KR20210151190A - 아미노산 또는 그 염과 올리고당을 포함하는 식물 활력제 및 그 사용 - Google Patents
아미노산 또는 그 염과 올리고당을 포함하는 식물 활력제 및 그 사용 Download PDFInfo
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Abstract
식물의 생리학적 프로세스를 제어·강화하여 농작물의 활력, 수량, 품질 및 수확후의 보존성을 개선한다. 아미노산 또는 그 염과 올리고당을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 활력제를 식물에 적용한다.
Description
본 발명은 아미노산 또는 그 염과 올리고당을 포함하는 식물 활력제, 및 상기 식물 활력제를 사용한 식물의 재배·생산 방법에 관한 것이다.
식물은 일조시간, 기온 및 강우량 등의 비생물적 스트레스, 및 병해충 등의 생물적 스트레스에 의해 수확량이 감소한다. 특히 농업작물의 수확량을 증가시키기 위해서, 지금까지, 각종 비료 및 농약이 사용되어 왔다. 비료는 식물의 성장에 필요로 되는 영양원이지만 스트레스를 완화하는 기능은 갖지 않는다. 농약은 식물에 기생하는 병해충을 직접 구제하여 생물적 스트레스를 배제하지만, 농약을 사용할 경우에는 안전성은 충분히 확인되고 있다고는 해도, 과잉섭취에 의한 인체나 환경에의 영향이 우려되고, 특히 화학합성법에 의해 제조되는 농약 등의 약제는 일단 산포하면 토양 중 등에 장기간 잔존할 우려도 있어 가능하면 다른 방법에 의해 생물 스트레스에 대해서 내성을 부여하는 것이 요구되고 있었다. 이러한 점에서, 최근 이들에 추가해서 인체에도 환경에도 안전한 물질로서 바이오 스티뮬런트의 이용이 주목받고 있다.
「바이오 스티뮬런트」는 「생물 자극제」나 「식물 활력제」 등이라고도 칭해지며, 임의의 물질군·미생물을 함유하고, 식물체나 그 근계에 시용된 경우에, 자연스러운 상태의 작물체 내에서도 일어나고 있는 일련의 프로세스를 자극함으로써, 양분흡수를 향상시키거나, 시비 효율을 높이거나, 스트레스 내성을 부여하여 품질을 향상시킬 수 있는 것으로서, 병해충에 대해서 직접적인 작용은 나타내지 않고, 그 때문에 어떠한 살충·살균제로도 분류되지 않는 것을 말한다. 즉, 자연계에 존재하는 성분(미생물을 포함)으로서, 식물 호르몬이나 영양분은 아니지만, 극히 소량으로도 식물의 활력을 자극하여 생육을 촉진시키는 물질을 가리킨다. 바이오 스티뮬런트를 식물에 시용함으로써, 식물의 양분흡수와 양분이용률을 높여 생육이 촉진되고, 농작물의 수량과 품질이 좋아진다고 되어 있다. 농업용 바이오 스티뮬런트에는 작물의 생리학적 프로세스를 제어·강화하기 위해서, 식물 또는 토양에 시용되는 화합물, 물질 및 다른 제품의 다양한 제제가 포함된다. 바이오 스티뮬런트는 작물의 활력, 수량, 품질 및 수확후의 보존성을 개선하기 위해서, 영양소와는 다른 경로를 통해서 식물생리에 작용한다.
이렇게, 바이오 스티뮬런트에 의해, 종래의 농약이나 비료에 의한 문제를 발생시키지 않고, 식물이 본래 갖는 능력을 자극해서 그 성장을 촉진시킬 수 있다.
이러한 바이오 스티뮬런트에 관련되는 것으로서, 지금까지 키틴올리고당과 항균활성을 갖는 키토산 등을 조합한 식물 활력제(특허문헌 1), 식초에 올리고당류 및 식물 추출 성분을 배합한 식물 활력제(특허문헌 2), 셀룰로오스를 포함하는 식물 성장 촉진제(특허문헌 3), 헥소푸라노스 유도체를 포함하는 식물 생장 조절제(특허문헌 4), 저분자화한 키틴이나 키토산을 이용하여 식물의 내병성을 높이는 방법(특허문헌 5), 키틴 및/또는 키토산 등을 포함하는 비료(특허문헌 6), 및 글루탐산과 프롤린을 구성 아미노산으로서 포함하는 식물 성장 촉진제(특허문헌 7)가 보고되어 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 식물의 생리학적 프로세스를 제어·강화하여 농작물의 활력, 수량, 품질 및 수확후의 보존성을 개선하는 것에 있다.
본원 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토하고, 실험을 거듭한 결과, 아미노산 또는 그 염과 올리고당의 조합이 식물의 성장을 촉진시키고 또한 식물의 엘리시터 활성을 증대시킨다고 하는 놀라울만한 지견을 찾아내어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은 이하와 같다.
[1]아미노산 또는 그 염과 올리고당을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 활력제.
