JP7313150B2 - グリカンコンポジット配合物で光合成生物を処理し、収穫物の品質及び量を高めるための配合物及び方法 - Google Patents
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Description
本願は、2016年4月29日に出願された仮出願第62/329,226号の優先権を主張するものである、その開示は本発明の一部として援用する。
本明細書に開示される実施形態は、光合成生物、例えば、農作物を含む光合成生物の圃場を処理し、かつ/又はそれらの成長を、分岐グリカン脱グリコシル化物成分を配位錯体成分とともに含むグリカンコンポジットの組成物を含む配合物で増進するための方法に関する。さらに、対象とする液体組成物では、上記配合物は、それらの配合物を輸送及び貯蔵に適したものとする1以上の保存剤を含み得る。本明細書に開示される実施形態は、光合成生物にグリカンコンポジットを送達するための系を含む。
本明細書に開示される実施形態は、1以上の分岐グリカン脱グリコシル化物と遷移金属2+配位錯体からなるグリカンコンポジット配合物の光合成生物への施与に関する。
本明細書に開示される実施形態の目的は、光合成生物を処理し、作物の品質及び収量を高めるための方法及び配合物を提供することである。これらの配合物は、1以上の分岐グリカン脱グリコシル化物を遷移金属2+配位錯体とともに含み、それにより、グリカンコンポジットを形成する。実施形態は、グリカンコンポジットの配合物のための方法及び組成物を提供する。
そうではないことが定義されない限り、本明細書で用いられる全ての技術用語及び科学用語は、当技術分野におけるそれらの従来の意味を有する。本明細書で使用する場合、以下の用語は割り当てられた意味を有する。
本明細書に開示される特定の実施形態に従う方法及び配合物は、例えば、植物などの上述の光合成生物のいずれかを処理するために、また、収穫物の品質を高め、成長を高め、かつ/又は品質及び量を高めるために設計される。これは、1以上の分岐グリカン脱グリコシル化物と特定の遷移金属2+配位錯体からなるグリカンコンポジット配合物を施与することによって達成することができる。本配合物は、乾燥形態又は液体形態で光合成生物に直接施与することができる。特定の実施形態では、液体配合物は、輸送及び貯蔵期間中の損傷の防止のための保存剤をさらに含み得る。本明細書に開示される方法は、グリカンコンポジットを光合成生物による取り込みに容易に利用可能とする。
本明細書に開示される特定の実施形態は、グリカンコンポジットの成分である分岐グリカン脱グリコシル化物を提供する。以下、この分岐グリカン脱グリコシル化物成分は、グリカンコンポジットの「グリカン」又は「脱グリコシル化物」成分と呼称する。
Galは、ガラクトピラノシルを意味し;
Glcは、グルコピラノシルを意味し;
GlcNAcは、N-アセチルグルコサミノシルを意味し;
GalNAcは、N-アセチルガラクトサミノシルを意味し;
Glyは、グリコピラノシルを意味し;
Lacは、ラクトシルを意味し;
Araは、アラビノシルを意味し;
Manは、マンノピラノシルを意味し;かつ
Mannは、ポリ-Manを意味する。
本明細書に開示される実施形態は、グリカンコンポジットの遷移金属2+配位錯体組成物を提供する。特定の実施形態では、遷移金属2+配位錯体は、金属2+成分と1以上の陰イオン成分からなる。特定の金属2+は、グリカンの適切な結合のためにホロタンパク質構造に組み込まれる。特定の金属2+が無いとこのタンパク質構造は不完全であり、コンジュゲートに対する立体配座を欠く。従って、これらの好ましい金属2+には、カルシウム(Ca2+)及びマンガン(Mn2+)が含まれ、Ca2+とMn2+は自然にホロタンパク質結合部位を生じるので、両方を一緒に適用することが好ましい。しかしながら、常にCa2+の存在下で、コバルト(Co2+)、ニッケル(Ni2+)、及び亜鉛(Zn2+);ならびにそれらの組合せから選択される1以上のDブロック遷移金属2+を含むMn2+以外の好適な遷移金属2+が付加、置換又は配合されてもよい。加えて、鉄(Fe2+)及びマグネシウム(Mg2+)及び/又は1以上の上述のDブロック遷移金属2+の存在は、Ca2+及びMn2+によるホロタンパク質の構造的立体は遺伝子座をさらに支持し得る。これらの金属2+及び/又はそれらの水溶性塩は、液体又は固体としてグリカンコンポジットに量り込まれ、例えば、0.1~100ppm Ca2+、0.1~100ppm Mg2+、0.1~10ppm Fe2+、0.1~10ppm Mn2+、0.1~10ppm Zn2+、0.001~1ppb Co2+、及び0.001~0.1ppb Ni2+の範囲で適用される。
