KR20240089433A - 식물의 생물자극제로서의 유기황 화합물 - Google Patents

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Abstract

본 개시내용은 유기황 함유 조성물, 특히 디-n-프로필 티오설포네이트(PTSO) 및 디-n-프로필 티오설피네이트(PTS), 디메틸 티오설포네이트, 디페닐 티오설포네이트에 관한 것이다. 이러한 조성물은 식물의 생물자극제로서 유용하다. 특히, 이러한 조성물은 영양분 사용 효율성의 증가, 비생물적 스트레스에 대한 내성의 증가 및/또는 품질 특성의 개선을 가져올 수 있다. 상기 유기황 화합물을 포함하는 조성물은 농업용으로도 제공된다.

Description

식물의 생물자극제로서의 유기황 화합물
본 개시내용은 유기황(organosulfur) 함유 조성물, 특히 디-n-프로필 티오설포네이트(di-n-propyl thiosulfonate, PTSO) 및 디-n-프로필 티오설피네이트(di-n-propyl thiosulfinate, PTS), 디메틸 티오설포네이트(di-methyl thiosulfonate), 디페닐 티오설포네이트(di-phenyl thiosulfonate) 및 디-n-프로필 디설파이드(di-n-propyl disulfide)에 관한 것이다. 이러한 조성물은 식물의 생물자극제로서 유용하다. 특히, 이러한 조성물은 영양분 사용 효율의 증가, 비생물적 스트레스에 대한 내성의 증가 및/또는 품질 특성의 개선을 가져올 수 있다. 상기 유기황 화합물을 포함하는 조성물은 농업용으로도 제공된다.
식물은 이상적으로는 높은 수확량이나 높은 품질과 같은 목적하는 특성을 얻기 위해 최적의 조건적 하에서 재배된다.
성장 조건은 뿌리 기질, 시비(fertilisation), 물 공급, 배수, 조명 공급, 온도, 공기 이동, 공기 습도 및 해충 방제 측면에서 최적화될 수 있다. 원예에서 작물과 식물을 생산하는 동안, 언급된 대부분의 성장 조건은 엄격한 통제하에 유지된다. 그러나, 날씨 조건의 급격한 변화와 같이 제어 시스템이 정확한 제어 하에서 최적의 매개변수를 유지할 수 없는 상황이 있다. 예를 들어, 맑은 날씨와 흐린 날씨가 번갈아 발생하여 짧은 기간의 빛과 높은 온도가 발생하거나 그 반대의 경우; 난방 증가 및 낮은 습도와 함께 발생하여 식물의 증발률이 높아지는 추운 밤과 같은 급격한 온도 변화; 장기간 흐린 날씨로 인해 낮은 광합성률 및 높은 습도를 초래하는 것; 장기간의 태양으로 인해 과도한 열과 낮은 습도 및 식물의 높은 증발을 초래하는 것이 있다.
성장이 유리한 시기에도, 식물이 충분한 물과 영양분을 흡수하지 못하고, 영양분과 물이 과잉으로 존재하는 상황에 비해 성장 속도가 느려지는 등의 성장 조건이 발생할 수 있다.
식물 영양분은 식물 성장 및/또는 식물 대사에 필요한 화학 원소 및 화합물이다. 예를 들어, 관다발 식물의 성장과 발달에는, 하기 원소들, 즉 탄소(C), 수소(H), 산소(O), 질소(N), 인(P), 칼륨(K), 황(S), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 붕소(B), 염소(Cl), 구리(Cu), 철(Fe), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 아연(Zn)이 필요하다. 다수의 관다발 식물은 또한 규소(Si)가 필요하다.
농업에서는, 질소(N), 인(P), 칼륨(K), 황(S), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 붕소(B), 염소(Cl), 구리(Cu), 철(Fe), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 아연(Zn) 및 규소(Si)는 일반적으로 비료에 제공된다. 이러한 원소들은 상대적으로 순수한 염 또는 복잡한 유기 물질, 예를 들면 퇴비, 식물 폐기물, 소, 닭, 돼지 등의 (부분) 분해된 동물 배설물로 공급될 수 있으며, 일반적으로 영양 제한을 방지하기 위해 과도하게 보충된다.
야외에서 농업을 하는 동안, 식물은 온실에서보다 더 가변적인 조건에서 재배된다는 것이 분명하다. 온도, 햇빛 및 뿌리 기질/공기 습도는 중요한 비생물적 요인일 뿐만 아니라 바람, 서리, 염분, 홍수 및 가뭄도 중요하다. 설명된 조건은 작물에 대한 비생물적 스트레스를 초래하고, 수확량이 낮아지고/지거나 작물의 품질 매개변수가 악화된다. 비생물적 스트레스는 특정 환경에서 살아있는 유기체에 대한 무생물 요인의 부정적인 영향으로 정의된다.　통제된 온실 조건 하에서도, 일부 작물과 관상용 식물은 비생물적 스트레스에 대한 내성이 낮다는 것이 분명하다. 이는 종, 아종 잡종(subspecies hybrid), 변종 또는 품종에 따라 크게 달라진다.
최근에는, 식물 특성을 개선하기 위한 수단으로 식물 생물자극제의 사용이 대두되었다. Du Jardin, P(2012) "The science of plant biostimulants―a bibliographic analysis. Ad hoc Study Report to the European Commission DG ENTR; 2012"에 따르면, 식물 생물자극제는 영양분 함량에 관계없이 영양 효율성, 비생물적 스트레스 내성 및/또는 작물 품질 특성을 향상시키기 위해 식물에 적용되는 모든 물질 또는 미생물이다. 생물자극제는 성장, 발달 및/또는 스트레스 반응에 잠재적인 이점을 제공하는 방식으로 식물의 생리학적 과정을 변형시키는 능력을 가지고 있다.
본 개시내용의 하나의 목적은 농업에 사용하기에 적합한 식물 생물자극제를 제공하는 것이다.
본 개시내용은 다음의 바람직한 양태들을 제공한다.
1. 식물의 생물자극제로서의 하기 화학식 I에 따른 화합물, 또는 하기 화학식 I에 따른 화합물을 포함하는 조성물의 용도로서, 화학식 I는
인 것인, 용도:
[화학식 I]
상기 화학식 I에서, n은 2이고;
하나의 X는 -S-이고, 다른 X는 -S-, -S(O)- 및 -S(O)2-로 이루어진 군에서 선택되고;
또한, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 헤테로아릴, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 사이클로알킬 및 임의로 치환된 헤테로사이클로알킬로 이루어진 군에서 선택되며, 바람직하게는 화학식 I에 따른 화합물은 디-n-프로필 티오설포네이트(PTSO), 디-n-프로필 디설파이드, 디메틸 티오설포네이트, 또는 디페닐 티오설포네이트이다.
2. 방법으로서, 상기 방법은 하기 화학식 I에 따른 화합물, 또는 하기 화학식 I에 따른 화합물을 포함하는 조성물을 식물에 제공하는 단계를 포함하는 것인, 방법:
[화학식 I]
상기 화학식 I에서, n은 2이고;
하나의 X는 -S-이고, 다른 X는 -S-, -S(O)- 및 -S(O)2-로 이루어진 군에서 선택되고;
또한, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 헤테로아릴, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 사이클로알킬 및 임의로 치환된 헤테로사이클로알킬로 이루어진 군에서 선택되며, 바람직하게는 화학식 I에 따른 화합물은 디-n-프로필 티오설포네이트(PTSO), 디-n-프로필 디설파이드, 디메틸 티오설포네이트, 또는 디페닐 티오설포네이트이다. 바람직하게는, 상기 방법은 식물의 성장 속도, 발달, 수확량 및/또는 수확을 증가시키기 위한 것이다. 이 방법은 또한 식물의 활력을 증가시킬 수 있다. 바람직하게는, 상기 방법은 영양분 사용 효율을 증가시키고, 비생물적 스트레스에 대한 식물의 내성을 증가시키며, 식물의 품질 특성을 개선하고/하거나 식물의 토양 또는 근권에 보유된 영양분의 이용가능성을 증가시키기 위한 것이다.
3. 이전 양태들 중 어느 하나에 있어서, R1 및 R2는 임의로 치환된 알킬 및 임의로 치환된 아릴로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되는 것인, 용도 또는 방법.
4. 이전 양태들 중 어느 하나에 있어서, R1 및 R2는 C1-6알킬 및 페닐 중에서 독립적으로 선택되고; 여기서 페닐기는 C1-3 알킬 또는 C1-3 알콕시로 임의로 치환되고; 여기서 바람직하게는 R1 및 R2는 메틸, 에틸, n-프로필, n-부틸, 페닐, p-톨릴 및 4-메톡시페닐로부터 독립적으로 선택되는 것인, 용도 또는 방법.
5. 이전 양태들 중 어느 하나에 있어서, R1 및 R2는 동일한 것인, 용도 또는 방법.
6. 양태 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 화학식 I에 따른 화합물이 디-n-프로필 티오설포네이트(PTSO), S-메틸 메탄티오설포네이트, S-페닐벤젠 티오설포네이트, 디-n-프로필 티오설포네이트(PTS), 메틸 메탄 티오설피네이트, 부틸 부탄 티오설피네이트, 메틸 프로펜 티오설피네이트, 디-n-프로필디설파이드, 디메틸 디설파이드, 디에틸 디설파이드, 디-n-부틸 디설파이드, 디페닐 디설파이드, 디-p-톨릴 디설파이드, 및 비스(4-메톡시페닐)디설파이드로 이루어진 군에서 선택되고; 바람직하게는, 화학식 I에 따른 화합물은 디-n-프로필 티오설포네이트(PTSO) 또는 디-n-프로필 티오설피네이트(PTS)인 것인, 용도 또는 방법.
7. 이전 양태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물 중 적어도 60 중량%, 바람직하게는 적어도 80 중량%, 보다 바람직하게는 적어도 95 중량%의 유기황 화합물이 화학식 I에 따른 화합물로부터 선택되는 것인, 용도 또는 방법.
8. 이전 양태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물이 디알릴 티오설피네이트를 포함하는 경우, 디알릴 티오설피네이트에 대한 화학식 I에 따른 화합물 또는 화합물들의 중량비는 0.1 초과, 바람직하게는 1 초과이고, 상기 조성물이 디알릴 디설파이드를 포함하는 경우, 디알릴 디설파이드에 대한 화학식 I에 따른 화합물 또는 화합물들의 중량비는 0.1 초과, 바람직하게는 1 초과인 것인, 용도 또는 방법.
9. 이전 양태들 중 어느 하나에 있어서, 생물자극제로서의 상기 용도는 다음 중 하나 이상을 개선하는 것인, 용도:
a) 영양분 사용 효율성, b) 비생물적 스트레스에 대한 내성, c) 품질 특성, d) 토양이나 근권에 유지되는 한정된 영양분의 가용성.
10. 이전 양태들 중 어느 하나에 있어서, 이전 청구항들 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물은 디알릴 티오설피네이트가 본질적으로 없는 것인, 용도 또는 방법.
11. 이전 양태들 중 어느 하나에 있어서, 이전 청구항들 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물은 디알릴 디설파이드가 본질적으로 없는 것인, 용도 또는 방법.
12. 이전 양태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물은 적어도 0.5 mg/L의 화학식 I에 따른 화합물을 포함하는 것인, 용도, 방법 또는 조성물.
13. 이전 양태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 식물은 배아 분기군(clade Embryophyta) 또는 속씨식물 분기군(clade Angiospermae)에 속하는 것인, 용도 또는 방법.
14. 이전 양태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 식물은 호접란(Phalaenopsis), 구절초(Chrysanthenum), 토마토(Solanum lycopersicum) 및 상추(Lactuca sativa)로 이루어진 군에서 선택되는 것인, 용도 또는 방법.
15. 이전 양태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물은 비료, 살충제, 습윤제, 항미생물 화합물, 소독제, 킬레이트 화합물, 방향족 화합물, 및/또는 추가적인 생물자극제를 추가로 포함하는 것인, 용도 또는 방법.
16. 이전 양태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 화합물 또는 조성물은 상기 식물, 상기 식물의 종자, 또는 상기 식물 또는 종자의 토양에 직접 적용되는 것인, 용도 또는 방법.
17. 양태 16에 있어서, 상기 화합물 또는 조성물은 점적 관개(drip irrigation)를 통해 적용되는 것인, 용도 또는 방법.
18. 하기 화학식 I에 따른 화합물을 포함하는 조성물을, 바람직하게는 관개를 통해, 식물에 제공하는 단계를 포함하는, 방법:
[화학식 I]
상기 화학식 I에서, n은 2이고;
하나의 X는 -S-이고, 다른 X는 -S-, -S(O)- 및 -S(O)2-로 이루어진 군에서 선택되고;
또한, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 헤테로아릴, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 사이클로알킬 및 임의로 치환된 헤테로사이클로알킬로 이루어진 군에서 선택되며, 바람직하게는 화학식 I에 따른 화합물은 디-n-프로필 티오설포네이트(PTSO), 디-n-프로필 디설파이드, 디메틸 티오설포네이트, 또는 디페닐 티오설포네이트이고,
상기 조성물은 식물의 작물 주기(crop cycle) 동안 적어도 6회 식물에 제공되고/되거나 조성물은 상기 식물의 작물 주기 동안 4-21일마다 식물에 제공되는 것인, 방법.
19. 이전 양태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물은 유화제를 포함하는 것인, 용도, 방법 또는 조성물.
20. 이전 양태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물은 아미노산 기반 생물자극제를 포함하는 것인, 용도, 방법 또는 조성물.
21. 이전 양태들 중 어느 하나에 있어서, 상기 조성물은 유리 아미노산 및 펩티드를 포함하는 것인, 용도, 방법 또는 조성물.
22. 양태 1-19 중 어느 하나에 있어서, 상기 용도 또는 방법은 상기 식물에 아미노산 기반 생물자극제를 제공하는 것을 추가로 포함하는 것인, 방법의 용도.
23. 양태 22에 있어서, 상기 아미노산 기반 생물자극제는 8-15%(w/w)의 유리 아미노산과 45-55%의 부착된 아미노산을 포함하는 것인, 방법의 용도.
24. 양태 22-23 중 어느 하나에 있어서, 화학식 I에 따른 화합물 및 아미노산 기반 생물자극제를 포함하는 조성물은 동일한 작물 주기 내에서 제공되는 것인, 방법의 용도.
25. 양태 22-24 중 어느 하나에 있어서, 화학식 I에 따른 화합물을 포함하는 조성물은 아미노산 기반 생물자극제가 상기 식물에 제공되기 적어도 24시간 전 또는 24시간 후에 제공되는 것인, 방법의 용도.
본 개시내용은 식물의 생물자극제로서 사용하기 위한 유기황 화합물뿐만 아니라 식물의 성장 속도, 발달, 수확량, 수확 및 본 명세서에 기술된 다른 식물 특성을 증가시키는 방법을 제공한다.
일부 양태에서, 유기황 화합물은 하기 화학식 I에 따른 화합물이다:
[화학식 I]
상기 화학식 I에서, n은 2이고;
하나의 X는 -S-이고, 다른 X는 -S-, -S(O)- 및 -S(O)2-로 이루어진 군에서 선택되고;
또한, R1 및 R2는 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 헤테로아릴, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 사이클로알킬 및 임의로 치환된 헤테로사이클로알킬로 이루어진 군에서 독립적으로 선택된다.
바람직한 양태에서, 화학식 I에 따른 화합물은,
이 아니다.
바람직한 양태에서, 화학식 I에 따른 화합물은,
이 아니다.
화학식 I에 따른 화합물은 본 명세서에서 "유기황유기황 화합물" 또는 '생물자극제 유기황유기황 화합물"로 지칭된다.
바람직하게는, R1 및 R2는 임의로 치환된 알킬 및 임의로 치환된 아릴로 이루어진 군에서 독립적으로 선택된다. 더욱 바람직하게는, R1 및 R2는 C1-6알킬 및 페닐 중에서 독립적으로 선택되고; 상기 페닐기는 C1-3 알킬 또는 C1-3 알콕시로 임의로 치환된다. 가장 바람직하게는, R1 및 R2는 메틸, 에틸, n-프로필, n-부틸, 페닐, p-톨릴 및 4-메톡시페닐로부터 독립적으로 선택된다.
바람직한 양태에서, R1 및 R2는 동일하다.
바람직한 양태에서, 각각의 X는 -S-이다. 바람직한 양태에서, 하나의 X는 -S-이고 다른 X는 -S(O)-이다. 다른 바람직한 양태에서, 하나의 X는 -S-이고, 다른 X는 -S(O)2-이다.
바람직하게는, 화학식 I의 화합물은 디-n-프로필 티오설포네이트(PTSO), S-메틸 메탄티오설포네이트, S-페닐벤젠 티오설포네이트, 디-n-프로필 티오설피네이트(PTS), 메틸 메탄 티오설피네이트, 부틸 부탄 티오설피네이트, 메틸 프로펜 티오설피네이트, 디-n-프로필디설파이드, 디메틸 디설파이드, 디에틸 디설파이드, 디-n-부틸 디설파이드, 디페닐 디설파이드, 디-p-톨릴 디설파이드 및 비스(4-메톡시페닐))디설파이드로부터 선택된다. 더욱 바람직하게는, 화학식 I에 따른 화합물은 디-n-프로필 티오설포네이트(PTSO), 또는 디-n-프로필 티오설피네이트(PTS)이다.
화학식 I의 바람직한 양태에서, n은 2이고, 하나의 X는 -S-이고, 다른 X는 -S(O)2-이고; R1 및 R2는 C1-6알킬 및 페닐 중에서 독립적으로 선택되고, 바람직하게는 메틸, 페닐 및 n-프로필로 이루어진 군 중에서 선택된다.
바람직한 양태에서, 화학식 I의 화합물은 디-n-프로필 티오설포네이트라고도 하는 프로필-프로판 티오설포네이트(PTSO)이다. PTSO의 구조는 다음과 같다:
바람직한 양태에서, 화학식 I의 화합물은 디-n-프로필 티오설피네이트라고도 하는 프로필-프로판-티오설피네이트(PTS)이다. PTS의 구조는 다음과 같다:
.
