KR20020086604A - 식물의 건강을 증진시키고, 생물적 및 비생물적 스트레스관련 손상으로부터 식물을 보호하고, 그러한 스트레스의결과로서 손상된 식물의 회복을 높이는 방법 - Google Patents
식물의 건강을 증진시키고, 생물적 및 비생물적 스트레스관련 손상으로부터 식물을 보호하고, 그러한 스트레스의결과로서 손상된 식물의 회복을 높이는 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 식물 또는 종자를 스트레스 관련 손상으로부터 보호하기 위하여 적어도 하나의 리소인지질을 포함하는 혼합물로 식물을 처리함으로써 식물 또는 종자의 건강을 증진시키는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 적어도 하나의 리소인지질을 포함하는 조성물로 그러한 손상된 식물을 처리함으로써 손상된 식물의 회복을 높이거나 촉진하는 방법에 관한 것이다. 결국, 본 발명은 적어도 하나의 리소인지질을 포함하는 조성물로 종자를 처리함으로써 종자의 발아와 묘목의 활력을 높이는 방법에 관한 것이다.
Description
바람직한 식물 생산물의 생산량과 품질은 식물의 건강에 의하여 결정된다. 건강한 식물은 생물적 스트레스(병원균, 곤충 등)뿐만 아니라 비생물적(추위, 더위, 한발 등) 스트레스를 견딜 수 있다. 거꾸로, 약한 식물은 병원균 및/또는 환경적 스트레스에 쓰러진다. 흡수하는 동안에, 건조 종자는 갑작스런 재수화(rehydration)로 인하여 스트레스를 받는다. 이러한 스트레스는 종자 발아의 정도와 속도에 강한 영향을 줄 수 있다. 건강한 종자는 빠르게 발아할 수 있고 따라서 시작이 순조롭다. 그러한 순조로운 시작은 특히 생장철(growing seasons)이 짧은 지역에 있어서 종자의 생산량을 증가시키는 종자의 가능성을 증진시킨다. 종자의 상업적 가치는 퍼센티지(%) 발아, 발아율 및 생산되는 묘목의 강건함에 관한 부분으로 결정된다. 상업적 종자의 이러한 특성을 증진시키는데 관심이 지대하다.
대부분의 농작물의 성숙한 종자는 아주 적은 수분을 포함한다. 이러한 종자는 휴면기에 오랫동안 저장될 수 있다. 종자의 살아있는 부분인 배(embryo)는 종자가 건조상태로 있는 한 수분이 빠진 상태에서는 활동하지 않는다. 이들 종자가 흙에 뿌려졌을 때 빠른 재수화가 일어난다. 이 과정 동안에, 배 세포는 재수화하고 팽창한다. 세포막은 세포의 본모습을 유지하는 조직된(organized) 구조로 모아진다(assembled). 그러나, 재수화는 일반적으로 빠르기 때문에, 세포벽은 재수화의 처음 단계에서 충분히 모아지지 않는다. 이것은 세포 내용물의 일부가 누출되는 결과를 가져온다. 재수화과정 동안에, 막(membranes)이 새기 때문이다. 단백질, 탄수화물 및 무기 분자를 포함하는 중요한 분자는 재수화의 처음 단계에서 새는 것으로 알려진다. 중요 세포 구성요소의 이런 누출(leakage)은 배에 손상 또는 스트레스를 주는 것으로 알려진다. 세포 구성요소의 누출은 많은 농작물의 종자가 발아하고/또는 건강한 묘목을 생산하는 것의 실패와 관련되어 왔다. "종자 프라이밍(seed priming)"은 배로 누출(그 때문에 손상)되는 것이 최소화될 수 있도록 배세포(embryo cells)를 "건강(health)"하게 하기 위함이다.
비생물적 및 생물적 스트레스의 결과로서 농작물의 손상은 미국 농업 생산 부분에 있어서 주요 문제가 되어 왔다. 특히, 지난 50년 동안 농작물 손실의 60%이상이 비생물적 스트레스로 인한 것이었다(USDA 농업 통계, 1998 참조). 비생물적 스트레스는 냉기, 동결, 한발, 더위 및 다른 환경적 요인을 포함한다. 1996년에, 비생물적 스트레스로 인한 농작물 생산량의 손실은 미국에서 10억 달러가 넘는 것으로 기록됐다(USDA 농업 통계, 1998 참조). 그러므로, 스트레스 손상을 방지하거나 완화하고 스트레스 손상 후의 회복을 촉진하는 데 사용될 수 있는 기술을 찾는 식물 산업에 지대한 관심이 있다.
리소인지질(lysophospholipid)은 효소 포스포리파아제(phospholipase) A2의 작용에 의하여 지방산을 제거함으로써 막 인지질로부터 얻어진다. 리소인지질은 식물과 동물 조직에 본래 존재하고, 에그(egg) 노른자위, 뇌 조직 및 콩에서 고농도로 발견될 수 있다. 리소인지질은 Avanti Polar Lipids, Inc.(Alabaster, Alabama) 및 Sigma Chemical Co.(St Louis, MO)로부터 상업적으로 이용할 수 있다. 리소포스파티딜에타놀아민(lysophosphatidylenthanolamine : 이하 "LPE"라고 함) 및 리소포스파티딜이노시톨(lysophosphatidylinositol : 이하 "LPI"라고 함)과 같은 리소인지질은 과일 숙성을 촉진하고, 저장하는 동안에 과일 안정성을 높이고, 과일, 야채 및 생화(cut-flowers) 같은 식물 조직의 노화를 지연시킴으로써 보존 기간을 증가시키기 위하여 이용되어 왔다. Farag, K.M. et al.,Physiol. Plant, 87:515-254 (1993), Farag, K.M. et al.,HortTech., 3:62-65 (1993), Kaur, N., et al.,HortScience, 32:888-890 (1997), Ryu, S.B., et al.,Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 94:12717-12721 (1997). 과일 숙성과 저장 안정성을 높이기 위하여 LPE를 사용하는 방법은 미국특허 제5,126,155호 및 제5,100,341호에 개시되어 있다. 노화를지연시키고 과일 숙성을 높이기 위하여 LPI 및 18:1 지방산으로 LPE를 사용하는 방법은 국제공개 제99/23889호에 기술되어 있다.
