KR20130115270A - 식물의 수분 스트레스를 경감시키는 방법 - Google Patents

식물의 수분 스트레스를 경감시키는 방법 Download PDF

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아사코 나가사와
후지오 무쿠모토
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스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명에서는, 식(I)의 화합물 및 이의 농학적으로 허용되는 염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물의 유효량을, 수분 스트레스 조건에 노출되었거나 노출될 식물에 적용하는 것을 포함하는, 식물의 수분 스트레스를 경감시키는 방법이 제공된다.

Description

식물의 수분 스트레스를 경감시키는 방법 {METHOD FOR REDUCING WATER STRESS IN PLANTS}
본 발명은, 식물의 수분 스트레스를 경감시키는 방법에 관한 것이다.
식물은, 강우나 관개수의 부족으로 인해 토양 중의 수분 함량이 감소한 조건에 노출되는 이른바 건조 스트레스나, 강우나 관개수의 과잉으로 인해 토양 중의 수분 함량이 증가해 뿌리 주변이 과습 상태가 되는 이른바 과습스트레스에 노출되면, 세포의 생리 기능이 저하되고 여러가지 장해가 나타날 수 있다. 식물호르몬이나 식물 생장 조절제와 같은 몇몇 화학 물질이, 식물의 건조 스트레스나 과습스트레스와 같은 수분 스트레스를 경감시키는 효과를 내는 것으로 알려져 있지만 (Journal of Plant Growth Regulation (2010) 29: 366-374), 이들 효과는 만족스러운 것은 아니다.
본 발명은, 식물의 수분 스트레스를 경감시키는 방법 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 특정의 화합물을 적용한 식물이 수분 스트레스에 노출되었을 때 수분 스트레스에 의한 영향이 억제된다는 발견에 기초하고 있다.
즉, 본 발명은 하기를 제공한다:
[1] 수분 스트레스 조건에 노출된 또는 노출될 식물에, 하기 식(I)로 표시되는 화합물 및 이의 농학적으로 허용되는 염으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 화합물(이하, 본 화합물이라 지칭함)의 유효량을 적용하는 것을 포함하는, 식물의 수분 스트레스를 경감시키는 방법(이하, 본 발명 방법이라고 지칭함):
Figure pct00001
[식 중,
R1은 페닐기, 나프틸기 또는 방향족 헤테로시클릭기를 나타내고, 이들 기는 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 하나 이상의 할로겐 원자로 임의 치환되는 C1-C6 알킬기, 하나 이상의 할로겐 원자로 임의 치환되는 C1-C6 알콕시기, 하나 이상의 할로겐 원자로 임의 치환되는 C1-C6 알킬티오기, 하나 이상의 할로겐 원자로 임의 치환되는 C2-C6 알케닐기, 하나 이상의 할로겐 원자로 임의 치환되는 C2-C6 알키닐기, 아미노기, C1-C6 알킬아미노기 및 디(C1-C6 알킬)아미노기로부터 선택되는 1 내지 5개의 기로 임의 치환되고;
R2는 히드록실기, 아미노기 또는 C1-C6 알콕시기를 나타내고;
X는 직쇄형 또는 분지형 C1-C6 알킬렌기를 나타내고,
Y는 직쇄형 또는 분지형 C1-C6 알킬렌기 또는 직쇄형 또는 분지형 C2-C6 알케닐렌기를 나타냄].
[2] 식(I)에 있어서,
R1이 페닐기, 1-나프틸기 또는 3-인돌릴 기이고, 이때, 이들 기에서 하나 이상의 수소 원자는 할로겐 원자, 히드록실기, 니트로기, C1-C6 알킬기 및 C1-C6 알콕시기로부터 선택되는 1 내지 5개의 기로 임의 치환되고;
R2가 히드록실기, 아미노기 또는 C1-C6 알콕시기이고;
X가 직쇄형 또는 분지형 C1-C6 알킬렌기이고;
Y가 직쇄형 또는 분지형 C1-C6 알킬렌기 또는 직쇄형 또는 분지형 C2-C6 알케닐렌기인, [1] 에 기재된 방법.
[3] 식(I)에 있어서,
R1이 페닐기, 4-요오도페닐기, 1-나프틸기 또는 3-인돌릴 기이고;
R2가 히드록실기 또는 메톡시 기이고;
X가 에틸렌기 또는 테트라 메틸렌기이고;
Y가 에틸렌기 또는 트리메틸렌기인, [1] 에 기재된 방법.
[4] 식(I)의 화합물이, 하기 화합물로부터 선택되는 화합물인 [1]에 기재된 방법:
(1) 4-옥소-4-(2-페닐에틸)아미노부티르산(이하, 화합물 A로 지칭함),
(2) 메틸 4-옥소-4-(4-페닐부틸)아미노부티레이트(이하, 화합물 B로 지칭함),
(3) 메틸 4-옥소-4-(2-페닐에틸)아미노부티레이트(이하, 화합물 C로 지칭함),
(4) 4-옥소-4-(4-페닐부틸)아미노부티르산(이하, 화합물 D로 지칭함),
(5) 5-옥소-5-[2-(3-인돌릴)에틸]아미노발레르산(이하, 화합물 E로 지칭함),
(6) 5-옥소-5-[(1-나프틸)메틸]아미노발레르산(이하, 화합물 F로 지칭함), 및
(7) 메틸 4-옥소-4-[2-(4-요오도페닐)에틸]아미노부티레이트(이하, 화합물 G로 지칭함).
[5] 적용 방법이 종자 처리인, [1] ~ [4] 에 기재된 방법.
[6] 종자 처리가, 종자 100kg당 1 내지 30g의 양의 본 화합물로 처리하는 종자 처리인, [5] 에 기재된 방법.
[7] 식물이 벼, 옥수수, 대두 또는 밀인, [1] ~ [6] 에 기재된 방법.
[8] 식물이 유전자 재조합 식물인 [1] ~ [7] 에 기재된 방법.
[9] 수분 스트레스가 건조 스트레스인 [1] ~ [8] 에 기재된 방법.
[10] 수분 스트레스가 과습스트레스인 [1] ~ [8] 에 기재된 방법.
[11] 수분 스트레스가, 하기 식물 표현형 중 적어도 l개의 식물 표현형의 변화에 의해 나타나는 [1] ~ [10] 에 기재된 방법:
(1) 발아율,
(2) 입모율 (seedling establishment rate),
(3) 건전엽 수,
(4) 식물 길이,
(5) 식물 중량,
(6) 잎 면적,
(7) 잎 색,
(8) 종자 또는 과실의 수 또는 중량,
(9) 수확물의 품질,
(10) 착화율 또는 결실율 (fruit setting rate),
(11) 엽록소 형광수율,
(12) 수분 함량,
(13) 잎표면 온도, 및
(14) 증산 용량.
[12] 식물의 수분 스트레스를 경감시키기 위한, 상기 [1]의 식(I)로 표시되는 화합물 및 이의 농학적으로 허용되는 염으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 화합물의 용도.
[13] 수분 스트레스가 하기의 식물 표현형 중 적어도 1개의 식물 표현형의 변화에 의해 나타나는 [12] 의 용도:
(1) 발아율,
(2) 입모율,
(3) 건전엽 수,
(4) 식물 길이,
(5) 식물 중량,
(6) 잎 면적,
(7) 잎 색,
(8) 종자 또는 과실의 수 또는 중량,
(9) 수확물의 품질,
(10) 착화율 또는 결실율,
(11) 엽록소 형광수율,
(12) 수분 함량,
(13) 잎표면 온도, 및
(14) 증산 용량.
본 발명 방법을 사용하는 것에 의해, 식물의 수분 스트레스를 경감시키는 것이 가능해진다.
본 발명에 있어서, "수분 스트레스"란, 건조 스트레스 및 과습스트레스를 포함한다. "건조 스트레스"란, 강우나 관개수의 부족으로 인해 토양 중의 수분 함량이 감소해 수분 흡수가 저해되는 조건에 식물이 노출되는 스트레스를 의미하고, "과습스트레스"란, 과잉인 강우나 관개수에 의해 토양 중의 수분 함량이 증가해 뿌리 주변이 과습 상태가 되는 조건에 식물이 노출되는 스트레스를 의미한다. 수분 스트레스는, 식물에 있어서, 그 세포의 생리 기능을 저하시키고 그 결과 여러가지 장해를 야기하는 요인이 된다.
건조 스트레스가 있는 조건으로서는, 식물이 재배되는 토양의 종류에 따라 값은 상이할 수 있으나, 예를 들어, 식물이 재배되고 있는 토양의 함수율이 15 중량% 이하, 나아가서는 10 중량% 이하, 나아가서는 7.5 중량% 이하이거나, 또는, 식물이 재배되고 있는 토양의 pF값이, 2.3 이상, 나아가서는 2.7 이상, 나아가서는 3.0 이상인 것이다.