바람직한 양태에서, 화학식 I의 화합물은 디메틸 티오설포네이트이다.
바람직한 양태에서, 화학식 I의 화합물은 디페닐 티오설포네이트이다.
PTSO 및 PTS는 본 개시내용의 바람직한 화합물이고, 생물자극제로서 및 본 명세서에 기술된 방법에서 함께 또는 개별적으로 사용될 수 있다.
본 명세서에 사용된 "알킬"은 포화 지방족 하이드로카빌기를 의미한다. 달리 명시되지 않는 한, 알킬기는 선형 또는 분지형일 수 있다. 바람직하게는, 알킬기는 선형이다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 알킬기는 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 바람직하게는, 알킬기는 비치환된다. 바람직한 양태에서, 화학식 I에서 알킬은 C1-6 알킬, 더욱 바람직하게는 C1-4 알킬이다.
본 명세서에 사용된 "아릴"은 6 내지 24개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 6 내지 12개의 탄소 원자를 포함하고 단환식 및 다환식 구조를 포함할 수 있는 방향족 탄화수소 고리 시스템을 의미한다. 아릴기가 다환식 구조인 경우, 이환식 구조인 것이 바람직하다. 선택적으로, 아릴기는 본 문서에 추가로 명시된 하나 이상의 치환기로 치환된다. 바람직하게는, 아릴기는 메틸 또는 메톡시기로 치환된다. 아릴기의 예로는 페닐 및 나프틸이 있다. 가장 바람직하게는 아릴기는 페닐이다.
본 명세서에 사용된 "알케닐"은 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 포함하는 불포화 지방족 하이드로카빌기를 의미한다. 달리 명시되지 않는 한, 알케닐기는 선형 또는 분지형일 수 있다. 바람직하게는, 알케닐기는 선형이다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 알케닐기는 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 바람직하게는, 알케닐기는 비치환된다. 바람직한 양태에서, 화학식 I에서 알케닐은 C2-6 알케닐, 더욱 바람직하게는 C2-4 알케닐이다.
본 명세서에 사용된 "알키닐"은 하나 이상의 탄소-탄소 삼중 결합을 포함하는 불포화 지방족 하이드로카빌기를 의미한다. 달리 명시되지 않는 한, 알키닐기는 선형 또는 분지형일 수 있다. 바람직하게는, 알키닐기는 선형이다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 알키닐기는 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 바람직하게는, 알키닐기는 비치환된다. 바람직한 양태에서, 화학식 I에서 알키닐은 C2-6 알키닐, 더욱 바람직하게는 C2-4 알키닐이다.
본 명세서에 사용된 "사이클로알킬"은 환형 포화 지방족 하이드로카빌기를 의미한다. 사이클로알킬기는 치환되거나 비치환될 수 있다. 바람직하게는, 사이클로알킬기는 비치환된다. 바람직한 양태에서, 화학식 I에서 사이클로알킬은 C3-6 사이클로알킬, 보다 바람직하게는 C3-5 사이클로알킬이다.
본 명세서에 사용된 "헤테로알킬"은 하나 이상의 헤테로원자를 함유하는 포화 지방족 하이드로카빌기를 의미한다. 달리 명시되지 않는 한, 헤테로알킬기는 선형 또는 분지형일 수 있다. 바람직하게는, 헤테로알킬기는 선형이다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 헤테로알킬기는 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 바람직하게는, 헤테로알킬기는 비치환된다. 바람직한 양태에서, 화학식 I에서 헤테로알킬은 C1-6 헤테로알킬, 더욱 바람직하게는 C1-4 헤테로알킬이다. 바람직하게는, 헤테로알킬기는 O, N 및 S로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 함유하고, 보다 바람직하게는 헤테로알킬기는 최대 2개의 헤테로원자, 가장 바람직하게는 1개의 헤테로원자를 함유한다. 적합한 헤테로알킬기의 예에는 알콕시기(예를 들면, 메톡시 및 에톡시기) 및 에테르가 포함된다.
본 명세서에 사용된 "헤테로사이클로알킬"은 하나 이상의 헤테로원자를 함유하는 환형 포화 지방족 하이드로카빌기를 의미한다. 헤테로사이클로알킬기는 치환되거나 치환되지 않을 수 있다. 바람직하게는, 헤테로사이클로알킬기는 비치환된다. 바람직한 양태에서, 화학식 I에서 헤테로사이클로알킬은 C1-5 헤테로사이클로알킬, 보다 바람직하게는 C2-4 헤테로사이클로알킬이다. 바람직하게는, 헤테로사이클로알킬 기는 최대 2개의 헤테로원자, 보다 바람직하게는 1개의 헤테로원자를 함유하는 5원 또는 6원 고리 구조이다. 바람직하게는, 헤테로사이클로알킬기는 O, N 및 S로 이루어진 군에서 선택된 헤테로원자를 함유한다.
본 명세서에서 사용된 "헤테로아릴"은 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 방향족 고리 시스템을 의미한다. 바람직하게는, 헤테로아릴기는 적어도 2개의 탄소 원자(즉, 적어도 C2) 및 1개 이상의 헤테로원자 N, O 또는 S를 포함한다. 바람직하게는, 헤테로아릴기는 최대 5개의 탄소 원자를 포함한다. 바람직하게는, 헤테로아릴기는 N, O 및 S로 이루어진 군에서 선택된 최대 2개의 헤테로원자를 함유한다. 바람직한 양태에서, 헤테로아릴기는 5원 또는 6원 고리 구조이다. 선택적으로, 헤테로아릴기는 본 문서에 추가로 명시된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있다. 바람직하게는, 헤테로아릴기는 비치환된다. 적합한 헤테로아릴기의 예에는 피리디닐, 퀴놀리닐, 피리미디닐, 피라지닐, 피라졸릴, 이미다졸릴, 티아졸릴, 피롤릴, 푸라닐, 트리아졸릴, 벤조푸라닐, 인돌릴, 퓨리닐, 벤족사졸릴, 티에닐, 포스포릴 및 옥사졸릴이 포함된다.
본 명세서에 사용된 "치환된"은 기가 하나 이상의 치환체를 함유하는 것을 나타낸다. 바람직하게는, 치환체는 할로겐, C1-3알킬, -C(O)OH, -C(O)NH2, -OH, =O, C1-3 알콕시, -NH2, -NH-C1-3 알킬, -NHC(O)-C1-3 알킬, -NO2, -SO3H, 및 CF3으로 이루어진 군에서 독립적으로 선택된다. 바람직하게는, 할로겐은 -Cl, -F, -Br 및 -I로 이루어진 군에서 선택된다. 바람직한 양태에서, 본 명세서에 개시된 기는 최대 3개의 치환기, 보다 바람직하게는 최대 2개의 치환기, 가장 바람직하게는 최대 1개의 치환기를 함유한다.
알리움(Allium) 계열에 속하는 식물 추출물에서 다수의 유기황유기황 화합물이 확인되었다. 프로필-프로판-티오설피네이트(PTS)는 알리움(Allium) 계열; 특히 알리움 세파(Allium cepa)(양파), 알리움 암펠로프라숨(Allium ampeloprasum)(리크), 알리움 쇼에노프라숨(Allium schoenoprasum)(골파) 및 알리움 차이넨스(Allium chinense)(중국 양파)에 속하는 식물에서 발견되는 천연 화합물이다. 프로피인(Propiin)은 알리이나제에 의해 프로필술펜산으로 가수분해되고, 이는 물 손실 하에서 축합되어 PTS를 생성한다(J. Chromatogr. A 1112 (2006) 3-22). PTS와의 추가 반응으로 PTSO가 생성된다. PTS를 위한 최고의 식물 공급원 중 하나는 Allium schoenoprasum(골파)에서 나온 것이다(Rose et al. Nat. Prod. Rep., 2005, 22, 351-368의 표 3 참조). PTS와 달리, PTSO는 양파에 존재하지 않는다. PTSO가 문헌에 "알리움 유래"로 기술되어 있지만, 본 발명자들은 양파 추출물로부터의 PTSO 측정을 기술하는 어떠한 문헌도 알지 못한다. 실시예 10은, PTSO가 양파 오일, 양파 추출물, 마늘 오일 또는 마늘 추출물에 검출 가능한 한계로 존재하지 않음을 입증한다.
알리움 사티붐(Allium sativum)(마늘)은 PTS는 감지할 수 없는 수준이지만 상당한 양의 알리신이 있는 것으로 보고되었으며, 이는 알리움 세파(Allium cepa)(양파), 알리움 아스칼로니쿰(Allium ascalonicum)(샬롯) 또는 알리움 쇼에노프라숨(Allium schoenoprasum)(골파) 추출물에서는 감지되지 않는다 (Rose et al.). 알리신은 효소 알리이나제에 의해 촉매되는 반응에서 비단백질성 아미노산 알리인(S-알릴시스테인 설폭사이드)으로부터 생마늘 조직 손상 시 소량의 메틸 알릴 티오설피네이트와 함께 주요 화합물로 생성된다(Molecule, 19, 2014, 12591-12618 and J. Chromatogr. A 1112 (2006) 3-22). 생성된 알리신은 불안정하고 디알릴 디설파이드와 같은 일련의 다른 황 함유 화합물로 빠르게 변한다. 알리신은 불안정한 화합물이기 때문에, 농업에서의 이의 사용은 제한적이다(Fujisawa et al(2008) J Agric Food Chem: 56 (11): 4229-4235).
화합물은 천연 공급원에서 추출하거나 합성으로 생산할 수 있다. 화합물 PTS 및 PTSO도 모두 상업적으로 이용 가능하다. 일부 양태에서, 화합물은 식물과 같은 천연 공급원으로부터 수득된다. 화합물은 다양한 방법으로 식물 재료에서 추출될 수 있다. 적절한 방법은 화합물의 화학적 특성에 따라 다르다. 예를 들어, 비극성 용매로 추출을 시작하고 극성이 증가하는 용매로 추출할 수 있다. 대안적으로, 식물의 화합물을 알코올로 추출할 수 있다.
본 개시내용은 본 명세서에 개시된 생물자극제 유기황유기황 화합물(즉, 화학식 I에 따른)을 포함하는 조성물을 제공한다. 일부 양태에서, 조성물은 적어도 40%, 바람직하게는 적어도 50%의 하나 이상의 유기황유기황 화합물을 포함한다. 바람직하게는, 조성물은 적어도 40%, 바람직하게는 적어도 50%의 PTSO를 포함한다. 일부 양태에서, 조성물은 PTS, 바람직하게는 20% 미만, 더 바람직하게는 10% 미만의 PTS를 추가로 포함한다. 이러한 조성물은 또한 본 명세서에서 "유기황유기황 화합물의 농축 용액"으로 지칭된다.
일부 양태에서, 본 명세서에 개시된 조성물의 유기황유기황 화합물의 적어도 60 중량%, 바람직하게는 적어도 80 중량%, 보다 바람직하게는 적어도 95 중량%가 화학식 I에 따른 화합물로부터 선택된다. 일부 양태에서, 본 명세서에 개시된 조성물의 유기황유기황 화합물의 적어도 60 중량%, 바람직하게는 적어도 80중량%, 보다 바람직하게는 적어도 95중량%가 PTSO 및 PTS로부터 선택된다.
농축된 조성물은 일반적으로 작동 용액(working solution)을 형성하기 위해 사용하기 전에 1:100 내지 1:100,000 사이로 희석될 것이다. 본 명세서에서, "작동하는(working)"은 조성물, 예를 들어 용액이 식물에 적용될 수 있는 것을 의미하며, 다른 농도가 비작동 양태와 관련된다는 것을 의미하지 않는 것으로 이해될 것이다.
적합한 조성물은 본 명세서에 개시된 유기황유기황 화합물을 적어도 0.5 mg/L 포함한다. 바람직하게는, 조성물은 적어도 0.5 mg/L, 더욱 바람직하게는 적어도 1 mg/L의 유기황 화합물(특히 PTSO)을 포함한다. 일부 양태에서, 작동 용액은 적어도 10 mg/L의 유기황 화합물(특히, 적어도 10 mg/L의 PTSO)을 포함한다.
바람직하게는, 조성물은 적어도 1 μmol/L, 더욱 바람직하게는 적어도 10 μmol/L의 유기황 화합물(특히 PTSO)을 포함한다. 일부 양태에서, 작동 용액은 적어도 35 μmol/L의 유기황 화합물(특히 적어도 35 μmol/L의 PTSO, 더욱 특히 적어도 50 μmol/L의 PTSO)을 포함한다.
바람직하게는, 특히 작동 용액으로 사용되는 경우, 조성물은 최대 10 mmol/L, 보다 바람직하게는 최대 8 mmol/L의 유기황 화합물(특히 PTSO)을 포함한다. 일부 양태에서, 작동 용액은 최대 6 mmol/L의 유기황 화합물(특히 PTSO)을 포함한다. 바람직한 양태에서, 작동 용액은 최대 3.5 mmol/L, 더욱 바람직하게는 최대 1.5 mmol/L의 PTSO를 포함한다.
바람직한 양태에서, 화학식 I에 따른 화합물은 최대 200 mg/L, 바람직하게는 최대 150 mg/L, 더욱 바람직하게는 최대 100 mg/L의 농도로 식물(즉, 작동 용액)에 적용된다. 바람직한 양태에서, 식물에 적용되는 조성물은 최대 50 mg/L를 포함한다. 일부 양태에서, 식물에 적용되는 조성물은 0.5-150 mg/L, 바람직하게는 0.5-100 mg/L를 포함한다. 일부 양태에서, 식물에 적용되는 조성물은 0.5-50 mg/L를 포함한다. 일부 양태에서, 식물에 적용되는 조성물은 1-50 mg/L를 포함한다. 일부 양태에서, 식물에 적용되는 조성물은 1-10 mg/L를 포함한다.
당업자라면 인식하는 바와 같이, 필요한 PTSO의 양은 작물의 크기에 따라 달라질 것이며, 일반적으로 작물이 클수록 더 많은 양이 필요하기 때문이다. 예시적 양태로서, 평균 식물 밀도는, 예를 들어 30,000개 식물/ha일 수 있고, 10,000리터 PTSO 용액/ha이 적용된다.
일부 양태에서, 조성물은 생물자극제로서 작용하거나 작용하지 않을 수도 있는 추가적인 유기황 화합물을 포함한다. 바람직하게는, 상기 조성물 중 적어도 60 중량%의 유기황 화합물은 화학식 I에 따른 화합물로부터 선택된다.
일부 양태에서, 상기 조성물이 디알릴 티오설피네이트를 포함하는 경우, 화학식 I에 따른 화합물 또는 화합물들 대 디알릴 티오설피네이트의 중량비는 0.1 초과, 바람직하게는 1 초과, 더욱 바람직하게는 적어도 10:1이다. 조성물이 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 경우, 모든 이들 화합물의 중량을 디알릴 티오설피네이트의 중량과 비교하여 상기 비율에 도달하는 것이 이해될 것이다.
일부 양태에서, 상기 조성물이 디알릴 디설파이드를 포함하는 경우, 화학식 I에 따른 화합물 또는 화합물들 대 디알릴 디설파이드의 중량비는 0.1 초과, 바람직하게는 1 초과, 더욱 바람직하게는 적어도 10:1이다. 조성물이 하나 이상의 화학식 I의 화합물을 포함하는 경우, 모든 이들 화합물의 중량을 디알릴 디설파이드의 중량과 비교하여 상기 비율에 도달한다는 것이 이해될 것이다.
바람직하게는, 이러한 조성물에는 디알릴 티오설피네이트가 실질적으로 없다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 예를 들어 50% 이상의 PTSO를 갖는 농축된 조성물을 언급할 때, "실질적으로 없는"은 디알릴 티오설피네이트를 5 중량% 미만, 바람직하게는 1 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 0.5 중량% 미만을 포함하는 조성물을 지칭한다. 희석된 작동 용액은 상당히 적은 양의 디알릴 티오설피네이트를 포함한다.
본 개시내용의 조성물은 또한 바람직하게는 디알릴-디설파이드가 실질적으로 없다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 예를 들어 50% 이상의 PTSO를 갖는 농축된 조성물을 언급할 때, "실질적으로 없는"은 5 중량% 미만, 바람직하게는 1 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 0.5 중량% 미만의 디알릴 디설파이드를 포함하는 조성물을 지칭한다. 희석된 작동 용액은 디알릴 디설파이드를 상당히 적게 포함한다.
조성물은 임의의 적합한 "농업상 허용되는 담체, 부형제 및/또는 용매"를 포함할 수 있다. 이러한 담체 및 용매는 당업자에게 공지되어 있고, 식물이나 그 환경에 허용할 수 없을 정도로 손상을 입히지 않고, 사용자나 노출될 수 있는 다른 사람에게 위험하지도 않다. 예를 들어, 농업적으로 허용되는 담체는 고체 담체, 겔 담체, 액체 담체, 현탁액 또는 에멀젼일 수 있다. 용매의 비제한적인 예는 물이다.
바람직한 양태에서, 조성물은 유화제를 추가로 포함한다. 적합한 유화제에는 프로필렌 글리콜 및 글리세릴 폴리에틸렌글리콜 리시놀레이트가 포함된다. 유카 추출물과 트윈(Tween)도 적합한 유화제이다. 일부 양태에서, 특히 유화제가 프로필렌 글리콜과 글리세릴 폴리에틸렌글리콜 리시놀레이트의 조합인 경우, 조성물은 40-70%의 유화제, 바람직하게는 55-60%의 유화제를 포함한다. 일부 양태에서, 조성물은 특히 유화제가 유카 추출물인 경우 70-92%의 유화제, 바람직하게는 약 90%의 유화제를 포함한다. 일부 양태에서, 조성물은 특히 유화제가 트윈인 경우 25-70%의 유화제, 바람직하게는 25-35%의 유화제를 포함한다. 바람직하게는, 조성물은 1-30%, 바람직하게는 3-10%의 본 명세서에 개시된 화합물(예를 들어, PTSO)을 포함한다. 조성물은 비타민 H, 비타민 B1, B2, B3, B5, B6 및 B12와 같은 비타민 및 미네랄을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 조성물은 본 명세서에 추가로 개시된 바와 같이 식물에 적용될 작동 용액으로 희석될 수 있다.