[2]상기 올리고당이 키틴올리고당, 셀로올리고당 및 자일로올리고당으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 1에 기재된 식물 활력제.
[3]상기 올리고당으로서 키틴올리고당, 셀로올리고당 및 자일로올리고당의 3종 전부를 포함하는 1 또는 2에 기재된 식물 활력제.
[4]상기 아미노산이 글리신, 글루탐산, 및 히스티딘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 1∼3 중 어느 하나에 기재된 식물 활력제.
[5]상기 아미노산이 글리신인 1∼4 중 어느 하나에 기재된 식물 활력제.
[6]상기 식물 활력제 중의 상기 올리고당의 합계 함유량이 0.05∼10질량%인 1∼5 중 어느 하나에 기재된 식물 활력제.
[7]상기 식물 활력제 중의 상기 아미노산 또는 그 염의 합계 함유량이 2.5∼30질량%인 1∼6 중 어느 하나에 기재된 식물 활력제.
[8]전착제를 더 포함하는 1∼7 중 어느 하나에 기재된 식물 활력제.
[9]1∼8 중 어느 하나에 기재된 식물 활력제를 식물에 적용하는 것을 포함하는 식물 재배 방법.
[10]상기 식물 활력제를 상기 올리고당의 합계 함유량이 0.1∼500질량ppm이 되는 농도로 식물에 적용하는 것을 포함하는 9에 기재된 방법.
[11]상기 식물 활력제의 식물에의 적용이 엽면산포에 의해 행해지는 9 또는 10에 기재된 방법.
[12]1∼8 중 어느 하나에 기재된 식물 활력제를 적용하지 않는 경우와 비교해서 증대한 엘리시터 활성을 갖는 식물 또는 그 일부의 생산 방법으로서, 9∼11 중 어느 하나에 기재된 방법에 의해 식물을 재배하는 것을 포함하는 방법.
[13]상기 엘리시터 활성이 식물 중의 글루카나아제 산생량을 측정함으로써 결정되는 12에 기재된 방법.
[14]1∼8 중 어느 하나에 기재된 식물 활력제를 함유하는 비료 조성물.
본 발명에 의하면, 종래의 농약이나 비료에 의한 인체나 환경에의 영향이라는 문제를 발생시키지 않고, 식물의 생리학적 프로세스를 제어·강화하여 농작물의 활력, 수량, 품질 및 수확후의 보존성을 개선하는 것이 가능해진다.
본 발명의 제 1 양태에 있어서, 아미노산 또는 그 염과 올리고당을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 활력제가 제공된다.
본 발명에 따른 「식물 활력제」는 식물의 생육에 관계되는 온도, 빛, 물, 및 염 등의 비생물적 스트레스의 완화 작용을 갖는 것 뿐만 아니라, 병해충 등의 생물적 스트레스의 완화 작용을 갖는 것도 포함한다.
본 발명에 있어서 사용되는 올리고당은 적합하게는 키틴올리고당, 셀로올리고당 및 자일로올리고당으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이다. 본 발명에 따른 식물 활력제는 보다 적합하게는, 올리고당으로서 키틴올리고당, 셀로올리고당 및 자일로올리고당으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 2종 이상을 포함하고, 더욱 적합하게는 키틴올리고당, 셀로올리고당 및 자일로올리고당의 3종 전부를 포함한다.
본 발명에 있어서, 키틴올리고당은 식물 이외의 생물 유래 물질, 예를 들면 진균, 곤충, 갑각류 유래의 성분의 엘리시터(즉 「외생 엘리시터」)로서 사용되며, 그리고, 셀로올리고당 및 자일로올리고당은 식물 유래 물질의 엘리시터(즉 「내생 엘리시터」)로서 사용된다.
엘리시터는 고등식물의 조직 또는 배양세포에 생체 방어 반응을 유도하는 물질의 총칭이며, 식물의 면역기구에 있어서 병해 저항성을 유도한다. 식물은 엽면 등에 존재하는 수용체에서 엘리시터를 감지하고, 병원 저항 반응을 발동한다. 이것에 의해 각종의 병원균에 대해서 각종 화합물이 분비되는 생체 방어 작용(면역)이 일어난다. 엘리시터가 식물에 작용하면, 파이토알렉신이나 감염 특이적 단백질의 합성·축적, 활성 산소 생성, 활성 질소 생성, 과민감반응성 세포사, 유전자 발현 변화 등의 방어 반응이 유도되고, 이들의 반응에 의해 식물은 병원균으로부터 몸을 지켜 내병성을 높이는 것이라고 여겨지고 있다.
