KR20140028053A - 식물 생장의 촉진 방법 - Google Patents

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후지오 무쿠모토
히로아키 다마키
미츠히코 이와코시
신타로 구사카
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스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤
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Abstract

유효량의 하기 식 (1) 로 나타내는 화합물로 식물을 처리하는 것을 포함하는, 식물 생장의 촉진 방법이 개시된다:
Figure pct00007

[식 중, R1, R2, R3 및 R4 중 어느 하나는 트리플루오로메틸기를 나타내고, 그 밖의 것들은 수소 원자를 나타내고, R5 는 메틸기 또는 에틸기를 나타냄].

Description

식물 생장의 촉진 방법 {METHOD FOR PROMOTING PLANT GROWTH}
본 출원은 일본 특허 출원 번호 2011-104955 의 우선권을 주장하며, 그 전문은 본원에 참조로서 포함되어 있다.
본 발명은 식물 생장의 촉진 방법에 관한 것이다.
식물이 일부 화학 물질로 처리되는 경우, 상기와 같은 물질은 식물 생장에 대한 촉진 효과를 나타내는 것으로 공지되어 있다. 예를 들어, 아미노레불린산이 식물에 적용되는 경우, 상기 화합물은 식물 생장에 대한 촉진 효과를 나타낸다.
[비특허 문헌 1] "Biosynthesis, biotechnological production and applications of 5-aminolevulinic acid" K. Sasaki et al., (2002) Applied Microbial Biotechnology 58: pp. 23-29
본 발명의 목적은 그 밖의 것들 중에서 식물 생장의 탁월한 촉진 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 특정 화합물로의 식물의 처리가 식물 생장의 촉진을 유도한다는 발견에 기초한다.
더 구체적으로는, 본 발명은 하기를 제공한다:
[1] 유효량의 하기 식 (1) 로 나타내는 화합물로 식물을 처리하는 것을 포함하는, 식물 생장의 촉진 방법:
Figure pct00001
[식 중, R1, R2, R3 및 R4 중 어느 하나는 트리플루오로메틸기를 나타내고, 그 밖의 것들은 수소 원자를 나타내고, R5 는 메틸기 또는 에틸기를 나타냄]
(이하에서, 상기 화합물은 "본 화합물" 로 칭할 수 있고, 상기 방법은 "본 발명의 방법" 으로 칭할 수 있음);
[2] [1] 에 있어서, 식 (1) 로 나타내는 화합물이 하기 화합물 군 A 로부터 선택되는 화합물인 방법:
<화합물 군 A>
(1) 메틸 5-(트리플루오로메틸)벤조[b]티오펜-2-카르복실레이트
(2) 메틸 6-(트리플루오로메틸)벤조[b]티오펜-2-카르복실레이트
(3) 메틸 4-(트리플루오로메틸)벤조[b]티오펜-2-카르복실레이트
(4) 메틸 7-(트리플루오로메틸)벤조[b]티오펜-2-카르복실레이트
[3] [1] 또는 [2] 에 있어서, 식물이 비생물적 스트레스에 노출되었거나, 또는 노출될 예정인 방법;
[4] [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 있어서, 식물 처리가 분무 처리, 토양 처리, 종자 처리 또는 수경 처리인 방법;
[5] [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 있어서, 식물 처리가 종자 처리인 방법;
[6] [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 있어서, 식물이 벼, 옥수수 또는 밀인 방법;
[7] [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 있어서, 식물이 형질전환 식물인 방법;
[8] [3] 내지 [7] 중 어느 하나에 있어서, 비생물적 스트레스가 고온 스트레스인 방법;
[9] [3] 내지 [7] 중 어느 하나에 있어서, 비생물적 스트레스가 저온 스트레스인 방법;
[10] [3] 내지 [7] 중 어느 하나에 있어서, 비생물적 스트레스가 가뭄 스트레스인 방법;
[11] 식물 생장의 촉진을 위한, 식 (1) 로 나타내는 화합물의 용도;
및
[12] 유효량의 식 (1) 로 나타내는 화합물 및 불활성 성분을 포함하는, 식물 생장의 촉진을 위한 조성물.
본 발명의 방법은 식물 생장의 탁월한 촉진 방법의 제공을 가능하게 한다.
본 발명에서, "식물 생장 촉진" (이하에서, "생장 촉진" 으로 칭할 수 있음) 은 모종 조성 속도, 건강한 잎의 수, 초장 (plant length), 식물체량, 잎 면적, 종자 또는 열매의 수 또는 중량, 또는 착화 또는 착과수, 또는 뿌리의 길이의 증가를 칭한다.
생장 촉진은 하기 파라미터를 사용해 정량화될 수 있다:
(1) 모종 조성 속도
식물 종자를, 예를 들어 토양에, 여과지에, 한천 배지에 또는 모래에 쏘잉 (sowing) 한 후, 소정 기간 동안 경작을 거치게 한다. 전체 또는 부분 경작 기간 동안, 비생물적 스트레스를 적용하고, 생존 모종의 백분율을 검사한다.
(2) 건강한 잎의 수 또는 비율
각각의 식물에 대해, 건강한 잎의 수를 계수하고, 건강한 잎의 총 수를 검사한다. 대안적으로, 건강한 잎의 수 대 식물의 모든 잎의 수의 비율을 검사한다.
(3) 초장
각각의 식물에 대해, 지상부의 줄기 바닥에서 가지 및 잎 끝까지의 길이를 측정한다.
(4) 식물체량
각각의 식물의 지상부를 절단하고, 중량을 측정하여 식물의 생중량을 측정한다. 대안적으로, 절단 샘플을 건조하고, 중량을 측정하여 식물의 건중량을 측정한다.
(5) 잎 면적
식물의 사진을 디지털 카메라로 찍고, 사진의 녹색 부분 면적을 이미지 분석 소프트웨어, 예를 들어 Win ROOF (제조사 MITANI CORPORATION) 로 측정하거나, 또는 식물을 육안으로 평가하여 식물의 잎 면적을 수득한다.
(6) 엽색 (leaf color)
식물 잎을 샘플링한 후, 엽록소 함량을 엽록소 게이지 (예를 들어, SPAD-502, 제조사 Konica Minolta Holdings, Inc.) 를 사용해 측정하여 엽색을 측정한다. 디지털 카메라로 식물의 사진을 찍고, 사진의 녹색 면적을 정량화를 위해 색을 추출하고, 이미지 분석 소프트웨어, 예컨대 Win ROOF (제조사 MITANI CORPORATION) 를 사용해 측정한다.
(7) 종자 또는 열매의 수 또는 중량
식물이 종자 또는 열매의 결실 또는 성숙에 도달할 때까지 식물을 생장시킨 후, 식물 당 열매의 수를 계수하거나, 또는 식물 당 열매의 총 중량을 측정한다. 종자가 성숙을 거칠 때까지 식물을 경작한 후에, 이삭수, 성숙율 및 천립중 (thousand kernel weight) 과 같은 수율을 구성하는 요소를 검사한다.
(8) 착화율, 착과율, 임실률 (seed setting rate) 및 등숙률 (seed filling rate)
식물이 열매를 맺을 때까지 식물을 경작한 후에, 착화수 및 착과수를 계수하여 착과율 % (100 × 착과수/착화수) 를 산출한다. 종자가 성숙한 후에, 임실된 종자 수 및 등숙된 종자 수를 계수하여 임실률 (%) ((임실된 종자 수/핀 꽃의 수) × 100) 및 등숙률 (%) ((등숙된 종자 수/임실된 종자 수) × 100) 을 산출한다.
(9) 뿌리 생장의 증가
식물을 토양에서 또는 수경재배로 경작한다. 이후, 뿌리의 길이를 측정하거나, 또는 뿌리를 절단하고, 뿌리의 생중량을 측정한다.
본 발명의 방법에서, 식물을 본 화합물로 처리하는 경우, 식물은 전체 식물 또는 그 부분 (예를 들어, 줄기 및 잎, 순, 꽃, 열매, 원추꽃차례, 종자, 구근, 괴경 및 뿌리) 일 수 있다. 또한, 식물은 식물 생장의 각종 단계 중 어느 하나 (예를 들어, 파종전 시기, 파종 시기 및 쏘잉 이후의 모종 출현 전후의 기간을 포함하는 발아 기간; 묘포 기간, 모종 이식 시기, 꺽꽂이 종서의 재식 또는 묘포 시기 및 필드 플랜팅 (field planting) 이후의 생장 기간을 포함하는 영양 생장 기간; 개화 이전, 개화시 및 개화 이후의 기간, 출수 (heading) 직전 또는 출수 기간을 포함하는 생식 생장 기간; 및 예측 수확일 이전의 기간, 예측 성숙일 이전의 기간 및 열매 착색 개시 시기를 포함하는 수확 기간) 일 수 있다. 본원에 사용된 바와 같은 용어 구근은 비늘 줄기, 알줄기, 뿌리줄기, 덩이뿌리 및 근상체로 칭한다. 모종은 꺾꽂이 종서 및 사탕수수 줄기 꺾꽂이 종서를 포함할 수 있다.
