KR20000070413A

KR20000070413A - 자엽 식물의 처리 방법

Info

Publication number: KR20000070413A
Application number: KR1019997006647A
Authority: KR
Inventors: 조지 이. 헤인슨; 어거스트 에스. 뵤르슨
Original assignee: 마크 제이. 건더슨; 디씨브이, 인크.
Priority date: 1997-01-23
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 2000-11-25
Also published as: AU6248498A; BR9806926A; MY127870A; EP0964616A1; ID19570A; WO1998032335A1; DE69810449D1; IL122967A0; ES2189133T3; EP0964616B1; CA2278301A1; JP2001507361A; IS5126A; DE69810449T2

Abstract

키토산의 수용성염을 생장하는 식물의 군엽에 도포하는 것은 야채, 괴경, 곡류, 열매 및 꽃의 수확량을 증가시킨다. 처리된 식물은 보다 생명력이 강하고, 튼튼하고, 가뭄에 보다 강하며 많은 변종이 연장된 생산 기간을 누리게 된다. 식물은 0.01 내지 1.5 중량%의 키토산염을 함유하는 용액을 일반적인 장비 및 기술을 사용하여 군엽에 분무함으로써 효과적 및 간편하게 처리될 수 있다.

Description

자엽 식물의 처리 방법 {Method for Treating Cotyledonous Plants}

키토산은 다수의 진균류에서 발견되는 천연 중합체이다. 이는 단량체 단위의 65 내지 100%가 D-클루코사민인 D-클루코사민과 N-아세틸-D-클루코사민의 공중합체로서 광범위하게 정의될 수 있다. 약 염기인 아민으로서 알려진 화학종이기 때문에, 무기산 및 카르복실산과 같은 산과 함께 손쉽게 또한 가역적으로 염을 형성한다. 이러한 염들의 대부분이 수용성이다. 키토산 및 산이 존재하는 계에서, 전기적으로 중성인 클루코사민 단위 및 클루코사민 단위가 양성자화되고 산에 상응하는 음이온과 결합된 단위 모두가 pH에 따라 변화되는 비율로 중합체 쇄 중에 존재할 것이다. 그러한 계는 일반적으로 클루코사민 단위가 양성자화된 정도에 무관하게 키토산염으로 언급된다.

본 명세서에서 사용되는 용어 "키토산염"은 키토산염 뿐만 아니라 산성 매질 중에 존재할 수 있는 부분적으로 비양성자화된 키토산도 포함한다.

곡류의 종자에 키토산염을 도포하면, 발아 식물의 생화학에 극적인 변화가 발생한다는 것이 증명되어 왔다. 이러한 변화에는 국소적 미생물 감염에 대한 보호를 제공하는 파이토알렉신(phytoalexin)이라 알려진 화학종의 증가된 생산 및 구조적 강도와 감염의 확산에 대한 방어막을 제공하는 칼로즈(callose) 및 리그닌의 증가된 생산이 포함된다. 이러한 변화는 페닐프로파노이드 대사 경로의 속도 결정 단계에 관련하는 효소 페닐알라닌 암모니아 리아제를 코딩하는 유전자의 활성의 결과로서 발생한다. 키토산염은 지베렐산(gibberelic acid) 및 아브시스산(abscisic acid) 같은 성장 호르몬의 생합성에 밀접하게 관련되는 터페노이드 파이토알렉신의 합성을 유도하는 것으로 알려져 왔다. 키토산염은 진균의 억제제이고 종자의 발아 및 화분 성장의 역할을 담당하는 것으로 알려진 키티나아제 및 글루카나아제 효소를 생산하는 유전자의 활성을 유도하고, 또한 곤충의 공격으로 부터 식물의 방어를 돕는 프로테아제 억제제를 생산하는 유전자의 활성을 유도한다. 이러한 변화는 뿌리의 성장, 쓰러짐(수확 이전에 식물이 쓰러짐) 감소, 수확량 향상 및 특정 식물병에 대한 내성을 향상시킨다.

프리폰스(Freepons)의 US 4,812,159에서는 키토산염의 수용액을 이용한 파종 구역의 토양 처리, 식물 종자에의 키토산염 도포, 고체 키토산 및 고체 산의 혼합물을 이용한 파종 구역의 토양 처리 및 고체 키토산염을 이용한 파종 구역의 토양 처리에 관하여 자세하게 개시하고 있다. 바람직한 키토산염 용액은 키토산 중의 아미노기의 몰당 1.5 당량 이상의 글루탐산을 함유하는 것이다. 출현하는 식물 군엽에 키토산염을 도포하는 것이 언급되었지만, 그러한 처리를 수행하는데 필요한 방법이나 그로 인해 얻어지는 결과에 관하여 개시된 사항은 전무하다. 이러한 모든 처리에 있어서, 산성 성분이 키토산염의 제조에 사용된 경우, 산은 종자의 발아 또는 성장에 중대한 역효과를 야기하지 않을 것으로 명백한 비식물독성 산의 군에서 선택되어야만 하는 것이 요구된다.