파이토알렉신은 엘리시터의 작용에 의해 식물체 내에서 합성, 축적되는 항균성 화합물이며, 식물종마다 생산되는 항균성 화합물은 다르다. 대표적인 파이토알렉신으로서 플라보노이드, 테르페노이드, 지방산 유도체 등을 들 수 있다. 활성 산소는 병원미생물을 죽이는 작용을 갖고, 또한, 활성 산소 및 활성 질소는 단독으로 또는 협조해서 여러가지 방어 반응을 발동하는 시그널로서 기능한다. 이러한 엘리시터 효과에 의한 병해 저항성은 폭넓은 병해에 대해서 저항성을 증강시키는 점 등에서 농업이용에 기대되고 있다.
키틴올리고당은 일부 탈아세틸화한 키토산올리고당을 포함하고, N-아세틸글루코사민이 수개 이어진 올리고당류이며, 일반적으로는 갑각류 등 유래의 키틴을 가수분해 등 함으로써 얻어진다. 올리고-N-아세틸글루코사민이라고도 칭해진다.
즉, 키틴올리고당은 게, 새우 등의 갑각류의 껍질 등으로 상법에 의해 조제되는 키틴을 화학적 또는 효소적으로 부분 가수분해함으로써 얻어진다. 키틴올리고당으로서는 N-아세틸키토비오스, N-아세틸키토트리오스, N-아세틸키토테트라오스, N-아세틸키토펜타오스, N-아세틸키토헥사오스, N-아세틸키토헵타오스, N-아세틸키토옥타오스 등으로부터 선택되고 1종 또는 복수의 혼합물이 바람직하게 사용된다. 이들 중에서는 특히 N-아세틸키토펜타오스, N-아세틸키토헥사오스, N-아세틸키토헵타오스가 엘리시터 효과가 높다.
본 발명에 있어서 사용되는 키틴올리고당은 하기의 화학구조를 갖는 것이 특히 바람직하다.
또 식 중의 아세틸기(COCH3)가 일부 탈락하여 NH2로 되어 있는 것도 포함된다. 이러한 탈아세틸화의 비율은 키틴올리고당 전체의 30% 이하인 것이 바람직하고, 20% 이하인 것이 보다 바람직하고, 15% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
셀로올리고당은 복수의 글루코오스가 β-글리코시드 결합에 의해 중합한 소당류이며, 보습성, 끈적거림 억제, 청미 부여, 전분 노화 저감, 단백 변성 억제 등의 기능성이 최근 발견되어 의약, 화장품, 식품, 사료분야에의 이용이 기대되고 있다. 특히, 글루코오스의 중합도가 3 이상인 셀로올리고당은 상기 기능성의 증대, 새로운 기능성 부여라는 점에서 보다 큰 기대가 밀려오고 있다. 현재 공업적으로 이용되고 있는 셀로올리고당은 효소반응에 의해 제조되고 있지만, 주성분은 글루코오스와 2량체의 셀로비오스이며, 3량체의 셀로트리오스 이상의 올리고머는 거의 함유하지 않고 있다. 그러나, 최근, 출원인들에 의해, 탄소촉매를 사용한 식물성 바이오매스의 가수분해 반응에 있어서, 승온 속도, 냉각 속도, 반응온도, 반응시간을 제어해서 수열반응을 시킴으로써 글루코오스의 중합도가 3∼6인 올리고머를 함유하는 셀로올리고당의 제조 방법이 보고되고 있다(특허문헌 8).
셀로올리고당을 셀룰로오스의 가수분해 반응에 의해 얻는 경우, 셀룰로오스 원료로서는 아비셀(Merck사제) 등의 결정성 미분 셀룰로오스나, 코튼 린터 펄프를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 사용되는 셀로올리고당은 하기의 화학구조를 갖는 것이 특히 바람직하다.
자일로올리고당은 크실로오스 수개가 β-글리코시드 결합에 의해 중합한 소당류이며, 일반적으로는 헤미셀룰로오스의 주성분인 크실란의 가수분해에 의해 얻어지고, 주로 식품용도로서 판매되고 있다.
본 발명에 있어서 사용되는 자일로올리고당은 하기의 화학구조를 갖는 것이 특히 바람직하다.
식물 활력제가 올리고당으로서 키틴올리고당 및 자일로올리고당의 2종만을 포함할 경우, 키틴올리고당과 자일로올리고당의 함유량의 질량비는 키틴올리고당:자일로올리고당=1:1∼1:5인 것이 바람직하고, 키틴올리고당:자일로올리고당=1:1.5∼1:4인 것이 보다 바람직하다.
식물 활력제가 올리고당으로서 키틴올리고당 및 셀로올리고당의 2종만을 포함할 경우, 키틴올리고당과 셀로올리고당의 함유량의 질량비는 키틴올리고당:셀로올리고당=1:1∼1:5인 것이 바람직하고, 키틴올리고당:셀로올리고당=1:1.5∼1:4인 것이 보다 바람직하다.
