JP6007360B2 - 青枯病抵抗性誘導剤及び青枯病防除方法 - Google Patents
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例えば、特許文献1には、メチオニンやシステイン等の含硫アミノ酸とD−グルコースの混合物がイネいもち病、ジャガイモ疫病、キュウリ苗立枯病等の複数の病害に効果を示すことが開示されている。そして、同文献では、D−グルコースとの混合に用いるアミノ酸は、D体及びL体の構造の違いに関係なく防除効果を示すこと、アミノ酸単独ではほとんど防除効果がないことが記載されている。なお、青枯病菌(Ralstonia solanacearum)によって引き起こされる青枯病に対する防除効果についてはなんら記載されていない。
しかしながら、青枯病に対する抵抗性誘導物質についての知見は極めて少なく、植物の生理活性を向上させ、さらに病害の防止効果を得るため、さらなる改良が必要である。そのためには、青枯病に対する抵抗性誘導剤として有効な作用を有する化合物を探索することが重要である。
<1> L体のアミノ酸を有効成分として含有し、前記L体のアミノ酸が、L−ヒスチジン、L−アルギニン、L−リシン、L−アスパラギン酸、L−グリシン、L−フェニルアラニン、L−プロリン、L−アラニン、及びL−グルタミンからなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする青枯病抵抗性誘導剤(但し、対象植物からウリ科を除く)。
<2> 対象植物が、ナス科及びアブラナ科である前記<1>に記載の青枯病抵抗性誘導剤。
<3> 対象植物(但し、ウリ科を除く)にL体のアミノ酸を吸収させる青枯病防除方法であって、
前記L体のアミノ酸が、L−ヒスチジン、L−アルギニン、L−リシン、L−アスパラギン酸、L−グリシン、L−フェニルアラニン、L−プロリン、L−アラニン及び、L−グルタミンからなる群から選ばれる少なくとも1種である青枯病防除方法。
<4> 対象植物が、ナス科及びアブラナ科である前記<3>に記載の青枯病防除方法。
<5> L体のアミノ酸を有効成分として含有し、前記L体のアミノ酸が、L−ヒスチジン、L−アルギニン、L−リシン、L−アスパラギン酸、L−グリシン、L−フェニルアラニン及びL−アラニンからなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする青枯病抵抗性誘導剤。
<6> 対象植物にL体のアミノ酸を吸収させる青枯病防除方法であって、前記L体のアミノ酸が、L−ヒスチジン、L−アルギニン、L−リシン、L−アスパラギン酸、L−グリシン、L−フェニルアラニン及びL−アラニンからなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする青枯病防除方法。
L体のアミノ酸は、それ自体には全く、又は、ほとんど青枯病菌(Ralstonia solanacearum)に対する増殖抑制作用を有さないのにもかかわらず、対象植物に処理すると青枯病防除効果を有する。なお、同じアミノ酸でもD体にはこのような効果は認められない。
なお、「青枯病防除効果」とは、青枯病菌の代謝等に直接作用することで菌の生育を阻害する効果を意味する。
また、本発明において、青枯病とは、土壌病原細菌であるRalstonia solanacearumの感染によって引き起こされる病気を指す。なお、本細菌がタバコにかかる場合、それによって起こる病気は立枯病という。
なお、これらのL体のアミノ酸は、単独でも2種以上を組み合わせてもよい。
この中でも、L−ヒスチジン、L−アルギニン、L−リシン、L−アスパラギン酸、L−グリシン、L−システイン、L−フェニルアラニン、L−プロリン、L−アラニン、L−グルタミン及びL−メチオニンからなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
また、これらのL体のアミノ酸は、天然物由来のものを使用できるため、環境負荷が小さいという利点もある。