US 4,812,159의 일부 계속 출원인 US 4,964,894에서, 프리폰스는 글루탐산, 타르타르산, 시트르산, 아디프산, 염산, 포름산, 및 질산이 비식물독성의 기준에 부합함을 언급하고 있다. 아세트산 및 부티르산은 식물독성이 있고, 식물 묘목의 성장에 해를 끼치는 것으로 밝혀졌다. 이것은 이러한 산들이 본 명세서의 교시에 따른 용도에 부적절하게 하였다.

US 4,812,159의 교시에 따르면, 종자의 처리는 키토산 제제를 종자에 도포하거나 그러한 제제에 종자를 함침하고, 이어서 건조 작업을 함으로써 수행된다. 건조 작업은 처리와 파종 간의 시기에 종자의 조숙한 발아를 억제하는데 필요하다. 건조 단계가 없는 경우, 상기 특허에서는 종자 처리 후 60시간 내에 파종할 것을 권장하고 있다.

종자 처리는 본 명세서에 기재된 방법을 사용하여 소규모로 용이하게 수행되는 반면에, 처리 프로토콜은 특수화된 장비를 고안하지 않거나 구스타브손(Gustavson) 종자 코팅기 같은 곡류 오거링(augering) 장치와 같이 종자 코팅 산업에서 일반적으로 사용되는 장비를 개조하지 않고서는 상업적 규모로 확장하기가 어렵다. 이것은 동일한 장치가 종자에 기타 처리물(예를 들면, 살균제)을 도포하는 데 사용되야만 하고, 이에 키토산-함유 물질이 사용되도록 할 수 없는 상업적 작업에 있어서 심각한 단점이다. 더 나아가서, 그러한 처리는 식물 성장의 매우 초기 단계에서 키토산염의 1회 도포에 제한되며 개화, 종자 형성 및 성숙 같은 식물 성장의 기타 중요 단계에서 반복되고 보충될 수 없다.

키토산염 제제를 이용한 파종 지역의 토양 처리는 파종될 또는 파종된 곳에 아주 근접한 지역 내에 제제를 분배할 것을 필요로 한다. 따라서, 특수화된 장비는 종자가 결국 발아하게 될 지역에 처리의 목표를 삼는 것이 필요하다. 이것은 기계화된 파종의 경우에 손쉽게 수행될 수 있는 반면, 항공 파종 또는 흩뿌리기 파종과 같은 기타 방법에는 적합하지 않다. 추가로, 고체의 형태로 키토산염을 사용하는 상기 두 기술은 고체가 0.5 내지 100 마이크로미터의 매우 작은 입자의 형태로 도입되는 것이 필요하다. 따라서, 고체를 도포하기에 적당한 형태로 만들기 위하여 키토산염의 정교한 예비 가공이 필요하다. 종자의 처리와 마찬가지로, 발아 지역의 토양 처리도 식물의 뿌리계가 붕괴되지 않도록 식물 성장의 매우 초기 단계에서 1회 도포로 제한된다.

출현하는 식물의 군엽에 키토산을 도포하는 것에 대한 어떠한 방법도 개시되지 않았기 때문에, 이 기술의 실용성을 확신하는 것 또는 그것이 제공하는 이득 효과의 정도를 평가하는 것은 어렵다. 하지만 이 방법이 기타 방법과 마찬가지로 식물 성장의 최초 단계로 제한된다는 것은 명백하다.

US 4,964,894에서, 프리폰스는 다시 상기 동일한 기술을 개시하고, 비식물독성 산을 찾아내기 위한 종자 발아 연구에 관련되는 정교한 절차를 개시하고 있다. 글루탐산, 타르타르산, 시트르산, 아디프산, 염산, 포름산 및 질산은 비식물독성의 기준에 부합한다. 아세트산 및 부티르산은 식물독성이 있고 묘목의 성장을 저해하는 것으로 밝혀졌다. 바람직한 키토산염 용액은 키토산 중의 아미노기의 몰당 1.5 당량 이상의 글루탐산을 함유하는 것으로 알려지고 있다.

