WO2024025290A1 - 식물 생장 촉진제 및 이를 포함하는 식물 생장 촉진용 조성물 - Google Patents

식물 생장 촉진제 및 이를 포함하는 식물 생장 촉진용 조성물 Download PDF

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WO2024025290A1
WO2024025290A1 PCT/KR2023/010714 KR2023010714W WO2024025290A1 WO 2024025290 A1 WO2024025290 A1 WO 2024025290A1 KR 2023010714 W KR2023010714 W KR 2023010714W WO 2024025290 A1 WO2024025290 A1 WO 2024025290A1
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WO
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plant growth
growth promoter
weight
pha
polyhydroxyalkanoate
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Application number
PCT/KR2023/010714
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English (en)
French (fr)
Inventor
김정현
강유나
오영주
윤기철
김규리
장로빈
손주연
이창석
황지호
Original Assignee
씨제이제일제당(주)
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N37/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic compounds containing a carbon atom having three bonds to hetero atoms with at the most two bonds to halogen, e.g. carboxylic acids
    • A01N37/02—Saturated carboxylic acids or thio analogues thereof; Derivatives thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01P—BIOCIDAL, PEST REPELLANT, PEST ATTRACTANT OR PLANT GROWTH REGULATORY ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR PREPARATIONS
    • A01P21/00—Plant growth regulators

Definitions

  • the present invention relates to a plant growth promoter that promotes plant growth while containing a biodegradable polymer, and a composition for plant growth promotion containing the same.
  • Plants are always exposed to biological stress caused by other living organisms, such as pests and diseases, and abiotic stress caused by changes in the physical or chemical environment, such as heat, drought, and salinity. This stress causes the plant's roots to lose their ability to remove nutrients from the soil or absorb necessary substances, which reduces plant growth and reduces productivity. Accordingly, plant growth promoters that help plants recover from stress by supplementing the elements necessary for plant growth are attracting attention.
  • the plant growth promoter is a substance that helps the growth and metabolism of plants, and serves as food for soil microorganisms, increasing the absorption rate of nutrients, increasing the efficiency and production of chlorophyll, antioxidant activity, metabolism, and soil moisture retention capacity. It functions to promote new growth of plants, root development, and cell expansion.
  • Common plant growth promoter products currently on the market contain plant hormones including auxin, cytokinin, and gibberellin, humic acid, and seaweed extract as their main ingredients.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Patent Publication No. 2015-0011623
  • the present invention seeks to provide a plant growth promoter that can promote plant growth while being safe and environmentally friendly.
  • the present invention seeks to provide a composition for promoting plant growth containing the above plant growth promoter.
  • a plant growth promoter containing polyhydroxyalkanoate (PHA) is provided.
  • the content of polyhydroxyalkanoate (PHA) may be 1 to 100% by weight based on the total weight of the plant growth promoter.
  • the polyhydroxyalkanoate is 3-hydroxybutyrate (3HB), 4-hydroxybutyrate (4HB), 3-hydroxypropionate (3HP), and 3-hydroxybutyrate (3HB).
  • Consisting of oxyhexanoate (3HH), 3-hydroxyvalerate (3HV), 4-hydroxyvalerate (4HV), 5-hydroxyvalerate (5HV) and 6-hydroxyhexanoate (6HH) It may contain repeating units derived from one or more species selected from the group.
  • the polyhydroxyalkanoate may include a repeating unit derived from 4-hydroxybutyrate (4HB).
  • the content of the repeating unit derived from 4-hydroxybutyrate (4HB) may be 1 to 80 mol% based on the total number of moles of polyhydroxyalkanoate (PHA).
  • the polyhydroxyalkanoate (PHA) is a poly hydroxyalkanoate (PHA) containing a repeating unit derived from 3-hydroxybutyrate (3HB) and a repeating unit derived from 4-hydroxybutyrate (4HB). It may be a (3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) copolymer.
  • the molar ratio of the repeating unit derived from 3-hydroxybutyrate (3HB) and the repeating unit derived from 4-hydroxybutyrate (4HB) may be 20:80 to 99:1. .
  • the molecular weight of the polyhydroxyalkanoate (PHA) may be 200,000 to 1 million g/mol.
  • the plant growth promoter may further include a biodegradable polymer.
  • the biodegradable polymer is polylactic acid (PLA), polyvinyl alcohol (PVOH), ethylene vinyl alcohol (EVOH), polybutylene adipate-co-terephthalate (PBAT), and polybutylene. It may include one or more selected from the group consisting of succinate (PBS), polycaprolactone (PCL), and thermoplastic starch (TPS).
  • PBS polyvinyl alcohol
  • EVOH ethylene vinyl alcohol
  • PBAT polybutylene adipate-co-terephthalate
  • PBS succinate
  • PCL polycaprolactone
  • TPS thermoplastic starch
  • the biodegradable polymer may be polylactic acid (PLA).
  • the content of polyhydroxyalkanoate (PHA) is 20 to 70% by weight, and the content of the biodegradable polymer is 30 to 80% by weight. It can be.
  • a composition for promoting plant growth containing a plant growth promoter containing polyhydroxyalkanoate (PHA) is provided.
  • the content of the plant growth promoter may be 0.001 to 10% by weight based on the total weight of the plant growth promotion composition.
  • the plant growth promoter according to the present invention contains polyhydroxyalkanoate (PHA), which has excellent biodegradability and biocompatibility, it is harmless even when applied to plants and soil, and decomposes into organic matter in the soil while proliferating microorganisms in the soil. It can increase the activity of microorganisms, thereby promoting plant root growth and improving nutrient absorption rate.
  • PHA polyhydroxyalkanoate
  • the present invention can contribute to improving plant productivity by promoting plant growth while solving problems such as safety and environmental pollution pointed out by conventional plant growth promoters.
  • Figure 1 shows the results of confirming the degree (state) of germination of barley and lettuce in Test Example 2 according to the present invention.
  • Figure 2 shows the results of confirming the germination rate of corn in Test Example 4 according to the present invention.
  • Figure 3 shows the results of confirming the germination rate of cucumbers in Test Example 4 according to the present invention.
  • Figure 4 shows the results of measuring the live weight of corn roots in Test Example 5 according to the present invention.
  • Figure 5 shows the results of measuring the live weight of cucumber roots in Test Example 6 according to the present invention.
  • the plant growth promoter according to an embodiment of the present invention includes polyhydroxyalkanoate (PHA), which has excellent biodegradability and biocompatibility.
  • PHA polyhydroxyalkanoate
  • the polyhydroxyalkanoate (PHA) has a high biodegradability (the rate at which organic carbon in the test material is converted to inorganic carbon in the form of gaseous CO 2 ) measured according to ISO14855 regulations, and thus has excellent biodegradability. When applied to soil, it biodegrades well and can activate soil microorganisms. In addition, polyhydroxyalkanoate (PHA) has low immunogenicity and has excellent biocompatibility. Therefore, the plant growth promoter according to the present invention containing polyhydroxyalkanoate (PHA) can greatly help the growth and metabolism of plants when applied to plants, thereby promoting the growth of plants, and the plants obtained through this can greatly help the growth and metabolism of plants. Even if consumed by humans, it can be harmless to the human body.
  • the polyhydroxyalkanoate (PHA) has a biodegradability of 50% or more, 60% or more, 70% or more, or 80% or more (e.g., 50 to 100%, 50 to 95%) as measured according to ISO14855 regulations. %, 50 to 90%, 55 to 90%, 60 to 85%, or 70 to 85%).
  • the polyhydroxyalkanoate (PHA) is 3-hydroxybutyrate (3HB), 4-hydroxybutyrate (4HB), 3-hydroxypropionate (3HP), and 3-hydroxyhexanoate (3HH).
  • 3-hydroxyvalerate (3HV) 3-hydroxyvalerate
  • 4-hydroxyvalerate (4HV) 5-hydroxyvalerate
  • 6-hydroxyhexanoate (6HH) At least one selected from the group consisting of ( It may contain repeating units derived from one or more monomers.
  • the polyhydroxyalkanoate (PHA) may include a repeating unit (4HB repeating unit) derived from 4-hydroxybutyrate (4HB).
  • the polyhydroxyalkanoate (PHA) contains a 4HB repeating unit, the biodegradability and growth promotion properties of the plant growth promoter can be increased.
  • the content of the 4HB repeating unit may be 1 to 80 mol%, specifically 1 to 75 mol%, based on the total number of moles of the polyhydroxyalkanoate (PHA) (total number of moles of repeating units constituting PHA). to 70 mol%, 2 to 65 mol%, 2 to 50 mol%, 3 to 60 mol%, 4 to 55 mol%, 5 to 50 mol%, 6 to 45 mol%, 8 to 40 mol%, 9 to 35 mole percent, or 10 to 33 mole percent.
