(57)【要約】  植物の水流動態を変化させ、植物の乾燥耐性を増加させる根のシグナル伝達ゲルマトリックスが提供される。根のシグナル伝達ゲルマトリックスは、ムシゲル、土壌粒子、及びリゾリガンドを有する。リゾリガンドは、約１μｇ／ｋｇ〜約１ｇ／ｋｇの間で存在する。根のシグナル伝達ゲルマトリックスは、植物の根圏において植物の根と土壌粒子との間に結合の相互に連絡したネットワークを形成する。
2018516066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ムシゲルと、
土壌粒子と、
リゾリガンドと
を含み、
前記リゾリガンドが、植物の根圏にある土壌に約１μｇ／ｋｇ〜約１ｇ／ｋｇの量で存在する、根のシグナル伝達（ｒｈｉｚｏ  ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）ゲルマトリックス。
【請求項２】
前記リゾリガンドが、生物系界面活性剤産生細菌、アルキル末端ブロック共重合体、アルキルポリグリコシド、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、エチレンオキシドに基づくポリマー、プロピレンオキシドに基づくポリマー、エチレンオキシド／プロピレンオキシドブロック共重合体、エトキシル化脂肪族アルコール、カルボン酸エステル、ポリエチレングリコールエステル、アンヒドロソルビトールエステル及びそのエトキシル化誘導体、脂肪酸のグリコールエステル、カルボン酸アミド、モノアルカノールアミン縮合物、及びポリオキシエチレン脂肪酸アミドからなる群から選択される少なくとも１つのリゾリガンドである、請求項１に記載の根のシグナル伝達ゲルマトリックス。
【請求項３】
リゾリガンドを排出する細菌を更に含む、請求項１に記載の根のシグナル伝達ゲルマトリックス。
【請求項４】
前記リゾリガンドが、前記土壌粒子と植物根の界面との間に結合の相互に連絡したネットワークを形成する、請求項１に記載の根のシグナル伝達ゲルマトリックス。
【請求項５】
前記リゾリガンドが最大で約１０分の根圏における再湿潤速度を有する、請求項１に記載の根のシグナル伝達ゲルマトリックス。
【請求項６】
前記リゾリガンドが、１グラムの乾燥ゲルあたり約０〜約１０００グラムの湿潤ゲルの前記ムシゲルの最大膨潤を引き起こす、請求項１に記載の根のシグナル伝達ゲルマトリックス。
【請求項７】
前記土壌粒子が湿潤性である、請求項１に記載の根のシグナル伝達ゲルマトリックス。
【請求項８】
前記土壌粒子が非湿潤性である、請求項１に記載の根のシグナル伝達ゲルマトリックス。
【請求項９】
前記根のシグナル伝達ゲルマトリックスが、窒素固定細菌、真菌類、植物ホルモン、及び植物生長促進根圏細菌からなる群から選択される少なくとも１つの生物有機体を更に含む、請求項１に記載の根のシグナル伝達ゲルマトリックス。
【請求項１０】
前記根のシグナル伝達ゲルマトリックスが、根からシュートまで輸送される、前記植物におけるＡＢＡ産生のパルスのトリガーを信号で知らせる、請求項１に記載の根のシグナル伝達ゲルマトリックス。
【請求項１１】
植物根と、
ムシゲルと、
根微生物叢と、
土壌と、
リゾリガンドと
を含み、
前記ムシゲル、土壌、及びリゾリガンドが根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含み、前記リゾリガンドが約１μ／ｋｇ〜約１ｇ／ｋｇの間で存在し、且つ前記根のシグナル伝達ゲルマトリックスが、前記植物根との界面の根圏（ｒｈｉｚｏｓｈｐｈｅｒｅ）に位置し、
前記根微生物叢が前記根のシグナル伝達ゲルマトリックスに応じて酵素及びホルモンを生成する、
システム。
【請求項１２】
前記根のシグナル伝達ゲルマトリックスが、前記植物根に密着している、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記根のシグナル伝達ゲルマトリックスが、前記植物根と土壌粒子との間に結合の相互に連絡したネットワークを形成する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記リゾリガンドが、生物系界面活性剤産生細菌、アルキル末端ブロック共重合体、アルキルポリグリコシド、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、エチレンオキシドに基づくポリマー、プロピレンオキシドに基づくポリマー、エチレンオキシド／プロピレンオキシドブロック共重合体、エトキシル化脂肪族アルコール、カルボン酸エステル、ポリエチレングリコールエステル、アンヒドロソルビトールエステル及びそのエトキシル化誘