미세결정 키토산의 액체 분산액을 종자에 분무하고, 이어서 건조시켜 종자 주위에 중합체 필름을 형성하는 또 다른 종자 처리 기술이 US 5,554,445(Kivekas, Struszczyk)에 기재되어 있다. 종자에 적절한 필름을 형성시키기 위해, 키토산은 200 내지 5,000%의 보수율, 10 내지 25 kj/mol의 수소 결합 포텐셜 및 0.1 내지 100 마이크로미터의 입자 크기를 갖도록 특정화되었다. 상기 경우에서와 같이, 이러한 절차는 특수화된 장비, 키토산의 정교한 예비 가공이 요구되고, 식물 성장의 최초 단계에서 1회 도포로 제한된다.

US 4,886,541에서, 해드위거(Hadwiger)는 수확량 증진, 쓰러짐 완화 및 뿌리 성장 증진을 위하여 밀의 종자에 키토산 제제를 도포하는 것을 개시하고 있다. 처리는 종자에 액체를 부여하기 위하여 종자를 액체 중에서 휘젓는 방식으로 종자에 키토산 아세테이트 수용액을 도포하여 수행된다. 권장할 만한 기술은 곡류 오거링 장치 또는 시멘트 혼합 장비를 사용하는 것이다. 상기 논의된 바와 같은 개시 사항에 의해, 종자에 키토산을 도포하는 것은 복잡성이 더해지고 상업적인 종자 코팅에 비용이 들어가며 식물 성장의 최초 단계에서 1회의 도포로 제한된다. US 4,978,381 및 US 5,104,437에서는 동일한 종자 처리 기술을 개시하고 있으며 쌀, 귀리, 보리 및 호밀과 같은 기타 곡류 농작물로 이 방법을 확장하는 추가의 실시예를 제공한다.

키토산은 농식물의 수확량을 증진시키는 그의 능력 이외의 목적으로 농업에서 사용되어 왔다. 다양한 세균에 대한 살균제로서의 능력이 증명되어 왔다. JP 99346061(Daiiche Seimo KK)에는 빙정-핵화(ice-nucleating) 유기체 슈도모나스 시린지(Pseudomonas syringe) 및 판토에아 아글로머란츠(Pantoea agglomerants)를 접종시킨 시금치 잎을 키토산으로 처리하고, 이어서 동결 온도에 노출시켜서 냉해를 억제하는 키토산의 용도가 개시되어 있다. 처리된 잎은 기준보다 두드러지게 냉해를 덜 받는다. US 5,374,627에서, 에츠조(Etsuzo) 등은 세균성 무름병(야채), 죽은 자리 휨병(잔디) 및 세균성 곡류 썩음병(쌀) 같은 다수의 식물 병에 대해 식물을 보호하는, 분자량 10,000 내지 50,000의 키토산 가수 분해물의 용도를 개시하고 있다.

발명의 요약

따라서, 본 발명은 야채, 종자, 열매, 괴경 및 꽃의 생명력, 생장력 및 수확량을 증진시키기 위하여 성장중인 식물의 군엽에 키토산염을 도포하는 것을 제시한다. 처리된 식물은 보다 생명력이 좋고, 가뭄을 잘 견디며, 많은 변종들의 생산 기간이 연장된다. 처리는 식물의 성장 주기에 걸쳐 반복될 수 있으며, 특히 개화, 종자 형성 및 성숙과 같은 식물 성장의 중요 단계에서도 가능하다.

따라서, 본 발명은 일차적으로 (1) 키토산으로 부터 유래되는 아미노기에 대한 산의 당량비가 1.02 내지 1.20인 0.01 내지 1.5 중량%의 키토산 및 산의 수용성염이 용해되어 포함되어 있는 수용액을 최초의 본잎 출현에서 식물 또는 열매의 수확 사이에 군엽상에 도포하는 단계 및 (2) 식물 또는 그의 유용한 부분을 수확하기 전에 단계(1)을 1회 이상 반복하는 단계를 포함하는 생장중인 자엽 식물의 수확량, 생명력 및 생장력을 개선하기 위한 방법을 제시한다.

또다른 측면으로서, 본 발명은 상기와 같은 처리 용액에 관한 것이다. 또한 본 발명은 키토산 입자를 45 내지 85℃에서 물에 분산시키고, 키토산으로 부터 유래되는 아미노기에 대한 산의 당량비가 1.02 내지 1.20기 되도록하는 양으로 키토산과 반응할 때 수용성염을 형성하는 산을 가하는 것을 포함하는 상기 처리용 용액을 제조하는 방법을 제시한다.

정의:

본 명세서에서 사용된 용어 "수확" 및 그의 다양한 형태는 생장하는 식물의 유용한 또는 식용가능한 부분을 수집할 뿐만 아니라 식물 전체를 수집하는 것을 언급한다. 전자의 예로는 나무에서 열매를 수집, 덩굴에서 강낭콩을 수집, 줄기에서 이삭의 수집, 배추 및 셀러리의 절단 등이 있다. 후자의 예로는 감자, 사탕 무우 및 당근 같은 뿌리 야채를 파내는 것이 있다.