グリカンコンポジット(GC)は、それぞれ所望の特性を全体に与える、異なる化学的特徴を有するいくつかの化合物から構成される。グリカンコンポジットの成分が圃場で作物に個別に施与される場合には性能は一貫しないことを見出すことは最も明瞭なことであった。各成分を別の植物集団に直接施与することは可能であるが、有益な効果を欠くために好ましいものではない。従って、機能的な例示的グリカンコンポジットを確認するための試験を行い、同時に、分離した成分のそれぞれが単独では十分に機能しなかったことを示した。
バーピースイートコーン品種Bi-リシオウス雑種の発芽及び初期成長を、コンポジット配合物の種々の細胞に対する応答に関して試験した。実生成長の迅速検定は水耕栽培で行い、水性培地は滅菌し、冷却した。処理前に種子を検査して異常に大きい、小さい又は損傷した種子を除いた。植物は呼吸のために暗黒下、30℃で維持した。正確に48個の種子を15cmの無菌ディスポーザブルプラスチックペトリ皿内の、栄養対照液又は処理液で湿らせた円形ワットマン濾紙上に播いた。処理当たり8回の反復とした(n=8)。30時間後に対照の50%に幼根の出現が見られた場合を発芽とした。処理及び対照溶液は、栄養素を脱イオン化超純水に溶かすことによって調製した。Ni2+及びその他の金属の混入を防ぐために、ステンレス鋼製の容器及び撹拌装置の代わりに、プラスチック製の実験器具を用いた。栄養素による交差汚染は、使用後に即、プラスチック器具を廃棄することによって避けた。保存溶液は試薬級の化合物から作製した。本研究のGCのグリカン保存水溶液は、酢酸:無水酢酸:硫酸25:25:1中でのアイボリーナット粉のアセトリシスによって得られたMannグリカン脱グリコシル化物1~15%であった。0.0001~5%Ca2+ならびに遷移金属Fe2+、Mn2+、Zn2+、Co2+、及びNi2+(Cat)は、CMSと略される1mMクエン酸、5mMリンゴ酸、及び1mMコハク酸のブレンド中での金属イオン封鎖によって調製した。GCは、10μM Mann濃度で施与した。EDTAと略されるCa-EDTA塩及びMn-EDTA塩が限定されたイオンである。施与した他の濃度は、1μM Man3及び100μM Man1であった。Man1-CatCMSは、Man1-EDTAなどとの比較のためにCat-CMS遷移金属2+配位錯体とともに配合した。水を陰性対照とした。
表2に示されるように、GCで処理したトウモロコシ種子は、分離した成分、Cat、グリカン、CMS単独に比べて発芽平均数に高い有意性の加速化を示した(p=0.000)。CMS、グリカン、及びCatの計数値は水と同じであり、水とCatの間に差は無かった。全GCは、G-EDTAに比べて有意な向上を示した。GCは、CaMn-CMSを伴うグリカンに比べてボーダーラインの有意な向上を示し、全Catが、限定されたイオンの寄与を超えてGCの有効性を向上させたことを示している。従って、GCにおいては、CatとCMSの両方が発芽に寄与した。さらに、グリカンがMan1で置換された、又はMan3がCat CMSで置換されたコンポジット配合物は、限定されたイオンを伴う、また、呼吸を高めなかったEDTA塩を伴うMan1及びMan3配合物に比べて、有意な発芽の向上を示した。
全GCでは、成分は呼吸及び成長に寄与したが、これに対し、別個に施与した個々の成分は機能しなかった。Cat、特に、CMS遷移金属2+配位錯体において遷移金属2+を完全に補うと、限定されたイオン配合物に比べて製品が有意に向上した。呼吸を促進した遷移金属2+配位錯体の好適な陰イオン成分の選択は、促進しなかったEDTAに比べて有意にGCに寄与した。注目すべきは、グリカン及びMan3コンポジットの抗力は、Man1より大きい桁であり、双方ともMan1よりも低用量で発芽を示した。コンポジットは、Man1配合物及びMan3配合物の有意な向上に向けて適用可能であることが判明したが、これは本研究の予期されない結果であった。特に、遷移金属2+-アルキルアミド配位錯体を伴うGCの発芽後施与は、特に酸素分圧が低下した環境で、光合成産物の蓄積傾向をもたらした。例えば、レタスの葉の収穫1週間前のGC-CaMnEDDHA 1施与は、全GC及び対照よりも高いブリックスをもたらした。