  • PHA polyhydroxyalkanoate
  • the polyhydroxyalkanoate (PHA) may be a poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) copolymer, which makes the plant growth promoter biodegradable, biocompatible, and growth-promoting. can be maximized.
  • the molar ratio (molar ratio of 3HB repeating unit:4HB repeating unit) of the derived repeating unit (4HB repeating unit) is not particularly limited, but is specifically 20:80 to 99:1, 25:75 to 99:1, 35:65 to 35:65. 99:1, 40:60 to 95:5, 45:55 to 95:5, 50:50 to 95:5, 55:45 to 95:5, 60:40 to 90:10, or 65:35 to 90 :It could be 10. As the molar ratio is within the above range, the biodegradability and growth promotion properties of the plant growth promoter can be increased.
  • the crystallinity of the polyhydroxyalkanoate (PHA) is controlled and can be classified into semi-crystalline PHA (scPHA) or amorphous PHA (aPHA).
  • the scPHA has a content of 4HB repeating units of 0.1 to 30 mol%, 1 to 25 mol%, 3 to 23 mol%, 5 to 20 mol%, based on the total number of moles of polyhydroxyalkanoate (PHA). It may be 7 to 15 mol%, 8 to 13 mol%, or 9 to 11 mol%.
  • the aPHA has a content of 4HB repeating units of 20 to 50 mol%, 23 to 45 mol%, 25 to 43 mol%, 26 to 40 mol%, based on the total number of moles of polyhydroxyalkanoate (PHA). It may be 29 to 37 mol%, 31 to 35 mol%, or 31 to 34 mol%.
  • the polyhydroxyalkanoate (PHA) may be composed of the scPHA alone, the aPHA alone, or a mixture thereof.
  • the degree of crystallinity of the polyhydroxyalkanoate (PHA) is not particularly limited, but the degree of crystallinity measured by differential scanning calorimeter (DSC) is 90% or less, 85% or less, 80% or less, and 75% or less. , or 70% or less (e.g., 30 to 90%, 40 to 90%, 50 to 85%, or 60 to 80%).
  • the polyhydroxyalkanoate (PHA) has a crystallization temperature (T c ) that is not particularly limited, but is specifically 60 to 120°C, 65 to 120°C, 70 to 115°C, 80 to 115°C, 85 to 110°C, It may be 90 to 110°C, or 90 to 105°C. Additionally, the crystallization temperature (T c ) of the polyhydroxyalkanoate (PHA) may not be measured.
  • the polyhydroxyalkanoate (PHA) has a melting temperature (T m ) that is not particularly limited, but is specifically 90 to 180°C, 95 to 175°C, 100 to 170°C, 110 to 160°C, 115 to 150°C, It may be 120 to 140 °C, or 125 to 135 °C. Additionally, the melting temperature (T m ) of the polyhydroxyalkanoate (PHA) may not be measured.
  • the polyhydroxyalkanoate (PHA) has a glass transition temperature (T g ) that is not particularly limited, but is specifically -45 to 80°C, -40 to 60°C, -35 to 50°C, -25 to 25°C, It may be -20 to 20°C, -20 to 15°C, -15 to 10°C, or -10 to 0°C. Additionally, the glass transition temperature (T g ) of the polyhydroxyalkanoate (PHA) may not be measured.
  • the molecular weight of the polyhydroxyalkanoate (PHA) is not particularly limited, but is specifically 200,000 to 1 million g/mol. , 230,000 to 980,000 g/mol, 250,000 to 950,000 g/mol, 280,000 to 930,000 g/mol, 300,000 to 900,000 g/mol, 320,000 to 900,000 g/mol, 340,000 to 88 10,000 g/mol, 350,000 to 850,000 g/mol, 380,000 to 850,000 g/mol, 400,000 to 830,000 g/mol, or 400,000 to 800,000 g/mol. As the molecular weight of the polyhydroxyalkanoate (PHA) is within the above range, plant growth promotion properties can be increased.
  • the content of polyhydroxyalkanoate (PHA) may be 1 to 100% by weight, specifically 10 to 100% by weight, 15 to 100% by weight, and 20 to 100% by weight, based on the total weight of the plant growth promoter. %, 10 to 95% by weight, 13 to 93% by weight, 15 to 90% by weight, 20 to 90% by weight, 22 to 88% by weight, 25 to 85% by weight, 25 to 80% by weight, 28 to 78% by weight, Or it may be 30 to 75% by weight.
  • the content of polyhydroxyalkanoate (PHA) is within the above range, the biodegradability, biocompatibility, and growth promotion properties of the plant growth promoter can be improved.
  • the plant growth promoter according to the present invention may be in powder or liquid form.
  • the plant growth promoter according to the present invention has a powdery formulation consisting of the polyhydroxyalkanoate (PHA) particles themselves or a dispersion formulation in which the polyhydroxyalkanoate (PHA) particles are dispersed in a solvent. You can.
  • the plant growth promoter according to the present invention may further include a commonly known biodegradable polymer (BP) in addition to the polyhydroxyalkanoate (PHA).
  • the biodegradable polymer (BP) includes polylactic acid (PLA), polyvinyl alcohol (PVOH), ethylene vinyl alcohol (EVOH), polybutylene adipate-co-terephthalate (PBAT), and polybutylene succinate ( It may be one or more selected from the group consisting of (PBS), polycaprolactone (PCL), and thermoplastic starch (TPS), and preferably may be polylactic acid (PLA).
  • the plant growth promoter according to the present invention includes the polyhydroxyalkanoate (PHA) and the biodegradable polymer (BP), their content is not particularly limited, but based on the total weight of the plant growth promoter, the Polyhydroxyalkanoate (PHA) at 20 to 70% by weight (specifically 25 to 70% by weight, 25 to 65% by weight, 28 to 60% by weight, 30 to 55% by weight, or 30 to 50% by weight) , 30 to 80% by weight of the biodegradable polymer (e.g., polylactic acid (PLA)) (specifically 30 to 75% by weight, 35 to 75% by weight, 40 to 72% by weight, 45 to 70% by weight, or 50 to 50% by weight) 70% by weight).
  • the biodegradable polymer e.g., polylactic acid (PLA)
  • the application amount is not particularly limited, but is 0.001 to 5% by weight, 0.005 to 4% by weight, 0.01 to 3% by weight, 0.05% by weight, based on the total weight of the soil in which the plant is planted. It may be from 2% by weight, 0.1 to 1% by weight, 0.001 to 0.1% by weight, 0.1 to 0.3% by weight, 0.3 to 0.5% by weight, or 0.5 to 3% by weight. As the application amount is within the above range, plant growth promotion can be economically improved.
  • the seed germination rate is 80% or more, 82% or more, 83% or more, 84% or more, 85% or more, 87% or more. or more, 89% or more, 90% or more, 93% or more, 95% or more, 97% or more, or 99% or more, so the plant growth promotion effect may be excellent.
  • the germination rate of the seed may be 80 to 100%, 82 to 100%, 83 to 99.9%, 83 to 99.8%, 84 to 99.7%, 85 to 99.6%, 88 to 99.5%, or 90 to 99.4%. .
  • the plant growth promoter according to the present invention can promote the growth (growth) of various plants.
  • the plant may be one or more species selected from the group consisting of rice, barley, lettuce, Arabidopsis thaliana, cucumber, and corn.
  • the plant growth promoter according to the present invention can promote the growth of plant roots.
  • the composition for plant growth promotion according to the present invention includes the above-described plant growth promoter.
  • the composition for promoting plant growth according to the present invention consists of the above-described polyhydroxyalkanoate (PHA) alone, or the above-described polyhydroxyalkanoate (PHA) and a biodegradable polymer (e.g., polylactic acid (PLA)). It may contain a plant growth promoter containing.
  • the composition for promoting plant growth according to the present invention contains the above-described plant growth promoter, so that when applied to the soil in which plant seeds are sown, the seed germination rate is 80% or more (specifically 80 to 100%, 82 to 99.9%). %, 83 to 99.8%, 84 to 99.7%, or 85 to 99.5%), so the ecotoxicity is very low, and the plant growth promotion effect is excellent, which can increase plant productivity.
  • the content of the above-mentioned plant growth promoter included in this plant growth promotion composition is specifically 0.001 to 10% by weight, 0.005 to 5% by weight, 0.007 to 3% by weight, 0.009 to 2% based on the total weight of the plant growth promotion composition. % by weight, or 0.01 to 1 % by weight.
  • composition for promoting plant growth according to the present invention may further include additives (active ingredients) that can help plant growth.
