WO2020255933A1 - セロオリゴ糖を含む植物活力剤及びその使用 - Google Patents

セロオリゴ糖を含む植物活力剤及びその使用 Download PDF

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G3/00—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity

Definitions

  • the present invention relates to a plant revitalizing agent containing cellooligosaccharide and a method for cultivating and producing a plant using the plant revitalizing agent.
  • Fertilizer is a nutrient source required for plant growth, but it does not have a function of relieving stress.
  • Pesticides directly exterminate pests that parasitize plants and eliminate biological stress, but when pesticides are used, although their safety has been sufficiently confirmed, the effects of overdose on the human body and the environment In particular, there is a concern that chemicals such as pesticides produced by the chemical synthesis method will remain in the soil for a long period of time once sprayed, and if possible, it is possible to make them resistant to biological stress by other methods. It was desired. For this reason, in recent years, in addition to these, the use of biostimulants as substances that are safe for both the human body and the environment has attracted attention.
  • Biostimulant is also called “biostimulant” or "plant vitalizer”, contains any substance group / microorganism, and is in a natural state when applied to a plant or its root system. By stimulating a series of processes that are also occurring in the crop body, it is possible to improve nutrient absorption, fertilization efficiency, stress tolerance, and quality improvement, and against pests. Those that do not show direct action and are therefore not classified as any insecticide or fungicide. That is, it refers to a substance (including microorganisms) that exists in nature, not a plant hormone or nutrient, but stimulates the vitality of a plant and promotes its growth even in a very small amount.
  • biostimulant to plants enhances the nutrient absorption and nutrient utilization rate of plants, promotes their growth, and improves the yield and quality of crops.
  • Agricultural biostimulants include a variety of compounds, substances and other products applied to plants or soils to control and enhance the physiological processes of crops. Biostimulants act on plant physiology through a pathway different from nutrients to improve crop vitality, yield, quality and post-harvest shelf life. In this way, biostimulants can stimulate the plant's inherent abilities and promote its growth without the problems of conventional pesticides and fertilizers.
  • Patent Document 1 a plant vitalizing agent in which chitin oligosaccharide and chitosan having antibacterial activity are combined, oligosaccharide and plant extract component are blended in vinegar.
  • Plants using a plant vitalizer (Patent Document 2), a plant growth promoter containing cellulose (Patent Document 3), a plant growth regulator containing a hexoflanose derivative (Patent Document 4), and low molecular weight chitin and chitosan.
  • Patent Document 5 a fertilizer containing chitin and / or chitosan
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-1403013 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-64112 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-114610 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-151438 JP-A-2015-48436 JP-A-2017-95352 International Publication No. 2017/10467
  • the problem to be solved by the present invention is to control and strengthen the physiological process of plants and improve the vitality, yield, quality and post-harvest storage stability of crops.
  • the present invention is as follows. [1] A plant vitalizing agent containing cellooligosaccharide. [2] The plant vitalizing agent according to 1, wherein the content of the cellooligosaccharide in the plant vitalizing agent is 0.05 to 10% by mass. [3] The plant vitalizing agent according to 1 or 2, further comprising xylooligosaccharide. [4] The plant vitalizing agent according to 3, wherein the total content of the cellooligosaccharide and the xylooligosaccharide in the plant vitalizing agent is 0.05 to 10% by mass.
  • the plant vitalizing agent according to 3 or 4 wherein the mass ratio of the cellooligosaccharide to the xylooligosaccharide in the plant vitalizing agent is 0.5 to 2.
  • a plant cultivation method comprising applying the plant energizing agent according to any one of 1 to 6 to a plant.
  • the plant vitalizer is applied to a plant at a concentration such that the total content of oligosaccharides is 0.1 to 500 mass ppm.
  • the method according to 7 or 8 wherein the application of the plant vitalizer to a plant is carried out by foliar spraying.
  • the physiological processes of plants are controlled and strengthened without causing problems such as the effects of conventional pesticides and fertilizers on the human body and the environment, and the vitality, yield, quality and post-harvest storage stability of agricultural products are improved. It will be possible to improve.
  • a plant energizing agent comprising a cellooligosaccharide.
  • the "plant vitalizer” according to the present invention not only has an action of alleviating non-biological stress such as temperature, light, water, and salt related to plant growth, but also has an action of alleviating biological stress such as pests. Including those that have.
  • cellooligosaccharides are used as elicitors of plant-derived substances (that is, "endogenous elicitors").
  • Elicitor is a general term for substances that induce a biological defense reaction in tissues or cultured cells of higher plants, and induces disease resistance in the immune system of plants. Plants sense elicitors at receptors on the leaf surface and activate pathogenic resistance reactions. As a result, a biological defense action (immunity) in which various compounds are secreted occurs against various pathogenic bacteria. When elicitor acts on plants, defense reactions such as phytoalexin and pathogenesis-related protein synthesis / accumulation, reactive oxygen species production, active nitrogen production, hypersensitive reactive cell death, and gene expression changes are induced, and these reactions induce defense reactions. Plants are thought to protect themselves from pathogens and increase disease resistance.
  • Phytoalexin is an antibacterial compound synthesized and accumulated in a plant by the action of elicitor, and the antibacterial compound produced differs depending on the plant species.
  • Typical phytoalexins include flavonoids, terpenoids, fatty acid derivatives and the like.