식물 활력제가 올리고당으로서 키틴올리고당, 셀로올리고당, 및 자일로올리고당의 3종을 포함할 경우, 키틴올리고당과 셀로올리고당과 자일로올리고당의 합계 함유량에 대한 각 올리고당의 비율은 키틴올리고당 10∼50질량% 또한 셀로올리고당 10∼50질량% 또한 자일로올리고당 10∼60질량%인 것이 바람직하다. 각 올리고당의 비율은 키틴올리고당 20∼40질량% 또한 셀로올리고당 20∼40질량% 또한 자일로올리고당 20∼55질량%인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서 사용되는 아미노산은 적합하게는 글리신, 글루탐산, 및 히스티딘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이며, 보다 적합하게는 글리신이다.
본 발명에 있어서 사용되는 아미노산의 염은 특별히 한정되지 않지만, 예를들면 아미노산의 나트륨염, 칼륨염 등을 들 수 있다. 아미노산의 염의 구체예로서 글루타민산 나트륨 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 식물 활력제는 분말상, 과립상, 액상 등의 어느 형태로 제품화해도 좋지만, 일반적으로는 산포하기 쉬운 액상으로 하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 식물 활력제는 아미노산 또는 그 염과 올리고당을 물 등의 용매에 고농도로 용해시킨 원액으로서 공급할 수 있다. 일실시양태에서는 식물 활력제 원액 중의 상기 올리고당의 합계 함유량은 적합하게는 0.05∼10질량%이며, 보다 적합하게는 0.1∼8질량%이며, 더욱 적합하게는 0.5∼6질량%이다. 별도의 실시양태에서는 식물 활력제 원액 중의 상기 올리고당의 합계 함유량은 적합하게는 1∼15질량%이며, 보다 적합하게는 3∼12질량%이며, 더욱 적합하게는 5∼10질량%이다.
일실시양태에서는 본 발명에 따른 식물 활력제 원액 중의 상기 아미노산 또는 그 염의 합계 함유량은 적합하게는 2.5∼30질량%이며, 보다 적합하게는 5∼20질량%이며, 더욱 적합하게는 9∼16질량%이다. 별도의 실시양태에서는 상기 아미노산 또는 그 염의 합계 함유량은 적합하게는 10∼70질량%이며, 보다 적합하게는 15∼60질량%이며, 더욱 적합하게는 20∼50질량%이다.
본 발명에 따른 식물 활력제는 활성성분인 아미노산 또는 그 염과 올리고당 이외의 다른 성분, 예를 들면 방부제, 전착제, 침전 방지제, 증점제, 부형제를 더 포함해도 좋다. 방부제로서는 소르빈산 칼륨, 파라옥시벤조산 에스테르, 벤조, 디히드로아세트산 나트륨, 히노키티올, 페녹시에탄올, 폴리아미노프로필비구아나이드, 폴리리신 등을 들 수 있다. 전착제는 계면활성제를 주성분으로 하는 점조의 액체이며, 식물 활력제의 전착제로서 사용할 수 있는 한 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌헥시탄 지방산 에스테르 등을 들 수 있다. 침전 방지제로서는 폴리인산 또는 폴리인산의 염류, 또는 폴리카르복실산형 고분자 계면활성제 등을 들 수 있다. 증점제로서는 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 폴리아크릴아미드, 전분 등의 수용성 고분자, 또는 폐당밀, 알콜 발효 농축 폐액, 아미노산 발효 농축 폐액 등을 들 수 있다. 부형제로서는 유당이나 전분 등을 들 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 있어서, 본 발명에 따른 식물 활력제를 식물에 적용하는 것을 포함하는 식물 재배 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 식물 활력제가 적용되는 대상식물은 특별히 제한되지 않지만, 전형적으로는 농작물이며, 국화과, 가지과, 유채과, 벼과, 콩과, 장미과, 박과, 메꽃과, 명아주과, 백합과, 미나리과, 아욱과, 생강과, 연꽃과 등의 식물을 들 수 있다.
구체적으로는 배추, 양배추, 브로콜리, 콜리플라워류, 소송채, 미즈나, 무, 순무 등의 유채과 식물, 감자, 토마토, 가지, 피망, 고추, 꽈리고추, 담배 등의 가지과 식물, 쑥갓, 상추, 양상추, 우엉, 머위 등의 국화과 식물, 수박, 멜론, 호박, 오이, 여주, 수세미, 표주박 등의 박과 식물, 시금치, 근대, 스위스 근대, 비트 등 등의 명아주과 식물, 당근, 셀러리, 파슬리, 파드득나물 등의 미나리과 식물, 대두(풋콩), 팥, 그린빈스, 잠두콩, 완두콩, 날개콩, 낙화생 등의 콩과 식물, 고구마, 공심채 등의 메꽃과 식물, 부추, 파류, 양파, 마늘, 아스파라거스 등의 백합과 식물, 딸기, 사과, 배, 비파나무 등의 장미과 식물, 오크라, 면 등의 아욱과 식물, 생강 등의 생강과 식물, 연꽃 등의 연꽃과 식물, 옥수수, 쌀, 보리, 밀, 사탕수수 등의 벼과 식물 등을 들 수 있다.