과습스트레스가 있는 조건으로서는, 식물이 재배되는 토양의 종류에 따라 값은 상이할 수 있으나, 예를 들어, 식물이 재배되고 있는 토양의 함수율이 30 중량% 이상, 나아가서는 40 중량% 이상, 나아가서는 5O중량% 이상이거나, 또는, 식물이 재배되고 있는 토양의 pF값이, 1.7 이하, 나아가서는 1.O 이하, 나아가서는 O.3 이하인 것이다. 본원에 사용되는 바와 같이, pF값은, 문헌["Method for pF Value Measurement", p61 and 62 of "Dojyo, Shokubutsu Eiyo, Kankyo Jiten (Encyclopedia of Soil, Plant Nutrition and Environment)" (TAIYOSHA Co., Ltd., 1994, Matsuzaka et al.)]에서 정의되는 값이다.
식물의 수분 스트레스는, 수분 스트레스에 노출되어 있지 않은 식물과 노출된 식물의 후술되는 식물 표현형 변화를 비교함으로써 파악된다. 즉, 하기 식물 표현형은 식물의 수분 스트레스의 지표가 된다.
<식물 표현형>
(1) 발아율,
(2) 입모율,
(3) 건전엽 수,
(4) 식물 길이,
(5) 식물 중량,
(6) 잎 면적,
(7) 잎 색,
(8) 종자 또는 과실의 수 또는 중량,
(9) 수확물의 품질,
(10) 착화율 또는 결실율,
(11) 엽록소 형광수율,
(12) 수분 함량,
(13) 잎표면 온도, 및
(14) 증산 용량.
본 명세서에 있어서는, 수분 스트레스를 이하의 식에서 나타내는 "스트레스의 강도"에 의해 정량화할 수 있다.
식: "스트레스의 강도" = 100 × "수분 스트레스에 노출되어 있지 않은 식물에 있어서의 어느 하나의 식물 표현형" / "수분 스트레스에 노출된 식물에 있어서의 어느 하나의 식물 표현형"
본 발명 방법은, 상기 식에서 나타내는 "스트레스의 강도"가, 105 내지 450, 바람직하게는 110 내지 200, 보다 바람직하게는 115 내지 160인 수분 스트레스에 노출된 또는 노출될 식물에 적용한다.
식물이 수분 스트레스에 노출됨으로써, 상기의 표현형 중 적어도 l개가 변화한다. 즉, 하기가 관찰되며:
(1) 발아율 저하,
(2) 입모율 저하,
(3) 건전엽 수의 감소,
(4) 식물 길이 저하,
(5) 식물 중량 감소,
(6) 잎 면적 증가율의 지연,
(7) 잎색 퇴색,
(8) 종자 혹은 과실의 수 또는 중량의 감소,
(9) 수확물의 품질의 악화,
(10) 착화율 또는 결실율의 저하,
(11) 엽록소 형광수율의 저하,
(12) 수분 함량의 감소,
(13) 잎표면 온도의 상승, 또는
(14) 증산 용량의 저하,
이것을 지표로서 식물의 수분 스트레스의 크기를 측정할 수 있다.
본 발명은, 본 화합물을 식물에 적용함으로써, 수분 스트레스에 노출된 또는 노출될 식물의 상기 수분 스트레스에 의한 영향을 경감시키는 방법이다. 수분 스트레스의 경감 효과는, 본 화합물을 처리한 식물과 처리하지 않은 식물을, 당해 식물이 수분 스트레스에 노출된 후의 상기 지표를 비교함으로써 평가할 수 있다.
본 발명에 있어서 대상이 되는 식물이 수분 스트레스에 노출될 수 있는 단계는, 발아기, 영양 생장기, 생식 생장기, 수확기를 포함한 모든 식물의 생육 단계를 포함한다.
본 발명에서 사용되는 본 발명의 화합물의 적용 기간은 식물의 임의의 생장 단계일 수 있고, 이의 예는 발아기 예컨대 파종 이전, 파종시, 파종 이후 및 출아 전후; 영양 생장기 예컨대 육묘시, 모종 이식시, 삽목 또는 접합시, 또는 모심기 이후의 생장시; 생식 생장기 예컨대 개화전, 개화 도중, 개화 이후, 출수 직전 또는 출수 기간 동안; 및 수확 기간 예컨대 수확 예정 이전, 성숙 예정 이전, 또는 과실의 착색 개시 기간을 포함한다. 또한, 본 화합물이 적용되는 식물은, 수분 스트레스에 노출된 식물 또는 노출될 식물일 수 있다. 즉, 수분 스트레스에 노출된 식물뿐 아니라, 수분 스트레스에 노출되기 전의 식물에 예방적으로 적용할 수 있다.
본 방법에 사용되는 화합물은, 하기 식(I)의 화합물 및 이의 농학적으로 허용되는 염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1개의 화합물이다:
Figure pct00002
[식 중,
R1은 페닐기, 나프틸기 또는 방향족 헤테로시클릭기를 나타내며, 이들 기는 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 하나 이상의 할로겐 원자로 임의 치환되는 C1-C6의 알킬기, 하나 이상의 할로겐 원자로 임의 치환되는 C1-C6 알콕시기, 하나 이상의 할로겐 원자로 임의 치환되는 C1-C6 알킬티오기, 하나 이상의 할로겐 원자로 임의 치환되는 C2-C6 알케닐기, 하나 이상의 할로겐 원자로 임의 치환되는 C2-C6의 알키닐기, 아미노기, C1-C6 알킬 아미노기 및 디(C1-C6 알킬)아미노기로부터 선택되는 1 내지 5개의 기로 임의 치환되고,
R2는 히드록실기, 아미노기 또는 C1-C6 알콕시기를 나타내고,
X는 직쇄형 또는 분지형 C1-C6 알킬렌기를 나타내고,
Y는 직쇄형 또는 분지형 C1-C6 알킬렌기 또는 직쇄형 또는 분지형 C2-C6 알케닐렌기를 나타냄].
본 화합물은, 일본 공개특허 제 4087942호 또는 일본 미심사 공개특허 2001-139405에 기재된 화합물이며, 예를 들어, 당해 공보에 기재된 방법에 의해 합성할 수 있다.
본 화합물은 바람직하게는, 식(I)에 있어서,
R1이 페닐기, 1-나프틸기 또는 3-인돌릴 기(이때, 이들 기에서 하나 이상의 수소 원자는 할로겐 원자, 히드록실기, 니트로기, C1-C6 알킬기 및 C1-C6 알콕시기로부터 선택되는 1 내지 5개의 기로 임의 치환됨)이고,
R2가, 히드록실기, 아미노기 또는 C1-C6 알콕시기가며,
X가, 직쇄형 또는 분지형 C1-C6 알킬렌기이며,
Y가, 직쇄형 또는 분지형 C1-C6 알킬렌기 또는 직쇄형 또는 분지형 C2-C6 알케닐렌기인
화합물 및 이의 농학적으로 허용되는 염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 l개의 화합물이다.
본 화합물은 더욱 바람직하게는, 식(I)에 있어서,
R1이 페닐기, 4-요오도페닐기, 1-나프틸기 또는 3-인돌릴 기이며,
R2가 히드록실기 또는 메톡시 기이며,
X가 에틸렌기 또는 테트라 메틸렌기이며,
Y가 에틸렌기 또는 트리메틸렌기인
화합물 및 이의 농학적으로 허용되는 염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1개의 화합물이다.
본 화합물은 구체적으로는, 하기를 포함하며:
(1) 4-옥소-4-(2-페닐에틸)아미노부티르산,
(2) 메틸 4-옥소-4-(4-페닐부틸)아미노부티레이트,
(3) 메틸 4-옥소-4-(2-페닐에틸)아미노부티레이트,
(4) 4-옥소-4-(4-페닐부틸)아미노부티르산,
(5) 5-옥소-5-[2-(3-인돌릴)에틸]아미노 발레르산,
(6) 5-옥소-5-[(1-나프틸)메틸]아미노 발레르산, 및
(7) 메틸 4-옥소-4-[2-(4-요오도페닐)에틸]아미노부티레이트,
당해 화합물은, 식물의 수분 스트레스를 효과적으로 경감시킬 수 있다는 점에서 바람직하다.
본 화합물은, 염기와의 염일 수 있다. 식(1)에서 나타내지는 화합물의 염기성 염의 예는 하기를 포함한다:
알칼리 금속 염, 알칼리 토금속 염 등의 금속염(예를 들어, 나트륨, 칼륨, 또는 마그네슘의 염);
암모니아와의 염;
모르폴린, 피페리딘, 피롤리딘, 모노-저급 알킬 아민, 디-저급 알킬아민, 트리-저급 알킬 아민, 모노-히드록시 저급 알킬 아민, 디히드록시 저급 알킬아민, 트리-히드록시 저급 알킬 아민 등의 유기 아민과의 염.
본 발명의 방법에서 사용되는 본 발명의 화합물은 단독으로 사용될 수 있거나, 이하 기재되는 다양한 불활성 성분을 사용하여 제형화된 후에 사용될 수 있다.
