【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、植物の有糸分裂の阻害剤に関する。 詳しくは、植物の染色糸の倍数体を作出すること、また植物の三倍体の染色糸に働いて種子を形成させる等植物の倍数体発現を誘導する有糸分裂の阻害剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】節足動物の外殻を構成するキチン質はセルロ−スによく似た直鎖状の高分子で、ムコ多糖とも呼ばれる。 キチン質を濃アルカリで加熱処理することにより、脱アセチル化するとキトサンが得られる。 これらの処理により市販されているキチン、キトサンは分子量約３０万から１５万あたりのものが凝集剤として、また、
希酸により溶解させたものは肥料及び植物活性剤などの名称で販売されている。

【０００３】酵素分解によるキチン、キトサンのオリゴ糖も肥料及び抗菌剤として販売されている。 これらの高分子素材は希酸に溶解はしているが、アルカリ性側のｐ
Ｈ７．２あたりにすると白色沈降して高分子体となり確認される。 しかしこれらの素材はｐＨ３〜５程度であるので長い間に徐々に分子末端よりランダムに分解し、植物の成育に寄与する場合もある。 別に酵素によりオリゴ糖に分解されたもので、活性剤として使用される素材は酵素により酵素産生分泌由来の微生物が混在して存在しているので、外気温度により酵素が活性化して、キチン、キトサンが分子末端より分解系により２糖若しくはモノマーとなり、呈色反応は目視されるが、有効な物質としてのキチン、キトサンがなくなるところから、最近ではｐＨ３あたりとして微生物の活性化を抑制制御させ、これらのｐＨに耐えうるために高分子量のキチン、
キトサンを混合して成分量の調節をしたものが市販されている。

【０００４】しかし、植物に施用された場合、植物の種により相違するが、およそ分子量７、０００あたりが植物生体内に取り込まれ、植物細胞膜を透過可能な分子量は４、０００前後のものが放射線ラベルで確認されている。

【０００５】これらのキチン、キトサンの関連素材で一番問題であるのは効果が安定していないことである。 その最大の原因となるものはキチン、キトサンの分子環構造が水素結合しており、強固な構造であることによる。
酵素分解の場合、微生物由来の酵素はキチン、キトサンの構成分子の末端単位２糖もしくはせいぜい３０糖あたりの単位で分解し、この分解された糖も最終的には２糖の単位にまで分解され生体代謝物として利用される。

【０００６】これらのことは動植物、微生物もそれぞれ生体内で利用される糖質としては、炭素源または糖鎖の必要構成単位で生体内で利用されるものとみられる。 全ての生物が利用可能な単位としては２糖単位の大きさであり、現在までグルカナーゼ、リゾチーム、キチナーゼ、キトサナーゼなどの加水分解酵素が色々な微生物、
動物から発見されている。

【０００７】また、土壌中に生息する微生物の量の多少、施用する動植物の種、施用条件、施用濃度、土壌の成分等自然の物質であるので他の環境条件、化合物の形成により効果が左右されやすいことはいがめられない。

【０００８】最近は、これらに加えて大気中や地下水系、産業や生活排水に含まれる無機、有機物質の量とその多様性も考慮して考える必要がある。 これら自然界の物質は他の物質と有機的、無機的に色々な化学的結合をして化合物と成っている。 この化合物を正常な個々の物質に解離して生物が活用できるようなものとするためには、カチオンに荷電したキチン、キトサンを低分子量化して水、酸、アルカリ性の水系に溶解する分子量に制御したり、荷電量を制御したりして、分離、錯体、結合させる方法が提案されている。

【０００９】特開平３ー２９７３０５号公報にはもみを分子量３，０００以上３０，０００以下からなる低分子量キトサンの水溶液に浸漬することによって稲丈が短く倒伏の少ない稲を作ることが開示され、特開平４ー６９
３０５号公報には低分子量キトサンの水溶液を芝生に散布して「春はげ症」を改善することが開示されている。
特開平４ー２１０５８９号公報には分子量１、５００以上３０，０００以下の低分子量キトサンを植物カルス培養に使用して微生物汚染を低減すると共に細胞外に有用成分を生成させることが開示されている。 また特開平５
ー６５３６８号公報には分子量５００〜３０，０００で分子末端に２，５アンヒドローＤーマンノースを一分子以上持つ低分子量キトサン及びキトオリゴ糖からなる低分子量キトサンとカルシウム元素含有無機物質を主成分とする植物機能調節用組成物が開示されている。

