KR20140067124A - 트레할로스의 적용에 의한 작물 수량의 향상 방법 - Google Patents
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Abstract
감자, 비트(beet), 사탕수수, 옥수수, 대두 및 기타를 포함하는 작물종에서 작물 파종 전, 파종 중, 또는 식물 정착 중과 같은 생육 과정의 임의 시기에 트레할로스 및/또는 트레할로스 유도체의 외생 적용에 의한 수량 및/또는 바이오매스(biomass)의 증가 방법 및/또는 보존 방법. 이 방법에 의해 작물 생산 초기에 적용될 경우 모본으로부터 당이 감소되는 건강에 더 좋은 농작물을 얻는 모본의 건강과 성장력의 향상을 유도한다.
Description
본 발명은 "모"본으로부터 종자, 괴경, 열매, 등과 같은 작물의 경제성 부분으로 광합성 산물 및 광합성 산물 유도체의 향상된 이동 신호를 보내도록(signal) 작물에 트레할로스 및/또는 트레할로스 유도체의 외생 적용에 관한 것이다(광합성 산물은 광합성에 의해 형성된 화합물이다). 또한, 딸세포 및 차세대 식물로 통합 대신에 밭 쓰레기로 전락할 모본으로부터 유용한 광합성 산물을 구제하기 위해 외생 적용은 가장 바람직하게는 수확 바로 전에 수행될 수 있다.
트레할로스 또는 트레할로스 유도체 분자는 또한 식재시 또는 작물 성장 중 다른 시기에 적용될 수 있다. 이러한 조기 적용으로 질병에 걸리지 않고 소멸에 이르는 조기 부패가 건강에 더 좋은 작물을 얻게 한다. 더구나 특정 식물 예를 들어 감자에 트레할로스를 조기 적용하면 환원당(reducing sugar) 함량이 적은 식물을 얻는다. 고 환원당 함량을 갖는 식물은 작물 농산물을 핫 오일에서, 예를 들어 감자칩 등을 위해 튀길 경우 잠재적으로 건강에 좋지 않은 상황을 초래할 수 있다. 더구나, 외생 시그널링(signaling) 분자(들)는 작물 성장의 조기 단계에 적용될 경우 수량을 향상시킬 뿐만 아니라 식물의 겉보기 건강과 처리 식품의 건전함을 향상시킨다.
트레할로스는 2개의 연결된 글루코스 분자로 이루어진 이당류이며, 이는 식물, 곤충, 및 다른 유기체에 의해 널리 생성되고 있다. 특정 곤충과 약간의 식물에 의해 풍부하게 생성되지만, 대부분의 식물 종에서 단지 미량으로 존재한다. 최근까지, 이의 공지된 주요 생물학적 활성은 특정 유기체의 세포 중에 비교적 높은 천연 존재도(natural abundance)로 존재할 경우 항동결제로서 작용하거나, 저온 보존 과정 중 첨가제로서 작용하였다. 그러나, 근년에 트레할로스 및/또는 이의 관련 형태가 비록 매우 낮은 존재도로 존재하더라도 식물에서 매우 강력한 시그널링 분자로서 작용한다고 알려졌다. 트레할로스의 형태는 식물의 탄수화물 생산과 플로우의 중앙 조정 조절인자로서 기능한다. 부분적으로, 이것은 탄수화물 가용성 신호를 보내 성장 또는 매장량(reseves)의 축적을 촉진한다. 또한 키나제 SnRK1의 활성을 억제하여서, 성장을 제한하는 주요 인자를 감소시킨다.
이전에 공개된 특허출원 US 2010/0024066호에서는 식물 성장을 조절하는 트레할로스-6-인산염 신타제의 사용을 기재하고 있다. 이 특허출원에서는 트레할로스가 박테리아, 진균, 곤충 및 식물에서 발생하는 널리 퍼진 이당류라고 알려주는 배경 섹션을 제시하고 있다.
대부분의 경우에, 트레할로스 합성은 트레할로스-6-인산염 신타제(TPS)가 트레할로스-6-인산염(T6P)을 합성한 후 T6P 포스파타제(TPP)에 의해 트레할로스로 탈인산화하는 2 단계 공정이다. 대부분의 식물에서 트레할로스가 전혀 검출되지 않지만, TPS 및 TPP 유전자 둘 다의 다중 동족체가 존재한다. 유럽특허 EP 0901527호에서는 T6P의 농도를 변경시킴으로써 식물 물질대사의 조절을 개시하고 있다. 더 구체적으로는, 유럽특허에서 T6P의 세포내 가용성을 증가시킴으로써 식물의 수량 증가를 기재하고 있다.