  • the additive may include one or more selected from the group consisting of plant growth regulators, fungicides, pesticides, miticides, nematicides, and herbicides.
  • the plant growth regulator specifically includes L-glutamic acid, L-proline, aminoethoxyvinylglycine, chlormequat, chlorpropham, cyclanilide, dikegulac, daminozide, ethephon, flurprimidol, flumetralin, forchlorfenuron, gibberellin, maleic acid hydrazide salt, mepiquat chloride (mepiquat chloride), methylcyclopropene, benzylaminopurine, paclobutrazol, prohexadione, thidiazuron, tributyl phosphorotrithioate , trinexapac ethyl, and uniconazole.
  • the disinfectant specifically includes benzimidazole-based compounds, succinic dehydrogenase inhibitory compounds (SDHI-based compounds), strobilurin-based compounds, phenylamide-based compounds, dicarboxyimide-based compounds, anilinopyrimidine-based compounds, and carbamate-based compounds. It may be one or more types selected from the group consisting of compounds, quinoline-based compounds, organophosphorus-based compounds, and carboxyamide-based compounds.
  • SDHI-based compounds succinic dehydrogenase inhibitory compounds
  • strobilurin-based compounds phenylamide-based compounds
  • phenylamide-based compounds dicarboxyimide-based compounds
  • anilinopyrimidine-based compounds anilinopyrimidine-based compounds
  • carbamate-based compounds it may be one or more types selected from the group consisting of compounds, quinoline-based compounds, organophosphorus-based compounds, and carboxyamide-based compounds.
  • the pesticide may be one or more selected from the group consisting of carbamate-based compounds, pyrethroid-based compounds, neraitoxin compounds, neonicotinoid compounds, benzoylurea compounds, and organic chlorine compounds.
  • the acaricides specifically include acequinosyl, amidoflumet, amitraz, azocyclotine, bifenazate, bromopropylate, chlorfensone, quinomethionate, phenisobromate, and benzoxy.
  • the nematicides specifically include 1,3-dichloropropene (D-D), dichloro diisopropyl ether (DCIP), methyl isothiocyanate, cardusaphos, fosthiazate, imisiaphos, nemadectin, It may be one or more selected from the group consisting of cyclobutrifluram and thioxazafen.
  • the herbicide specifically includes amino acid-based compounds, cyclohexanedione-based compounds, acetamide-based compounds, bipyridylium-based compounds, aryloxyphenoxypropionic acid-based compounds, carbamate-based compounds, pyridine-based compounds, urea-based compounds, It may be one or more types selected from the group consisting of nitroaniline-based compounds, phenoxyacetic acid-based compounds, and triazine-based compounds.
  • composition for promoting plant growth according to the present invention may further include an aqueous solvent (eg, purified water, etc.) and/or soil to adjust concentration (or viscosity).
  • aqueous solvent eg, purified water, etc.
  • soil to adjust concentration (or viscosity).
  • the composition for promoting plant growth according to the present invention can exhibit a growth promoting effect on all general plants.
  • the plants include rice, wheat, barley, rye, oats, triticale, corn, sorghum, sugarcane, grass, bent grass, Bermuda grass, fescue, and ryegrass;
  • Cruciferous plants such as Arabidopsis thaliana; Legumes such as soybeans, peanuts, kidney beans, peas, and red beans; Convolvulus fruits such as sweet potatoes; Solanaceae such as peppers, bell peppers, tomatoes, eggplants, and potatoes; Buckwheat and other persimmons; Chrysanthemums such as lettuce and sunflower; Drum trees such as ginseng; Rapeseed fruits such as rapeseed, Chinese cabbage, turnip, cabbage, and radish; Pigweed fruits such as sugar beets; Malvaceae such as cotton; Madder fruits such as coffee trees; Paulownia fruits such as cacao; Camellia family such as
  • composition for promoting plant growth promotes the growth of monocotyledonous plants (eg, barley, corn), dicotyledonous plants (eg, cucurbits) and cruciferous plants (eg, Arabidopsis thaliana).
  • monocotyledonous plants eg, barley, corn
  • dicotyledonous plants eg, cucurbits
  • cruciferous plants eg, Arabidopsis thaliana
  • Polylactic acid (Nature Works, M4032) 70% by weight and an amorphous polyhydroxyalkanoate (aPHA, P(3HB-co-4HB)) with a 4HB-derived repeating unit ratio of 33 mol% and a molecular weight of approximately 400,000 g/mol A plant growth promoter containing 30% by weight (combined) was prepared.
  • aPHA amorphous polyhydroxyalkanoate
  • Polylactic acid 50% by weight and an amorphous polyhydroxyalkanoate (aPHA, P(3HB-co-4HB)) with a 4HB-derived repeating unit ratio of 33 mol% and a molecular weight of about 450,000 g/mol
  • aPHA amorphous polyhydroxyalkanoate
  • a plant growth promoter containing 100% by weight of polylactic acid (PLA) (Nature Works, M4032) was prepared.
  • PHBV polyhydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate
  • PBAT polybutylene adipate-co-terephthalate
  • Natural soil prepared according to EN17033 regulations was applied. Specifically, soil from rice cultivation areas in Cheorwon-gun, Gangwon-do was collected and used, and the physicochemical characteristics of the collected soil are shown in Table 1 below.
  • Germination (growth) temperature of barley seeds and lettuce seeds 25 ⁇ 2 °C
  • Germination rate (%) S 1 /S t ⁇ 100
  • S 1 Number of germinated seeds among the number of seeds sown in the treatment group (seeds with young roots (radicles) or young shoots (plumules) appearing are applied as germinated seeds)
  • Examples 1 and 2 which are plant growth promoters according to the present invention, have a germination rate equal to or higher than that of Comparative Control Examples 1 and 2, showing that they have a plant growth promoting effect.
  • Figure 1 a shows the degree of germination of barley seeds
  • Figure 1 b shows the degree of germination of lettuce seeds. It can be confirmed that roots grew in each seed and germination was achieved well.
  • Test Example 1 The same treatment as that used in Test Example 1 was prepared, 50 lettuce and barley seeds were sown, and then grown at room temperature for 14 days. Afterwards, the grown lettuce and barley were harvested, each of the harvested lettuce and barley was dried at 65°C to remove moisture, and the weight of the dry matter obtained was measured. The subsequent measurement results are shown in Tables 5 and 6 below.
  • Examples 1 and 2 which are plant growth promoters according to the present invention, have a dry matter weight equal to or greater than that of Comparative Control Examples 1 and 2, confirming that they have a plant growth promoting effect. there is.
  • Corn and cucumbers were sown in the soil and the germination rate was evaluated. Specifically, treatments containing corn seeds and cucumber seeds were placed in a growth chamber capable of controlling temperature, humidity, and light, and germination was observed. The results are shown in Figures 2 and 3. At this time, as the treatment method, powdered plant growth promoter was mixed with natural soil at 0.1% by weight based on the total weight of natural soil, and then stored in a constant temperature and humidity device (23 °C and 60%RH) to produce soil with a biodegradability of more than 50% ( A moisture content of approximately 10% (w/w) was applied. Additionally, the germination conditions in the growth chamber were as follows.
  • Germination (growth) temperature of corn seeds and cucumber seeds 25 °C
  • Figure 2 shows the results of evaluating the germination rate of cucumbers
  • Figure 3 shows the results of evaluating the germination rate of corn.
  • Examples 1, 2, 4, and 5 which are plant growth promoters according to the present invention
  • the germination rate was shown to be equal or higher, confirming that there is a plant growth promotion effect.
  • germination occurs within a relatively quick time (within 3 days), showing that the plant growth promoter of the present invention can increase the germination rate. You can check that.
  • the effect of promoting corn growth was evaluated using soil fertilizer application. Specifically, corn seed treatment plants were placed in a growth chamber capable of controlling temperature, humidity, and light, and growth was observed for about two weeks. At this time, as the treatment method, powdered plant growth promoter was mixed with natural soil at 0.1% by weight based on the total weight of natural soil, and then stored in a constant temperature and humidity device (23 °C and 60%RH) to produce soil with a biodegradability of more than 50% ( A moisture content of approximately 10% (w/w) was applied. Additionally, the growth conditions in the growth chamber were as follows. After growth, the fresh weight of corn roots was measured, and the results are shown in Figure 4.
  • Germination (growth) temperature of corn seeds 25 °C
  • Examples 1, 2, 4 and 5 which are plant growth promoters according to the present invention, have an excellent plant growth promotion effect as the live weight of corn roots is 60 to 80% higher than that of Comparative Examples 1 to 3. You can check it.
