バイオスティミュラントの開発動向と展望

Development Trends and future Prospects of Biostimulants

【第Ⅰ編　総論】
第1章　バイオスティミュラントの現状と課題
1　はじめに
2　世界の農業政策
3　気候変動
4　バイオスティミュラントとは
5　バイオスティミュラントの定義
6　農業資材におけるバイオスティミュラントの位置づけ
7　バイオスティミュラントの機能
8　バイオスティミュラントの分類と効果
8.1　腐植物質,有機酸資材
8.2　海藻,海藻抽出物,多糖類
8.3　アミノ酸,ペプチド
8.4　ミネラル,ビタミン
8.5　微生物資材
8.6　その他(微生物代謝物,動植物抽出物など)
9　バイオスティミュラントの普及の課題
9.1　バイオスティミュラントの法規制の整備
9.2　バイオスティミュラントの安全性の確保
9.3　バイオスティミュラントの効果および効能の科学的な根拠
9.4　バイオスティミュラントの普及活動
10　おわりに

第2章　国内外におけるバイオスティミュラントの状況について
1　はじめに-世界のバイオスティミュラントの市場規模について-
2　世界のBS動向
3　BSの定義
4　海外における規制,製品登録の動向
4.1　EU
4.2　USA
5　BSの本質的な意義
6　おわりに-BSによる品質向上と増収効果-

第3章　BSの定義・現場での資材活用の現状
1　インフォメーション
2　バイオスティミュラント6群の解説
2.1　1群:腐植物質(フミン酸,フルボ酸など),有機酸(リグニンスルホン酸,酢酸など)
2.2　2群:海藻および海藻抽出物(グリシンベタインなど),多糖類(トレハロースなど)
2.3　3群:天然化合物(5-アミノレブリン酸,グルタチオンなど),アミノ酸およびペプチド
2.4　4群:ミネラル(2価鉄・マンガン・ホウ素・ケイ素など),ビタミン類
2.5　5群:微生物(生菌:トリコデルマ菌,菌根菌,酵母,バチルス菌,放線菌,糸状菌,根粒菌など)
2.6　6群:動植物/微生物抽出物など(酵素,動植物由来機能成分,微生物代謝物,微生物活性成分など)
3　バイオスティミュラントの活用法の実際
3.1　自己診断で的確な処方を導き出す基本的な考え方をPDCAで管理する
3.2　栄養週期理論の活用
3.3　作物の生理状態の把握(時計理論の活用)
3.4　農材ポートフォリオの活用➡処方箋の作成
3.5　IPMとBS
3.6　微生物を利用するポイント～エサとすみか,環境を整える
4　日本でのバイオスティミュラント普及の課題
5　総括

第4章　「みどりの食料システム戦略」におけるバイオスティミュラントの位置づけ
1　みどりの食料システム戦略策定の背景とその狙い
2　戦略の実現に向けた施策の具体化
3　みどりの食料システム法に基づく認定
4　環境負荷低減のクロスコンプライアンス(みどりチェック)
5　みどりの食料システム戦略におけるバイオスティミュラントの位置づけ
6　おわりに

【第Ⅱ編　バイオスティミュラントの種類と機能】
〈腐植物質・有機酸〉
第5章　亜炭を原料とする腐植物質バイオスティミュラントの開発
1　腐植物質とは?
2　作物生育に対する腐植物質の効果
2.1　保肥力と土壌の緩衝能を高める
2.2　土壌物理性を改善する
2.3　作物の生育促進効果
3　腐植酸苦土肥料『アヅミン』の製造・販売
4　『アヅミン』『アヅ・リキッド』『レコルト』の施用効果
5　環境(非生物的)ストレスへの抵抗性に関する当社資材試験事例
5.1　塩類耐性の向上
5.2　高温耐性の向上
5.3　低温耐性の向上
6　新たな腐植酸液状複合肥料の開発
7　当社腐植酸肥料の特徴
7.1　腐植化度とMelanic Index,腐植酸の官能基
7.2　植物に対する生理活性試験
8　今後の開発に向けて

