WO2019026575A1 - 花成時期調節剤、農薬組成物及び植物の花成時期の調節方法 - Google Patents
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- C07D417/12—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D415/00 containing two hetero rings linked by a chain containing hetero atoms as chain links
Definitions
- FIG. 2 is a view showing the number of leaves when a flower of Arabidopsis thaliana treated with Compound 1 is formed.
- FIG. 5 is a view showing the heading week of C. elegans treated with compound 1.
- the alkoxy group is not particularly limited, and examples thereof include linear or linear such as methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, sec-butoxy group, tert-butoxy group, etc. A branched alkoxy group is mentioned.
- the alkoxy group may be unsubstituted or substituted.
- the substituent of the alkoxy group is not particularly limited, and examples thereof include an oxo group and the like.
- the alkoxy group may be substituted by only one type of substituent or may be substituted by two or more types of substituents.
- the number of substituents is not particularly limited, and is preferably 0 to 6, and more preferably 0 to 3.
- the agriculturally acceptable salt is not particularly limited, and either an acid salt or a basic salt can be employed.
- acid salts include mineral acid salts such as hydrochloride, hydrobromide, sulfate, nitrate, phosphate, acetate, propionate, tartrate, fumarate, maleate, apple And acid salts, citrates, methanesulfonates, paratoluenesulfonates and the like.
- examples of the basic salt include alkali metal salts such as sodium and potassium, and alkaline earth metal salts such as calcium salt and magnesium salt.
- the solvate is not particularly limited as long as it is a solvate of the compound represented by the general formula (1) or a salt thereof and an agriculturally acceptable solvent.
- agriculturally acceptable solvents include ethanol, glycerol, acetic acid and the like.
- N is preferably an integer of 1 to 2, more preferably 1.
- one of R 2 and R 3 is hydrogen, and the other is an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms.
- Specific examples of the compound represented by the general formula (1) include compounds 1 to 10 and the like described in Examples described later.
- J, k and m are preferably 0.
- reaction 1 The temperature of the reaction of compound 11 with compound 12 (hereinafter referred to as “reaction 1”) is not particularly limited, and is, for example, 100 to 200 ° C., preferably 130 to 180 ° C., more preferably 150 to 170 ° C. Can.
- the time of reaction 1 is not particularly limited, and can be, for example, 10 to 30 hours, preferably 18 to 24 hours.
- reaction 2 In the conversion of compound 13 to compound 14 (hereinafter referred to as “reaction 2”), the reaction temperature is not particularly limited, and for example, 20 to 100 ° C., preferably 40 to 80 ° C., more preferably 70 to 80 ° C. Can be.
- the time of reaction 2 is not particularly limited, and can be, for example, 2 to 12 hours, preferably 3 to 8 hours.
- reaction 3 The temperature of the reaction of compound 14 with compound 15 (hereinafter referred to as “reaction 3”) is not particularly limited, but is, for example, 0 to 50 ° C., preferably 0 to 30 ° C., more preferably 20 to 30 ° C. Can.
- the time of reaction 2 is not particularly limited, but can be, for example, 1 to 24 hours, preferably 5 to 12 hours.
- Reactions 1-3 After each of Reactions 1-3, it is desirable to quench, extract (eg, ethyl acetate, etc.), dry, filter, and wash with a suitable solvent (eg, saturated saline).
- extract eg, ethyl acetate, etc.
- a suitable solvent eg, saturated saline
- the compound represented by General formula (1) can control the flowering time of a plant.
- the flowering time can be accelerated by shortening the circadian rhythm of long day plants and advancing the phase important for flower induction.
- the flowering time can be delayed by shortening the circadian rhythm of the short day plant and advancing a phase important for flower induction.
- the weather which is not suitable for flower formation the rainy season (season ), Dry season (seasonal) etc. can be avoided, and productivity of fruits, seeds, etc. can be improved.
- it also allows for cultivation in areas not suitable for cultivation.
- the period required for breeding can be shortened.
- the production cost can be reduced by shortening the period.
- the target plants of the flowering season regulator of the present disclosure are not particularly limited.
- the present invention can be widely applied to plants such as angiosperms (dicotyledonous plants, monocotyledonous plants etc.), gymnosperm plants, moss plants, fern plants and the like.
- plants such as angiosperms (dicotyledonous plants, monocotyledonous plants etc.), gymnosperm plants, moss plants, fern plants and the like.
- plants such as angiosperms (dicotyledonous plants, monocotyledonous plants etc.), gymnosperm plants, moss plants, fern plants and the like.
- Specific examples include eggplants such as tomatoes, peppers, peppers, eggplants, cucumbers, pumpkins, melons, watermelons such as cucumbers, cabbages, broccoli, Chinese cabbages, etc., celery, parsley, lettuces etc.
- the additive is not particularly limited as long as it is an agriculturally acceptable additive.
- carriers, surfactants, thickeners, extenders, binders, vitamins, antioxidants, pH adjusters, volatilization inhibitors, pigments and the like can be mentioned.
- a pesticide composition comprising the above flowering time regulator.
- the agrochemical composition can be produced by adding the above flowering season regulator to a known agrochemical.
- specific examples of the pesticide include herbicides, insecticides, fungicides, insect repellents, plant growth regulators and the like.
- the dosage form of the agrochemical composition is not particularly limited as long as it is an agriculturally acceptable dosage form, like the dosage form of the flowering time regulator described above.
- Example 2 Plant Circadian Rhythm Adjustment Function
- Sterilized seeds were sown in MS agar medium (1 ⁇ MS salt mixture, 0.3% gellan gum, ph 5.7), and cultured under conditions of constant temperature of 22 ° C. and light / dark switching every 12 hours.