싱기에 기재한 모델은 일방향 경로의 식물 물질대사이다:
UDP-Glu + G6P ---------> T6P -------- Tre -------------> 2 Gluc
TPS TPP 트레할로스
1) 효소 트레할로스 인산염 신타제(TPS)에 의해 UDP-글루코스와 글루코스-6-인산염(G6P)을 결합하여 트레할로스 6-인산염(T6P)을 형성한다
2) 효소 트레할로스 인산염 포스파타제(TPP)에 의해 T6P를 트레할로스(Tre)로 탈인산화한다
3) 효소 트레할라제에 의해 트레할로스를 2개의 글루코스 분자로 나눈다
유럽특허 EP 0901527호에서는 T-6-P의 농도가, T-6-P의 농도에 영향을 미칠 수 있는 유전자 구조체(gene construct)에 의한 유기체의 유전공학에 의해 또는 이러한 농도에 영향을 미칠 수 있는 화합물을 외생적으로 공급함으로써 영향을 받을 수 있다고 나타내고 있으나, 이러한 외생적 화합물의 일예는 언급되거나 기재되어 있지 않다.
상기에 제시한 모델에 따라, 식물에 트레할로스의 외생 적용이 TPP의 피드백 억제에 의해 T6P의 축적 증가가 예상될 수 있다. 이용가능한 탄소의 부재하에, T6P 축적은 아라비도프시스(Arabidopsis) 종자의 성장을 억제할 수 있다고 알려진 바 있다(Schluepmann, et al. Plant Physiology, June 2004, Vol. 135, pp. 879-890).
[발명의 목적 확인]
본 발명의 주 목적은 농업용 식물의 생산성과 성장을 향상시키기 위한 방법 및 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 농업 식물이 성숙되고 노화되는 곳에서조차 식물의 생산성을 증가시키는 방법을 제공하는 것이다.
또다른 목적은 가혹한 환경 스트레스하에 생존해 있는 작물의 생산성과 성장을 향상시키는 방법과 조성물을 제공하는 것이다.
또다른 목적은 모본 또는 심지어 모본의 노화 사체에 남겨지는 어떠한 것이든 유용한 광합성 산물 및/또는 광합성 산물 유도체의 "딸" 종자 또는 모본 상에서 성장하는 딸 식물의 다른 경제성 부분으로 더 완전한 이동에 의해 작물의 생산성과 성장을 향상시키는 방법 및 조성물을 제공하는 것이며;
또다른 목적은 종자 또는 식물의 다른 "딸" 경제성 부분으로부터 성장 시기 중 "모"본으로 광합성 산물 또는 광합성 산물 유도체의 상실을 방지함으로써, 작물의 생산성, 성장 및 바이오매스를 향상시키는 방법 및 조성물을 제공하는 것이며;
또다른 목적은 종자 또는 식물의 다른 "딸" 경제성 부분으로부터 성장 시기 중, 특히 비생물이든 생물이든 모본에 대한 다양한 형태의 스트레스하에 "모"본으로 광합성 산물 또는 광합성 산물 유도체의 상실을 방지함으로써, 작물의 생산성과 성장을 향상시키는 방법 및 조성물을 제공하는 것이며;
또다른 목적은 식물에서 세포사를 경감시키는 방법 및 조성물을 제공하는 것이며;
또다른 목적은 식물에서 ABA 및/또는 에틸렌의 생성을 증가시키는 방법 및 조성물을 제공하는 것이며;
또다른 목적은 곤충과 해충에 대한 식물 저항성을 증가시키는 방법 및 조성물을 제공하는 것이며;
또다른 목적은 딸 배아 및 이의 저장 기관에 광합성 산물의 전달을 가능한 한 경의적으로 가득 증가시키는 모본의 성장 중 임의 시기에 사용하기 위한 방법 및 조성물을 제공하는 것이며;
또다른 목적은 모본의 성장 중 임의 시기에 줄기 세포를 포함하는 모든 세포 및 임의 세포의 성능 증가를 위한 분열 세포를 포함하는 모든 세포 및 임의 세포의 광합성 산물의 획득(acquisition)을 향상시키는 방법 및 조성물을 제공하는 것이며;
본 발명의 또다른 목적은 모본의 잎 및 줄기와 같은 임시 저장 기관에서 광합성 산물의 과도한 축적을 방지하고, 식물의 수확가능한 저장 기관으로 이들을 이동시키는 방법 및 조성물을 제공하는 것이며;
본 발명의 또다른 목적은 모본의 잎 및 줄기와 같은 임시 저장 기관에 있는 과도한 광합성 산물의 부 피드백(negative feedback)을 감소시키는 방법 및 조성물을 제공하는 것이며;
본 발명의 또다른 목적은 줄기 세포를 포함하는 모든 세포의 최적 및 최대 성장을 위한 적당한 광합성 산물의 축적에 의해 모든 식물 세포의 성장력을 향상시키는 방법 및 조성물을 제공하는 것이며;
"식품" 생산을 향상시키는데 너무 많은 연구를 고려할 때, 현 수준의 지견을 훨씬 넘어서 작물 생산성을 개선하는데 계속되고 충족되지 못한 필요성이 존재한다.