본 발명은 식물의 잎에 키토산염의 수용액을 분무하여 식물의 수확량, 생명력 및 생장력을 개선하기 위한 자엽 식물 처리 방법에 관한 것이다.

A. 키토산의 조성

키토산이 다수의 진균류에서 발견되는 천연 중합체일지라도 그것은 풍부하거나 천연 공급원으로 부터 고순도로 손쉽게 단리되지는 않는다. 간편함의 문제에 있어, 키토산은 두번째로 가장 풍부한 천연 중합체인 키틴(셀룰로오스 다음)으로 부터 보다 손쉽게 얻어진다. 키틴은 갑각류 또는 곤충의 외골격으로 부터 손쉽게 단리되고, 또한 연체 동물 및 균류에서도 발견된다. 그것은 불수용성인 N-아세틸-D-클루코사민과 D-클루코사민의 공중합체이지만, 거의 대부분의 단량체 단위가 N-아세틸-D-클루코사민 잔기로 구성된다. 키토산은 동일한 두 단량체 단위의 공중합체이지만, 대부분은 단량체 단위가 D-클루코사민 잔기로 구성된다. D-클루코사민 잔기는 염기성 아미노기를 갖고 있기 때문에, 그들은 산과 손쉽게 염을 형성한다. 이러한 염의 대부분이 수용성이다. 승온에서 농축 가성 알칼리를 이용한 키틴의 처리는 N-아세틸-D-클루코사민 잔기를 D-클루코사민 잔기를 전환시키고, 그로 인하여 키틴을 키토산으로 전환시킨다. 갑각류 폐기물 중의 키틴으로 부터 키토산을 얻는 간편한 방법이 US 3,862,122(Peniston)에 기재되어 있다. 순수한 폴리-N-아세틸-D-클루코사민과 순수한 폴리-D-클루코사민 사이에 연속되는 조성이 가능할지라도, 용어 키토산은 일반적으로 65 내지 100%의 D-클루코사민 잔기를 함유하는 중합체를 이른다. 이러한 범위의 조성은 상기와 같이 산성 용액에 가용성이지만, 단량체 잔기의 약 35% 이상이 N-아세틸-D-클루코사민인 경우, 중합체가 약한 산성 용액에서는 불용성이다.

상용 가능한 키토산은 전형적으로 갑각류로 부터 제조되고, 분자량이 수십만으로 측정되며, 상응하는 중합체 쇄에 수천의 단량체 단위가 β-1,4의 결합 방식으로 연결되어 있다. 진균류 근원으로 부터 얻어진 키토산은 전형적으로 다소 저분자량이고 분자량이 50,000 원자 질량 단위(atomic mass unit, 달톤(daltons)) 정도의 작은 분자량을 갖는 분획을 함유할 수도 있다. 본 목적을 위한 용어 키토산은 0 내지 35%의 N-아세틸-D-클루코사민 잔기를 함유하고, 50,000 amu 보다 큰 분자량을 갖는 N-아세틸-D-클루코사민과 D-클루코사민의 공중합체에 적용되고, 산 또는 효소 촉매를 이용한 쇄 절단으로 분자량을 50,000 amu 미만으로 감소시킨 키토산 제제는 제외된다. 본 연구에서 사용되는 키토산은 새우 또는 게의 껍질로 부터 얻어졌고, 상업적으로 생산된 키토산에서 전형적인 약 75 내지 82 mol%의 D-클루코사민 잔기를 포함한다. 그것은 무기 및 카르복실산의 희석된 수용액 중에서 손쉽게 용해되었다.

키토산염은 키토산염의 용액으로 분무에 의해, 습윤성 분말에서와 같이 키토산염 분산액으로 분무에 의해, 또는 해당 분야의 숙련가에게 명백한 기타 기술에 의해서 생장하는 식물의 군엽에 도포될 수 있다. 바람직한 기술은 분산액의 침전에 관련된 문제를 제거하거나 식물에 고체를 도포하는 것과 관련된 먼지 흡입 위험을 제거한 키토산염의 수용액을 분무하는 것이다. 0.1% 내지 1.5%의 키토산염 농도(음이온은 제외함)를 갖는 용액을 사용하는 것이 바람직하고, 0.05% 내지 0.50%의 키토산염 농도를 갖는 용액이 보다 바람직하다. 이러한 농도 범위 중의 용액은 상용 분무 장비와 상용할 수 있는 점도를 갖는다. 더 나아가서, 그들은 상용 분무 장비의 표준 작동에 적절한 투여량을 얻기위해 1회 도포 시 에이커 당 5 내지 20 갤런의 도포율을 필요로 한다.