冷蔵、乾燥、暗黒貯蔵条件下で維持しつつ、乾燥形態又は液体形態で輸送され得る10ppm~30%濃縮物としてグリカンコンポジット製品を提供することが有利な場合が多いが、グリカンコンポジットを含む有機化合物に付随することは、その錯体が種々の雑多な微生物ならびに植物細胞によって消費されるということである。従って、特に水性製品の損傷から組成物を保護するための方策をとならなければならない。特に液体組成物の貯蔵のため、製品の安定性を高めるために配合物に好適な保存剤を組み込むことができる。商業的保存剤としては、殺生物剤及び殺菌剤、例えば、以下のもの:過酸化物;次亜塩素酸ナトリウム;漂白剤;酸;塩基;酸化剤;ホルムアルデヒド放出保存剤、例えば、1,3-ジメチロール-5,5-ジメチルヒダントイン、クオタニウム-15、ブロノポール、ジアゾリジニル尿素、ヒドロキシメチルグリシン酸Na;銀;酢酸銅;過マンガン酸塩;ジニトロモルホリン;フェノール、例えば、4-クロロ-3-メチルフェノール及び2-フェニルフェノール;チアゾリノン及び好ましいイソチアゾリノン(IT)、例えば、ベンゾイソチアゾリノン(BIT)、メチルクロロイソチアゾリノン及びメチルイソチアゾリノン(MIT)が含まれる。ITは、1~800ppmの範囲のフィトブランド抗微生物剤である。保存剤は、表示率1ppm~1%の範囲で液体グリカンコンポジット濃縮物に配合するために推奨される。例えば、液体濃縮物中50~750ppm、好ましくは100~300ppmの範囲のBITが安全かつ有効である。従って、グリカンコンポジットの液体配合物は、いずれの抗微生物剤とブレンドしてもよく、さらにそれらは本明細書に開示される実施形態の通り、フィトブランド保存剤から選択しなければならない。生産性向上のために光合成生物群に施与する前に希釈するための、濃縮製品組成物として10ppm~30%グリカンコンポジットで存在するグリカンコンポジット製品において、好適な濃縮物は、1ppm~20%の範囲の1以上のグリカン脱グリコシル化物と1ppm~10%の範囲の1以上の遷移金属2+配位錯体と50ppm~1%の重量範囲の保存剤を含む。
植物成長調整剤グリカンコンポジットの効力に対する保存剤の効果を比較した。実験では根成長を定量した。結果は、保存剤によって貯蔵後1か月間効力が保持されたことを示した。これに対して、保存剤不含の配合物は活性を失った。
発芽後初期のフダンソウ(ベータ・ブルガリス(Beta vulgaris)亜種シクラL.(cicla L.)栽培品種「Fordhook(登録商標)Giant」)の根の成長を、保存剤BITを添加したグリカンコンポジット(GC)に対する応答に関して試験した。抗微生物剤効果が狭く、食品用途に適切でなかったか、又は抗微生物剤用量で植物毒性があった予備試験の保存剤は除いた。フダンソウ発芽体の根は、GCの施与1週間以内に長さに成長向上の応答を示した。振盪しながら水グリカンコンポジットへのブレンドを開始するために分岐N結合グリカン、100ppmMan3GlcNAc2脱グリコシル化物を選択した。グリカンコンポジットは、グリカン水溶液中5mMリンゴ酸陰イオン成分を水性金属2+-硝酸塩とともに撹拌することによりさらに配合し、1~5ppm Ca2+及び遷移金属、1~3ppm Fe2+、0.1~0.5ppm Mn2+、0.2~1ppm Zn2+、0.01~0.1ppb Co2+、及び0.001~0.01ppb Ni2+の5mMリンゴ酸遷移金属2+配位錯体を得た。保存剤プロキセル(商標)GXLをIT抗微生物剤から選択し、100~200ppmの範囲で貯蔵するために1ppm~30%の液体製品濃縮物に適用した。配合物を試験前に35℃で1か月間貯蔵した。濃縮配合物は、実生の処理直前に必要に応じて水で希釈した。溶液には、必要とされる他の元素の試薬級化合物を配合した。