導体、脂肪酸のグリコールエステル、カルボン酸アミド、モノアルカノールアミン縮合物、及びポリオキシエチレン脂肪酸アミドからなる群から選択される少なくとも１つのリゾリガンドである、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記根のシグナル伝達ゲルマトリックスシグナルが、前記根からシュートまで輸送される、前記植物におけるＡＢＡ産生のパルスのトリガーを信号で知らせる、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記リゾリガンドが、生化学的応答を引き起こすために前記土壌の水勾配の変化を起こす、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記リゾリガンドが約１分〜約１０分の根圏における再湿潤速度を有する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記リゾリガンドが、１グラムの乾燥ゲルあたり約０〜約１０００グラムの湿潤ゲルの前記ムシゲルの最大膨潤を起こす、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１９】
リゾリガンドと、土壌粒子及びムシゲルの混合物とを混合し、したがって根のシグナル伝達ゲルマトリックスを得る工程であって、前記リゾリガンドが、約１μ／ｋｇ〜約１ｇ／ｋｇの濃度で存在し、前記リゾリガンドが、生物系界面活性剤産生細菌、アルキル末端ブロック共重合体、アルキルポリグリコシド、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、エチレンオキシドに基づくポリマー、プロピレンオキシドに基づくポリマー、エチレンオキシド／プロピレンオキシドブロック共重合体、エトキシル化脂肪族アルコール、カルボン酸エステル、ポリエチレングリコールエステル、アンヒドロソルビトールエステル及びそのエトキシル化誘導体、脂肪酸のグリコールエステル、カルボン酸アミド、モノアルカノールアミン縮合物、及びポリオキシエチレン脂肪酸アミドからなる群から選択される少なくとも１つのリゾリガンドである、工程と；
植物の根圏と前記根のシグナル伝達ゲルマトリックスを接触させる工程と
を含む、方法。
【請求項２０】
前記根のシグナル伝達ゲルマトリックスが、植物根と前記土壌粒子との間に結合の相互に連絡したネットワークを形成する、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、植物の水流動態を変化させ、且つ植物の乾燥耐性を増加させる、操作された根圏を結果としてもたらす根のシグナル伝達（ｒｈｉｚｏ  ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）ゲルマトリックスを作製する組成及び方法に関する。より詳細には、本開示による組成及び方法は、根圏の再湿潤及び植物の蒸散を変化させる。
【背景技術】
【０００２】
水不足は、２１世紀に克服されなければならない大きな脅威及び課題であると考えられる。さらに、制限された給水は、世界的な作物生産に対する最大の障害の１つである。たとえば、干ばつは、低い作物収穫量の主な原因である。植物の乾燥耐性の増加及び土壌から水を抽出する農作植物の能力の改善は、現代の人口増加傾向に起因する食糧需要の増加に応じ得る食糧供給を持続するために基本的に必須である。
【０００３】
土壌の乾燥及び再湿潤は、様々な時間間隔で、且つ様々な程度の量又は強度で起こる。湿潤とは、本明細書において、水を提供することを意味する。土壌の乾燥は、根の水取り込みを制限し、且つ植物ホルモンの根の合成並びに葉の生長及びガス交換を調節する輸送現象に影響を及ぼす。その結果、豊富な水の供給がないと、作物は苦しみ且つ収穫高は低下する。
【０００４】
植物は、ホルモン依存性シグナル伝達経路を含む多様な生化学的及び生理学的変化を受けることによる非生物ストレスに適応する。そのようなホルモンの１つは、アブシジン酸（「ＡＢＡ」）である。外因性ＡＢＡ及びその類似体は、園芸物及び花き園芸物の市場性を維持する手段として、萎れることを遅らせ、且つ植物が短期間の厳しい干ばつを生き残ることを可能にするために、且つ保存期間を延ばすために、葉及び土壌に向けられたスプレー適用において使用されてきた。しかし、ＡＢＡのそのようなスプレー及び局所適用は、根圏を変化させない。効果は、時間とともに制限され、且つ通常一貫性がなく且つ非効率的である。外因性ＡＢＡは、緑色及び赤色のレタスの収穫高を減少させることが示された。濃縮された外因性アブシジン酸水薬は、根の水力コンダクタンスを低下させ且つトマトにおいて萎れの原因となることが示された。その他のマイナスの副作用としては、下葉の頻度に依存する萎黄病及び落葉が挙げられる。