일부 양태에서, 조성물은 비료, 살충제, 습윤제, 항미생물 화합물, 소독제, 킬레이트화 화합물, 방향족 화합물 및/또는 추가적인 생물자극제를 추가로 포함한다.
또한, 당업자는, 비료, 살충제, 습윤제, 항미생물 화합물, 소독제, 킬레이트 화합물, 방향족 화합물 및/또는 추가적인 생물자극제(특히 본 명세서에 기술된 아미노산 기반 생물자극제)가 또한 별도의 조성으로 제공될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 개시내용은 본 명세서에 개시된 바와 같은 본 발명의 화합물 또는 조성물을 상기 식물에 제공하고, 비료, 살충제, 습윤제, 항미생물 화합물, 소독제, 킬레이트 화합물, 방향족 화합물 및/또는 추가적인 생물자극제로부터 선택된 하나 이상의 추가 제제를 식물에 제공하는 단계를 포함하는 방법을 추가로 고려한다. 바람직하게는, 추가 제제는 본 발명의 화합물과 거의 동시에 제공된다. 추가 제제는 또한 본 발명의 화합물 이전 또는 이후, 예를 들어 본 발명의 화합물 몇 시간 또는 며칠 이전 또는 이후에 제공될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 화합물 및 추가 제제는 서로 7일 이내에 제공된다. 추가 제제는 바람직하게는 작물 주기 동안 여러 번 제공된다. 예를 들어, 추가 제제는 4~14일마다 적용될 수 있다. 추가 제제는 작물 주기 동안 적어도 4회, 바람직하게는 적어도 6회 적용될 수 있다. 특히, 화학식 I을 포함하는 조성물 및 추가 제제는 둘 다 동일한 작물 주기 동안 제공된다.
일부 양태에서, 본 명세서에 개시된 방법 및 용도는 아미노산 기반 생물자극제를 식물에 적용하는 것을 추가로 포함한다. 본 명세서에 언급된 "아미노산 기반 생물자극제"는 적어도 10%, 바람직하게는 적어도 15%(w/w)의 아미노산을 포함한다. 일부 양태에서, 생물자극제는 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 55%(w/w)의 아미노산을 포함한다. 아미노산은 유리 아미노산(즉, 유리 형태 아미노산)이거나 다른 아미노산에 부착될 수 있다(예를 들어, 펩티드 결합을 통해). 일부 양태에서, 아미노산 생물자극제는 8-15%(w/w)의 유리 아미노산과 45-55%의 부착된 아미노산을 포함한다. 이러한 생물자극제는 일반적으로 사용 전에 1:10~1:1,000으로 희석된다.
아미노산 기반 생물자극제 및 이의 사용 방법은 당업자에게 공지되어 있으며, 메탈로세이트 칼슘 및 메탈로세이트 Fe(Albion Minerals, Layton, UT, USA); Agrocean B (Agrimer, Plouguerneau, France); Tecamin Brix, Tecamin Max, Tecnokel Amino Mix, 및 Terra-Sorb Foliar (Agritecno Fertilizantes, Valencia, Spain); Amino Quelant Ca (Bioibιrica, Barcelona, Spain); Bosfoliar Activ (COMPO EXPERT, M
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nster, Germany); NaturalCrop SL (NaturalCrop Poland Sp. z o.o., Warszaw, Poland); 및 Delfan Plus (Tradecorp, Madrid, Spain)를 포함한다. Molecules. 2018 Feb; 23(2): 470 for a description of the composition of amino acid biostimulants AminoPrim and AminoHort, containing 15% and 20% amino acids, respectively, and 0.27% and 2.1% microelements, respectively의 표 2를 참조한다.
Terra Sorb™ 복합체는 20%(w/w)의 유리 아미노산: ASP, SER, GLU, GLY, HIS, ARG, THR, ALA, PRO, CIS, TYR, VAL, MET, LYS, ILE, LEU, PHE 및 TRP를 포함하는 또 다른 적합한 아미노산 기반 생물자극제이다. Terra Sorb 복합체는 또한 5.5%의 질소(5%는 유기 N)와 B (1.5%), Mg (0.8%), Fe (1%), Zn (0.1%), Mn (0.1%), Mo (0.001%) 및 25% 유기물이 포함되어 있다.
바람직한 아미노산 기반 생물자극제는 IsabionTM이다. IsabionTM은 물, 재, 유리 아미노산, 단쇄 및 장쇄 펩티드의 혼합물이다.
바람직하게는, Isabion은 33.5%(w/w)의 물, 4%(w/w)의 재 및 62.50%(w/w)의 유기물의 혼합물이다. 특히, 혼합물은 10.3%(w/w)의 유리 아미노산과 47.96%(w/w)의 부착 아미노산을 포함한다. 유리 아미노산에는 3.80% (w/w)의 글리신, 1.45% (w/w)의 프롤린, 1.87% (w/w)의 알라닌, 0.27% (w/w)의 글루탐산, 0.85% (w/w)의 하이드록시프롤린, 0.35% (w/w)의 아스파르트산, 0.20% (w/w)의 류신, 0.35% (w/w)의 라이신, 0.09% (w/w)의 발린, 0.33% (w/w)의 티로신, 0.16% (w/w)의 페닐알라닌, 0.07% (w/w)의 이소류신, 0.12% (w/w)의 아르기닌, 0.08% (w/w)의 트레오닌, 0.08% (w/w)의 메티오닌, 0.10% (w/w)의 히스티딘 및 0.13% (w/w)의 세린이 포함된다.
부착된 아미노산에는 8.65% (w/w)의 글리신, 8.78% (w/w)의 프롤린, 5.16%(w/w)의 알라닌, 6.33% (w/w)의 글루탐산, 5.35% (w/w)의 하이드록시프롤린, 2.71% (w/w)의 아스파르트산, 1.90% (w/w)의 류신, 1.68% (w/w)의 라이신, 1.67% (w/w)의 발린, 1.14% (w/w)의 티로신, 1.18% (w/w)의 페닐알라닌, 0.87% (w/w)의 이소류신, 0.80% (w/w)의 아르기닌, 0.66% (w/w)의 트레오닌, 0.57% (w/w)의 메티오닌, 0.37% (w/w)의 히스티딘 및 0.14% (w/w)의 세린이 포함된다.
또한, 부착된 아미노산은 단쇄 펩티드 및/또는 장쇄 펩티드일 수 있다. 단쇄 펩티드의 분자량은 일반적으로 약 1160 Da에서 약 3500 Da 사이이다. 장쇄 펩티드의 분자량은 일반적으로 대략 3600 Da 내지 대략 8500 Da 사이이다.
Isabion은 일반적으로 물로 희석하여 엽면 살포(foliar spraying) 또는 관개수 방식으로 적용된다. 엽면 살포를 위한 작동 용액을 제공할 때, Isabion은 일반적으로 200-300ml/100L 물로 희석된다.
Isabion의 권장 용량은 엽면 살포의 경우 200ml/hl 내지 300ml/hl이고, 관개 시스템의 경우 2l/ha 내지 3l/ha이다. 서리가 내리거나 영향을 받은 작물의 경우에는, 엽면 살포의 경우 복용량을 최대 400ml/hl까지, 관개 시스템의 경우 최대 4l/ha까지 늘릴 수 있다.
예시적 양태에서, 상기 식물에 화학식 I에 따른 화합물, 또는 화학식 I에 따른 화합물을 포함하는 조성물을 제공하고, 상기 식물에 IsabionTM과 같은 아미노산 기반 생물자극제를 제공하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
일부 양태에서, 화학식 I에 따른 화합물 및 아미노산 기반 생물자극제는 단일 조성물로 제공된다. 따라서, 본 개시내용은 화학식 I에 따른 화합물 및 아미노산 기반 생물자극제를 포함하는 조성물을 제공한다.
일부 양태에서, 조성물은 화학식 I에 따른 화합물, 글리신 및 프롤린을 포함한다. 일부 양태에서, 조성물은 화학식 I에 따른 화합물, 및 글리신 및 프롤린을 포함하는 군에서 선택된 유리 아미노산을 포함한다. 바람직하게는, 조성물은 화학식 I에 따른 화합물, 글리신 및 프롤린을 포함하는 군에서 선택된 유리 아미노산, 및 펩티드를 포함한다.
바람직하게는, 조성물은 알라닌, 글루탐산 및 하이드록시-프롤린을 포함하는 군에서 선택된 유리 아미노산을 추가로 포함하고; 더욱 바람직하게는, 조성물은 아스파르트산, 류신, 라이신, 발린, 티로신, 페닐-알라닌, 이소류신, 아르기닌, 트레오닌, 메티오닌, 히스티딘 및 세린으로 구성된 군에서 선택되는 유리 아미노산을 추가로 포함한다.
일부 양태에서, 화학식 I에 따른 화합물; 유리 아미노산으로서 알라닌, 글루탐산, 하이드록시프롤린, 아스파르트산, 류신, 라이신, 발린, 티로신, 페닐알라닌, 이소류신, 아르기닌, 트레오닌, 메티오닌, 히스티딘, 세린, 글리신 및 프롤린; 및 펩티드를 포함하는 조성물이 제공된다.
바람직한 양태에서, 본 명세서에 기술된 화학식 I을 포함하는 조성물 및 본 명세서에 기술된 아미노산 기반 생물자극제는 별도의 조성물로 제공된다. 바람직하게는, 화학식 I에 따른 화합물을 포함하는 조성물은 아미노산 기반 생물자극제를 상기 식물에 제공하기 적어도 24시간 전(또는 1-3일 전) 또는 24시간 후(또는 1-3일 후)에 제공된다. i) 본 명세서에 기술된 화학식 I을 포함하는 조성물 및 ii) 본 명세서에 기술된 아미노산 기반 생물자극제를 포함하는 부품 키트도 제공된다.
바람직한 양태에서, 화학식 I을 포함하는 조성물은 최대 1.5 mg/kg 건조 물질의 양으로 카드뮴(Cd)을 추가로 포함한다. 바람직한 양태에서, 조성물은 최대 2 mg/kg 건조 물질의 양으로 6가 크롬(Cr VI)을 포함한다. 바람직한 양태에서, 조성물은 최대 120 mg/kg 건조 물질의 양으로 납(Pb)을 포함한다. 바람직한 양태에서, 조성물은 최대 1 mg/kg 건조 물질의 양으로 수은(Hg)을 포함한다. 바람직한 양태에서, 조성물은 최대 50 mg/kg 건조 물질의 양으로 니켈(Ni)을 포함한다. 바람직한 양태에서, 조성물은 최대 40 mg/kg 건조 물질의 양으로 무기 비소(As)를 포함한다. 바람직한 양태에서, 조성물은 최대 1500 mg/kg 건조 물질의 양으로 무기 아연(Zn)을 포함한다. 디메틸티오설포네이트, 디페닐티오설포네이트
본 개시내용은 식물 생물자극제로서 사용하기 위한, 본 명세서에 개시된 바와 같은 유기황 화합물 및 상기 화합물을 포함하는 조성물을 제공한다. 상기 화합물 및 조성물은 식물을 처리하는 방법에 사용될 수 있다. 이러한 방법은 식물의 성장 속도 및/또는 발달을 증가시키거나, 식물의 산출량을 증가시키거나, 식물의 수확량을 증가시키는 데 유용할 수 있다.
일부 양태에서, 본 명세서에 개시된 화합물 또는 조성물을 식물에 제공하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다. 식물에는 국소, 급수 공급(watering feed), 분무 또는 습윤 용액(damp solution), 코팅, 파일링, 기중 용액(aerial solution), 표피, 뿌리, 꽃, 잎 및 줄기를 통한 혈관내와 같은 당업계에 공지된 임의의 수단에 의해 상기 화합물 또는 조성물이 제공될 수 있다. 바람직한 경로는 뿌리, 분무, 기중 또는 국소 투여를 통한 흡수이다. 바람직한 투여 경로는 관개(예를 들어, 점적/세류(trickle) 관개)를 사용하여 뿌리를 통한 것이다. 이론에 얽매이고자 하는 것은 아니지만, 화합물을 뿌리에 직접 제공하면, 예를 들어 잎에 분무하는 것보다 향상된 효과를 제공할 수 있다. 표 17에서 분무 관개와 점적 관개의 결과를 비교한다. 식물에 분무하는 것도 효과적일 수 있으며, 특히 조성물이 땅에 스며들어 뿌리까지 닿을 수 있을 때 더욱 그렇다.
일부 양태에서, 본 발명의 화합물은 작물 주기 동안 여러 번 제공된다. 본 명세서에서, 작물 주기는 발아부터 작물 수확까지의 시간을 의미한다.
예를 들어, 화합물은 작물 주기 동안 적어도 4회, 바람직하게는 적어도 6회 적용될 수 있다. 바람직하게는, 화합물은 4-27일마다, 특히 4-14일마다 적용된다. 예시적인 양태에서, 화합물은 1-2주마다 제공된다. 예시적인 양태에서, 화합물은 작물 주기 동안 4-27일마다, 바람직하게는 4-14일마다, 및 적어도 4회, 바람직하게는 적어도 6회 제공된다. 상기 화합물의 첫 번째 투여는 바람직하게는 발아 직후이다. 화합물의 효과는 마지막 투여 후 몇 주 동안 지속되지만, 예상 수확일로부터 적어도 7일 전까지 화합물을 적용하는 것이 좋다.
상기 화합물 또는 조성물은 식물(뿌리 및 지상 부분, 예를 들어 잎, 줄기, 꽃, 과일, 가지, 큰 나무가지, 뿌리 등을 포함하는 삽수(cuttings), 싹이 트는 묘목(emerging seedlings) 및 확립된 초목(established vegetation)을 포함함)에, 식물의 종자(예를 들어, 발아 전)에, 또는 주변 토양에, 특히 식물 근권(plant rhizosphere)에 적용될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어 근권(rhizosphere)은 살아있는 식물의 뿌리에 인접한 토양 영역을 의미한다. 근권의 폭은 일반적으로 뿌리 표면으로부터 100 mm 이내이다.
화합물 및 조성물은 단일 투여 또는 다중 투여로 적용될 수 있다. 예를 들어, 조성물은 매일, 매주, 매월 또는 매년 제공될 수 있다. 예시적인 양태에서, 조성물은 일주일 동안 또는 생물자극제가 효과적이 될 때까지 매일 1회 제공될 수 있다.
식물에 물을 주는 것은 차례대로 물을 주고, 공급되는 물의 양은 식물이 공급된 물의 일부를 배수구로 배출하도록 선택된다. 이는 유기황 조성물이 상대적으로 빠르게 세척된다는 것을 의미한다. 뿌리 기질에서 균일한 농도를 가능하게 하기 위해, 유기황 조성물은 목적하는 속도로 조성물을 방출하는 과립으로서 투여될 수 있다. 이러한 방식으로, 장기간에 걸쳐 일정한 농도가 제공된다.
일부 양태에서, 본 명세서에 개시된 조성물은 분무 용액으로 제공된다. 조성물을 식물에 분무할 때, 용액은 증발하는 작은 표면 부피 비율을 갖는 액적으로 잎에 침착될 수 있으며, 이는 조성물이 잎에 잔류물로 남을 수 있다. 이 효과는 조성물에 습윤제를 포함시킴으로써 감소될 수 있다.
적용되는 유기황 화합물의 양은 투여 방법, 투여 시간, 사용되는 특정 화합물의 분해 속도, 처리 기간, 살충제 처리, 조합물에 사용되는 화합물 및/또는 재료, 연령, 중량, 일반적인 건강 상태, 이전 처리 등 농업 분야에서 잘 알려진 요소를 비롯한 다양한 요인에 따라 달라진다. 원예사, 식물 재배자 또는 해당 분야의 통상의 기술을 가진 농부는 필요한 조성물의 유효량을 쉽게 결정할 수 있다.
더 낮은 농도/양의 유기황 화합물이 천천히 자라는 식물, 예를 들어 선인장 및 다육 식물에 투여될 수 있다는 것은 당업자에게 명백하다. 또한, 수 중 농도/양 및 적용 빈도는 식물 종, 아종, 품종, 잡종, 변종에 따라 달라진다는 것은 당업자에게 명백하다. 또한, 식물이 견딜 수 있는 투여량은 식물의 성장 단계 및 크기에 따라 다르다는 것이 당업자에게 명백하다. 또한, 수중 농도/양 및 적용 빈도는 성장 조건(예를 들면, 빛, 온도, 증발, 영양분 농도 및 뿌리 기질의 pH, 공기 이동 및 기타 살충제 적용)에 따라 달라진다는 것은 당업자에게 명백하다. 또한, 수중 농도/양 및 적용 빈도는 투여되는 순간, 낮, 밤, 계절 및 기상 조건에 따라 달라진다는 것이 당업자에게 명백하다.
예시적인 양태에서, 유기황 화합물, 바람직하게는 PTSO는 0.01 kg/ha 내지 100 kg/ha의 양으로 제공된다. 바람직하게는, 난초, 바람직하게는 호접란에 사용하기 위해, 유기황 화합물, 바람직하게는 PTSO가 10 kg/ha 내지 100 kg/ha, 더욱 바람직하게는 20 kg/ha 내지 60 kg/ha의 양으로 제공된다. 바람직하게는, 국화에 사용하기 위해, 유기황 화합물, 바람직하게는 PTSO는 0.01 kg/ha 내지 1 kg/ha, 더욱 바람직하게는 0.01 kg/ha 내지 0.25 kg/ha의 양으로 제공된다.
일부 양태에서, 화학식 I의 화합물 또는 상기 화합물을 포함하는 조성물은 상기 식물, 상기 식물의 종자, 또는 상기 식물 또는 종자의 토양에 직접 적용된다.
실시예에서 입증된 바와 같이, 본 명세서에 개시된 화합물은 식물, 특히 식물의 품질 특성에 유리한 효과를 갖는다. 따라서, 상기 화합물은 식물/토양 첨가제, 비료 및 생물자극제로서 유용하다.