[발명의 요약]
확인된 목적은 본 발명의 다른 특징 및 장점과 함께 광합성 산물 및/또는 모본에 축적된 광합성 산물을 더 완전하고 효과적으로 이용하여, 줄기 세포를 포함하는 모든 세포에 이를 이동시키고 종자 또는 형성되는 "딸" 식물 또는 발생되는 딸 식물과 연관된 저장 기관의 다른 경제성 부분으로 이를 이용시킴으로써 더 생산적인 식물, 특히 작물 그러나 작물에 한정되지는 않는 식물 성장을 위한 방법 및 조성물에 통합된다.
특정 "시그널링" 분자가 광합성 산물 또는 광합성 산물 유도체를 더 완전하게 또는 심지어 가장 완전하게 기본적으로 노화 모본의 "사체"(corpse)인 것으로부터 "딸" 배아 및 배아 저장 요소로, 심지어 수확 바로 전만큼 늦게 이동시킴으로써 작물 수량을 향상시킬 수 있다는 사실을 알아낸 바 있다. 더구나, 이들 특정 시그널링 분자가 작물의 발생 조기에 추가로 가장 늦은 기회의 시나리오로서 수확 전에 적용되는 경우, 겉보기 수량 손실의 방지는 광합성 산물 또는 광합성 산물 유도체의 성장 배아 및 배아 "식품" 저장 생체구조로 거의 완전한 이동으로 극복될 수 잇다. 심지어 작물 성장 중 이들 시그널링 분자의 조기 적용으로 향상된 수량 또는 수확 뿐만 아니라 더 건강한 모본과 건강에 더 좋은 식품 농산물을 위해 유용하게 광합성 산물을 이동시킬 수 있다.
트레할로스 및 트레할로스 유도체와 같은 시그널링 분자의 식물로 외생 적용으로 그렇지 않은 경우 모본 상에서 성장하는 작고 어린 딸 식물의 딸 배아 또는 저장 기관으로 일체화되기 보다는 모본의 노화 사체에서 상실될 광합성 산물을 포착한다. 더구나, 시그널링 트레할로스 분자는 파종 전, 파종 중 또는 식물 정착 중 및/또는 모본의 성장 임의 단계 중의 임의 시기에 외생으로 적용된다. 시그널링 분자의 조기 적용으로 특히 모본으로부터 식품 농작물의 조성물에서 과량의 환원당에 관련될 때 건강에 더 좋은 식품 농작물에 수반하여 모본의 향상된 건강과 성장력을 얻는다. 모본에 대한 건강 이점은 심지어 이의 종자가 식재 전에 처리되는 경우에도 효과적일 수 있다.
전통적으로 작물 성장에 영향을 미친다는 개념은 때로 작물 정착 초기로 한정되고, 작물의 경제성 부분이 오히려 잘 발생될 때까지 계속되며, 그 후 작물은 노화(즉, 늙어 감)하고 종자 등의 성숙과 살포를 위해 그 자신이 준비한다고 생각된다. 더구나, 성장 시기가 진행됨에 따라, 다양한 형태의 스트레스가 또한 설정될 수 있긴 하지만, 이에 의해 자식 작용(autophagy)의 수준이 달라져 "딸", 즉 종자 및 작물의 유사한 수확가능한 부분으로부터 광합성 산물을 포착할 수 있다(자식 작용은 특정 체 조직의 물질대사 파괴에 의한 식물 영양의 유지이다).