【０００５】
増大する人口及び変動する全地球的な気候に直面して、干ばつ及びその他の水不足に関連する問題を軽減するために様々な生産戦略が開発されたが、作物収穫高が犠牲となった。作物生産及び水使用の量を最適化するこれらの戦略は、作物特異的であり且つ特定の作物がどのように反応するかについての正確な知識を必要とする。さらに、これらの戦略は、そのような戦略の有効性を制限し且つ収穫高にマイナスの影響を与える、より高度な土壌塩類化を結果としてもたらすことがある。
【０００６】
植物の必要水量を低下させ且つ作物収穫高を増加させるために、遺伝子組換えを使用する試みもなされた。しかし、作物及びそれらの生態系に対する未知の進化上の結果、人間の消費についての安全性、並びに倫理的懸念をはじめとする、作物を遺伝子組換えすることに関する無数の懸念がある。遺伝子組換え作物を消費する人間への長期の健康への影響は不明である。
【０００７】
根への水の利用可能性並びに根圏で起こるその他の生理学的及び生化学的相互作用を調節する重要な根圏プロセスがある。根圏の性質を上手く扱うことにより、土壌から水を抽出する根の能力を改変する必要がある。したがって、これら及びその他の欠点を克服する、植物土壌相互作用の標的化された管理のためのシステム及び方法、特に根圏の水動態及び植物蒸散率の改変が必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示は、根圏の水力学的性質を改変し、それによって、より速く且つより均一な根圏の再湿潤、根圏から根への最初の水の流れの増加、灌漑後の植物の生理学的回復時間の短縮、及び灌漑後の植物に対する全体的な水利用可能性の増加をもたらす、根のシグナル伝達ゲルマトリックス及び方法を提供する。
【０００９】
本開示は、ムシゲルの膨潤を減らし且つムシゲルの安定性を増加させるために、根圏の植物の性質を操作又は改変する、根のシグナル伝達ゲルマトリックス及び方法を提供する。低下した膨潤は、低い飽和透水係数を生じる。土壌が濡れている場合、植物も低レベルの水ストレスを感知すると考えられている。
【００１０】
本開示は、植物において化学的及び生物学的シグナル伝達を変化させるための非遺伝子組換え生物アプローチを提供する。そのようなアプローチは、植物の水使用効率及び内因性アブシジン酸シグナル伝達効率を増加させる。ＡＢＡは、植物の発生上のプロセシングにおいて機能する植物ホルモンである。蒸散抑制剤であるので、ＡＢＡは、気孔の閉鎖を誘導し、蒸散を減らして水分損失を防ぎ、果実の熟成を抑制し、種子の発芽を抑制し、光合成に必要な酵素を調節し、且つ生理食塩水条件に曝されると根の生長を防止する。
【００１１】
本開示は、干ばつに対する植物の耐性を向上させる、根のシグナル伝達ゲルマトリックス及び方法を提供する。これには、植物が乾燥、湿潤、及び再湿潤サイクルの繰り返しを受ける場合の蒸散の減少が含まれる。さらに、本開示の根のシグナル伝達ゲルマトリックス及び方法は、植物の気孔が部分的に閉鎖するように誘導し、それにより蒸散率を低下させ、その間に効果的な蒸散の持続時間を同時に増加させる。蒸散は、土壌が濡れたままである場合には影響を受けない；むしろ、乾燥／湿潤サイクルは、干ばつストレスの期間を含まない。
【００１２】
根圏における本開示による根のシグナル伝達ゲルマトリックスの存在は、植物の水使用効率を増加させる。
【００１３】
根圏における本開示による根のシグナル伝達ゲルマトリックスの存在は、植物の根バイオマスを増加させる。
【００１４】
本開示による根圏における根のシグナル伝達ゲルマトリックスの存在は、植物の根／シュート比を増加させ、それにより、より丈夫な植物を産出する。
【００１５】
本開示は、植物の根と土壌粒子との間の相互に連絡したネットワーク化された結合として作用し、それにより乾燥した土壌中の根による水及び無機養分のより効率的な取り込みを可能にする、根のシグナル伝達ゲルマトリックスを提供する。
【００１６】
本開示は、根鞘（ｒｈｉｚｏｓｈｅａｔｈ）の質量及び伸展を増加させる、根のシグナル伝達ゲルマトリックス及び方法を更に提供する。よって、より大きく、より強化され、且つより安定した根鞘が、遺伝子組換えを必要としなくても可能である。
【００１７】