바람직한 양태에서, 본 명세서에 사용된 용어 "생물자극제(biostimulant)"는 식물 또는 식물 근권의 하기 특성들 중 하나 이상을 개선할 목적으로 제품의 영양 함량과 관계없이 식물의 영양 과정을 자극하는 제품, 특히 화합물 또는 조성물을 의미한다: a) 영양분 사용 효율성, b) 비생물적 스트레스에 대한 내성, c) 품질 특성(품질 특질이라고도 함), 및 d) 토양 또는 근권에 한정된 영양분의 가용성.
바람직한 양태에서, 생물자극제로서 본 명세서에 기술된 화합물의 용도는 하기 특성들 중 하나 이상을 개선하는 것과 관련이 있다:
a) 영양분 사용 효율성, b) 비생물적 스트레스에 대한 내성, c) 품질 특성, d) 토양이나 근권에 유지되는 한정된 영양분의 가용성.
바람직한 양태에서, 생물자극제로서의 용도는 항미생물제 및/또는 항진균제로서의 용도를 포함하지 않는다.
바람직하게는, 본 명세서에 개시된 유기황 화합물은:
- 영양분 사용 효율성을 증가시키고/시키거나
- 비생물적 스트레스에 대한 식물의 내성을 증가시키고/시키거나
- 식물의 품질 특성을 개선하고/하거나
- 식물의 토양이나 근권에 유지되는 영양분의 가용성을 높인다.
보다 바람직하게는, 본 명세서에 개시된 유기황 화합물은:
- - 영양분 사용 효율성을 증가시키고/시키거나
- - 비생물적 스트레스에 대한 식물의 내성을 증가시키고/시키거나
- - 식물의 품질 특성을 향상시킨다.
영양분 사용 효율성
본 명세서에 사용된 바와 같이, 영양분 사용 효율성은 해당 분야의 일반적인 정의로 사용된다. 일반적으로, 영양분 사용 효율성은 단위 입력(비료, 영양분 함량)당 생산량(바이오매스)으로 정의된다 (예를 들면, Nutrient Use Efficiency in Plants, Concepts and Approaches, Editors: Hawkesford, Malcolm J.,　Kopriva, Stanislav,　De Kok, Luit J. (Eds.) ISBN 978-3-319-10635-9 참조). 바람직하게는, 영양분은 질소(N) 및/또는 인(P)이다.
당업자는 식물의 영양분 사용 효율성을 결정하는 방법을 잘 알고 있으므로, 생물자극제가 상기 영양분 사용 효율성을 증가시키는지 여부도 완전히 확립할 수 있다. 예를 들어, 현장 연구에서 영양분 사용 효율성은 생물자극제로 처리된 플롯과 미처리된 대조군 사이의 작물 수확량 및/또는 영양분 흡수의 차이를 기반으로 계산하거나, 동위원소 표지 영양분을 사용하여 적용된 영양분의 작물 및 토양 회수를 추정할 수 있다 (예를 들면, A. Dobermann, Nutrient use efficiency - measurement and management, in: Fertilizer Best Management Practices, 2007, ISBN: 2-9523139-2-X 참조).
비생물적 스트레스
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 비생물적 스트레스는 특정 환경에서 살아있는 유기체에 대한 무생물 인자의 부정적인 영향으로 정의된다. 따라서, 비생물적 스트레스에 대한 식물의 내성 개선은, 식물이 일반적으로 식물에 부정적인 영향, 예를 들어 식물 성장 속도의 감소를 갖는 비생물적 스트레스 요인을 더 잘 견딜 수 있다는 것을 의미한다. 비생물적 스트레스 요인에는, 가뭄, 물 과잉(특히 너무 많은 비 또는 너무 높은 습도), 너무 많거나 너무 적은 직사광선, 강한 바람, 최적이 아닌 토양 구조, 염분(특히 고염분), 너무 낮거나 너무 낮은 온도, 온도의 강하고/강하거나 급격한 변동, 및 다른 극단적인 환경 조건을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.　이와 대조적으로, 식물 병원체나 해충을 생물적 스트레스라고 한다.
비생물적 스트레스로 인해 식물에 미치는 부정적인 영향에는, 식물의 성장 속도 저하, 식물의 최대 높이 감소, 뿌리 형성 감소, 부적절한 잎 발달(예를 들면, 더 작은 잎, 다른 색상의 잎 등), 곤충 피해나 병원균 피해에 대한 높은 감수성, 및 더 적은 꽃이나 꽃가루를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
생물자극제로 식물을 처리한 결과로서 식물의 비생물적 스트레스에 대한 내성의 평균 개선은 생물자극제로 처리한 식물과 미처리 대조군의 플롯을 비교함으로써 측정될 수 있으며, 여기서 처리된 식물 및 대조군 식물은, 예를 들어 처리된 식물과 대조군 식물이 동일하거나 인접한 부지에서 재배되는 경우 실질적으로 동일한 비생물적 스트레스 요인이 가해진다.
바람직한 양태에서, 비생물적 스트레스는 가뭄, 물 과잉, 직사광선, 열 및/또는 추위이며, 이는 호접란 속의 식물에서 더 느린 성장, 감소된 뿌리 형성, 창백하거나 붉은 잎, 곤충 또는 병원체 손상에 대한 더 높은 민감성 및/또는 더 적은 꽃 또는 꽃가루를 초래한다. 바람직한 양태에서, 비생물적 스트레스는 국화속의 식물에서 충분한 뿌리의 부족, 너무 높은 온도 및/또는 빈약하고 느린 뿌리 형성을 초래하는 공기 이동으로 인해 너무 적은 영양분 또는 너무 적은 물의 흡수와 관련이 있다.
품질 특성
품질 특성(품질 특징이라고도 함)의 정의는 식물의 속이나 종에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로, 당업자, 예를 들면 농부 또는 재배자는 어떤 식물이 어떤 품질 특성과 관련되어 있는지 알고 있다. 작물/관상식물의 일부 예와 이들의 품질 특성 중 일부가 아래에 설명되어 있다. 기타 품질 특성은 표 31에 설명되어 있다.
"식물 품질의 개선(improvement in plant quality)"이라는 용어는 본 명세서에 개시된 화합물을 적용하지 않고 동일한 조건 하에서 재배한 대조군 식물의 동일한 형질과 비교할 때 특정 형질의 질적 또는 정량적 개선을 의미한다. 이러한 특성에는, 식물의 시각적 외관 개선, 수확 물질, 예를 들면 종자, 과일, 잎, 야채의 개선된 품질; 수확된 물질의 시각적 개선, 영양 함량 개선, 유통기한 연장 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
일부 양태에서, 식물 품질은 식물 활력(plant vigor)이다. 개선된 식물 활력에는, 예를 들면 식물의 개선된 식물 활력; 개선된 식물 스탠드; 향상된 발생; 및/또는 더욱 발전된 뿌리 시스템; 향상된 결절; 더 큰 잎날; 잎 색깔의 개선, 식물의 크기 증가; 식물의 중량 증가; 식물의 높이 증가; 불량한 토양이나 불리한 기후에서 자랄 때 수확량 증가; 조기 개화/결실/발아/곡물 성숙; 더 빠르고 균일한 숙성; 등이 포함된다.
일부 양태에서, 식물 품질은 식물 수확량이며, 식물(예를 들어, 곡물, 견과류, 과일, 채소, 종자 등)의 수확량을 의미한다. 개선된 식물 수확량에는, 예를 들어 바이오매스 생산의 증가 및 식물 물질 수확 능력의 개선이 포함된다.
일부 양태에서, 개선된 품질 특징은 식물의 개선된 시각적 외관, 수확된 물질의 개선된 품질, 개선된 영양 함량, 향상된 저장 수명, 개선된 식물 활력 및 개선된 식물 수확량으로부터 선택되는 다음 특징들 중 하나 이상을 지칭한다.
토양이나 근권에 한정된 영양분의 가용성
당업자가 알고 있듯이, 영양분의 일부는 토양이나 근권에 국한되어 영양분의 양의 일부를 식물에 이용할 수 없게 한다. 제한된 영양분에는 토양이나 근권에서 이동성이 낮은 영양분 및/또는 물에 잘 녹지 않는 영양분이 포함되지만, 이에 한정되지 않는다. 낮은 이동성은, 예를 들면 점토 크기의 입자나 광물 관련 유기물과 같은 다른 토양 성분과 영양분이 상호 작용한 결과일 수 있다. 영양분과 다른 토양 성분 사이의 물리화학적 상호작용으로 인해 식물이 영양분을 이용할 수 없게 될 수 있다(Jilling et al. Biogeochemistry (2018) 139: p. 103-122).
토양과 근권에 한정된 영양분의 가용성을 측정하는 다양한 방법을 사용할 수 있다(예를 들어, Brinkley and Vitousek, Soil nutrient availability, in: Plant Physiological Ecology: Field Methods and Instrumentation (ed. by Pearcy, Ehleringer, Mooney, and Rundel), 2000, ISBN: 13:978-0-412-40730-7 참조).
또한, 다음을 위한 방법이 제공된다:
- 식물의 성장률 및/또는 발달을 증가시키고,
- 식물의 수확량 증가시키고,
- 식물 수확을 증가시킴. 당업자가 이해하는 바와 같이, 예를 들어 식물의 성장률의 증가는 처리 없이 유사한 조건 하에서 성장한 식물의 성장률과 비교하여 본 명세서에 개시된 화합물로 처리된 식물의 성장률의 증가를 의미한다.
본 명세서에 사용된 용어 "식물(plant)"은 농작물, 관상용 식물, 나무, 풀, 일년생 식물, 다년생 식물 또는 식물계의 일반적으로 재배되는 임의의 다른 구성원을 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "농작물(crop plant)"은 상업적 이용을 위해 심고 재배하는 상업적 가치가 있는 식물종을 포함한다. 따라서, 농작물에는 꽃과 비꽃 식물, 다년생 식물과 한해살이 식물, 나무, 관목, 채소 식물, 과일 나무, 잔디 및 지피 식물(ground cover)이 포함된다.
적합한 식물에는 심비디움(Cymbidium), 온시디움(Oncidium), 밀토니아(Miltonia), 파피오페딜룸(Paphiopedilum), 개불알꽃(Cypripedium), 칼란데(Calanthe) 및 난초 속 잡종, 브로멜리아(Bromelia), 베고니아(Begonia), 봉선화(Impatiens), 진달래(Azalea), 양치류(ferns); 원예작물 단고추, 토마토, 가지, 오이, 호박 등; 경작할 수 있는 작물: 밀, 감자, 비트, 쵸어(chore), 루체른(Luzerne) 등; 경작 가능한 원예 작물, 꽃상추, 콜리플라워, 브뤼셀 콩나물, 상추, 브로콜리, 치커리, 완두콩, 콩, 붉은 양배추, 케일 등; 정원식물 진달래, 목련, 개나리, 모란, 접시꽃, 나도싸리(laburnum), 야자나무, 등나무 등; 과일나무 및 관목: 사과나무, 배나무, 벚나무, 자두나무, 구즈베리, 블랙 커런트, 블루베리, 크랜베리 등; 열대 과일: 바나나, 파파야, 카사바, 파인애플, 아보카도, 망고 등을 포함한다.
바람직하게는, 식물은 배아 분기군에 속한다. 바람직하게는, 식물은 관다발 식물이다. 예시적인 양태에서, 식물은 상추(Lactuca sativa (lettuce))와 같은 작물 식물이다.
다른 바람직한 양태에서, 식물은 속씨식물 계통군에 속한다. 바람직하게는, 식물은 가짓과(Solanaceae), 오이(Cucurbitaceae), 장미(Rosaceae), 난초(Orchidaceae), 백합(Liliaceae), 복합물(Asteraceae 또는 Compositae), 카네이션(Caryophyllaceae), 십자화과(Brassicaceae 또는 Cruciferae), 풀(Poaceae) 및 산형화과(Apiaceae 또는 Umbelliferae)로 이루어진 군에서 선택되는 과에 속한다.
바람직한 양태에서, 식물은 가지과(Solanaceae)에 속한다. 바람직하게는, 식물은 토마토(Solanum) 또는 고추(Capsicum) 속에 속한다. 바람직하게는, 식물은 토마토(Solanum) 속에 속하며, 토마토(S. lycopersicum), 감자(S. tuberosum), 가지(S. melongena) 및 페피노(S. muricatum)로 이루어진 군에서 선택된다. 다른 바람직한 양태에서, 식물은 고추 속에 속하고, 피망 종(C. annuum)에 속하며, 특히 단고추, 칠리 고추 및 할라피뇨에 속한다.
바람직한 양태에서, 식물은 오이과(Cucurbitaceae)에 속한다. 바람직하게는, 식물은 오이속(Cucumis) 또는 호박속(Cucurbita)에 속한다. 바람직하게는, 식물은 오이속(Cucumis)에 속하며, 오이(C. sativus), 슈가멜론 및 작은 오이(gherkin)(C. anguria)로 이루어진 군에서 선택된다. 다른 바람직한 양태에서, 식물은 호박속(Cucurbita)에 속하며, 페포 호박(C. pepo)(특히 애호박) 및 호박(C. argyrosperma, C. digitate, C. maxima 및 C. moschata)으로 이루어진 군에서 선택된다.
바람직한 양태에서, 식물은 장미과(Rosaceae)에 속한다. 바람직하게는, 식물은 딸기(Fragaria), 배(Pyrus), 사과(Malus), 장미(Rosa) 및 Rubus(특히 Rubus 아속, 즉 블랙베리)로 이루어진 군에서 선택된 속에 속한다.
바람직한 양태에서, 식물은 난초과(Orchidaceae)에 속한다. 예시적인 양태에서, 식물은 난초, 특히 호접란 속의 식물, 또는 심비디움 속의 것과 같은 또 다른 꽃 피는 식물과 같은 관상용 식물이다.
바람직한 양태에서, 식물은 백합과(Liliaceae)에 속한다. 바람직하게는, 식물은 튤립(Tulipa) 또는 백합(Lillium) 속에 속한다.
바람직한 양태에서, 식물은 복합과(composite family)(국화과 또는 복합과(Compositae))에 속한다. 바람직하게는, 식물은 국화(Chrysanthemum), 아스테리아(Asterea) 또는 락투카(Lactuca) 속에 속한다.
바람직한 양태에서, 식물은 카네이션과(Caryophyllaceae)에 속한다.
바람직한 양태에서, 식물은 십자화과(Brassicaceae 또는 Cruciferae)에 속한다. 바람직하게는, 식물은 브라시카(Brassica) 속에 속한다.
바람직한 양태에서, 식물은 풀과(Poaceae)에 속한다. 바람직하게는 식물은 Triticum, Oryza 또는 Zea 속에 속한다.
바람직한 양태에서, 식물은 산형화과(Apiaceae 또는 Umbelliferae)에 속한다. 바람직하게는, 식물은 당근(Caucus carota), 파스닙(Pastinaca sativa), 아니스(Pimpinella anisum), 고수풀(Coriandrum sativum), 커민(Cuminum cyminum)으로 이루어진 군에서 선택된다 일부 양태에서, 식물은 커민이 아니다.
바람직하게는, 식물은 호접란(Phalaenopsis), 심비디움, 구절초(Chrysanthenum), 장미과(Rosa), 콩과(Fabaceae)(바람직하게는 강낭콩속(Phaseolus), 더 바람직하게는 강낭콩(Phaseolus vulgaris)), 브라시키(Brassica)(바람직하게는 꽃양배추(Brassica oleracea) 및 브라시카 라파(Brassica rapa)), 쿠쿠르비타(Cucurbita)(바람직하게는 기로몬티이나 당호박(Cucurbita pepo giromontiina), 쿠쿠미스 멜로(Cucumus melo), 및 쿠쿠미스 사티브스(Cucumus sativus)), 가지과(Solanaceae)(바람직하게는 토마토(Solanum) 또는 고추(Capsicum), 더 바람직하게는 토마토(Solanum lycopersicum) 또는 고추(Capsicum annuum)), 포도속(Vitis)(바람직하게는 유럽종 포도(Vitis vinifera)), 백시니아(Vaccinia)(바람직하게는 백시니아 코림보섬(Vaccinia corymbosum) 또는 백시니움야노코쿠스(Vacciniumyanococcusi)) 및 상추종(Lactuca) (바람직하게는 상추(Lactuca sativa))로 이루어진 군에서 선택된다.
본 명세서에서 사용된 "포함한다(to comprise)" 및 그 활용형은 단어 뒤의 항목이 포함되지만, 구체적으로 언급되지 않은 항목이 제외되지 않는다는 것을 의미하는 비제한적인 의미로 사용된다. 또한, 동사 "구성하다(to consist)"는 "본질적으로 구성하다(to consist essentially of)"로 대체될 수 있으며, 이는 본 명세서에 정의된 화합물 또는 부가 화합물이 구체적으로 식별된 것보다 추가 구성요소(들)를 포함할 수 있고, 상기 추가 구성요소(들)가 본 발명의 독특한 특징을 변경하지 않음을 의미한다.
"a" 및 "an" 관사는 본 명세서에서 상기 관사의 문법적 대상의 하나 또는 하나 이상의(즉, 적어도 하나)를 지칭하는데 사용된다. 예를 들어, "요소(an element)"는 하나의 요소 또는 하나 이상의 요소를 의미한다.
숫자 값(대략 10, 약 10)과 관련하여 사용될 때, 단어 "대략(approximately)" 또는 "약(about)"은, 값이 주어진 값인 10의 1% 내외일 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 다음 실시예에서 더 설명된다. 이들 실시예는 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 단지 본 발명을 명확하게 하는 역할을 할 뿐이다.
실시예
본 실험은 처음으로 PTSO/PTS가 생물자극제로서의 효과를 입증했다. 관상용 화분 호접란 잡종 "퓨어 실크"의 성장 조건(급수, 시비(fertilization), 빛, 온도, 공기 이동, 공기 습도)이 최적이었음에도 불구하고, 실시예 2에서 볼 수 있듯이, 다양한 양의 PTSO/PTS를 투여하면 성장률이 높아지고 식물의 특징이 개선되었다. 온실 내 온도가 높고 빛이 많은 기간에는, 처리된 식물이 높은 속도로 계속 성장한 반면, 처리되지 않은 식물의 성장은 둔화되었다. 분명히, PTSO 처리된 식물은 증가된 비생물적 스트레스 기간에 더 잘 저항할 수 있었다.