본 발명의 방법에서 사용되는 하기 식 (1) 로 나타내는 화합물은 공지된 방법에 의해 제조될 수 있거나, 또는 시판될 수 있다:
Figure pct00002
[식 중, R1, R2, R3 및 R4 중 어느 하나는 트리플루오로메틸기를 나타내고, 그 밖의 것들은 수소 원자를 나타내고, R5 는 메틸기 또는 에틸기를 나타냄].
본 화합물의 구체예는 R1, R2, R3, R4 및 R5 가 하기 표 1 에 제시된 치환기들의 조합 중 어느 하나인 식 (1) 로 나타내는 화합물 (본 화합물 1 내지 8) 을 포함한다.
Figure pct00003
본 발명의 방법에 사용되는 경우, 본 화합물은 단독으로 또는 하기 기재된 바와 같은 각종 불활성 성분 (예를 들어, 고체 담체, 액체 담체 및 계면활성제와 같은 제형 첨가제) 과 제형화된 식물 생장의 촉진을 위한 조성물로서 사용될 수 있다.
제형에 사용되는 고체 담체의 예는 미세 분말 또는 과립, 예컨대 미네랄, 예컨대 카올린 점토, 애터펄자이트 점토, 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; 및 합성 무기 물질, 예컨대 합성 수화 산화규소를 포함하고; 액체 담체로서, 방향족 탄화수소, 예컨대 자일렌, 알킬벤젠 및 메틸나프탈렌; 알코올, 예컨대 2-프로판올, 에틸렌 글리콜, 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; 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 그 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 방법에서, 식물을 본 화합물로 처리하는 경우, 유효량의 본 화합물로 식물 또는 그 경작 면적을 처리함으로써 처리를 수행한다. 식물 또는 그 경작 면적의 처리에서, 본 화합물을 단일 적용 또는 다중 적용으로 적용한다.
본원에 사용된 바와 같은 "유효량" 의 본 화합물은, 본 화합물로 식물을 처리하는 경우 식물 생장을 촉진시킬 수 있는 본 화합물의 양을 의미한다.
구체적으로는, 본 발명의 방법에서 적용의 예는 잎, 꽃 기관 또는 원추꽃차례의 처리, 예컨대 잎 분무; 재식 전후의 토양 (경작 면적) 의 처리; 종자의 처리, 예컨대 종자 살균화, 침지 또는 코팅; 모종의 처리; 및 씨감자와 같은 구근의 처리를 포함한다.
구체적으로는, 본 발명의 방법에서 잎, 꽃 기관 또는 원추꽃차례의 처리의 예는 식물 표면의 처리, 예컨대 잎 분무 및 트렁크 분무를 포함한다. 또한, 처리의 예는 개화 이전, 개화시 및 개화 이후를 포함하는 개화 단계의 꽃 기관 또는 전체 식물의 분무 처리를 포함한다. 농작물 등을 위해, 처리의 예는 출수 단계의 원추꽃차례 또는 전체 식물의 분무 처리를 포함한다.
본 발명의 방법에서의 토양 처리 방법의 예는 토양에 대한 분무, 토양 혼입 및 토양으로의 약액의 관류 (약액의 관주, 토양 주입 및 약액의 적하) 를 포함한다. 처리하고자 하는 장소의 예는 식혈 (planting hole), 고랑, 식혈 부근, 고랑 부근, 경작지의 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 생장 기간을 포함한다. 상기 토양 처리에서, 복수의 본 화합물을 동시에 식물에 적용할 수 있거나, 또는 고체 비료, 예컨대 본 화합물을 함유하는 페이스트 비료가 토양에 적용될 수 있다. 또한, 본 화합물은 관주 액체에 혼합될 수 있고, 그 예는 관주 설비 (관주 튜브, 관주 파이프, 스프링클러 등) 에 대한 주입, 고랑 사이의 관수 (flooding) 액체로의 혼합, 수경 배지에의 혼합 등을 포함한다. 대안적으로, 관주 액체는 사전에 본 화합물과 혼합될 수 있고, 예를 들어 상기 언급된 관주 방법 및 기타 방법, 예컨대 스프링클링 및 관수를 포함하는 적절한 관주 방법에 의한 처리에 사용될 수 있다.
본 발명의 방법에 있어서의 종자 처리는, 관심있는 식물의 종자, 구근 등을 본 화합물로 처리하는 방법을 칭하며; 처리의 구체예는 본 화합물의 현탁물을 원자화하여 종자 또는 구근 표면에 분무하는 분무 처리; 습윤성 분말, 에멀전, 유동제 등의 형태의 본 화합물을 소량의 물로의 첨가 직후에 종자 또는 구근에 적용하는 도말 처리; 종자를 특정 기간 동안 본 화합물의 용액 내에 침지시키는 침지 처리; 필름 코팅 처리; 및 펠렛 코팅 처리를 포함한다.
본 발명의 방법에서 모종 처리의 예는 물로 본 화합물을 희석시킴으로써 제조된 활성 성분의 적절한 농도를 갖는 희석물을 전체 모종에 분무하는 분무 처리, 희석물에 모종을 함침시키는 함침 처리, 및 전체 모종에 분제 (dust formulation) 로 제형화된 본 화합물을 부착시키는 코팅 처리를 포함한다. 모종을 심기 전후의 토양 처리 방법의 예는 물로 본 화합물을 희석시켜 제조된 활성 성분의 적절한 농도를 갖는 희석물을 모종을 심은 후에 모종 또는 모종 주변의 토양에 분무하는 방법, 및 모종을 심은 후에 모종 주변의 토양에 고체 제형물, 예컨대 과립으로 제형화된 본 화합물을 분무하는 방법을 포함한다.
본 화합물은 수경재배에서 수경 배지와 혼합될 수 있고, 또한 조직 배양에서 배지 성분 중 하나로 사용될 수 있다. 본 화합물이 수경재배에 사용되는 경우, 이는 통상적으로 사용되는 수경재배용 배지 중에 0.001 ppm 내지 1,000 ppm 범위 내의 농도로 용해 또는 현탁될 수 있다. 본 화합물이 조직 배양 또는 세포 배양시에 사용되는 경우, 이는 Murashige and Skoog 배지와 같은 통상적으로 사용되는 식물 조직 배양용 배지 또는 Hoagland 배지와 같은 통상적으로 사용되는 수경재배용 배지에 0.001 ppm 내지 1,000 ppm 범위 내의 농도로 용해 또는 현탁될 수 있다. 상기 경우에, 통상적 방법에 따라, 탄소 공급원으로서 다당류, 다양한 식물 호르몬 등이 적절히 첨가될 수 있다.
본 화합물이 식물 또는 식물의 생장 부위의 처리에 사용되는 경우, 처리량은 처리하고자 하는 식물의 종류, 제형 형태, 처리 기간 및 기상 조건에 따라 가변적일 수 있지만, 통상적으로 활성 성분 양에 대하여 10,000 m2 당 0.1 g 내지 10,000 g, 바람직하게는 1 g 내지 1,000 g 범위 내에 있다. 본 화합물이 전체 토양에 혼입되는 경우, 처리량은 통상적으로 활성 성분 양에 대하여 10,000 m2 당 0.1 g 내지 10,000 g, 바람직하게는 1 g 내지 1,000 g 범위 내에 있다.
이때에, 에멀전, 습윤성 분말, 유동제 및 마이크로캡슐은 통상적으로 물로의 희석 이후 분무에 의한 처리에 사용된다. 상기 경우에, 활성 성분의 농도는 통상적으로 0.1 ppm 내지 10,000 ppm, 바람직하게는 1 ppm 내지 1,000 ppm 범위 내에 있다. 분제 및 과립은 통상적으로 희석 없이 그 자체로 처리에 사용된다.
종자 처리에서, 본 화합물의 처리량은 일반적으로 종자 100 kg 당 0.01 g 내지 1,000 g, 바람직하게는 0.1 g 내지 100 g 이다.