- MS agar medium 1 ⁇ MS salt mixture, 0.3% gellan gum, ph 5.7
- the plants are transferred to a 96-well plate together with MS agar medium, and 20 ⁇ L of MS liquid containing the test compound (final concentration 25 ⁇ M) and luciferin (Wako Pure Chemical Industries, 120-05114) (final concentration 250 ⁇ M) (1 ⁇ MS salt mixture, 2% sucrose, ph 5.7) was added to the culture plate and culture was continued further.
- Example 3 Effect on expression level of FT gene of Arabidopsis thaliana
- FT flowering hormone gene
- Example 4 Influence on flowering of Arabidopsis thaliana
- the compound 1 was dropped on a leaf of a soil plant of Arabidopsis thaliana to analyze its effect on flowering. The treatment was performed once a week. The same treatment was performed with DMSO as a control. On the 41st day after germination, flowering of the plant treated with Compound 1 was observed, but flowering of the control plant was not observed. The number of leaves at the time of flowering of the plant treated with Compound 1 is shown in FIG. Plants treated with Compound 1 had fewer leaves when flowered than those of the control, indicating that flowering time was earlier.
- Example 5 Verification of effect of compound on flowering time of Brachypodium distachyon
- the seeds of C. versicolor (Accession Bd21) were sterilized.
- As a method of sterilization put 50 seeds of stripped seeds in a 50 mL tube, put 30 mL of Haiter (Kao, a one-tenth dilution of kitchen bleach) and mix well After that, it was left to stand for 5 minutes.
- the dilution solution was removed and sterile water was added. Furthermore, this sterile water was removed and sterilized water was added again.
- the heading was regarded as flowering, and the week of heading was confirmed.
- the results are shown in FIG. Four out of seven individuals in the Compound 1 treated area set a heading within 15 weeks after transfer to the artificial weathering unit (FIG. 3). Early individuals were heading within 10 weeks. In contrast, none of the total six individuals treated with DMSO as a control group had an ear set within 15 weeks.
- the flowering time regulator of the present disclosure can avoid a climate unfavorable to flower formation by adjusting the flowering time of fruits, seeds, etc. to be harvested, and can improve their productivity. . Indirectly, it also allows for cultivation in areas not suitable for cultivation. In addition, the period required for breeding can be shortened. Furthermore, the production cost can be reduced by shortening the period.
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Abstract
下記一般式(1)で表される化合物、またはその農学的に許容される塩、水和物もしくは溶媒和物を有効成分として含むことを特徴とする花成時期調節剤、該花成時期調節剤を含む農薬組成物。
Description
本開示は、花成時期調節剤、農薬組成物及び植物の花成時期の調節方法に関する。
花成時期調節は、農作物の育種過程で選抜されてきた有用形質のうち最も重要なものとして知られている。植物は、特定の環境条件で花成を誘導し、特に日長や温度が主要な環境要因である。適切な環境条件下で、植物は葉において花成ホルモンを合成し、その花成ホルモンが茎の先端や腋芽の成長点にある分裂組織に作用することで花芽が形成される。
花成ホルモン量を調節することで、花成時期を調節する技術として、例えば、花成ホルモン自体をコードする遺伝子の量、または花成ホルモンに作用するタンパク質をコードする遺伝子の量を、遺伝子組み換え技術によって調節する方法(例えば特許文献1参照)や、花成ホルモン自体を直接植物に注入する方法(例えば特許文献2参照)が知られている。