실시예 3은 다양한 양의 PTSO/PTS로 국화 삽수를 처리하면 성장이 증가하고 뿌리 발달이 더 좋아짐을 보여준다. 이 실험 설계에서, 처리된 삽수는 최적의 뿌리내림 및 삽수의 사전 성장을 위해 동일한 조건 하에서 처리되지 않은 삽수와 비교되었다. 이 실시예에서, PTSO/PTS 처리는 최적 조건 하에서 처리되지 않은 삽수에 비해 뿌리 형성 및 절단의 성장이 증가한 것으로 나타났다. 또한, 이러한 실험은 보다 효율적인 영양분 흡수의 추가적인 효과도 보여주었다. 이는 본 발명에 사용된 PTSO/PTS 조성물이 생물자극제인 것을 의미한다.
실시예 1 PTSO와 PTS의 분리.
범위:
본 명세서에 기술된 다수의 실시예에 대해, 적어도 56% PTSO 중량% 및 최대 14% PTS 중량%를 포함하는 PTSO 추출물(PE)로 지칭되는 PTSO의 수성 추출물이 사용되었다.
연구 설계: 극성에 따른 화합물의 용출 순서는 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)를 통해 추정된다. 분리 조건은 헵탄과 에틸 아세테이트를 이동상으로 사용하는 박층 크로마토그래피(TLC)로 결정된다. 길이가 110 cm이고 직경이 25 cm인 플래시 컬럼을 헵탄 중 실리카(입자 크기 40-60 μm, ACROS Organics™ 제품) 15kg으로 채우고, 컬럼을 밤새 안정화시켰다. 극성을 0%에서 40%까지 점진적으로 높여 정제를 진행하였다. 양성자 핵자기공명(1H-NMR)으로 확인된 관심 분획인 PTS(= 피크 6) 및 PTSO(= 피크 7)는 20리터의 이동상 사용 후 용리되기 시작하여 2리터 분획 크기로 수집되었다. 각 화합물의 TLC 식별에 따라 분획을 분리하고, 각 화합물(PTS 또는 PTSO)에 해당하는 분획을 합쳤다. 회전 증발에 의해 용매를 증발시켜 표 1에 요약된 바와 같이 PTS의 정제된 분획(32435-2-A) 및 PTSO의 2개의 정제된 분획(MHA32435-2-B, MHA32435-2-C)을 얻었다.
98% 초과의 필수 순도는 MHA32435-2-B(=PTSO) 분획으로만 달성된 반면, MHA32435-2-A(PTS) 및 MHA32435-2-C(=PTSO의 2번째 분획)는 98% 미만의 순도를 나타냈고, 목적하는 순도를 얻으려면 두 번째 플래시 크로마토그래피를 통해 개별적으로 추가 정제가 필요했다.
PTS(MHA32435-2-A)의 재정제는 이동상으로 에틸 아세테이트와 헵탄을 사용하고 극성을 0%에서 20%로 증가시킴으로써, 플래시 컬럼(길이 50 cm, 직경 20 cm)에 실리카(입자 크기 40-60 μm, ACROS Organics™ 제품) 2 kg을 패킹하여 수행했다. 목적하는 분획을 250 ml 분획 크기로 수집하고, TLC로 식별하여 합쳤다. 회전 증발에 의해 용매를 증발시켜 98% 초과의 순도를 갖는 PTS(EWR32514-01-1)를 얻었다.
PTSO(MHA32435-2-B)의 불순물 분획의 재정제는 동일한 플래시 컬럼에서 MHA32435-2-A와 동일한 이동상을 사용하고 실리카 3kg(컬럼 패킹용)을 달리하여 극성을 0%에서 30%까지 증가시기고 분획 크기를 100ml로 수행했다. 재정제를 통해 표 1에 나타낸 대로 순도가 98% 초과인 PTSO의 두 가지 분획(EWR32514-02-1 및 EWR32514-02-02)이 생성되었다.
[표 1] PTSO 추출물의 피크 6 및 피크 7 순도 및 회수율(%)
본 실시예로부터 PTSO 및 PTS가 고순도까지 정제되었음을 입증하였다.
예를 들면, 아래 설명된 실시예 2-5의 경우, PTSO 추출물(PE)은 56% PTSO와 약 30% 글리세릴 폴리에틸렌글리콜 리시놀레이트를 함유한다.
실시예 2. 관상용 식물의 처리
범위: 이 실시예에서는 PTSO 추출물의 생물자극제 효과가 입증되었다. 이를 위해, 난초 호접란(orchid Phalaenopsis) "퓨어 실크(Pure silk)"가 선택되었다. 식물의 성장과 발달은 세 단계를 포함한다: (1) 영양 생장, (2) 꽃 유도, (3) 꽃자루의 발달.
하기 언급된 바와 같이 처리한 후, 꽃 유도 기간 말기에 식물을 평가하였다. 판매 당시 식물의 개화를 평가했다.
식물 재배 절차
호접란(Phalaenopsis) "퓨어 실크" 식물(Floricultura B.V.)은 분열조직에서 생산되고 미리 재배되었다. 호접란 재배자에게 전달하자마자, 식물은 다음 절차에 따라 처리되었다. 식물을 중간 크기의 껍질에 있는 투명한 12 cm 화분에 심고(공급자: Bas van Buuren B.V., De Lier), 29 ℃에서 30주 동안 재배하고, 5일마다 물과 비료(m2 당 100리터)(EC 1.1)를 공급했다.
필요한 경우, 식물을 인공 조명(오전 7시부터 오후 6시까지)에 노출시켰다. 꽃 유도를 위해, 식물을 냉각시키고 19 ℃에서 2개월 동안 재배하였다. 이후, 식물을 20~25 ℃에서 3~4개월 동안 보관하고, 필요한 경우 선택적으로 인공 조명에 노출시켰다. 이러한 방식으로, 시장 수요에 맞는 적절한 크기의 화훼 식물을 얻었다.
2020년 7월에, 어린 호접란 식물이 나무껍질에 화분에 심겨졌다. 7월은 덥고 화창한 달이었고, 재배자가 차광막을 사용했음에도 불구하고, 식물은 짙은 녹색/붉은색을 띠는 얇은 잎이 늘어져 있었고 성장이 거의 진행되지 않았다. 이는 식물이 비생물적 스트레스를 겪고 있음을 나타낸다. 뿌리 수와 뿌리 성장은 투명한 화분을 통해 육안으로 관찰하여 모니터링했다. 식물 개체군 내에서 뿌리 수와 뿌리 성장에 상당한 변화가 관찰되었다.
PTSO 추출물에 의한 다양한 희석 및 처리 횟수에 대한 식물의 민감성을 결정하기 위한 목적으로 다음 실험 설계가 설정되었다. 1 m2의 면적(약 100개 식물 포함)을 PTSO/PTS 함유 추출물의 희석액으로 처리하고, 다음과 같이 물(10 L/m2)로 희석하여 수동으로 샤워했다. 희석된 PTSO 추출물을 사용한 수동 급수는 정규 5일 샤워 직후에 이루어졌다. 이러한 방식으로, 대조구와 처리된 식물의 뿌리 기질의 수분 함량은 거의 동일했다.
처리 1: 공급 용액(EC 1.1)에 PTSO 추출물을 1,000배 희석하여 2회 처리하고, 물을 한 번 걸러 공급했다(간격은 10일).
처리 2: 공급 용액(EC 1.1)에서 PTSO 추출물을 2,500배로 희석하여 2회 처리하고, 물을 한 번 걸러 공급했다(간격은 10일).
처리 3: 공급 용액(EC 1.1)에서 PTSO 추출물을 1,000배 희석하여 8회 처리하고, 물을 한 번 걸러 공급했다(간격은 10일).
처리 4: 공급 용액(EC 1.1)에서 PTSO 추출물을 2,500배 희석하여 8회 처리하고, 물을 한 번 걸러 공급했다(간격은 10일).
처리 후, 처리된 식물은 대조군 식물, 즉 미처리 식물과 동일한 재배 과정을 거친다.
36주 후, 식물의 특징에 대해 다음과 같이 점수를 매겼다.
식물 간의 차이는 뿌리 수, 뿌리 성장 중단, 점진적인 잎 발달, 잎 수 및 길이, 식물 및 나무껍질 품질(색상 및 수분 보유량, 즉 추정 무게로 평가)의 측면에서 표현되었다. 평가는 다음과 같이 진행되었다: 대조군 식물 중에서, 가장 큰 식물과 가장 작은 식물을 선택했다. 가장 큰 것은 5등급, 가장 작은 것은 1등급이었다.
뿌리 형성 등급과 관련하여 동일한 채점 절차를 따랐다: 뿌리가 가장 많은 식물은 5로 평가하고, 뿌리가 가장 적은 식물은 1로 평가했다.
완전히 발달한 가장 큰 잎의 길이를 줄자로 측정했다.
"6-7" 잎은 6개의 잎이 이미 완전히 발달했고, 일곱 번째 잎이 아직 자라고 있다는 것을 의미한다.
"잎 두께"는 잎을 손으로 구부렸을 때의 저항력으로 점수를 매겼다.
"수피 품질"은 구성의 정도를 판단하여 점수를 매겼다. 나무껍질이 더 젖고 진흙투성일수록, 점수는 더 낮았다.
"점진적 성장"은 식물의 잎이 이전 잎보다 더 큰 정도를 추정하는 것이다. 특히, 마지막으로 완전히 발달한 잎을 끝에서 두 번째로 발달한 잎과 비교하였다.
"식물 크기"는 다음과 같이 점수가 매겨졌다: 식물이 클수록 점수가 높아졌다.
"식물 특성"에서는, 식물의 크기에 중점을 두었다.
대조군 식물은 1부터 5까지 평가되었으며, 처리된 식물과 비교되었다. 처리된 식물 중 하나가 평가 기준과 관련하여 더 잘 발달한 경우, 5점 이상의 점수를 받을 수 있다. "식물 특성"이 가장 나쁜 식물을 "1"로 평가하고, 가장 좋은 특성을 갖는 식물을 5로 평가하였다.
결과 및 논의
측정값의 평균은 표 2에 요약되어 있으며, 이는 원시 데이터를 기반으로 한다. 데이터는 처리 후 36주에 수집되었다: 식물은 꽃 유도를 위해 2주 동안 온실의 냉장된 부분을 막 떠났다.
[표 2] 관측치의 계산된 평균이다.
PTSO 추출물의 1,000배 및 2,500배 희석으로 두 번 처리한 식물은 대조군보다 뿌리 성장이 현저히 낮았다. 이들 처리된 식물의 뿌리는 대조군 식물의 뿌리보다 덜 발달하였음에도 불구하고, 처리된 식물의 뿌리는 식물이 더 빨리 성장할 수 있게 한다.
두 가지 희석액으로 8회 처리한 식물에 대해 유사하지만 더 뚜렷한 관찰이 이루어졌다; 식물의 크기가 모든 처리물 중에서 가장 컸다. 또한, 뿌리는 상당히 더 나은 뿌리 발달을 보여주었다. 또한, 뿌리가 더 많았을 뿐만 아니라 뿌리의 성장 꼭대기도 더 크고 두꺼웠다. 호접란 식물에 대한 가장 큰 효과는 1,000배 희석액을 8회 적용한 처리인 것으로 결론지어졌다.
표 1에 나타난 바와 같이, 뿌리 기질 수피의 품질도 점수화되었다. 나무껍질은 식물을 재배하는 동안 미생물 활동에 의해 천천히 분해된다. 나무껍질이 분해되면, 뿌리가 죽을 수 있는 습한 혐기성 물질로 변한다. 표 1은 대조군 식물(3.18)에 비해 처리된 식물(2.72-3)의 수피 품질 등급이 약간 낮았음을 보여 주지만, 이러한 차이는 너무 작아서 처리된 식물에 대해서는 부작용이 예상되지 않았다.
결론
점수가 매겨진 식물 특성에 대한 PTSO 추출물의 매우 뚜렷한 효과가 입증되었다. 대조군 식물과 비교하여 성장 자극이 관찰되었다. PTSO 추출물에는 식물 성장 호르몬이 존재하지 않았기 때문에, 이 조성물은 생물자극제 범주에 속한다. 시험 기간 동안, 식물은 비생물적 스트레스를 초래하는 실험 동안 최대 성장률로 성장할 수 없다는 것이 분명했다(가뭄, 열 및 매우 많은 빛의 기간이 있었다). 실험에서, PTSO 추출물은 비생물적 스트레스를 보상할 수 있는 것으로 나타났다.
시비 조건은 모든 식물에 대해 정확히 동일했지만, PTSO 추출물을 처리한 식물에서는 향상된 식물 특성과 함께 더 많은 식물 바이오매스가 형성되었다. 이는 PTSO 추출물을 처리한 식물의 양분 이용 효율이 더 높았음을 의미한다.
또 다른 흥미로운 관찰은 식물의 잎에 매우 선명한 빛이 있다는 것이다. 이는 잎에 더 두꺼운 왁스 층이 형성되었기 때문이며, 식물 건강이 더 좋다는 표시로 간주된다. 이론에 얽매이지 않고, 두꺼운 왁스 층은 전형적으로 잎 상부 표면으로부터의 수분 증발을 감소시키고, 이는 비생물적 스트레스의 감소에 기여하는 것으로 여겨진다.
PTSO 추출물을 2회 처리한 호접란 처리 후 관찰한 결과, 이는 6개월 이상의 재배 기간에 걸쳐 장기간 효과를 유도하기에 충분하다는 사실이 밝혀졌으며, 이는 매우 놀랍다.
식물의 개화는 처리에 의해 영향을 받지 않았으며, 식물은 우수한 상업용 제품을 나타냈다. 시들음, 비정상적인 꽃, 줄기 모양 또는 크기 측면에서 편차가 관찰되지 않았다.
이 실시예에서는, PTSO 추출물이 강력한 생물자극제임을 분명히 보여준다.
실시예 2b. 호접란 식물의 처리
범위: 이 실시예에서 PTSO 추출물의 생물자극제 효과는 재배 궤적 중 화분 재배 및 꽃자루 생산 후 생존에 대해 입증되었다. 이를 위해, 다양한 호접란 잡종(Phalaenopsis hybrids)을 선택했다. 식물의 성장과 발달은 세 단계를 포함한다: (1) 영양 생장, (2) 꽃 유도, (3) 꽃자루의 발달. 실시예 2에 기술된 것과 동일한 성장 체제를 따랐다. 하기 언급된 바와 같이 처리한 후, 식물을 분갈이 후 실패 여부 및 재배 주기 말기의 꽃자루 수를 평가하였다.
범위: 호접란이 자라는 동안, 재배자는 이식 후 상당한 손실에 정기적으로 직면했다. 이는 잡종의 크기, 상태 및 유전적 배경에 따라 최대 10%까지 계산될 수 있다. 본 실시예에서는, PTSO 추출물이 이식 후 (어린) 호접란 식물의 실패를 크게 감소시키고 식물 판매 전 꽃 줄기의 수를 증가시킨다는 것이 입증되었다. 이를 위해, 다양한 호접란 잡종을 분열조직에서 재배하고, 화초 재배(Floricultura)를 사용하여 직경 5 cm가 될 때까지 70개의 구멍 트레이에서 미리 재배했다. 이후 식물을 재배자에게 전달하고, 완두콩/코코스 플러그(cocos plug)를 기질로 사용하여 70홀 트레이에서 45홀 트레이로 이식했다(Xcellent Plug Quick plug B.V., Monster, The Netherlands).
식물의 분갈이는 스트레스가 많은 기간으로 간주된다. 뿌리가 손상되는 것은 불가피하며 분갈이 직후 뿌리 기질(껍질)은 보습 및 모세관 현상 측면에서 최적의 특성을 갖지 못하는 경우가 많다. 식물은 이것을 일종의 비생물적 스트레스인 가뭄으로 경험한다.
분갈이 후, 식물을 매주 2500배 희석된 PTSO 추출물(800배 ml/ha)로 처리했다. 분갈이 후 26주 후에, 13,000그루의 식물을 실패(= 완전 고사) 여부를 확인하고, 처리되지 않은 13,000그루의 식물과 비교했다. 그 결과를 표 2a에 나타냈다.
[표 2a] 처리되지 않은 식물과 처리된 식물의 일부 호접란 잡종의 실패. 실패는 완전히 죽는 것을 의미한다.
이러한 결과로부터, PTSO-추출물로의 처리는 스트레스가 많은 취급으로 간주될 수 있는 분갈이 후 생존에 강한 긍정적인 영향을 미친다는 것이 분명하다.
26주 후, 식물을 투명한 12cm 화분에 심고, 실시예 2에 표시된 것과 동일한 재배 방식으로 재배했다.
잡종 메콩(Mekong), 오리노코(Orinoco), 페라라(Ferrara) 및 고야(Goya)는 실시예 2에 표시된 대로 성장에 대해 평가되었으며, 이들 모든 잡종에서 성장 자극이 관찰되었다(원시 데이터는 여기에 표시되지 않음).
냉장실에서 꽃자루를 유도한 후, 식물당 꽃자루의 수를 계산했다. 이를 위해, 잡종 당 800개의 식물을 평가했다(표 2b 참조).
[표 2b] 개화 유도 후, 다양한 호접란 잡종의 처리된 식물과 처리되지 않은 식물의 평균 꽃자루 수.
표 2b로부터, 동일한 조건에서 재배한 경우 대조군에 비해 처리 후 형성된 꽃자루의 수가 더 많음을 알 수 있다. 이는 PTSO-추출물을 생물자극제로 만든다.
실시예 3. 국화 삽수의 처리
PTSO 추출물이 EU 규정 2019/1009에 정의된 대로 생물자극제 활성에 대해 시험되었다. 결과를 통해 국화 삽수의 뿌리 발근 및 성장에 대해 언급된 4가지 특성의 발생을 확인했다. 실험은 독립적인 연구 기관인 Vertify에 의해 수행되었다. 네덜란드.