딸 배아 및 이의 저장 기관으로부터 포착된 이들 광합성 산물은 때로 모본의 "적응도"(fitness)를 보유하는 "지각된"(perceived) 필요성으로서 모본에 복귀하여 특히 비생물 또는 생물 스트레스의 수준을 변화시키면서 딸 식물의 잉태 사이클을 완료한다. 이러한 자식 작용의 결과는 수확시 수량의 "감소" 또는 손실이다. 예상 수량에서 이러한 손실 또는 겉보기 감소는 작물에서 매우 빈번히 나타나며, 주로 호르몬 불균형과 딸 배아 및 저장 기관으로 광합성 산물의 전달을 위한 부적합한 시그널링을 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시는 선행 기술의 1 이상의 결함을 다루며 또한 상기에 확인된 목적 1 이상을 달성하게 한다. 본 발명에 따라 트레할로스 또는 트레할로스 유도체를 포함하는 수용액은 작물에 소 농도로 외생적으로 적용되어 전체적으로 젊고 어린 딸 배아와 딸 배아의 저장 기관으로 축적 대신에 모본 사체의 쓰레기 더미로 상실될 광합성 산물의 상당량 이동을 성장 시기 종료 가까이에 수행한다. 더구나, 시그널링 당 처리는 또한 매우 어린 배아와 배아의 저장 기관의, 부착된 딸 식물의 생식 사이클을 완료하도록 모본에 의해 요구된 광합성 생성물(즉, 광합성 산물)에 대해 지각된 필요성에 의한, 자식 작용을 방지한다. 모본이 계속되는 해 동안 추가 매장량을 요구하는 다년생 작물(예, 과일, 너트)과 대조하여, 일년생 식물(옥수수, 감자, 대두, 등)의 광합성 산물은 심지어 모본의 거의 셀룰로스 사체일뿐인 떠나는 시점까지 가장 완전한 패션으로 부착된 딸 식물에 완전히 그리고 비가역적으로 이동될 수 있다. 이러한 방식으로, 수확시에 일년생의 수량은 크게 증가하여서, 이미 형성된 쉽게 이용할 수 있는 광합성 산물에 관해 작물 생산의 효율을 극대화한다.
더구나, 외생적으로 적용된 트레할로스 시그널링 분자는 모본의 성장 중 조기에 적용될 수 있으며 이는 모본의 수량과 건강 및 모본에 의해 생산된 식품의 건전성에 크게 긍정적인 영향을 얻게 한다. 이는 T6P 및/또는 트레할로스에 의해 조절될 수 있는 식물 키나제 SnRK1 및 TOR에 의해 부분적으로 매개되는, 식물 중 당의 생산, 물질대사, 및 수송의 특성을 변경함으로써 달성될 수 있다.
시그널링 분자의 질병 억제 효과는 감자의 지브라 칩(zebra chip) 질병의 상당한 감소로 예증된다. 건강에 더 좋은 식품은 또한 시그널링 당 처리 감자의 환원당 감소로 예증된다. 핫 오일에서 튀긴 미처리 감자 대 처리 감자의 외관 검사에 의해 2종의 성장 감자 식물에 트레할로스를 적용하는 이점을 보여준다.
트레할로스의 적용에 의한 작물 수량에 대한 향상 효과를 보여주는 실시예를 하기에 제시한다.
실시예 1
옥수수(field corn)(품종 Asgrow 7371)를 에이커 당 트레할로스 100 g의 비율로 트레할로스 수용액으로 수확 전에 잎에 2회 처리하였다. 성장 V16 단계 4주 후, 및 성장 V16 단계 5주 후에 동일 비율로 잎에 다시 1회. 트레할로스 처리에 의해 수량이 125%까지 증가하였다(표 1).