B. 산

수용성 키토산염을 형성하는 산들 중 많은 종류가 그 자체로 생장하는 식물을 저해하므로, 이러한 고 농도의 산들로 부터 식물의 노출을 억제하는 것이 중요하다. 다시 말하면, 아주 과량의 산(키토산 중의 아미노기의 몰당 산의 당량으로서 측정됨)이 키토산염 용액의 제조에 사용되지 않는 경우에, 키토산은 주위 온도에서 단지 매우 천천히 산성 용액으로 용해된다. 이러한 문제점을 해결하는 한가지 기술은 글루탐산과 같은 최소한의 식물독성을 갖는 보다 비싼 산들 중에서만 선택하는 것이고, 그러한 산은 식물에 대한 피해를 제한하는 반면에, 용액 형성에 매우 과량의 산이 사용될 수 있다. 두번째 기술은 용해 단계에서 매우 과량의 산을 사용하고, 이어서 용해가 끝난 후 염기를 이용하여 과량을 중화하는 것이다. 그러나, 이러한 절차는 염기가 도입되는 지역 중의 국소적 pH 치우침을 억제하기 위해 대단한 주의를 필요로 하기때문에 바람직스럽지 못하다. 그러한 치우침은 키토산염을 용액에서 침전되는 전기적으로 중성인 키토산으로 되돌려버린다. 침전물은 더이상 큰 과량의 산이 존재하지 않기 때문에 매우 서서히 재용해된다. 바람직한 기술은 단지 매우 적은 과량의 저렴한 산을 사용하고, 승온에서 용해 단계를 수행하는 것이다. 엄격하게 제한된 과량의 산을 사용함으로써, 산의 식물독성 효과가 측정할 수 없는 수준으로 감소될 수 있다. 바람직한 용해 속도는 승온에서 용해를 수행함으로써 단지 약간 과량의 산을 가지고도 얻을 수 있다. 키토산 중의 아미노기의 몰당 아세트산 1.02 내지 1.20 몰의 비율로 아세트산을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 이것은 아세트산이 식물독성이고 따라서 명세서 상의 도포에 사용되는 키토산 용액을 형성하기에 부적합함이 밝혀진 US 4,812,159 및 US 4,964,894의 교시와 뚜렷하게 대조된다. 용해 단계를 50 내지 75℃에서 수행하는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 키토산은 3 내지 5시간 내에 2.5 중량%의 농도로 용해될 수 있다. 이 농도는 도포 장소로의 효율적인 수송에 적합하고, 물을 이용한 동일 반응계 희석이 수월한 충분히 낮은 점성을 갖는다.

본 발명에 사용하기 위한 키토산염을 제조하기에 적절한 산은 키토산과 수용성염을 형성하는 것들이다. 산 그 자체가 수용성일 필요는 없지만, 다루기 쉽기 때문에 수용성 산이 바람직하다. 수용성 키토산염을 형성하는 무기산에는 할로겐산 및 질산이 포함되지만, 황산 및 인산은 키토산과 수용성염을 형성하지 못하기 때문에 제외된다. 락트산, 글리콜산, 글루탐산, 아세트산 및 그의 혼합물을 포함하는 유기산이 바람직하다. 일- 또는 다관능성 카르복실산이 사용될 수 있다. 그들은 키토산과 수용성염을 형성하는 한 지방족 또는 방향족일 수 있다.

C. 첨가제

본 명세서에서 사용된 용어 "첨가제"는 본 발명의 유효성을 증가시키는데 임의로 사용될 수 있지만, 그들 자체가 생물 활성을 갖지는 않는 물질을 의미한다. 이러한 것들에는 계면활성제, 습윤제, 소포제, 증량제, 침투제, 활성화제, 퍼짐제, 희석제, 취기제, 광택제 등과 같은 물질이 포함된다. 특히, 균일한 분포 및 식물잎의 소수성 표면의 습윤을 얻기 위해 조성물 중에 소량의 습윤제를 사용하는 것이 바람직하다. 그러한 작용제들은 대개 0.01 내지 0.1 중량%의 농도로 사용된다.

D. 보조제(Coadjuvant)

본 명세서에서 사용된 용어 "보조제"는 키토산염의 생물 활성과 동일하거나 상이할 수 있는 생물 활성을 갖는 임의로 첨가된 물질을 의미한다. 그러한 물질에는 비료, 살균제, 방충제, 살충제, 미량 영양소, 제초제 및 그의 혼합물이 포함된다. 액체 및 고체 보조제는 모두 생성된 수성 조성물이 분무 가능한 경우에 수용성 키토산염과 함께 사용될 수 있다.