  • Reactive oxygen has the effect of killing pathogenic microorganisms, and active oxygen and active nitrogen function as signals to trigger various defense reactions alone or in cooperation.
  • Disease resistance due to such an elicitor effect is expected to be used in agriculture because it enhances resistance to a wide range of diseases.
  • Cellooligosaccharides are oligosaccharides in which multiple glucoses are polymerized by ⁇ -glycosidic bonds, and have recently been found to have functions such as moisturizing properties, suppressing stickiness, imparting freshness, reducing starch aging, and suppressing protein denaturation. , Food and feed fields are expected to be used.
  • cellooligosaccharides having a glucose polymerization degree of 3 or more are expected to have greater functionality in terms of increasing the above-mentioned functionality and imparting new functionality.
  • crystalline fine powder cellulose such as Abyssel (manufactured by Merck & Co., Ltd.) or cotton linter pulp as the cellulose raw material.
  • the cellooligosaccharide used in the present invention is particularly preferably one having the following chemical structure.
  • the plant vitalizer according to the present invention preferably further contains xylooligosaccharide as an endogenous elicitor.
  • Xylooligosaccharides are oligosaccharides in which several xyloses are polymerized by ⁇ -glycosidic bonds, and are generally obtained by hydrolysis of xylan, which is the main component of hemicellulose, and are mainly sold for food use.
  • the xylooligosaccharide used in the present invention is particularly preferably one having the following chemical structure.
  • the plant vitalizer according to the present invention may be commercialized in any form such as powder, granules, liquid, etc., but in general, it is preferably liquid that is easy to spray.
  • the plant vitalizer according to the present invention can be supplied as a stock solution in which cellooligosaccharide and, in some cases, xylooligosaccharide are dissolved in a solvent such as water at a high concentration.
  • the total content of the cellooligosaccharide and the xylooligosaccharide in the plant vitalizer stock solution is preferably 0.05 to 10% by mass, more preferably 0.1 to 8% by mass, and further preferably 0.1 to 8% by mass. It is 0.5 to 6% by mass.
  • the total content of the cellooligosaccharide and the xylooligosaccharide in the plant vitalizer stock solution is preferably 1 to 15% by mass, more preferably 3 to 12% by mass, and more preferably. Is 5 to 10% by mass.
  • the total content refers to the content of cellooligosaccharide in the plant vitalizer stock solution.
  • the mass ratio of the cellooligosaccharide to the xylooligosaccharide in the plant vitalizer is preferably It is 0.5 to 2, more preferably 0.6 to 1.5, and even more preferably 0.8 to 1.2.
  • the mass ratio of the cellooligosaccharide to the xylooligosaccharide is preferably 0.2 to 1.5, more preferably 0.3 to 1.2, and even more preferably 0. It is 4-1.
  • the plant vitalizing agent according to the present invention may further contain components other than oligosaccharides, which are active components, such as preservatives, spreading agents, anti-precipitation agents, thickeners, and excipients.
  • active components such as preservatives, spreading agents, anti-precipitation agents, thickeners, and excipients.
  • the preservative include potassium sorbate, paraoxybenzoic acid ester, benzoin, sodium dehydroacetate, hinokitiol, phenoxyethanol, polyaminopropyl biguanide, polylysine and the like.
  • the spreading agent is a viscous liquid containing a surfactant as a main component, and is not particularly limited as long as it can be used as a spreading agent for plant vitalizing agents.
  • polyoxyethylene nonylphenyl ether examples include ethylene hexitane fatty acid ester.
  • examples thereof include ethylene hexitane fatty acid ester.
  • examples of the precipitation inhibitor include polyphosphoric acid or salts of polyphosphoric acid, polycarboxylic acid type polymer surfactants, and the like.
  • examples of the thickener include water-soluble polymers such as carboxymethyl cellulose (CMC), polyacrylamide, and starch, molasses, alcoholic fermentation concentrated waste liquid, amino acid fermentation concentrated waste liquid, and the like.
  • excipients include lactose and starch.
  • a plant cultivation method including applying the plant energizing agent according to the present invention to a plant is provided.
  • the target plant to which the plant vitalizer according to the present invention is applied is not particularly limited, but is typically an agricultural product, which is Asteraceae, Solanaceae, Brassicaceae, Asteraceae, Umbelliferae, Rosaceae, Liliaceae, and Morning glories. Plants such as family, Brassicaceae, Liliaceae, Umbelliferae, Asteraceae, Morningglories, Solanaceae can be mentioned.
  • abrana plants such as hakusai, cabbage, broccoli, honeybees, komatsuna, mizuna, daikon, and cub
  • eggplants such as potatoes, tomatoes, eggplants, peppers, peppers, citrus fruits, tobacco, shungiku, lettuce
  • Kiku family plants such as leafletas, gobo, and fuuki
  • uri family plants such as watermelon, melon, pumpkin, cucumber, niggauri, hechima, gourd, spinach, ordinary grass, Swiss chard, okahijiki, beet, etc.
  • Celery plants such as celery, parsley, honeybee, soybeans (edamame), red beans, green beans, soramame, pea, deer bear, peanuts, etc.
  • Lily plants such as garlic and asparagus, rose plants such as strawberries, apples, pears and biwa, blue plants such as okura and cotton, ginger plants such as ginger, herbaceous plants such as hass, corn and rice.
  • Abranaceae plants such as cabbage and komatsuna, Solanaceae plants such as tomato and eggplant, Asteraceae plants such as lettuce and leafletas, and Rosaceae plants such as strawberries and apples are preferable, and komatsuna and tomato are more preferable. preferable.