保存剤不含のグリカンコンポジット処理した発芽後のフダンソウ実生は、IT含有の同じ配合物の半分の効力の損失を示した。平均±SEの結果を表3に示す。IT不含の2倍(2×)濃度のコンポジット配合物は、対照より高い値の重量、さらにIT含有の1×濃度より20%低い収量をもたらした。保存剤不含の配合物は、1か月の貯蔵後にそれらの効力の少なくとも半分を失った。保存剤含有のGC配合物の元の効力の保持は、エンドユーザーへの売却及び施与まで貯蔵されなければならない全ての製品の明らかな改良を示す。
例示的グリカンコンポジットの静水圧の向上
プルメリア花の圃場は、約1500~1700μアインシュタイン/m2/秒の高光度下、約20~30%の低~中等度の湿度で従来通りの栽培とした。これらの環境条件下、毎日の静水圧応答を午後に観測した。一般に、早朝では、顕花植物の静水圧は高いが、昼下がりには葉がしおれ始める。この高から低の静水圧を示す日中しおれのサイクルは、上向きから下向きへおよそ5~20ミリメートル(mm)変化する葉の高度として視覚的に識別可能であった。静水圧の上昇は成長の先行条件であり、特に日中に茎葉の高度の変化に従って測定した。本試験の目的は、葉の高度のmm変化を測定し、水性栄養素対照の応答を、1~25mlの0.1~5ppmEthanグリカンコンポジットの単回処理が根に行われた植物と比較することによってプルメリアの静水圧の変化を記録することであった。グリカンコンポジット配合物は上述の実施例6から得られたものであり、所望により、他の例示的グリカンコンポジットも静水圧の上昇のために施与してよい。例えば、有効量の1~200ml 0.1~5ppm部分加水分解インベルターゼ脱グリコシル化物を午前8実施例に根に施与し、静水圧の上昇を示す茎葉高度のその後の上昇は正午まで見られ、対照は同時点で静水圧の低下を示した。4Lプラスチック容器中のプルメリア・オブツサL.(Plumeria obtusa L.)品種オブツサ植物を、直射日光の環境条件に1週間馴化させ、1週間に1回晩に灌水しながら、静水圧の昼間変化の一貫性をさらに観測した。灌水と灌水の間の周の半ばに、午前中遅くに葉のベースライン高度を測定し、定規に印を付け、後に、処理5時間後の同じ葉のmm高度と比較した。
低高度用の例示的グリカンコンポジット系
日陰における栄養素対照のカノーラ栄養成長を、分岐N結合グリカンコンポジットで処理したカノーラの日陰集団と比較し、さらに、比較的光の少ない環境で有益な生産性の向上があったかどうかを決定するために、処理集団と対照集団を日陰無しで栽培した。カノーラ種子を36セルのプラスチック平板に播種し、日陰対照及び日陰植物のグリカンコンポジット処理を50%シェードクロス下に置いた場合、1か月後に一様な成長を示した。日陰無しの植物は1500~1800μEin/m2/秒の範囲の自然正午最大光度下、及び50~85%シェードクロス下に置き、低光度は100~900μEin/m2/秒の範囲又は最大の半分より低い光度とした。葉面用界面活性剤による葉面処理を施し、約100ガロン/エーカーをしたたるまで散布した。完全日光対照及び日陰栄養素対照を、同じ条件下でカノーラ植物に施与した葉面用グリカンコンポジットと比較した。グリカンコンポジット組成物は以下の順序:1~100μM Ethan;0.1~25mMクエン酸塩;0.1~2ppm Mn-CMS;1~25ppm Ca-CMSで水に溶かし、DAP、DKP又はKOHでpH5.5に調整した。2週間後に植物を収穫し、70°のオーブンで48時間、低温乾燥させた。個々の植物のシュートを秤量し、平均乾重及び集団の平均の一様性のT検定を下表にまとめる。
糖タンパク質由来グリカン脱グリコシル化物のための例示的工程
多くの糖タンパク質が、タチナタマメなどのマメ科植物の種子から処理され得る、又はいくつかの酵素からの脱グリコシル化によるグリカンを含有する。インベルターゼは、全糖タンパク質重量の4分の3を占め得る内部コア又は外部突起の好適なグリカン成分を有するパン酵母から商業的に製造される酵素である。インベルターゼは、GalManタンパク質;Mann、例えば、Man1-6、マンノトリオース、マンノテトラオース、及びマンノペンタオース;GalnMann、例えば、Gal2Man及びGal2Man2;GalnMann-N-グリカン、例えば、Gal2Man4GlcNAc及びGal4Man10GlcNAc2;Mann-N-グリカン、例えば、Man3GlcNAc、好ましくはMan1-15GlcNAc2などの末端Man配位子を有する好ましい分岐グリカンを有する。270kDaでは、糖タンパク質は大きすぎて茎葉に浸透できない。従って、酵素消化と比較するためのベースラインを確立するために、主として、糖タンパク質、好ましくはインベルターゼからグリカン脱グリコシル化物を放出させるための実験室工程を行った。