花成ホルモン量を遺伝子組み換えで調節する方法は、適応範囲が遺伝子組み換え技術が可能な植物種に限られている。また、花成ホルモンを注入する方法は繁雑であり、農業現場で利用されにくい。
本開示はこうした状況に鑑みてなされており、広範囲の植物種に適用可能な花成時期調節剤、および簡便な花成時期調節方法を提供することを目的とする。
本開示のある態様は花成時期調節剤である。該花成時期調節剤は、下記一般式(1)で表される化合物、またはその農学的に許容される塩、水和物もしくは溶媒和物を、有効成分として含む。
[式中、
R1は同じかまたは異なり、それぞれハロゲン原子、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルキル基、置換されていてもよい炭素数3~7のシクロアルキル基、置換されていてもよい炭素数3~7のシクロアルコキシ、置換されていてもよい炭素数1~4のハロアルキル基、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルコキシ基、置換されていてもよい炭素数1~4のハロアルコキシ基、シアノ基、-C(=O)R8、-C(=O)NR8R9、または下記一般式(2):
で表される基であり;
R2およびR3は両方とも水素原子であるか、またはR2およびR3の一方が炭素数1~3のアルキル基でありかつ他方が水素であり;
XはS(=O)mであり;
Zは単結合または-CR6R7-であり;
R4~R9は同じかまたは異なり、それぞれ水素原子、または炭素数1~3のアルキル基であり;
R10およびR11は同じかまたは異なり、それぞれハロゲン原子、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、ヒドロキシ基、または炭素数1~3のハロアルキル基であり;
jは0~3の整数であり;
kは0~3の整数であり;
mは0~2の整数であり;
nは1~4の整数であり;
点線およびそれに平行する実線は、単結合または二重結合を表す。]
R1は同じかまたは異なり、それぞれハロゲン原子、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルキル基、置換されていてもよい炭素数3~7のシクロアルキル基、置換されていてもよい炭素数3~7のシクロアルコキシ、置換されていてもよい炭素数1~4のハロアルキル基、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルコキシ基、置換されていてもよい炭素数1~4のハロアルコキシ基、シアノ基、-C(=O)R8、-C(=O)NR8R9、または下記一般式(2):
R2およびR3は両方とも水素原子であるか、またはR2およびR3の一方が炭素数1~3のアルキル基でありかつ他方が水素であり;
XはS(=O)mであり;
Zは単結合または-CR6R7-であり;
R4~R9は同じかまたは異なり、それぞれ水素原子、または炭素数1~3のアルキル基であり;
R10およびR11は同じかまたは異なり、それぞれハロゲン原子、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、ヒドロキシ基、または炭素数1~3のハロアルキル基であり;
jは0~3の整数であり;
kは0~3の整数であり;
mは0~2の整数であり;
nは1~4の整数であり;
点線およびそれに平行する実線は、単結合または二重結合を表す。]
本開示の別の態様は、下記一般式(3)で表される化合物、またはその農学的に許容される塩、水和物もしくは溶媒和物である。
[式中、
R2およびR3は両方とも水素原子であるか、またはR2およびR3の一方が炭素数1~3のアルキル基でありかつ他方が水素であり;
XはS(=O)mであり;
Zは単結合または-CR6R7-であり;
R4~R9は同じかまたは異なり、それぞれ水素原子、または炭素数1~3のアルキル基であり;
R10およびR11は同じかまたは異なり、それぞれハロゲン原子、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、ヒドロキシ基、または炭素数1~3のハロアルキル基であり;
R12、R14およびR15は同じかまたは異なり、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルキル基、置換されていてもよい炭素数3~7のシクロアルキル基、置換されていてもよい炭素数3~7のシクロアルコキシ、置換されていてもよい炭素数1~4のハロアルキル基、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルコキシ基、置換されていてもよい炭素数1~4のハロアルコキシ基、シアノ基、-C(=O)R8、-C(=O)NR8R9、または下記一般式(2):
で表される基であり;
R13は、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルキル基、置換されていてもよい炭素数3~7のシクロアルキル基、置換されていてもよい炭素数3~7のシクロアルコキシ、ジフルオロメチル基、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルコキシ基、置換されていてもよい炭素数1~4のハロアルコキシ基、シアノ基、-C(=O)R8、-C(=O)NR8R9、前記一般式(2)で表される基、
であり;
jは0または1~3の整数であり;
kは0または1~3の整数であり;
mは0または1~2の整数であり;
点線およびそれに平行する実線は、単結合または二重結合を表す。]
R2およびR3は両方とも水素原子であるか、またはR2およびR3の一方が炭素数1~3のアルキル基でありかつ他方が水素であり;
XはS(=O)mであり;
Zは単結合または-CR6R7-であり;
R4~R9は同じかまたは異なり、それぞれ水素原子、または炭素数1~3のアルキル基であり;
R10およびR11は同じかまたは異なり、それぞれハロゲン原子、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、ヒドロキシ基、または炭素数1~3のハロアルキル基であり;
R12、R14およびR15は同じかまたは異なり、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルキル基、置換されていてもよい炭素数3~7のシクロアルキル基、置換されていてもよい炭素数3~7のシクロアルコキシ、置換されていてもよい炭素数1~4のハロアルキル基、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルコキシ基、置換されていてもよい炭素数1~4のハロアルコキシ基、シアノ基、-C(=O)R8、-C(=O)NR8R9、または下記一般式(2):