【００１０】植物の場合は外来の異物にたいして、自己の過去からの経験を基礎とする物質に依存対応するので、新規の外来異物や人為的な物質に対応する物質生産が遅れて対応することが出来ない場合が多い。 また長期間の施用は植物ストレスの誘因となり植物の細胞死につながる恐れがある。 植物の防御機構及び防衛物質として疏水性「ろう物質」が外界に面した葉にあり、人為的に施用する物質が摂取されにくい。 特開平５ー６５３６８
号公報等に開示されている低分子量キトサンは、カルシウム元素含有無機物質と併用することにより、これを使った人為的に施用する物質が植物生体内で摂取され、酵素活性の誘導作用に有効的に働くというものである。

【００１１】これらの物質は植物に散布することによって、植物の構成物質間を透過し、生体内物質間及び細胞内オルガネラに働き、荷電を制御し、生体内標的細胞への結合と代謝系促進や、遺伝子発現の調節、制御を行うものと見られている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】植物の染色糸の倍数体調節ではコルヒチンなどの薬品による倍数体誘導が知られている。 倍数体では奇数倍数体は稔性がなく、三倍体の種なしスイカのように利点もあるが、逆に三倍体に種子が形成されないという問題がある。 本発明は、植物の細胞内の染色糸に働いて倍数体を作出すること、及び倍数体を作出するとき派生する三倍体の細胞の染色糸の遺伝子誤認を誘導して種子を形成させるように倍数体発現を誘導する植物の有糸分裂の阻害剤を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明は、低分子量化キトサン、キトオリゴ糖、及び２，５ーアンヒドローＤーマンノースを主成分とする水溶性ヘテロ糖からなり、植物に散布、塗布、または含浸させることにより、植物の染色糸の倍数体を作出することを特徴とする植物の有糸分裂の阻害剤からなる。 また、低分子量化キトサン、キトオリゴ糖、及び２，５ーアンヒドローＤーマンノースを主成分とする水溶性ヘテロ糖とイプシロン、アセナフテン、コルヒチン及びカナマイシンのうち一種または二種以上のもので構成される混合物からなり、植物に散布、塗布、または含浸させることにより、植物の染色糸の倍数体を作出することを特徴とする植物の有糸分裂の阻害剤からなる。 更に、低分子量化キトサン、キトオリゴ糖、及び２，５ーアンヒドローＤーマンノースを主成分とする水溶性ヘテロ糖とイプシロン、アセナフテン、コルヒチン及びカナマイシンのうち一種または二種以上のもので構成される混合物を植物に散布、塗布、または含浸させることにより、植物の有糸分裂を阻害することにより、細胞の染色糸の倍数体を調節して種子を形成させることを特徴とするものである。

【００１４】また、本発明は、低分子量化キトサン、キトオリゴ糖、及び２，５ーアンヒドロマンノースを主成分とする水溶性ヘテロ糖とアセナフテン、カナマイシン及びコルヒチンの混合物からなり、これを植物に散布、
塗布、または含浸させることにより、植物の四倍体の多核体と三倍体の多核体を作出することを特徴とする植物の有糸分裂の阻害剤を提供するものである。

【００１５】また、本発明に使用する低分子量化キトサンの分子量が８００〜３０，０００に調整され、水に溶解することを特徴とする。

【００１６】また、本発明は、低分子量化キトサンの分子環のＣ−２位の第一級アミノ基を酢酸ソーダ等有機酸、無機酸の塩類によってブロックされてなる塩基性低分子量化キトサンであることを特徴とする。

【００１７】また、低分子量化キトサンの分子環のＣ−
２位の第一級アミノ基にラジカル活性を持たせた、酸、
アルカリ、水に溶解可能で、アルコールに不容な液状または粉体物であることを特徴とする。