그 중에서도, 양배추, 소송채 등의 유채과 식물, 토마토, 가지 등의 가지과 식물, 상추, 양상추 등의 국화과 식물, 딸기, 사과 등의 장미과 식물이 바람직하고, 그 중에서도 소송채, 토마토가 보다 바람직하다.
본 발명에 따른 식물 활력제는 일반적으로는 그 원액에 물 등을 첨가하여 소망의 농도로 희석(예를 들면 1000배로 희석)해서 사용되고, 식물 활력제 중의 상기 올리고당의 합계 함유량이 적합하게는 0.1∼500질량ppm이 되는 농도에 있어서 식물에 적용된다. 식물 활력제 중의 상기 올리고당의 합계 함유량은 보다 적합하게는 0.5∼200질량ppm, 더욱 적합하게는 1∼100질량ppm이 되는 농도에 있어서 식물에 적용된다.
식물 활력제의 식물에 적용은 당업계에 관습적인 방법에 의해 행할 수 있고, 산포 방법도 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 식물의 잎, 줄기 등에 직접 산포하는 방법, 식물을 재배하는 배양기나 토양 중에 산포하는 방법, 비료 등에 배합해서 배양기나 토양 중에 산포하는 방법 등의 어느 것이어도 좋다. 또, 비료 중에 배합할 경우, 비료로서는 질소, 인산, 칼륨을 함유하는 화학 비료, 깻묵, 어박, 볏가루, 해초분말, 당류, 비타민류 등의 유기질 비료 등, 그 종류는 한정되지 않는다. 산포 방법으로서는 특히, 엽면산포에 의해 행해지는 것이 엘리시터 활성을 유효하게 발현시키는 점에서 바람직하다. 엽면산포는 당업계에 관습적인 방법, 예를 들면 동력 분무기, 어깨걸이 분무기, 브로드 캐스터, 스프레이어, 유인 또는 무인 헬리콥터, 연무기, 핸드 스프레이 등에 의해 행할 수 있다.
식물 활력제를 비료에 배합해서 산포할 경우, 비료 조성물 중의 고형분 100질량%에 대해서 상기 올리고당의 함유량은 10∼50질량%인 것이 바람직하고, 15∼40질량%인 것이 보다 바람직하다. 비료 조성물 중의 고형분 100질량%에 대해서 상기 아미노산 또는 그 염의 함유량은 10∼50질량%인 것이 바람직하고, 15∼40질량%인 것이 보다 바람직하다. 비료 조성물은 상기 올리고당 및 상기 아미노산 또는 그 염 이외에, 질소, 인산, 칼륨으로부터 선택되는 적어도 1종의 영양소를 함유하는 것이 바람직하고, 질소, 인산, 및 칼륨의 3개의 영양소 모두를 함유하는 것이 보다 바람직하다. 액상 비료인 경우, 비료 조성물은 물을 70∼99질량% 함유하는 것이 바람직하고, 75∼99질량% 함유하는 것이 보다 바람직하고, 산포전에 이 원액을 100배로부터 1000배 희석해서 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 방법에 의해 식물을 재배함으로써, 식물 활력제를 적용하지 않은 경우와 비교해서 엘리시터 활성을 갖는 식물 또는 그 일부(예를 들면 뿌리, 줄기, 잎, 꽃, 과실, 종자, 조직, 세포 등)를 생산하는 것이 가능해지고, 나아가서는 농작물의 활력, 수량, 품질 및 수확후의 보존성을 개선할 수 있다.
상술한 바와 같이, 엘리시터 효과는 병해 저항성의 하나의 지표로서 중요하지만, 본 발명자들은 이번에, 엘리시터 효과의 하나의 시그널인 글루카나아제 산생량에 의해, 그 효소 활성을 측정함으로써 엘리시터 활성을 평가할 수 있는 것을 발견했다. 재배 중 식물의 잎의 일부를 채취해서 그 글루카나아제 활성을 분석함으로써, 동일 개체의 경시적인 평가가 가능해진다.
엘리시터 활성의 평가 방법에 있어서의 순서의 개요를 이하에 나타낸다:
(i)식물의 샘플링 및 전처리를 행한다; (ii)BSA를 단백질 표준으로 해서 검량선을 작성한다(색소 결합법에 의한 파장(600nm)의 흡광도를 이용); (iii) (i)에서 조제한 검체의 단백질 농도를 측정한다; (iV) (i)에서 조제한 검체의 글루카나아제 활성을 측정한다. 구체적으로는 글루카나아제에 의해 가용성의 저분자 분해물이 유리되면 발색하는 B-HS 시약으로 그 활성을 파장 590nm의 흡광도값으로서 평가한다; (v)단백질 단위당 글루카나아제 활성을 산출한다.
이러한 엘리시터 활성의 평가 방법의 구체적인 순서에 대해서는 하기 실시예에서 상세하게 설명되어 있다.