E. 키토산염 제조 방법

키토산염을 제조하는 바람직한 방법은 45 내지 85℃의 온도, 바람직하게는 55 내지 75℃에서 키토산의 수성 분산액을 형성하고, 이어서 분산액에 산을 가하는 것이다. 이러한 반응 조건하에서, 키토산 입자의 크기는 중요하지 않다. 아주 과량의 산을 사용할 필요 없이 빠른 반응 속도를 얻기 위하여 반응 온도가 45℃ 이상인 것이 바람직하다. 다시 말해서, 변색을 피하고 수용성염의 안정성을 보장하기 위해서 반응 온도가 85℃를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 첨가제 및 보조제는 어떠한 단계에서도 반응 용액에 첨가될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 그들은 어떠한 이차적인 반응을 최소화하기 위해 반응이 종결되고 용액이 냉각된 후에 첨가될 수 있다.

F. 도포 방법

본 발명의 한가지 명백한 장점은 키토산염이 대규모 및 소규모 농업 범위 모두에 가장 경제적이고 효율적인 도포 방법인 액체 분무 의해 식물에 도포될 수 있다는 점이다. 수성 조성물은 브러싱(brushing)과 같은 기타 액체 도포 방법에 의해 도포될 수 있지만, 그들은 덜 효율적이고 따라서 바람직하지 못하다.

상기 언급한 바와 같이, 본 발명의 조성물은 생장하는 식물의 최초 본잎에 도포되고 식물의 수확 이전, 바람직하게는 개화 및 성숙기 시작 전에 한 번 이상 재차 도포된다. 다수의 도포도 여전히 바람직하다.

도포 후에, 도포된 키토산염을 증발시키는 것은 필요하지 않다. 사실, 식물로의 키토산염의 흡수가 액상으로 부터 일어나기 때문에 그렇게 하지 않는 것이 바람직하다. 그러나, 건조에 대한 용액의 증발이 대개 온도 및 습도의 일반적인 대기 조건으로 인해 발생할 것이다.

G. 안전성

본 발명의 또 다른 장점은 키토산 조성물이 비독성이라는 점이다. 예를 들면, 키토산 글루타메이트는 쥐(숫놈 5, 암놈 5인 흰쥐)에 있어 5 g/kg 이상의 급성 경구 LD₅₀을 갖는다. 더 나아가서, 조성물은 토끼(숫놈 5, 암놈 5인 흰토끼)에 있어 2 g/kg 이상의 급성 피부 LD₅₀을 갖는다. 그러한 낮은 독성 때문에, 본 발명의 조성물은 조류, 포유류 또는 사람에게 독성이 없다. 게다가, 낮은 독성 수준 및 조성물의 간편한 생분해성은 비옥한 토양 층의 유익한 성분 상에 유해 효과를 억제하는 역할을 한다. 따라서, 미 환경 보호청(EPA)에서는 그들이 가공되지않은 농업 상품의 생산에 사용될때, 폴리-D-클루코사민의 잔기에 대한 허용성의 필요 조건을 면제하여 왔다.

H. 시험 절차

키토산이 습윤되고 액상 전체로 분산되는 속도로, 60℃의 온도에서 적당량의 물을 격렬하게 교반하고, 80 mol% D-클루코사민 잔기를 함유하는 키토산을 가하여 키토산 아세테이트 수용액을 제조하였다. 이어서, 빙초산을 키토산 파운드 당 아세트산 0.36 파운드의 비율로 가했다. 이것은 키토산 중의 아미노기의 몰당 1.03의 아세트산 당량비를 나타낸다. 혼합물을 60℃에서 실질적으로 모든 키토산이 용해될 때까지 교반하고, 이어서 생성된 용액을 우생 입자를 제거하기 위해 결이 거친 치이즈 클로쓰(cheese cloth)를 통해 여과하였다. 물 및 키토산의 양은 키토산 농도(아세테이트 음이온을 제외함)가 5.0 중량%가 되도록 선택되었다. 이어서, 이 용액을 물로 2.5 중량% 농도로 더 희석하고, 밭으로 수송하기 위해 304 g을 포함하는 단위로 포장하였다. 포장한 상품의 동일 반응계 희석이 키토산 0.1 중량%를 함유하는 용액으로 2 갤런 용량의 정원 분무 장치를 충전하여 정확량의 키토산을 제공하였다.

