서. α-만노사이드, 펜타아세틸-α-D-만노피라노오스는 가용성 망간 및 칼슘 이가 양이온과 제제화될 때 강력한 활성을 나타낸다. 염화물의 아연, 망간 및 칼슘 염으로 이루어진 신규 촉매를 이용한 제조 방법이 제공된다: 12 ml 아세트산 무수물 및 2.0 g 무수 만노오스 중의 0.4 g 무수 염화 아연, 0.1 g 무수 염화 망간, 및 0.1 g 무수 염화 칼슘을 100-ml 원형 바닥 비등 플라스크에 부가한다. 비등석을 부가하고, 플라스크에 응축기를 가한 다음 플라스크 내용물이 비등하기 시작할 때까지 플라스크를 전기 맨틀을 이용하여 가열한다. 흡열 반응이 중지할 때까지 가열을 중지한 다음 약 2분간 더 가열하여 상기 혼합물을 끓인다. 뜨거운 용액을 잘 교반하면서 물 및 얼음의 약 250 mL 혼합물에 붓고 현탁액이 고화되게 하였다. 고체를 여과 또는 원심분리에 의해 수집한다.
일 실시예에 관하여 특정 특징을 기재하였지만, 편의상 일개 기재된 실시예의 일부 특정으로 기재하였고 본 명세서에 개시된 방법 및 제제에 따른 하나 이상의 다른 실시예와 조합될 수 있다.

Claims (28)

  1. 광 반사성 및 광 굴절성 물질로서 하나 이상의 실리케이트 마이크로비드 존재하에서 식물을 성장시켜서, 광 반사성 또는 광 굴절성 물질, 또는, 광 반사성 및 광 굴절성 물질인 상기 하나 이상의 실리케이트 마이크로비드가 광을 상기 식물을 향하게 재분포시키는 것을 포함하고, 상기 실리케이트 마이크로비드가 중성으로 완충되고, 상기 하나 이상의 실리케이트 마이크로비드는 상기 식물에 광포화를 초래하기 위해 충분한 0.1 mm 내지 10 mm 깊이의 층으로 존재하고, 하나 이상의 글리코피라노사이드 화합물이, 광저해의 효과로부터 상기 식물을 보호함으로써 상기 식물을 광 포화로부터 안전하게 하기에 효과적인 0.1 내지 5000 ppm의 양으로 존재하는, 식물의 성장을 향상시키는 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 하나 이상의 글리코피라노사이드 화합물을 포함하는 제제를 상기 식물에 적용하는 것에 의해 상기 식물을 광안전화하는 단계를 더 포함하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 글리코피라노사이드 화합물이 아릴-α-D-글리코피라노사이드인 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 글리코피라노사이드 화합물이 페닐-α-D-만노피라노사이드; 페닐-α-D-글리코피라노사이드의 염 및 유도체, 및 그의 조합; 아미노페닐-α-D-만노피라노사이드, 아미노페닐만노피라노사이드, 아미노페닐자일로사이드, 아미노페닐프럭토푸라노사이드, 글리코피라노실글리코피라노사이드, 테트라아세틸-α-D-만노피라노오스, 테트라아세틸만노피라노오스, 트리만노사이드, 및 인독실 글리코피라노사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
  8. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 하나 이상의 광 반사성 또는 광 굴절성 물질, 또는 광 반사성 및 광 굴절성 물질이 보로실리케이트 마이크로비드를 포함하는 방법.
  9. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 하나 이상의 광 반사성, 또는 광 굴절성 물질, 또는, 광 반사성 및 광 굴절성 물질이 소다라임 실리케이트 마이크로비드를 포함하는 방법.
  10. 삭제
  11. 제5항에 있어서, 상기 글리코피라노사이드 화합물이 인독실 아세틸 글리코피라노사이드 및 니트로벤즈알데히드인도게나이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
  12. 제5항에 있어서, 상기 글리코피라노사이드 화합물이 전자 공여성 아릴 글리코피라노사이드인 방법.
  13. 제5항에 있어서, 상기 글리코피라노사이드 화합물이 인독실 만노피라노사이드인 방법.