R13は、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルキル基、置換されていてもよい炭素数3~7のシクロアルキル基、置換されていてもよい炭素数3~7のシクロアルコキシ、ジフルオロメチル基、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルコキシ基、置換されていてもよい炭素数1~4のハロアルコキシ基、シアノ基、-C(=O)R8、-C(=O)NR8R9、前記一般式(2)で表される基、
jは0または1~3の整数であり;
kは0または1~3の整数であり;
mは0または1~2の整数であり;
点線およびそれに平行する実線は、単結合または二重結合を表す。]
本開示のさらに別の態様は農薬組成物である。該農薬組成物は、上記花成時期調節剤、あるいは上記一般式(3)で表される化合物、またはその農学的に許容される塩、水和物もしくは溶媒和物を含む。
本開示のさらに別の態様は植物の花成時期の調節方法である。該植物の花成時期の調節方法は、上記花成時期調節剤、あるいは上記一般式(3)で表される化合物、またはその農学的に許容される塩、水和物もしくは溶媒和物、あるいは上記農薬組成物を植物に接触させることを含む。
本開示によれば、広範囲の植物種に適用可能な花成時期調節剤、および簡便な花成時期調節方法を提供することができる。
1.用語の定義
本明細書の以上および以下の記述において、本開示の範囲に包含される種々の定義の好適な例を以下に説明する。
本明細書の以上および以下の記述において、本開示の範囲に包含される種々の定義の好適な例を以下に説明する。
アルキル基としては、特に制限されないが、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基等の直鎖状又は分岐状のアルキル基が挙げられる。アルキル基は未置換でもよく、置換されていてもよい。アルキル基の置換基としては、特に制限されないが、例えばオキソ基等が挙げられる。アルキル基は1種類のみの置換基で置換されていてもよく、2種類以上の置換基で置換されていてもよい。置換基の数は特に制限はなく、0~6個が好ましく、0~3個がより好ましい。
ハロゲン原子としては、特に制限されないが、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等、好ましくはフッ素原子、塩素原子が挙げられる。
アルコキシ基としては、特に制限されないが、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基等の直鎖状又は分岐状のアルコキシ基が挙げられる。アルコキシ基は未置換でもよく、置換されていてもよい。アルコキシ基の置換基としては、特に制限されないが、例えばオキソ基等が挙げられる。アルコキシ基は、1種類のみの置換基で置換されていてもよく、2種類以上の置換基で置換されていてもよい。置換基の数は特に制限はなく、0~6個が好ましく、0~3個がより好ましい。
シクロアルキル基としては、特に制限されないが、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルおよびシクロヘプチルが挙げられる。シクロアルキル基は未置換でもよく、置換されていてもよい。シクロアルキル基の置換基としては、特に制限されないが、例えばオキソ基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)等が挙げられる。シクロアルキル基は、1種類のみの置換基で置換されていてもよく、2種類以上の置換基で置換されていてもよい。置換基の数は特に制限はなく、0~6個が好ましく、0~3個がより好ましい。
シクロアルコキシ基としては、特に制限されないが、例えば、シクロプロポキシ基、シクロブトキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基およびシクロヘプチルオキシ基が挙げられる。シクロアルコキシ基は未置換でもよく、置換されていてもよい。シクロアルコキシ基の置換基としては、特に制限されないが、例えばオキソ基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)等が挙げられる。このようなシクロアルコキシ基の置換基は好ましくはハロゲン原子である。置換基の数は特に制限はなく、0~6個が好ましく、0~3個がより好ましい。
ハロアルキル基は、水素原子の1つ以上がハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)によって置換されているアルキル基を指す。ハロゲン置換基の数は特に制限はなく、1~6個が好ましく、0~3個がより好ましい。ハロアルキル基は、他の置換基によって置換されていてもよい。ハロアルキル基の置換基としては、特に制限されないが、例えばオキソ基等が挙げられる。ハロアルキル基は、1種類のみの置換基で置換されていてもよく、2種類以上の置換基で置換されていてもよい。
ハロアルコキシ基は、水素原子の1つ以上がハロゲン原子によって置換されているアルコキシ基を指す。ハロゲン置換基の数は特に制限はなく、1~6個が好ましく、0~3個がより好ましい。ハロアルコキシ基は、他の置換基によって置換されていてもよい。ハロアルコキシ基の置換基としては、特に制限されないが、例えばオキソ基等が挙げられる。ハロアルコキシ基は、1種類のみの置換基で置換されていてもよく、2種類以上の置換基で置換されていてもよい。
2.花成時期調節剤
本開示の花成時期調節剤は、一般式(1)で表される化合物、またはその農学的に許容される塩、水和物もしくは溶媒和物を有効成分として含む。
本開示の花成時期調節剤は、一般式(1)で表される化合物、またはその農学的に許容される塩、水和物もしくは溶媒和物を有効成分として含む。
農学的に許容される塩としては、特に制限されるものではなく、酸性塩、塩基性塩のいずれも採用することができる。例えば酸性塩の例としては、塩酸塩、臭化水素酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩等の無機酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩、酒石酸塩、フマル酸塩、マレイン酸塩、リンゴ酸塩、クエン酸塩、メタンスルホン酸塩、パラトルエンスルホン酸塩等が挙げられる。また、塩基性塩の例として、ナトリウム、及びカリウムなどのアルカリ金属塩、並びにカルシウム塩、マグネシウム塩等のアルカリ土類金属塩等が挙げられる。
溶媒和物としては、一般式(1)で表される化合物又はその塩と、農学的に許容される溶媒との溶媒和物である限り特に限定されない。農学的に許容される溶媒としては、例えばエタノール、グリセロール、酢酸等が挙げられる。
一般式(1)で表される化合物の好ましい態様は以下のとおりである。