【００１８】また、本発明に使用する低分子量化キトサン、キトオリゴ糖、及び２，５ーアンヒドローＤーマンノースを主成分とする水溶性ヘテロ糖の濃度を有機酸、
無機酸、タンパク質など任意に混合する水溶液に対して１〜１，０００ｐｐｍ重量濃度の範囲とすることを特徴とする。

【００１９】さらに、低分子量化キトサン、キトオリゴ糖、及び２，５ーアンヒドローＤーマンノースを主成分とする水溶性ヘテロ糖とアセナフテン、コルヒチン及びカナマイシンのうち一種または二種以上のもので構成される混合物の水溶液のｐＨ３〜９であることを特徴とする。

【００２０】そして、アセナフテン、コルヒチン及びカナマイシンの濃度を、低分子量化キトサン、キトオリゴ糖、及び２，５ーアンヒドローＤーマンノースを主成分とする水溶性ヘテロ糖と有機酸、無機酸、タンパク質などを任意に混合する混合水溶液に対して、１０ｐｐｍ〜
１，０００ｐｐｍ重量濃度の範囲とすることを特徴とするものである。

【００２１】以上の手段を更に詳述すると、本発明によれば、キトサンの分子量を低分子化して、分子量８００
〜３０，０００の低分子量キトサン、好ましくは、８０
０〜１０，０００の低分子量キトサン、分子鎖が切断されて低分子化したキトサンオリゴ糖（以下キトオリゴ糖という）、糖鎖の末端の分子環の２位と５位の間が縮合した無水糖と呼ばれる２，５ーアンヒドローＤーマンノースを主成分とするヘテロ糖（以下ヘテロ糖という）
は、水、酸性、アルカリ性に溶解でき、その濃度を１０
〜１，０００ｐｐｍ重量濃度、好ましくは１００〜５０
０ｐｐｍ重量濃度の水溶液にして、ｐＨ３〜９の任意のｐＨ条件で、目的とする植物の茎頂、頂芽に散布、塗布または含浸させることにより、植物の生体生理を変化させることが出来る。 このヘテロ糖の平均分子量が７、０
００以下のものは植物細胞壁の透過が可能で、平均分子量が４、０００以下のものは植物細胞内に固定化して、
細胞分裂による有糸分裂を阻害して染色糸の倍数体を作出するのである。

【００２２】このヘテロ糖の製造法は化学的な方法、微生物学的な方法いずれの方法でもよいが、例えば、特願平５−１１６３０１号、特開平２ー４１３０１号公報及び特開平５ー６５３０２号公報によって得られる。

【００２３】本発明のヘテロ糖は前述のように水、酸性、アルカリ性の溶液に溶解し、通常、植物に対してホウレンソウなど特殊な成育を行う植物以外では評価されないｐＨ７．５あたりの弱アルカリでも、他の酸性生育植物の生体内への摂取が確認されている。 この場合は施用方法をなどによる環境条件を考慮する必要があるが、
当該ヘテロ糖はアルカリ側より酸性側への移行に対して、土壌中の酸性条件程度では植物生体に馴染みやすいｐＨにはならない。 この事は低分子量化キトサンのアミノ基を酢酸ソーダでブロックしているので、植物の生体内の生体生理で解離させること以外では人為的にもかなり困難性が伴う。

【００２４】しかし、植物内で確認される低分子量キトサンは細胞膜内に存在が確認されるので、膜透過のプロセスについては、分子環に構成されるアミノ基のブロックに結合している有機酸、無機酸の塩類と植物の代謝系由来の生体酸の置換反応系が行われると考えられる。 この事が細胞膜の浸透圧の変化やプロトン放出、カルシュウムの取り込みなど生体生理と関連して能動的に細胞膜透過に働くのではないかと考えられる。

【００２５】植物の細胞膜は、全体としてはｐＨ７．６
あたりで細胞外シグナルによりｐＨ７．２となり、シグナル物質により徐々にｐＨ７．５あたりに戻ることが知られており、細胞膜の至的ｐＨは弱アルカリ側にあることも代謝生理を考える上で重要である。