제형에 사용되는 고체 담체의 예는 미세 분말 또는 과립 예컨대 미네랄 예컨대 카올린 클레이, 애터펄자이트 클레이, 벤토나이트, 몬트모릴로나이트, 산 화이트 클레이, 피로필라이트, 탈크, 규조토 및 방해석; 천연 유기 물질 예컨대 옥수수 잎대 분말 및 호두 겉껍질 분말; 합성 유기 물질 예컨대 우레아; 염 예컨대 칼슘 카르보네이트 및 암모늄 술페이트; 합성 무기 물질 예컨대 합성 함수 산화규소이며; 액체 담체로서, 방향족 탄화수소 예컨대 자일렌, 알킬벤젠 및 메틸나프탈렌; 알코올 예컨대 2-프로판올, 에틸렌글리콜, 프로필렌 글리콜, 및 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르; 케톤 예컨대 아세톤, 시클로헥사논 및 이소포론; 식물성 오일 예컨대 대두유 및 면실유; 석유 지방족 탄화수소, 에스테르, 디메틸술폭시드, 아세토니트릴 및 물을 포함한다.
계면활성제의 예는 음이온성 계면활성제 예컨대 알킬 술페이트 에스테르 염, 알킬아릴 술포네이트 염, 디알킬 술포숙시네이트 염, 폴리옥시에틸렌 알킬아릴 에테르 포스페이트 에스테르 염, 리그노술포네이트 염 및 나프탈렌 술포네이트 포름알데히드 중축합물; 및 비이온성 계면활성제 예컨대 폴리옥시에틸렌 알킬 아릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬폴리옥시프로필렌 블록 공중합체 및 소르비탄 지방산 에스테르 및 양이온성 계면활성제 예컨대 알킬트리메틸암모늄 염을 포함한다.
기타 제형 보조제의 예는 수용성 중합체 예컨대 폴리비닐 알코올 및 폴리비닐피롤리돈, 다당류 예컨대 아라비아검, 알긴산 및 이의 염, CMC (카르복시메틸셀룰로오스), 잔탄검, 무기 물질 예컨대 알루미늄 마그네슘 실리케이트 및 알루미나 졸, 방부제, 착색제 및 안정화제 예컨대 PAP (산 포스페이트 이소프로필) 및 BHT 를 포함한다.
본 발명의 방법은 일반적으로 식물 또는 식물의 생장 장소에 본 발명의 화합물의 유효량을 적용함으로써 수행된다. 본 발명의 화합물이 적용되는 식물은 다양한 형태 또는 부위일 수 있으며, 예컨대 엽면, 싹, 꽃, 과실, 이삭 또는 수상 꽃차례 (spike), 종자, 구근, 줄기 괴경, 뿌리 및 모종이다. 본원에서 사용된 바와 같이, 구근은 원반모양 줄기, 구경, 뿌리줄기, 덩이뿌리 및 근상체를 의미한다. 본 명세서에서, 모종은 꺾꽂이 종서 (cutting) 및 사탕 수수 줄기 꺾꽂이 종서를 포함한다. 식물의 생장 장소의 예는 식물을 파종하기 이전 또는 이후의 토양을 포함한다.
본 발명의 화합물이 식물 또는 식물의 생장 장소에 적용되는 경우, 본 화합물은 1 회 이상 표적 식물에 적용된다.
본 발명의 방법에서 적용 방법의 특정 예는 식물의 엽면, 꽃 기관 또는 이삭 또는 수상 꽃차례의 처리, 예컨대 엽면 분무; 종자의 처리 예컨대 종자 소독, 종자 침지 또는 종자 코팅; 모종의 처리; 구근의 처리; 및 식물의 재배지의 처리 예컨대 토양 처리를 포함한다. 이들 중, 종자 처리 및 구근 처리가 바람직하다.
개화전, 개화중, 개화 후를 포함한 개화 시기에 있어서의 꽃병, 출수 시기의 이삭 등, 식물의 특정의 부위에만 적용하거나, 식물 전체에 적용할 수 있다.
본 발명 방법에서의 토양 처리 방법의 예는 토양에 대한 분무, 토양 혼입 및 토양으로의 화학물질 액체의 관류 (화학물질 액체의 관주, 토양 주입 및 화학물질 액체의 적하) 를 포함한다. 처리하고자 하는 장소의 예는 식혈 (planting hole), 고랑, 식혈 부근, 고랑 부근, 재배지의 전체 표면, 토양과 식물 사이의 부분, 뿌리 사이 영역, 나무 줄기 아래 영역, 주요 고랑, 배양토, 육묘 상자, 육묘 트레이 및 파종상을 포함한다. 처리 기간의 예는 파종전, 파종시, 파종직후, 육묘 기간, 모심기 이전, 모심기시, 및 모심기 이후의 생장기를 포함한다. 상기 토양 처리에서, 본 발명의 화합물 중 둘 이상의 유형이 식물에 동시에 적용될 수 있거나, 고체 비료 예컨대 본 발명의 화합물을 함유하는 페이스트 비료가 토양에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 화합물은 관주 액체에 혼합될 수 있고, 이의 예는 관주 설비 (관주 튜브, 관주 파이프 및 스프링클러 등) 에 대한 주입, 고랑 사이의 관수 (flooding) 액체로의 혼합 및 수경재배용 매질에의 혼합을 포함한다. 대안적으로, 관주 액체는 사전에 본 발명의 화합물과 혼합될 수 있고, 예를 들어 상기 언급된 관주 방법 및 기타 방법 예컨대 스프링클링 및 관수를 포함하는 적절한 관주 방법에 의한 처리에 사용된다. 대안적으로, 본 발명의 화합물은 수지 제형의 시트 또는 끈으로 작물을 권취하여, 작물이 끈으로 둘러싸이도록 작물의 주변에 수지 제형의 끈을 두고/두거나 작물의 뿌리 근방의 토양 표면에 수지 제형의 시트를 깔아서 적용될 수 있다.
본 발명 방법에 있어서의 종자 처리 또는 구근 처리는, 예를 들어, 식물의 종자 또는 구근에 본 화합물을 처리하는 방법이며, 구체적으로는, 예를 들어, 본 화합물의 현탁액을 종자 표면 혹은 구근 표면에 살포하고 분무하는 처리가 있으며, 본 화합물의 수화제, 유제, 또는 액상수화제 등에 소량의 물을 첨가하거나, 또는 종자 혹은 구근에 적용하는 도말 처리, 본 화합물의 용액에 일정시간 종자를 침지시키는 침지 처리, 필름 코팅 처리, 펠렛 코팅 처리가 있다.
본 발명의 방법에서 모종의 처리의 예는 물로 본 발명의 화합물을 희석시킴으로써 제조된 활성 성분의 적절한 농도를 갖는 희석물을 전체 모종에 분무하는 분무 처리, 희석물에 모종을 침지시키는 침지 처리, 및 전체 모종에 분제 (dust formulation) 로 제형화된 본 발명의 화합물을 부착시키는 코팅 처리를 포함한다. 모종을 심기 이전 또는 이후의 토양 처리 방법의 예는 물로 본 발명의 화합물을 희석시켜 제조된 활성 성분의 적절한 농도를 갖는 희석물을 모종을 심은 후에 모종 또는 모종을 심은 토양 주변에 분무하는 방법, 및 모종을 심은 이후 모종을 심은 토양 주변에 고체 제형 예컨대 과립으로 제형화된 본 발명의 화합물을 분무하는 방법을 포함한다.
본 발명의 화합물은 수경재배에서 수경재배용 매질과 혼합될 수 있고, 또한 조직 배양에서 배지 성분 중 하나로 사용될 수 있다. 본 발명의 화합물이 수경재배에 사용되는 경우, 이는 통상적으로 사용되는 수경재배용 배지, 예컨대 ENSHI 에 0.001 내지 10,000 ppm 범위 내의 농도로 용해 또는 현탁될 수 있다. 본 발명의 화합물이 조직 배양 또는 세포 배양시에 사용되는 경우, 이는 통상적으로 사용되는 식물 세포 배양용 배지, 예컨대 MS 배지에 0.001 내지 10,000 ppm 범위 이내의 농도로 용해 또는 현탁될 수 있다. 이러한 경우 보통의 방법에 따라, 탄소 공급원으로서 다당류, 다양한 식물 호르몬 등이 적절하게 첨가될 수 있다.
본 발명의 화합물이 식물 또는 식물의 생장 장소의 처리에 사용되는 경우, 처리량은 처리하고자 하는 식물의 종류, 제형 형태, 처리 기간 및 기상 조건에 따라 변화될 수 있지만, 일반적으로 활성 성분 양에 대하여 1,000 ㎡ 당 0.1 내지 1,000 g, 바람직하게는 1 내지 500 g 범위 내에 있다. 본 발명의 화합물이 전체 토양에 혼입되는 경우, 처리량은 일반적으로 활성 성분 양에 대하여 1,000 ㎡ 당 0.1 내지 1,000 g, 바람직하게는 1 내지 500 g 의 범위 내에 있다. 이 경우, 에멀젼, 수화제, 액상수화제 및 마이크로캡슐은 일반적으로 물로의 희석 이후 분무에 의한 처리에 사용된다. 이러한 경우, 본 화합물의 농도는 일반적으로 0.01 내지 10,000 ppm, 바람직하게는 1 내지 5,000 ppm 의 범위 내에 있다. 분제 및 과립은 일반적으로 희석 없이 그 자체로 처리에 사용된다.