본 발명의 방법이 적용될 수 있는 식물은 하기를 포함한다:
작물: 옥수수, 벼, 밀, 보리, 호밀, 귀리, 수수, 목화, 대두, 땅콩, 메밀, 사탕무, 유채, 해바라기, 사탕수수, 연초, 홉 (hop) 등;
채소: 가지과 채소 (가지, 토마토, 감자, 고추, 피망 등), 박과 채소 (오이, 호박, 쥬치니 (zucchini), 수박, 멜론, 참외 등), 평지과 채소 (무, 순무, 고추냉이, 콜라비 (kohlrabi), 배추, 양배추, 유채, 겨잣잎, 브로콜리, 꽃양배추 등), 국화과 채소 (우엉, 쑥갓, 아티초크 (artichoke), 상추 등), 백합과 채소 (파, 양파, 마늘, 아스파라거스 등), 산형과 채소 (당근, 파슬리, 샐러리, 파스닙 (parsnip) 등), 명아주과 채소 (시금치, 근대 등), 꿀풀과 채소 (차조기 (Japanese basil), 민트, 바질 등), 콩과 채소 (완두콩, 강낭콩, 팥, 장두콩, 치크빈 (chikbean) 등), 딸기, 고구마, 마, 토란, 곤약감자, 생강, 오크라 등;
과수: 인과류 (사과, 배, 일본 배 (Japanese pear), 모과, 퀸스 등), 핵과류 (복숭아, 자두, 승도복숭아, 매실, 체리, 살구, 프룬 (prune) 등), 감귤류 (귤, 오렌지, 레몬, 라임, 자몽 등), 견과류 (밤, 호두, 헤이즐넛, 아몬드, 피스타치오, 캐슈넛, 마카다미아넛 등), 장과류 (블루베리, 크랜베리, 블랙베리, 라즈베리 등), 포도, 감, 올리브, 일본 자두, 바나나, 커피, 대추야자, 코코넛, 기름야자 등;
과수 이외의 나무; 차나무, 뽕나무, 꽃나무 (진달래, 동백나무, 수국, 애기동백, 붓순나무, 체리, 튤립나무, 백일홍, 단계표향 (orange osmanthus) 등), 가로수 (물푸레나무, 자작나무, 층층나무, 유칼립투스, 은행나무, 라일락, 단풍나무, 참나무, 포플러, 박태기나무, 풍나무, 플라타너스, 느티나무, 일본 측백나무 (Japanese arborvitae), 전나무, 솔송나무, 노간주나무, 소나무, 가문비나무, 주목나무 (yew), 느릅나무, 밤나무 등), 아왜나무, 나한송, 삼나무, 사이프러스 (cypress), 크로톤 (croton), 사철나무, 홍가시나무 등;
잔디: 조이시아 그래스 (Zoysia grass) (Z. 자포니카 (Z. japonica), Z. 파시피카 (Z. pacifica) 등), 버뮤다그래스 (bermudagrass) (버뮤다 그래스 (Bermuda grass) 등), 벤트그래스 (bent grass) (외겨이삭, 크리핑 벤트 (creeping bent), 콜로니얼 벤트 (colonial bent) 등), 블루그래스 (bluegrass) (켄터키 블루그래스 (Kentucky bluegrass), 큰새포아풀), 훼스큐 (fescue) (톨훼스큐 (tall fescue), 츄잉훼스큐 (chewing's fescue), 크리핑레드훼스큐 (creeping red fescue)), 라이그래스 (ryegrass) (독보리 (darnel), 라이 그래스 (rye grass) 등), 새발풀 (orchard grass), 티모시 그래스 (timothy grass) 등; 및
기타 식물: 장식화 (장미, 카네이션, 국화, 유스토마 (eustoma), 안개꽃, 거베라, 매리골드, 샐비어, 페튜니아, 버베나, 튤립, 과꽃, 용담, 백합, 팬지, 시클라멘, 난초, 은방울꽃, 라벤더, 스톡, 관상용 양배추, 프리뮬러, 포인세티아, 글라디올러스, 카틀레야, 데이지, 심비듐, 베고니야 등), 바이오연료 식물 (자트로파, 잇꽃, 카멜리나 (camelina), 스위치그래스 (switchgrass), 억새, 리이드 카나리그래스 (reed canarygrass), 왕갈대 (giant cane), 양마, 카사바, 버드나무 등), 관상용 식물 등.
바람직하게는, 본 발명의 방법이 적용될 수 있는 식물의 예는 하기를 포함한다: 차, 사과, 배, 포도, 체리, 복숭아, 승도복숭아, 감, 일본 자두, 자두, 대두, 상추, 양배추, 토마토, 가지, 오이, 수박, 강낭콩, 완두콩, 팥, 그래스, 유채, 딸기, 아몬드, 옥수수, 수수, 잠두콩, 배추, 감자, 땅콩, 벼, 밀, 토란, 곤약감자, 마, 왜무, 순무, 파슬리, 참외, 오크라, 생강, 레몬, 오렌지, 자몽, 라임, 블루베리, 밤, 홉 및 바질. 더 바람직하게는, 식물의 예는 벼과 식물 및 가지과 식물, 특히 바람직하게는 벼과 식물, 더욱더 바람직하게는 벼, 밀 및 옥수수를 포함한다.
상기 언급된 "식물" 은 유전 공학 기술 또는 교배 육종 방법에 의해 그 안에 제초제 내성 부여 유전자, 해충-선택적 독소 생성 유전자, 병해 내성 부여 유전자 또는 비생물적 스트레스 감소 유전자를 도입시켜 수득한 유전 공학 식물, 또는 그 안에 복수의 이들 유전자를 도입시켜 수득한 스택 품종을 포함한다.
본 화합물을 종자 또는 식물에 살충제, 살진균제 또는 특정 제초 완화제와 동시에 적용할 수 있다.
본 발명의 방법에서, 본 화합물로 처리된 식물은 비생물적 스트레스에 노출되었거나, 또는 노출될 예정인 식물일 수 있다. 상기 "비생물적 스트레스" 는 하기 제시된 등식에 따라 "스트레스 강도" 로 정량화될 수 있다. 강도 값은 105 내지 200, 바람직하게는 110 내지 180, 더 바람직하게는 120 내지 160 일 수 있다.
등식 (I): "스트레스 강도" = 100 × "비생물적 스트레스에 노출되지 않은 식물에서의 식물 표현형 중 어느 하나"/"비생물적 스트레스 조건에 노출된 식물에서의 식물 표현형 중 하나"
본원에 사용된 바와 같은 "비생물적 스트레스" 는 식물이 온도 스트레스, 즉 고온 또는 저온 스트레스, 물 스트레스, 즉 가뭄 스트레스 또는 과잉 수분 스트레스, 또는 염 스트레스와 같은 비생물적 스트레스 조건에 노출된 경우, 식물 세포의 생리학적 기능의 감소 및 식물의 생리학적 상태의 열화로 인해 식물의 생장 저해를 야기하는 스트레스로 정의된다. 고온 스트레스는 식물이 그 생장 또는 발아에 적합한 온도를 초과하는 온도에 노출되는 경우에 경험하는 스트레스를 칭한다. 구체적으로는, 고온 스트레스는 식물이 경작되는 환경에서 평균 생장 온도가 25 ℃ 이상, 더 엄격하게는 30 ℃ 이상, 훨씬 더 엄격하게는 35 ℃ 이상인 조건 하에 유도될 수 있다. 저온 스트레스는 식물이 그 생장 또는 발아에 적합한 온도 미만의 온도에 노출되는 경우에 경험하는 스트레스를 칭한다. 구체적으로는, 저온 스트레스는 식물이 경작되는 환경에서 평균 생장 온도가 15 ℃ 이하, 더 엄격하게는 10 ℃ 이하, 훨씬 더 엄격하게는 5 ℃ 이하인 조건 하에 유도될 수 있다. 가뭄 스트레스는 강우 또는 관주의 부족으로 야기되는 토양의 물 함량의 감소로 인해 물 흡수를 막음으로써 식물이 그 생장을 저지하는 수분 환경에 노출되는 경우에 경험하는 스트레스를 칭한다. 구체적으로는, 가뭄 스트레스는 물 함량 값이 토양의 유형에 따라 가변적일 수 있을지라도, 식물이 생장하는 토양의 물 함량이 15 중량% 이하, 더 엄격하게는 10 중량% 이하, 훨씬 더 엄격하게는 7.5 중량% 이하이거나, 또는 pF 값이 토양의 유형에 따라 가변적일 수 있을지라도, 식물이 생장하는 토양의 pF 값이 2.3 이상, 더 엄격하게는 2.7 이상, 훨씬 더 엄격하게는 3.0 이상인 조건 하에 유도될 수 있다. 과잉 수분 스트레스는 식물의 생장이 저해되도록, 식물이 토양의 물 함량이 과도하게 높은 수분 환경에 노출되는 경우에 경험하는 스트레스를 칭한다. 구체적으로는, 과잉 수분 스트레스는 물 함량 값이 토양의 유형에 따라 가변적일 수 있을지라도, 식물이 생장하는 토양의 물 함량이 30 중량% 이상, 더 엄격하게는 40 중량% 이상, 훨씬 더 엄격하게는 50 중량% 이상이거나, 또는 pF 값이 토양의 유형에 따라 가변적일 수 있을지라도, 식물이 생장하는 토양의 pF 값이 1.7 이하, 더 엄격하게는 1.0 이하, 훨씬 더 엄격하게는 0.3 이하인 조건 하에 유도될 수 있다. 토양의 pF 값은 "Dojyo, Shokubutsu Eiyo, Kankyo Jiten (Encyclopedia of Soil, Plant Nutrition and Environment)" (TAIYOSHA Co., Ltd., 1994, Matsuzaka et al.) 의 61 및 62 쪽의 "pF 값 측정 방법" 에 따라 측정될 수 있다. 염 스트레스는 식물이 경작되는 토양 또는 수경 용액 중에 포함된 염의 축적으로 야기되는 삼투압의 증가로 인해 물 흡수를 막음으로써 식물이 그 생장을 저지하는 환경에 노출되는 경우에 경험하는 스트레스를 칭한다. 구체적으로는, 염 스트레스는 토양 또는 수경 용액에 포함된 염으로 인한 삼투압 전위가 0.2 MPa (NaCl 농도 2,400 ppm) 이상, 엄격하게는 0.25 MPa 이상, 더 엄격하게는 0.30 MPa 이상인 조건 하에 유도될 수 있다. 토양의 삼투압은 토양을 물로 희석하고, 염 농도를 위해 상청액을 분석함으로써 하기 나타낸 Raoult 식에 따라 산출될 수 있다:
Raoult 식: π (atm) = cRT
R = 0.082 (L·atm/mol·K)
T = 절대 온도 (K)
c = 이온 몰농도 (mol/L)
1 atm = 0.1 MPa
실시예
본 발명이 더 구체적으로는 하기의 제형예, 종자 처리예 및 시험예의 방식으로 기재될 것이지만, 본 발명은 하기 실시예로 제한되지는 않는다. 하기 실시예에서, "부" 는 달리 명시되지 않는 한 "중량부" 를 나타낸다.