【００２６】コルヒチン、カナマイシン、アセナフテン及びイプシロンはそれぞれ単独で細胞核内の染色糸の制御に作用し、形態形成に働く物質である。 これらの物質を一種または二種以上のものと低分子量キトサンのヘテロ糖とを混ぜて使用するとコルヒチン、カナマイシン、
アセナフテン及びイプシロンはヘテロ糖と共に植物への固定、透過性が向上出来る。 また、これらの物質は水溶液にした場合、ヘテロ糖が混ざることにより溶液中に安定化して存在するので使いやすい。

【００２７】また、コルヒチン、カナマイシン、アセナフテン及びイプシロンは単独または二種以上のものを組み合わせて、ヘテロ糖と混ぜて使用するが、ヘテロ糖で平均分子量７、０００以下のものはカナマイシンと混合することにより、種子を形成しないと言われている三倍体の植物の染色糸にインターカレーションして三倍体の植物に種子を作るように誘導するのである。 また、コルヒチン、イプシロン及びアセナフテンとヘテロ糖の混合物は低濃度のコルヒチン、イプシロン及びアセナフテンで細胞分裂による有糸分裂を阻害して、植物の四倍体の多核体と三倍体の多核体を高率で作出することができる。

【００２８】コルヒチン、アセナフテン、イプシロン及びカナマイシンの濃度については、ヘテロ糖との混合溶液に対して１０〜１，０００ｐｐｍ重量濃度で目的を達成することができる。 コルヒチン、イプシロン及びアセナフテンは、好ましくは混合溶液に対して５００〜１、
０００ｐｐｍ重量濃度、カナマイシンは、好ましくは混合溶液に対して１００〜５００ｐｐｍ重量濃度で目的を達成することができる。

【００２９】低分子量キトサンでその分子環のＣー２位の第一級アミノ基を酢酸ソーダ等有機酸、無機酸の塩類によって塩基性低分子量化キトサンにしたもの及びアミノ基にラジカル活性を持たせたものを使用することにより、植物への固定、透過性がさらに向上し、目的を達成することができる。

【００３０】

【作用】上記のように構成されたヘテロ糖、即ち分子量８００〜３０、０００の低分子量化キトサン、キトオリゴ糖、及び２，５ーアンヒドローＤーマンノースを主成分とする水溶性ヘテロ糖はその作用機序及び使用技術について未開発の点が多く、特に生体内での挙動については未解明のことが多い。 また、植物の新機能作出機序については、キトサンの分子量を水に溶解可能な分子量とし、酸性、アルカリ性の溶液においても析出沈降しないものに分子量を制御した低分子量キトサンによって誘導されることは、以下のような当該ヘテロ糖の特異的な作用機序により誘導されるのではないかと考えられる。

【００３１】キトサンはカチオン系糖質で、等電点はｐ
Ｈ８．５あたりに存在しており、分子構造もＣー２位に反応性の強い、カチオンに荷電した第一級のアミノ基、
Ｃー３位にヒドロキシル基、Ｃー５位にヒドロキシル基を持っているが、更に、化学的な薬剤処理により脱アセチル化されたキトサンは分子鎖の末端部位に脱水縮合した２、５ーアンヒドローＤーマンノースが存在する。 これらキトサンの分子量の分布、分子の大きさ、分子内荷電を制御し、標的作用部位に応じて、施用濃度、施用量、施用方法、施用時期、細胞周期、他の有機、無機物質との分子設計により、それぞれ相違した作用機序と作用効果がみられる。 ２、５ーアンヒドローＤーマンノースを構成している環状の炭素鎖に結合するヒドロキシル基は安定した強固な結合であり、炭素鎖とカルボキシル基の結合より結合強度が安定している。 このような構造は、ストレプトマイシンに代表される黴類由来の抗生物質の母核構造に多く見られ、特に低分子量化したキトサンはＣー２位にアミノ基を持ち、カナマイシン類と同じ分子環のβ位にアミノ基が存在した類似の構造を持ち、
動物細胞の１６ＳリボソームＲＮＡに働き、リボソームの翻訳を特異的に阻害すると報告されている。 またリボソームは、その働きの一つとして知られている遺伝子鎖イントロンの５´側のエキソンの切離しに働くグアノシンに働き、イントロンのスブライシングを阻害することも報告されているので、低分子量化したキトサンは１６
ＳリボソームＲＮＡの高次構造の認識に働くことが考えられる。 これらの事が二本鎖遺伝子の遅行鎖の誤認を高めたり、作用点の位置の移動に働きミュウテーションを誘導するのかも知れない。