본 발명은 식물(plant) 또는 종자(seed)를 스트레스 관련 손상으로부터 보호하기 위하여 식물 또는 종자의 건강을 증진시키는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 스트레스 관련 손상으로 상한 식물의 회복을 높이거나 촉진하는 방법에 관한 것이다. 결국, 본 발명은 종자의 발아와 묘목의 활력을 높이는 방법에 관한 것이다.
도1A 및 도1B는 냉기 약 1시간 전에 LPE를 토마토 식물에 뿌렸을 때 냉해로부터 토마토 식물의 LPE 보호를 나타낸 도면이다.
도1C는 냉기 약 1시간 전에 LPE를 오이 식물에 뿌렸을 때 냉해로부터 오이식물의 LPE 보호를 나타낸 도면이다.
도2는 한발 스트레스 7일 후 물을 뿌린 식물과 비교하여 LPE 18:1을 뿌린 토마토 식물에 있어서 활발한 슈트(shoot) 생장의 회복을 나타낸 도면이다.
도3은 살충제 살포 10일 후 물로 처리된 식물(대조구)과 비교하여 LPE 18:1 또는 LPI로 처리된 식물에 있어서 활발한 슈트 생장을 나타낸 도면이다.
도4는 물을 뿌린 식물(대조구)과 비교하여 LPE를 뿌림으로써 상처로부터 캐스터 빈(castor bean)의 보호를 나타낸 도면이다.
도5는 미생물 감염 전에 LPE 및 LPI를 뿌림으로써 스무스 브롬그라스(smooth bromegrass) 잎에 있어서 미생물 손상으로부터의 보호를 나타낸 도면이다.
본 발명은 식물 또는 종자가 스트레스에 노출되어 손상되는 것을 방지하기 위하여 식물 또는 종자의 건강을 증진시키는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 스트레스에 노출되기 전 식물 또는 종자에 효과적인 양의 적어도 하나의 리소인지질 및 옵션으로 적어도 하나의 활성화제(activating agent)를 포함하는 조성물을 적용하는 것을 포함한다. 조성물에 포함되는 바람직한 리소인지질은 LPE 및 LPI이다.
또한, 본 발명은 스트레스의 결과로서 손상된 식물의 회복을 높이는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 스트레스에 노출된 후 식물에 효과적인 양의 적어도 하나의 리소인지질 및 옵션으로 적어도 하나의 활성화제를 포함하는 조성물을 적용하는 것을 포함한다.
결국, 본 발명은 종자의 발아를 높이는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 적어도 하나의 리소인지질 및 옵션으로 적어도 하나의 활성화제를 포함하는 조성물로 종자를 처리하는 것을 포함한다. 상기 조성물에 포함되는 바람직한 리소인지질은 LPE 및 LPI이다.
일 실시 예에서, 본 발명은 하나 이상의 스트레스에 노출되어 받게되는 스트레스 관련 손상으로부터 식물 또는 종자를 보호하기 위하여 식물 건강을 증진시키는 방법에 관한 것이다. 다른 실시 예에서, 본 발명은 스트레스에 노출된 후 손상된 식물의 회복을 높이거나 촉진하는 방법에 관한 것이다. 각각의 이들 방법은, 스트레스에 노출되기 전 및/또는 후에, 적어도 하나의 인지질 및 옵션으로 적어도 하나의 활성화제를 포함하는 조성물을 식물 또는 종자에 적용하는 것을 포함한다. 또 다른 실시 예에서, 본 발명은 종자의 발아를 높이는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 적어도 하나의 리소인지질 및 옵션으로 적어도 하나의 활성화제를 포함하는 조성물로 종자를 처리하는 것을 포함한다.
여기에 사용된, "스트레스 손상"이란 용어는 비생물적 및/또는 생물적 스트레스로부터 기인한 손상을 나타낸다. 여기서 사용된, "비생물적 스트레스"라는 용어는 식물에 하나 이상의 손상을 줄 수 있는 생명이 없는 물질 또는 환경적 요인을 나타낸다. 비생물적 스트레스의 예는 냉기, 결빙, 우박, 홍수, 한발, 토양 압밀(compaction), 토양 크러스팅(crusting) 및 살충제와 제초제 같은 농예 화학약품으로부터 기인한 손상을 포함한다. 종자에 관하여, 종자 발아의 처음 단계 동안에 빠른 재수화는 비생물적 스트레스가 되는 것으로 고려된다. 여기서 사용된, "생물적 스트레스"라는 용어는 식물에 하나 이상의 손상을 줄 수 있는 생명이 있는 물질을 나타낸다. 생물적 스트레스의 예는 곤충, 선충류, 달팽이, 진드기, 잡초, 진균류, 박테리아 또는 바이러스 같은 병원균에 의한 감염으로부터 기인한 손상 및 사람과 동물(예컨대, 뜯어먹기, 밟기 등)로 인한 물리적 손상을 포함한다.