종자 처리 또는 구근 처리에 있어서는, 종자 100 kg 당 본 화합물의 중량은, 통상 O.1 내지 100 g, 바람직하게는 1 내지 30 g의 범위이다. 본 처리에 사용하는 종자 또는 구근은, 예를 들어 100 g 이하 중량인 것, 바람직하게는 20 g 이하의 것, 보다 바람직하게는 O.5 g 이하의 것, 한층 더 보다 바람직하게는 50 mg 이하 중량인 것이다. 종자 또는 구근의 예는, 예를 들어, 바람직하게는 대두, 옥수수, 벼 및 밀, 보다 바람직하게는 벼 및 밀을 포함한다.
모종의 처리에서, 모종 당 본 발명의 화합물의 중량은 일반적으로 0.01 내지 20 mg, 바람직하게는 0.5 내지 8 mg 의 범위 이내에 있다. 모종 심기 이전 또는 이후의 토양의 처리에서, 1,000 ㎡ 당 본 발명의 화합물의 중량은 일반적으로 0.1 내지 100 g, 바람직하게는 1 내지 50 g 의 범위 이내에 있다.
본 발명에 의해 수분 스트레스 경감이 가능한 식물로서 이하와 같은 것을 들 수 있다.
농작물: 옥수수, 쌀, 밀, 대맥, 호밀, 귀리, 수수, 목화, 대두, 땅콩, 메밀, 사탕무, 카놀라, 평지씨, 해바라기, 사탕수수, 담배 및 완두 등;
야채: 가지과 야채 (가지, 토마토, 피망, 고추, 감자 등), 박과 야채 (오이, 호박, 쥬키니, 수박, 멜론, 스쿼시 등), 십자화과 야채 (왜무, 순무, 서양 고추냉이, 콜라비, 배추, 양배추, 겨자, 브로콜리, 콜리 플라워 등), 엉거시과 야채 (우엉, 쑥갓, 아티초크, 양상추 등), 백합과 야채 (파, 양파, 마늘 및 아스파라거스), 미나리과 야채 (당근, 파슬리, 샐러리, 파스닙 등), 명아주과 야채 (시금치, 근대 등), 차조기과 야채 (차조기, 민트, 바질 등), 딸기, 고구마, 참마, 토란 등;
화훼;
관엽 식물;
잔디;
과수: 인과류 (사과, 서양배, 일본배, 모과, 마르멜로 등), 핵과류 (복숭아, 자두, 넥타린, 매실, 체리, 살구, 프룬 등), 감귤류 (귤, 오렌지, 레몬, 라임, 그레이프후르츠 등), 견과류 (밤, 호두, 헤이즐넛, 아몬드, 피스타치오, 캐슈넛, 마카다미아 등), 장과류 (블루베리, 크랜베리, 블랙베리, 라즈베리 등), 포도, 감, 올리브, 동양 자두, 바나나, 커피, 대추야자, 코코넛 등; 및
과수 이외의 나무; 차, 뽕나무, 꽃 식물, 가로수 (물푸레나무, 자작나무, 층층나무, 유칼립투스, 은행나무, 라일락, 단풍나무, 참나무, 포플러, 유다나무, 풍나무, 버즘나무, 느티나무, 측백나무, 전나무, 솔송나무, 향나무, 소나무, 가문비나무 및 주목나무) 등.
본 발명에 의해 수분 스트레스 경감이 가능한 식물로서는 보다 바람직하게는 벼, 옥수수, 대두 및 밀을 들 수 있다.
상기 "식물" 은 HPPD 저해제 예컨대 이속사플루톨, ALS 저해제 예컨대 이마제타피르 또는 티펜술푸론-메틸, EPSP 신테타아제 저해제 예컨대 글리포세이트, 글루타민 신테타아제 저해제 예컨대 글루포시네이트, 아세틸-CoA 카르복실라아제 저해제 예컨대 세톡시딤, 및 제초제 예컨대 브로모자이닐, 디캄바, 2,4-D 등에 대한 내성이 고전적인 육종법 또는 유전 공학 기술에 의해 부여되는 식물을 포함한다.
내성이 고전적인 육종법에 의해 부여된 "식물" 의 예는 이미다졸리논 ALS 저해 제초제 예컨대 이마제타피르에 내성인 평지씨, 밀, 해바라기 및 쌀을 포함하고, 이는 Clearfield (등록 상표) 의 상품명으로 이미 시판되고 있다. 유사하게, 술포닐우레아 ALS 저해 제초제 예컨대 티펜술푸론-메틸에 대한 내성이 고전적인 육종법에 의해 부여된 대두가 있는데, 이는 STS 대두의 상품명으로 이미 시판되고 있다. 유사하게, 아세틸-CoA 카르복실라아제 저해제 예컨대 트리온 옥심 또는 아릴옥시 페녹시프로피온산 제초제에 대한 내성이 고전적인 육종법에 의해 부여된 예는 SR 옥수수를 포함한다. 아세틸-CoA 카르복실라아제 저해제에 대한 내성이 부여된 식물은 [Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (Proc. Natl. Acad. Sci. USA), vol. 87, pp. 7175-7179 (1990)] 에 기재되어 있다. 아세틸-CoA 카르복실라아제 저해제에 내성인 아세틸-CoA 카르복실라아제의 변형이 [Weed Science, vol. 53, pp. 728-746 (2005)] 에 보고되어 있고, 아세틸-CoA 카르복실라아제 저해제에 내성인 식물은 유전 공학 기술에 의해 식물에 상기 아세틸-CoA 카르복실라아제 변형의 유전자를 식물에 도입하거나, 식물 아세틸-CoA 카르복실라아제에 내성이 부여된 변형을 도입함으로써 생성될 수 있다. 또한, 아세틸-CoA 카르복실라아제 저해제 또는 ALS 저해제 등에 내성인 식물은 키메라플라스티 (Chimeraplasty) 기술 (Gura T.1999. Repairing the Genome's Spelling Mistakes. Science 285:316-318) 로 대표되는 염기 치환 변형이 도입된 핵산을 식물 세포에 도입하여, 식물의 아세틸-CoA 카르복실라아제 유전자 또는 ALS 유전자에 부위-특이적 아미노산 치환 변형을 도입함으로써 생성될 수 있다.
내성이 유전 공학 기술에 의해 부여된 식물의 예는 글리포세이트에 내성인 옥수수, 대두, 목화, 평지씨, 사탕무를 포함하고, 이는 RoundupReady (등록 상표), AgrisureGT 등의 상품명으로 이미 시판되고 있다. 유사하게는, 유전 공학 기술에 의해 글루포세이트에 대해 내성이 되는 옥수수, 대두, 목화 및 평지씨, 품종이 있고, 이는 LibertyLink (등록 상표) 의 상품명으로 이미 시판되고 있다. 유전 공학 기술에 의해 브로모자이닐에 대해 내성이 되는 목화는 마찬가지로 BXN 의 상품명으로 이미 시판되고 있다.
상기 "식물" 은 상기 유전 공학 기술을 사용하여 제조된 유전자 조작된 작물을 포함하고, 이는 예를 들어 바실루스 (Bacillus) 속으로 공지된 선택적 독소를 합성할 수 있다.
상기 유전자 조작된 작물에서 발현된 독소의 예는 하기를 포함한다: 바실루스 세레우스 (Bacillus cereus) 또는 바실루스 포필리에 (Bacillus popilliae) 로부터 유래된 살충성 단백질; 바실루스 투링기엔시스 (Bacillus thuringiensis) 로부터 유래된 δ-엔도톡신 예컨대 Cry1Ab, Cry1Ac, Cry1F, Cry1Fa2, Cry2Ab, Cry3A, Cry3Bb1 또는 Cry9C; 살충성 단백질 예컨대 VIP1, VIP2, VIP3 또는 VIP3A; 선충으로부터 유래된 살충성 단백질; 동물에 의해 생성된 독소 예컨대 전갈독, 거미독, 벌독 또는 곤충 특이적 신경 독소; 사상균 독소; 식물 렉틴; 아글루티닌; 프로테아제 저해제 예컨대 트립신 저해제, 세린 프로테아제 저해제, 파타틴, 크리스타틴 또는 파파인 저해제; 리보솜-불활성화 단백질 (RIP) 예컨대 라이신, 옥수수-RIP, 아브린, 루핀, 사포린 또는 브리오딘; 스테로이드-대사 효소 예컨대 3-히드록시스테로이드 옥시다아제, 엑디스테로이드-UDP-글루코실 트랜스퍼라아제 또는 콜레스테롤 옥시다아제; 엑디손 저해제; HMG-COA 리덕타아제; 이온 채널 저해제 예컨대 나트륨 채널 저해제 또는 칼슘 채널 저해제; 유충 호르몬 에스테라아제; 이뇨 호르몬 수용체; 스틸벤 신타아제; 비벤질 신타아제; 키티나아제; 및 글루카나아제.