【００３２】また、コルヒチン、カナマイシン、アセナフテン及びイプシロンはヘテロ糖と共に植物に対して散布すると、植物への固定、透過性が向上出来るのは、これらの物質がヘテロ糖と混ざることにより、植物に作用する溶液中に安定化して存在することができヘテロ糖の植物生体内への機能と併せて相乗的機能を及ぼすものと思われる。

【００３３】

【実施例】

実施例１ 三倍体のカボチャの苗３０本の花の雌しべの先端部の受精受容部位に、綿球の直径５ｍｍ程度のものを置き、低分子量化キトサン、キトオリゴ糖、及び２，５ーアンヒドローＤーマンノースを主成分とする水溶性ヘテロ糖の平均分子量７，０００と２，３００のものを使用した。
この水溶性ヘテロ糖を１００ｐｐｍとカナマイシン１０
０ｐｐｍの混合物を、ｐＨ６に調節した溶液を、綿球に含浸させ摂取させる。 そうすることにより、他の雄性の花粉による受精、種子を形成させる。 その時の種子形成率は、試験区Ｄにおいて約９０％とかなりの高率であった。 その結果を表１に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】実施例２ 三倍体のカボチャの苗３０本の花の雌しべの先端部の受精受容部位に、綿球の直径５ｍｍ程度のものを置き、低分子量化キトサン、キトオリゴ糖、及び２，５ーアンヒドローＤーマンノースを主成分とする水溶性ヘテロ糖の平均分子量７，０００と２，３００のものを使用した。
この水溶性ヘテロ糖を１００ｐｐｍとコルヒチン１００
ｐｐｍの混合物を、ｐＨ６に調節した溶液を、綿球に含浸させ摂取させる。 そうすることにより、他の雄性の花粉による受精、種子を形成させる。 その時の種子形成率は、試験区Ｄにおいて約７３％とかなりの高率であった。 その結果を表２に示す。

【００３６】

【表２】

【００３７】

【発明の効果】本発明は上記のように構成される植物の有糸分裂の阻害剤で、低分子量化キトサン、キトオリゴ糖、及び２，５ーアンヒドローＤーマンノースを主成分とする水溶性ヘテロ糖を、植物に散布、塗布、または含浸させることにより、植物の染色糸の倍数体を作出することができる。 また、低分子量化キトサン、キトオリゴ糖、及び２，５ーアンヒドローＤーマンノースを主成分とする水溶性ヘテロ糖とアセナフテン、コルヒチン、イプシロン及びカナマイシンのうち一種または二種以上のもので構成される混合物を、植物に与えることにより、
植物の有糸分裂の阻害に働き、植物の染色糸の倍数体を作出することができる。 更に、低分子量化キトサン、キトオリゴ糖、及び２，５ーアンヒドローＤーマンノースを主成分とする水溶性ヘテロ糖とアセナフテン、コルヒチン、イプシロン及びカナマイシンのうち一種または二種以上のもので構成される混合物を、植物に散布、塗布、または含浸させることにより、植物の有糸分裂の阻害に働き、細胞の染色糸の倍数体を調節して種子を形成させることができる。

【００３８】また、本発明は、低分子量化キトサン、キトオリゴ糖、及び２，５ーアンヒドローＤーマンノースを主成分とする水溶性ヘテロ糖とアセナフテン、カナマイシン、イプシロン及びコルヒチンのうち一種または二種以上のもので構成される混合物を、植物に散布、塗布、または含浸させることにより、植物の有糸分裂の阻害に働き、植物の四倍体の多核体と三倍体の多核体を作出することができる。