本開示は、根圏の根及びムシゲルの水分生理を制御するために使用され得る、根のシグナル伝達ゲルマトリックスを提供する。リゾリガンド（Ｒｈｉｚｏｌｉｇａｎｄｓ）は、根圏の湿潤速度、並びに根圏の再湿潤の均一性を増加させる。これは、灌漑でのより迅速な根の再水和並びに植物に利用可能なより高い水量をもたらす。注目すべきことに、植物の蒸散が抑制されるので、より高い水量は、同時によりゆっくり使用される。リゾリガンドはまた、根から浸出したムシゲルの膨潤及び粘度にも影響を及ぼす。ムシゲルの膨潤を改変することによって、土壌と根との間の水力学的連結性が制御される。具体的に言うと、ムシゲルの膨潤は、乾燥及びリゾリガンドによる処理後に減少し、そのため根からのムシゲルの拡散を制限する。抑制されたムシゲルの膨潤はまた、根圏の透水係数の減少という結果になり、それは中程度の水ストレスを誘導し、それによって乾燥／湿潤サイクルを受けた植物の蒸散を低下させ、遺伝子組換えなしで水使用効率の増加及び根／シュート比の増加のような重要な結果を伴う。
【００１８】
根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０で灌漑した試料中のより速い根圏の再湿潤は、根からシュートまでのＡＢＡのパルスを結果としてもたらし、それは一時的に気孔の開口を制限し且つ結果として蒸散を制限する。
【００１９】
本特許又は出願ファイルは、カラーで作成された少なくとも１つの図面を含む。カラー図面（１又は複数）を含む本特許又は特許出願公開のコピーは、申請され且つ必要な料金の支払いがあれば特許庁によって提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本開示による農業の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを示す図である。
【００２１】
【図２】図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを使用するシステムを示す図である。
【００２２】
【図３】図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む及び含まない土壌を通る水流を比較する図である。
【００２３】
【図４Ａ】図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む及び含まない根圏における灌漑流を比較する図である。
【００２４】
【図４Ｂ】図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む及び含まないムシゲルの膨潤を比較する図である。
【００２５】
【図５】図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む及び含まない根圏における湿潤を比較する放射線写真である。
【００２６】
【図６】図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む及び含まない根圏での湿潤を経時的に比較し且つ含水量の変化を経時的に示す放射線写真である。
【００２７】
【図７】図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む及び含まない根圏について根の膨潤の応答を比較する試験データを示す図である。
【００２８】
【図８】図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む及び含まない根の膨潤を経時的に比較する放射線写真である。
【００２９】
【図９】図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む及び含まない根圏について含水量を経時的に比較する試験データを示す図である。
【００３０】
【図１０】図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む及び含まない根圏を有する、生育した植物を比較する写真を示す図である。
【００３１】
【図１１Ａ】灌漑の２〜５時間後に図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む及び含まない植物の木部のＡＢＡ濃度を比較する図を示す図である。
【００３２】
【図１１Ｂ】灌漑の１９〜２５時間後に図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む及び含まない植物の木部の濃度を比較する図を示す図である。
【００３３】
【図１２Ａ】図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む及び含まないルピナスの蒸散を経時的に比較する試験データを示す図である。
【００３４】
【図１２Ｂ】図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む及び含まないルピナスの蒸散を含水量により比較する試験データを示す図である。