제조예 1
5.0 g 의 2-플루오로-5-(트리플루오로메틸) 벤즈알데히드, 3.3 g 의 메틸 티오글리콜레이트, 4.0 g 의 탄산칼륨 및 50 ml 의 DMF 의 혼합물을 60 ℃ 에서 2 시간 동안 교반한 후, 반응 혼합물을 실온으로 냉각하였다. 반응 혼합물에 물을 첨가하고, tert-부틸 메틸 에테르로 3 회 추출하였다. 수합한 유기층을 물 이후 염화나트륨 포화 수용액으로 세정하였다. 상기 혼합물을 황산마그네슘 상에서 건조시킨 후, 감압 하에 농축시켰다. 그 잔류물을 메탄올로부터 재결정화하여 6.3 g 의 메틸 5-(트리플루오로메틸)벤조[b]티오펜-2-카르복실레이트 (본 화합물 1) 를 수득하였다.
[본 화합물 1]
1H-NMR(CDCl3) δ: 8.16(s, 1H), 8.13(s, 1H), 7.99(d, J=8.7Hz, 1H), 7.67(d, J=8.7Hz, 1H), 3.98(s, 3H)
제조예 2
1.11 g 의 2-플루오로-4-(트리플루오로메틸) 벤즈알데히드, 739 mg 의 메틸 티오글리콜레이트, 1.3 g 의 탄산칼륨 및 20 ml 의 DMF 의 혼합물을 140 ℃ 에서 2 시간 동안 교반한 후, 반응 혼합물을 실온으로 냉각하였다. 반응 혼합물에 물을 첨가한 후, tert-부틸 메틸 에테르로 3 회 추출하였다. 수합한 유기층을 물 이후 염화나트륨 포화 수용액으로 세정하였다. 상기 혼합물을 황산마그네슘 상에서 건조시킨 후, 감압 하에 농축시켜 848 mg 의 메틸 6-(트리플루오로메틸)벤조[b]티오펜-2-카르복실레이트 (본 화합물 2) 를 수득하였다.
[본 화합물 2]
1H-NMR(CDCl3) δ: 8.17(s, 1H), 8.11(s, 1H), 8.01-7.97(m, 1H), 7.66-7.62(m, 1H), 3.98(s, 3H)
제조예 3
1.00 g 의 2-플루오로-6-(트리플루오로메틸) 벤즈알데히드, 633 mg 의 메틸 티오글리콜레이트, 1.21 g 의 탄산칼륨 및 15 ml 의 DMF 의 혼합물을 130 ℃ 에서 2 시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각하였다. 반응 혼합물에 물을 첨가한 후, tert-부틸 메틸 에테르로 3 회 추출하였다. 수합한 유기층을 물 이후 염화나트륨 포화 수용액으로 세정하였다. 상기 혼합물을 황산마그네슘 상에서 건조시킨 후, 감압 하에 농축시켜 480 mg 의 메틸 4-(트리플루오로메틸)벤조[b]티오펜-2-카르복실레이트 (본 화합물 3) 를 수득하였다.
[본 화합물 3]
1H-NMR(CDCl3) δ: 8.27(s, 1H), 8.08-8.04(m, 1H), 7.76-7.72(m, 1H), 7.57-7.51(m, 1H), 3.98(s, 3H)
제조예 4
1.10 g 의 2-플루오로-3-(트리플루오로메틸) 벤즈알데히드, 663 mg 의 메틸 티오글리콜레이트, 1.03 g 의 탄산칼륨 및 15 ml 의 DMF 의 혼합물을 60 ℃ 에서 2 시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각하였다. 반응 혼합물에 물을 첨가한 후, tert-부틸 메틸 에테르로 3 회 추출하였다. 수합한 유기층을 물 이후 염화나트륨 포화 수용액으로 세정하였다. 상기 혼합물을 황산마그네슘 상에서 건조시킨 후, 감압 하에 농축시켜 1.34 g 의 메틸 7-(트리플루오로메틸)벤조[b]티오펜-2-카르복실레이트 (본 화합물 4) 를 수득하였다.
[본 화합물 4]
1H-NMR(CDCl3) δ: 8.13(s, 1H), 8.08-8.04(m, 1H), 7.79-7.75(m, 1H), 7.54-7.50(m, 1H), 3.97(s, 3H)
제조예 5
메틸 티오글리콜레이트 대신에 에틸 티오글리콜레이트를 활용하는 것을 제외하고는, 제조예 1 과 유사한 방법으로 에틸 5-(트리플루오로메틸)벤조[b]티오펜-2-카르복실레이트 (본 화합물 5) 를 제조한다.
제조예 6
각각 2-플루오로-5-(트리플루오로메틸)벤즈알데히드 및 메틸 티오글리콜레이트 대신에 2-플루오로-4-(트리플루오로메틸)벤즈알데히드 및 에틸 티오글리콜레이트를 활용하는 것을 제외하고는, 제조예 1 과 유사한 방법으로 에틸 6-(트리플루오로메틸)벤조[b]티오펜-2-카르복실레이트 (본 화합물 6) 를 제조한다.
제조예 7
각각 2-플루오로-5-(트리플루오로메틸)벤즈알데히드 및 메틸 티오글리콜레이트 대신에 2-플루오로-6-(트리플루오로메틸)벤즈알데히드 및 에틸 티오글리콜레이트를 활용하는 것을 제외하고는, 제조예 1 과 유사한 방법으로 에틸 4-(트리플루오로메틸)벤조[b]티오펜-2-카르복실레이트 (본 화합물 7) 를 제조한다.
제조예 8
각각 2-플루오로-5-(트리플루오로메틸)벤즈알데히드 및 메틸 티오글리콜레이트 대신에 2-플루오로-3-(트리플루오로메틸)벤즈알데히드 및 에틸 티오글리콜레이트를 활용하는 것을 제외하고는, 제조예 1 과 유사한 방법으로 에틸 7-(트리플루오로메틸)벤조[b]티오펜-2-카르복실레이트 (본 화합물 8) 를 제조한다.
제조예 9
10.0 g 의 메틸 5-(트리플루오로메틸)벤조[b]티오펜-2-카르복실레이트, 1.80 g 의 리튬 수산화물 1 수화물, 30 ml 의 물 및 90 ml 의 메탄올의 혼합물을 75 ℃ 에서 1 시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각한 후, 감압 하에 농축시켰다. 수득한 잔류물에 물을 첨가하고, tert-부틸 메틸 에테르로 3 회 세정하였다. 수성층에 진한 염산을 첨가한 후, tert-부틸 메틸 에테르로 3 회 추출하였다. 수합한 유기층을 염화나트륨 포화 수용액으로 세정하고, 황산마그네슘 상에서 건조시킨 후, 감압 하에 농축시켜 9.10 g 의 5-(트리플루오로메틸)벤조 [b]티오펜-2-카르복실산을 수득하였다.