第6章　腐植酸バイオスティミュラントBlackjak®の水稲育苗箱施用における性能評価
1　はじめに
2　シプカムについて
3　日本とヨーロッパ:農業環境と生産者ニーズの違い
4　シプカムジャパンのバイオスティミュラント
5　Blackjak®の水稲育苗箱施用試験
5.1　試験Ⅰ:2020年 水稲育苗箱施用による水稲苗への施用効果
5.2　試験Ⅱ:2021年 水稲育苗箱施用による水稲苗と移植稲への施用効果
6　考察
7　おわりに

第7章　森林資源を利用して生産された高分子化合物であるフルボ酸による国内外での環境改善
1　生態系におけるフルボ酸(腐植)
2　腐植物質の現状
3　フルボ酸の働き
3.1　化学的緩衝機能(化学的恒常性)
3.2　植物の成長促進機能
3.3　過剰な養分の調整機能
3.4　再造林地における成長促進
4　高純度フルボ酸を利用した海外での環境改善

第8章　酢酸バイオスティミュラント資材の作用原理と効果的な使用方法
1 地球沸騰化による異常高温-乾燥と農業の現状
2　植物を乾燥―高温ストレスから守る酢酸植物活性剤の基本作用とメカニズム
3　酢酸植物活性剤「Skeepon(スキーポン)」使用の実際
4　ブロッコリーでの事例
5　ミニトマトでの事例
6　まとめ
7　おわりに

第9章　腐植物質の化学構造と植物生育に関わる機能
1　はじめに
2　腐植物質の化学構造と給源
3　腐植物質の植物生理活性作用
4　その他の機能
5　おわりに

〈微生物〉
第10章　バイオスティミュラントとしてのトリコデルマ菌の利用
1　はじめに
2　バイオスティミュラントとしてのトリコデルマ菌の利用
2.1　養分吸収改善
2.2　水分吸収の改善,発根促進と植物根圏改善
2.3　樹勢改善と生長促進
3　農業におけるトリコデルマ菌の可能性

第11章　バイオスティミュラント資材「まめリッチ」の開発
1　背景
2　ダイズ黒根腐病菌に対する増殖抑制効果を示す菌株の単離
3　資材化のための検討
3.1　使用菌株の基本性質に関する検討
3.2　資材化のための担体資材および成型方法の検討
4　資材施用によるダイズ黒根腐病軽減効果の検証
4.1　ポット試験
4.2　圃場試験
5　資材施用による土壌微生物叢の改善効果
6　今後の展望

第12章　葉圏C1細菌-植物間相互作用とバイオスティミュラント機能の開発
1　はじめに
2　微生物棲息環境としての葉圏とそこで優占化するC1細菌
3　C1細菌の葉圏での生存に必要な生理機能
4　葉面散布バイオスティミュラントとしてのC1細菌
5　C1細菌葉面散布による米収量の増大:商業圃場での増収効果の実証
6　おわりに

第13章　園芸植物における菌根菌共生機能利用および環境ストレス耐性
1　植物体成長促進効果
2　内生成分変動
3　環境ストレス耐性誘導
3.1　耐病性
3.2　耐塩性
3.3　温度ストレス耐性
4　おわりに

第14章　マルチオミクスを用いたバイオスティミュラントの研究開発
1　はじめに
2　土づくりとバイオスティミュラント
3　マルチオミクス解析
3.1　マルチオミクス解析とは
3.2　オミクス解析を用いたバイオスティミュラントの研究
4　フィールドデータ駆動型の研究開発
5　フィールドマルチオミクスの課題
6　まとめと展望

〈海藻・海藻抽出物,多糖類〉
第15章　海藻資材の利用とその効果
1　はじめに
2　海藻資材の調達
3　海藻の種類
3.1　アスコフィラム・ノドサム(Ascophyllum nodosum)
3.2　エクロニア・マキシマ(Ecklonia maxima)
3.3　ラミナリア類(Laminaria sp.)
3.4　レッソニア類(Lessonia sp.)
4　天然資源としての海藻
5　バイオスティミュラントの分類と規制
6　海藻エキスの抽出法
7　海藻に含まれる活性成分
8　海藻抽出物の効果
8.1　ストレス耐性の付与
8.2　養分の利用効率改善
8.3　生産性と品質形質の改善
8.4　土壌と根圏の健全性
9　海藻抽出物を利用したバイオスティミュラント製品の紹介
10　海藻抽出物の適用実施例(マリンインパクト®の評価結果)
10.1　水稲生育試験(2022年福井県)
10.2　ほうれんそう生育試験(2022年兵庫県)
10.3　大豆冠水ダメージに対する回復試験(2021年熊本県)
10.4　ぶどう縮果症(高温障害)に対する効果(2022年埼玉県)
10.5　とうもろこしの減肥に対する効果試験(ノースカロライナ州・ウィスコンシン州)
10.6　たまねぎに対する品質と日持ち延長効果(2022年岡山県)
11　おわりに