| 옥수수의 수량(에이커 당 부셀) | |
| 대조 미처리 | 103 부셀/에이커 |
| 성장 V16 4주 및 5주 후 처리 | 231 부셀/에이커 |
| 처리군 대 대조군의 평균 T 시험, p= | 0.00058 |
| 1,000개 알맹이의 중량(g) | |
| 대조 미처리 | 288 g |
| 성장 V16 4주 및 5주 후 처리 | 368 g |
| 처리군 대 대조군의 평균 T 시험, p= | 0.00018 |
실시예 2
남부 텍사스에서, 옥수수(품종 Dekalb C6805)를 성장 V16 단계 또는 성장 V16 단계 3주 전에 에이커 당 100 g의 비율로 트레할로스 수용액으로 잎에 처리하였다. 덥고, 바람이 많은 기후 및 척박한 토양과 질병을 포함한 해충과 곤충의 높은 수준을 특징으로 한, 이 현장에 대해 옥수수는 이 품종으로서 에이커 당 155 부셀로부터 전례가 없는 에이커 당 337 부셀로 증가하였다. 옥수수 알맹이의 종자 중량이 증가하였다.
| 옥수수의 수량(에이커 당 부셀) | |
| 대조 미처리 | 155 |
| 성장 V16 단계에서 트레할로스 처리 | 311 |
| V16 성장 단계 3주 전 트레할로스 처리 | 327 |
| V16 대 대조군에서 T 시험, p= | 0.00000024 |
| V16 3주 전 대 대조군에서 T 시험, p= | 0.0000060 |
| V16 대 3주 전 T 시험, p= | 0.024 |
| 1,000 알맹이의 중량(g) | |
| 대조 미처리 | 261 |
| 성장 V16 단계에서 트레할로스 처리 | 286 |
| V16 성장 단계 3주 전 트레할로스 처리 | 294 |
| V16 대 대조군에서 T 시험, p= | 0.023 |
| V16 3주 전 대 대조군에서 T 시험, p= | 0.003 |
| V16 대 3주 전 T 시험, p= | 0.092 |
실시예 3
감자(품종 Eva)는 수확 4주 전에 잎에 적용된 에이커 당 100 g의 비율로 트레할로스 수용액의 외생 적용으로 수량이 증가하였다(표 3). 수확 4주 전에 적용한 경우 작물 성장에 충분한 시간이 있어서 건강에 더 좋은 식품 농작물을 위한 환원당 농도를 억제하였다(표 3).
| 등급 크기 당 처리 파운드 | |||||
| #4 | #3 | #2 | #1 | 총계 | |
| 대조 | 0.0 | 6.8 | 6.8 | 0.8 | 14.4 |
| 트레할로스-25g | 0.0 | 8.6 | 7.2 | 1.1 | 16.9 |
| 트레할로스-50g | 0.0 | 8.3 | 7.0 | 0.9 | 16.2 |
| 트레할로스-100g | 0.4 | 8.4 | 7.4 | 0.8 | 17.0 |
| 크기 분포: #5=> 16 온스, #4=>10 온스, #3=>6 온스, #2=>4 온스, 및 #1=0 내지 4 온스 | |||||
실시예 4
펜실베니아에서, 감자(품종 Eva)를 에이커 당 100 g의 비율로 트레할로스의 잎 적용에 의해 수확 4주 또는 2주 전에 처리하였다. 감자를 수확하여 환원당 분석을 위해 College Station(Texas)로 선적하였다. 감자 괴경에서 환원당은 줄었으며; 성장 시기의 종류 및 작물 종료에 가까울수록, 당은 괴경에 더 많이 직송된 것으로 보였다(표 4).
| 처리 | 괴경의 환원당 함량(570 nm에서 흡광도) | |
| 수확 4주 전 | 수확 2주 전 | |
| 대조 미처리 | 0.217±0.15 | 0.200±0.08 |
| 에이커 당 100 g 트레할로스 | 0.125±0.03 | 0.211±0.12 |
| 대조 대 처리 T 시험 p= | 0.029 | NS |
실시예 5
위스콘신에서, 감자(품종 Snowden)를 에이커 당 100 g의 비율로 트레할로스의 잎 적용에 의해 수확 4주 또는 2주 전에 처리하였다. 감자를 수확하여 환원당 분석을 위해 College Station(Texas)로 선적하였다. 식물에 적용된 트레할로스 용량에 반비례하여, 환원당 감소가 있었다. 하기에 제시된 표 5에 나타낸 바와 같이 감자 괴경에서 환원당 함량에 대핸 트레할로스 적용 비율의 효과를 참조한다.