  14. 제5항에 있어서, 상기 글리코피라노사이드 화합물이 혼합된 폴리아실만노피라노오스인 방법.
  15. 제5항에 있어서, 상기 제제가 가용성 망간 및 칼슘을 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 가용성 망간이 0.5-12 ppm Mn+2의 양으로 존재하고 상기 가용성 칼슘이 1-100 ppm Ca+2의 양으로 존재하는 방법.
  17. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 실리케이트 마이크로비드가 소다라임 실리케이트 마이크로비드인 방법.
  18. 제1항 또는 제5항에 있어서, 실리케이트 마이크로비드 상에서 미생물을 배양하는 단계를 더 포함하는 방법.
  19. 제1항 또는 제5항에 있어서, 실리케이트 마이크로비드를 미생물로 코팅하는 단계를 더 포함하는 방법.
  20. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 하나 이상의 광 반사성 또는 광 굴절성 물질, 또는, 광 반사성 및 광 굴절성 물질이 부착된 마이크로비드를 갖는 플라스틱을 포함하는 방법.
  21. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 하나 이상의 광 반사성 또는 광 굴절성 물질, 또는, 광 반사성 및 광 굴절성 물질이 기질에 부착된 마이크로비드를 포함하는 방법.
  22. 식물을, 수용성 이가 칼슘 이온 및 수용성 이가 망간 이온, 및 중성으로 완충되는 마이크로 비드의 존재하에서, 알파-D-만노사이드를 포함하는 0.1 ppm 내지 5000 ppm의 제제 유효량에 노출시키는 것을 포함하며, 하나 이상의 실리케이트 마이크로비드가, 상기 식물에 광포화를 초래하기 위해 충분한 0.1 mm 내지 10 mm 깊이의 층으로 존재하고, 하나 이상의 글리코피라노사이드 화합물이, 광저해의 효과로부터 상기 식물을 보호함으로써 상기 식물을 광 포화로부터 안전하게 하기에 효과적인 0.1 내지 5000 ppm의 양으로 존재하는, 식물의 성장을 향상시키는 방법.
  23. 식물에 1 ppm 내지 80,000 ppm의 글리코피라노사이드 화합물을 적용하는 것을 포함하고, 상기 글리코피라노사이드 화합물의 적용은 중성으로 완충되는 마이크로 비드의 존재하에 있고, 하나 이상의 실리케이트 마이크로비드가, 상기 식물에 광포화를 초래하기 위해 충분한 0.1 mm 내지 10 mm 깊이의 층으로 존재하고, 하나 이상의 글리코피라노사이드 화합물이, 광저해의 효과로부터 상기 식물을 보호함으로써 상기 식물을 광 포화로부터 안전하게 하기에 효과적인 0.1 내지 5000 ppm의 양으로 존재하는, 식물을 광안전화시키는 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 글리코피라노사이드 화합물이 펜타아세틸-α-D-만노피라노오스인 방법.
  25. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 재분포된 광이 광합성 활성 방사선인 방법.
  26. 표면을 갖는 하나 이상의 용기 벽을 포함하고, 상기 벽은 상기 표면에 부착된 하나 이상의 광 반사성 또는 굴절성 물질, 또는, 광 반사성 및 굴절성 물질을 갖고, 상기 하나 이상의 광 반사성 또는 굴절성 물질, 또는 광 반사성 및 굴절성 물질은 중성으로 완충되는 마이크로비드이고, 하나 이상의 실리케이트 마이크로비드가, 식물에 광포화를 초래하기 위해 충분한 0.1 mm 내지 10 mm 깊이의 층으로 존재하고, 하나 이상의 글리코피라노사이드 화합물이, 광저해의 효과로부터 상기 식물을 보호함으로써 상기 식물을 광 포화로부터 안전하게 하기에 효과적인 0.1 내지 5000 ppm의 양으로 존재하는, 식물을 성장시키기 위한 용기.
  27. 제5항에 있어서, 상기 글리코피라노사이드 화합물은 메틸-α-D-만노사이드인 방법.
  28. 삭제
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