상기 유전자 조작 작물에서 발현된 독소는 또한 하기를 포함한다: δ-엔도톡신 단백질 예컨대 Cry1Ab, Cry1Ac, Cry1F, Cry1Fa2, Cry2Ab, Cry3A, Cry3Bb1, Cry9C, Cry34Ab 또는 Cry35Ab 및 살충성 단백질 예컨대 VIP1, VIP2, VIP3 또는 VIP3A 의 하이브리드 독소; 부분 결손 독소; 및 개질 독소. 상기 하이브리드 독소는 유전 공학 기술을 사용하여 상기 단백질의 상이한 영역의 신규 조합으로부터 생성된다. 부분 결손된 독소로서, 아미노산 서열의 일부의 결손을 포함하는 Cry1Ab 가 공지되어 있다. 개질된 독소는 천연 독소의 하나 또는 여러 아미노산의 치환에 의해 생성된다.
상기 독소 및 상기 독소를 합성할 수 있는 유전자 조작 식물의 예는 EP－A－0374753, WO93／07278, WO95／34656, EP－A－0427529, EP－A－451878, WO03／052073 등에 기재되어 있다.
상기 유전자 조작 식물에 함유된 독소는 특히 딱정벌레, 반시목, 쌍시목, 인시목 및 선충류에 속한 해충에 대한 내성을 식물에 부여할 수 있다.
하나 또는 다수의 살충성 해충-저항성 유전자를 포함하고 하나 또는 다수의 독소를 발현하는 유전자 조작 식물은 이미 공지되어 있고, 상기 유전자 조작 식물 중 일부는 이미 시판되고 있다. 상기 유전자 조작 식물의 예는 YieldGard (등록 상표) (Cry1Ab 독소를 발현하는 옥수수 품종), YieldGard Rootworm (등록 상표) (Cry3Bb1 독소를 발현하는 옥수수 품종), YieldGard Plus (등록 상표) (Cry1Ab 독소 및 Cry3Bb1 독소를 발현하는 옥수수 품종), Herculex I (등록 상표) (Cry1Fa2 독소 및 글루포시네이트에 대한 내성을 부여하기 위해 포스피노트리신 N-아세틸 트랜스퍼라아제 (PAT) 를 발현하기 위한 옥수수 품종), NuCOTN33B (등록 상표) (Cry1Ac 독소를 발현하는 목화 품종), Bollgard I (등록 상표) (Cry1Ac 독소를 발현하는 목화 품종), Bollgard II (등록 상표) (Cry1Ac 및 Cry2Ab 독소를 발현하는 목화 품종), VIPCOT (등록 상표) (VIP 독소를 발현하는 목화 품종), NewLeaf (등록 상표) (Cry3A 독소를 발현하는 감자 품종), NatureGard (등록 상표) Agrisure (등록 상표) GT Advantage (GA21 글리포세이트 내성 형질), Agrisure (등록 상표) CB Advantage (Bt11 콘 볼러 (CB) 형질) 및 Protecta (등록 상표) 를 포함한다.
상기 언급된 "식물" 은 또한 유전 조작 기술을 사용하여 제조된 작물을 포함하고, 이는 선택적 작용을 갖는 항병원성 물질을 생성하는 능력을 갖는다.
PR 단백질 등이 상기 항병원성 물질로서 공지되어 있다 (PRP, EP-A-0 392 225). 이를 생성하는 상기 항병원성 물질 및 유전자 조작 작물은 EP-A-0392225, WO95/33818, EP-A-0353191 등에 기재되어 있다.
유전자 조작 작물에서 발현된 상기 항병원성 물질의 예는 하기를 포함한다: 이온 채널 저해제 예컨대 나트륨 채널 저해제 또는 칼슘 채널 저해제 (바이러스에 의해 생성되는 KP1, KP4 및 KP6 독소 등이 공지되어 있음); 스틸벤 신타아제; 비벤질 신타아제; 키티나아제; 글루카나아제; PR 단백질; 및 미생물에 의해 생성된 항병원성 물질, 예컨대 펩티드 항생제, 헤테로 고리를 갖는 항생제, 식물 질환에 대한 내성과 관련된 단백질 인자 (이는 식물 질환-내성 유전자로 불리우고, WO 03/000906 에 기재됨) 를 포함한다. 이러한 항병원성 물질 및 상기 물질로부터 제조된 유전자 조작 식물은 EP-A-0392225, WO95/33818, EP-A-0353191 등에 기재되어 있다.
상기 언급된 "식물" 은 유리한 특성 예컨대 오일 물질 성분의 개선된 특성 또는 강화된 아미노산 함량을 갖는 특성이 유전 공학 기술에 의해 부여되는 식물을 포함한다. 이의 예는 VISTIVE (등록 상표) (감소된 리놀렌 함량을 갖는 저 리놀렌 대두) 또는 고-라이신 (고-오일) 옥수수 (증가된 라이신 또는 오일 함량을 갖는 옥수수) 를 포함한다.
다수의 유리한 특성 예컨대 상기 언급된 고전적 제초제 특성 또는 제초제 내성 유전자, 해충 저항성 유전자, 항병원성 물질 생성 유전자, 오일 물질 성분에서 개선된 특성 또는 강화된 아미노산 함량을 갖는 특성이 조합된 스택 품종이 또한 포함된다.
본 발명에서는, 수분 스트레스의 지표로서 (1) 발아율, (2) 입모율, (3) 건전엽 수, (4) 식물 길이, (5) 식물 중량, (6) 잎 면적, (7) 잎 색, (8) 종자 혹은 과실의 수 또는 중량, (9) 수확물의 품질, (10) 착화율 또는 결실율, (11) 엽록소 형광수율, (12) 수분 함량, (13) 잎표면 온도, (14) 증산 용량 등의 식물 표현형을 사용할 수 있다.
당해 지표는, 다음과 같이 측정할 수 있다.
(1) 발아율
식물의 종자를 예를 들어 토양에, 여과지 상에, 한천 배지 상에 또는 모래 상에 파종하고, 발아시킨 후, 종자의 수에 대한 발아의 수의 비율을 조사한다.
(2) 입모율
식물의 종자를 예를 들어 토양에, 여과지 상에, 한천 배지 상에 또는 모래 상에 파종한 후, 주어진 기간 동안 재배한다. 전체 또는 일부 재배 기간 동안, 수분 스트레스를 가하고, 살아남은 모종의 백분율을 조사한다.
(3) 건전엽 수
식물에 대하여, 건전엽의 수를 세고 총 건전엽의 수를 조사한다. 대안적으로 식물의 모든 잎 수에 대한 건전엽 수의 비율을 조사한다.
(4) 식물 길이
식물에 대하여, 지상 부분의 줄기의 근원으로부터 끝의 가지 및 잎까지의 길이를 측정한다.
(5) 식물 중량
각 식물의 지상부를 절단하고 중량을 측정하여, 식물의 생중량을 측정한다. 대안적으로, 절단된 샘플을 건조시키고 중량을 측정하여 식물의 건중량을 측정한다.
(6) 잎 면적
디지털 카메라로 식물의 사진을 찍고 사진의 녹색 부분의 면적을 화상 해석 소프트웨어, 예를 들어 Win ROOF (MITANI CORPORATIOM 사제) 로 측정하여, 식물의 잎 면적을 얻었다.
(7) 잎 색
식물의 잎을 샘플링하고, 엽록소 게이지 (예를 들어 SPAD-502, Konica Minolta Holdings, Inc. 사제) 를 사용하여 엽록소 함량을 측정한다.
(8) 종자 또는 과실의 수 또는 중량
식물을 과실이 결실되거나 완숙할 때까지 재배한 후, 식물 당 과실 수 또는 식물 당 총 과실 중량을 측정한다. 종자가 성숙할 때까지 식물을 재배한 후, 수율을 구성하는 요소 예컨대 이삭의 수, 성숙율 및 천립중 (thousand kernel weight) 을 조사한다.
(9) 수확물의 품질
식물을 과실이 완숙될 때까지 재배한 후, 예를 들어 당도계를 사용하여 완숙된 과일의 당 함량을 측정함으로써 수확물의 품질을 평가한다.
(10) 착화율, 결실율
식물을 과실이 결실될 때까지 재배한 후, 착화수 및 결실수를 세어 결실율 % (100 × 결실수 / 착화수) 를 측정한다.
(11) 엽록소 형광 수율
펄스 변조 엽록소 형광계 (예를 들어, WALZ Company 사제 IMAGING-PAM) 를 사용하여, 식물의 엽록소 형광 (Fv/Fm) 을 측정하여 엽록소 형광 수율을 얻었다.
(12) 수분 함량
식물의 각 생육 단계에 있어서, 상기 "(5) 식물 중량"에 기재된 방법에 따라, 식물 생중량과 식물 건조 중량을 구하고, 식물 생중량으로부터 식물 건조 중량을 뺀 값을, 식물의 수분 함량으로서 산출한다. 또한, 근적외광을 조사해, 이 특정 파장의 흡수량(투과량)을 계측함으로써, 식물의 수분 함량을 비파괴적으로 측정한다. 예를 들어, Scanalyzer(LemnaTec 사제)를 이용해 수분 함량을 측정한다.