[표 5]
감자 괴경에서 환원당 함량에 대한 트레할로스 적용 비율의 효과
실시예 6
유마 카운티에서 사탕무를 트레할로스에 의해 에이커 당 300 g의 비율로 잎에 처리하였다. 처리에 의해 에이커 당 여분의(extra) 당 거의 반 톤이 비트로 이동하였으며; 더구나, 수확 바로 2주 전에 당 시그널링에 의해 % SLM의 확실한 감소가 있었다(표 6).
| 사탕무 수량(에이커 당 톤) | |
| 대조 미처리 | 수확 2주 전 트레할로스 300 g/a 잎 |
| 27.79 | 28.4 |
| 퍼센트 당 | |
| 대조 미처리 | 수확 2주 전 트레할로스 300 g/a 잎 |
| 15.83% | 17.23% |
| 에이커 당 당 파운드 | |
| 대조 미처리 | 수확 2주 전 트레할로스 300 g/a 잎 |
| 8797 | 9770 |
| % SLM | |
| 대조 미처리 | 수확 2주 전 트레할로스 300 g/a 잎 |
| 1.85 | 1.22 |
실시예 7
남부 텍사스에서 성장한 사탕수수를 에이커 당 450 g의 비율로 트레할로스 수용액으로 수확 4주 전에 처리하고, 사탕수수 제조로부터 여분의 당 897 파운드를 제공하였다.
| 대조 미처리 | 0 |
| 수확 4주 전 트레할로스 450 g/a 잎 | 897 lb |
실시예 8
캐나다 온타리오에서 성장한 밀을 수확 4주 전에 에이커 당 100 g의 비율로 트레할로스 수용액으로 잎에 처리하였다.
| 대조 미처리 | 0% |
| 수확 4주 전 트레할로스 100 g/a 잎 | 9.5%, 상당량 |
메카니즘과 작용 모드
상기한 바와 같이 식물의 트레할로스 합성의 현재 모델에서 일방향 경로의 물질 대사가 존재한다고 제시하고 있다:
UDP-Glu + G6P ---------> T6P --------> Tre -------------> 2 Gluc
TPS TPP 트레할로스
1) 효소 트레할로스 인산염 신타제(TPS)에 의해 UDP-글루코스와 글루코스-6-인산염(G6P)을 결합하여 트레할로스 6-인산염(T6P)을 형성한다
2) 효소 트레할로스 인산염 포스파타제(TPP)에 의해 T6P를 트레할로스(Tre)로 탈인산화한다
3) 효소 트레할라제에 의해 트레할로스를 2개의 글루코스 분자로 나눈다
이 일방향 모델에 따라, 식물에 트레할로스를 적용하면 T6P의 생성을 증가한다고 예상될 수 없다. 그러나, 식물에 트레할로스 적용으로부터 생물학적 활성은 식물에 트레할로스의 적용 후 적어도 부분적으로 식물 내부에 증가된 T6P를 얻을 수 있다. 이는 더 많은 양의 첨가된 Tre에 의한 TPP 작용에 대한 피드백 억제로 인한 것일 수 있거나, 현재 알려져 있지 않은 효소 활성 또는 키나제 활성에 의해 Tre의 T6P로 전환에 기인할 수 있다.
식물에서 가장 중요한 T6P/Tre의 활성은 당 관련 시그널링에 대한 이의 영향이다. Tre/T6P는 발아, 성장, 분화, 개화, 열매/낱알 형성, 및 탄수화물 저장을 포함하는 식물 성장과 발생에서 그대로 중앙 조절 역할을 발휘한다. 트레할로스는 또한 전분 파괴를 억제하여, 전분 축적 증가를 유도한다. 이는 감자 및 옥수수와 같은 전분 저장 작물의 수량의 실측 증가의 근거일 수 있다.
트레할로스가 적용될 때 식물의 수량 증가는 트레할로스의 적용으로부터 활성 성분으로서 트레할로스 분자 자체 또는 T6P 또는 트레할로스의 다른 가능한 유도체에 기인할 수 있다. 식물에 트레할로스 적용으로 식물에서 T6P의 존재도를 증가시키면, T6P에 대한 공지된 식물 반응으로 하기에 리스트한 결과를 얻을 수 있다.