  • the growth promotion effect of cucumbers was evaluated using soil fertilizer application. Specifically, cucumber seed treatments were placed in a growth chamber capable of controlling temperature, humidity, and light, and growth was observed for about 20 days. At this time, as the treatment, 0.1% by weight of powdered plant growth promoter was mixed with natural soil based on the total weight of natural soil, and then stored in a constant temperature and humidity device (23 °C and 60%RH) to produce soil with a biodegradability of more than 50% ( A moisture content of approximately 10% (w/w) was applied. Additionally, the growth conditions in the growth chamber were as follows. The fresh weight (live weight) of cucumber roots was measured after growth, and the results are shown in Figure 5.
  • Germination (growth) temperature of cucumber seeds 25 °C
  • Examples 1, 2, 4 and 5 which are plant growth promoters according to the present invention, have a fresh weight of cucumber roots that is 40 to 160% higher than Comparative Examples 1 to 3, showing that the plant growth promoting effect is excellent. You can check it.

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Abstract

본 발명은 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)를 포함하는 식물 생장 촉진제 및 상기 식물 생장 촉진제를 포함하는 식물 생장 촉진용 조성물에 관한 것으로서, 상기 식물 생장 촉진제는 생분해성, 생체적합성 등이 우수하여 안전하고 친환경적이면서 식물의 생장을 효율적으로 촉진시킬 수 있다.

Description

식물 생장 촉진제 및 이를 포함하는 식물 생장 촉진용 조성물
본 발명은 생분해성 고분자를 포함하면서 식물의 생장을 촉진하는 식물 생장 촉진제 및 이를 포함하는 식물 생장 촉진용 조성물에 관한 것이다.
식물은 병해충 등 다른 생물체에 의해 일어나는 생물학적 스트레스와, 열, 가뭄, 염분 등 물리학적 또는 화학적 환경의 변화에 의해 일어나는 비생물학적 스트레스에 항상 노출되어 있다. 이러한 스트레스는 토양으로부터 양분을 제거하거나 필요한 물질을 흡수하는 식물의 뿌리 능력을 상실하게 하며, 이로 인해 식물의 생장이 저하되어 생산성이 떨어지게 된다. 이에 식물의 생장에 필요한 요소들을 보충해 줌으로써, 식물이 받는 스트레스 회복에 도움을 주는 식물 생장 촉진제가 주목을 받고 있다.
상기 식물 생장 촉진제는 식물의 성장 및 대사에 도움을 주는 물질로서, 토양 미생물의 먹이가 되어 양분의 흡수율을 증가시키며, 엽록소의 효율 및 생산, 항산화작용, 대사작용, 토양의 수분 보유 능력 등을 증가시켜 식물의 새로운 성장, 뿌리의 발육, 세포의 확장 등을 촉진하는 기능을 한다. 현재 시판되는 일반적인 식물 생장 촉진제 제품들은 옥신(auxin), 사이토키닌(cytokinin), 지베렐린(gibberellin) 등을 포함하는 식물호르몬, 부식산(humic acid), 해초 추출물 등을 주요 성분으로 포함한다.
그러나 이러한 식물 생장 촉진제 제품들은 상기 주요 성분 이외에 다양한 화학물질을 포함하여 해당 식물 생장 촉진제가 적용된 식물이 인체에 무해한지 명확하게 확인되지 않고 있으며, 토양 오염 등의 환경 문제가 있다는 점도 지적되고 있다.
따라서 안전성 및 친환경성을 가지면서 식물의 성장 및 대사에 도움을 주어 그 생장을 촉진시킬 수 있는 식물 생장 촉진제의 개발이 요구되고 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 대한민국 공개특허 제2015-0011623호
본 발명은 안전성 및 친환경성을 가지면서 식물의 생장을 촉진시킬 수 있는 식물 생장 촉진제를 제공하고자 한다.
또 본 발명은 상기 식물 생장 촉진제를 포함하는 식물 생장 촉진용 조성물을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)를 포함하는 식물 생장 촉진제를 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)의 함량은 상기 식물 생장 촉진제 총 중량을 기준으로, 1 내지 100 중량%일 수 있다.
다른 일 실시예에 있어서, 상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)는 3-하이드록시부티레이트(3HB), 4-하이드록시부티레이트(4HB), 3-하이드록시프로피오네이트(3HP), 3-하이드록시헥사노에이트(3HH), 3-하이드록시발레레이트(3HV), 4-하이드록시발레레이트(4HV), 5-하이드록시발레레이트(5HV) 및 6-하이드록시헥사노에이트(6HH)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로부터 유도된 반복단위를 포함할 수 있다.
또 다른 일 실시예에 있어서, 상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)는 4-하이드록시부티레이트(4HB)로부터 유도된 반복단위를 포함할 수 있다.
또 다른 일 실시예에 있어서, 상기 4-하이드록시부티레이트(4HB)로부터 유도된 반복단위의 함량은 상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA) 총 몰수를 기준으로, 1 내지 80 몰%일 수 있다.
또 다른 일 실시예에 있어서, 상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)는 3-하이드록시부티레이트(3HB)로부터 유도된 반복단위 및 4-하이드록시부티레이트(4HB)로부터 유도된 반복단위를 포함하는 폴리(3-하이드록시부티레이트-코-4-하이드록시부티레이트) 공중합체일 수 있다.
또 다른 일 실시예에 있어서, 상기 3-하이드록시부티레이트(3HB)로부터 유도된 반복단위와 상기 4-하이드록시부티레이트(4HB)로부터 유도된 반복단위의 몰비는 20:80 내지 99:1일 수 있다.
또 다른 일 실시예에 있어서, 상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)의 분자량은 20만 내지 100만 g/mol일 수 있다.
또 다른 일 실시예에 있어서, 상기 식물 생장 촉진제는 생분해성 고분자를 더 포함할 수 있다.
또 다른 일 실시예에 있어서, 상기 생분해성 고분자는 폴리락트산(PLA), 폴리비닐알코올(PVOH), 에틸렌비닐알코올(EVOH), 폴리부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트(PBAT), 폴리부틸렌숙시네이트(PBS), 폴리카프로락톤(PCL) 및 열가소성전분(TPS)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또 다른 일 실시예에 있어서, 상기 생분해성 고분자는 폴리락트산(PLA)일 수 있다.
또 다른 일 실시예에 있어서, 상기 식물 생장 촉진제 총 중량을 기준으로, 상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)의 함량은 20 내지 70 중량%이고, 상기 생분해성 고분자의 함량은 30 내지 80 중량%일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)를 포함하는 식물 생장 촉진제를 포함하는 식물 생장 촉진용 조성물을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 식물 생장 촉진제의 함량은 상기 식물 생장 촉진용 조성물 총 중량을 기준으로, 0.001 내지 10 중량%일 수 있다.
본 발명에 따른 식물 생장 촉진제는 생분해성 및 생체적합성이 우수한 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)를 포함하기 때문에 식물 및 토양에 적용되더라도 무해하며, 토양 내에서 유기물로 분해되어 토양 내 미생물을 증식시키면서 미생물의 활성을 증가시키고, 이를 통하여 식물의 뿌리 생육 촉진 및 양분 흡수율 향상을 가능하게 할 수 있다.
따라서 본 발명은 종래의 식물 생장 촉진제가 지적 받은 안전성 및 환경 오염 등의 문제를 해결하면서 식물의 생장을 촉진시켜 식물의 생산성 향상에 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 시험예 2에서 보리 및 상추의 발아 정도(상태)를 확인한 결과이다.
도 2는 본 발명에 따른 시험예 4에서 옥수수의 발아율을 확인한 결과이다.
도 3은 본 발명에 따른 시험예 4에서 오이의 발아율을 확인한 결과이다.
도 4는 본 발명에 따른 시험예 5에서 옥수수 뿌리의 생체중을 측정한 결과이다.
도 5는 본 발명에 따른 시험예 6에서 오이 뿌리의 생체중을 측정한 결과이다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 설명한다. 여기서 본 발명은 이하에 개시된 내용에 한정되는 것이 아니며 발명의 요지가 변경되지 않는 한, 다양한 형태로 변형될 수 있다.
본 명세서에서 "포함"한다는 기재는 특정 특성, 영역, 단계, 공정, 요소 및/또는 성분을 구체화하기 위한 것이며, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 특성, 영역, 단계, 공정, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 명세서에 기재된 구성성분의 양, 반응 조건 등을 나타내는 모든 숫자 및 표현은 특별한 기재가 없는 한 모든 경우에 "약"이라는 용어로써 수식되는 것으로 이해될 수 있다.
식물 생장 촉진제
본 발명의 일 실시예에 따른 식물 생장 촉진제는 생분해성 및 생체적합성이 우수한 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)를 포함한다.