  • the plant vitalizer according to the present invention is generally used by adding water or the like to the stock solution and diluting it to a desired concentration (for example, diluting 1000 times), and the total content of oligosaccharides in the plant vitalizer is suitable. Is applied to plants at concentrations ranging from 0.1 to 500 mass ppm. The total content of oligosaccharides in the plant energizer is more preferably applied to the plant at a concentration of 0.5 to 200 mass ppm, more preferably 1 to 100 mass ppm.
  • the plant vitalizer can be applied to plants by a method customary in the art, and the spraying method is not particularly limited.
  • a method of directly spraying on the leaves, stems, etc. of a plant, a culture group for cultivating a plant or It may be either a method of spraying in soil, a method of blending with fertilizer or the like and spraying in a culture group or soil.
  • the types of fertilizers include chemical fertilizers containing nitrogen, phosphoric acid, and potassium, oil residue, fish residue, bone powder, seaweed powder, amino acids, sugars, and organic fertilizers such as vitamins.
  • foliar spraying it is particularly preferable to carry out by foliar spraying in order to effectively express the elicitor activity.
  • Foliar spraying can be performed by techniques customary in the art, such as power sprayers, shoulder sprayers, broadcasters, sprayers, manned or unmanned helicopters, fumes, hand sprays and the like.
  • the content of the cellooligosaccharide is preferably 5 to 40% by mass, preferably 10 to 25% by mass, based on 100% by mass of the solid content in the fertilizer composition. Is more preferable.
  • the content of the xylooligosaccharide is preferably 5 to 40% by mass and 10 to 25% by mass with respect to 100% by mass of the solid content in the fertilizer composition. Is more preferable.
  • the fertilizer composition preferably contains at least one nutrient selected from nitrogen, phosphoric acid, and potassium in addition to the cellooligosaccharide and xylooligosaccharide, and contains all three nutrients of nitrogen, phosphoric acid, and potassium. Is more preferable.
  • the fertilizer composition preferably contains 70 to 99% by mass of water, more preferably 75 to 99% by mass, and the undiluted solution is diluted 100 to 1000 times before use. Is preferable.
  • a plant having elicitor activity or a part thereof for example, roots, stems, leaves, flowers, fruits, seeds, tissues, as compared with the case where no plant vitalizer is applied, It is possible to produce cells, etc.), which in turn can improve the vitality, yield, quality and post-harvest storage stability of the crop.
  • the elicitor effect is important as an index of disease resistance, but the present inventors have now measured the enzyme activity by the amount of glucanase produced, which is one signal of the elicitor effect. We found that the elicitor activity could be evaluated. By collecting a part of the leaf of the plant under cultivation and analyzing its glucanase activity, it is possible to evaluate the same individual over time.
  • the procedure for assessing elicitor activity is outlined below: (I) Plant sampling and pretreatment; (ii) Prepare a calibration curve using BSA as a protein standard (using the absorbance at a wavelength (600 nm) by the dye binding method); (iii) Specimen prepared in (i) Measure the protein concentration of; (iV) Measure the glucanase activity of the sample prepared in (i). Specifically, the activity is evaluated as an absorbance value at a wavelength of 590 nm with a B-HS reagent that develops color when a soluble low molecular weight decomposition product is liberated by glucanase; (v) the glucanase activity per protein unit is calculated.
  • the specific procedure of such an evaluation method of elicitor activity is described in detail in the following examples.
  • oligosaccharides [1. Preparation of oligosaccharides]
  • a ceramic pot mill having a capacity of 3600 mL, 10 g of cellooligosaccharide Avicel (crystalline fine powder cellulose manufactured by Merck & Co., Ltd.) and 1.5 g of activated carbon BA50 (manufactured by Ajinomoto Fine-Techno Co., Ltd.) together with 2000 g of alumina balls having a diameter of 1.5 cm.
  • the reaction material was obtained by setting it on a tabletop pot mill turntable (manufactured by Nikko Kagaku Co., Ltd., tabletop pot mill model ANZ-51S) and treating it at 60 rpm for 48 hours.
  • the temperature was started at room temperature, and the temperature rise due to shear heat generation was left to the discretion. Subsequently, 0.374 g of the reaction raw material and 40 mL of water were placed in a high-pressure reactor (internal volume 100 mL, autoclave manufactured by OM Labotech Co., Ltd., manufactured by Hastelloy C22), and then stirred at 600 rpm to a reaction temperature of 10 to 30 ° C. After heating to 230 ° C. at / min (average heating rate 11.3 ° C./min), immediately stop heating and air-cool the reactor at 10-30 ° C./min (average temperature lowering rate 16.7 ° C./min). The reaction solution was prepared by cooling. Subsequently, the reaction solution was collected by a centrifuge, and the supernatant was freeze-dried to obtain a cellooligosaccharide powder.
  • a high-pressure reactor internal volume 100 mL, autoclave manufactured by OM Labotech Co., Ltd.,
  • MS Murashige and Skoog
  • agar medium was used for growing Komatsuna.
  • the prepared plant vitalizer was added to the MS medium to the final concentrations shown in each Comparative Example and Example, and then autoclaved at 121 ° C. for 20 minutes.