R1は、好ましくはハロゲン原子、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルキル基、置換されていてもよい炭素数1~4のハロアルキル基、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルコキシ基、または置換されていてもよい炭素数1~4のハロアルコキシ基である。より好ましくは、R1は、炭素数1~4のハロアルキル基である。
nは、好ましくは1~2の整数であり、より好ましくは1である。
好ましくはR2及びR3のいずれか一方が水素であり、他方が炭素数1~2のアルキル基である。
R4およびR5は、好ましくは水素である。
Zが-CR6R7-である場合、R6またはR7は、好ましくは水素原子である。
R10およびR11は、好ましくは同じかまたは異なり、それぞれハロゲン原子、または炭素数1~3のアルキル基である。
j、kおよびmは、好ましくは0である。
一般式(1)で表される化合物の具体例として、後述の実施例に記載の化合物1~10等が挙げられる。
一般式(1)で表される化合物のうち、上記一般式(3)で表される化合物は新規である。一般式(3)で表される化合物の好ましい態様は以下のとおりである。
好ましくはR2及びR3のいずれか一方が水素であり、他方が炭素数1~2のアルキル基である。
R4およびR5は、好ましくは水素である。
Zが-CR6R7-である場合、R6またはR7は、好ましくは水素原子である。
R12、R14およびR15は好ましくは、同じかまたは異なり、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルキル基、置換されていてもよい炭素数1~4のハロアルキル基、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルコキシ基、または置換されていてもよい炭素数1~4のハロアルコキシ基である。より好ましくは、R12およびR15は水素であり、R14は炭素数1~4のアルキル基である。
R13は好ましくは、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルキル基、ジフルオロメチル基、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルコキシ基、置換されていてもよい炭素数1~4のハロアルコキシ基、
である。
R10およびR11は好ましくは、ハロゲン原子、または炭素数1~3のアルキル基である。
j、kおよびmは、好ましくは0である。
一般式(1)で表される化合物としては、例えば市販の公知化合物を用いてもよい。また、これらの公知化合物、または後述の実施例に記載の化合物1~10を出発物質として、公知の置換反応、付加反応等を単独或いは組み合わせて合成したものを用いてもよい。
一般式(1)で表される化合物のうち、Zが-CR6R7-であり、R4~R7が水素である一般式(1)で表される化合物は、一例として以下のスキームで合成することができ、またこのスキームに公知の置換反応、付加反応等を組み合わせた方法で合成することができる。
化合物11と化合物12との反応(以下、「反応1」と称する)の温度は、特に限定されないが、例えば100~200℃、好ましくは130~180℃、より好ましくは150~170℃であることができる。反応1の時間は、特に限定されないが、例えば10~30時間、好ましくは18~24時間であることができる。
化合物13から化合物14への変換(以下、「反応2」と称する)において、反応温度は、特に限定されないが、例えば20~100℃、好ましくは40~80℃、より好ましくは70~80℃であることができる。反応2の時間は、特に限定されないが、例えば2~12時間、好ましくは3~8時間であることができる。
化合物14と化合物15との反応(以下、「反応3」と称する)の温度は、特に限定されないが、例えば0~50℃、好ましくは0~30℃、より好ましくは20~30℃であることができる。反応2の時間は、特に限定されないが、例えば1~24時間、好ましくは5~12時間であることができる。
反応1~3のそれぞれの後で、クエンチ、抽出(例えば酢酸エチルなど)、乾燥、ろ過、および適当な溶媒(例えば飽和食塩水)で洗浄を行うことが望ましい。
Zが単結合であり、R4およびR5が水素である一般式(1)で表される化合物は、上記スキーム中の化合物12に替えて、クロロ酢酸、2-ブロモプロピオン酸等のカルボニル基のα位の炭素原子上にハロゲン原子を有するカルボン酸類を用いることで製造できる。
一般式(1)で表される化合物は植物概日リズム調整活性を有し、植物概日リズムを調整することで、花成時期を調節できると考えられる。植物概日リズム調整活性の有無は、例えば、時計関連遺伝子のプロモーターの下流に蛍光遺伝子やルシフェラーゼ遺伝子等発光酵素遺伝子を連結したDNAを植物に導入し、導入遺伝子由来の発光の増減サイクルを測定し、該発光サイクルにおけるピークからピークまでの時間が被検化合物の添加により影響を受けるか否かを評価することにより、判定することができる。
一般式(1)で表される化合物は、植物の花成時期を調節することができる。例えば、長日植物に該化合物を適用した場合、長日植物の概日リズムを短周期化し、花成誘導に重要な位相を前進することによって、その花成時期を早くすることができる。また、短日植物に適用した場合、短日植物の概日リズムを短周期化し、花成誘導に重要な位相を前進することによって、その花成時期を遅くすることができる。より具体的には、例えば、花又は花形成に伴ってできる果実、種子等が収穫対象である場合は、花形成時期を早める(或いは遅らせる)ことにより、花形成に好ましくない気候(雨季(期)、乾季(期)等)を避けることができ、果実、種子等の生産性を向上させることができる。また間接的には、栽培に適切ではない地域での栽培化も可能にする。また、育種にかかる期間を短縮することができる。さらには、当該期間短縮により、生産コストを削減することができる。
本開示の花成時期調節剤の対象植物は、特に限定されない。例えば、被子植物(双子葉植物、単子葉植物等)、裸子植物、コケ植物、シダ植物等の植物に対して広く適用できる。具体例としては、トマト、ピーマン、トウガラシ、ナス等のナス類、キュウリ、カボチャ、メロン、スイカ等のウリ類、キャベツ、ブロッコリー、ハクサイ等の菜類、セルリー、パセリー、レタス等の生菜・香辛菜類、ネギ、タマネギ、ニンニク等のネギ類、ダイズ、ラッカセイ、インゲン、エンドウ、アズキ等の豆類、イチゴ等のその他果菜類、ダイコン、カブ、ニンジン、ゴボウ等の直根類、サトイモ、キャッサバ、バレイショ、サツマイモ、ナガイモ等のイモ類、アスパラガス、ホウレンソウ、ミツバ等の柔菜類、トルコギキョウ、ストック、カーネーション、キク等の花卉類、イネ、トウモロコシ等の穀物類、ベントグラス、コウライシバ等の芝類、ナタネ、ラッカセイ等の油料作物類、サトウキビ、テンサイ等の糖料作物類、ワタ、イグサ等の繊維料作物類、クローバー、ソルガム、デントコーン等の飼料作物類、リンゴ、ナシ、ブドウ、モモ等の落葉性果樹類、ウンシュウミカン、レモン、グレープフルーツといった柑橘類、サツキ、ツツジ、スギ等の木本類等が挙げられる。