第16章　低分子量キチン(LMC)の土壌と植物へのバイオスティミュラント効果
1　はじめに
2　LMCとは ～キチンとキトサンの違い～
3　LMCの土壌への効果 ～土壌微生物叢の多様化効果～
4　LMCの植物への効果 ～作用メカニズム～
4.1　LMCの推定作用メカニズム
4.2　LMCの刺激による遺伝子発現変動
4.3　LMCの刺激による植物ホルモン誘導
5　LMCの植物への効果 ～健全生長および耐暑性効果～
5.1　LMCによる健全生長効果①
5.2　LMCによる健全生長効果②
5.3　LMCによる耐暑性効果
6　今後の展望

第17章　トレハロースのバイオスティミュラントとしての果菜類への効果
1　はじめに
2　低温期のピーマン養液栽培におけるトレハロースの効果
2.1　栽培・試験概要
2.2　試験結果
3　高温期のナス施設土耕栽培におけるトレハロースの効果
3.1　ナスの品種別のトレハロースの効果
3.2　ナスの実生苗と接ぎ木苗におけるトレハロースの効果
4　イチゴ高設栽培での効果
5　さいごに

第18章　トレハロースによる環境ストレス緩和と持続可能な農業への応用
1　はじめに
2　トレハロースとは
3　トレハロースの量産化と用途拡大
4　バイオスティミュラントとしてのトレハロース
4.1　非生物的ストレスに対する効果
4.2　生物的ストレスに対する効果
5　微生物資材への応用
5.1　微生物バイオスティミュラント剤への適応
5.2　微生物種子コーティングへの応用
5.3　生物農薬への適応
6　今後の展開

〈アミノ酸・ペプチド〉
第19章　植物に対するアミノ酸の効果と実例
1　はじめに
2　植物におけるアミノ酸の機能に関する研究・開発事例
2.1　栄養素としてのアミノ酸と生育促進効果
2.2　環境ストレス耐性に対するアミノ酸の効果
2.3　作物の品質向上に対するアミノ酸の効果
2.4　防御応答機構におけるシグナル分子としてのアミノ酸
2.5　植物と微生物の相互作用におけるアミノ酸の機能
3　アミノ酸を用いたバイオスティミュラントの味の素㈱での実際の活用状況
3.1　Tecamin Max®(テカミンマックス)
3.2　アジフォル® アミノガード®
4　おわりに

第20章　プロリン含有植物活力剤のバイオスティミュラントとしての特性および有効性
1　はじめに
2　プロリンの植物生育への作用
3　プロリン含有製品の開発
4　効果事例
4.1　ホウレンソウ
4.2　テンサイ
4.3　水稲
4.4　トマト
5　遺伝子レベルでのプロリンの作用
6　おわりに

第21章　植物に病害抵抗性を誘導する環状ペプチド
1　植物病害を抑制するための方法論
2　植物病害の抑制に資する抵抗性誘導技術
3　抵抗性誘導剤の探索手法
4　抵抗性誘導効果を持つ環状ペプチドの設計・合成・探索
5　抵抗性誘導効果を持つ環状ペプチドの防除効果
6　抵抗性誘導効果を持つ環状ペプチドの作用
7　環状ペプチドの大腸菌での生産
8　おわりに

第22章　有機物によるバイオスティミュラント効果
1　大豆カス(大豆タンパク質)分解産物の根毛増殖効果
2　根毛増殖ペプチドの同定
3　ブルーギルの微生物分解およびそのバイオスティミュラント効果
4　有機土壌による根こぶ病発症抑制
5　物質循環型社会に向けて