  • the Abs600 measured value of the extract deviated from the calibration curve, it was appropriately diluted with ultrapure water (MilliQ) and remeasured to determine the protein concentration. Using the obtained values, the extract was diluted so that the concentration was constant, and used for the following glucanase activity measurement.

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Abstract

植物の生理学的プロセスを制御・強化し、農作物の活力、収量、品質及び収穫後の保存性を改善する。　セロオリゴ糖を含むことを特徴とする植物活力剤を植物に適用する。

Description

セロオリゴ糖を含む植物活力剤及びその使用
　本発明は、セロオリゴ糖を含む植物活力剤、及び該植物活力剤を用いた植物の栽培・生産方法に関する。
　植物は、日照時間、気温及び降雨量等の非生物的ストレス、並びに病害虫等の生物的ストレスによって収穫量が減少する。特に農業作物の収穫量を増加させるために、これまで、各種の肥料及び農薬が使用されてきた。肥料は、植物の生長に必要とされる栄養源であるがストレスを緩和する機能は有さない。農薬は、植物に寄生する病害虫を直接駆除し、生物的ストレスを排除するが、農薬を使用する場合には、安全性は十分確認されているとはいえ、過剰摂取による人体や環境への影響が懸念されるし、特に化学合成法によって製造される農薬等の薬剤は、いったん散布すると土壌中等に長期間残存する懸念もあり、出来れば他の方法により生物ストレスに対して耐性をつけることが望まれていた。このことから、近年これらに加えて、人体にも環境にも安全な物質としてバイオスティミュラントの利用が注目されている。
　「バイオスティミュラント」は、「生物刺激剤」や「植物活力剤」等とも称され、任意の物質群・微生物を含有し、植物体やその根系に施用された場合に、自然な状態の作物体内でも起こっている一連のプロセスを刺激することによって、養分吸収を向上させたり、施肥効率を高めたり、ストレス耐性を付与し、品質を向上させることができるものであって、病害虫に対して直接の作用は示さず、それゆえいかなる殺虫・殺菌剤にも分類されないものをいう。すなわち、自然界に存在する成分（微生物を含む）であって、植物ホルモンや栄養分ではないが、ごく少量でも植物の活力を刺激し、生育を促進する物質を指す。バイオスティミュラントを植物に施用することにより、植物の養分吸収と養分利用率を高め、生育が促進され、農作物の収量と品質が良くなるとされている。農業用バイオスティミュラントには、作物の生理学的プロセスを制御・強化するために、植物又は土壌に施用される化合物、物質及び他の製品の多様な製剤が含まれる。バイオスティミュラントは、作物の活力、収量、品質及び収穫後の保存性を改善するために、栄養素とは異なる経路を通じて植物生理に作用する。
　このように、バイオスティミュラントにより、従来の農薬や肥料による問題を生じることなく、植物が本来有する能力を刺激して、その成長を促進することができる。
　このようなバイオスティミュラントに関連するものとして、これまでに、キチンオリゴ糖と抗菌活性を有するキトサン等とを組み合わせた植物活力剤（特許文献１）、食酢にオリゴ糖類及び植物抽出成分を配合した植物活力剤（特許文献２）、セルロースを含む植物成長促進剤（特許文献３）、ヘキソフラノース誘導体を含む植物生長調節剤（特許文献４）、低分子化したキチンやキトサンを用いて植物の耐病性を高める方法（特許文献５）、ならびにキチン及び／又はキトサン等を含む肥料（特許文献６）が報告されている。
特開平９－１４３０１３号公報 特開２００１－６４１１２号公報 特開２００２－１１４６１０号公報 特開２０１３－１５１４３８号公報 特開２０１５－４８４３６号公報 特開２０１７－９５３５２号公報 国際公開第２０１７／１０４６８７号
　本発明が解決しようとする課題は、植物の生理学的プロセスを制御・強化し、農作物の活力、収量、品質及び収穫後の保存性を改善することにある。
　本願発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討し、実験を重ねた結果、セロオリゴ糖が、植物の成長を促進させかつ植物のエリシター活性を増大させるという驚くべき知見を見出し、本発明を完成するに至った。
　本発明は、以下の通りである。
［１］　セロオリゴ糖を含むことを特徴とする植物活力剤。
［２］　前記植物活力剤中の前記セロオリゴ糖の含有量が０．０５～１０質量％である、１に記載の植物活力剤。
［３］　キシロオリゴ糖をさらに含む、１又は２に記載の植物活力剤。
［４］　前記植物活力剤中の前記セロオリゴ糖及び前記キシロオリゴ糖の合計含有量が、０．０５～１０質量％である、３に記載の植物活力剤。