受粉媒介者のための例示的濃縮物
インベルターゼを、200グラムのインベルターゼを1リットル0.2N KOH水溶液にブレンドし、4時間蒸煮することにより、塩基性水溶液中で変性させた。撹拌しながら、50%のクエン酸を加え、この溶液を12時間80°に加熱した。冷却後、溶液をNH4OHでpH6に調整し、その後、1% Ca、1% Mg、1% Catを加え、水で2Lとした(QID 2 L with water)。最終10%の部分加水分解インベルターゼ溶液は、3~7%の分岐0結合と図2に示されるものを含むN結合脱グリコシル化物のブレンドを含有していた。この濃縮物を、適当な容量の、KOH、NH4OH、Ca(OH)2、MnCO3、炭酸カルシウム、貝殻粉、HCl、H2SO4、リン酸、MAP、DAP、DKP、MKPなどの栄養素から選択される塩基及び/又は酸、好ましくは蛎殻粉の添加によりpH4~8の範囲、好ましくはpH5に調整した。旺盛な作物成長は、以下の好ましい比率で配合され得る栄養素元素の存在によって補助された:一次植物栄養素N-P-K、各1~25%;二次栄養素0.1~1%Ca、0.05~0.5%Mg、0.1~1%S;及び/又は微量栄養素0.0001~0.02%B、0.0001~0.1%Cl、0.0001ppb~0.005%Co、0.001~0.05%Cu、Fe0.01~0.3%、0.02~0.1%Mn、0.01ppb~0.005%Mo、0.001~0.05%Zn、0.001~0.1%Na、及び0.0001~1ppb Ni。グリカンコンポジットは好ましくは、Fe、Mn、Ni、Co、Znの1以上から選択されるDブロック遷移金属2+;及び呼吸加速因子及び多座キレート剤などから選択され陰イオン成分を添加してもよい。液体濃縮物の保存を考慮して、液体グリカンコンポジット濃縮配合物には、例えば、1ppm~800ppmの範囲の上述のIT、好ましくは100~200ppmの範囲のBITから選択される保存剤が不可欠であった。
トマトの栽培にとってストレスとなる乾燥条件下で、IGCを植物に施与し、栄養素対照と比較した。IGCは、対照よりも処理されたトマトの全般的成長、収量及び品質を有意に向上させた。IGCシードコートで処理したトマト種子は迅速な発芽を示した。
トマト栽培品種Steak Sandwich雑種種子(Burpee(登録商標))種子を暗黒下、32°の自動制御環境条件下で発芽させた。発芽1週間後、45°:32°LD;10%相対湿度;16:8時間LD;及び日中、最大1800μmol光子m-2s-1の光合成有効放射(PAR)のほぼ晴天の日の乾燥環境で栽培するために屋外に移植した。検討下の試験植物及び対照植物への溶液の施与を同時に行い、全ての植物を適正試験所規範に合致する同一の条件に曝した。根を均一に含水させ水の損傷なく排水されるよう維持するのに十分な化学溶液灌漑を維持した。植物の反復集団をプラスチックTLC Pro 606トレーの、125ml容量の36セルのそれぞれで、無土壌培地を含有する33cm径のプラスチックポットに移植するまで栽培した。対照トマト及び処理トマトの大きさ及び草勢を合わせ、小さいもの、損傷したもの又は病害植物及び種子は、一様な反復を形成するために排除した。3回の葉面施与のための容量は、施与されるグリカンコンポジット中0.1~1ppmのインベルターゼ脱グリコシル化物グリカンブレンド含量を有する200L/Haに対して較正した。フレーバーのレベルの指標としての甘みは、個々のトマトから絞ったサップネクターのブリックスとして、較正済みのデジタル屈折計(Reichert)を用いて測定した。
IGCでコーティングしたトマト種子は、発芽の促進を示した。処理した種子の全反復は60時間で50%の発芽を示した。これに対し、対照は72時間後に全てのディッシュで50%の発芽を示した。