파종된 식물(호박, 오이, 강낭콩)에 대한 처리는 식물 묘목이 그의 최초 본잎을 생성하자마자 개시되었다. 본잎은 출현한 잎(자엽)을 뒤따르고, 형태에 있어 성숙한 식물의 잎을 닮은 것이다. 온실 묘목(후추)으로 얻어진 식물에 대한 처리는 실외로 이식한 시점에 개시되었다. 어느 경우에도, 처리는 성장 기간 동안 2 내지 3 주의 간격으로 반복되었다. 처리 프로토콜은 잎 표면의 상부가 완전히 습윤되고 용액이 잎의 끝단에서 방울로 떨어질때까지 식물의 군엽에 분무하는 것이었다. 가능한 범위 내에서, 대조 식물과 비교하여 처리된 식물에 사용가능한 수분에 있어 어떠한 실질적 차이가 없도록 관개한 직후에 이러한 처리를 수행하였다. 식물의 크기가 증가함에 따라, 잎을 습윤시키기 위해 보다 많은 키토산염 용액을 사용해야 하는 것이 명백하게 필요하다. 처리 속도는 초기 처리를 위해서는 7 갤런/에이커이고 말기 처리에서는 15 갤런/에이커로 평가되었다. 성숙 단계 이전에 최적으로 수확된 식물에 대해, 오이 및 호박 같은 것은 총중량이라기 보다 열매의 숫자가 증진된 수확량의 척도로 사용되었다. 성숙되어 수확된 식물에 대해, 강낭콩 같은 것은 총 식물 중량이 증진된 수확량의 척도로 사용되었다.

I. 처리할 수 있는 식물들

상기 방식으로 처리가 수행되는 한, 매우 다양한 자엽 식물들이 본 발명의 방법에 의해 유리하게 처리될 수 있다. 그러한 식물에는 파(Allium), 마늘(Apium), 아스파라거스(Asparagus), 사탕 무우(Beta), 배추(Brassica), 고추(Capsicum), 시트룰리스(Citrullis), 박(Cucurbita), 다우쿠스(Daucus), 프라제리아(Frageria), 락투카(Lactuca), 리코퍼시쿰(Lycopersicum), 파제올루스(Phaseolus), 가지(Solanum), 시금치(Spinachia) 및 옥수수(Zea) 속 등이 포함된다.

실시예 1

각각 3개의 식물을 포함하는 호박의(Burpee Yellow Summer) 흙더미를 1996년 5월 말에 뒤집어 엎고, 분쇄한 흙덩이로 간단하게 제조된 토양에 나란히 심었다. 모든 흙더미를 생장하는 동안 요구되는 경우 동일한 양식으로 사이 갈이하고 관개하였다. 하나의 흙더미를 상기 절차로 키토산염 용액으로 처리하고, 기타의 것들은 대조로서 다루었다. 7월 9일과 7월 21일 사이에 바람직한 크기에 도달한 열매를 수확하였다. 연구는 나무좀의 감염으로 인해 7월 21에 중단되었다. 처리된 식물은 기준 식물이 단지 15개의 열매를 얻은 것에 비해 19개의 열매를 얻었다. 이것은 27%의 수확량 증진을 나타낸다.

실시예 2

녹색 강낭콩을 평행한 열로 1996년 5월 말에 흙덩이를 뒤집어 엎고, 분쇄하고, 칼퀴질로 고른 토양에 동일한 양식으로 심었다. 열 모두는 생장하는 동안 요구되는 경우 사이 갈이하고 관개하였다. 한 열을 상기와 같이 키토산염 용액으로 처리하였고, 다른 한쪽은 대조로서 다루었다. 수확이 끝난 것으로 판단된 시점인 8월 26일 까지 식물을 주 간격으로 수확하였다. 처리된 열은 기준 식물이 11 파운드 5 온스를 얻은데 비해 15 파운드 8 온스의 강낭콩을 생산하였다. 이는 36%의 수확량 증진을 나타낸다.

실시예 3

키가 약 5 인치인 묘목으로 구입한 후추(Lady Bell)를 1996년 5월 말에 뒤집어 엎고 갈퀴를 이용해 고른 토양에 이식하였다. 모든 식물을 성장 기간 동안 동일한 양식으로 사이 갈이하고 관개하였다. 3개의 식물을 상기와 같이 키토산으로 처리하고, 기타 3개를 대조로서 다루었다. 성장 기간에 걸쳐 바람직한 크기에 도달하였을 때 열매를 수확하였다. 처리된 식물은 기준이 31개를 얻은데 비해 총 46개의 열매를 얻었다. 이것은 48%의 수확량 증진을 나타낸다.

실시예 4

노란색 강낭콩을 평행한 열로 1996년 5월 말에 흙덩이를 뒤집어 엎고, 분쇄하고, 칼퀴질로 고른 토양에 동일한 양식으로 심었다. 열 모두는 생장하는 동안 요구되는 경우 사이 갈이하고 관개하였다. 한 열을 상기와 같이 키토산염 용액으로 처리하였고, 다른 한쪽은 대조로서 다루었다. 수확이 끝난 것으로 판단된 시점인 7월 24일 까지 식물을 주 간격으로 수확하였다. 처리된 열은 기준 식물이 9 파운드 0 온스를 얻은데 비해 10 파운드 0 온스의 강낭콩을 생산하였다. 이는 11%의 수확량 증진을 나타낸다.