여기서 사용된, "식물"이란 용어는 모든 살아있는 식물뿐만 아니라 살아있는 식물로부터의 어떠한 부분, 조직, 기관을 나타낸다. 예컨대, "식물"이란 용어는 열매, 꽃, 괴경, 뿌리, 줄기, 배축, 잎, 잎꼭지, 종자 등을 포함한다. 본 발명의 식물은 필드(field), 정원, 과수원 등과 같은 육지나 포트(port) 또는 (윈도우 박스 등과 같은)다른 한정된 재배기구에 심어질 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 방법은 적어도 하나의 리소인지질 및 옵션으로 적어도 하나의 활성화제를 포함하는 조성물을 사용한다. 또한, 본 발명의 조성물은 다수의 리소인지질 및 활성화제의 조합을 포함할 수 있다.
여기서 사용된, "리소인지질"이란 용어는 단일 지방산이 제거된 인지질의 유도체를 나타낸다. 특히, 상기 조성물에 포함된 리소인지질은 하기 식(formula)을가진다.
여기서 R1은 C5-C22아실옥시(acyloxy) 및 C5-C22알콕시(alkoxy) 그룹으로 구성된 그룹에서 선택되고; R2는 수소(hydrogen), 수산기(hydroxyl), C1-C5아실옥시 및 C1-C5알콕시 그룹으로 구성된 그룹에서 선택되고; R3는 수소, 콜린(choline), 에탄올아민(ethanolamine), 글리세롤(glycerol), 이노시톨(inositol) 및 세린(serine)으로 구성된 그룹에서 선택되고, 여기서 R1과 R2는 대치할 수 있다.
상기 식을 가지고 있고 상기 조성물에 사용될 수 있는 리소인지질의 예는 LPE, LPI, LPC, LPG, LPS, LPA 및 그것의 조합을 포함한다(LPC = 리소포스파티딜 콜린(Lysophosphatidyl choline); LPG = 리소포스파티딜 글리세롤(Lysophosphatidyl glycerol); LPS = 리소파티딜 세린(Lysophatidyl serine); LPA = 리소포스파티딕 산(Lysophosphatidic acid)).
바람직하게는, 상기 조성물은 리소인지질에 관하여 물과 같은 억셉터블 캐리어(acceptable carrier)를 포함한다. 그렇지만, 유기 용매가 같은 다른 캐리어가또한 사용될 수 있다. 상기 조성물에 포함된 리소인지질의 양은 스트레스로 인한 손상을 방지하고/또는 상기 스트레스에 노출된 후 식물 또는 종자의 회복을 높이거나 촉진시키기에 효과적인 양이다. 바람직하게는, 상기 조성물 내의 리소인지질의 양은 처리되는 식물에 따라서 조성물 1리터 당 약 1.0에서 약 400mg이다.
리소인지질을 포함하는 것 외에, 상기 조성물은 옵션으로 하나 이상의 활성화물(activating compounds)을 포함할 수 있다. 여기서 사용된, "활성화물"이란 용어는 젖음성(wettability), 흡수(uptake) 및 활성성분(active ingredient)의 유효성을 높이는 작용제(agent)를 나타낸다. 상기 조성물에 있어서, 상기 활성성분은 상기 리소인지질이다. 본 발명의 방법에서 사용될 수 있는 활성화물의 예는 에탄올, TERGITOL(Sigma Chemical Company, St. Louise, Missouri로부터 입수할 수 있는 Union Carbide Chemicals and Plastics Company, Inc.의 등록상표) 및 SYLGARD 309(Dow Corning Co., Midland, MI로부터 입수할 수 있음)를 포함한다. 상기 활성화물은 조성물의 약 0.05%에서 약 5%(v/v)의 양으로 상기 조성물에 존재할 수 있다.
상기 조성물은 다른 형태로 식물에 적용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 조성물은 스프레이 또는 식물을 용액에 간단히 담그는 식으로 적용될 수 있다.
여기서 설명된 상기 조성물은 식물이나 종자가 스트레스 손상에 노출되기 전에 언제든지 식물이나 종자에 적용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 식물은 스트레스 손상에 노출되기 적어도 한시간 전에 상기 조성물로 처리된다.
또한, 여기서 설명된 상기 조성물은 손상된 식물의 회복을 높이거나 촉진시키기 위하여 스트레스 손상에 노출된 식물에 사용될 수 있다. 여기서 사용된, "회복을 촉진시킴"이라는 용어는 상기 식물이 처리되지 않은 식물보다 빠르고 유효하게 스트레스 손상의 효과를 뒤집을 수 있다는 것을 의미한다. 상기 조성물은 손상이 생긴 후 언제든지 식물에 적용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 조성물은 식물에 손상이 생긴 후 즉시 식물에 적용된다.
본 발명은 또한 종자의 발아를 높이는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 약 15분에서 약 5시간 동안 종자를 전술한 상기 조성물로 처리하는 것을 포함한다. 바람직하게는, 상기 종자를 2시간 동안 여기서 설명된 상기 조성물에 침지한다. 종자가 상기 조성물로 처리된 후, 당해 기술분야에서 알려진 테크닉을 사용하여 심거나 건조되고 저장될 수 있다. 심기 전에, 처리되고 건조된 종자는 물에서 바람직하게 재수화되거나, 상기 조성물은 발아를 촉진하기 위하여 물을 흡수하도록 하기 위한 활성화제를 또한 포함할 수 있다. 그 다음에 상기 종자는 당해 기술분야에서 알려진 테크닉을 사용하여 심어질 수 있다.