범위: 이 실시예에서는 PTSO 추출물의 효과가 생물자극제로서 입증되었다. 이를 위해, 국화 품종 "Chic"의 삽수가 선택되었다. 국화 삽수를 평평한 식물 용기의 수정된 표준 화분 토양(fertilised standard potting soil)에 심었다("플롯", 각 플롯은 30개의 식물로 구성되었다).
모든 처리에서, 1주 간격으로 아래와 같이 뿌리에 3회 반복 처리를 실시하였다. 온실 구획의 온도, 조명 제어 및 상대 습도는 기후 컴퓨터(Sercom)를 사용하여 기록되었다.
처리 후, 꽃 유도 기간이 끝날 때 식물을 평가했다. 마지막 평가는 마지막 처리 후 13일에 수행되었다. 삽수는 뿌리 형성, 줄기 길이 및 식물의 전반적인 상태를 기준으로 판단되었다.
식물 재배 절차
같은 길이의 뿌리가 있는 국화 "시크" 절단물은 네덜란드의 Royal van Zanten에서 배송되었다.
실험은 온실 시설의 통제된 조건에서 수행되었다. 40x60 cm, 깊이 10 cm의 상자에 국화 삽수가 심어진 수정된 표준 화분 토양(유기 배지)을 채웠다. 각 플롯은 각각 15개의 식물이 들어 있는 2개의 상자로 구성되었다(플롯당 30개의 식물).
처리(특정 희석)는 1주 간격으로 3회 적용되었으며, 첫 번째 적용은 이식 1주 전(발근 단계)에 수행되었으며, 두 번째 적용은 이식 시 수행되었다. 최종 적용은 이식 후 1주일에 이루어졌다. 처리의 무작위화는 시험 온실에서 이루어지며, 식물의 위치는 Genstat 소프트웨어를 사용하여 결정된다. 시험 결과의 통계 분석은 동일한 소프트웨어를 사용하여 수행된다. 자세한 내용은 이 실시예의 결과 섹션에 제공된다.
온실 구획의 온도와 상대 습도는 기후 컴퓨터로 기록되었으며, 각각 23 ℃와 50%로 설정되었다.
뿌리를 표적으로 하는 적용은 관주(drench) 또는 분무로서 수행되었다. 뿌리에 대한 첫 번째 적용은 약 15분 동안 식물을 용액에 관주함으로써 수행되었다. 처리되지 않은 플롯은 물에 관주되었다. 삽수는 흙이 있는 상자에 이식할 때까지 이들의 뿌리가 물 층에 있는 상자에 보관되었다. 뿌리 부분에 제품을 통합하기 위해 토양에 용액을 분무한 후 약한 비를 뿌려 추가 적용을 수행했다. 적용 및 평가 세부 사항은 표 3에 요약했다.
[표 3] 실험 시간표.
DA: 며칠 후.
처리법은 표 4에 요약했다. Previcur Energy는 살균제이고, Trianum-P는 생물학적 살균제이다.
[표 4] 처리 목록.
각 평가일에, 구획당 중심식물 10개의 높이를 측정하였다. 일반 작물 활력에 대한 추가 평가가 수행되었다. 일반 작물 활력은 1-10 지수 척도로 기록되었으며(1=매우 나쁨 작물 활력; 10=매우 좋음(정상 이상) 작물 활력), 이는 전반적인 건강에 대한 인상을 기반으로 한다. 마지막 평가일에, 지상 식물 덩어리의 생중량을 측정하였다. 상자 바닥면의 뿌리 밀도를 기록했다. 이를 위해, 상자를 뒤집어, 바닥 밑면을 덮고 있는 뿌리의 비율을 추정했다.
통계 분석은 Genstat(95%에서 LSD 시험)를 사용하여 수행되었다. 표에서, P는 확률을 의미한다. P 값이 0.05 이하인 경우, 두 처리 간의 차이가 통계적으로 유의미하다는 의미이다. 최소 유의차(lsd)는 95%(P = 0.05)에서 유의미한 서로 다른 처리 간의 가장 작은 차이이다. 동일한 문자로 표시된 값은 크게 다르지 않다(P = 0.05).
1리터의 PTSO 추출물을 1,000리터의 물(희석률 1:1,000)에 용해시키고, 이 양의 1,001리터를 표면적 1ha의 토양에 살포했다.
결과
작물 높이 분석 결과는 표 5에 요약했다.
[표 5] 시간의 함수로서 다양한 처리를 통한 작물 높이의 변화. 작물 높이가 있는 열은 LSD 통계 분석 후 통계 그룹을 나타낸다.
가장 높은 농도(1:1000)의 PTSO 추출물을 사용하면, 이식 0 DA-B에서 식물은 다른 모든 처리에 비해 상당히 짧았다. 1:2,500의 농도에서, 관주 처리가 작물 높이에 미치는 부작용이 발견되지 않았다.
반복 적용 후에도 시험 기간 동안, 차이점이 눈에 띄게 유지되었다. 용량 반응은 PTSO 추출물로 구성되었다. 가장 키가 큰 식물은 1:10,000과 1:50,000의 농도에서 측정되었다.
일반 작물 활력은 1-10 지수 규모로 기록되었다(1=매우 나쁨 작물 활력; 10=우수(정상 이상) 작물 활력). 작물 활력은 식물의 색상과 모양에 대한 주관적인 측정이다. 결과는 표 6에 요약했다.
[표 6] 작물 활력.
1 1= 작물 활력이 매우 낮음; 10=탁월한(정상 이상) 작물 활력.
일반 작물 활력에서는, 1:1,000 농도의 PTSO 추출물만이 다른 모든 처리에 비해 성능이 낮았다. 마지막 평가일(이식 후 19일)에, 지상 식물 덩어리의 생중량을 측정하였다. 상자 바닥면의 뿌리 밀도를 기록했다. 결과는 표 7에 요약했다.
[표 7] 생중량과 뿌리 발근 (토양 적용).
토양 처리로 적용된 PTSO 추출물 1:1,000 농도로 처리된 식물의 지상 식물 덩어리의 생중량은 다른 처리에 비해 적었다. 이식 시 뿌리 발근에 영향을 미치는 것으로 보였지만, 이식 후 19일에 얻은 최종 결과에서는, 뿌리 발근에 아무런 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 이 처리를 사용하면, 다른 처리에 비해 뿌리 밀도가 훨씬 더 높아졌다. PTSO 추출물을 사용한 모든 토양 처리 후, 뿌리 밀도는 처리되지 않은 플롯 및 참조 Previcur Energy 및 Trianum-P와 비교하여 동일하거나(표 7의 항목 7) 또는 훨씬 더 높았다(표 7의 항목 4-6 및 8).
PTSO 추출물을 최고 농도(1:1,000)로 발근 단계(관주) 동안 처음 적용한 후에는, 뿌리가 거의 발견되지 않았다. 또한, 식물은 처리되지 않은 플롯에 비해 더 짧았다. 또한 1:2,500 농도의 PTSO 추출물에서는, 처리되지 않은 식물과 참조 식물 Previcur Energy 및 Trianum-P에 비해 더 적은 뿌리가 관찰되었다.
반복 적용 후 및 시험 기간 동안, 토양 적용 후 PTSO 추출물 처리에 대한 용량-반응 관계가 관찰되었다. 가장 키가 큰 식물은 더 낮은 농도의 PTSO 추출물, 즉 1:10,000 및 1:50,000에서 측정되었다. 이러한 농도에서, 식물은 식재 후 2주까지 처리되지 않은 식물에 비해 상당히 키가 컸다. 가장 높은 농도의 PTSO 추출물, 즉 1:1,000에 노출되면, 다른 모든 처리에 비해 식물이 더 작았다. 차이는 마지막 평가일(이식 후 19일)의 생중량으로도 반영되었다.
1:1,000 농도의 PTSO 추출물을 처리하는 동안, 뿌리가 내리는 단계(관주) 동안 뿌리가 영향을 받고, 식물이 다른 처리를 받은 식물에 비해 작았지만, 최종 뿌리에 대한 부작용은 발견되지 않았다. 1:1,000 농도의 PTSO 추출물로 처리한 후, 이식 후 19일째의 뿌리 발근은 다른 시험 농도를 사용한 다른 처리에 비해 수치적으로 훨씬 더 좋았다.
또한, PTSO 추출물을 토양 처리로 적용했을 때, 처리되지 않은 플롯 및 참조 Previcur Energy 및 Trianum-P와 비교하여 수치적으로 더 나은 뿌리 내리기가 발생했다.
국화는 대량으로 생산되는 절화로서, 무게에 따라 판매된다. 본 실시예에서, 상기 조성물은 더 많은 중량을 초래하므로 원예사에게 유익하다는 것이 명백히 입증된다. 이들 실험으로부터, 생물자극 효과를 얻기 위해서는 이 생물자극제의 올바른 용량을 투여해야 한다는 것이 또한 분명해졌다.
실시예 4. 상추 종자 및 묘목 처리
상추(Lactuca sativa) 품종 "volare"의 종자는 Enza Zaden에서, Trianum P는 Bayer AG, Crop Science Division에서 구입했다.
파종 상자(30 cm, 깊이 8 cm, 9리터의 토양/파종 상자 45개)에 상추를 파종한 미세 유기 배지로 구성된 표준 파종 토양(BVB 기질)을 채웠다. 얻은 파종토는 생산자가 시비하였으며, 실험 중에는 추가적인 시비(fertilisation)를 실시하지 않았다. 각 플롯은 50개의 종자가 들어 있는 1개의 파종 상자로 구성되어 있으며, 깊이는 2 cm이다.
표 8에 나타낸 바와 같이 종자를 파종하기 전에 가깝게 처리하였다.
[표 8] 처리 목록
*용출 속도
PE = PTSO 추출물
PTSO 추출물이 함유된 용액은 수돗물로 제조되었다. 준비된 용액에 씨앗을 10분 동안 관주함으로써 적용을 수행했다. 관주 후, 씨앗을 공기 중에 건조시키고 씨앗을 뿌렸다. 처리되지 않은 씨앗을 물에 관주했다. "Vigor Seed"를 참조 제제로 사용했다. 발아할 때까지 상자를 뚜껑으로 덮었다. 온도는 21°C로 설정되었으며, 습도는 70~95%로 다양했다. 빛 노출은 식물로부터 30cm 거리(50 μmol)에 있는 3개의 25W LED 튜브에 의해 실현되었다. 발아 후 뚜껑을 제거했다.
처리의 무작위화는 수동으로 수행되었다. 시험 결과의 통계 분석은 Genstat 소프트웨어를 사용하여 수행된다. 기후의 온도, 조명 제어 및 상대 습도는 기후 컴퓨터(Sercom)를 사용하여 제어 및 기록되었다.
시험 세부사항은 표 9에 요약했다.
[표 9] 시험 세부정보.
*TSW: 천개의 씨앗 무게
** DA-S: 파종 후 일수.
모든 종자가 완전히 발아했을 때, 식물을 정상, 소형 또는 비정상(기형의 자엽 또는 잎이 있는 식물)으로 점수를 매겼고, 일반적인 작물 활력을 1-10 지수 규모로 기록했다. 마지막 평가일(종자를 심은 지 4주 후)에, 지상 식물 덩어리의 생중량을 측정했다.
각 평가 날짜에, 발아된 식물의 수를 플롯별로 계산했다. 완전 발아 후, 식물을 정상, 소형 또는 비정상(기형적인 자엽 또는 잎이 있는 식물)으로 점수를 매겼다. 추가적으로, 일반 작물 활력은 1-10 지수 규모로 기록되었다(1=매우 나쁨 작물 활력, 10=우수(정상 이상) 작물 활력). 마지막 평가일에, 지상 식물 덩어리의 생중량을 측정하였다. 통계 분석은 Genstat(95%에서 LSD 시험)를 사용하여 수행되었다. 표에서, P는 확률을 의미한다. P 값이 0.05 이하인 경우, 두 처리 간의 차이가 통계적으로 유의미하다는 의미이다. 최소 유의차(lsd)는 95%(P = 0.05)에서 유의미한 서로 다른 처리 간의 가장 작은 차이이다. 동일한 문자를 가진 수치는 크게 다르지 않다(P = 0.05). 예를 들어, 12 DA-S의 처리에서는, 처리되지 않은 식물("a")과 Vigor Seed("a"), PE; 1:50,000 ("a"), 또는 PE; 1:25,000 ("ab")사이에 통계적으로 유의미한 차이가 관찰되지 않았지만; 처리되지 않은 식물("a")과 PE; 1:10,000 ("bc") 및 PE; 1:5,000 ("c") 사이에는 통계적으로 유의미한 차이가 관찰되었다. 마찬가지로, PE; 1:5,000("c") 처리는 PE; 1:10,000 ("bc")를 제외한 다른 모든 처리와 상당히 다르다.
결과 및 논의
각 평가 날짜에, 발아된 식물의 수를 플롯별로 계산했다. 모든 식물이 완전히 발아했을 때, 식물을 정상, 소형 또는 비정상(비정상 식물의 자엽 또는 잎이 기형임) 범주로 점수를 매겼다. 결과는 표 10 및 11에 요약했다.
[표 10] 발아된 식물.
¹ DA-S = 파종 후 일수.
[표 11] 정상 식물(발아-소형-비정상).
* DA-S = 파종 후 일수.
발아된 식물의 수와 정상 식물의 수 사이에는 약간의 사소한 차이만 발견되었으며, 이는 작거나 비정상적인 식물이 거의 발견되지 않았음을 나타낸다.
발아 중과 완전 발아 시, 발아된 수와 정상 식물 수 모두에서 처리 간에 유의미한 차이가 발견되지 않았다. 모든 처리에서 발아 수준은 매우 좋았다. 처리는 묘목의 발아 또는 품질에 긍정적이든 부정적이든 영향을 미치지 않았다.
파종 후 12일 및 이후 평가 날짜에, 식물의 탈락이 발견되었으며, 특히 미처리된, 활력 종자 및 낮은 PE 농도에서 발견되었다. 설명이 발견되지 않았다: 식물 병원체 또는 기타 플라크가 감지되지 않았다.
처리 간에는 상당한 차이가 발견되었다. 용량 반응은 PE로 구성되었다. PE가 가장 높은 농도(1:5,000)로 했을 때가, 식물의 탈락은 발견되지 않았다. 가장 낮은 농도(1:50,000)에서, PE는 처리되지 않은 플롯과 비슷했다.
PE의 희석률이 낮을 경우(즉, PE 농도가 높을수록), 종자에 관주 적용 시 묘목은 처리되지 않은 종자의 묘목에 비해 탄력성이 더 뛰어났다. 1:5,000 및 1:10,000 농도에서 유의미한 효과가 측정되었다. Vigor Seed를 사용하면, 처리되지 않은 플롯에서는 효과가 관찰되지 않았다.
일반 작물 활력은 1-10 지수 규모로 기록되었다(1=매우 나쁨; 10=매우 좋음(정상 이상)). 작물 활력은 식물, 이 경우 색상 및 모양에 대한 추정치이다(표 12).
[표 12] PE의 다양한 희석을 통한 작물 활력 추정.
* DA-S = 파종 후 일수.
1:5,000 및 1:10,000 희석률에서, 더 낮은 농도, Vigor Seed 및 처리되지 않은 플롯에 비해 더 나은 활력이 넘치는 식물이 생성되었다.
마지막 평가일(파종 후 28일, 발아 후 24일)에 지상 식물 덩어리의 생중량을 측정하였다. 결과를 표 13에 요약했다.
[표 13] 다양한 플롯의 생중량.
PTSO 추출물 희석을 사용한 모든 처리는 대조군에 비해 생중량의 증가로 이어진다. 결론적으로, 모든 처리에서 발아 수준은 매우 좋았다. 처리는 묘목의 발아 또는 초기 품질에 부정적인 영향을 미치지 않았다. PE 1:5,000 및 1:10,000으로 처리된 종자에서 발아한 묘목은 처리되지 않은 종자 및 Vigor Seed에서 나온 묘목에 비해 훨씬 더 탄력적이었다. 식물이 덜 탈락되는 것으로 나타났으며(처리되지 않은 경우 ± 1% 대 ± 10%), 작물 활력도 처리되지 않은 플롯에 비해 더 좋았다. 또한, 파종 후 28일에 측정된 작물의 무게는 PE 1:5,000과 1:10,000으로 처리했을 때 더 많았고, 그 결과 미처리에 비해 작물 무게가 11% 더 많았고, 벤치마크 Vigor Seed보다 26% 더 많았다. 당시 식물의 크기는 다 자란 잎이 4~6개였다.
참조 제제 Vigor Seed를 사용하면, 처리되지 않은 플롯과 비교하여 효과가 측정되지 않았다.
결론
본 실시예는 PTSO 추출물의 사용이 상추의 머리 크기를 늘리고 영양분 투입당 수확량(즉, 영양분 활용 효율의 지표)을 높일 뿐만 아니라, 작물 활력을 증가시켜, 본 명세서에 기재된 화합물의 생물자극제 효과에 대한 추가 증거를 제공하는 것을 보여준다.
실시예 5. 토마토 식물의 처리
범위: 이 실시예에서는 생물자극제 효과와 PTSO 추출물(PE)의 투여 방식이 입증되었다. 이를 위해, 상업용 토마토 생산 품종인 "Xandor"가 선택되었다.
식물 재배 절차
네덜란드 Axia 종자의 토마토 품종 "Xandor"가 사용되었다. 토마토 식물은 60 cm 크기로 미리 재배되었다.