상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)는 ISO14855 규정에 의거하여 측정한 생분해도(시험 물질의 유기 탄소가 기체상 CO2 형태인 무기 탄소로 전환되는 비율)가 높아 생분해성이 우수하며, 이로 인해 토양에 적용 시 생분해가 잘 이루어져 토양 미생물을 활성화시킬 수 있다. 또한 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)는 낮은 면역원성을 가져 생체적합성도 우수하다. 따라서 이러한 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)를 포함하는 본 발명에 따른 식물 생장 촉진제는 식물에 적용 시 식물의 성장 및 대사에 큰 도움을 주어 식물의 생장을 촉진시킬 수 있고, 이를 통해 얻어진 식물을 사람이 섭취하더라도 인체에 무해할 수 있다.
구체적으로 상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)는 ISO14855 규정에 의거하여 측정한 생분해도가 50 % 이상, 60 % 이상, 70 % 이상, 또는 80 % 이상(예컨대, 50 내지 100 %, 50 내지 95 %, 50 내지 90 %, 55 내지 90 %, 60 내지 85 %, 또는 70 내지 85 %)일 수 있다.
상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)는 3-하이드록시부티레이트(3HB), 4-하이드록시부티레이트(4HB), 3-하이드록시프로피오네이트(3HP), 3-하이드록시헥사노에이트(3HH), 3-하이드록시발레레이트(3HV), 4-하이드록시발레레이트(4HV), 5-하이드록시발레레이트(5HV) 및 6-하이드록시헥사노에이트(6HH)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상(1종 이상의 모노머)으로부터 유도된 반복단위를 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)는 4-하이드록시부티레이트(4HB)로부터 유도된 반복단위(4HB 반복단위)를 포함할 수 있다. 상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)가 4HB 반복단위를 포함함에 따라 식물 생장 촉진제의 생분해성 및 생장 촉진성을 높일 수 있다.
상기 4HB 반복단위의 함량은 상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA) 총 몰수(PHA를 이루는 반복단위 총 몰수)를 기준으로 1 내지 80 몰%일 수 있고, 구체적으로는 1 내지 75 몰%, 2 내지 70 몰%, 2 내지 65 몰%, 2 내지 50 몰%, 3 내지 60 몰%, 4 내지 55 몰%, 5 내지 50 몰%, 6 내지 45 몰%, 8 내지 40 몰%, 9 내지 35 몰%, 또는 10 내지 33 몰%일 수 있다. 상기 4HB 반복단위의 함량이 상기 범위 내임에 따라 식물 생장 촉진제의 생분해성 및 생장 촉진성을 높일 수 있다.
구체적으로 상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)는 폴리(3-하이드록시부티레이트-코-4-하이드록시부티레이트) 공중합체일 수 있으며, 이로 인해 식물 생장 촉진제의 생분해성, 생체적합성 및 생장 촉진성을 극대화시킬 수 있다.
상기 폴리(3-하이드록시부티레이트-코-4-하이드록시부티레이트) 공중합체에 포함된 3-하이드록시부티레이트(3HB)로부터 유도된 반복단위(3HB 반복단위)와 4-하이드록시부티레이트(4HB)로부터 유도된 반복단위(4HB 반복단위)의 몰비(3HB 반복단위:4HB 반복단위의 몰비)는 특별히 한정되지 않으나, 구체적으로 20:80 내지 99:1, 25:75 내지 99:1, 35:65 내지 99:1, 40:60 내지 95:5, 45:55 내지 95:5, 50:50 내지 95:5, 55:45 내지 95:5, 60:40 내지 90:10, 또는 65:35 내지 90:10일 수 있다. 상기 몰비가 상기 범위 내임에 따라 식물 생장 촉진제의 생분해성 및 생장 촉진성을 높일 수 있다.
한편, 상기 4HB 반복단위의 함량에 따라 상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)는 그 결정성이 제어되어 반결정형 PHA(scPHA)이거나 비정형 PHA(aPHA)로 구분될 수 있다.
구체적으로 상기 scPHA는 4HB 반복단위의 함량이 폴리하이드록시알카노에이트(PHA) 총 몰수를 기준으로, 0.1 내지 30 몰%, 1 내지 25 몰%, 3 내지 23 몰%, 5 내지 20 몰%, 7 내지 15 몰%, 8 내지 13 몰%, 또는 9 내지 11 몰%일 수 있다. 또한, 상기 aPHA는 4HB 반복단위의 함량이 폴리하이드록시알카노에이트(PHA) 총 몰수를 기준으로, 20 내지 50 몰%, 23 내지 45 몰%, 25 내지 43 몰%, 26 내지 40 몰%, 29 내지 37 몰%, 31 내지 35 몰%, 또는 31 내지 34 몰%일 수 있다.
상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)는 상기 scPHA 단독, 또는 상기 aPHA 단독으로 이루어지거나 이들이 혼합된 것일 수 있다.
상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)는 결정화도가 특별히 한정되지 않으나, 시차 주사 열용량 분석법(DSC, Differential Scanning Calorimeter)에 의해 측정된 결정화도가 90 % 이하, 85 % 이하, 80 % 이하, 75 % 이하, 또는 70 % 이하(예컨대, 30 내지 90 %, 40 내지 90 %, 50 내지 85 %, 또는 60 내지 80 %)일 수 있다.
상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)는 결정화 온도(Tc)가 특별히 한정되지 않으나, 구체적으로 60 내지 120 ℃, 65 내지 120 ℃, 70 내지 115 ℃, 80 내지 115 ℃, 85 내지 110 ℃, 90 내지 110 ℃, 또는 90 내지 105 ℃일 수 있다. 또한 상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)는 결정화 온도(Tc)가 측정되지 않을 수 있다.
상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)는 용융 온도(Tm)가 특별히 한정되지 않으나, 구체적으로 90 내지 180 ℃, 95 내지 175 ℃, 100 내지 170 ℃, 110 내지 160 ℃, 115 내지 150 ℃, 120 내지 140 ℃, 또는 125 내지 135 ℃일 수 있다. 또한 상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)는 용융 온도(Tm)가 측정되지 않을 수 있다.
상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)는 유리 전이 온도(Tg)가 특별히 한정되지 않으나, 구체적으로 -45 내지 80 ℃, -40 내지 60 ℃, -35 내지 50 ℃, -25 내지 25 ℃, -20 내지 20 ℃, -20 내지 15 ℃, -15 내지 10 ℃, 또는 -10 내지 0 ℃일 수 있다. 또한 상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)는 유리 전이 온도(Tg)가 측정되지 않을 수 있다.
상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)(예컨대, 폴리(3-하이드록시부티레이트-코-4-하이드록시부티레이트) 공중합체)는 분자량이 특별히 한정되지 않으나, 구체적으로 20만 내지 100만 g/mol, 23만 내지 98만 g/mol, 25만 내지 95만 g/mol, 28만 내지 93만 g/mol, 30만 내지 90만 g/mol, 32만 내지 90만 g/mol, 34만 내지 88만 g/mol, 35만 내지 85만 g/mol, 38만 내지 85만 g/mol, 40만 내지 83만 g/mol, 또는 40만 내지 80만 g/mol일 수 있다. 상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)의 분자량이 상기 범위 내임에 따라 식물의 생장 촉진성을 높일 수 있다.
이러한 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)의 함량은 식물 생장 촉진제 총 중량을 기준으로, 1 내지 100 중량%일 수 있고, 구체적으로는 10 내지 100 중량%, 15 내지 100 중량%, 20 내지 100 중량%, 10 내지 95 중량%, 13 내지 93 중량%, 15 내지 90 중량%, 20 내지 90 중량%, 22 내지 88 중량%, 25 내지 85 중량%, 25 내지 80 중량%, 28 내지 78 중량%, 또는 30 내지 75 중량%일 수 있다. 상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)의 함량이 상기 범위 내임에 따라 식물 생장 촉진제의 생분해성, 생체적합성 및 생장 촉진성을 높일 수 있다.
한편 본 발명에 따른 식물 생장 촉진제는 그 제형이 분말상 또는 액상일 수 있다. 구체적으로 본 발명에 따른 식물 생장 촉진제는 상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA) 입자 자체로 이루어진 분말상의 제형을 가지거나 폴리하이드록시알카노에이트(PHA) 입자가 용매에 분산된 분산액의 제형을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 식물 생장 촉진제는 상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA) 이외에 통상적으로 공지된 생분해성 고분자(BP)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 생분해성 고분자(BP)는 폴리락트산(PLA), 폴리비닐알코올(PVOH), 에틸렌비닐알코올(EVOH), 폴리부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트(PBAT), 폴리부틸렌숙시네이트(PBS), 폴리카프로락톤(PCL) 및 열가소성전분(TPS)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 폴리락트산(PLA)일 수 있다.