실시예에 있어서, 여기에 주어진 본 발명의 실시 예에 한정되지 않는다.
실시예 1:냉해의 보호와 회복 증대
실시예 1a: 토마토 식물 cv.H9144(Heinz Co. 품종)이, 16시간 광주기로 추가적인 텅스텐 광이 공급된 온실에 있는 피트라이트 혼합물(peat-lite mix : Readi-earth, Scotts, Marysville, OH)을 포함한 20리터 포트에서 재배되었다. 냉기 1시간 전 또는 직후, 한 달된 토마토 묘목은 용액이 잎을 따라 흐르기 시작하는 지점에 200mg/L의 LPE 에그(에그에서 추출된 LPE) 용액이 뿌려졌다. 대조구잎가지(leaf branch)에는 증류수가 뿌려졌다. 상기 LPE 용액은 1리터의 증류수에 200mg의 정제하지 않은 LPE 에그(Avanti Polar Lipids, Inc., Alabaster, AL)를 부유시킨(suspend) 후 뿌리기 전에 1분 동안 초음파 처리하여 마련되었다. 주/야 온도 4/2℃와 형광 광도 200μmol m-2s-1로서 16시간 광주기로 냉온처리 4일 후에, 식물은 주/야 온도 24/18℃와 형광 광도 400μmol m-2s-1로서 16시간 광주기로 유지되는 생장 챔버(growth chamber)로 옮겨졌다. 도1A의 사진에 나타난 바와 같이, 물을 뿌린 잎가지(대조구)는 심한 냉해(잎이 노래지고 죽음)를 나타냈고, 슈트 생장이 없다는 것은 슈트의 생장점(분열조직)이 냉해를 입었음을 가리킨다. 이에 반하여, LPE 처리된 잎가지는 잎에 대한 냉해의 완화를 나타내고, 상기 대조구에 비하여 높아진 슈트 분열조직 생장을 나타낸다. 냉기 10일 후 측정했을 때, LPE를 뿌린 잎 조직은 냉기 전후 모두 물을 뿌린 대조구보다 높은 수준의 수분, 클로로필 및 인지질 함유량을 가졌다(아래 표1 참조). 이러한 모든 측정은 LPE에 의한 냉해 보호를 증명한다. 도1A는 냉기 1시간 전에 LPE를 뿌렸을 때 냉해의 LPE 보호를 나타낸다.
| 잎 수분 잎 클로로필 잎 인지질처 리 (생체중/건물중 비) (mg/g 건물중) (nmol/mg 건물중) |
| 평균 ± SE 평균 ± SE 평균 ± SE실험 1. 냉기 직후 식물에 뿌려졌을 때물 9.57 ± 1.0 16.5 ± 4.0 18.0 ± 3.0LPE(200mg/L) 10.81 ± 0.5 28.2 ± 4.0 25.7 ± 1.0실험 2. 냉기 1시간 전 식물에 뿌려졌을 때물 9.13 ± 0.2 13.5 ± 0.1 23.6 ± 1.0LPE(200mg/L) 10.1 ± 0.4 21.6 ± 0.1 25.9 ± 0.3 |
실시예 1b: 상기 실시예 1a에서 설명한 바와 같이, 한 달된 토마토 묘목들은 냉기 1시간 전에 100mg/L의 LPE 에그나 증류수(뿌린 대조구)가 뿌려졌거나 아무것도 뿌려지지 않았다(뿌리지 않은 대조구). 냉기와 회복 조건은 상기 실시예 1a와 같다. 도1B에 나타난 바와 같이, 뿌리지 않은 잎은 물을 뿌린(대조구) 잎에 비하여 더 많이 손상을 나타냈다. 이 결과는 물 뿌리기 그 자체가 다소의 냉해를 완화시킬 수 있는 한편 LPE 용액을 뿌리는 것이 냉해로부터 식물을 보호하는데 가장 효과적임을 나타낸다.
실시예 1c: 오이(Cucumis sativus근교계-WI2238) 식물이 토탄:모래:합성된 흙:필드 흙(1:1:1:1, v/v)의 소독한 혼합을 포함한 온실에 있는 4리터 플라스틱 포트에서 재배됐다. 재배 조건 및 다른 세부사항은 실시예 1a에서와 같았다. 석 달된 오이 묘목은 LPE 에그(100mg/L)가 냉기 한 시간 전 및 냉기 직후에 두 차례 뿌려졌다. 실시예 1a에서와 같은 조건으로 냉온처리 2일 후에. 식물은 온도 23±2℃이고 형광 광도 400μmol m-2s-1로서 16시간 광주기로 유지되는 생장 챔버로 옮겨졌다. 대조구(물을 뿌림) 및 LPE를 뿌린 식물 모두 잎에 심한 냉해를 나타내지만, 7일 후 LPE를 뿌린 식물만이 냉해로부터 슈트 분열조직의 회복을 가리키는 활력있는 슈트 생장을 나타냈다(냉기 7일 후 찍은 사진인 도1C 참조).