本開示の花成時期調節剤の対象器官は、植物体を構成する器官である限り特に限定されない。対象器官としては、例えば茎、芽、根、子房、及び果実が挙げられる。
本開示の花成時期調節剤は、本開示の化合物そのものでもよいが、本開示の化合物に加えて、剤形、施用態様等に応じて種々の添加剤を含んでいてもよい。花成時期調節剤中の本開示の化合物の含有割合は、特に限定されない。具体的には、0.0001~100質量%、好ましくは0.01~50質量%程度が例示される。
本開示の花成時期調節剤の剤形は、農学的に許容される剤形である限り特に限定されない。例えば、液剤、固形剤、粉剤、顆粒剤、粒剤、水和剤、フロアブル剤、乳剤、ペースト剤、分散剤等が挙げられる。
添加剤は、農学的に許容される添加剤である限り特に限定されない。例えば、担体、界面活性剤、増粘剤、増量剤、結合剤、ビタミン類、酸化防止剤、pH調整剤、揮散抑制剤、色素等が挙げられる。
本開示の別の態様は、上記花成時期調節剤を含む農薬組成物である。該農薬組成物は、上記花成時期調節剤を公知の農薬に添加することによって製造できる。該農薬の具体例としては、除草剤、殺虫剤、殺菌剤、昆虫忌避剤、植物成長調節剤などが挙げられる。該農薬組成物の剤形は、上述した花成時期調節剤の剤形と同様に、農学的に許容される剤形である限り特に限定されない。
本開示の別の態様は、花成時期の調節方法である。本方法は、花成時期調節剤または農薬組成物を植物に接触させることを含む。接触させる手段は、植物の根または葉に花成時期調節剤または農薬組成物が接触可能となるものである限り特に限定されない。例えば、接触手段は、農薬の使用態様として公知の態様(或いは将来開発される態様)であってもよい。そのような態様としては、散布、滴下、塗布、植物生育環境中(土壌中、水中、固形培地中、液体培地中等)への混合や溶解等が挙げられる。
以下、本実施の形態を実施例によってさらに詳細に説明するが、これらの実施例は本開示を何ら限定するものではない。
代表的な化合物1の合成方法の詳細を以下に説明する。
1c (653.2 mg, 2.5 mmol) のテトラヒドロフラン(THF: 10.0 mL)を0℃に冷却した後、水素化アルミニウムリチウム(189.8 mg, 5.0 mmol, 2.0 equiv)を添加し、60 ℃で3時間加熱撹拌した。室温まで冷却した後、反応液に蒸留水及び1mol/L水酸化ナトリウム水溶液を添加し、セライトで濾過した。得られた溶液を酢酸エチルで抽出し、飽和食塩水で洗浄、硫酸ナトリウムで乾燥し、濃縮した。混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル = 5:1)で精製し、無色液体の2-メチル-7-トリフルオロメチル-2,3,4,5-テトラヒドロベンゾ[b][1,4]チアゼピン(1d)を得た (554.2 mg, 収率90%)。
1d (24.0 mg, 97.1 μmol)、2-オキソ-2H-クロメン-6-スルホニルクロリド(1e: 23.9 mg, 97.1 μmol, 1.0 equiv)、NEt3 (19.6 mg, 27.1 μL, 194.1 μmol, 2.0 equiv)、N,N-ジメチル-4-アミノピリジン (DMAP: 19.6 mg, 24.1 μmol, 0.25 equiv)をジクロロメタン(CH2Cl2: 0.4 mL)中、室温で29時間撹拌した。飽和塩化アンモニウム水溶液を添加し、反応液をクエンチした。反応液を酢酸エチルで抽出し、飽和食塩水で洗浄、硫酸ナトリウムで乾燥し、濃縮した。得られた混合物を分取薄層クロマトグラフィー(PTLC: ヘキサン/酢酸エチル = 2:1)で精製し、白色固体の目的物(1)を得た(12.6 mg, 収率29%)。1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 7.87-7.83 (m, 2H), 7.73 (d, J = 1.2 Hz, 1H), 7.66 (d, J = 9.6 Hz, 1H), 7.60 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 7.47 (dd, J = 8.4, 1.8 Hz, 1H), 7.38 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 6.52 (d, J = 9.6 Hz, 1H), 4.18 (brs, 1H), 3.50 (brs, 1H), 2.91 (brs, 1H), 2.12 (d, J = 12.0 Hz, 1H), 2.12 (d, J = 11.4 Hz, 1H), 1.21 (d, J = 7.2 Hz, 3H).
その他の化合物2~10の合成は、化合物1の合成と同様の方法で、クロトン酸1aに替えて適当な材料化合物を用いて行った。得られた化合物の外観、収率およびNMRデータを以下に示す。
(実施例2:植物概日リズム調整作用)
上記化合物1~10それぞれについて、植物概日リズム調整作用の有無、その性質(長周期化又は短周期化)、及びその作用の強さを評価した。具体的には次のように行った。
上記化合物1~10それぞれについて、植物概日リズム調整作用の有無、その性質(長周期化又は短周期化)、及びその作用の強さを評価した。具体的には次のように行った。
時計関連遺伝子であるCCA1遺伝子のプロモーター(シロイヌナズナ由来、翻訳開始点を0とすると-506から+891までの配列、Nakamichi et al., Plant Cell Physiol. 45(1): 57-67 (2004)のFigure 1-A-cの配列)の下流にルシフェラーゼタンパク質のコード配列が配置されたDNAを、公知の方法にしたがってシロイヌナズナのゲノム中に導入した。得られた遺伝子組み換え株(Nakamichi et al., Plant Cell Physiol. 50(3): 447-462 (2009))の種子を採取し、2.5%次亜塩素酸ナトリウムで処理することにより滅菌処理した。滅菌済みの種子を、MS寒天培地(1×MS salt mixture, 0.3%ゲランガム, ph5.7)に蒔き、22℃の恒温、明/暗を12時間毎に切り替える条件下で培養した。発芽後4日目に、植物体をMS寒天培地と共に96ウェルプレートに移し、被検化合物(最終濃度25μM)及びルシフェリン(和光純薬、120-05114)(最終濃度250μM)を含む20μLのMS液体(1×MS salt mixture, 2% sucrose, ph 5.7)を培養プレートに添加し、さらに培養を続けた。添加の翌日に、培養プレートを発光測定装置(中立電機製、CL96)にセットし、22℃恒温連続明条件下で培養しながら、シロイヌナズナからの発光量を3日以上測定した。CL96付属ソフトを用いて、得られた発光量データに基づいてサインカーブを描き、発光リズムの周期を求めた。概日リズムの波形データは、サンプルの発光値の最大を「1」になるように加工することにより得た(Nakamichi et al., Plant Cell Physiol. 45: 57-67 (2004))。