이후, 254 mg 의 옥살릴 클로라이드를 400 mg 의 5-(트리플루오로메틸)벤조[b]티오펜-2-카르복실산 및 20 ml 의 에탄올의 혼합물에 빙냉 하에 첨가하고, 상기 혼합물을 6 시간 동안 환류 하에 교반하였다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각한 후, 감압 하에 농축시켰다. 그 잔류물에 클로로포름을 첨가한 후, 유기층을 중탄산나트륨 포화 수용액 및 염화나트륨 포화 수용액으로 세정하고, 황산마그네슘 상에서 건조시킨 후, 감압 하에 농축시켜 330 mg 의 에틸 5-(트리플루오로메틸)벤조 [b]티오펜-2-카르복실레이트 (본 화합물 5) 를 수득하였다.
［본 화합물 5］
1H-NMR(CDCl3) δ: 8.15(s, 1H), 8.12(s, 1H), 7.98(d, J=8.5Hz, 1H), 7.67(d, J=8.5Hz, 1H), 4.43(q, J=7.3Hz, 2H), 1.43(t, J=7.3Hz, 3H)
제형예 1
10 부의 본 화합물 1 내지 8 중 어느 하나를 35 부의 자일렌 및 35 부의 N,N-디메틸포름아미드의 혼합물 중에 용해시킨다. 상기 혼합물에 14 부의 폴리옥시에틸렌 스티릴 페닐 에테르 및 6 부의 칼슘 도데실벤젠술포네이트를 첨가하고, 격렬히 교반하여 각 10% 에멀전을 수득한다.
제형예 2
4 부의 나트륨 라우릴 술페이트, 2 부의 칼슘 리그노술포네이트, 20 부의 합성 수화 산화규소의 미분말 및 54 부의 규조토의 혼합물에 20 부의 본 화합물 1 내지 8 중 어느 하나를 첨가하고, 격렬히 교반하여 각 20% 습윤성 분말을 수득한다.
제형예 3
2 부의 본 화합물 1 내지 8 중 어느 하나에 1 부의 합성 수화 산화규소의 미분말, 2 부의 칼슘 리그노술포네이트, 30 부의 벤토나이트 및 65 부의 카올린 점토를 첨가하고, 상기 혼합물을 격렬히 교반한다. 그 후, 이들 혼합물에 적절량의 물을 첨가하고, 추가로 교반하고, 과립기로 과립화하고, 통풍 하에 건조시켜 각 2% 과립 제형물을 수득한다.
제형예 4
적절량의 아세톤 내에 1 부의 본 화합물 1 내지 8 중 어느 하나를 용해시키고, 그에 5 부의 합성 수화 산화규소의 미분말, 0.3 부의 PAP 및 93.7 부의 Fubasami 점토를 첨가한다. 상기 혼합물을 격렬히 교반하고, 아세톤을 증발로 제거하여 각 1% 분말 제형물을 수득한다.
제형예 5
우선, 10 부의 본 화합물 1 내지 8 중 어느 하나; 50 부의 암모늄 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 술페이트를 포함하는 35 부의 화이트 카본; 및 55 부의 물을 혼합한다. 이후, 상기 혼합물을 습윤 분쇄 방법으로 미분쇄하여 각 10% 유동성 제형물을 수득한다.
제형예 6
우선, 0.1 부의 본 화합물 1 내지 8 중 어느 하나를 5 부의 자일렌 및 5 부의 트리클로로에탄 내에 용해시킨다. 이후, 상기 혼합물을 89.9 부의 탈취유와 혼합하여 각 0.1% 오일 제형물을 수득한다.
시험예 1: 벼 수경재배에서의 뿌리 생장의 촉진을 위한 평가 시험
<시험 식물>
벼 (품종: Nipponbare)
<경작 및 화합물 처리>
각각의 본 화합물 1 내지 4 를 10,000 ppm 포함하는 1/10,000 부피의 각 DMSO 용액을 1/4 농도의 수경재배용 Hoagland 용액 (Hoagland and Arnon, [California Agricultural Experiment Station 1950 Circular 347 pp. 34]) 에 첨가하여 각각의 본 화합물 1 내지 4 를 1 ppm 포함하는 수경재배용 용액을 수득하였다. 이들 용액을 처리군으로 사용하였다.
비처리군에서는, 1/4 농도의 수경재배용 Hoagland 용액을 1/10,000 부피의 DMSO 에 첨가하여 수득한 수경재배용 용액을 사용하였다.
벼 종자를 1% 나트륨 하이포클로라이트의 수용액 중에 10 분 동안 이후 70% 에탄올 용액 중에 함침시켜 그 표면을 살균하였다. 그 후, 종자를 증류수로 세정하였다. 살균된 종자를 시험 화합물을 1 ppm 포함하는 각 수경재배용 용액 중에 함침시키고, 28 ℃ 의 온도에서 3 일 동안 암 조건 하에 인큐베이션하여 종자의 발아를 자극하였다.
이후, 시험 화합물을 1 ppm 포함하는 30 ml 의 각 수경재배용 용액을 광 차단을 위해 측면 상에 판지가 덮힌 플라스틱 튜브 (직경 20 mm × 높이 113 mm) 내에 분배하였다. 스티렌 보드 (board) 및 비닐 메시 (mesh) 로 만들어진 부유물을 각 수경재배용 용액의 수면에 놓고, 발아 자극 후에 수득한 벼 종자를 부유물에 놓았다. 종자를 3 일 동안 튜브 상부의 조도 4,000 lux, 온도 26 ℃, 습도 50% 및 광주기 16 시간의 조건 하에 경작하였다.
<평가 방법>
경작 후에 수득한 벼 모종의 뿌리 길이를 WinRHIZO 시스템 (제조사 REGENT INSTRUMENTS) 을 사용해 측정하였다. 처리군의 뿌리 길이의 평균 값을 4 또는 5 개의 개체의 측정 값으로부터 산출하였다. 그 결과, 식물을 본 화합물 1, 2, 3 또는 4 (각 경우에, 농도 1 ppm) 로 처리한 처리군의 뿌리 길이는 비처리군의 뿌리 길이보다 훨씬 더 길었다.
시험예 2: 옥수수 종자의 처리에 의한, 생장 촉진을 위한 평가 시험
<시험 식물>
옥수수 (품종: Kuromochi)
<종자 처리>
10% (V/V) 컬러 코트 레드 (color coat red) (Becker Underwood, Inc.), 10% (V/V) CF-Clear (Becker Underwood, Inc.) 및 1.66% Maxim 4FS (Syngenta) 를 포함하는 블랭크 슬러리 용액을 제조하였다. 50 g 의 화합물이 각 100 kg 의 옥수수 종자에 적용되도록 본 화합물 1 을 블랭크 슬러리 용액 중에 용해시켜 슬러리 용액을 제조하였다. 50-ml 원심관 (제조사 BD Japan) 내에, 각 14.4 g 의 옥수수 종자에 대해 0.35 ml 의 슬러리 용액을 놓고, 용액이 건조될 때까지 교반함으로써 종자를 코팅하였다. 추가로, 종자를 블랭크 슬러리 용액으로 코팅하고, 비처리군을 위한 종자로서 사용하였다.
<경작>
처리된 종자 중 하나를 각 포트 (직경 55 mm × 높이 58 mm) 의 배양토 (AISAI) 중에 쏘잉하고, 18 일 동안 온도 27 ℃, 조도 5,000 lux 및 광주기 16 시간의 조건 하에 경작하였다.
<평가 방법>
경작 후에, 식물 지상부의 생중량을 측정하였다. 실험을 각 처리 조건에 대해 3 반복으로 수행하고, 개체 당 평균 중량을 산출하였다.
그 결과, 50 g 의 본 화합물 1 을 각 100 kg 의 종자에 적용한 처리군의 식물 지상부의 생중량은 비처리군의 생중량보다 훨씬 더 무거웠다.
시험예 3: 옥수수 종자의 처리에 의한, 저온 스트레스의 감소를 위한 평가 시험
<시험 식물>
옥수수 (품종: Kuromochi)
<종자 처리>
10% (V/V) 컬러 코트 레드 (Becker Underwood, Inc.), 10% (V/V) CF-Clear (Becker Underwood, Inc.) 및 1.66% Maxim 4FS (Syngenta) 를 포함하는 블랭크 슬러리 용액을 제조하였다. 0.5 g, 5 g 또는 50 g 의 화합물이 각 100 kg 의 옥수수 종자에 적용되도록 본 화합물 1 을 블랭크 슬러리 용액 중에 용해시켜 슬러리 용액을 제조하였다. 50-ml 원심관 (제조사 BD Japan) 내에, 각 14.4 g 의 옥수수 종자에 대해 0.35 ml 의 슬러리 용액을 놓고, 용액이 건조될 때까지 교반함으로써 종자를 코팅하였다. 추가로, 종자를 블랭크 슬러리 용액으로 코팅하고, 비처리군을 위한 종자로서 사용하였다.