［５］　前記植物活力剤中の前記キシロオリゴ糖に対する前記セロオリゴ糖の質量比が、０．５～２である、３又は４に記載の植物活力剤。
［６］　展着剤をさらに含む、１～５のいずれかに記載の植物活力剤。
［７］　１～６のいずれかに記載の植物活力剤を植物に適用することを含む、植物栽培方法。
［８］　前記植物活力剤を、オリゴ糖の合計含有量が０．１～５００質量ｐｐｍとなる濃度で植物に適用することを含む、７に記載の方法。
［９］　前記植物活力剤の植物への適用が葉面散布により行われる、７又は８に記載の方法。
［１０］　１～６のいずれかに記載の植物活力剤を適用しない場合と比較して、増大したエリシター活性を有する植物又はその一部の生産方法であって、７～９のいずれかに記載の方法により植物を栽培することを含む、方法。
［１１］　前記エリシター活性が、植物中のグルカナーゼ産生量を測定することにより決定される、１０に記載の方法。
［１２］　１～６のいずれかに記載の植物活力剤を含有する肥料組成物。
　本発明によれば、従来の農薬や肥料による人体や環境への影響といった問題を生じることなく、植物の生理学的プロセスを制御・強化し、農作物の活力、収量、品質及び収穫後の保存性を改善することが可能となる。
　本発明の第一の態様において、セロオリゴ糖を含むことを特徴とする植物活力剤が提供される。
　本発明に係る「植物活力剤」は、植物の生育に関わる温度、光、水、及び塩等の非生物的ストレスの緩和作用を有するものだけでなく、病害虫等の生物的ストレスの緩和作用を有するものも含む。
　本発明において、セロオリゴ糖は、植物由来物質のエリシター（すなわち「内生エリシター」）として用いられる。
　エリシターは、高等植物の組織又は培養細胞に生体防御反応を誘導する物質の総称であり、植物の免疫機構において病害抵抗性を誘導する。植物は、葉面等に存在する受容体でエリシターを感知し、病原抵抗反応を発動する。これにより、各種の病原菌に対して、各種化合物が分泌される生体防御作用（免疫）が起こる。エリシターが植物に作用すると、ファイトアレキシンや感染特異的タンパク質の合成・蓄積、活性酸素生成、活性窒素生成、過敏感反応性細胞死、遺伝子発現変化などの防御反応が誘導され、これらの反応により植物は病原菌から身を守り耐病性を高めるものと考えられている。
　ファイトアレキシンは、エリシターの作用によって植物体内で合成、蓄積される抗菌性化合物であり、植物種ごとに生産される抗菌性化合物は異なる。代表的なファイトアレキシンとして、フラボノイド、テルペノイド、脂肪酸誘導体などが挙げられる。活性酸素は病原微生物を殺す作用を有し、さらに、活性酸素及び活性窒素は単独で又は協調して様々な防御反応を発動するシグナルとして機能する。このようなエリシター効果による病害抵抗性は、幅広い病害に対して抵抗性を増強させることなどから農業利用に期待されている。
　セロオリゴ糖は、複数のグルコースがβ－グリコシド結合により重合した少糖類であり、保湿性、べたつき抑制、清味付与、でんぷん老化低減、タンパク変性抑制などの機能性が近年見出され、医薬、化粧品、食品、飼料分野への利用が期待されている。特に、グルコースの重合度が３以上のセロオリゴ糖は、上記の機能性の増大、新たな機能性賦与という点でより大きな期待が寄せられている。現在工業的に利用されているセロオリゴ糖は、酵素反応によって製造されているが、主成分はグルコースと二量体のセロビオースであり、三量体のセロトリオース以上のオリゴマーはほとんど含有していない。しかしながら、近年、出願人らにより、炭素触媒を用いた植物性バイオマスの加水分解反応において、昇温速度、冷却速度、反応温度、反応時間を制御して水熱反応をさせることによりグルコースの重合度が３～６のオリゴマーを含有するセロオリゴ糖の製造方法が報告されている（特許文献７）。
　セロオリゴ糖をセルロースの加水分解反応により得る場合、セルロース原料としてはアビセル（Ｍｅｒｃｋ社製）などの結晶性微粉セルロースや、コットンリンターパルプを使用することが好ましい。
　本発明において用いられるセロオリゴ糖は、下記の化学構造を有するものが特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
　本発明に係る植物活力剤は、内生エリシターとして、キシロオリゴ糖をさらに含むことが好ましい。
　キシロオリゴ糖は、キシロース数個がβ－グリコシド結合により重合した少糖類であり、一般的には、ヘミセルロースの主成分であるキシランの加水分解によって得られ、主に食品用途として販売されている。
　本発明において用いられるキシロオリゴ糖は、下記の化学構造を有するものが特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
　本発明に係る植物活力剤は粉状、顆粒状、液状等のいずれの形態で製品化してもよいが、一般には散布しやすい液状とすることが好ましい。本発明に係る植物活力剤は、セロオリゴ糖及び場合によりキシロオリゴ糖を水等の溶媒に高濃度で溶解させた原液として供給することができる。植物活力剤原液中の前記セロオリゴ糖及び前記キシロオリゴ糖の合計含有量は、好適には０．０５～１０質量％であり、より好適には０．１～８質量％であり、さらに好適には０．５～６質量％である。別の実施態様では、植物活力剤原液中の前記セロオリゴ糖及び前記キシロオリゴ糖の合計含有量は、好適には１～１５質量％であり、より好適には３～１２質量％であり、さらに好適には５～１０質量％である。植物活力剤がキシロオリゴ糖を含まない場合、前記合計含有量は、植物活力剤原液中のセロオリゴ糖の含有量を指す。