본 발명에 따른 식물 생장 촉진제가 상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)와 상기 생분해성 고분자(BP)를 포함할 경우, 이들의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 식물 생장 촉진제 총 중량을 기준으로, 상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)를 20 내지 70 중량%(구체적으로 25 내지 70 중량%, 25 내지 65 중량%, 28 내지 60 중량%, 30 내지 55 중량%, 또는 30 내지 50 중량%)로, 상기 생분해성 고분자(예컨대, 폴리락트산(PLA))를 30 내지 80 중량%(구체적으로 30 내지 75 중량%, 35 내지 75 중량%, 40 내지 72 중량%, 45 내지 70 중량%, 또는 50 내지 70 중량%)로 포함할 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 식물 생장 촉진제를 식물에 도포 시 도포량은 특별히 한정되지 않으나, 식물이 심어지는 토양 총 중량을 기준으로, 0.001 내지 5 중량%, 0.005 내지 4 중량%, 0.01 내지 3 중량%, 0.05 내지 2 중량%, 0.1 내지 1 중량%, 0.001 내지 0.1 중량%, 0.1 내지 0.3 중량%, 0.3 내지 0.5 중량%, 또는 0.5 내지 3 중량%일 수 있다. 상기 도포량이 상기 범위 내임에 따라 경제적으로 식물의 생장 촉진성을 높일 수 있다.
본 발명에 따른 식물 생장 촉진제는 식물의 종자(씨앗)가 파종된 토양에 도포(적용) 시 종자의 발아율이 80 % 이상, 82 % 이상, 83 % 이상, 84 % 이상, 85 % 이상, 87 % 이상, 89 % 이상, 90 % 이상, 93 % 이상, 95 % 이상, 97 % 이상, 또는 99 % 이상을 나타내어 식물의 생장 촉진 효과가 우수할 수 있다. 구체적으로 상기 종자의 발아율은 80 내지 100 %, 82 내지 100 %, 83 내지 99.9 %, 83 내지 99.8 %, 84 내지 99.7%, 85 내지 99.6 %, 88 내지 99.5 %, 또는 90 내지 99.4 %일 수 있다.
본 발명에 따른 식물 생장 촉진제는 다양한 식물의 생장(생육)을 촉진시킬 수 있다. 구체적으로 상기 식물은 벼, 보리, 상추, 애기장대, 오이 및 옥수수로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 식물 생장 촉진제는 식물의 뿌리의 생장을 촉진시킬 수 있다.
식물 생장 촉진용 조성물
본 발명에 따른 식물 생장 촉진용 조성물은 상술한 식물 생장 촉진제를 포함한다. 구체적으로 본 발명에 따른 식물 생장 촉진용 조성물은 상술한 폴리하이드록시알카노에이트(PHA) 단독, 또는 상술한 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)와 생분해성 고분자(예컨대, 폴리락트산(PLA))를 포함하는 식물 생장 촉진제를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 식물 생장 촉진용 조성물은 상술한 식물 생장 촉진제를 포함함에 따라 식물의 종자(씨앗)가 파종된 토양에 적용 시 종자의 발아율이 80 % 이상(구체적으로 80 내지 100 %, 82 내지 99.9 %, 83 내지 99.8 %, 84 내지 99.7%, 또는 85 내지 99.5 %)을 나타내어 생태독성이 매우 낮으며, 식물의 생장 촉진 효과가 우수하여 식물의 생산성을 높일 수 있다.
이러한 식물 생장 촉진용 조성물에 포함되는 상술한 식물 생장 촉진제의 함량은 구체적으로 식물 생장 촉진용 조성물 총 중량을 기준으로 0.001 내지 10 중량%, 0.005 내지 5 중량%, 0.007 내지 3 중량%, 0.009 내지 2 중량%, 또는 0.01 내지 1 중량%일 수 있다.
한편 본 발명에 따른 식물 생장 촉진용 조성물은 식물 생장에 도움을 줄 수 있는 첨가제(유효성분)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 첨가제는 식물 생장 조절제, 살균제, 살충제, 살진드기제, 살선충제 및 제초제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 식물 생장 조절제는 구체적으로, L-글루탐산, L-프롤린, 아미노에톡시비닐글리신, 클로르메쿼트(chlormequat), 클로르프로팜(chlorpropham), 사이클라닐리드(cyclanilide), 디케굴락(dikegulac), 다미노지드(daminozide), 에테폰(ethephon), 플루르프리미돌(flurprimidol), 플루메트랄린(flumetralin), 포클로르페뉴론(forchlorfenuron), 지베렐린(gibberellin), 말레산 히드라지드염, 메피쿼트 클로라이드(mepiquat chloride), 메틸사이클로프로펜, 벤질아미노푸린(benzylaminopurine), 파클로부트라졸(paclobutrazol), 프로헥사디온(prohexadione), 티디아주론(thidiazuron), 트리부틸 포스포로트리티오에이트(tributyl phosphorotrithioate), 트리넥사팍 에틸(trinexapac ethyl) 및 유니코나졸(uniconazole)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 살균제는 구체적으로, 벤즈이미다졸계 화합물, 석신산 탈수소 효소 저해 화합물(SDHI계 화합물), 스트로빌루린계 화합물, 페닐아미드계 화합물, 디카복시이미드계 화합물, 아닐리노피리미딘계 화합물, 카바메이트계 화합물, 퀴놀린계 화합물, 유기 인계 화합물 및 카복시아미드계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 살충제는 구체적으로, 카바메이트계 화합물, 피레트로이드계 화합물, 네라이스톡신 화합물, 네오니코티노이드 화합물, 벤조일요소 화합물 및 유기 염소 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 살진드기제는 구체적으로, 아세퀴노실, 아미도플루메트, 아미트라즈, 아조사이클로틴, 비페나제이트, 브로모프로필레이트, 클로르펜손, 키노메티오네이트, 페니소브롬레이트, 벤족시메이트, 클로펜테진, 사이에노피라펜, 사이플루메토펜, 사이헥사틴, 디플로비다진, 디에노클로르, 에톡사졸, 페나자퀸, 산화펜부타주석, 펜피록시메이트, 페노티오카브, 플루아크리피림, 헥시티아족스, 프로파자이트(BPPS), 피플루뷰마이드, 피리다벤, 피리미디펜, 스피로디클로펜, 스피로메시펜, 테부펜피라드, 테트라디폰, 아사이노나피르, 시에트피라펜 및 플루펜티오페녹스로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 살선충제는 구체적으로, 1,3-디클로로프로펜(D-D), 디클로로 디이소프로필에테르(DCIP), 메틸이소티오시아네이트, 카두사포스, 포스티아제이트, 이미시아포스, 네마덱틴, 사이클로부트리플루람 및 티옥사자펜으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 제초제는 구체적으로, 아미노산계 화합물, 사이클로헥산디온계 화합물, 아세트아미드계 화합물, 비피리딜리움계 화합물, 아릴옥시페녹시프로피온산계 화합물, 카바메이트계 화합물, 피리딘계 화합물, 우레아계 화합물, 디니트로아닐린계 화합물, 페녹시아세트산계 화합물 및 트리아진계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
이외에, 본 발명에 따른 식물 생장 촉진용 조성물은 농도(또는 점도) 조절을 위해 수성 용매(예컨대, 정제수 등), 및/또는 토양을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 식물 생장 촉진용 조성물은 일반적인 모든 식물에 대해 생장 촉진 효과를 나타낼 수 있다. 구체적으로 상기 식물은 벼, 밀, 보리, 호밀, 귀리, 트리티케일, 옥수수, 수수, 사탕수수, 잔디, 벤트 그라스, 버뮤다 그라스, 페스큐, 라이그라스 등의 벼과류; 애기장대 등의 십자화과류; 대두, 땅콩, 강낭콩, 완두, 팥 등의 콩과류; 고구마 등의 메꽃과류; 고추, 피망, 토마토, 가지, 감자 등의 가지과류; 메밀 등의 여뀌과류; 상추, 해바라기 등의 국화과류; 인삼 등의 드릅나무과류; 유채씨, 배추, 순무, 양배추, 무 등의 유채과류; 사탕무 등의 명아주과류; 목화 등의 아욱과류; 커피나무 등의 꼭두서니과류; 카카오 등의 벽오동과류; 차 등의 동백나무과류; 수박, 멜론, 오이, 호박 등의 박과류; 양파, 파, 마늘 등의 백합과류; 딸기, 사과, 아몬드, 살구, 매실, 앵두, 자두, 복숭아, 배 등의 장미과류; 당근 등의 미나리과류; 토란 등의 토란과류; 망고 등의 옻나무과류; 파인애플 등의 파인애플과류; 파파야 등의 파파야과류; 감 등의 감나무과류; 블루베리 등의 진달래과류; 피칸 등의 호두과류; 바나나 등의 파초과류; 올리브 등의 물푸레나무과류; 코코야자, 대추야자 등의 야자과류; 귤, 오렌지, 그레이프프루트, 레몬 등의 귤과류; 포도 등의 포도과류; 및 초화(草花; Flowers and ornamental plants), 과수 이외의 나무, 그 외 관상용 식물류 등을 들 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 식물 생장 촉진용 조성물은 외떡잎 식물인 벼과류(예컨대, 보리, 옥수수)와 쌍떡잎 식물인 박과류(예컨대, 오이) 및 십자화과류(예컨대, 애기장대)의 생장을 촉진하는 효과가 우수할 수 있다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 단 이들 실시예로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
4HB 유도 반복단위 비율이 10 몰%이고 분자량이 약 40 만 g/mol인 반결정형 폴리하이드록시알카노에이트(scPHA, P(3HB-co-4HB) 공중합체) 100 중량%를 포함하는 식물 생장 촉진제를 제조하였다.