【００３５】
【図１３】図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む及び含まないトウモロコシについて経時的に含水量を比較する試験データを示す図である。
【００３６】
【図１４】図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む及び含まないトウモロコシについて経時的に蒸散を比較する試験データを示す図である。
【００３７】
【図１５】図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む及び含まない乾燥物質、根シュート比、及び緑色の葉の面積を比較する試験データを示す図である。
【００３８】
【図１６】図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む及び含まないルピナスの含水量を経時的に比較する試験データを示す図である。
【００３９】
【図１７】土壌を湿潤状態に保った、図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含むルピナス及び含まないルピナスの含水量を経時的に比較する試験データを示す図である。
【００４０】
【図１８】図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む及び含まない粘液含水量を比較する試験データを示す図である。
【００４１】
【図１９】図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む及び含まない飽和透水係数を比較する試験データを示す図である。
【００４２】
【図２０】図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む及び含まない根の膨潤及び水輸送を示す放射線写真である。
【００４３】
【図２１】図４Ａ及び図４Ｂに例示されるように、図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む根圏及び含まない根圏での、灌漑の１４０分後の含水量及びムシゲル膨潤を比較する放射線写真である。
【００４４】
【図２２】図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む及び含まない根鞘を比較する写真を示す図である。
【００４５】
【図２３】図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む及び含まない根圏についてバルク土壌の酵素活性を比較する試験データを示す図である。
【００４６】
【図２４】図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む及び含まない根圏について根圏の酵素活性を比較する試験データを示す図である。
【００４７】
【図２５】図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む及び含まない根圏について根圏及びバルク土壌中の炭素濃度を比較する試験データを示す図である。
【００４８】
【図２６】図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスによる２つのリゾリガンド及び水の比較効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
ここで図面並びに特に図１及び２を参照すると、通常、参照番号１０で表される根のシグナル伝達ゲルマトリックスが示される。根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０は、ムシゲル２０、土壌粒子３０、及びリゾリガンド４０を含む。根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０は、植物の根圏６０において植物１２の根５０に作用する。
【００５０】
根圏６０は、根浸出の影響を直接受ける、根に隣接する土壌の薄層であり、且つその物理的、化学的及び生物学的性質はバルク土壌のものとは異なる。根圏は、根表面で始まり且つ土壌の中を約３０ｍｍまで、好ましくは約５ｍｍまで、且つ最も好ましくは約１ｍｍまでの距離、且つその間の任意の部分範囲の距離にわたって広がる。
【００５１】
リゾリガンド４０は、植物及び微生物浸出液（親油性成分を含む多糖）を複合体化させ、それらを安定化させて根のシグナル伝達ゲルマトリックスを形成する化合物である。リゾリガンド４０はまた、ムシゲルの持続期間及び長寿命に間接的に影響を及ぼす。