　本発明に係る植物活力剤が前記キシロオリゴ糖を含む場合、植物活力剤中の前記キシロオリゴ糖に対する前記セロオリゴ糖の質量比（すなわち、セロオリゴ糖の含有量／キシロオリゴ糖の含有量）は、好適には０．５～２であり、より好適には０．６～１．５であり、さらに好適には０．８～１．２である。別の実施態様では、前記キシロオリゴ糖に対する前記セロオリゴ糖の質量比は、好適には０．２～１．５であり、より好適には０．３～１．２であり、さらに好適には０．４～１である。
　本発明に係る植物活力剤は、活性成分であるオリゴ糖以外の他の成分、例えば、防腐剤、展着剤、沈殿防止剤、増粘剤、賦形剤をさらに含んでもよい。防腐剤としてはソルビン酸カリウム、パラオキシ安息香酸エステル、安息香、デヒドロ酢酸ナトリウム、ヒノキチオール、フェノキシエタノール、ポリアミノプロピルビグアナイド、ポリリジン等が挙げられる。展着剤は界面活性剤を主成分とする粘稠な液体であり、植物活力剤の展着剤として使用できる限り特に制限されないが、例えば、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンヘキシタン脂肪酸エステル等が挙げられる。沈殿防止剤としては、ポリりん酸又はポリりん酸の塩類、又はポリカルボン酸型高分子界面活性剤等が挙げられる。増粘剤としてはカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリアクリルアミド、でん粉などの水溶性高分子、又は廃糖蜜、アルコール醗酵濃縮廃液、アミノ酸醗酵濃縮廃液等が挙げられる。賦形剤としては、乳糖やでんぷん等が挙げられる。
　本発明の第二の態様において、本発明に係る植物活力剤を植物に適用することを含む、植物栽培方法が提供される。
　　本発明に係る植物活力剤が適用される対象植物は特に制限されないが、典型的には、農作物であり、キク科、ナス科、アブラナ科、イネ科、マメ科、バラ科、ウリ科、ヒルガオ科、アカザ科、ユリ科、セリ科、アオイ科、ショウガ科、ハス科などの植物が挙げられる。
　具体的には、ハクサイ、キャベツ、ブロッコリー、ハナヤサイ類、コマツナ、ミズナ、ダイコン、カブなどのアブラナ科植物、ジャガイモ、トマト、ナス、ピーマン、トウガラシ、シシトウ、タバコなどのナス科植物、シュンギク、レタス、リーフレタス、ゴボウ、フキなどのキク科植物、スイカ、メロン、カボチャ、キュウリ、ニガウリ、へちま、ひょうたんなどのウリ科植物、ホウレン草、ふだん草、スイスチャード、おかひじき、ビート等などのアカザ科植物、ニンジン、セロリ、パセリ、ミツバなどのセリ科植物、大豆（エダマメ）、小豆、インゲンマメ、ソラマメ、エンドウマメ、シカクマメ、落花生などのマメ科植物、サツマイモ、エンサイなどのヒルガオ科植物、ニラ、ネギ類、タマネギ、ニンニク、アスパラガスなどのユリ科植物、イチゴ、リンゴ、ナシ、ビワなどのバラ科植物、オクラ、綿などのアオイ科植物、ショウガなどのショウガ科植物、ハスなどのハス科植物、とうもろこし、米、大麦、小麦、サトウキビなどのイネ科植物等が挙げられる。
　なかでも、キャベツ、コマツナなどのアブラナ科植物、トマト、ナスなどのナス科植物、レタス、リーフレタスなどのキク科植物、イチゴ、リンゴなどのバラ科植物が好ましく、そのなかでもコマツナ、トマトがより好ましい。
　本発明に係る植物活力剤は、一般には、その原液に水等を加え所望の濃度に希釈（例えば１０００倍に希釈）して使用され、植物活力剤中のオリゴ糖の合計含有量が、好適には０．１～５００質量ｐｐｍとなる濃度において植物に適用される。植物活力剤中のオリゴ糖の合計含有量は、より好適には０．５～２００質量ｐｐｍ、さらに好適には１～１００質量ｐｐｍとなる濃度において植物に適用される。
　植物活力剤の植物へ適用は、当業界に慣習的な方法により行うことができ、散布方法も特に限定されず、例えば、植物の葉、茎等に直接散布する方法、植物を栽培する培養基や土壌中に散布する方法、肥料等に配合して培養基や土壌中に散布する方法等のいずれであってもよい。なお、肥料中に配合する場合、肥料としては、窒素、燐酸、カリウムを含有する化学肥料、油カス、魚カス、骨粉、海藻粉末、アミノ酸、糖類、ビタミン類などの有機質肥料等、その種類は限定されない。散布方法としては、特に、葉面散布により行われることが、エリシター活性を有効に発現させる上で好ましい。葉面散布は当業界に慣習的な手法、例えば動力噴霧器、肩掛け噴霧器、ブロードキャスター、スプレイヤー、有人又は無人ヘリコプター、煙霧器、ハンドスプレーなどにより行うことができる。
　植物活力剤を肥料に配合して散布する場合、肥料組成物中の固形分１００質量％に対して、前記セロオリゴ糖の含有量は５～４０質量％であることが好ましく、１０～２５質量％であることがより好ましい。植物活力剤がキシロオリゴ糖を含む場合、肥料組成物中の固形分１００質量％に対して、前記キシロオリゴ糖の含有量は５～４０質量％であることが好ましく、１０～２５質量％であることがより好ましい。肥料組成物は、前記セロオリゴ糖及びキシロオリゴ糖以外に、窒素、燐酸、カリウムから選択される少なくとも１種の栄養素を含有することが好ましく、窒素、リン酸、及びカリウムの３つの栄養素全てを含有することがより好ましい。液状肥料である場合、肥料組成物は水を７０～９９質量％含有することが好ましく、７５～９９質量％含有することがより好ましく、散布前にこの原液を１００倍から１０００倍希釈して用いることが好ましい。