이하의 실시예에 의해, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
실시예
[1.올리고당의 준비]
(1)키틴올리고당
키틴(후지 필름 와코 쥰야쿠 가부시키가이샤제, 정제 키틴) 10g을, 인산 1.2g을 포함하는 물 30mL에 분산후에, 감압 건조한 분말을 직경 5mm의 알루미나볼 100g과 함께 용량 250mL의 알루미나 포트에 넣어서, 유성 볼밀(후리츄사제, PULVERISETTE6)에 세팅해서 500rpm으로 연속 6시간 처리해서 반응물을 취득했다. 또, 온도에 대해서는 실온에서 개시하고, 전단 발열에 의한 온도 상승은 형편에 맡겼다.
계속해서 반응물을, 물에 현탁해 수산화칼슘으로 중화한 슬러리액을 5B 여과지를 이용하여 누체 여과기에 의해 여과를 행하고, 회수한 여과액을 동결건조해서 키틴올리고당 분말을 취득했다.
(2)셀로올리고당
이하의 실시예 1, 2 및 비교예 1, 4에서는 「제조 방법 1」에 의해 제조한 셀로올리고당을 사용하고, 실시예 6, 8, 10에서는 「제조 방법 2」에 의해 제조한 셀로올리고당을 사용했다.
(제조 방법 1:결정성 미분 셀룰로오스로부터의 취득)
아비셀(Merck사제 결정성 미분 셀룰로오스) 10g과, 활성탄 BA50(아지노모또 파인테크노(주)제) 1.5g을 직경 1.5cm의 알루미나구 2000g과 함께 용량 3600mL의 세라믹 포트밀 안에 넣어서, 탁상 포트밀 회전대(닛토 가가쿠(주)제, 탁상 포트밀 형식 ANZ-51S)에 세팅하고, 60rpm으로 48시간 처리해서 반응 원료를 취득했다. 또, 온도에 대해서는 실온에서 개시하고, 전단 발열에 의한 온도 상승은 형편에 맡겼다.
계속해서, 반응 원료 0.374g과 물 40mL를 고압 반응기(내용적 100mL, 오엠라보테크(주)제 오토클레이브, 하스테로이 C22제)에 넣은 후, 600rpm으로 교반하면서 반응온도까지 10∼30℃/분(평균 승온 속도 11.3℃/분)으로 230℃까지 가열후, 즉시 가열을 멈추고, 반응기를 10∼30℃/분(평균 강온 속도 16.7℃/분)으로 풍냉으로 냉각해서 반응액을 제작했다.
계속해서 반응액을 원심 분리 장치에 의해 회수한 상청액을 동결건조해서 셀로올리고당 분말을 취득했다.
(제조 방법 2:코튼 린터 펄프로부터의 취득)
코튼 린터 펄프(토코 코센 가부시키가이샤, 셀룰로오스 함유율 97%) 271g(함수율 1.8%, 건조 질량 266g)을 푸드 블렌더(형번:HBF500S, 헤밀톤 비치사제)를 이용하여 85질량% 인산(후지 필름 와코 쥰야쿠 가부시키가이샤제 특급 시약) 38g과 혼합해서 반응 원료 309g(함수율 3.4%, 인산 함유율 10.4%)을 취득했다.
계속해서, 반응 원료 309g을 진동밀(장치명:MB-1형, 츄오 카코키 가부시키가이샤제, 포트 사이즈 5L)에 φ3/4인치 카본스틸볼 13kg과 함께 투입해서 전체 진폭 8mm, 진동수 16.2Hz, 재킷 유통수 온도 75℃의 조건으로, 24시간, 건식 분쇄에 의한 가수분해 반응을 행한 후, 반응 분체를 회수했다.
이 반응 분체 10g과 이온 교환수 90g을 200L 비이커에 넣어서 마그네틱 스터러를 사용해 25℃에서 1시간 교반을 행하고, 셀룰로오스 가수분해물의 추출액을 얻었다.
계속해서, 추출물에, 40질량% 수산화칼슘 수용액 1.3g을 첨가하고, 마그네틱 스터러를 사용해서 25℃에서 1시간 교반을 행해서 조제한 중화액으로부터 원심분리 장치에 의해 상청액을 회수한 후, 동결건조해서 셀로올리고당 분말을 취득했다.
(3)자일로올리고당
이하의 실시예 1, 2 및 비교예 1, 4에서는 하기 「시판품」의 자일로올리고당을 사용하고, 실시예 6∼9, 11에서는 「제조 방법」에 의해 제조한 자일로올리고당을 사용했다.