"Xandor"종의 토마토 식물을 사전 재배하고, 식물을 봄에 온실 내 암면 매트(Grodan(ROCKWOOL B.V.)) 위에 두었다. Priva B.V.가 제공한 컴퓨터 시스템을 통해 실제 증발량과 날씨에 따라 식물에 영양을 공급하고 온라인으로 조정했다. 식물 사료에 함유된 모든 영양분은 과잉 공급되었으며, 매주 조성을 샘플링하여 영양분 한도를 확인하였다. EC 값은 2.3~3.0 사이로 유지되었으며, pH는 5.4로 유지되어 지속적으로 보정되었다. 표 14에는, 조정, 모니터링 및 제어된 성장 매개변수가 제시되어 있다. 표 14는 설정을 나타내지만, 실제 값은 하루 중 기상 조건의 변수 변화로 인해 상당히 다르다.
[표 14]
[표 15] 실험 시간표.
처리는 표 16에 요약했다. 세레나데(Serenade)는 토마토 작물에 자주 사용되는 살균제이다.
[표 16] 처리 목록
각 처리는 13개의 식물 군으로 구성된다.
적용되는 스프레이 용량은 매회 150 ml/m2였으며, 매트에 투여할 경우 식물당 100 ml를 투여했다. 일반 작물 활력에 대한 추가 평가가 수행되었다. 일반 작물 활력은 1-10 지수 척도로 기록되었으며(1=매우 나쁨 작물 활력; 10=매우 좋음(정상 이상) 작물 활력), 이는 전반적인 건강에 대한 인상을 기반으로 한다. 작물 활력 기준은 "식물의 일반적인 상태(식물의 신선도, 잎의 견고성, 건강한 잎)", "토마토 머리 품질"(머리 직경, 줄기의 두께, 1점(매우 나쁨)-10(우수)로 평가됨) 및 잎의 색상(1(노란색) - 5(녹색)으로 매겨짐)이다. 또한, 일주일에 한 번씩 잘 익은 토마토를 수확하여 측정하였다.
통계 분석은 Genstat(95%에서 LSD 시험)를 사용하여 수행되었다. 표에서, P는 확률을 의미한다. P 값이 0.05 이하인 경우, 두 처리 간의 차이가 통계적으로 유의미하다는 의미이다. 최소 유의차(lsd)는 95%(P = 0.05)에서 유의미한 서로 다른 처리 간의 가장 작은 차이이다. 동일한 문자로 표시된 값은 크게 다르지 않다(P = 0.05).
이번 품종에서 예상했던 대로, 매트에 심은 후 작물의 발달이 일어났다. 124일차에 평가가 시작되었다. 그 결과를 표 17-20에 나타내었다.
표 17은 PTSO 추출물이 누적 토마토 생산에 부정적인 영향을 미치지 않으며 1:10,000의 희석에서 누적 토마토 생산이 약간 증가함을 입증한다. 토마토 머리 품질(표 18), 식물 건강 상태(표 19) 및 작물 색상(표 20)을 포함하여 다양한 식물 품질 매개변수에 점수를 매겼다. PTSO 추출물의 모든 희석은 토마토 머리, 식물 상태 및 식물 색상과 관련하여 향상된 품질을 보여주었다.
시비 조건은 모든 식물에 대해 동일했지만, PTSO 추출물을 처리한 식물에서는 향상된 식물 특성과 함께 더 많은 식물 바이오매스가 형성되었다. 이는 PTSO 추출물을 처리한 식물의 양분 이용 효율이 더 높았음을 의미한다. 토마토 작물 재배 첫 4주 동안 PTSO 추출물을 적용한 토마토 식물에 처리한 후 관찰한 바에 따르면, 이는 6개월 이상의 재배 기간에 걸쳐 긍정적인 효과를 유도하기에 충분했으며, 이는 매우 놀라웠다.
시들음, 꽃봉오리 및/또는 꽃 낙하, 비정상적인 열매, 줄기 또는 잎 모양이나 크기 측면에서 어떠한 편차도 관찰되지 않았다.
모든 처리가 작물 품질 매개변수의 개선을 보여주었음에도 불구하고, 수확량을 늘리는 데는 단 한 가지 투여 방법, 즉 25,000배 희석된 PTSO 추출물을 점적하여 반복 처리하는 것이 확인되었으며; 이로 인해 누적 토마토 생산량이 8% 증가하였다.
이 실시예에서는, PTSO 추출물이 특히 관개수에 의해 1회 이상 투여될 때, 강력한 생물자극제임을 분명히 보여준다.
[표 17] 킬로그램 단위의 누적 토마토 생산량은 심은 후 표시된 날짜에 표시된다.
[표 18] 토마토 머리 품질은 심은 후 표시된 날짜에 표시된다.
[표 19] 식물 상태의 등급은 심은 다음날에 표시된다.
[표 20] 식물 색상의 등급은 심은 다음날 표시된다.
실시예 5b. 다양한 토마토 품종의 처리.
이 실시예에서는 PTSO 추출물(PE)의 생물자극 효과가 다양한 토마토 품종과 다양한 재배자에 대해 입증되었다.
범위: 다양한 품종의 토마토 식물을 다양한 재배자들과 함께 재배하고, PTSO 추출물로 처리했다. 표 20a에는, 토마토 품종과 재배자를 요약했다. 실시예 5에 기술된 것과 동일한 토마토 재배 방법을 사용하였다.
[표 20a] 적용된 토마토 품종, 처리 데이터 및 누적 수확량 증가율은 재배 종료 시 동일한 조건에서 자란 동일한 품종의 미처리 토마토 식물에 비해 증가했다.
*: 희석은 그 순간 식물의 증발에 따라 달라지며, 7,000~35,000배로 다양하다.
**: 일주일에 한 번
결론: PTSO 추출물을 사용한 처리는 시험된 모든 토마토 품종에서 수확량 증가를 분명히 보여주며, 광범위하게 적용 가능하다.
실시예 6 상추
상기 결과에 기초하여, 5.2% PTSO를 포함하는 농업용 조성물을 제조하였다. 이 조성물은 59%의 유화제(프로필렌 글리콜 및 글리세릴 폴리에틸렌글리콜 리시놀리에이트)를 추가로 포함한다. 이 조성물은 본 명세서에서 "PTSO 조성물 5.2"로 지칭된다.
노지 상추 품종이 아이스버그인 과수원이 선택되었다. 처리당 4번의 반복으로 무작위화된 완전한 블록 설계가 이루어졌다. 120 kPa의 압력과 10000 l/ha의 물의 양을 사용하여, 점적 관개 시스템을 통해 6번의 점적 적용을 수행했다.
처리 1: 미처리 제어(UNTREATED CHECK) + 농부프로그램 + 물질 유기농(MATTER ORGANIC) 10 L/ha
처리 2: 0.5 l/ha PTSO 조성물 5.2 + 농부 프로그램(FARMER PROGRAM) + 물질 유기농 10 L/ha.
처리 3: 1 l/ha PTSO 조성물 5.2 + 농부 프로그램 + 물질 유기농 10 L/ha
본 명세서에 설명된 실시예에서, "농부 프로그램(FARMER PROGRAM)"은, 예를 들어 영양분, 표준 작물 보호, 조명 체제 등과 같이 농부에 의해 사용하는 표준 재배 조건을 의미한다.
처리
처리는 14~24일 간격으로 대략 2주마다 6회 적용되었다. 마지막 처리를 처리 "F"라 하고, 블로우라고 하는 10 DA-F는 최종 처리(처리 "F") 10일 후에 실시한 평가를 말한다.
판매 가능한 수확량(헥타르당 상추 수, 헥타르당 상추 킬로그램(kg/ha), 상추당 중량(그램) 및 수확 시 판매 가능한 상추의 비율)은 10 DA-F로 평가되었다. 또한, 헥타르당 판매 불가능한 상추의 수와 수확 시 판매 불가능한 상추의 비율은 10 DA-F에서 수행되었다.
처리 1에 100% 값을 부여한 경우, 나머지 처리에서는 시장성 있는 수율에 대해 더 높은 값을 나타냈다. 처리 3은 가장 높은 값을 나타냈고(헥타르당 과일 수는 102%, 헥타르당 킬로그램은 121%, 과일당 평균 그램은 118%, 수확 시 판매 가능한 상추 비율은 102%), 처리 2(헥타르당 과일 수는 101%, 헥타르당 킬로그램은 110%, 과일당 평균 그램은 108%, 수확 시 판매 가능한 상추 비율 102%)가 그 뒤를 이었다.
처리 1에 100% 값을 부여한 경우, 나머지 처리에서는 시장성 없는 수율에 대해 더 낮은 값을 나타냈다. 처리 3은 가장 낮은 값(헥타르당 과일 수 및 수확 시 판매 불가능한 상추 비율 61%)을 나타냈고, 처리 2(헥타르당 과일 수 및 수확 시 판매 불가능한 상추 비율 69%)가 그 뒤를 이었다.
비슷한 발달 단계를 가진 플롯당 8개의 상추에 대해 시험실 시험이 수행되었으며, 한 번의 평가는 10 DA-F에서 수행되어시, 공중 생중량(g), 뿌리 중량(g), 상추 견고성(kg/cm2) 및 과일 직경(cm)을 평가했다.
지상부의 생중량과 뿌리의 생중량은, 처리 1을 100%로 했을 때, 나머지 처리가 더 높은 값을 나타냈다. 지상부와 뿌리의 최대 생중량은 처리 3(각각 117% 및 123%)에서 얻어졌고, 처리 2(각각 107% 및 101%)가 그 뒤를 이었다.
상추 직경은, 처리 1을 100%로 했을 때, 처리 3은 107%, 처리 2는 104%의 값을 나타냈다.
상추의 경도는, 처리 1을 100%로 했을 때, 처리 3은 133%, 처리 2는 125%의 값을 나타냈다.
마지막으로, 각 수확물에서 유사한 발달 단계를 가진 플롯당 5개의 상추를 채취하여 무게를 측정한 후, 6°C의 냉장실에 두고, 다음 13일 동안 상추당 중량 손실을 평가했다; 92 DAP(공장 후 일수), 93 DAP, 94 DAP, 95 DAP, 96 DAP, 97 DAP, 98 DAP, 99 DAP, 100 DAP, 101 DAP, 102 DAP, 103 DAP 및 104 DAP, 전체 보존 기간 동안 상추당 손실된 중량의 백분율을 계산함. 그 후, 동일한 상추를 실온(14 ℃)에 방치하고, 다음 7일 동안 상추당 중량 손실을 재평가했다; 105 DAP, 106 DAP, 107 DAP, 108 DAP, 1109 DAP, 110 DA 및 111 DAP, 마지막에 전체 기간 중 상추당 손실된 중량 비율을 계산함.
실시예 7 오이
오이 품종이 카트리나(Katrina)인 과수원이 선택되었다. 기본 플롯은 18 m2였으며, 플롯당 13개의 식물이 있었다. PTSO 조성물 5.2에 대한 14개의 점적 적용(ABCDEFGHIJKLMN 적용) 및 IsabionTM에 대한 7개의 적용(ACEGIKM)이 점적 관개 시스템을 사용하여 10000 l/ha의 물 용량과 120 kPa의 압력으로 수행되었다. PTSO 조성물 5.2의 경우 7일 간격으로, IsabionTM의 경우 14일 간격으로 적용을 수행했다.
처리 1: 미처리 제어
처리 2: 농부 제어(Farmer check)
처리 3: 0.4 l/ha PTSO 조성물 5.2 + Isabion 4L/ha + 41g의 유리 아미노산, 40g의 질소, 118 g의 유기탄소
처리 4: 0.4l/ha PTSO 조성물 5.2
시장성 있는 수확량(헥타르당 과일 킬로그램(kg/ha), 헥타르당 과일 수 및 과일 무게(g))는 3 DA-B(즉, 처리 B 후 3일), 6 DA-B, 3 DA-C, 6 DA-C, 3 DA-D, 6 DA-D, 3 DA-E, 7 DA-E, 4 DA-F, 1 DA-G, 5 DA-G, 3 DA-H, 6 DA-H, 3 DA-I, 7 DA-I, 5 DA-J, 3 DA-K, 7 DA-K, 4 DA-L, 1 DA-M, 5 DA-M 및 3 DA-N에 평가되고, 마지막에 총 생산량과 평균을 계산했다. 열매의 직경과 길이(mm)는 3 DA-E와 7 DA-K에서 평가되었다.
판매 가능한 수확량(헥타르당 과일 kg 및 헥타르당 과일 수)과 관련하여, 처리 1을 값 100%로 지정하면, 처리 3이 가장 높은 수확량을 얻었고(kg/ha에 대해 116% 및 과일 수에 대해 113%), 처리 4(kg/ha에 대해 112% 및 과일 수에 대해 110%) 및 처리 2(kg/ha에 대해 104% 및 과일 수에 대해 104%)가 그 뒤를 이었다.
열매의 직경은, 처리 1을 값 100%로 했을 때, 처리 3은 103~104%, 처리 4는 102~104%, 처리 1은 102~103%를 나타냈다.
열매의 길이는, 처리 1을 값 100%로 했을 때, 처리 3은 106~107%, 처리 4는 106%, 처리 1은 103~105%를 나타냈다.
실시예 8 복제된 심비디움 식물의 처리
컷플라워를 생산하는 심비디움 재배자는 일반적으로 꽃을 생산하기 전에 자체 식물을 재배해야 한다. 가능한 한 균일한 꽃을 얻기 위해서는, 복제물(분열조직)로부터 식물을 미리 키워야 한다: 꽃이 경제적으로 원하는 수준으로 생산되기까지는 5년 이상이 걸릴 수 있다.
식물의 성장과 발달은 세 단계를 포함한다: (1) 싹 형성이 끝날 때 유사 구근(pseudobulb)이 형성되는 영양생장, (2) 꽃 유도, 및 (3) 꽃자루의 발달. 식물을 꽃이 피는 크기로 성장시키기 위해 성장 시간을 가능한 한 짧게 유지하는 것은 경제적으로 흥미롭다. 이 실험 설계에서는, PTSO 추출물(적어도 56% 유화된 PTSO(PE))을 사용하여 어린 심비디움 식물에 대한 PTSO의 생물자극 효과를 입증했다.
이러한 목적을 위해, 난초 심비디움 "49er"의 어린 분열조직 식물을 선택했다. 식물은 플라스크로부터 이식한 후에도 첫 번째 유사 구근이 발달해야 했다. 아래에 언급된 처리 후, 206일 후에 식물을 아래에 표시된 대로 평가했다.
실험 설계
식물 재배 절차
심비디움 "49er" 식물은 분열조직에서 생산되었다. 심비디움 재배자에게 배송 시, 식물을 오스모코트(Osmocote) 비료 과립(fertilisation granule)(1,25 kg/, M3)이 첨가된 중간 크기의 코코피트에 있는 검은색 9 cm 화분에 심었다. 주입 시스템을 통해 자동 급수 시스템을 통해 식물에 40 ml의 수정 사료(fertilised feed)(EC 0.4)를 하루 2회 공급했다. 온실 조건에 적응된 식물과 PTSO 추출물 처리는 화분에 다시 심은 지 약 4개월 후에 시작되었다.
실시예에서는, 처리당 25개의 식물이 사용되었다. 식물들 사이의 거리는 약 15들 cm였다. 가장 큰 잎의 길이와 최대 너비, 유사 구군 형성, 최종 크기와 모양 및 새로운 새싹의 수를 측정하여 잎의 성장에 대해 식물을 모니터링했다. 뿌리 수와 녹색 뿌리 끝 부분을 육안 검사로 모니터링했다. 또한, 식물의 외관과 건강성을 종합적으로 판단하였다. 처리당, 8~24개의 식물이 심사되었다.
PTSO 추출물의 희석, 반복 처리 사이의 빈도 및 간격 시간이 표 21에 표시되어 있다. 표시된 희석 PTSO 추출물 40 ml를 식물에 수동으로 투여했다. 대조군에는 위에 표시된 대로 표준 수정 식물 사료(standard fertilised plant feed) 40 ml를 공급했다. 처리 후, 처리된 식물은 대조군 식물, 즉 미처리 식물과 동일한 재배 과정을 거친다.
[표 21] 실험 중 적용된 처리법의 요약.
n.a.: 적용되지 않는다.
표시된 변수에 대해 t=0, t=112일 및 t=206일에 식물의 점수를 매겼다.
유사 구군의 높이와 두께, 길이와 폭은 줄자를 사용하여 측정하였다. 뿌리의 양과 신선한 흰색으로 자라는 뿌리 끝의 양은 1 - 10의 척도로 평가했다.
뿌리의 수량은 식물의 뿌리를 대조군의 평균 뿌리 형성을 가진 식물과 비교하여 판단하였다. 이를 위해, 식물을 화분에서 꺼내, 대조군 처리의 "평균"으로 판단되는 표준 식물과 비교했다.
신선한 뿌리 끝의 수는 다음과 같이 판단되었다. 1: 뿌리의 0 - 20%는 흰색으로 자라는 뿌리 끝을 나타냈다. 2: 뿌리의 20 - 40%는 흰색으로 자라는 뿌리 끝을 나타냈다. 3: 뿌리의 40 - 60%가 새로 자라는 뿌리 끝을 나타냈다. 4: 뿌리의 60 - 80%가 흰색으로 자라는 뿌리 끝이 있었다. 5: 뿌리의 80 - 100%가 흰색으로 자라는 뿌리 끝을 나타냈다. "새싹의 출현(Appearance of new shoots)"은 처리된 것으로 판단된 전체 식물 수로 나누어진 새로운 새싹의 수로 계산된다.
식물의 "견고함(Robustness)"은 식물을 대조군의 평균 식물과 비교하고 1~10의 범위에서 임의로 내린 판단이다. 1이 가장 낮은 점수이고, 10이 가장 높은 점수이다.
결과
표 22 - 24에서, 처리 평균의 결과가 제시되어 있다.
[표 22] t = 0에서 심비디움 49er 식물의 품질 변수 평균.
dev: 아직 잎이 자라고 있어 객관적인 측정이 불가능했음.
[표 23] t = 112일에 심비디움 49er 식물의 품질 변수에 대한 처리당 평균.
N.D.: 측정되지 않음
[표 24] t = 206일에 심비디움 49er 식물의 품질 변수에 대한 처리당 평균.