(13) 잎표면 온도
식물의 각 생육 단계에 있어서, 써모그래피(예를 들어, TYS-8000 MKII, AVIONICS 사제)를 사용하여, 잎표면 온도를 모니터링한다.
(14) 증산 용량
식물의 각 생육 단계에 있어서, 포로미터(예를 들어, AP4, Delta-T 사제)를 이용해 잎의 표면으로부터의 물의 증산을 측정한다.
실시예
아래에서 본 발명이 제형예, 종자 처리예 및 시험예로써 더 구체적으로 기재될 것이나, 본 발명이 하기 실시예에 제한되는 것은 아니다. 하기 실시예에서, 달리 나타내지 않는 한, 부는 중량부를 나타낸다.
제형예 1
본 화합물을 3.75부, 폴리옥시에틸렌 스티릴페닐 에테르 14부, 칼슘 도데실 벤젠 술포네이트 6부, 및 자일렌 76.25부를 완전히 혼합하여 에멀젼을 수득하였다.
제형예 2
본 화합물 10 부, 화이트 카본과 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 술페이트 암모늄 염의 혼합물 (중량비 1:1) 35 부 및 물 55 부를 혼합하고, 혼합물을 습식 분쇄법에 따라 미분하여, 액상수화제 제형을 수득하였다.
제형예 3
본 발명의 화합물 15 부, 소르비탄 트리올레에이트 1.5 부, 및 폴리비닐 알코올 2 부를 함유하는 수용액 28.5 부를 혼합하고, 이러한 혼합물을 습식 분쇄법에 따라 미분하였다. 이후, 잔탄검 0.05 부 및 알루미늄 마그네슘 실리케이트 0.1 부를 함유하는 수용액 45 부를 생성된 혼합물에 첨가하고, 프로필렌 글리콜 10 부를 이에 추가로 첨가하였다. 수득된 혼합물을 교반에 의해 배합하여, 액상수화제 제형을 수득하였다.
제형예 4
본 발명의 화합물 45 부, 프로필렌 글리콜 (Nacalai Tesque 사제) 5 부, SoprophorFLK (Rhodia Nikka 사제) 5 부, 안티형 (anti-form) C 에멀젼 (Dow Corning 사제) 0.2 부, 프록셀 GXL (Arch Chemicals 사제) 0.3 부 및 이온-교환수 49.5 부를 혼합하여 벌크 슬러리를 수득하였다. 유리 비이드 (직경 = 1 mm) 150 부를 슬러리 100 부에 넣고, 슬러리를 냉각수로 냉각시키면서 2 시간 동안 분쇄하였다. 분쇄 후에, 생성물을 여과하여 유리 비이드를 제거하고, 액상수화제 제형을 수득하였다.
제형예 5
본 발명의 화합물 50.5 부, NN 카올린 클레이 (Takehara Chemical Industrial 사제) 38.5 부, MorwetD425 10 부 및 MorwerEFW (Akzo Nobel Corp. 사제) 1.5 부를 혼합하여 AI 프리믹스를 수득하였다. 이러한 프리믹스를 제트 밀로 분쇄하여 분말 제형을 수득하였다.
제형예 6
본 발명의 화합물 5 부, 합성 함수 산화규소 1 부, 칼슘 리그닌 술포네이트 2 부, 벤토나이트 30 부 및 카올린 클레이 62 부를 완전히 분쇄하고 혼합하고, 생성된 혼합물을 물과 함께 첨가하고, 완전히 혼련한 후, 과립화시키고, 건조하여 과립 제형을 수득하였다.
제형예 7
본 발명의 화합물 3 부, 카올린 클레이 87 부 및 탈크 10 부를 완전히 분쇄하고 혼합하여 분말 제형을 수득하였다.
제형예 8
본 발명의 화합물 22 부, 칼슘 리그닌 술포네이트 3 부, 나트륨 라우릴 술페이트 2 부 및 합성 함수 산화규소 73 부를 완전히 분쇄하고 혼합하여 습식 분말을 수득하였다.
종자 처리예 1
제형예 1 에서와 같이 제조된 에멀젼을, 회전 종자 처리 기계 (종자 드레서 (seed dresser), Hans－Ulrich Hege GmbH 사제) 를 사용한 건조 수수 종자 100 kg 당 500 ㎖ 의 양으로의 도말 처리에 사용하여, 처리된 종자를 수득하였다.
종자 처리예 2
제형예 2 에서와 같이 제조된 액상수화제 제형을 회전 종자 처리 기계 (종자 드레서, Hans－Ulrich Hege GmbH 사제) 를 사용한 건조 평지 종자 10 kg 당 50 ㎖ 의 양으로의 도말 처리에 사용하여, 처리된 종자를 수득하였다.
종자 처리예 3
제형예 3 에서와 같이 제조된 액상수화제 제형을 회전 종자 처리 기계 (종자 드레서, Hans－Ulrich Hege GmbH 사제) 를 사용한 건조 옥수수 종자 10 kg 당 40 ㎖ 의 양으로의 도말 처리에 사용하여, 처리된 종자를 수득하였다.
종자 처리예 4
제형예 4 에서와 같이 제조된 액상수화제 제형 5 부, 안료 BPD6135 (Sun Chemical 사제) 5 부 및 물 35 부를 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 혼합물을 회전 종자 처리 기계 (종자 드레서, Hans－Ulrich Hege GmbH 사제) 를 사용한 건조 목화 종자 10 kg 당 60 ㎖ 의 양으로의 도말 처리에 사용하여, 처리된 종자를 수득하였다.
종자 처리예 5
제형예 5 에서와 같이 제조된 분말 제제를 건조 옥수수 종자 10 kg 당 50 g 의 양으로의 분말 코팅 처리에 사용하여, 처리된 종자를 수득하였다.
종자 처리예 6
제형예 7 에서와 같이 제조된 분말 제제를 건조 쌀 종자 100 kg 당 40 g 의 양으로 분말 코팅 처리에 사용하여, 처리된 종자를 수득하였다.
종자 처리예 7
제형예 2 에서와 같이 제조된 액상수화제 제형을 회전 종자 처리 기계 (종자 드레서, Hans－Ulrich Hege GmbH 사제) 를 사용한 건조 대두 종자 10 kg 당 50 ㎖ 의 양으로의 도말 처리에 사용하여, 처리된 종자를 수득하였다.
종자 처리예 8
제형예 3 에서와 같이 제조된 액상수화제 제형을 회전 종자 처리 기계 (종자 드레서, Hans－Ulrich Hege GmbH 사제) 를 사용한 건조 밀 종자 10 kg 당 50 ㎖ 의 양으로의 도말 처리에 사용하여, 처리된 종자를 수득하였다.
종자 처리예 9
제형예 4 에서와 같이 제조된 액상수화제 제형 5 부, 안료 BPD6135 (Sun Chemical 사제) 5 부 및 물 35 부를 혼합하고, 생성된 혼합물을 회전 종자 처리 기계 (종자 드레서, Hans－Ulrich Hege GmbH 사제) 를 사용한 감자 괴경 조각 10 kg 당 70 ㎖ 의 양으로의 도말 처리에 사용하여, 처리된 종자를 수득하였다.
종자 처리예 10
제형예 4 에서와 같이 제조된 액상수화제 제형 5 부, 안료 BPD6135 (Sun Chemical 사제) 5 부 및 물 35 부를 혼합하고, 생성된 혼합물을 회전 종자 처리 기계 (종자 드레서, Hans－Ulrich Hege GmbH 사제) 를 사용한 해바라기 종자 10 kg 당 70 ㎖ 의 양으로의 도말 처리에 사용하여, 처리된 종자를 수득하였다.
종자 처리예 11
제형예 5 에서와 같이 제조된 분말 제제를 건조 사탕무 종자 10 kg 당 40 g 의 양으로의 분말 코팅 처리에 사용하여, 처리된 종자를 수득하였다.
시험예 1: 벼 종자 처리에 의한 건조 스트레스 경감 평가 시험(식물 중량)
<종자 처리>
5 % (V/V) 컬러 코트 레드 (Becker Underwood, Inc. 사제), 5 % (V/V) CF-Clear (Becker Underwood, Inc. 사제) 및 0.4 % Maxim XL (Syngenta 사제) 를 함유하는 블랭크 슬러리 용액을 제조하였다. 화합물 "A" 의 나트륨 염을 블랭크 슬러리에 용해시켜 333 내지 10,000 ppm 의 농도로 화합물 "A" 의 나트륨 염을 함유하는 슬러리 용액을 수득하였다. 50-㎖ 플라스틱 원심분리기 튜브에서, 300 ㎕ 의 상기 슬러리 용액을 10 g의 벼 종자(품종: Nipponbare) 에 첨가하고, 이어서, 3 내지 5 분 동안 교반하고 종자를 추가로 건조시켰다. 대조군으로서, 상기 슬러리 용액 대신에 블랭크 슬러리를 이용해 처리한 종자를 비처리군용 종자로 사용하였다.