(제조 방법:초당 옥수수 분말로부터의 취득)
아크레모늄 셀룰로리티커스(Acremonium Cellulolyticus) TN주(FERM P-18508)를 액체 배지(아비셀 50g/L, KH2O4 24g/L, 황산암모늄 5g/L, 주석산 칼륨 1/2H2O 4.7g/L, 요소 4g/L, Tween80 1g/L, MgSO4·7H2O 1.2g/L, ZnSO4·7H2O 10mg/L, MnSO4·5H2O 10mg/L, CuSO4·5H2O 10mg/L) 100mL를 넣은 500mL 플라스크에서 30℃, 6일간 진탕 배양해서 얻은 배양액의 원심분리 상청 50mL에 초당 옥수수 분말 5g을 현탁하고, 50℃, 72Hr로 교반 반응해서 얻은 반응액의 원심분리 상청을 동결건조해서 자일로올리고당 원료 분말을 취득했다.
(시판품)
붓산 푸드 사이언스 가부시키가이샤제, 자일로올리고당 95P를 사용했다.
[2.아미노산의 준비]
(1)글리신:쇼와 덴코 가부시키가이샤제
(2)리신:후지 필름 와코 쥰야쿠 가부시키가이샤제
(3)글루타민산 나트륨(MSG):후지 필름 와코 쥰야쿠 가부시키가이샤제
(4)히스티딘:후지 필름 와코 쥰야쿠 가부시키가이샤제
(5)알라닌:후지 필름 와코 쥰야쿠 가부시키가이샤제
(6)아르기닌:후지 필름 와코 쥰야쿠 가부시키가이샤제
[3.프릴 상추의 뿌리 건조 중량의 측정]
(1)식물 활력제의 조제
[1.올리고당의 준비]에서 준비한 각 올리고당, 및 [2.아미노산의 준비]에서 준비한 각 아미노산을 하기 표 중의 비교예 1-2 및 실시예 1, 6-7에 있어서의 식물 활력제 농도(질량ppm)의 1000배가 되도록, 각각의 조성 비율로 스터러 교반해서 물에 용해후, 0.45㎛ 필터로 제균한 것을 식물 활력제 원액으로 했다.
(2)재배시험
시험구에는 수경재배의 실시용으로 준비한 양액 150L에 각 조건의 식물 활력제 원액 150g을 첨가해서 분산시켜서(1000배 희석해서) 온도 20∼22℃에서 120주씩의 재배를 개시했다. 재배는 합계 60일간 실시하고, 식물 활력제 원액 150g의 추첨가를 개시후 일주일마다 합계 5회 행하고, 프릴 상추의 뿌리 건조 중량을 측정했다.
뿌리 건조 중량의 측정은 뿌리의 부분을 자르고, 자른 뿌리를 항온 건조기에 의해 50℃에서 12시간, 건조시키고나서 중량을 측정함으로써 행했다.
또, 표 1 중의 뿌리 건조 중량은 식물 활력제를 첨가하지 않은 무첨가구에 있어서의 뿌리 건조 중량을 100%로 했을 때의 비율(%)을 나타낸다.
[표 1]
[4.소송채의 엘리시터 활성의 평가]
(1)식물 활력제의 조제
[1.올리고당의 준비]에서 준비한 각 올리고당, 및 [2.아미노산의 준비]에서 준비한 각 아미노산을 하기 표 중의 비교예 4-10 및 실시예 2, 8-9에 있어서의 식물 활력제 농도(질량ppm)의 1000배가 되도록, 각각의 조성 비율로 스터러 교반해서 물에 용해후, 0.45㎛ 필터로 제균한 것을 식물 활력제 원액으로 했다. 이 원액을 물로 1000배로 희석하고, 이하의 재배시험에 사용했다.
(2)MS 배지의 조제
소송채의 육성에는 무라시게스쿠그(MS) 한천 배지를 사용했다. 조제한 식물 활력제를 각 비교예 및 실시예에 나타내어지는 마지막 농도가 되도록 MS 배지에 첨가하고, 그 후에 121℃ 20분으로 오토클레이브를 행했다.
(3)파종 및 생육 방법
크린 벤치 상에서, 고압 증기 멸균한 MS 배지를 플랜트 박스에 옮기고, 잘 식힌 후, 소송채(와카미, 사카타노타네)의 씨를 10알씩 파종했다. 그 후에 밝은 곳에서 22℃ 24시간, 장기간 조건하에서 6일간 생육시켰다.
(4)단백질 추출
이하의 조성의 단백질 추출용 완충액을 조제했다.
[표 2]
바이오 마셔(가부시키가이샤 닛삐) 부속의 1.5ml 튜브에 상기에서 제작한 단백질 추출용 완충액 300μl를 첨가하고, 그 안에 가위로 4×4mm 정도로 잘라서 샘플링한 잎(식물체)을 넣었다. 이 조작을 각 샘플에 대해서 5회 행했다. 이어서, 손으로 교반봉을 회전시키고, 대강 눈에 보이는 고형분이 없어질 정도까지 식물체를 파쇄했다. 15,000×g, 10분, 4℃의 조건하에서 원심분리하고, 수층을 새로운 1.5ml 튜브에 회수하고, 추출액을 조제했다.