<경작>
처리된 옥수수 종자 중 하나를 각 포트 (직경 55 mm × 높이 58 mm) 의 배양토 (AISAI) 중에 쏘잉하고, 10 일 동안 온도 27 ℃, 조도 5,000 lux 및 광주기 16 시간의 조건 하에 경작하였다. 생장한 모종을 시험을 위해 사용하였다.
<저온 스트레스 처리 방법>
쏘잉 10 일 후의 포트를 인공 기상 조절실 (VHT-2-15P-NC2-S, 제조사 Nippon Medical & Chemical Instruments Co., Ltd) 내에 놓고, 4 일 동안 하기 조건 하에 경작하였다:
- 온도: 2.5 ± 1 ℃, 광주기: 16 시간 및 조도: 5,000 lux.
<평가 방법>
저온 스트레스 처리 후에, 식물을 4 일 동안 온도 27 ℃, 조도 5,000 lux 및 광주기 16 시간의 조건 하에 경작하였다. 이후, 식물 지상부의 생중량을 측정하였다. 실험을 각 처리 조건에 대해 5 반복으로 수행하고, 개체 당 평균 중량을 산출하였다.
그 결과, 0.5 g, 5 g 또는 50 g 의 본 화합물 1 을 각 100 kg 의 종자에 적용한 처리군의 식물 지상부의 생중량은 비처리군의 생중량보다 훨씬 더 무거웠다.
시험예 4: 벼의 함침 처리에 의한, 저온 스트레스의 감소를 위한 평가 시험
<시험 식물>
벼 (품종: Nipponbare)
<경작>
필요량의 벼 종자를 1,000 ppm 의 Benlate 의 수용액 중에 함침시키고, 30 ℃ 에서 밤새 암 조건 하에 인큐베이션하였다. Benlate 의 수용액을 증류수로 대체하고, 종자를 30 ℃ 에서 밤새 암 조건 하에 추가로 인큐베이션하여 종자의 발아를 자극하였다.
여과지를 406 개의 구멍을 갖는 플러그 트레이 (plug tray) 의 구명에 놓고, 발아 자극 후에 수득한 벼 종자를 여과지에 쏘잉하였다. 벼 종자에 1/2 농도의 수경재배용 키무라 B 용액 ([Plant Science 119: 39-47 (1996)] 참조) 을 첨가하고, 5 일 동안 인공 기상 조절실에서 하기 조건 하에 경작하였다:
- 온도: 낮 28 ℃/밤 23 ℃, 습도: 70%, 조도: 8,500 lux 및 광주기: 12 시간.
<화합물 처리>
1,000 ppm 의 본 화합물 1 의 DMSO 용액을 제조하고, 1/2 농도의 수경재배용 키무라 B 용액으로 희석하였다. 상기 화합물을 포함하는 수경재배용 용액을 24-웰 플레이트의 웰 내에 웰 당 2 ml 로 분배하였다. 생장한 벼 모종 중 하나를 각 웰에 놓고, 2 일 동안 경작 선반에 광 하에 하기 조건 하에 경작하였다:
- 온도: 25 ℃, 조도: 5,000 lux 및 광주기: 12 시간.
비처리군에서는, 0.1% DMSO 를 포함하는 수경재배용 용액을 사용하는 것을 제외하고는, 상기와 동일한 방식으로 경작한 벼 모종을 사용하였다.
<저온 스트레스 처리>
벼 모종을 갖는 24-웰 플레이트를 쿨 박스 (cool box) (MPR-1411, 제조사 SANYO Electric Co., Ltd.) 로 이동시켰다. 이후, 모종을 5 일 동안 하기 조건 하에 냉음극 튜브 광을 사용해 경작하였다:
- 온도: 4 ℃, 조도: 3,500 lux 및 광주기: 12 시간.
<평가 방법>
저온 스트레스 처리 후에 수득한 벼 모종을 광 하에 경작 선반으로 이동시키고, 4 일 동안 하기 조건 하에 추가로 경작하였다:
- 온도: 25 ℃, 조도: 5,000 lux 및 광주기: 12 시간
경작 4 일 후에, 처리군의 각 벼 식물의 지상부의 사진을 찍고, 수득한 이미지 데이터의 녹색 부분 면적을 이미지 분석 소프트웨어 Win ROOF (제조사 MITANI CORPORATION) 로 측정하여 식물 지상부의 녹색 면적을 측정하였다. 처리군에서, 실험을 이중으로 수행하고, 개체 당 녹색 면적의 평균 값을 산출하였다.
그 결과, 식물을 농도 1 ppm 의 본 화합물 1 로 처리한 처리군의 식물의 녹색 면적은 비처리군의 녹색 면적보다 훨씬 더 컸다.
시험예 5: 옥수수 종자의 처리에 의한, 저온 스트레스의 감소를 위한 평가 시험
<시험 식물>
벼 (품종: Nipponbare)
<종자의 처리>
5% (V/V) 컬러 코트 레드 (Becker Underwood, Inc.), 5% (V/V) CF-Clear (Becker Underwood, Inc.) 및 1% Maxim XL (Syngenta) 을 포함하는 블랭크 슬러리 용액을 제조하였다. 5 g 또는 50 g 의 화합물이 각 100 kg 의 벼 종자에 적용되도록 본 화합물 1 을 블랭크 슬러리 용액 중에 용해시켜 슬러리 용액을 제조하였다. 15-ml 원심관 (제조사 AGC TECHNO GLASS CO.,LTD.) 내에, 각 3 g 의 벼 종자에 대해 0.1 ml 의 슬러리 용액을 놓고, 용액이 건조될 때까지 교반함으로써 종자를 코팅하였다. 추가로, 종자를 블랭크 슬러리 용액으로 코팅하고, 비처리군을 위한 종자로서 사용하였다.
<경작>
여과지를 406 개의 구멍을 갖는 플러그 트레이의 구멍 하부에 놓고, 상기 처리한 벼 종자를 여과지에 쏘잉하였다. 벼 종자에 1/2 농도의 수경재배용 키무라 B 용액 ([Plant Science 119: 39-47 (1996)] 참조) 을 첨가하고, 10 일 동안 인공 기상 조절실에서 하기 조건 하에 경작하였다:
- 온도: 낮 28 ℃/밤 23 ℃, 습도: 70%, 조도: 8,500 lux 및 광주기: 12 시간.
<저온 스트레스 처리>
경작 10 일 후의 벼 모종을 갖는 플러그 트레이를 쿨 박스 (MPR-1411, 제조사 SANYO Electric Co., Ltd.) 로 이동시켰다. 이후, 모종을 5 일 동안 하기 조건 하에 냉음극 튜브 광을 사용해 경작하였다:
- 온도: 4 ℃, 조도: 3,500 lux 및 광주기: 12 시간.
<평가 방법>
동일한 처리군에서 저온 스트레스 처리 후에 수득한 4 개의 벼 모종을 60 ml 의 수경재배용 Hoagland 용액 (Hoagland and Arnon, [California Agricultural Experiment Station 1950 Circular 347 pp.34] 참조) 을 포함하는 컵 (C-Ap 스퀘어 (square) 컵 88, 제조사 SHINGI) 내에 놓고, 12 일 동안 경작 선반에 광 하에 하기 조건 하에 경작하였다:
- 온도: 25 ℃, 조도: 5,000 lux 및 광주기: 12 시간.
처리 12 일 후에, 각 식물 지상부의 생중량을 측정하였다. 실험을 각 처리군에서 4 반복으로 수행하고, 평균 값을 산출하였다.
그 결과, 종자 100 kg 당 5 g 또는 50 g 의 본 화합물 1 을 사용한 처리군의 식물 지상부의 생중량은 비처리군의 생중량보다 훨씬 더 무거웠다.
시험예 6: 벼의 함침 처리에 의한, 가뭄 스트레스의 감소를 위한 평가 시험
<시험 식물>
벼 (품종: Nipponbare)
<경작>
필요량의 벼 종자를 1,000 ppm 의 Benlate 의 수용액 중에 함침시키고, 30 ℃ 에서 밤새 암 조건 하에 인큐베이션하였다. Benlate 의 수용액을 증류수로 대체하고, 종자를 30 ℃ 에서 밤새 암 조건 하에 추가로 인큐베이션하였다.
여과지를 406 개의 구멍을 갖는 플러그 트레이의 구멍에 놓고, 상기와 같이 처리된 벼 종자를 여과지에 쏘잉하였다. 벼 종자에 1/2 농도의 수경재배용 키무라 B 용액 ([Plant Science 119: 39-47 (1996)] 참조) 및 본 화합물 1 을 100,000 ppm 포함하는 1/10,000 부피의 DMSO 용액을 첨가하고, 14 일 동안 온도 낮 28 ℃/밤 23 ℃, 습도 60%, 조도 8500 lux 및 광주기 12 시간의 조건 하에 경작하였다.