　このような方法によって植物を栽培することにより、植物活力剤を適用しない場合と比較して、エリシター活性を有する植物又はその一部（例えば、根、茎、葉、花、果実、種子、組織、細胞など）を生産することが可能となり、ひいては、農作物の活力、収量、品質及び収穫後の保存性を改善することができる。
　上述のとおり、エリシター効果は病害抵抗性の一つの指標として重要であるが、本発明者らは、このたび、エリシター効果の一つのシグナルであるグルカナーゼ産生量により、その酵素活性を測定することでエリシター活性を評価できることを見出した。栽培中植物の葉の一部を採取して、そのグルカナーゼ活性を分析することにより、同一個体の経時的な評価が可能となる。
　エリシター活性の評価方法における手順の概要を以下に示す：
（ｉ）植物のサンプリング及び前処理を行う；（ｉｉ）ＢＳＡをタンパク質標準として検量線を作成する（色素結合法による波長（６００ｎｍ）の吸光度を利用）；（ｉｉｉ）（ｉ）で調製した検体のタンパク質濃度を測定する；（ｉＶ）（ｉ）で調製した検体のグルカナーゼ活性を測定する。具体的には、グルカナーゼにより可溶性の低分子分解物が遊離すると発色するＢ－ＨＳ試薬にて、その活性を波長５９０ｎｍの吸光度値として評価する；（ｖ）タンパク質単位あたりのグルカナーゼ活性を算出する。
　このようなエリシター活性の評価方法の具体的な手順については下記実施例で詳細に説明されている。
　以下の実施例により、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
［１．オリゴ糖の準備］
（１）セロオリゴ糖
　アビセル（Ｍｅｒｃｋ社製結晶性微粉セルロース）１０ｇと、活性炭ＢＡ５０（味の素ファインテクノ（株）製）１．５ｇを、直径１．５ｃｍのアルミナ球２０００ｇと共に容量３６００ｍＬのセラミックポットミルの中に入れて、卓上ポットミル回転台（日陶科学（株）製，卓上ポットミル型式ＡＮＺ－５１Ｓ）にセットし、６０ｒｐｍで４８時間処理して反応原料を取得した。なお、温度については室温で開始し、剪断発熱による温度上昇は成り行きに任せた。
　続いて、反応原料０．３７４ｇと水４０ｍＬを、高圧反応器（内容積１００ｍＬ，オーエムラボテック（株）製オートクレーブ，ハステロイＣ２２製）に入れた後、６００ｒｐｍで撹拌しながら反応温度まで１０～３０℃／分（平均昇温速度１１．３℃／分）で２３０℃まで加熱後、直ちに加熱を止め、反応器を１０～３０℃／分（平均降温速度１６．７℃／分）で風冷にて冷却して反応液を作製した。
　続いて反応液を、遠心分離装置により回収した上清液を、凍結乾燥してセロオリゴ糖粉末を取得した。
（２）キシロオリゴ糖
　物産フードサイエンス株式会社製、キシロオリゴ糖９５Ｐを用いた。
［２．トマトの植物乾燥重量及び根乾燥重量の測定］
（１）植物活力剤の調製
　［１．オリゴ糖の準備］で用意した各オリゴ糖を、下記表中の実施例１－６における植物活力剤濃度（質量ｐｐｍ）の１０００倍になるよう、それぞれの組成比率でスターラー撹拌して水に溶解後、０．４５μｍフィルターで除菌したものを植物活力剤原液とした。この原液を水で１０００倍に希釈して、以下の栽培試験に使用した。
（２）栽培試験
　トマトの種子を蒸留水に６時間浸漬した後に角質層を取り除き、次にそれを３０分間通気した場所で乾燥した。次に複数の吸収紙を敷いた培養皿にそれぞれ１０個ずつの種子を載せた後、培養皿毎に各条件の植物活力剤液を満たして６時間浸漬した。その後、各培養皿から大きさの揃った３個の種子を選抜して、条件ごとに鉢植えして１１日間栽培した。発芽した種子は、植物乾燥重量及び根乾燥重量を測定し、植物活力剤を適用しない場合（比較例１）と比較した。植物乾燥重量は、根の部分をカットして残った上部をそのまま、恒温乾燥機により５０℃で１２時間、乾燥させてから測定した。また、根の部分は付着物をよく水洗し、恒温乾燥機により５０℃で１２時間、乾燥させてから重量を測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
［３．コマツナのエリシター活性の評価－１］
（１）植物活力剤の調製
　［１．オリゴ糖の準備］で用意した各オリゴ糖を、下記表中の実施例７及び８における植物活力剤濃度（質量ｐｐｍ）の１０００倍になるよう、それぞれの組成比率でスターラー撹拌して水に溶解後、０．４５μｍフィルターで除菌したものを植物活力剤原液とした。この原液を水で１０００倍に希釈して、以下の栽培試験に使用した。
（２）ＭＳ培地の調製
　コマツナの育成にはムラシゲスクーグ（ＭＳ）寒天培地を使用した。調製した植物活力剤を各比較例及び実施例に示される終濃度となるようにＭＳ培地に添加し、その後、１２１℃２０分でオートクレーブを行った。
（３）播種及び生育方法