化合物1~10はいずれも植物の概日リズムを短周期化する作用を有していた。それぞれの化合物の作用の強さを下記表2に示す。表1中、「++」はDMSOコントロールと比較して、周期が、3時間以上短縮したものを示し、「+」は、DMSOコントロールと比較して、周期が、1時間以上3時間未満短縮したものを示す。
(実施例3:シロイヌナズナのFT遺伝子の発現量に与える影響)
発芽後2週間目のシロイヌナズナに化合物1を1日間処理したのちに花成ホルモン遺伝子(FT)の発現を解析した。具体的には、MS固体培地上で生育した花成誘導前のシロイヌナズナ2個体をまとめてシャーレに移し、50μMの化合物1を含むMS液体培地を加えた。対照実験として、化合物1の溶媒であるDMSOを含むMS液体培地を処理した植物も用意した。1日後の同時刻に植物を回収した。RNAの抽出、逆転写定量PCRなどの方法は、Kamioka et al., The Plant Cell vol.28: 696-711 (2016)に従った。値は、一定発現することが知られているIPP2遺伝子の発現量で補正した。結果を、図1に示す。図1に示すように、化合物1はFT遺伝子の発現量を増大させた。
発芽後2週間目のシロイヌナズナに化合物1を1日間処理したのちに花成ホルモン遺伝子(FT)の発現を解析した。具体的には、MS固体培地上で生育した花成誘導前のシロイヌナズナ2個体をまとめてシャーレに移し、50μMの化合物1を含むMS液体培地を加えた。対照実験として、化合物1の溶媒であるDMSOを含むMS液体培地を処理した植物も用意した。1日後の同時刻に植物を回収した。RNAの抽出、逆転写定量PCRなどの方法は、Kamioka et al., The Plant Cell vol.28: 696-711 (2016)に従った。値は、一定発現することが知られているIPP2遺伝子の発現量で補正した。結果を、図1に示す。図1に示すように、化合物1はFT遺伝子の発現量を増大させた。
(実施例4:シロイヌナズナの花成へ与える影響)
シロイヌナズナの土植植物の葉に化合物1を滴下し、花成への影響を解析した。処理は1週間に1度行った。対照として、同様の処理をDMSOを用いて行った。発芽後41日目において、化合物1で処理した植物の花成は見られたが、対照の植物の花成は見られなかった。化合物1で処理した植物の花成した際の葉の枚数を図2に示す。化合物1で処理した植物は花成した際の葉の枚数は対照のものよりも少なく、これは花成時期が早まったことを示す。
シロイヌナズナの土植植物の葉に化合物1を滴下し、花成への影響を解析した。処理は1週間に1度行った。対照として、同様の処理をDMSOを用いて行った。発芽後41日目において、化合物1で処理した植物の花成は見られたが、対照の植物の花成は見られなかった。化合物1で処理した植物の花成した際の葉の枚数を図2に示す。化合物1で処理した植物は花成した際の葉の枚数は対照のものよりも少なく、これは花成時期が早まったことを示す。
(実施例5:ミナトカモジグサ(Brachypodium distachyon)の花成時期への化合物の効果の検証)
単子葉に属し、花成が長日条件で誘導されるミナトカモジグサに対する化合物1の効果を下記の通り評価した。ミナトカモジグサ(アクセッションBd21)の種子を滅菌した。滅菌の方法としては、外頴を剥いた種子50粒ほどを50 mLのチューブに入れ、そこにハイター(花王、台所用漂白剤を10分の1倍希釈したもの)30 mLを入れ、よく混ぜたのちに5分間静置した。希釈ハイター液を除き、滅菌水を加えた。さらにこの滅菌水を除き、再度滅菌水を加えた。この作業をさらに1回繰り返すことで、希釈ハイター液の残留がほとんどなくなることを確認した。滅菌した種子を、滅菌済みシャーレの中に置かれた濡れた濾紙の上に蒔いた。その後、4度で5週間静置した(春化処理)。その後、発芽しているミナトカモジグサを土(バーミキュライトとジフィーミックスを1対1で混合したもの)に植替え、14時間明/10時間暗の条件の人工気象器に入れた。週に一度、ハイポネックス(15-30-15、ハイポネックス社)の1000倍希釈液とリキダス(ハイポネックス社)の100倍希釈液を与えた。なお、この条件においてミナトカモジグサの花成は18週から20週である。十分に生育してきたミナトカモジグサの葉に化合物1処理(化合物1終濃度50μM、0.5% DMSO、0.01% silwet溶液)、あるいは溶媒処理(0.5% DMSO、0.01% silwet溶液)を施した。処理は、葉に上記の溶液を浸す方法であり、1回ないし2回/ 1週で行った。目視で葉に溶液が十分に付着していることを確認した。
単子葉に属し、花成が長日条件で誘導されるミナトカモジグサに対する化合物1の効果を下記の通り評価した。ミナトカモジグサ(アクセッションBd21)の種子を滅菌した。滅菌の方法としては、外頴を剥いた種子50粒ほどを50 mLのチューブに入れ、そこにハイター(花王、台所用漂白剤を10分の1倍希釈したもの)30 mLを入れ、よく混ぜたのちに5分間静置した。希釈ハイター液を除き、滅菌水を加えた。さらにこの滅菌水を除き、再度滅菌水を加えた。この作業をさらに1回繰り返すことで、希釈ハイター液の残留がほとんどなくなることを確認した。滅菌した種子を、滅菌済みシャーレの中に置かれた濡れた濾紙の上に蒔いた。その後、4度で5週間静置した(春化処理)。その後、発芽しているミナトカモジグサを土(バーミキュライトとジフィーミックスを1対1で混合したもの)に植替え、14時間明/10時間暗の条件の人工気象器に入れた。週に一度、ハイポネックス(15-30-15、ハイポネックス社)の1000倍希釈液とリキダス(ハイポネックス社)の100倍希釈液を与えた。なお、この条件においてミナトカモジグサの花成は18週から20週である。十分に生育してきたミナトカモジグサの葉に化合物1処理(化合物1終濃度50μM、0.5% DMSO、0.01% silwet溶液)、あるいは溶媒処理(0.5% DMSO、0.01% silwet溶液)を施した。処理は、葉に上記の溶液を浸す方法であり、1回ないし2回/ 1週で行った。目視で葉に溶液が十分に付着していることを確認した。
出穂を花成とみなし、出穂した週を確認した。結果を図3に示す。化合物1処理区では7個体中4個体が、人工気象器に移してから15週以内に出穂した(図3)。早い個体では10週以内に出穂した。これ対し、対照区としてDMSO処理をした合計6個体全てにおいて15週以内に出穂した個体はなかった。