<가뭄 스트레스 처리>
상기와 같이 생장한 5 개의 벼 모종을 텅 빈 35-ml 평저 시험관 (제조사 Assist/Sarstedt) 에 놓고, 톱 커버의 폐쇄 없이 2 일 동안 온도 낮 28 ℃/밤 23 ℃, 습도 60%, 조도 8,500 lux 및 광주기 12 시간의 조건 하에 정치시켰다.
<평가 방법>
가뭄 스트레스 처리 후에 수득한 식물을 100 ml 의 수경재배용 Hoagland 용액 (Hoagland and Arnon, [California Agricultural Experiment Station 1950 Circular 347 pp.34] 참조) 을 포함하는 원심관 (제조사 AGC TECHNO GLASS CO.,LTD.) 내에 놓고, 14 일 동안 온도 낮 28 ℃/밤 23 ℃, 습도 60%, 조도 8,500 lux 및 광주기 12 시간의 조건 하에 경작하였다.
처리 14 일 후에, 각 처리군의 5 개의 시험 식물 지상부의 생중량을 측정하였다. 실험을 각 처리군에서 3 반복으로 수행하고, 평균 값을 산출하였다. 그 결과, 벼 식물을 농도 10 ppm 의 본 화합물 1 로 처리한 처리군의 식물 지상부의 생중량은 비처리군의 생중량보다 훨씬 더 무거웠다.
시험예 7: 밀의 분무 처리에 의한, 고온 스트레스의 감소를 위한 평가 시험
<시험 식물>
밀 (품종: Apogee)
<분무 처리>
5 개의 밀 종자를 각 플라스틱 포트의 배양토 (AISAI) 중에 쏘잉하고, 28 일 동안 인공 기상 조절실에서 온도 낮 18 ℃/밤 15 ℃ 및 조도 7,000 lux 의 조건 하에 경작하였다. 스트레스 시험 이전에, 포트 당 3 개의 개체를 제거하였다.
0.5 mg 의 본 화합물 1 에 화이트 카본 및 암모늄 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 술페이트의 혼합물 (중량비 1:1) 120 mg 및 물 300 μl 를 첨가하였다. 상기 혼합물을 습윤 분쇄 방법으로 미분쇄하여 본 화합물 1 의 유동성 제형물을 수득하였다. 상기 유동성 제형물을 50 ml 의 물로 희석하였다. 상기 혼합물을 확산제로서 RINO (제조사 NIHON NOHYAKU CO., LTD) 로 5,000-배 희석으로 희석하여 100 ppm 의 본 화합물 1 을 포함하는 분무 용액을 수득하였다. 자동 분무기를 사용해 충분량의 분무 용액을 밀 모종에 적용하였다.
추가로, 본 화합물 1 을 포함하지 않는 유동성 제형물을 제조한 후, 분무하였다. 상기는 비처리군으로 칭한다.
<고온 스트레스 처리>
쏘잉 28 일 후의 시험 식물을 7 일 동안 인공 기상 조절실에서 온도 낮 36 ℃/밤 32 ℃, 습도 낮 50%/밤 60%, 조도 7,000 lux 및 광주기 12 시간의 조건 하에 경작하였다.
<평가 방법>
고온 스트레스 처리 후에, 식물을 인공 기상 조절실에서 온도 낮 18 ℃/밤 15 ℃ 및 조도 7,000 lux 의 조건 하에 경작하였다. 이후, 쏘잉 60 일 후에, 7 또는 8 개의 포트의 시험 식물의 이삭의 종자의 생중량을 측정하고, 하나의 포트 ( 3 개의 개체) 당 이삭의 종자의 중량의 평균 값을 산출하였다. 그 결과, 농도 100 ppm 의 본 화합물 1 로 처리된 밀 식물의 이삭의 종자의 생중량은 밀 식물을 본 화합물 1 로 처리하지 않은 비처리군의 생중량보다 훨씬 더 컸다.
시험예 8: 벼의 수경재배에서의 뿌리 생장의 촉진을 위한 평가 시험
<시험 식물>
벼 (품종: Nipponbare)
<경작 및 화합물 처리>
본 화합물 5 를 10,000 ppm 포함하는 1/10,000 부피의 DMSO 용액을 1/4 농도의 수경재배용 Hoagland 용액 (Hoagland and Arnon, [California Agricultural Experiment Station 1950 Circular 347 pp. 34]) 에 첨가하여 본 화합물 5 를 1 ppm 포함하는 수경재배용 용액을 수득하였다. 용액을 처리군으로 사용하였다.
비처리군에서는, 1/4 농도의 수경재배용 Hoagland 용액을 1/10,000 부피의 DMSO 에 첨가하여 수득한 수경재배용 용액을 사용하였다.
벼 종자를 1% 나트륨 하이포클로라이트의 수용액 중에 10 분 동안 이후 70% 에탄올 용액 중에 함침시켜 그 표면을 살균하였다. 그 후, 종자를 증류수로 세정하였다. 살균된 종자를 소정 농도의 시험 화합물을 포함하는 수경재배용 용액 중에 함침시키고, 28 ℃ 의 온도에서 3 일 동안 암 조건 하에 인큐베이션하여 종자 발아를 자극하였다.
이후, 소정 농도의 시험 화합물을 포함하는 30 ml 의 각 수경재배용 용액을 광 차단을 위해 측면 상에 판지가 덮힌 플라스틱 튜브 (직경 20 mm × 높이 113 mm) 내에 분배하였다. 스티렌 보드 및 비닐 메시로 만들어진 부유물을 각 수경재배용 용액의 수면에 놓고, 발아 자극 후에 수득한 벼 종자를 부유물에 놓았다. 종자를 3 일 동안 튜브 상부에서의 조도 4,000 lux, 온도 26 ℃, 습도 50% 및 광주기 16 시간의 조건 하에 경작하였다.
<평가 방법>
경작 후에 수득한 벼 모종의 뿌리 길이를 WinRHIZO 시스템 (제조사 REGENT INSTRUMENTS) 을 사용해 측정하였다. 처리군의 뿌리 길이의 평균 값을 4 또는 5 개의 개체의 측정 값으로부터 산출하였다. 그 결과, 식물을 본 화합물 5 (농도 1 ppm) 로 처리한 처리군의 뿌리 길이는 비처리군의 뿌리 길이보다 훨씬 더 길었다.
시험예 9: 연초 (Nicotiana benthamiana) 의 수경재배에서의 저온 스트레스의 감소를 위한 평가 시험
<시험 식물>
벤타미아나 연초 (Nicotiana benthamiana)
<경작 및 화합물 처리>
각각의 본 화합물 1, 4 및 5 를 농도 100 ppm 포함하는 DMSO 용액을 제조하였다. 1/1,000 부피의 각 DMSO 용액을 1/2 농도의 Murashige-and-Skoog 배지 (pH 5.8 로 조정된, 1 L 의 물 중의 Murashige-and-Skoog 배지를 위한 염 (제조사 Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 200 mg 의 미오이노시톨 (제조사 Sigma-Aldrich), 2 mg 의 니코틴산 (제조사 Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 2 mg 의 피리독신 히드로클로라이드 (제조사 Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 20 mg 의 티아민 히드로클로라이드 (제조사 Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 20 g 의 수크로오스 (제조사 Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 1 g 의 MES (제조사 DOJINDO LABORATORIES) 의 혼합물 2.3 g 을 포함하는 배지) 에 첨가하여 시험 화합물을 농도 10 ppm 포함하는 배지를 수득하였다. 이들 배지를 처리군으로 사용하였다.
비처리군에서는, 1/1,000 부피의 DMSO 를 1/2 농도의 Murashige-and-Skoog 배지에 첨가하여 수득한 배지를 사용하였다.
연초 (Nicotiana benthamiana) 종자를 5 μL 의 배지에 쏘잉하고, 22 ℃ 에서 밤새 인큐베이션하였다. 그에 각 본 화합물을 농도 0.1 ppm 포함하는 45 μL 의 배지를 첨가하고, 7 일 동안 조도 4,000 lux, 온도 22 ℃ 및 광주기 16 시간의 조건 하에 경작함으로써 연초 (Nicotiana benthamiana) 모종을 시험 화합물로 처리하였다.
비처리군에서는, 1/1,000 부피의 DMSO 를 1/2 농도의 Murashige-and-Skoog 배지에 첨가하여 수득한 45 μL 의 배지를 첨가하고, 상기와 동일한 방식으로 처리하였다.
<저온 스트레스 처리>
본 화합물로 처리된 연초 (Nicotiana benthamiana) 모종을 7 일 동안 조도 2,000 lux, 온도 1.5 ± 1.0 ℃ 및 광주기 16 시간의 조건 하에 경작함으로써 저온 스트레스 처리하였다.