Claims

(1) 키토산과 산의 반응에 의해 제조된 키토산염이 0.01 내지 1.5 중량% 용해되어 있으며, 키토산으로 부터 유래되는 아미노기에 대한 산의 당량비가 1.02 내지 1.20인 수용액을 노출된 잎에 도포하고,

(2) 식물을 수확하기전에 단계(1)을 1회 이상 반복하는 것

을 포함하는, 최초의 본잎을 갖는 생장중인 자엽 식물의 수확량 개선 방법.
(1) 키토산과 산의 반응에 의해 제조된 키토산의 수용성염을 0.01 내지 1.5 중량% 함유하며, 키토산으로 부터 유래되는 아미노기에 대한 산의 당량비가 1.02 내지 1.20인 수용액을 포함하는, 최초의 본잎을 갖는 자엽 식물 처리용 조성물.
키토산 입자를 45 내지 85℃에서 물에 분산시키고, 키토산으로 부터 유래되는 아미노기에 대한 산의 당량비가 1.02 내지 1.20가 되도록하는 양으로 산을 가하는 것을 포함하는 키토산의 수용성염의 제조 방법.
최초의 본잎이 키토산과 산의 반응에 의해 제조된 키토산 수용성염을 함유하며, 키토산으로 부터 유래되는 아미노기에 대한 산의 당량비가 1.02 내지 1.20인 수용액 층을 갖는 생장중인 자엽 식물.
제1항에 있어서, 산 당량이 카르복실산에서 유래되는 방법.
제5항에 있어서, 카르복실산이 아세트산, 글루탐산, 락트산, 글리콜산 및 그의 혼합물로 구성되는 군에서 선택되는 방법.
제1항에 있어서, 식물의 적어도 일부가 사람에 의해 식용가능한 방법.
제7항에 있어서, 식물이 식용 채소인 방법.
제8항에 있어서, 식물이 파(Allium), 마늘(Apium), 아스파라거스(Asparagus), 사탕 무우(Beta), 배추(Brassica), 고추(Capsicum), 시트룰리스(Citrullis), 박(Cucurbita), 다우쿠스(Daucus), 프라제리아(Frageria), 락투카(Lactuca), 리코퍼시쿰(Lycopersicum), 파제올루스(Phaseolus), 가지(Solanum), 시금치(Spinachia) 및 옥수수(Zea) 속으로 구성된 군에서 선택되는 방법.
제9항에 있어서, 식물이 아스파라거스, 강낭콩, 사탕 무우, 브로콜리, 당근, 셀러리, 옥수수, 가지, 상치, 멜론, 양파, 완두콩, 후추, 감자, 시금치, 호박, 딸기 및 토마토로 구성된 군에서 선택되는 방법.
제10항에 있어서, 식물이 강낭콩인 방법.
제10항에 있어서, 식물이 후추인 방법.
제10항에 있어서, 식물이 호박인 방법.
제4항에 있어서, 키토산염 용액 중의 산 당량이 카르복실산에서 유래되는 자엽 식물.
제12항에 있어서, 카르복실산이 아세트산, 글루탐산, 락트산, 글리콜산 및 그의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 자엽 식물.
제4항에 있어서, 그의 적어도 일부가 사람에 의해 식용가능한 자엽 식물.
제13항에 있어서, 식용 채소인 자엽 식물.
제14항에 있어서, 파(Allium), 마늘(Apium), 아스파라거스(Asparagus), 사탕 무우(Beta), 배추(Brassica), 고추(Capsicum), 시트룰리스(Citrullis), 박(Cucurbita), 다우쿠스(Daucus), 프라제리아(Frageria), 락투카(Lactuca), 리코퍼시쿰(Lycopersicum), 파제올루스(Phaseolus), 가지(Solanum), 시금치(Spinachia) 및 옥수수(Zea) 속으로 구성된 군에서 선택되는 자엽 식물.
제15항에 있어서, 아스파라거스, 강낭콩, 사탕 무우, 브로콜리, 당근, 셀러리, 옥수수, 오이, 가지, 상치, 멜론, 양파, 완두콩, 후추, 감자, 시금치, 호박, 딸기 및 토마토로 구성된 군에서 선택되는 자엽 식물.
제19항에 있어서, 식물이 강낭콩인 자엽 식물.
제19항에 있어서, 식물이 후추인 자엽 식물.
제19항에 있어서, 식물이 호박인 자엽 식물.