種子をIGCで処理した後の迅速な発芽は、呼吸の向上の指標であり、全ての植物は呼吸するので、なぜCAM、C3及びC4の種がグリカンコンポジットに応答したかを説明する。グリカンコンポジットの作用による光合成産物フラックスの内因的調節は、フレーバー品質を改善するためのサップネクターのトマトブリックス上昇と一致していた。乾燥区の環境ストレス下、グリカンコンポジット処理によるトマト栽培は、対照に比べて品質及び量の向上を示した。IGCによる光合成産物の流動の調節は、呼吸減速因子、フレーバー増強のための10~200ppmのサイトカイニン、又は収量の増大のための呼吸加速因子の任意選択の同時施与によってさらに誘導された。さらに、O2不足の条件下、植物体当たり30~100mlのO2発生剤H2O2の添加は、収穫物の高い品質及び量の一貫性を保つために根の健康を維持した。
例示的部分加水分解タラガム(HTG)
タラガムは大量に商業的に入手可能であり、この種は上述のアセトリシス工程による脱グリコシル化に好適な分岐GalMan3単位の大きなポリマーを含有する。すなわち、グリカン脱グリコシル化物は、食品級のタラガムからアセトリシス(酢酸:無水酢酸:硫酸 25:25:1v/v、60~80℃、24~96時間)又はニトロリシス(クエン酸:無水酢酸:硝酸 20:20:10)により誘導され、部分加水分解分岐GalMan3-脱グリコシル化物が得られる。部分加水分解タラガム(HTG)脱グリコシル化物としてのグリカンは、50~200ppm濃度の範囲のグリカンコンポジットで高い効力を示した。グリカン成分として、グリカンコンポジット成分の存在下でのみ活性を示すHTGを、次のような方法を用いて検討した。
インベルターゼ液体濃縮物
インベルターゼ糖タンパク質は、コア及び表面Mannポリマーを有するタンパク質からなる。従って、これらの糖タンパク質は、部分加水分解されるとMann脱グリコシル化物を生じた。グリカンコンポジットとして配合し、光合成生物に施与すると、インベルターゼ脱グリコシル化物は光合成から呼吸へエネルギーの流動を調節した。インベルターゼ由来のN結合分岐鎖脱グリコシル化物を含有する濃縮グリカンコンポジット配合物を、水で光合成生物に対する圃場用量10ppb~5ppmに希釈し、発芽検定に適用したところ、10ppbインベルターゼ脱グリコシル化物という低いレベルで強い潜在的活性を示した。
好ましくは0.2N KOH、NH4OH、及びCa(OH)2から選択される40mlの強塩基に、好ましい活性200,000 Sumner単位/gを有する10~12gの乾燥インベルターゼ粉末を振盪しながら加え、アルカリ水溶液を2~24時間、60~80℃に蒸煮した。次に、20gのクエン酸を撹拌しながら加え、この溶液を3~12時間、60~80℃で蒸煮した。加熱温度が低いほどインキュベーションは長く、この工程の後に室温まで冷却した。好ましくはKOH、NH4OH、及びCa(OH)2から選択される好適な塩基を振盪しながら加えてpH4~6に調整した。10%インベルターゼ脱グリコシル化物となるように容量を100mlとした。1~6ppm Cat保存溶液を調製し、1ml 10%インベルターゼ脱グリコシル化物を1L Cat保存溶液に希釈し、100ppmインベルターゼ脱グリコシル化物液体濃縮物とした。100ppm BITを振盪しながら加え、インベルターゼ脱グリコシル化物液体濃縮物を完成させた。
10mlのインベルターゼ脱グリコシル化物100ppm液体濃縮物を1Lの水に希釈して1ppmインベルターゼ脱グリコシル化物とし、次いで、必要に応じて1、10、及び100ppbに連続希釈を行った。葉面施与は、0.5g/L Silなどの1以上の農業用界面活性剤の添加を必要とした。10ppb~5ppmインベルターゼ脱グリコシル化物の範囲の低濃度の施与が有効であり、対照に比べて有意に早い発芽ならびに光合成生物の収穫物の品質及び量の向上を示した。インベルターゼ脱グリコシル化物からなるグリカンコンポジットによる光合成産物の流動の調節は、呼吸減速因子、フレーバー増強のための1~100ppmジベレリンの同時施与によってさらに適合された。さらに、O2不足の条件下で、10g CaO2を含む1L培地の補給は収穫物の品質及び量を維持した。
例示的部分加水分解植物ガム