(5)단백질 농도의 조정
순도 기지의 소혈청 알부민(BSA) 2mg/ml를 단계 희석(1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64 희석)해서 스탠다드를 제작했다. 제작한 스탠다드를 사용하고, 600nm에 있어서의 흡광도(Abs600)의 평균값을 취하고, 검량선을 작성했다(n=3). 쿠마시브릴리언트블루(CBB)액 300μl를 96웰 플레이트에 분주하고, 상기에서 조제한 추출액을 6μl 첨가했다. Abs600을 측정했다. 블랭크는 MilliQ를 사용했다. 추출액의 흡광도를 단계 희석한 BSA2mg/ml에 의해 작성한 검량선에 맞춰서 단백질 농도를 구했다.
또, 추출액의 Abs600 측정값이 검량선으로부터 벗어난 경우에는 초순수(MilliQ)로 적당하게 희석해서 재측정해서 단백질 농도를 구했다.
구한 값을 이용하여 추출액의 농도가 일정해지도록 희석을 행하고 이하의 글루카나아제 활성 측정에 사용했다.
(6)글루카나아제 활성의 측정
1.5ml 튜브에 B-HS시약(Megazyme사) 1정을 MilliQ 10ml에 현탁한 B-HS 기질용액 100μl, 0.2M 인산 완충액(pH6.0) 50μl, 및 상기에서 조제한 희석액 또는 초순수(블랭크) 50μl를 혼합하고, 각 비교예 및 실시예의 샘플을 조제했다. 15분마다 샘플을 잘 흔들면서, 30℃의 워터 바스에서 1시간 30분, 효소반응을 행했다. 반응 정지액 0.2N NaOH를 100μl(합계 300μl) 첨가하여 반응을 정지했다. 15,000rpm, 5분의 조건하에서 원심분리하고, 상청 200μl를 96웰 플레이트에 분주하고, 글루카나아제 활성을 평가하기 위해서 590nm에 있어서의 흡광도(Abs590)를 측정하고, 식물 활력제를 적용하지 않은 경우(비교예 3)와 비교했다.
[표 3-1]
[표 3-2]
[5.소송채의 생체중의 측정]
(1)식물 활력제의 조제
[1.올리고당의 준비]에서 준비한 각 올리고당, 및 [2.아미노산의 준비]에서 준비한 각 아미노산을 하기 표 중의 비교예 12-14 및 실시예 3-5, 10-11에 있어서의 식물 활력제 농도(질량ppm)의 1000배가 되도록, 각각의 조성 비율로 스터러 교반해서 물에 용해후, 0.45㎛ 필터로 제균한 것을 식물 활력제 원액으로 했다. 이 원액을 물로 1000배로 희석하고, 이하의 재배시험에 사용했다.
(2)생체중의 측정
작물로서 소송채(와카미, 사카타노타네), 배토로서 유기야채의 흙(히로타 쇼텐), 비료로서 신다키 유기입 액비 3호(다키 가가쿠 가부시키가이샤)를 준비했다.
여과지 상에서 작물의 싹트임을 행한 후, 배양토와 비료를 넣은 25구멍 연결 포트(전체 280×280mm 1구멍 50×50×50mm)에 정식을 행했다. 정식후 1주일의 간격으로 소송채에 각 식물 활력제의 엽면산포를 행하면서 배양실에서 34일간 육성한 후, 생체중을 측정하고, 식물 활력제를 적용하지 않은 경우(비교예 11)와 비교했다.
[표 4]
Claims (14)
- 아미노산 또는 그 염과 올리고당을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 활력제.
- 제 1 항에 있어서,
상기 올리고당이 키틴올리고당, 셀로올리고당 및 자일로올리고당으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 식물 활력제. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 올리고당으로서 키틴올리고당, 셀로올리고당 및 자일로올리고당의 3종 전부를 포함하는 식물 활력제. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 아미노산이 글리신, 글루탐산, 및 히스티딘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 식물 활력제. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 아미노산이 글리신인 식물 활력제. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 식물 활력제 중의 상기 올리고당의 합계 함유량이 0.05∼10질량%인 식물 활력제. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 식물 활력제 중의 상기 아미노산 또는 그 염의 합계 함유량이 2.5∼30질량%인 식물 활력제. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
전착제를 더 포함하는 식물 활력제. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 식물 활력제를 식물에 적용하는 것을 포함하는 식물 재배 방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 식물 활력제를 상기 올리고당의 합계 함유량이 0.1∼500질량ppm이 되는 농도로 식물에 적용하는 것을 포함하는 방법. - 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 식물 활력제의 식물에의 적용이 엽면산포에 의해 행해지는 방법. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 식물 활력제를 적용하지 않는 경우와 비교해서 증대한 엘리시터 활성을 갖는 식물 또는 그 일부의 생산 방법으로서, 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 식물을 재배하는 것을 포함하는 방법.
- 제 12 항에 있어서,
상기 엘리시터 활성이 식물 중의 글루카나아제 산생량을 측정함으로써 결정 되는 방법. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 식물 활력제를 함유하는 비료 조성물.
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