【００５２】
根のシグナル伝達ゲルマトリックスは、土壌粒子、根、並びに、リゾリガンドによって共に結合したムシゲル、根の死細胞及び真菌菌糸を含む、微生物浸出液の複雑な網である。
【００５３】
ムシゲル２０は、植物１２の根５０の根冠５２を覆う粘液性の物質である。それは、高度に水和した多糖であることが公知である。ムシゲル２０は、根冠５２の表皮細胞から分泌される。形成は、ゴルジ体で起こる。分泌は開口分泌として公知である。ムシゲルは、植物の根から分泌されるが、ムシゲル及びムシゲル様誘導体は、合成及び／又は配合もされ得る。
【００５４】
ムシゲル２０は、根冠５２を保護すること及び乾燥を防ぐこと、根を効率的且つ効果的に土壌に浸透させるために根冠５２を潤滑化すること、並びに土壌微生物のための共生環境を作り出すことを含む、多数の機能を有する。
【００５５】
さらに、ムシゲルと直接取り囲み且つムシゲルが浸透している微生物を多く含む土壌の層は、根圏６０である。それと区別され且つ根圏６０に隣接するのが根域６２である。水が吸収されると、根圏６０は膨張し、且つ植物が蒸散すると、根圏６０は収縮する。根域６２は、生長の間に植物根５０が入り込む土壌の量である根域土壌６３を含む。根域６２は根圏６０の部分ではなく、むしろ根圏のすぐ外側にある。根域６２を超えると、バルク土壌６７を含む第３の区域６６がある。バルク土壌とは、植物根５０によって入り込まれず且つ根によって変更されない土壌をさす。
【００５６】
図３は、リゾリガンドを含む根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を有する植物（下列）と比較した、水で灌漑した植物の機能及び浸透（上列）を説明する概念モデルである。
【００５７】
上列では、変更されていない環境で水１４で灌漑されるほぼ正常な根の２つの土壌粒子３０が示される。無水ムシゲル２０で覆われた、２つの土壌粒子３０の間の孔隙は、再湿潤の間に示される。無水ムシゲル２０は疎水性であり且つｔ１に示される土壌再湿潤を一時的に制限する。ムシゲル２０が水を吸収し始めると、土壌５０はｔ２で再湿潤する。土壌の透水係数は、ムシゲルがｔ３で水和する時に増加する。とくに、根圏の大きな膨張がある。
【００５８】
変更されていない環境とは対照的に、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を含む変更された根圏が下列に示される。接触角の低下及びｔ１での土壌のより速い再湿潤がある。ムシゲル２０がｔ２で膨潤する時、土壌透水係数は減少する。リゾリガンド４０は、ムシゲル２０の膨潤を減らすように作用する。ムシゲル２０は完全に膨張しない、その結果、ｔ３での土壌透水係数の低下となる。言い換えると、根のシグナル伝達１０においてリゾリガンド４０は、植物根と土壌粒子との間に相互に連絡した結合を作り出す。
【００５９】
特定の理論に縛られることを望むものではないが、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０は、植物において認識事象を引き起こすか、又はＡＢＡの産生を引き起こす水勾配の変化を引き起こし、微生物集団、及び植物の生化学的応答に影響を及ぼすと考えられる。
【００６０】
根の水取り込みは、根に向かう土壌水ポテンシャル及び土壌水分の勾配を生成する。この勾配は、土壌が乾燥すると急勾配になる。根表面の水ポテンシャルが臨界値、例えば−１．５ＭＰａより下に減少すると、根は気孔を閉鎖するように葉に信号を送る、又はＡＢＡ産生が増加され、蒸散によって気孔に移動し、それを閉鎖する信号を送る。根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０からの透水係数が低いと、ＡＢＡ産生の強化、気孔の閉鎖及び蒸散の低下を誘導する信号を送ることがある。この時点で、蒸散と光合成の両方が減少する。
【００６１】
根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０は、予想外に、根圏６０の水動態を変化させ且つ生物学的及び化学コミュニケーションを増加させるための、土壌粒子間の相互に連絡した結合及び根圏と植物根との間の界面を作り出す。乾燥中、根圏６０はバルク土壌６７及び根域６２の土壌よりも湿っている。根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０のために、根圏土壌と根との間の水力学的連結が維持される。根の周囲の領域は、水和し、且つ伝導性となる。根の水和は根の膨潤として定義される。根と、養分の取り込みに必要な土壌との間の接触は維持される。その後、高いレベルの微生物活性が結果として生じる。さらに、植物と根微生物叢（ｒｈｉｚｏｍｉｃｒｏｂｉｏｍｅ）、すなわち根に関連する微生物との間の有効なやりとりのための領域が確立される。