실시예 2
4HB 유도 반복단위 비율이 10 몰%이고 분자량이 약 80 만 g/mol인 반결정형 폴리하이드록시알카노에이트(scPHA, P(3HB-co-4HB) 공중합체) 100 중량%를 포함하는 식물 생장 촉진제를 제조하였다.
실시예 3
4HB 유도 반복단위 비율이 33 몰%이고 분자량이 약 60 만 g/mol인 비정형 폴리하이드록시알카노에이트(aPHA, P(3HB-co-4HB) 공중합체) 100 중량%를 포함하는 식물 생장 촉진제를 제조하였다.
실시예 4
폴리락트산(네이쳐웍스, M4032) 70 중량% 및 4HB 유도 반복단위 비율이 33 몰%이고 분자량이 약 40 만 g/mol인 비정형 폴리하이드록시알카노에이트(aPHA, P(3HB-co-4HB) 공중합체) 30 중량%를 포함하는 식물 생장 촉진제를 제조하였다.
실시예 5
폴리락트산(네이쳐웍스, M4032) 50 중량% 및 4HB 유도 반복단위 비율이 33 몰%이고 분자량이 약 45 만 g/mol인 비정형 폴리하이드록시알카노에이트(aPHA, P(3HB-co-4HB) 공중합체) 50 중량%를 포함하는 식물 생장 촉진제를 제조하였다.
비교예 1
폴리락트산(PLA)(네이쳐웍스, M4032) 100 중량%를 포함하는 식물 생장 촉진제를 제조하였다.
비교예 2
폴리하이드록시부티레이트-코-하이드록시발레레이트(PHBV, P(3HB-co-3HV) 공중합체)(Tianan사, 중국) 100 중량%를 포함하는 식물 생장 촉진제를 제조하였다.
비교예 3
폴리부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트(PBAT)(ANKOR, 한국) 100 중량%를 포함하는 식물 생장 촉진제를 제조하였다.
비교대조예 1
EN17033 규정에 따라 준비한 자연토양을 적용하였다. 구체적으로 강원도 철원군 벼 재배지의 토양을 채취하여 사용하였으며, 채취한 토양의 이화학적 특성의 성적은 하기 표 1과 같다.
구분 pH EC 유기물 총
질소		 Ca Mg K Na 입경분포 토성
W:1:
5		 dS/m % cmol/kg clay sand silt
%
조사지역 6.74 0.02 1.70 0.11 0.70 0.29 1.52 0.11 28.59 6.27 65.16 SiCL
밭
토양		 5.80 - 1.90 - 4.60 1.40 0.59 - - - - -
산지토양 4.80 - 6.40 - 2.27 0.70 0.25 - - - - -
비교대조예 2
EN17033 규정에 따라 사용하는 표준물질(시그마 알드리치, PHB 표준물질)을 적용하였다.
상기 실시예, 비교예 및 비교대조예를 정리하면 하기 표 2와 같다.
구분 촉진제 또는 토양의 조성 촉진제에 포함된 PHA 조성 및 물성
3HB(mol%) 4HB(mol%) Mw(g/mol) Tg(℃) Tm(℃) Tc(℃)
실시예 1 scPHA 100 wt% 90 10 40만 -7.14 141.03 97.56
실시예 2 scPHA 100 wt% 90 10 80만 -10.27 136.44 90.02
실시예 3 aPHA 100 wt% 67 33 60만 - - -
실시예 4 aPHA:PLA=30:70 wt%% 67 33 40만 -1.95 99.70 -
실시예 5 aPHA:PLA=50:50 wt% 67 33 45만 -16.99 99.55 -
비교예 1 PLA 100 wt% - - 21만 60.1 - -
비교예 2 PHBV 100 wt% - - - 1.18 171.2 117.2
비교예 3 PBAT 100 wt% - - - - - -
비교대조예 1 자연 토양 EN17033 규정에 따라 준비한 자연토양
비교대조예 2 PHB EN17033 규정에 따라 사용하는 표준물질
시험예 1. 발아율 평가 1
외떡잎 식물인 보리와 쌍떡잎 식물인 상추를 토양에 파종하여 발아율을 평가하였다. 구체적으로 온습도와 광조절이 가능한 Growth 챔버에 보리 종자와 상추 종자가 각각 50개씩 파종된 처리구를 투입하고 약 3일 동안 발아 여부를 관찰하였다. 이때, 상기 처리구로는 자연토양에 분말 상의 식물 생장 촉진제를 자연토양 총 중량 기준 대비 1.0 중량%로 섞은 후 항온항습 장치(23 ℃ 및 60%RH)에 보관하여 생분해도가 50 %가 넘은 토양(수분 함량 약 10 %(w/w))을 적용하였다. 또한 상기 Growth 챔버의 발아 조건은 다음과 같이 하였다.
보리 종자 및 상추 종자의 발아(생육) 온도: 25±2 ℃
습도: 40~60 %
선행문헌에 의해 비교대조예 1의 발아율이 90 %가 넘으면 물질에 대한 생태독성이 적다고 해석되며, 이를 실시예의 발아율 확인 시 비교대조예 1보다 동등 또는 우위의 발아율이 확인되면 발아를 촉진하는 결과가 있다고 볼 수 있다.
평가 후 발아율을 하기 식 1에 따라 백분율로 환산하였으며, 그 결과를 하기 표 3 및 표 4에 나타내었다.
[식 1]
발아율(%) = S1/St × 100
St: 처리구에 파종된 종자의 개수
S1: 처리구에 파종된 종자의 개수 중 발아된 종자의 개수(어린 뿌리(radicle), 또는 어린 싹(plumule)이 출현한 종자를 발아된 종자로 적용함)
상추 발아율(Germination Rate)(%)
Average Standard deviation
비교대조예 1 75.34 3.09
비교대조예 2 74 3.56
실시예 1 85.34 1.70
실시예 2 87.34 2.05
보리 발아율(Germination Rate)(%)
Average Standard deviation
비교대조예 1 97.34 0.94
비교대조예 2 98.66 0.47
실시예 1 99.34 0.47
상기 표 3 및 표 4를 참조하면, 본 발명에 따른 식물 생장 촉진제인 실시예 1 및 2는 비교대조예 1 및 2에 비해 발아율이 동등 이상으로 나타나, 식물 생장 촉진 효과가 있다는 것을 확인할 수 있다.
시험예 2. 발아율 평가 2
외떡잎 식물인 보리와 쌍떡잎 식물인 청치마 상추를 Petri dish에 뿌려 발아 여부를 평가하였다. 구체적으로 3% H2O2로 보리 종자와 상추 종자의 표면을 소독하고 증류수로 3회 세척하여 준비하였다. 농도가 1 %인 시료(정제수에 실시예 1의 식물 생장 촉진제가 희석된 조성물)를 Petri dish의 여과지에 주입하고, 각각의 Petri dish에 소독한 종자를 정렬시킨 후 parafilm으로 밀봉하여 23 ℃ 암소에서 3일 동안 배양하였다. 배양 시작 3일 경과 후 종자에서 뿌리가 자란 것을 확인하였으며, 그 결과를 도 1에 나타내었다.
도 1의 a)는 보리 종자의 발아 정도를, 도 1의 b)는 상추 종자의 발아 정도를 나타낸 것으로, 각 종자에서 뿌리가 자라나 발아가 잘 이루어진 것을 확인할 수 있다.