실시예 2:한해(旱害)의 보호와 회복 증대
토마토 식물 cv.H9478(Heinz Co. 품좀)이 20리터 포트에서 재배되고 주/야 온도 24/18℃와 냉백색(cool-white) 형광 광도 400μmol m-2s-1로서 16시간 광주기로유지되는 생장 챔버에 뒀다. 두 달된 식물은 한발 스트레스에 노출되기 전에 증류수나 LPE 에그(100mg/L) 또는 LPE 18:1(100mg/L)이 뿌려졌다. 한발 스트레스는 2일 동안 물을 주지 않는 것으로 주어졌다. 상기 식물에는 물이 주어진 후에(수분 스트레스 경감) 증류수나 LPE 에그(100mg/L)나 LPE 18:1(100mg/L)이 다시 한 번 뿌려졌다. 한발 스트레스 동안에, 물, LPE 에그 및 LPE 18:1을 뿌린 식물은 심하게 시들었지만 물이 주어진 후 곧 팽압을 회복했다. 대조구(물을 뿌림) 식물은 슈트 생장이 늦어졌지만, LPE 에그 및 LPE 18:1을 뿌린 잎은 2, 3일 후에 활력있는 슈트 생장을 나타냈다. 도2는 한발 스트레스 완화 7일 후, LPE 18:1이 뿌려진 식물에서는 활력 있는 슈트 생장을, 그러나 물이 뿌려진 식물은 빈약한 슈트 생장을 나타낸다.
실시예 3:살충제 피해의 보호와 회복 증대
이미다클로프리드(imidacloprid)의 활성 구배(active gradient)가 있는 마라톤(Marathon : Olympic Chemical Co., PO Box K, Mainland, PA로부터 입수할 수 있음)은 식물에 있는 가루이(whitefly)를 구제하기 위해 사용되는 살충제이다. 이것은 침투 살충제이고 토양 살포(soil application)를 통하여 식물로 전해진다. 상기 살충제가 잎에 축적됨에 따라 상기 식물을 먹이로 하는 상기 곤충은 죽게 된다. 때때로 이 화학물질이 식물에 축적됨에 따라 식물에 유해한 결과를 가져올 수 있다. 이것을 테스트하기 위하여, 토마토 식물 cv.H9144(Heinz Co. 품종)는 온실 내의 20리터 포트에서 2달 동안 재배됐다. 살충제 마라톤이 분말형태로 포트 위의 토양에 살포된 지 7일 후에, 상기 식물은 이 살충제로 인한 잎 손상을 나타냈다. 많은 잎이 클로로필을 잃고 식물은 슈트 생장이 빈약했다. 살충제 처리 3주 후, 1% 에탄올을 포함하는 LPE 에그, LPE 18:1 또는 LPI 용액(각각 200mg/L)이 용액이 잎을 따라 흐르기 시작하는 지점에 뿌려졌다. 대조구 식물에는 1% 에탄올을 포함하는 증류수가 뿌려졌다. 상기 LPE 용액은 1㎖ 에탄올에 200mg의 LPE를 웨팅하고(wetting) 총 부피 1리터를 만들기 위해 증류수를 첨가하여 조제됐다. 그 다음에 상기 LPE 용액은 뿌리기 전에 1분 동안 초음파 처리됐다. 대조구 식물은 빈약한 슈트 생장이 계속되는데 반하여, LPE 에그, LPE 18:1 및 LPI 같은 리소인지질을 뿌린 식물은 뿌린 후 4-5일 내에 슈트 생장을 재개하였다. 도3은 뿌린 지 10일 후 물을 뿌린 식물(대조구)에 있어 빈약한 슈트 생장과 비교하여, LPE 18:1 또는 LPI를 뿌린 식물에 있어 활력있는 슈트 생장을 나타낸 사진이다.
실시예 4:손상 피해의 보호와 회복 증대
많은 곤충들이 식물을 손상시킨다. 곤충 손상을 모의 실험하는 것을 목표로 하는 연구는 식물에 손상을 입히기 위하여 일반적으로 집게를 사용한다. 예컨대, 최근 연구에서, 이 테크닉은 캐스터 빈(Ryu, S.B. et al.,Biochimica et Biophysica Acta, 1393:193-202, 1998)에 사용됐다. 껍질없는 캐스터 빈(Ricinus communisL. cv Hale) 종자가 3일 동안 축축한 질석(vermiculite)에서 암(暗)발아됐다. 상기 묘목은 각각 호글랜드(Hoagland) 영양 용액(Ryu, S.B. et al.,Biochimica et Biophysica Acta, 1393:193-202, 1998에 상세히 설명됨)으로 지하관계되고 질석과 펄라이트(perlite)의 혼합물(1:1, v/v)을 포함하는 플라스틱 포트로 이식됐다. 식물은 14시간 광주기와 23±2℃로 냉백색 형광에서 재배됐다. 약 8주 된 식물의 완전히 펴진 잎이 집게에 의해 기계적으로 손상됐고, 곧바로 물 또는LPE 에그(100mg/L)가 상처 부위에 각각 뿌려졌다. 상기 잎의 대조구(물을 뿌림) 부분은 1일 후 잎이 말리고 갈색으로 변했는데 반하여, LPE를 뿌린 잎 부분은 훨씬 덜 말리고 갈색으로 변했음을 나타냈다(도4). LPE를 뿌린 잎은 몇 일 동안 탱탱한 상태로 있었다. LPE를 뿌린 잎 부분에 있어서 손상 치유 징후가 관찰됐다(특히, 잎 손상 부위가 치유되고 초록색이 늘었다).
실시예 5:미생물 감염의 보호와 회복 증대
스무스 브롬그라스(Bromus inermisLeyss.) 식물이 온실에 있는 4리터 플라스틱 포트에서 재배됐다. 재배 조건 및 다른 세부사항은 실시예 1a에서 설명된 것과 같았다.