【００６２】
根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０がないと、乾燥後、根圏は撥水性になる（最大で水分２５％、好ましくは約５〜２０％の間、最も好ましくは１０〜２０％の間）。濡らしてすぐに、又は灌漑の後、バルク土壌は湿潤性であるが、根圏はそうでない。根の周囲の水分枯渇が生じる。根の水取り込みは、土壌だけで維持され得ない。結果は土壌の水力不足であり、したがって植物は乾燥する。植物が乾燥する時、根は収縮し且つ土壌との接触を失う。結果として隙間が生じる。更なる抵抗がある。言い換えると、水と根表面との間の連続性が、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０がないと中断される。
【００６３】
根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０がないと、粘液は膨張し、粘稠性が低くなり、且つそれはバルク土壌の中に拡散する。それが乾燥するにつれ、それは疎水性になる。
【００６４】
根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０及び特にリゾリガンド６０は、その代わりに、粘稠性が高く且つ更に水和した根圏６０を結果として生じ、膨潤は少なく、且つ粘液の拡散性は低い。根圏６０は根に密着して留まる、すなわち隙間がない。また、根圏６０は、リゾリガンドで処理された後に急速に再湿潤する。リゾリガンドが根に密着した根圏を維持するので、根圏と植物根との間の連続した界面は、たとえ植物根が乾燥及び収縮したとしても維持される。
【００６５】
図４Ａの下列は、ムシゲル２０、リゾリガンド４０と、根圏の土壌３０及び根域の土壌６３によって覆われた根５０を示す。時間が進む時、湿潤は即時的であり、且つ根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０はすぐに水を吸着する。ｔ２に示されるように、根と土壌粒子との間に形成された、相互に連絡した結合に起因して制限された膨潤がある。対照的に、上列に示されるように、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０が存在しない場合は、根圏で乾燥１８が起こる。さらに且つ完全に湿潤すると、根圏は水を吸着し且つかなり膨張する。
【００６６】
図４Ｂは、リゾリガンド４０を有する粘液２０が、水と比較して密度を増加させ、位置を維持し、且つ拡散を防ぎ、それは結果として膨潤となることを示す。図２６は、水と比較した２つの異なるリゾリガンド４０の比較効果を示す。
【００６７】
上記のように、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０内に作製された、相互に連絡した結合は、植物がまるで水不足下で応答するような生理反応を植物において生じる。この結合は、養分の取り込みのための界面を作り出し、カチオン交換能を改善し、且つシュートに輸送されるＡＢＡの産生を刺激する。
【００６８】
根への水フラックスの増加は、短期のパルスである。たとえ根のシグナル伝達ゲルマトリックスは流れるための伝導性が低いとしても、それは灌漑後に７倍速い、シュートへの水のパルスを導く。より速いパルスは、根のシグナル伝達ゲルマトリックスのより速い再水和によって説明される。根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０のために、根のシグナル伝達ゲルマトリックスを再湿潤することは、結果として、灌漑後最初の１〜２時間の間の根−土壌界面を横切り且つシュートまでの水の流れをもたらし、ＡＢＡのシュートへの輸送、すなわち灌漑後のＡＢＡパルスを強化する。
【００６９】
蒸散及び気孔コンダクタンスは、根−シュートシグナル伝達によって且つホルモンＡＢＡによって制御される。木部の高いＡＢＡ濃度は、結果として蒸散の低下をもたらす。ＡＢＡは、気孔の開口／閉鎖を調節し、それにより蒸散に影響を及ぼす植物ホルモンである。それは、耐干ばつ及び耐塩性にも関与する。
【００７０】
リゾリガンドで処理した植物は、処理していない植物よりも蒸散が少ない。より高いＡＢＡ濃度が、気孔の孔辺細胞に影響を与え、全部ではないが部分的に気孔の閉鎖をもたらすことは十分に認められている。この例では、気孔の閉鎖はより良好に調節されている（部分的な閉鎖）。低下した蒸散は、灌漑と灌漑との間のドライダウン期間中に起こる。ある程度の水ストレスは、蒸散を低下させ且つＡＢＡ産生を誘導するために必要である。乾燥サイクルが効果を開始させる。