<시험 식물>
406-웰 플러그 플레이트의 웰에, 여과지를 두어 상기 종자 처리법으로 처리된 벼 종자를 여과지 상에 파종했다. 2배 희석한 Kimura B 수경액(Plant Science 119:39-47 (1996))를 이용해 온도 28℃/23℃(주/야), 조도 8500 lx, 12 시간의 낮 길이의 조건하에서 14일간 재배해, 시험 식물을 수득하였다.
<건조 스트레스 처리 및 회복 처리>
시험 식물(각각 5 개의 모종)을, 비어 있는 35-㎖ 평저 시험 튜브(ASSIST/Sarstedt 사제)에 두고, 캡핑 없이 2일간 방치했다 (이것을 건조 스트레스가 있는 시험군으로 사용함). 건조 스트레스가 없는 시험군으로서, 시험 식물(각각 5 개의 모종)을 10 ㎖의 2배 희석한 Kimura B 수경액이 들어간 원심분리기 튜브에 두고, 캡핑 없이 2일간 방치했다. 그 후, 식물(각각 5 개의 모종)을 멸균 처리한 포장토로 채워진 플라스틱 포트(N-71-130G, TOKAN KOGYO CO., LTD. 사제)에 이식해, 저면 관개를 수행하면서, 온도 28℃/23℃(주/야), 조도 8500 lx, 12시간의 낮 길이의 조건하에서, 14일간 재배했다.
<평가>
건조 스트레스 처리 후, 각 시험군의 시험 식물 5 개체를 모아, 지상 부분의 생중량을 측정하고, 각 시험군에 대해 3 회 반복한 평균치를 측정하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다. 결과적으로, 본 발명 시험군의 지상 부분의 생중량은, 대조군과 비교해 명백히 크고, 건조 스트레스가 경감되어 있었다.
[표 1]
Figure pct00003
실시예 2: 밀 침지 처리에 의한 건조 스트레스 경감 평가 시험(식물 중량)
<시험 식물>
406-웰 플러그 플레이트의 웰에, 여과지를 두고 밀 종자(품종: Shiroganekomugi)를 여과지 상에 파종했다. Hoagland 수경액(Science 52 (1354):562-564 (1920))을 이용해, 온도 22℃, 조도 3,650 lx 및 12시간의 낮 길이의 조건하에서, 7일간 재배해, 시험 식물을 수득하였다.
<본 화합물 처리>
화합물 "A"의 나트륨 염의 250,000 ppm 농도의 수용액을 조제하고, 수득된 수용액을 100 ㎖의 Hoagland 수경액에 각 시험 농도가 되도록 첨가하여, 시험액을 수득하였다. 화합물 "B"의 각 시험 농도의 1000배 농도를 갖는 DMSO 용액을 조제하고, 수득된 용액 0.1 ㎖를 Hoagland 수경액 100 ㎖에 첨가하여 시험액을 수득하였다. 대조군으로서, 0.1% DMSO 를 Hoagland 수경액에 첨가하여 시험액을 제조하였다.
다음으로, 100 ㎖의 시험액을 뚜껑에 구멍을 뚫은 플라스틱 컵(C-AP각 컵(88-200), Chuo Kagaku Co., Ltd. 사제)에 채우고 상기의 시험 식물 15 개체의 근부를 시험액에 침지시켰다. 뚜껑의 구멍으로 지상부분이 돌출되게 하는 상태로 뚜껑을 닫아 22℃의 온도, 3,650 lx의 조도, 및 16 시간의 낮 길이의 조건하에서, 3일간 재배했다.
<건조 스트레스 처리 및 회복 처리>
시험 식물(각각 5 개의 모종)을, 비어 있는 35-㎖ 평저 시험 튜브(ASSIST/Sarstedt 사제)에 넣어 뚜껑을 닫지 않고 3일간 방치했다 (이것을 건조 스트레스가 있는 시험군으로 사용함). 건조 스트레스가 없는 시험군으로서, 시험 식물(각각 5 개의 모종)을 10 ㎖의 Hoagland 수경액이 채워진 원심분리기 튜브에 두고 뚜껑을 닫지 않고 3일간 방치했다. 그 후, 식물(각각 5 개의 모종)을 멸균 처리한 배양토(AISAI, Katakura Chikkarin Co., Ltd. 사제)가 채워진 플라스틱 포트(N-71-130 G, TOKAN KOGYO CO., LTD. 사제)에 이식해, 저면 관개를 수행하면서, 온도 26℃, 조도 5,000 lx, 및 16시간의 낮 길이의 조건하에서, 14일간 재배했다. 처리 후의 식물에 대해, 5개의 모종 마다 지상 부분의 생중량을 측정하였다 (건조 스트레스 처리 후 중량).
<평가>
건조 스트레스 처리 후, 각 시험군의 시험 식물 5 개체를 모아, 지상 부분의 생중량을 측정해, 각 시험군에 대해 3회 반복한 평균치를 측정하였다. 본 발명 시험군의 지상 부분의 생중량은, 대조군과 비교해 명백하게 크고, 건조 스트레스가 경감되었다.
실시예 3: 밀 종자 처리에 의한 건조 스트레스 경감 평가 시험(식물 중량, 잎 면적)
<종자 처리>
5% (V/V) 컬러 코트 레드 (Becker Underwood, Inc. 사제), 5% (V/V) CF-Clear (Becker Underwood, Inc. 사제) 및 0.4% Maxim XL (Syngenta 사제)를 포함하는 블랭크 슬러리 용액을 조제했다. 화합물 "A"의 나트륨 염을 블랭크 슬러리에 용해하여, 385 내지 11,538 ppm의 농도로 화합물 "A"의 나트륨 염을 포함하는 슬러리 용액을 조제했다. 종자 처리기(HEGEll, Hans-Ulrich Hege 사제)를 이용해, 밀 종자(품종: Apogee) 50 g과 1.3 ㎖의 슬러리 용액을 혼화시켜 종자 코팅을 수행한 후, 종자를 건조시켰다. 대조군으로서, 상기 슬러리 용액 대신에 블랭크 슬러리를 이용해 처리한 종자를 비처리군용 종자로 사용했다.
<건조 스트레스 처리 및 회복 처리>
건조기에서 1일간 각각 건조시킨 배양토(AISAI, Katakura Chikkarin Co., Ltd. 사제) 및 모래를, 중량비 1:1로 혼합하고, 수분량이 7.5 (W/W) 또는 10% (W/W)가 되도록 수돗물을 첨가해 혼합한 후, 플라스틱 포트(129π860B, Risupack Co. Ltd. 사제)에 수득된 혼합물을 채웠다. 본 화합물로 처리(코팅)한 밀 종자를 파종하고(포트 당 5 개체씩), 온도 23℃, 조도 4,000 lx, 습도 55%, 12시간의 낮 길이의, 건조 스트레스를 적용시킬 수 있는 조건으로 설정한 인공 기상실에 넣어 1일 2회, 포트 중량을 측정하고 증발한 수분을 보충하여, 포트 내의 수분량을 일정하게 조절하면서, 5일간 재배했다. 5일 후, 저면 관개를 수행하고 수분 스트레스가 없는 조건으로 6일간 재배했다.
건조 스트레스가 없는 처리군으로서, 상기 배양토에 종자를 파종한 후, 저면 관개를 수행하면서 11일간 재배했다.
<평가>
각 시험군의 시험 식물 5 개체를 모아, 지상 부분의 생중량을 측정했다. 또한, 각 시험군의 시험 식물 5 개체를 모으고, WinRHIZO 화상 해석 장치(REGENET INSTRUMENTS 사제)를 이용해 총 잎면적을 측정하였다. 본 발명에서 시험군의 지상 부분의 생중량 및 총 잎면적은, 대조군과 비교해 분명하게 크고, 건조 스트레스가 경감되어 있었다.
시험 예 4: 대두 종자 처리에 의한 과습스트레스 경감 평가 시험(발아율 및 식물 길이)
<시험 식물>
4.5% (V/V) 컬러 코트 레드 (Becker Underwood, Inc. 사제) 및 5% (V/V) CF-Cl 를 함유하는 블랭크 슬러리 용액을 조제했다. 본 화합물로서 화합물 "A"의 나트륨 염, 화합물 "A", 화합물 "B", 화합물 "C", 화합물 "D", 화합물 "E", 화합물 "F", 또는 화합물 "G"를 블랭크 슬러리에 용해하고, 1,000-30,000 ppm의 농도로 본 화합물을 포함한 슬러리 용액을 조제했다. 종자 처리기(HEGE11, Hans-Ulrich Hege 사제)를 이용해, 대두 종자(품종: Sachiyutaka) 50 g과 0.5 ㎖의 슬러리 용액을 혼화시켜 종자를 코팅한 후, 종자를 건조시켰다. 대조군으로서, 상기 슬러리 용액 대신에 블랭크 슬러리를 이용해 처리한 종자를 비처리군용 종자로서 사용했다.