물 또는 LPE 에그/LPE 18:1/LPI(각각 25mg/L)가 균등 비율인 혼합물이 진균류(Cochliobolus sativus) 현탁 용액을 뿌리기 한시간 전에 상기 식물에 뿌려졌다. 이 진균류는 온대성 곡물과 잔디의 점무늬병(spot blotch)이나 ??(foot)(크라운(crown)) 및 뿌리 썩음을 일으키는 것으로 알려진다(Braverman, S.W.,Bot. Rev., 52:1-115, 1986). 진균류 현탁 용액은 증류수를 사용하여 아가(agar) 배지에서 배양된 진균류를 혼합하여 제조됐다. 습윤한 챔버에서 배양 2일 후, 상기 식물은 온실로 옮겨졌다. 진균류 접종 3-5일 후, 물을 뿌린 대조구 그라스(grass) 식물은 자주빛 갈색 반점이 잎의 전 범위에 걸쳐 퍼져있는 잎의 장애 증상이 나타났고, 상기 잎의 손상은 2주 후에도 분명했다. 반대로, LPE와 LPI 혼합물을 뿌린 식물은 보다 적은 진균류 감염 증상을 나타냈고, 잎의 손상은 2주 내에 극적으로 치유됐다(진균류 접종 12일 후 찍은 도5의 사진 참조).
실시예 6:사탕옥수수(sweet corn) 종자의 증대한 발아
사탕옥수수 종자(SS Jubilee, Wisconsin Crop Improvement Association, Madison WI로부터 입수한 증명종자)가 LPE 용액에 2시간 동안 침지되었다. 종자를 LPE 용액에서 건져내고, 50개의 종자를 2개의 종이 타월 위에 두고 증류수로 적신 후(한 줄에 5개의 종자), 종자를 다른 젖은 종이 타월로 덮었다. 종자가 있는 세 개의 타월은 금속 컨테이너에 두고 25℃에서 배양됐다. 상기 컨테이너는 플라스틱 덮개로 덮였고 상기 덮개는 고무 밴드로 단단히 닫혔다. 발아율은 4일 및 7일에 조사되었다. 절차는 공인 종자 분석자 협회(Association of Official Seed Analysts)에 의해 규정된 대로였다. 4회 반복실험이 각각의 반복실험마다 50개의 종자로 행해졌다. 결과는 하기 표2에 나타난 바와 같다. 이 결과는 LPE 용액에, 특히 5 및 10ppm 농도에서 흠뻑 젖은 상기 종자가 발아된 종자의 수를 극적으로 증가시켰음을 나타낸다. 또한 LPE를 처리한 종자는 더 큰(뿌리 및 슈트) 묘목을 생산했다.
| % 발아*50개의 종자로부터 생산된평균 생체량처 리 4일 후 7일 후 뿌리**(g) 슈트(g) |
| 물 53.5±1.3 57.5±1.3 1.0±0.1 7.6±0.3LPE(5ppm) 61.0±1.7 70.0±2.2 1.6±0.4 10.0±0.5LPE(10ppm) 69.0±2.6 71.5±2.8 1.3±0.1 8.7±0.2LPE(20ppm) 60.0±3.6 65.0±1.3 1.2±0.0 10.4±0.4* 평균±SE.(4회 반복실험의 평균, 각 반복실험은 50개의 종자 포함)** 제1 + 제2 뿌리 |
실시예 7:'SS Jubilee' 사탕옥수수 종자의 증대한 발아
SS Jubilee 사탕옥수수 종자는 LPE 용액에 2시간 동안 침지되었다. 종자는실시예 6에서 설명된 것과 같은 절차를 사용하여 배양되었다. 상기 발아율은 4일 및 7일 후에 측정되었다. 4회 반복실험이 각각의 반복실험마다 50개의 종자로 행해졌다. 결과는 하기 표3에 나타난 바와 같다. 다시, 실시예 6에서와 같이, LPE(10ppm)를 처리한 종자는 더 나은 발아를 나타냈고 보다 건장한(더 큰 크기) 식물을 산출했다. 상업적 수준에 관하여, 이것은 식물의 LPE 처리가 주어진 필드에서 더 많은 식물을 보증할 것이고 LPE 처리된 종자는 출발이 좋은 식물을 생산할 것이다.
| % 발아*50개의 종자로부터 생산된평균 생체량***처 리 4일 후 7일 후 뿌리**(g) 슈트(g) |
| 물 58.0±2.4 63.0±1.8 0.8±0.2 7.8±0.5LPE(1ppm) 68.5±4.0 76.5±4.6 0.9±0.1 9.1±0.81LPE(10ppm) 61.5±5.7 68.0±3.4 0.8±0.0 7.6±0.3LPE(10ppm) 73.8±2.8 78.0±2.3 1.1±0.1 10.4±0.4** 40회 개별적 측정의 평균*** 제1 + 제2 뿌리* 평균±SE.(4회 반복실험의 평균, 각 반복실험에 50개의 종자) |
실시예 8:H.2350 필드 옥수수(field corn) 종자의 증대한 발아
H.2350(Wisconsin Crop Improvement Association, Madison, Wisconsin로부터 입수한 증명종자) 필드 옥수수 종자는 LPE 용액에 침지되었다. 종자는 실시예 6에서 설명된 절차를 사용하여 8일 동안 25℃에서 배양되었다. 4회 반복실험이 각각의 반복실험마다 50개의 종자로 행해졌다. 결과는 하기 표4에 나타난 바와 같다. 사탕옥수수(SS Jublilee)에서와 같이, 필드 옥수수 종자의 LPE 처리는 종자 발아를 향상시켰을 뿐만 아니라 묘목의 크기를 증진시켰다.