本発明の青枯病抵抗性誘導剤を、上記L体のアミノ酸を含む液状物として用いる場合、溶媒としては、L体のアミノ酸の溶解、分散を阻害せず、対象となる植物に悪影響を及ぼさない溶媒である水やメタノールやエタノールなどが適宜使用され、通常、水が用いられる。なお、これらの溶媒は混合して使用してもよい。
有効成分である上記L体のアミノ酸の配合割合は、L体のアミノ酸の種類や剤型等を考慮して適宜選ばれ、固形物とする場合は30重量%以上が好ましく、液状物の場合には該液状物中の全不揮発成分に対して30重量%以上が好ましい。前記液状物中の全不揮発成分は、前記液状物を減圧下、37℃で蒸発乾固することにより得ることができる。
青枯病抵抗性誘導剤を対象植物に吸収させる方法としては、特に制限はなく、適宜選択することができる。例えば、粉剤、粒剤等の固形状の青枯病抵抗性誘導剤をそのまま、土壌に散布したり、混入する方法、液剤、乳剤、水和剤などの液状物として土壌に散布する方法、液状物中に根を浸漬する方法、還流状態の液状物に根を常に接触させる方法などが挙げられる。
例えば、水耕栽培及び岩綿栽培として、液状物もしくは固形物の青枯病抵抗性誘導剤を、対象植物の根から吸収させる場合、例えば、対象植物トマトの場合には、十分な青枯病防除効果を得るためのL体のアミノ酸の濃度は1mM以上であり、好適には5mM以上である。
また、土壌栽培の場合には、液状物もしくは固形物の青枯病抵抗性誘導剤を、対象植物の根から吸収させる場合、例えば、対象植物トマトの場合には、十分な青枯病防除効果を得るためのL体のアミノ酸の濃度は1mM以上であり、好適には5mM以上である。
浸漬時間は、対象植物が青枯病抵抗性誘導剤を十分に吸収する時間であればよく、通常、48時間以上である。なお、防除効果を確実に持続させるために、この間に、上記青枯病抵抗性誘導剤を含む液を適宜交換することがより好ましい。水耕栽培の場合には水耕液に有効濃度の青枯病抵抗性誘導剤を含有させて循環させてもよい。
なお、本発明の青枯病防除方法は、ナス科及びアブラナ科の植物に対してより効果的であり、トマト及びシロイヌナズナに対して特に効果的である。
L体のアミノ酸の青枯病抑制効果を確認するため、以下の実施例1〜4及び参考例1の実験を行った。
適量のL−ヒスチジンを、蒸留水に添加して均一になるまで攪拌することにより、最終濃度5mMのL−ヒスチジン溶液を得た。
次いで、プラスチック製育成ポット中で土壌栽培した4〜5葉期のトマト(品種:ポンデローザ)の根部を5mMのL−ヒスチジン溶液に48時間浸漬(24時間目で一度液を交換)し該溶液を吸収させた後、青枯病菌8107S株の菌液(1×107cfu/mL)を断根後直ちに10分間根が完全に浸るまで浸漬することにより接種し、30℃に制御された人工気象室(約5、000ルクス白色蛍光灯下を12時間照射)で引き続き栽培して、植物体地上部に現れた病徴を接種後1日目から14日間にわたり観察し、病徴の程度を数値化して算出した。
また、対照として、L−ヒスチジンを未添加の蒸留水によって、同様に処理したトマトに対して青枯病菌を接種し、同様の観察を行った。
図1に青枯病菌接種後経時的に地上部の病徴を数値化した結果を示す。
病微の程度(指数)は、植物体に現れた病徴を下記の5段階評価に従って数値化し、算出した。5段階評価は[非特許文献2]J Gen Plant Pathol70:115−119(2004)に記載の評価基準に従って実施した。
0:無発病
1:1葉が萎凋
2:2葉以上が萎凋
3:頂葉を除き萎凋
4:全身萎凋・枯死
病徴指数=(4×N1+3×N2+2×N3+1×N4+0×N5)/4×(N1+N2+N3+N4+N5)
(式中、N1〜N5は当該数値を示した個体の数である)。
図1において、対照として蒸留水を吸収させたトマトと比較すると、L−ヒスチジンを吸収させたトマトは明らかに病徴指数が低下していることが分かる。
また、図2にL−ヒスチジン処理及び対照それぞれの青枯病菌接種後7日目のトマトの様子を示す。対照区では激しい病徴が現れているのに対し、L−ヒスチジン処理区ではそのような病徴が現れていないことが分かる。これらの結果より、L−ヒスチジンはトマト青枯病防除効果を有することが示される。