植物ガムは、以下の方法に従って部分加水分解された分岐鎖高マンナン含量に関して選択した:グアーガム、コンニャクガム、ローカストビーンガム、タラガム及びアイボリーナットガムを個別に1%w/wガムとして60~80°の水に振盪しながら溶かした。各ガム溶液に1~3N硝酸及び5~25%無水酢酸を加えた。これらの溶液を70~80°で1~8時間維持した。これらの溶液を30~40°に冷却し、Ca(OH)2、KOH及び/又はNH4OHでpH3.5~4に調整した。これらの溶液に、30~50%クエン酸を加えて飽和させ、1~24時間60~80℃に加熱した。溶液を室温まで冷却し、Ca(OH)2、KOH、MnCO3及び/又はNH4OHでpH5~6に調整した。10倍Catを部分加水分解したガム溶液に溶かして0.1%ガムとした。Catで連続希釈して種々の用量のサンプルを得、栄養素対照溶液と比較した。部分加水分解した植物ガムからなるグリカンコンポジットの例示的成分を下記の成分の表に示す。
ディッシュ当たりラディッシュ種子30個を、20反復のGosselin発芽ディッシュ内の、湿らせた円形ワットマン598種子培養濾紙上に播いた。種子は呼吸だけを維持するために暗黒中、27°の一定温度で維持した。発芽は、種子の50%に幼根出現が見られた時点G50で確定した。
例示的インベルターゼグリカンコンポジット液体濃縮物
材料:MaxInvert 200インベルターゼ粉末(DSM)
無水クエン酸(Brandt)
インベルターゼグリカンコンポジットの高濃縮液体溶液を、有効なインベルターゼを飽和クエン酸溶液中で80°に加熱しながら変性及び脱グリコシル化することによって調製した。まず50%飽和クエン酸を水で調製した。500mlの飽和クエン酸溶液に、100g MaxInvert 200インベルターゼ乾燥粉末を、凝集を避けるために振盪した(300~800rpm)酸溶液中にゆっくり加えた。インベルターゼが分散した後、発泡を最小限にするために撹拌を100rpmに落とした。この溶液を80°に加熱し、低速の100rpmで撹拌しながら75~85°で8時間維持したところ、インベルターゼを部分加水分解するこの工程から、グリカンコンポジットのグリカン成分のブレンドである脱グリコシル化物が得られた。室温に冷却した後、保存剤100ppm BITを撹拌しながら加え、総容量を水で500mlとし、20%グリカン溶液を作製した。
Claims (13)
- 分岐グリカン脱グリコシル化物と1以上の遷移金属2+配位錯体を含むグリカンコンポジットであって、
前記分岐グリカン脱グリコシル化物が、分岐Glym-n(ここで、m及びnは、m=1~8及びn=1~8の分岐を表す。)を有するO結合グリカン及びN結合グリカンからなる群から選択され、
前記1以上の遷移金属2+配位錯体が(a)1以上の陰イオン成分と(b)1以上の金属2+成分を含み、前記グリカンコンポジットの遷移金属2+配位錯体の陰イオン成分が呼吸加速因子であるアコニット酸イオン、クエン酸イオン、フマル酸イオン、グルタル酸イオン、リンゴ酸イオン、オキサロ酢酸イオン、コハク酸イオン、それらの酸及び塩からなる群から選択される、前記グリカンコンポジット。 - 前記分岐グリカン脱グリコシル化物が分岐Manm-Glyn(ここで、m及びnは、m=1~8及びn=1~8の分岐を表す。)である、請求項1に記載のグリカンコンポジット。
- 分岐グリカン脱グリコシル化物と1以上の遷移金属2+配位錯体を含むグリカンコンポジットであって、
前記分岐グリカン脱グリコシル化物が、分岐メチル(Man)n、分岐メチル-D-Mann、分岐GalmMann、分岐GlcmMann、分岐GaljGlcmMann(ここで、j、m及びnは、j=1~8、m=1~8、n=1~8の分岐を表す。)及びそれらの組合せ、分岐MannN-グリカン、分岐MannGlcNAc2、分岐Man4-7GlcNAc1-2、分岐Man1-24GalNAc1-2、分岐Man1-3GlcNAc1-2、分岐Man8-15GlcNAc1-2(ここで、nはn=1~24の分岐を表す。)及びそれらの組合せからなる群から選択され、
前記1以上の遷移金属2+配位錯体が(a)1以上の陰イオン成分と(b)1以上の金属2+成分を含み、前記グリカンコンポジットの遷移金属2+配位錯体の陰イオン成分が呼吸加速因子であるアコニット酸イオン、クエン酸イオン、フマル酸イオン、グルタル酸イオン、リンゴ酸イオン、オキサロ酢酸イオン、コハク酸イオン、それらの酸及び塩からなる群から選択される、前記グリカンコンポジット。 - 1以上の保存剤をさらに含む、請求項1又は3に記載のグリカンコンポジット。