　クリーンベンチ上にて、高圧蒸気滅菌したＭＳ培地をプラントボックスに移し、よく冷ました後、コマツナ（わかみ、サカタのタネ）の種を１０粒ずつ播種した。その後、明所にて２２℃２４時間、長日条件下で６日間生育させた。
（４）タンパク質抽出
　以下の組成のタンパク質抽出用緩衝液を調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　バイオマッシャー（株式会社ニッピ）付属の１．５ｍｌチューブに上記で作製したタンパク質抽出用緩衝液３００μｌを添加し、その中にハサミで４×４ｍｍ程度にカットしてサンプリングした葉（植物体）を入れた。この操作を各サンプルにつき、５回行った。次いで、手で撹拌棒を回転させ、概ね目に見える固形分が無くなる程度まで植物体を破砕した。１５，０００×ｇ、１０分、４℃の条件下で遠心分離し、水層を新しい１．５ｍｌチューブに回収し、抽出液を調製した。
（５）タンパク質濃度の調整
　純度既知の牛血清アルブミン（ＢＳＡ）２ｍｇ／ｍｌを段階希釈（１／２、１／４、１／８、１／１６、１／３２、１／６４希釈）してスタンダードを作製した。作製したスタンダードを用い、６００ｎｍにおける吸光度（Ａｂｓ６００）の平均値をとり、検量線を作成した（ｎ＝３）。クマシーブリリアントブルー（ＣＢＢ）液３００μｌを９６ウェルプレートに分注し、上記で調製した抽出液を６μｌ添加した。Ａｂｓ６００を測定した。ブランクはＭｉｌｌｉＱを用いた。抽出液の吸光度を段階希釈したＢＳＡ２ｍｇ／ｍｌによって作成した検量線に当てはめ、タンパク質濃度を求めた。
　なお、抽出液のＡｂｓ６００測定値が検量線から外れた場合は、超純水（ＭｉｌｌｉＱ）で適宜希釈して再測定してタンパク質濃度を求めた。
　求めた値を用いて抽出液の濃度が一定になるように希釈を行い以下のグルカナーゼ活性測定に用いた。
（６）グルカナーゼ活性の測定
　１．５ｍｌチューブに、Ｂ－ＨＳ試薬（Ｍｅｇａｚｙｍｅ社）１錠をＭｉｌｌｉＱ　１０ｍｌに懸濁したＢ－ＨＳ基質溶液１００μｌ、０．２Ｍ　リン酸緩衝液（ｐＨ６．０）５０μｌ、及び上記で調製した希釈液又は超純水（ブランク）５０μｌを混合し、各比較例及び実施例のサンプルを調製した。１５分毎にサンプルをよく振りつつ、３０℃のウォーターバスで、１時間３０分、酵素反応を行った。反応停止液０．２Ｎ　ＮａＯＨを１００μｌ（合計３００μｌ）加えて反応を停止した。１５，０００ｒｐｍ、５分の条件下で遠心分離し、上清２００μｌを９６ウェルプレートに分注し、グルカナーゼ活性を評価するために５９０ｎｍにおける吸光度（Ａｂｓ５９０）を測定し、植物活力剤を適用しない場合（比較例２）と比較した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
［４．コマツナのエリシター活性の評価－２］
（１）植物活力剤の調製
　［１．オリゴ糖の準備］で用意した各オリゴ糖を、下記表中の実施例９及び１０における植物活力剤濃度（質量ｐｐｍ）の１０００倍になるよう、それぞれの組成比率でスターラー撹拌して水に溶解後、０．４５μｍフィルターで除菌したものを植物活力剤原液とした。この原液を水で１０００倍に希釈して、以下の栽培試験に使用した。
　［３．コマツナのエリシター活性の評価－１］と同様にして、コマツナ由来のタンパク質抽出液を調製した後、そのグルカナーゼ活性の測定を測定し、植物活力剤を適用しない場合（比較例３）と比較した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006

Claims (12)

  1. 　セロオリゴ糖を含むことを特徴とする植物活力剤。
  2. 　前記植物活力剤中の前記セロオリゴ糖の含有量が０．０５～１０質量％である、請求項１に記載の植物活力剤。
  3. 　キシロオリゴ糖をさらに含む、請求項１又は２に記載の植物活力剤。
  4. 　前記植物活力剤中の前記セロオリゴ糖及び前記キシロオリゴ糖の合計含有量が、０．０５～１０質量％である、請求項３に記載の植物活力剤。
  5. 　前記植物活力剤中の前記キシロオリゴ糖に対する前記セロオリゴ糖の質量比が、０．５～２である、請求項３又は４に記載の植物活力剤。
  6. 　展着剤をさらに含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の植物活力剤。
  7. 　請求項１～６のいずれか一項に記載の植物活力剤を植物に適用することを含む、植物栽培方法。
  8. 　前記植物活力剤を、オリゴ糖の合計含有量が０．１～５００質量ｐｐｍとなる濃度で植物に適用することを含む、請求項７に記載の方法。
  9. 　前記植物活力剤の植物への適用が葉面散布により行われる、請求項７又は８に記載の方法。
  10. 　請求項１～６のいずれか一項に記載の植物活力剤を適用しない場合と比較して、増大したエリシター活性を有する植物又はその一部の生産方法であって、請求項７～９のいずれか一項に記載の方法により植物を栽培することを含む、方法。
  11. 　前記エリシター活性が、植物中のグルカナーゼ産生量を測定することにより決定される、請求項１０に記載の方法。
  12. 　請求項１～６のいずれか一項に記載の植物活力剤を含有する肥料組成物。
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