<과습스트레스 처리 및 회복 처리>
배양토(AISAI, Katakura Chikkarin Co., Ltd. 사제)에 수분 함량이 40% (W/W)가 되도록 수돗물을 첨가하고, 혼합한 후, 플라스틱 포트(129π860B, Risupack Co. Ltd. 사제)에 수득된 혼합물을 채웠다. 본 화합물로 처리(코팅)한 대두 종자를 파종하고(포트 당 5 개체씩), 온도 23℃, 조도 4,000 lx, 습도 60%, 12시간의 낮 길이의 조건으로 설정된 인공 기상실에 넣어 저면 관개를 수행하면서 재배했다.
과습스트레스가 없는 처리군으로서, 상기 배양토에 종자를 파종한 후, 적절히 관개하면서 재배했다.
<평가>
각 시험군의 발아율을 조사했다. 또한, 생존하고 있는 개체의 식물 길이를 측정했다. 본 발명에서 발아율 및 식물 길이는, 대조군과 비교해 분명하게 크고, 과습스트레스가 경감되어 있었다.
실시예 5: 옥수수 종자 처리에 의한 건조 스트레스 경감 평가 시험(식물 중량)
5% (V/V) 컬러 코트 레드 (Becker Underwood, Inc. 사제), 5% (V/V) CF-Clear (Becker Underwood, Inc. 사제) 및 0.4% Maxim XL (Syngenta 사제) 을 함유하는 블랭크 슬러리 용액을 조제했다. 화합물 "A"의 나트륨 염, 화합물 "A", 화합물 "B", 화합물 "C", 화합물 "D", 화합물 "E", 화합물 "F", 또는 화합물 "G"를 블랭크 슬러리-용액에 용해하여, 화합물의 양이 옥수수 종자(품종: Kuromochi) 100 kg 당 1 g 내지 30 g의 범위 이내가 되는 슬러리 용액을 수득하였다. 50 mL 원심분리기 튜브 (Nippon Becton Dickinson Co., Ltd. 사제) 에, 0.48 ㎖의 슬러리 용액을 채우고 옥수수 종자(품종: Kuromochi) 20 g을 넣고 용액이 건조되며 종자를 코팅할 때까지 교반을 수행하였다. 대조군으로서, 블랭크 슬러리-용액을 이용해 처리한 종자를 비처리군용 종자로 사용했다.
종자 처리 후, 옥수수 종자(각각 2 개의 종자)를 플라스틱 포트(직경 55 mm 및 높이 58 mm)의 배양토(AISAI)에 파종하고, 온도 27℃, 조도 5,000 lx, 및 16시간의 낮 길이의 조건하에서 4일간 재배하고, 실험에 적용하였다.
건조기에서 1일간 각각 건조시킨 배양토(AISAI, Katakura Chikkarin Co., Ltd. 사제) 및 모래를, 중량비 1:1 로 혼합하고, 수분 함량이 7.5% (W/W) 또는 10% (W/W)가 되도록 수돗물을 첨가하고 혼합한 후, 플라스틱 포트(129π860B, Risupack Co. Ltd. 사제)에 수득된 혼합물을 채웠다. 상기 수득된 옥수수 모종을 이식하고(하나의 포트 당 1개체), 온도 27℃, 조도 5,000 lx, 습도 55%, 16시간의 낮 길이의 조건으로 설정한 인공 기상실에 두고, 포트 중량을 측정하고 증발로 감소한 중량 분의 수돗물을 보충해, 당초의 포트 내의 수분 함량이 일정하게 유지되게 조절하며 7일간 재배했다. 7일 후, 충분히 관개하여 수분 스트레스가 없는 조건으로, 옥수수 모종을 추가의 7일간 재배했다.
<평가>
각 시험군의 시험 식물의 지상 부분의 생중량을 측정했다. 본 발명 시험군의 지상 부분의 생중량은, 비처리군과 비교해 명백히 크고, 건조 스트레스 에 의한 영향이 경감되어 있었다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명 방법을 사용하는 것에 의해, 식물의 수분 스트레스를 경감시키는 것이 가능해진다.

Claims (13)

  1. 수분 스트레스 조건에 노출된 또는 노출될 식물에, 하기 식(I)로 표시되는 화합물 및 이의 농학적으로 허용되는 염으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 화합물의 유효량을 적용하는 것을 포함하는, 식물의 수분 스트레스를 경감시키는 방법:
    Figure pct00004

    [식 중,
    R1은 페닐기, 나프틸기 또는 방향족 헤테로시클릭기를 나타내고, 이들 기는 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 하나 이상의 할로겐 원자로 임의 치환되는 C1-C6 알킬기, 하나 이상의 할로겐 원자로 임의 치환되는 C1-C6 알콕시기, 하나 이상의 할로겐 원자로 임의 치환되는 C1-C6 알킬티오기, 하나 이상의 할로겐 원자로 임의 치환되는 C2-C6 알케닐기, 하나 이상의 할로겐 원자로 임의 치환되는 C2-C6 알키닐기, 아미노기, C1-C6 알킬아미노기 및 디(C1-C6 알킬)아미노기로부터 선택되는 1 내지 5개의 기로 임의 치환되고;
    R2는 히드록실기, 아미노기 또는 C1-C6 알콕시기를 나타내고;
    X는 직쇄형 또는 분지형 C1-C6 알킬렌기를 나타내고,
    Y는 직쇄형 또는 분지형 C1-C6 알킬렌기, 또는 직쇄형 또는 분지형 C2-C6 알케닐렌기를 나타냄].
  2. 제 1 항에 있어서, 식(I)에 있어서,
    R1이 페닐기, 1-나프틸기 또는 3-인돌릴 기이고, 이때, 이들 기에서 하나 이상의 수소 원자는 할로겐 원자, 히드록실기, 니트로기, C1-C6 알킬기 및 C1-C6 알콕시기로부터 선택되는 1 내지 5개의 기로 임의 치환되고;
    R2가 히드록실기, 아미노기 또는 C1-C6 알콕시기이고;
    X가 직쇄형 또는 분지형 C1-C6 알킬렌기이고;
    Y가 직쇄형 또는 분지형 C1-C6 알킬렌기, 또는 직쇄형 또는 분지형 C2-C6 알케닐렌기인, 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 식(I)에 있어서,
    R1이 페닐기, 4-요오도페닐기, 1-나프틸기 또는 3-인돌릴기이고;
    R2가 히드록실기 또는 메톡시기이고;
    X가 에틸렌기 또는 테트라 메틸렌기이고;
    Y가 에틸렌기 또는 트리메틸렌기인, 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 식(I)의 화합물이 하기 화합물로부터 선택되는 화합물인 방법:
    (1) 4-옥소-4-(2-페닐에틸)아미노부티르산,
    (2) 메틸 4-옥소-4-(4-페닐부틸)아미노부티레이트,
    (3) 메틸 4-옥소-4-(2-페닐에틸)아미노부티레이트,
    (4) 4-옥소-4-(4-페닐부틸)아미노부티르산,
    (5) 5-옥소-5-[2-(3-인돌릴)에틸]아미노발레르산,
    (6) 5-옥소-5-[(1-나프틸)메틸]아미노발레르산, 및
    (7) 메틸 4-옥소-4-[2-(4-요오도페닐)에틸]아미노부티레이트.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 적용 방법이 종자 처리인 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 종자 처리가, 종자 100 kg 당 1 내지 30 g의 양의 제 1 항에 따른 식(I)로 표시되는 화합물 및 이의 농학적으로 허용되는 염으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 화합물로 처리하는 종자 처리인 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 식물이 벼, 옥수수, 대두 또는 밀인 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 식물이 유전자 재조합 식물인 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 수분 스트레스가 건조 스트레스인 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 수분 스트레스가 과습스트레스인 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 수분 스트레스가 하기 식물 표현형 중 하나 이상의 식물 표현형의 변화에 의해 나타나는 방법:
    (1) 발아율,
    (2) 입모율 (seedling establishment rate),
    (3) 건전엽 수,
    (4) 식물 길이,
    (5) 식물 중량,
    (6) 잎 면적,
    (7) 잎 색,
    (8) 종자 또는 과실의 수 또는 중량,
    (9) 수확물의 품질,
    (10) 착화율 또는 결실율 (fruit setting rate),
    (11) 엽록소 형광수율,
    (12) 수분 함량,
    (13) 잎표면 온도, 및
    (14) 증산 용량.
  12. 식물의 수분 스트레스를 경감시키기 위한, 제 1 항에 따른 식(I)로 표시되는 화합물 및 이의 농학적으로 허용되는 염으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 화합물의 용도.
  13. 제 12 항에 있어서, 수분 스트레스가 하기의 식물 표현형 중 하나 이상의 식물 표현형의 변화에 의해 나타나는 용도:
    (1) 발아율,
    (2) 입모율,
    (3) 건전엽 수,
    (4) 식물 길이,
    (5) 식물 중량,
    (6) 잎 면적,
    (7) 잎 색,
    (8) 종자 또는 과실의 수 또는 중량,
    (9) 수확물의 품질,
    (10) 착화율 또는 결실율,
    (11) 엽록소 형광수율,
    (12) 수분 함량,
    (13) 잎표면 온도, 및
    (14) 증산 용량.
KR1020137011276A 2010-10-04 2011-09-30 식물의 수분 스트레스를 경감시키는 방법 KR20130115270A (ko)

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