- 前記1以上の保存剤がベンゾイソチアゾリノン、メチルクロロイソチアゾリノン、メチルイソチアゾリノン、及びそれらの組合せからなる群から選択される、請求項4に記載のグリカンコンポジット。
- 前記分岐グリカン脱グリコシル化物がトリマンノピラノシル-N-グリカンである、請求項1に記載のグリカンコンポジット。
- 光合成生物に、1以上の分岐グリカン脱グリコシル化物と1以上の遷移金属2+配位錯体を含むグリカンコンポジットを含む有効量の配合物を施与することを含む、前記生物の呼吸成長を増進する方法であって、
前記分岐グリカン脱グリコシル化物が分岐Glym-n(ここで、m及びnは、m=1~8及びn=1~8の分岐を表す。)を有するO結合グリカン及びN結合グリカンからなる群から選択され、
前記1以上の遷移金属2+配位錯体が(a)1以上の陰イオン成分と(b)1以上の金属2+成分を含み、前記グリカンコンポジットの遷移金属2+配位錯体の陰イオン成分が呼吸加速因子であるアコニット酸イオン、クエン酸イオン、フマル酸イオン、グルタル酸イオン、リンゴ酸イオン、オキサロ酢酸イオン、コハク酸イオン、それらの酸及び塩からなる群から選択される、前記方法。 - 光合成生物に、1以上の分岐グリカン脱グリコシル化物と1以上の遷移金属2+配位錯体を含むグリカンコンポジットを含む有効量の配合物を施与することを含む、前記生物の呼吸成長を増進する方法であって、
前記分岐グリカン脱グリコシル化物が分岐メチル(Man)n、分岐メチル-D-Mann、分岐GalmMann、分岐GlcmMann、分岐GaljGlcmMann(ここで、j、m及びnは、j=1~8、m=1~8、n=1~8の分岐を表す。)及びそれらの組合せ、分岐MannN-グリカン、分岐MannGlcNAc2、分岐Man4-7GlcNAc1-2、分岐Man1-24GalNAc1-2、分岐Man1-3GlcNAc1-2、分岐Man8-15GlcNAc1-2(ここで、nはn=1~24の分岐を表す。)及びそれらの組合せからなる群から選択され、
前記1以上の遷移金属2+配位錯体が(a)1以上の陰イオン成分と(b)1以上の金属2+成分を含み、前記グリカンコンポジットの遷移金属2+配位錯体の陰イオン成分が呼吸加速因子であるアコニット酸イオン、クエン酸イオン、フマル酸イオン、グルタル酸イオン、リンゴ酸イオン、オキサロ酢酸イオン、コハク酸イオン、それらの酸及び塩からなる群から選択される、前記方法。 - 前記グリカンコンポジットの遷移金属2+配位錯体の陰イオン成分がアコニット酸イオン、クエン酸イオン、フマル酸イオン、グルタル酸イオン、リンゴ酸イオン、オキサロ酢酸イオン、コハク酸イオン、それらの酸及び塩からなる群から選択される、請求項7又は8に記載の方法。
- 前記分岐グリカン脱グリコシル化物が分岐GalmMann、分岐GlcmMann、及び分岐GaljGlcmMann(ここで、j、m及びnは、j=1~8、m=1~8、n=1~8の分岐を表す。);及びそれらの組合せからなる群から選択される、請求項8に記載の方法。
- 前記分岐グリカン脱グリコシル化物が分岐MannN-グリカン、分岐MannGlcNAc2、分岐Man4-7GlcNAc1-2、分岐Man1-24GalNAc1-2、分岐Man1-3GlcNAc1-2、分岐Man8-15GlcNAc1-2、及びそれらの組合せからなる群の1以上から選択され、ここで、nはn=1~24の分岐を表す、請求項8に記載の方法。
- 前記分岐グリカン脱グリコシル化物が分岐メチル(Man)n、分岐メチル-D-Mann、分岐メチル-D-Glcn、分岐Man2Gal、分岐Man2Gal2、分岐ManGal2、分岐Man3、分岐Man3Gal、分岐Man2Glc、及びそれらの組合せからなる群から選択され、ここで、m及びnは、m=1~8及びn=1~8の分岐を表す、請求項7に記載の方法。
- 前記1以上の遷移金属2+配位錯体がマンガンMn2+及びカルシウムCa2+の両方を含み、前記遷移金属2+配位錯体の前記1以上の遷移金属2+が、Fe2+、Co2+、Ni2+及びZn2+からなる群から選択される1以上のDブロック遷移金属2+を含む、請求項7又は8に記載の方法。
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