| 생체량**처 리 % 발아*뿌리***(g) 슈트(g) |
| 물 93.0±1.0 12.7±0.3 14.4±0.2LPE(5ppm) 97.0±0.6 14.2±0.8 16.2±0.6LPE(10ppm) 98.5±1.0 13.6±0.3 15.6±0.7* 평균±SE.(4회 반복실험의 평균, 각 반복실험에 50개의 종자)** 50개의 종자로부터 생산된 평균 질량*** 제1 + 제2 뿌리 |
실시예 9:'하젤(Hazel)' 귀리의 증대한 발아
'하젤' 귀리((Wisconsin Crop Improvement Association, Madison, Wisconsin로부터 입수한 증명종자)는 LPE 또는 LPC에 침지되었다. 종자는 실내온도(23±2℃)에서 30분 또는 2시간 동안 침지된 후 종자 시험을 위하여 공인 종자 발아 시험 규칙(종자 시험 규칙은 공인 종자 분석자 협회에 의해 발행됨)을 사용하여 20℃에서 배양되었다. 4회의 반복실험이 각각 반복실험마다 100개의 종자에 행해졌다. 결과는 하기 표5에 나타난 바와 같다. 결과는, LPE(10ppm) 또는 LPE 및 LPC(각각 10ppm)에 침지된 종자가 발아된 종자의 비율을 증가시킴을 나타낸다. 또한, 대다수의 이 지질(lipid)로 처리된 종자가 더 일찍 발아했다. 이와 같이, 이 종자 처리는 종자 발아의 비율 및 양을 증가시켰다.
| % 발아 (평균±SE)처리 4일 후 10일 후30분 2시간 30분 2시간 |
| 물 75.5±1.9 75.5±3.7 83.0±1.6 87.3±4.0LPE(10ppm) 87.7±0.9 82.8±1.1 91.3±0.7 94.3±1.3LPE(10ppm) 82.5±1.7 82.0±1.2 90.8±1.1 93.5±1.0LPE+LPC(각각 10ppm) 85.5±1.9 84.5±1.7 92.0±2.0 96.3±0.5 |
실시예 10:'하젤(Hazel)' 귀리의 증대한 발아
'하젤' 귀리 종자는 실내 온도(23±2℃)에서 LPE 또는 LPC에 30분 동안 침지된 후, 묘목 활성 파라미터(뿌리 생체중 및 슈트 생체중)에 끼치는 영향을 평가하기 위하여 20℃에서 배양되었다. 값은 평균±SE이다(4회 반복). 결과는 하기 표6에 나타난 바와 같다. LPE(10ppm)으로 처리된 종자는 더 높은 뿌리 및 슈트 생체중을 가졌다. 이와 같이, LPE 처리는 묘목의 활력을 증가시켰다.
| 처리 묘목당 뿌리 생체중(mg) 묘목당 슈트 생체중(mg) |
| 물 40.7±3.0 121.8±6.8LPE(10ppm) 48.4±1.9 124.1±3.0LPC(10ppm) 40.4±2.7 108.9±4.5LPE+LPC(각각 10ppm) 43.1±2.5 115.0±5.5 |
실시예 11:'하젤(Hazel)' 귀리의 증대한 발아
'하젤' 귀리 종자는 실내 온도(23±℃)에서 LPE 또는 LPC에 2시간 동안 침지된 후, LPE 및 LPC의 영향 또는 묘목의 활력(뿌리 또는 슈트 생체중)을 평가하기 위하여 20℃에서 배양되었다. 값은 평균±SE이다(4회 반복). 결과는 하기 표7에 나타난 바와 같다. 결과는, LPE 또는 LPC 단독 또는 화합물(combination)이 뿌리 및 슈트의 생체중을 증가시킴을 나타낸다. 이와 같이, 지질에 2시간 침지하는 것은 증대한 묘목 활력의 결과를 가져왔다.
| 처리 묘목당 뿌리 생체중(mg) 묘목당 슈트 생체중(mg) |
| 물 41.1±1.2 117.6±6.0LPE(10ppm) 46.4±0.6 121.1±2.5LPC(10ppm) 48.9±0.7 130.4±2.7LPE+LPC(각각 10ppm) 48.8±2.3 120.8±2.1 |
여기에 인용된 참조는 참조문에 의해 통합된다.
본 발명은 전술한 설명과 실시예로서 설명된다. 설명에 개시된 발명으로서 다양한 변화가 당해 기술분야의 숙련된 사람들에게 명백해 질 것이기 때문에, 전술한 설명은 실시예를 한정하지 않는 설명으로서 의도된다. 첨부된 청구항의 범위 및 사상 내에서 모든 변화는 그것에 의하여 포함되는 것으로 의도된다.
다음 청구항에 규정되는 바와 같이 본 발명의 개념 및 범위를 벗어나지 않고 여기에 설명된 본 발명의 조성물, 작용, 배치에 변화가 가해질 수 있다.
Claims (25)
- 하기 식을 가진 적어도 하나의 리소인지질을 포함하는 효과적인 양의 조성물을 식물에 적용하는 단계를 포함하는,식물 또는 종자를 스트레스 손상으로부터 보호하는 방법.여기서 R1은 C5-C22아실옥시 및 C5-C22알콕시 그룹으로 구성된 그룹에서 선택되고;R2는 수소, 수산기, C1-C5아실옥시 및 C1-C5알콕시 그룹으로 구성된 그룹에서 선택되고; 그리고R3는 수소, 콜린, 에탄올아민, 글리세롤, 이노시톨 및 세린으로 구성된 그룹에서 선택되고, 여기서 R1과 R2는 대치할 수 있다.