実施例1と同様の手法で、最終濃度5mMのL−ヒスチジン溶液を得た。また、同様の方法で、最終濃度5mMのD−ヒスチジン溶液を得た。
次いで、土壌栽培した4〜5葉期のトマト(品種:ポンデローザ)の根部を5mMのL−ヒスチジン溶液、または5mMのD−ヒスチジン溶液に48時間浸漬(24時間目で一度液を交換)した後、青枯病菌8107S株の菌液(1×107cfu/mL)を断根後浸漬することにより接種し、30℃で培養した。
また、対照として、蒸留水によって、同様に処理したトマトに対して青枯病菌を接種し、30℃で培養した。
図3に青枯病菌接種後14日目の地上部の病徴を数値化した結果を示す。
対照と比較することにより、L−ヒスチジンは明らかに病徴指数が低下していることが分かる。一方、D−ヒスチジンでは、病徴指数の低下は限定的であり、L−ヒスチジンと比較すると非常に小さいものであった。
この結果から、L−ヒスチジン酸単独で青枯病菌によって引き起こされる青枯病に対する防除効果を示すこと、その効果はL体でのみで発現することが分かった。
青枯病防除効果がある農薬「バリダシン液剤5」(住友化学株式会社)とL−ヒスチジンとの対比を行った。
実施例1と同様の方法で作製した5mMのL−ヒスチジン溶液、もしくはバリダシン液剤5溶液(500倍希釈液(推奨使用濃度))を、4〜5葉期のトマト(品種:ポンデローザ)の葉に散布した結果と、同L−ヒスチジン溶液もしくはバリダシン液剤5溶液を根部に48時間浸漬(24時間目で一度液を交換)した後、青枯病菌8107S株の菌液(1×107cfu/mL)を断根後浸漬することにより接種し、30℃で培養した。また、対照として、蒸留水を用いて同様の処理を行った。
図4に青枯病菌接種後経時的に地上部の病徴を数値化した結果を示す。
トマト葉に対して、バリダシン液剤5は中程度の青枯病防除効果を示したが、L−ヒスチジンはそのような防除効果を示さなかった。
トマト根に対しては、バリダシン液剤5は中〜高程度の青枯病防除効果を示したが、L−ヒスチジンはバリダシン液剤5を上回る防除効果を示した。これらの結果は、バリダシン液剤5はある程度のトマト青枯病防除効果を示すものの、その効果はL−ヒスチジンよりも低いことがわかった。また、L−ヒスチジンによるトマト青枯病防除効果は根に処理して初めて発揮されることから、特に水耕栽培に対して有効である。
L−ヒスチジンの青枯病菌の増殖抑制効果を評価した。
CPG液体培地3mL(ストレプトマイシン100ppmを含む)に最終濃度5mMになるようL−ヒスチジンを添加した後、青枯病菌8107S株を最終濃度1×107cfu/mLになるように接種し、希釈平板法により培養0時間及び培養24時間後の青枯病菌濃度を定量した。また、対照として、蒸留水を用いて同様の評価を行った。結果を図5に示す。
図5から、L−ヒスチジンを添加した場合においても、24時間後の青枯病菌の増加を抑制できていないことが確認された。このことから、上記実施例1〜3で確認されたL−ヒスチジンの青枯病防除効果は、青枯病菌に対する抗菌活性によるものではないことが確認された。
L−ヒスチジン以外のL体のアミノ酸を使用して、青枯病の抑制効果の評価を行った。
適量のL−ヒスチジン、L−アルギニン、L−リシン、L−グリシン、L−フェニルアラニン、L−アスパラギン酸、L−システイン、L−プロリン、L−アラニン、L−グルタミン及びL−メチオニンをそれぞれ蒸留水に添加して均一になるまで攪拌することにより、それぞれ最終濃度5mMのL体のアミノ酸の溶液を得た。