〈その他(動植物由来機能性成分,微生物代謝産物,微生物活性化資材など)〉
第23章　植物のコミュニケーション力を活かした揮発性バイオスティミュラントの開発と
実用化
1　はじめに
2　すずみどりに使われている2-ヘキセナールとは
3　みどりの香りを植物の言葉として捉える
4　2-ヘキセナールをバイオスティミュラントへ
5　すずみどりの作用原理
6　実施例
7　おわりに

第24章　微生物揮発性物質を介した植物の成長促進に関する研究
1　はじめに
2　微生物由来の揮発性化合物は植物の成長を促進する
3　微生物由来の揮発性化合物の資材化
4　きのこ菌床由来の揮発性化合物は植物の成長を促進する。
5　きのこ菌床由来の揮発性化合物は植物に非生物ストレス耐性を付与する
6　植物側にどのような応答が起きているのか
7　今後の展望

第25章　乳酸菌由来バイオスティミュラントの開発
～ぼかし肥料の作用メカニズム～
1　はじめに
2　ぼかし肥料中乳酸菌の植物に対する働き
3　植物とフェニル乳酸
4　乳酸菌培養液のその他の機能
5　乳酸菌培養液の農業利用
5.1　カボチャへの育苗利用事例
5.2　水稲直播利用事例
5.3　飼料用トウモロコシへの種子粉衣事例
6　おわりに

第26章　鉄栄養の吸収を高める鉄資材
―環境ストレスによる潜在的鉄欠乏の発生と改善―
1　鉄はバイオスティミュラントとみなされるか?
1.1　はじめに
1.2　「微量ミネラル」をとりまくバイオスティミュラントの動向
1.3　本稿におけるバイオスティミュラント資材とは
2　植物の2つの鉄吸収機構
2.1　地球に豊富な鉄は溶けにくい性質を持つ
2.2　植物の2つの鉄吸収メカニズム(Strategy-I, Strategy-II)
2.3　現場で起きている潜在的な鉄欠乏
3　2価鉄の供給効果を高める「鉄力®(てつりき)」
3.1　鉄力®が効くメカニズム
3.2　鉄力®の効果の実例(低日照・低温ストレス対策,着果負担の軽減)
3.3　鉄力®の効果のまとめ
4　ムギネ酸型の鉄キレート供給材「PDMA」
4.1　イネ科植物が分泌する「ムギネ酸類」
4.2　PDMAの開発
4.3　バイオスティミュラント効果としてのPDMA
5　まとめ

【第Ⅲ編　バイオスティミュラントの評価技術】
第27章　JAによるバイオスティミュラント資材の実証試験
1　はじめに
2　農業をめぐる経営環境の変化
2.1　気候変動による生産への影響
2.2　資材価格高騰による経営への影響
2.3　小括
3　セロリ作における高温乾燥対策としてのバイオスティミュラント資材実証試験
3.1　JAふじ伊豆管内の状況とスキーポンの紹介
3.2　試験の目的・ねらい
3.3　試験方法
3.4　試験の結果とその評価
3.5　普及に向けた課題と今後の展望
4　水稲作におけるジャンボタニシ食害対策としてのバイオスティミュラント資材実証試験
4.1　JAぎふにおける水稲作の課題とバイオスティミュラント資材への期待
4.2　実証試験の概要
4.3　試験結果とその評価
5　JAによるバイオスティミュラント資材の実証試験の特徴と普及に向けた課題
5.1　JAによる実証試験の特徴
5.2　普及に向けた課題
6　まとめ

第28章　発光レポーターを利用したバイオスティミュラントの探索・評価系
1　はじめに
2　ルシフェラーゼ遺伝子を用いた発光レポーターの特徴
3　植物のストレス応答の連続モニタリング系
4　探索系への応用
5　HTSを利用して化合物ライブラリーから候補物質を選抜する方法
6　今後の展望

第29章　バイオスティミュラント資材を供試した栽培試験の設計と効果検証
1　試験計画
2　作物の選定
3　ストレスの強度
4　BS資材を処理する生育ステージおよびタイミング
5　BS資材の効果検証方法について
6　さいごに