以上の実験により、化合物1はミナトカモジグサの花成時期を早める効果があることが判明した。ミナトカモジグサは単子葉に属する。実施例4に示すように双子葉に属するシロイヌナズナでも化合物1の早咲き効果は観察されているため、化合物1は広い範囲の長日植物の花成時期の早期化能力を持つと示唆される。
本開示の花成時期調節剤は、収穫対象である果実、種子等の花成時期を調節することによって、花形成に好ましくない気候を避けることができ、それらの生産性を向上させることができる。また間接的には、栽培に適切ではない地域での栽培化も可能にする。また、育種にかかる期間を短縮することができる。さらには、当該期間短縮により、生産コストを削減することができる。
Claims (10)
- 下記一般式(1)で表される化合物、またはその農学的に許容される塩、水和物もしくは溶媒和物を、有効成分として含むことを特徴とする花成時期調節剤。
R1は同じかまたは異なり、それぞれハロゲン原子、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルキル基、置換されていてもよい炭素数3~7のシクロアルキル基、置換されていてもよい炭素数3~7のシクロアルコキシ、置換されていてもよい炭素数1~4のハロアルキル基、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルコキシ基、置換されていてもよい炭素数1~4のハロアルコキシ基、シアノ基、-C(=O)R8、-C(=O)NR8R9、または下記一般式(2):
R2およびR3は両方とも水素原子であるか、またはR2およびR3の一方が炭素数1~3のアルキル基でありかつ他方が水素であり;
XはS(=O)mであり;
Zは単結合または-CR6R7-であり;
R4~R9は同じかまたは異なり、それぞれ水素原子、または炭素数1~3のアルキル基であり;
R10およびR11は同じかまたは異なり、それぞれハロゲン原子、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、ヒドロキシ基、または炭素数1~3のハロアルキル基であり;
jは0~3の整数であり;
kは0~3の整数であり;
mは0~2の整数であり;
nは1~4の整数であり;
点線およびそれに平行する実線は、単結合または二重結合を表す。] - R1は、ハロゲン原子、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルキル基、置換されていてもよい炭素数1~4のハロアルキル基、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルコキシ基、または置換されていてもよい炭素数1~4のハロアルコキシ基であることを特徴とする請求項1に記載の花成時期調節剤。
- R10およびR11が同じかまたは異なり、それぞれハロゲン原子、または炭素数1~3のアルキル基であることを特徴とする請求項1または2に記載の花成時期調節剤。
- nが1~2の整数であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の花成時期調節剤。
- 下記一般式(3)で表される化合物、またはその農学的に許容される塩、水和物もしくは溶媒和物。
R2およびR3は両方とも水素原子であるか、またはR2およびR3の一方が炭素数1~3のアルキル基でありかつ他方が水素であり;
XはS(=O)mであり;
Zは単結合または-CR6R7-であり;
R4~R9は同じかまたは異なり、それぞれ水素原子、または炭素数1~3のアルキル基であり;
R10およびR11は同じかまたは異なり、それぞれハロゲン原子、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のアルコキシ基、ヒドロキシ基、または炭素数1~3のハロアルキル基であり;
R12、R14およびR15は同じかまたは異なり、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルキル基、置換されていてもよい炭素数3~7のシクロアルキル基、置換されていてもよい炭素数3~7のシクロアルコキシ、置換されていてもよい炭素数1~4のハロアルキル基、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルコキシ基、置換されていてもよい炭素数1~4のハロアルコキシ基、シアノ基、-C(=O)R8、-C(=O)NR8R9、または下記一般式(2):
R13は、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルキル基、置換されていてもよい炭素数3~7のシクロアルキル基、置換されていてもよい炭素数3~7のシクロアルコキシ、ジフルオロメチル基、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルコキシ基、置換されていてもよい炭素数1~4のハロアルコキシ基、シアノ基、-C(=O)R8、-C(=O)NR8R9、前記一般式(2)で表される基、
jは0または1~3の整数であり;
kは0または1~3の整数であり;
mは0または1~2の整数であり;
点線およびそれに平行する実線は、単結合または二重結合を表す。] - R12、R14およびR15が同じかまたは異なり、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルキル基、置換されていてもよい炭素数1~4のハロアルキル基、ハロゲン原子以外の置換基で置換されていてもよい炭素数1~4のアルコキシ基、または置換されていてもよい炭素数1~4のハロアルコキシ基であることを特徴とする請求項5に記載の化合物、またはその農学的に許容される塩、水和物もしくは溶媒和物。
- R10およびR11は同じかまたは異なり、それぞれハロゲン原子、または炭素数1~3のアルキル基であることを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項に記載の化合物、またはその農学的に許容される塩、水和物もしくは溶媒和物。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の花成時期調節剤、あるいは請求項5乃至8のいずれか1項に記載の化合物、またはその農学的に許容される塩、水和物もしくは溶媒和物を含むことを特徴とする農薬組成物。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の花成時期調節剤、あるいは請求項5乃至8のいずれか1項に記載の化合物、またはその農学的に許容される塩、水和物もしくは溶媒和物、あるいは請求項9に記載の農薬組成物を植物に接触させることを含むことを特徴とする植物の花成時期の調節方法。
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