次いで、土壌栽培した4〜5葉期のトマト(品種:ポンデローザ)の根部を、それぞれのL体のアミノ酸の溶液に48時間浸漬(24時間目で一度液を交換)した後、青枯病菌8107S株の菌液(1×107cfu/mL)を断根処理にて接種し、30℃で培養した。また、対照として、蒸留水によって、同様に処理したトマトに対して青枯病菌を接種し、30℃で培養した。図6に青枯病菌接種後14日目の地上部の病徴を数値化した結果を示す。図6から、塩基性アミノ酸であるL−ヒスチジン、L−アルギニン、L−リシン、酸性アミノ酸であるL−アスパラギン酸、非電荷アミノ酸であるL−グリシン、L−フェニルアラニン、L−システイン、L−グルタミン、疎水性アミノ酸であるL−プロリン、L−アラニン、L−メチオニンのすべてのL体のアミノ酸に青枯病の抑制効果があることが確認された。これらすべてのアミノ酸に共通する化学構造が、R−CH(NH2)COOH(Rは置換基)であること、および、該化学構造のキラリティー(L体かD体か)が青枯病抵抗性誘導活性に対して大きな影響を有することを考慮すると、前記化学構造を共有するすべてのL体アミノ酸が青枯病抵抗性誘導活性を有すると考えられる。
実施例1と同様の手法で、最終濃度5mMのL−ヒスチジン溶液及び最終濃度5mMのD−ヒスチジン溶液を得た。
次いで、土壌栽培した5週齢のシロイヌナズナ(環境型:コロンビア−0)の根部をL−ヒスチジン溶液、D−ヒスチジン溶液のそれぞれに48時間浸漬(24時間目で一度液を交換)した後、青枯病菌RS1000株の菌液(1×107cfu/mL)を断根後後直ちに20分間根が完全に浸るまで浸漬することにより接種し、28℃に制御された人工気象室(約5、000ルクス白色蛍光灯下を12時間照射)で培養して、植物体地上部に現れた病徴を接種後1日目から19日間にわたり観察し、実施例1と同様に病徴の程度を数値化して算出した。
また、対照として、ヒスチジンを未添加の蒸留水によって、同様に処理したシロイヌナズナに対して青枯病菌を接種し、同様の観察を行った。
図7に青枯病菌接種後経時的に地上部の病徴を数値化した結果を示す。対照及びD−ヒスチジン溶液と比較することにより、L−ヒスチジンは明らかに病徴指数が低下していることが分かる。このように、L−ヒスチジンにはシロイヌナズナの青枯病に対する優れた抑制効果があることが確認された。
現在、食品加工によって生じた産業廃棄物の処理が大きな問題となっているが、食品はL体のアミノ酸を多く含んでおり、そのような食品の加工後に生じる廃棄物は青枯病防除に活用できる可能性があり、その活用が達成できた場合、L体のアミノ酸を新たに生産するコストが省け、また、産業廃棄物処理の問題も解決できるなど、大きな経済的・社会的効果が望める。
Claims (6)
- L体のアミノ酸を有効成分として含有し、前記L体のアミノ酸が、L−ヒスチジン、L−アルギニン、L−リシン、L−アスパラギン酸、L−グリシン、L−フェニルアラニン、L−プロリン、L−アラニン、及びL−グルタミンからなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする青枯病抵抗性誘導剤(但し、対象植物からウリ科を除く)。
- 対象植物が、ナス科及びアブラナ科である請求項1に記載の青枯病抵抗性誘導剤。
- 対象植物(但し、ウリ科を除く)にL体のアミノ酸を吸収させる青枯病防除方法であって、
前記L体のアミノ酸が、L−ヒスチジン、L−アルギニン、L−リシン、L−アスパラギン酸、L−グリシン、L−フェニルアラニン、L−プロリン、L−アラニン及び、L−グルタミンからなる群から選ばれる少なくとも1種である青枯病防除方法。 - 対象植物が、ナス科及びアブラナ科である請求項3に記載の青枯病防除方法。
- L体のアミノ酸を有効成分として含有し、前記L体のアミノ酸が、L−ヒスチジン、L−アルギニン、L−リシン、L−アスパラギン酸、L−グリシン、L−フェニルアラニン及びL−アラニンからなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする青枯病抵抗性誘導剤。
- 対象植物にL体のアミノ酸を吸収させる青枯病防除方法であって、前記L体のアミノ酸が、L−ヒスチジン、L−アルギニン、L−リシン、L−アスパラギン酸、L−グリシン、L−フェニルアラニン及びL−アラニンからなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする青枯病防除方法。
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