시험예 3. 건물중(건조 중량) 평가
시험예 1에서 사용한 처리구와 동일한 처리구를 준비하고, 상추 및 보리의 종자를 각각 50 개씩 파종한 후, 상온에서 14일 동안 성장시켰다. 이후 자라난 상추와 보리를 수확하고, 수확한 상추와 보리 각각을 65 ℃에서 건조하여 수분을 제거한 후 얻어진 건물의 중량을 측정하였다. 이후 측정한 결과를 하기 표 5 및 표 6에 나타내었다.
상추 건물의 중량(Dry Weight Yield)(g)
Average Standard deviation
비교대조예 1 4.07 0.35
비교대조예 2 4.08 0.13
실시예 1 4.08 0.07
실시예 2 4.09 0.08
보리 건물의 중량(Dry Weight Yield)(g)
Average Standard deviation
비교대조예 1 4.55 0.0
비교대조예 2 4.49 0.08
실시예 1 4.57 0.15
상기 표 5 및 표 6을 참조하면, 본 발명에 따른 식물 생장 촉진제인 실시예 1 및 2는 비교대조예 1 및 2에 비해 건물의 중량이 동등 이상으로 나타나, 식물 생장 촉진 효과가 있다는 것을 확인할 수 있다.
시험예 4. 발아율 평가 3
옥수수와 오이를 토양에 파종하여 발아율을 평가하였다. 구체적으로 온습도와 광조절이 가능한 Growth 챔버에 옥수수 종자와 오이 종자가 파종된 처리구를 투입하여 발아 여부를 관찰하였으며, 그 결과를 도 2 및 도 3에 나타내었다. 이때, 상기 처리구로는 자연토양에 분말 상의 식물 생장 촉진제를 자연토양 총 중량 기준 대비 0.1 중량%로 섞은 후 항온항습 장치(23 ℃ 및 60%RH)에 보관하여 생분해도가 50 %가 넘은 토양(수분 함량 약 10 %(w/w))을 적용하였다. 또한 상기 Growth 챔버의 발아 조건은 다음과 같이 하였다.
옥수수 종자 및 오이 종자의 발아(생육) 온도: 25 ℃
습도: 60 %
광:명 16 hr / 암: 8 hr
도 2는 오이의 발아율 평가 결과를, 도 3은 옥수수의 발아율 평가 결과를 나타낸 것으로, 이들 결과를 참조하면 본 발명에 따른 식물 생장 촉진제인 실시예 1, 2, 4 및 5는 비교대조예 1 및 비교예 1 내지 3에 비해 발아율이 동등 이상으로 나타나, 식물 생장 촉진 효과가 있다는 것을 확인할 수 있다. 특히, 오이의 발아율 평가 결과를 참조하면, 본 발명에 따른 식물 생장 촉진제를 적용할 경우, 비교적 빠른 시간(3일 이내) 내에 발아가 일어나, 본 발명의 식물 생장 촉진제는 발아 속도를 증가시킬 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
시험예 5. 식물 생장 촉진 효과 평가 1
토양 시비(soil fertilizer application) 방법으로 옥수수의 생장 촉진 효과를 평가하였다. 구체적으로 온습도와 광조절이 가능한 Growth 챔버에 옥수수 종자가 파종된 처리구를 투입하여 약 2주 동안 생장 여부를 관찰하였다. 이때, 상기 처리구로는 자연토양에 분말 상의 식물 생장 촉진제를 자연토양 총 중량 기준 대비 0.1 중량%로 섞은 후 항온항습 장치(23 ℃ 및 60%RH)에 보관하여 생분해도가 50 %가 넘은 토양(수분 함량 약 10 %(w/w))을 적용하였다. 또한 상기 Growth 챔버의 생장(생육) 조건은 다음과 같이 하였다. 생장(생육) 후 옥수수 뿌리의 생체중(생체 중량)을 측정하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다.
옥수수 종자의 발아(생육) 온도: 25 ℃
습도: 60 %
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 식물 생장 촉진제인 실시예 1, 2, 4 및 5는 옥수수 뿌리의 생체중이 비교예 1 내지 3에 비해 60~80 % 높아, 식물 생장 촉진 효과가 우수하다는 것을 확인할 수 있다.
시험예 6. 식물 생장 촉진 효과 평가 2
토양 시비(soil fertilizer application) 방법으로 오이의 생장 촉진 효과를 평가하였다. 구체적으로 온습도와 광조절이 가능한 Growth 챔버에 오이 종자가 파종된 처리구를 투입하여 약 20일 동안 생장 여부를 관찰하였다. 이때, 상기 처리구로는 자연토양에 분말 상의 식물 생장 촉진제를 자연토양 총 중량 기준 대비 0.1 중량%로 섞은 후 항온항습 장치(23 ℃ 및 60%RH)에 보관하여 생분해도가 50 %가 넘은 토양(수분 함량 약 10 %(w/w))을 적용하였다. 또한 상기 Growth 챔버의 생장(생육) 조건은 다음과 같이 하였다. 생장(생육) 후 오이 뿌리의 생체중(생체 중량)을 측정하였으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다.
오이 종자의 발아(생육) 온도: 25 ℃
습도: 60 %
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 식물 생장 촉진제인 실시예 1, 2, 4 및 5는 오이 뿌리의 생체중이 비교예 1 내지 3에 비해 40~160 % 높아, 식물 생장 촉진 효과가 우수하다는 것을 확인할 수 있다.

Claims (14)

  1. 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)를 포함하는, 식물 생장 촉진제.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 식물 생장 촉진제 총 중량을 기준으로, 상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)의 함량이 1 내지 100 중량%인, 식물 생장 촉진제.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)가 3-하이드록시부티레이트(3HB), 4-하이드록시부티레이트(4HB), 3-하이드록시프로피오네이트(3HP), 3-하이드록시헥사노에이트(3HH), 3-하이드록시발레레이트(3HV), 4-하이드록시발레레이트(4HV), 5-하이드록시발레레이트(5HV) 및 6-하이드록시헥사노에이트(6HH)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로부터 유도된 반복단위를 포함하는, 식물 생장 촉진제.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)가 4-하이드록시부티레이트(4HB)로부터 유도된 반복단위를 포함하는, 식물 생장 촉진제.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA) 총 몰수를 기준으로, 상기 4-하이드록시부티레이트(4HB)로부터 유도된 반복단위의 함량이 1 내지 80 몰%인, 식물 생장 촉진제.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)가 3-하이드록시부티레이트(3HB)로부터 유도된 반복단위 및 4-하이드록시부티레이트(4HB)로부터 유도된 반복단위를 포함하는 폴리(3-하이드록시부티레이트-코-4-하이드록시부티레이트) 공중합체인, 식물 생장 촉진제.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 3-하이드록시부티레이트(3HB)로부터 유도된 반복단위와 상기 4-하이드록시부티레이트(4HB)로부터 유도된 반복단위의 몰비가 20:80 내지 99:1인, 식물 생장 촉진제.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)의 분자량이 20만 내지 100만 g/mol인, 식물 생장 촉진제.
  9. 제 1 항에 있어서,
    생분해성 고분자를 더 포함하는, 식물 생장 촉진제.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 생분해성 고분자가 폴리락트산(PLA), 폴리비닐알코올(PVOH), 에틸렌비닐알코올(EVOH), 폴리부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트(PBAT), 폴리부틸렌숙시네이트(PBS), 폴리카프로락톤(PCL) 및 열가소성전분(TPS)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 식물 생장 촉진제.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 생분해성 고분자가 폴리락트산(PLA)인, 식물 생장 촉진제.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 식물 생장 촉진제 총 중량을 기준으로,
    상기 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)의 함량이 20 내지 70 중량%이고, 상기 생분해성 고분자의 함량이 30 내지 80 중량%인, 식물 생장 촉진제.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 식물 생장 촉진제를 포함하는, 식물 생장 촉진용 조성물.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 식물 생장 촉진용 조성물 총 중량을 기준으로,
    상기 식물 생장 촉진제의 함량이 0.001 내지 10 중량%인, 식물 생장 촉진용 조성물.
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PRADHAN ALISHA, MOHAPATRA SWATI, SAMANTARAY DEVI PRASAD, MOHANTY D, MISHRA B B, , , : "Effect of polyhydroxyalkanoates accumulated plant growth promoting Bacillus sp. on germination and growth of Mung Bean & Groundnut", RESEARCH JOURNAL OF PHARMACEUTICAL, BIOLOGICAL AND CHEMICAL SCIENCES, RESEARCH JOURNAL OF PHARMACEUTICAL, BIOLOGICAL AND CHEMICAL SCIENCES, IN, vol. 8, no. 4, 1 July 2017 (2017-07-01), IN , pages 789 - 797, XP093133552, ISSN: 0975-8585 *

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