<평가 방법>
저온 스트레스 처리된 연초 (Nicotiana benthamiana) 식물을 3 일 동안 조도 4,000 lux, 온도 22 ℃ 및 광주기 16 시간의 조건 하에 경작한 후, 식물의 녹색 잎 면적을 육안으로 평가하였다. 완전히 죽은 식물은 0 으로 점수를 매기고, 저온 스트레스 처리되지 않은 식물은 5 로 점수를 매기고, 녹색 면적을 1/5 증가로 하여 6-포인트 스케일로 등급화하고, 1 이상의 점수는 스트레스 감소에 유효한 것으로 간주하였다. 육안 평가의 결과로서, 식물을 본 화합물 1, 4 또는 5 로 처리한 처리군의 식물의 녹색 잎 면적은 비처리군의 녹색 잎 면적보다 훨씬 더 컸다.
시험예 10: 밀의 분무 처리에 의한, 고온 스트레스의 감소를 위한 평가 시험
<시험 식물>
밀 (품종: Apogee)
<분무 처리>
5 개의 밀 종자를 각 플라스틱 포트의 배양토 (AISAI) 중에 쏘잉하고, 28 일 동안 인공 기상 조절실에서 온도 낮 18 ℃/밤 15 ℃ 및 조도 7,000 lux 의 조건 하에 경작하였다. 스트레스 시험 이전에, 포트 당 3 개의 개체를 제거하였다.
0.5 mg 의 본 화합물 1 에 화이트 카본 및 암모늄 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 술페이트의 혼합물 (중량비 1:1) 120 mg 및 물 300 μl 를 첨가하였다. 상기 혼합물을 습윤 분쇄 방법으로 미분쇄하여 본 화합물 1 의 유동성 제형물을 수득하였다. 상기 유동성 제형물을 500 ml 의 물로 희석하였다. 상기 혼합물을 확산제로서 RINO (제조사 NIHON NOHYAKU CO., LTD) 로 5,000-배 희석으로 희석하여 1 ppm 의 본 화합물 1 을 포함하는 분무 용액을 수득하였다. 충분량의 분무 용액을 자동 분무기를 사용해 밀 모종에 적용하였다.
추가로, 본 화합물 1 을 포함하지 않는 유동성 제형물을 제조한 후, 분무하였다. 상기는 비처리군으로 칭한다.
<고온 스트레스 처리>
쏘잉 28 일 후의 시험 식물을 7 일 동안 인공 기상 조절실에서 온도 낮 36 ℃/밤 32 ℃, 습도 낮 50%/밤 60%, 조도 7,000 lux 및 광주기 12 시간의 조건 하에 경작하였다.
<평가 방법>
고온 스트레스 처리 후에, 식물을 인공 기상 조절실에서 온도 낮 18 ℃/밤 15 ℃ 및 조도 7,000 lux 의 조건 하에 경작하였다. 이후, 고온 스트레스 처리 90 일 후에, 7 또는 8 개의 포트의 시험 식물의 이삭의 종자의 수 및 중량을 측정하고, 하나의 이삭 당 종자의 수 및 중량의 평균 값을 산출하였다. 그 결과, 본 화합물 1 로 처리된 밀 식물의 종자의 수 및 중량은 밀 식물을 본 화합물 1 로 처리하지 않은 비처리군의 종자의 수 및 중량보다 훨씬 더 컸다.
시험예 11: 벼 종자의 처리에 의한, 가뭄 스트레스의 감소를 위한 평가 시험
<시험 식물>
벼 (품종: Nipponbare)
<종자의 처리>
5% (V/V) 컬러 코트 레드 (Becker Underwood, Inc.), 5% (V/V) CF-Clear (Becker Underwood, Inc.) 및 1% Maxim XL (Syngenta) 을 포함하는 블랭크 슬러리 용액을 제조하였다. 100 g 의 화합물이 각 100 kg 의 벼 종자에 적용되도록 본 화합물 1 을 블랭크 슬러리 용액 중에 용해시켜 슬러리 용액을 제조하였다. 50-ml 원심관 (제조사 AGC TECHNO GLASS CO.,LTD.) 내에, 각 10 g 의 벼 종자에 대해 3 ml 의 슬러리 용액을 놓고, 용액이 건조될 때까지 교반함으로써 종자를 코팅하였다. 추가로, 종자를 블랭크 슬러리 용액으로 코팅하고, 비처리군을 위한 종자로서 사용하였다.
<경작>
여과지를 406 개의 구멍을 갖는 플러그 트레이의 구멍에 놓고, 상기 처리된 벼 종자를 여과지에 쏘잉하였다. 벼 종자에 1/2 농도의 수경재배용 키무라 B 용액 ([Plant Science 119: 39-47 (1996)] 참조) 을 첨가하고, 17 일 동안 인공 기상 조절실에서 온도 낮 28 ℃/밤 23 ℃, 습도 60%, 조도 8500 lux 및 광주기 12 시간의 조건 하에 경작하였다.
<가뭄 스트레스 처리>
상기와 같이 생장한 5 개의 벼 모종을 텅 빈 35-ml 평저 시험관 (제조사 Assist/Sarstedt) 내에 놓고, 2 일 동안 톱 커버의 폐쇄 없이 온도 낮 28 ℃/밤 23 ℃, 습도 60%, 조도 8,500 lux 및 광주기 12 시간의 조건 하에 정치시켰다.
<평가 방법>
가뭄 스트레스 처리 후에 수득한 식물을 100 ml 의 수경재배용 Hoagland 용액 (Hoagland and Arnon, [California Agricultural Experiment Station 1950 Circular 347 pp.34] 참조) 을 포함하는 원심관 (제조사 AGC TECHNO GLASS CO.,LTD.) 내에 놓고, 14 일 동안 온도 낮 28 ℃/밤 23 ℃, 습도 60%, 조도 8,500 lux 및 광주기 12 시간의 조건 하에 경작하였다.
처리 14 일 후에, 각 처리군의 5 개의 시험 식물 지상부의 생중량을 측정하였다. 실험을 각 처리군에서 3 반복으로 수행하고, 평균 값을 산출하였다. 그 결과, 종자 100 kg 당 100 g 의 본 화합물 1 을 사용한 처리군의 식물 지상부의 생중량은 비처리군의 생중량보다 훨씬 더 무거웠다.
본 발명의 방법의 용도는 식물 생장의 효과적인 촉진을 가능하게 한다.

Claims (12)

  1. 유효량의 하기 식 (1) 로 나타내는 화합물로 식물을 처리하는 것을 포함하는, 식물 생장의 촉진 방법:
    Figure pct00004

    [식 중, R1, R2, R3 및 R4 중 어느 하나는 트리플루오로메틸기를 나타내고, 그 밖의 것들은 수소 원자를 나타내고, R5 는 메틸기 또는 에틸기를 나타냄].
  2. 제 1 항에 있어서, 식 (1) 로 나타내는 화합물이 하기 화합물 군 A 로부터 선택되는 화합물인 방법:
    <화합물 군 A>
    (1) 메틸 5-(트리플루오로메틸)벤조[b]티오펜-2-카르복실레이트
    (2) 메틸 6-(트리플루오로메틸)벤조[b]티오펜-2-카르복실레이트
    (3) 메틸 4-(트리플루오로메틸)벤조[b]티오펜-2-카르복실레이트
    (4) 메틸 7-(트리플루오로메틸)벤조[b]티오펜-2-카르복실레이트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 식물이 비생물적 스트레스에 노출되었거나, 또는 노출될 예정인 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 식물 처리가 분무 처리, 토양 처리, 종자 처리 또는 수경 처리인 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 식물 처리가 종자 처리인 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 식물이 벼, 옥수수 또는 밀인 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 식물이 형질전환 식물인 방법.
  8. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 비생물적 스트레스가 고온 스트레스인 방법.
  9. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 비생물적 스트레스가 저온 스트레스인 방법.
  10. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 비생물적 스트레스가 가뭄 스트레스인 방법.
  11. 식물 생장의 촉진을 위한, 하기 식 (1) 로 나타내는 화합물의 용도:
    Figure pct00005

    [식 중, R1, R2, R3 및 R4 중 어느 하나는 트리플루오로메틸기를 나타내고, 그 밖의 것들은 수소 원자를 나타내고, R5 는 메틸기 또는 에틸기를 나타냄].
  12. 유효량의 하기 식 (1) 로 나타내는 화합물 및 불활성 성분을 포함하는, 식물 생장의 촉진을 위한 조성물:
    Figure pct00006

    [식 중, R1, R2, R3 및 R4 중 어느 하나는 트리플루오로메틸기를 나타내고, 그 밖의 것들은 수소 원자를 나타내고, R5 는 메틸기 또는 에틸기를 나타냄].
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