여기서 트레할로스의 적용으로부터 생성되는 식물에 가능한 생화학적 기구가 존재하며;
트레할로스/T6P는 식물에서 당 상태의 잠재적 시그널로서 작용하며, 이는 광합성 산물 분배, 주요 탄소 고정, 탄수화물 보유, 및/또는 식물 성장을 변경할 수 있으며;
트레할로스/T6P는 식물에서 아브시스산(ABA) 및/또는 에틸렌의 생산을 증가시키며, 이는 열매, 낱알, 또는 다른 식물 생산물의 숙성 과정을 진행시키거나 향상시키며;
트레할로스/T6P는 사탕무, 사탕수수, 및 다른 작물의 당 생산과 저장을 증가시키며;
트레할로스/T6P는 전분의 생산을 증가시키고 전분의 파괴를 억제하여, 감자 및 다른 작물에서 저장된 탄수화물의 보유를 증가시키며; 및/또는
트레할로스/T6P는 식물이 화성(floral transition)에 진입하도록 준비하는 당 상태 시그널로서 작용함으로써 개화를 유도한다.
Claims (12)
- 작물 수량을 향상시키는 방법으로서,
트레할로스와 물 또는 트레할로스와 물의 변형된 형태 또는 물 내 트레할로스의 유도체를 포함하는 분자 시그널링(signaling) 용액을 제조하는 단계,
상기 분자 시그널링 용액을 작물의 잎에 또는 작물이 성장하는 토양 내에, 또는 식재 전 종자 위에 적용하는 단계를 포함하며,
상기 분자 시그널링 용액은 트레할로스 또는 변형된 트레할로스 또는 유도체 트레할로스가 식물을 위한 유효 탄소 골격 또는 에너지 성분으로서 작용하는데 불충한 비율로 그러나 식물 수량을 향상시키는데 충분히 큰 비율로 적용되며,
여기서 상기 분자 시그널링 용액은 에이커 당 트레할로스 또는 변형된 트레할로스 또는 유도체 트레할로스 10 내지 500 g의 비율로 적용되는 향상 방법. - 제1항에 있어서,
상기 트레할로스 또는 트레할로스의 변형된 형태 또는 트레할로스의 유도체가 에이커 당 50 내지 500 g의 비율로 적용되는 것인 방법. - 제1항에 있어서, 상기 분자 시그널링 용액이 작물을 위한 성장 시기 종료시에 작물에 적용되는 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 분자 시그널링 용액이 종자 발아의 시작으로부터 작물 발생의 완료까지 식물 성장의 임의 시기에 적용되는 것인 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 작물에 적용된 상기 분자 시그널링 용액이 식물 중 T-6-P의 농도를 증가시키며 이에 의해 일년생 작물의 모본으로부터 모본 상에서 성장하는 딸 식물의 어린 딸 배아 및 저장 기관으로 거의 완전한 광합성 산물 이동을 향상시키는 것인 방법. - 제1항에 있어서, 상기 작물이 옥수수 식물이며,
상기 분자 시그널링 용액을 대략 성장 V16 단계 후에 에이커 당 트레할로스 약 100 g의 비율로 상기 옥수수 식물의 잎에 적용하는 단계를 포함하는 것인 방법. - 제1항에 있어서, 상기 작물이 옥수수 식물이며,
상기 분자 시그널링 용액을 대략 성장 V16 단계에 또는 그 전에 에이커 당 트레할로스 약 100 g의 비율로 상기 옥수수 식물의 잎에 적용하는 단계를 포함하는 것인 방법. - 제1항에 있어서, 상기 작물이 감자 식물이며,
상기 분자 시그널링 용액을 수확 약 2주 전에 감자 식물에 에이커 당 약 100 g의 비율로 적용하는 단계를 포함하는 것인 방법. - 제1항에 있어서, 상기 작물이 감자 식물이며,
상기 분자 시그널링 용액을 수확 약 4주 전에 감자 식물에 에이커 당 약 100 g의 비율로 분무하는 단계를 포함하며,
여기서 상기 감자 식물의 환원당(reducing sugar) 농도에 유효한 것인 방법. - 제1항에 있어서, 상기 작물이 사탕무 식물이며,
상기 분자 시그널링 용액을 수확 약 2주 전에 사탕무 식물의 잎에 에이커 당 약 300 g의 비율로 분무하는 단계를 포함하는 것인 방법. - 제1항에 있어서, 상기 작물이 사탕수수 식물이며,
상기 분자 시그널링 용액을 수확 약 4주 전에 사탕수수 식물의 잎에 에이커 당 약 450 g의 비율로 분무하는 단계를 포함하는 것인 방법. - 제1항에 있어서, 상기 작물이 밀 식물이며,
상기 분자 시그널링 용액을 수확 약 4주 전에 밀 식물에 에이커 당 약 100 g의 비율로 분무하는 단계를 포함하는 것인 방법.
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