- 제1항에 있어서, 상기 조성물은 적어도 하나의 활성화제를 더 포함하는 것을특징으로 하는 식물 또는 종자를 스트레스 손상으로부터 보호하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 리소인지질은 리소포스파티딜에탄올아민, 리소포스파티딜이노시톨, 또는 이들의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 또는 종자를 스트레스 손상으로부터 보호하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 조성물은 수용액인 것을 특징으로 하는 식물 또는 종자를 스트레스 손상으로부터 보호하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 조성물은 스트레스 손상에 노출되기 전에 식물 또는 종자에 적용되는 것을 특징으로 하는 식물 또는 종자를 스트레스 손상으로부터 보호하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 조성물은 단위 리터당 약 5.0에서 약 500mg의 리소인지질을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 또는 종자를 스트레스 손상으로부터 보호하는 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 활성화제는 에탄올, 터지톨(TERGITOL) 또는 실가드(SYLGARD) 309인 것을 특징으로 하는 식물 또는 종자를 스트레스 손상으로부터 보호하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 스트레스 손상은 비생물적 또는 생물적 스트레스의 결과인 것을 특징으로 하는 식물 또는 종자를 스트레스 손상으로부터 보호하는 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 비생물적 스트레스는 냉기, 결빙, 바람, 한발, 더위, 화학물질 또는 흡수의 결과인 것을 특징으로 하는 식물 또는 종자를 스트레스 손상으로부터 보호하는 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 화학물질은 살충제 또는 제초제인 것을 특징으로 하는 식물 또는 종자를 스트레스 손상으로부터 보호하는 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 비생물적 스트레스는 종자의 발아 동안에 흡수인 것을 특징으로 하는 식물 또는 종자를 스트레스 손상으로부터 보호하는 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 생물적 스트레스는 곤충, 선충류 또는 병원균에 의한 감염의 결과인 것을 특징으로 하는 식물 또는 종자를 스트레스 손상으로부터 보호하는 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 병원균은 진균류, 박테리아 또는 바이러스인 것을 특징으로 하는 식물 또는 종자를 스트레스 손상으로부터 보호하는 방법.
- 하기 식을 가진 적어도 하나의 리소인지질을 포함하는 효과적인 양의 조성물을 손상된 식물에 적용하는 단계를 포함하는, 스트레스 관련 손상으로부터 손상된 식물의 회복을 높이는 방법.여기서 R1은 C5-C22아실옥시 및 C5-C22알콕시 그룹으로 구성된 그룹에서 선택되고;R2는 수소, 수산기, C1-C5아실옥시 및 C1-C5알콕시 그룹으로 구성된 그룹에서 선택되고; 그리고R3는 수소, 콜린, 에탄올아민, 글리세롤(glycerol), 이노시톨 및 세린으로 구성된 그룹에서 선택되고, 여기서 R1과 R2는 대치할 수 있다.
- 제14항에 있어서, 상기 조성물은 적어도 하나의 활성화제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스트레스 관련 손상으로부터 손상된 식물의 회복을 높이는 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 리소인지질은 리소포스파티딜에탄올아민, 리소포스파티딜이노시톨, 리소포스파티딜콜린(lyshphosphatidylcholine) 또는 이들의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 스트레스 관련 손상으로부터 손상된 식물의 회복을 높이는 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 조성물은 수용액인 것을 특징으로 하는 스트레스 관련 손상으로부터 손상된 식물의 회복을 높이는 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 조성물은 스트레스 손상에 노출된 후 식물에 뿌려지는 것을 특징으로 하는 스트레스 관련 손상으로부터 손상된 식물의 회복을 높이는 방법.
- 제18항에 있어서, 상기 스트레스 손상은 비생물적 또는 생물적 스트레스의 결과인 것을 특징으로 하는 스트레스 관련 손상으로부터 손상된 식물의 회복을 높이는 방법.
- 제19항에 있어서, 상기 비생물적 스트레스는 냉기, 결빙, 바람, 한발, 더위, 화학물질 또는 흡수의 결과인 것을 특징으로 하는 스트레스 관련 손상으로부터 손상된 식물의 회복을 높이는 방법.
- 제20항에 있어서, 상기 화학물질은 살충제 또는 제초제인 것을 특징으로 하는 스트레스 관련 손상으로부터 손상된 식물의 회복을 높이는 방법.
- 제19항에 있어서, 상기 생물적 스트레스는 곤충, 선충류 또는 병원균에 의한 감염의 결과인 것을 특징으로 하는 스트레스 관련 손상으로부터 손상된 식물의 회복을 높이는 방법.
- 제22항에 있어서, 상기 병원균은 진균류, 박테리아 또는 바이러스인 것을 특징으로 하는 스트레스 관련 손상으로부터 손상된 식물의 회복을 높이는 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 조성물은 단위 리터당 약 5.0에서 약 500mg의 리소인지질을 포함하는 것을 특징으로 하는 스트레스 관련 손상으로부터 손상된 식물의 회복을 높이는 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 활성화제는 에탄올, 터지톨(TERGITOL) 또는 실가드(SYLGARD) 309인 것을 특징으로 하는 스트레스 관련 손상으로부터 손상된 식물의 회복을 높이는 방법.
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