N.D.: 측정되지 않음
실험 동안, 모든 식물은 잘 발달하였고, PTSO 추출물에 의해 식물에 대한 부정적인 영향은 검출되지 않았다. t=0인 식물에 대해 순위가 매겨졌으나(표 2), 엄밀히 말하면, 식물 간의 차이는 극히 작았다. 이는 분열조직에서 자라난 식물을 실험 시작 전 4개월 동안 동일한 조건 하에서 재배한 경우에 일반적이다. 이후, 표 21에 제시된 일정에 따라 식물을 처리하였다.
112일 후, 처리 11의 식물은 상당히 더 크고 더 견고해졌다(표 23). 높은 점수를 받은 잘 발달된 견고한 식물은 상대적으로 큰 유사 구근(예비 탄수화물 저장용), 큰 잎 표면(광합성을 위해), 빠르게 자라는 큰 새싹 및 물과 미네랄 흡수를 위한 잘 발달된 뿌리 시스템을 가진 식물이다. PTSO 추출물의 반복 투여는 보다 긍정적인 효과를 가져왔다(예를 들어, 처리 7-11 참조).
실시예 9 상추와 단고추에 대한 유기황 화합물의 영향
실험 설계. 유기황 화합물의 생물자극 효과는 상추와 단고추에 대해 시험했다(고추(Capsicum annuum) "Ritmico"). 시험된 화합물에는 디-n-프로필 디설파이드(CAS 629-19-6), 디-n-프로필 티오설포네이트(즉, PTSO, CAS 1113-13-9), 디메틸 티오설포네이트(CAS 2949-92-0), 및 디페닐 티오설포네이트(Cas 1212-08-4)가 포함된다. 디메틸 티오설포네이트 및 디페닐 티오설포네이트를 Adrich-Sigma에서 주문했다. PTSO는 실시예 1에 기술된 바와 같이 정제되었다. 안정하고 균질한 유제를 얻기 위해, 화합물을 유화제 용액(표 25)에 용해시켜 작물에 정의된 용액이 공급되도록 했다. 이러한 방식으로, 유기황 화합물의 침전 또는 비혼화성이 방지된다. 본 명세서의 예로서, "PTSO 조성물 5.2"는 5.2% PTSO를 포함하고 유화제(프로필렌 글리콜 및 글리세릴 폴리에틸렌글리콜 리시놀레이트) 59%를 추가로 포함하는 농업용 조성물을 의미한다. 5.2% PTSO 및 90.2% 유카(Yuka) 추출물을 포함하는 농업용 조성물 중 "PTSO 조성물 5.2 유카". 5.2% PTSO, 30.1% Tween, 30.1% DMSO 및 30% 물을 포함하는 농업용 조성물 중 "PTSO 조성물 5.2 Tween". 대조균 및 처리는 표 27에 표시되어 있다.
시험 화합물의 투여량은 몰 투여량을 기준으로 표준화되었으며 동일한 몰 투여량이 PTSO로 투여되었다. 100 ml 부피의 50% tween 80 및 50 ml DMSO에 필요한 양의 표 25에 표시된 화합물을 첨가하여 에멀젼을 제조했다. 이후, 동일한 혼합물을 사용하여 최종 부피 250 ml로 보충하고, 37 ℃의 오비탈 진탕기에서 인큐베이션을 진행했다(30분, 250 rpm).
[표 25] 생물자극제 시험에 사용되는 표시된 제품 및 유기황 화합물의 원액이다.
파종하기 전에, 상추 종자를 표 25에 나타낸 바와 같이 1000배 희석된 에멀젼에 관주하고, 10분 동안 배양하였다. 각 처리는 4배로 수행되었다. 표 26에는 상추와 단고추의 성장 환경이 요약되어 있으며, 표 27에는 상추의 실현된 성장 조건과 작물 수확이 요약되어 있다.
표 27에서 입증된 바와 같이, 상추의 모든 처리는 대조군에 비해 상대적인 생중량/식물의 증가를 나타냈고, 대조군에 비해 식물당 수확 중량의 증가를 나타냈다. 고추의 성장을 측정할 당시에는, 아직 열매가 없었다. 그러나, 예비 결과에 따르면, 모든 처리는 대조군과 비교하여 상대적인 크기로 측정했을 때 작물 활력이 증가한 것으로 나타났다.
[표 26] 상추와 단고추의 재배 조건, 설정 및 처리.
[표 27] 실험 및 작물 특성/수확 중 성장 매개변수 평가
ND: 측정되지 않음; n.a.: 해당 없음
실시예 10: 양파 및 마늘 오일 중 PTSO 분석
범위: 양파 및 마늘 오일과 양파 및 마늘 추출물은 Hemat S. Abd El-Salam et al. (2014)( I Enhancement of Cumin (Cuminum cyminum L.) Productivity Using Some Natural Plant Extracts. Egypt. J. Hort. Vol. 41, No. 2, p 209-219에 기재된 바와 같이 얻어졌다. 샘플의 PTSO 존재 여부를 다음과 같이 분석했다.
실험 설계: PTSO (디-n-프로필 티오설포네이트)의 존재는 LC-MS/MS에 의해 검출되었다. PTSO 표준(CAS 1113-13-9)은 Symeres(Mercachem Holding BV)로부터 유기 합성을 통해 얻었다. 화합물의 동일성은 1H-NMR 및 LC-MS로 확인하였고, 순도는 LC-UV로 측정하여 99.1% 초과인 것으로 측정되었다.
이 샘플은 평형 그래프를 준비하는 데 사용되었다. 스파이킹 및 평형화를 위해, HPLC 등급 메탄올에 2~200μM의 순수 PTSO를 함유한 샘플을 준비했다.
LC-MS/MS(API4000, Sciex)의 구성은 다음과 같다: 동기화 모드 설정은 LC-Sync이고, 사전 컬럼은 Vanguard BEH C18 2.1 x 5 mm, HPLC 컬럼은 Acquity BEH C18 2.1 x 50 mm 1.7 μm이 사용된다. 인젝터는 Nexera에서 공급되었다.
오븐은 40°C로 설정되었다. 펌핑 모드는 삼원 흐름이었다. 펌프 설정은 다음과 같다: 총 유량은 0.4 ml/min; 펌프 B 농도(%)는 0.0, 펌프 C 농도(%)는 50.0이다. 펌프 B와 펌프 C 곡선은 0이었고, 최소 압력과 최대 압력 한계는 각각 0과 16,000 psi였다. 펌프 A는 용액 LC-A(UPW(초순수) 중 5% 메탄올 중 0.05% FA(포름산))에 사용되었다. 펌프 C는 메탄올을 펌핑하는 데 사용되었다.
설정 MS:
[표 28]
[표 29]
방법: 2.00~200 μM 범위의 교정 표준물질(PTSO)을 MeOH에서 새로 준비했다.
샘플로부터 PTSO의 분리는 유기 용매(메탄올(MeOH), 에틸 아세테이트(EtOAc), n-부탄올 및 디클로로메탄(DCM))로 추출하여 수행되었다. 샘플과 추출용액의 비율은 최대 1 이하이다. 예비 연구에서는 샘플의 추출 효율이 30~40%이므로, 참조 샘플이 절차에 포함되어야 함을 보여준다.
20 μl의 샘플 용량이 자동 샘플러에 의해 주입되었다.
추출물은 API 4000 LC-MS/MS 시스템(PTSO)을 사용하여 분석되었다.
AB Sciex의 Analyst 소프트웨어 (버전 1.6.3)를 사용하여 데이터 수집을 수행했다. 피크 면적 적분 후, Analyst를 사용하여 회귀 분석도 수행했다. 농도는 다음 공식에 따라 가중 선형 회귀를 사용하여 계산되었다: y = a + bx (가중 계수 = 1/x2) 여기서: x = PTSO 농도(μM) y = 피크 면적 비율 a = 절편 b = 기울기.
PTSO의 교정 범위는 2.0 - 200 μM이고, 정량 분석 범위는 2.0 μM 초과, 정성 분석 범위는 1.0 μM 초과이며, 두 가지 모두 샘플 용량이 20 μl이다.
결과:
[표 30]
이들 결과로부터, 각각의 오일 및 추출물로부터 유래된 양파 및 마늘에서는 PTSO가 검출되지 않았음을 입증하였다.
실시예 11 다른 작물에 대한 영향
범위: PTSO 추출물의 효과는 다양한 다른 작물에 대해 시험되었다. 표는 적어도 하나의 측정 변수에서 눈에 띄는 효과가 관찰된 작물의 결과를 설명한다.
연구 설계: 표 32에는 해당 성장 조건 및 처리로 시험한 작물을 요약했다. 작물을 식물 재배자와 함께 사전 재배하고, 일정한 통기(주야간) 또는 야외에 있는 플라스틱 온실에 심었다. 식물은 플러그나 관개수를 통해 공급되었다. 식물 사료의 모든 영양분이 과잉 공급되었다. 작물에 따라, 일정한 시간 간격으로 과일을 수확하고, 과일의 누적 중량을 결정하였다. PTSO 추출물은 식물 사료를 통해 뿌리를 통해 공급되었다. 제한된 수의 작물로, 뿌리 형성과 엽록소 함량도 측정되었다.
표 32에는, 모니터링된 성장 변수와 수확량이 제시되어 있다. 성장 매개변수인 온도, 상대습도 및 조명 공급은 상당히 다양한데, 이는 이러한 매개변수가 통제되지 않고 하루 중 변화하는 기상 조건에 따라 달라지기 때문이다. 계절에 따라 기상 조건이 변하므로, 실험이 시작된 달을 표에 표시한다. 6월에는 빛의 강도가 가장 높고, 낮과 밤의 온도 변화, 그에 따른 상대 습도 및 증발량이 가장 크다. 이러한 (극심한) 변동성은 높은 비생물적 스트레스를 초래한다. PTSO 추출물은 식물의 비생물적 스트레스에 대한 감수성을 감소시키는 것으로 추정되므로, 비생물적 스트레스 요인의 변화가 클수록 처리에 따른 작물에 대한 긍정적인 효과가 더욱 두드러질 것으로 예상된다.
표 33은 PTSO 추출물이 손상된 잎, 작물 색상, 변형된 잎 또는 크기, 줄기, 과일 모양 및 꽃과 같은 작물 특성에 부정적인 영향을 미치지 않았으며, 뿌리 형성에 부정적인 영향을 미치지 않았음을 보여준다. 작물 상태는 변하지 않았거나 더 좋았다.
PTSO 추출물 처리된 식물과 처리되지 않은 식물(대조군)에 대해 성장 조건은 동일하게 유지되었다. 이는, PTSO 추출물 처리 식물의 경우 영양분 사용 효율성이 더 높았으며, 이는 PTSO를 생물자극제로 만든다는 것을 의미한다.
온실 통기는 낮 동안 일정했고 온도의 함수로 제어되지 않았기 때문에, 바람과 태양에 따라 달라지는 높은 온도와 습도 편차가 예상된다. 상대습도는 온도에 반비례하여 변화하므로, 편차도 클 것으로 예상된다. 더운 기간에는 관개 용수 공급이 제한될 수 있으며, 이로 인해 물 흡수량이 너무 적고 세포 팽창이 느슨해져, 잎이 매달리고 기공이 닫히게 된다. 그 순간, 광합성이 중단된다. 이러한 통제되지 않은 환경 요인은 많은 비생물적 스트레스를 초래하며, 이론에 얽매이기를 바라지는 않지만, PTSO 추출물은 식물에 대한 비생물적 스트레스의 영향을 감소시켜 광합성 관련 대사산물의 수준을 높이고 작물을 더 건강하게 하며 작물 수확량을 높이는 것으로 제안된다. 작물에 따라, 뿌리 시스템이 개선되고 엽록소 수준이 높아지는 등 추가적인 긍정적인 특성이 관찰되었다(표 33). 다른 작물(장미, 더 두껍고/또는 더 긴 줄기와 빛나는 잎; 멜론, 더 푸르고 더 큰 잎; 스트링 빈(string bean), 상당히 더 큰 작물; 토마토, 더 큰 머리 및 더 많은 엽록소)의 경우 상당히 빠른 성장 및 향상된 작물 특성을 얻었다.
표 31은 PTSO 추출물 처리 후 개선된 작물 특성을 요약한 것이다. 가능한 모든 작물 특성이 모니터링되지 않았으므로, 다른 특성도 개선되었을 가능성이 높지만, 본 실험에서는 측정되지 않았다.
[표 31]
[표 32] 다양한 작물의 재배 조건, 설정 및 처리. 온실에서는 상대습도가 조절되지 않았고, 인공번개도 발생하지 않았다. 식물 사료는 수동 또는 자동으로 투여된다. 기후 조절과 관련하여, 온도 조절을 위한 설정이 사용되지 않았으며, 식물의 과열이 발생하지 않는 방식으로 환기가 이루어졌다.
*: tmnt = 처리
[표 33] 실험 및 작물 특성/수확 동안 성장 성장 매개변수를 평가했다. 모든 작물은 햇볕이 잘 드는 기후에서 야외에서 재배되었다.

Claims (19)

  1. 식물의 생물자극제로서의 하기 화학식 I에 따른 화합물, 또는 하기 화학식 I에 따른 화합물을 포함하는 조성물의 용도로서, 화학식 I는
    인 것인, 용도:
    [화학식 I]
    상기 화학식 I에서, n은 2이고;
    하나의 X는 -S-이고, 다른 X는 -S-, -S(O)- 및 -S(O)2-로 이루어진 군에서 선택되고;
    또한, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 헤테로아릴, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 사이클로알킬 및 임의로 치환된 헤테로사이클로알킬로 이루어진 군에서 선택된다.
  2. 제1항에 있어서,
    생물자극제로서의 상기 용도는 다음 중 하나 이상을 개선하는 것인, 용도:
    a) 영양분 사용 효율성, b) 비생물적 스트레스에 대한 내성, 및/또는 c) 품질 특성.
  3. 방법으로서, 상기 방법은 하기 화학식 I에 따른 화합물, 또는 하기 화학식 I에 따른 화합물을 포함하는 조성물을 식물에 제공하는 단계를 포함하는 것인, 방법:

    [화학식 I]
    상기 화학식 I에서, n은 2이고;
    하나의 X는 -S-이고, 다른 X는 -S-, -S(O)- 및 -S(O)2-로 이루어진 군에서 선택되고;
    또한, R1 및 R2는 각각 독립적으로, 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 헤테로아릴, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 사이클로알킬 및 임의로 치환된 헤테로사이클로알킬로 이루어진 군에서 선택된다.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화합물 또는 조성물은 식물의 작물 주기(crop cycle) 동안 적어도 6회 식물에 제공되고/되거나, 상기 조성물은 상기 식물의 작물 주기 동안 4-21일마다 식물에 제공되는 것인, 용도 또는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    화학식 I에 따른 화합물은 0.01 kg/ha 내지 100 kg/ha의 양으로 제공되는 것인, 용도 또는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    화학식 I에 따른 화합물은 0.5 mg/L 내지 150 mg/L의 양으로 식물에 제공되는 것인, 용도 또는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식물은 배아 분기군(clade Embryophyta) 또는 속씨식물 분기군(clade Angiospermae)에 속하고, 바람직하게는 식물은 호접란(Phalaenopsis), 심비디움(Cymbidium), 구절초(Chrysanthenum), 장미과(Rosa), 콩과(Fabaceae), 브라시키(Brassica), 쿠쿠르비타(Cucurbita), 가지과(Solanaceae), 완두속(Pisum), 포도속(Vitis), 백시니아(Vaccinia), 및 상추종(Lactuca)으로 이루어진 군에서 선택되는 것인, 용도 또는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화합물 또는 조성물은 상기 식물, 상기 식물의 종자, 또는 상기 식물 또는 종자의 토양에 직접 적용되는 것인, 용도 또는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 화합물 또는 조성물은 점적 관개(drip irrigation)를 통해 적용되는 것인, 용도 또는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용도 또는 방법은 상기 식물에 아미노산 기반 생물자극제를 제공하는 것을 추가로 포함하는 것인, 용도 또는 방법.
  11. 하기 화학식 I에 따른 화합물을 포함하는 농업 조성물:

    [화학식 I]
    상기 화학식 I에서, n은 2이고;
    하나의 X는 -S-이고, 다른 X는 -S-, -S(O)- 및 -S(O)2-로 이루어진 군에서 선택되고;
    또한, R1 및 R2는 임의로 치환된 알킬, 임의로 치환된 아릴, 임의로 치환된 헤테로알킬, 임의로 치환된 헤테로아릴, 임의로 치환된 알케닐, 임의로 치환된 알키닐, 임의로 치환된 사이클로알킬 및 임의로 치환된 헤테로사이클로알킬로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되고; 및 유화제;를 포함하는 것인, 농업 조성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    R1 및 R2는 C1-6 알킬 및 페닐 중에서 독립적으로 선택되고;
    바람직하게는 R1 및 R2는 메틸, 페닐 및 n-프로필로부터 독립적으로 선택되는 것인, 용도, 방법 또는 조성물.
  13. 제12항에 있어서,
    화학식 I에 따른 화합물은 디-n-프로필 티오설포네이트(PTSO), 디메틸 티오설포네이트, 및 디페닐 티오설포네이트로 이루어진 군에서 선택되는 것인, 용도, 방법 또는 조성물.
  14. 제13항에 있어서,
    화학식 I에 따른 화합물은 디-n-프로필 티오설포네이트(PTSO)인 것인, 용도, 방법 또는 조성물.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 비료, 살충제, 습윤제, 항미생물 화합물, 소독제, 킬레이트화 화합물, 방향족 화합물, 및/또는 추가적인 생물자극제를 추가로 포함하는 것인, 용도, 방법 또는 조성물.
  16. 제1항 내지 제10항 또는 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 유화제를 포함하는 것인, 용도 또는 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 하나 이상의 프로필렌 글리콜, 글리세릴 폴리에틸렌글리콜 리시놀리에이트, 유카 추출물 및 트윈(Tween)으로부터 선택된 유화제를 포함하는 것인, 용도, 방법 또는 조성물.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 아미노산 기반 생물자극제를 포함하는 것인, 용도, 방법 또는 조성물.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 유리 아미노산 및 펩티드를 포함하는 것인, 용도, 방법 또는 조성물.
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