【００７１】
リゾリガンド、例えば特定の界面活性剤は、ムシゲルの膨潤を低下させ且つその粘度を増加させる。リゾリガンドは、ムシゲルが根表面又は根圏の外部から膨張するか又は拡散することを防ぎ、且つ根表面の近くでより高い濃度のムシゲルを維持する。これは、根圏の微生物の活性について更なる肯定的な意味を有し且つ結果として根圏微生物と植物との間により効果的な共生関係をもたらす。より低いムシゲルの膨潤があるので、根圏の低い飽和透水係数もある。
【００７２】
根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０の存在は、根圏の伝導性を低下させる。植物は、たとえ土壌が湿潤している場合でも、低レベルの水ストレスを感知する。このことは、気孔の部分的な閉鎖及び蒸散の中程度の抑制を導く。より低い蒸散は、節水戦略という結果になる。植物は、所与量の水をより長い時間で消費する。低いか又は減少した灌漑頻度の技術は、収穫高の損失なく適用され得る。気孔の部分的閉鎖に伴って、植物の水使用効率も増加する。さらに、より頑強且つ干ばつに強い植物を意味する、根／シュート比が増加する。
【００７３】
一部の実施形態では、本開示による適したリゾリガンドには、アルキル末端ブロック共重合体、アルキルポリグリコシド、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、エチレンオキシドに基づくポリマー、プロピレンオキシドに基づくポリマー、エチレンオキシド／プロピレンオキシドブロック共重合体、及びその組合せが含まれる。適したリゾリガンドは、親水性末端を含む様々な糖及び疎水性末端を含む可変長のアルキル基を持つ化合物の混合物であり得る。リゾリガンドはまた、エトキシル化脂肪族アルコール、カルボン酸エステル、ポリエチレングリコールエステル、アンヒドロソルビトールエステル及びそのエトキシル化誘導体、脂肪酸のグリコールエステル、カルボン酸アミド、モノアルカノールアミン縮合物、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、及びその組合せも含み得る。
【００７４】
最も好ましいリゾリガンドは、エチレンオキシド／プロピレンオキシドブロック共重合体及びアルキル末端ブロック共重合体である。
【００７５】
ある種の実施形態では、リゾリガンドは、約４〜約３０の間、より好ましくは約６〜約１４の間、及び最も好ましくは約７〜約９の間、並びにその間の任意の部分範囲の親水性／親油性バランス（ＨＬＢ）を有する。
【００７６】
好ましい実施形態では、リゾリガンドは、食物に対して生物学的に適合性があり且つ／又は低レベルの毒性を有する。
【００７７】
本開示に従うリゾリガンドは、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０中に、好ましくは約１μｇ／ｋｇ〜約１０ｇ／ｋｇ、より好ましくは約５ｍｇ／ｋｇ〜約１ｇ／ｋｇ、且つ最も好ましくは約１０ｍｇ／ｋｇ〜約１００ｍｇ／ｋｇ、且つその間の任意の部分範囲の濃度で存在する。
【００７８】
適したリゾリガンドは、次の性質：根圏の接触角、根圏の再湿潤速度、ムシゲルとの混合後の制限された膨潤、ムシゲルとの混合後のより高い粘度、及びムシゲルとの混合後の保水性の１又はそれ以上を有する。
【００７９】
限定されない例として、根圏の接触角は、約０°〜約１２０°、好ましくは約０°〜約６０°であり得、０°〜約３０°が最も好ましく、且つその間の任意の部分範囲であり得る。
【００８０】
限定されない例として、根圏の再湿潤速度は、約１分〜約２日の間、好ましくは約１分〜約６０分の間であり得、約１分〜約１０分の間が最も好ましく、且つその間の任意の部分範囲であり得る。
【００８１】
限定されない例として、ムシゲルと混合されたリゾリガンドの最大膨潤は、１グラムの乾燥ゲルあたり約０〜約１０００グラムの間の湿潤ゲル、好ましくは１グラムの乾燥ゲルあたり約１００〜約５００グラムの間の湿潤ゲルであり得、１グラムの乾燥ゲルあたり約２００〜約３００グラムの間の湿潤ゲルが最も好ましく、且つその間の任意の部分範囲であり得る。
【００８２】
土壌３０は、湿潤性土壌又は非湿潤性土壌であり得る。湿潤性土壌は、水を取り込む能力を有する土壌である。非湿潤性土壌は、土壌粒子を覆っている蝋質の疎水性有機化合物を有する撥水性の土壌である。その結果、非湿潤性土壌は水をはじく。撥水性は、主に砂のような質感の土壌に関連するが、一部のより重い質感の土壌（例えば森林のローム質の砂利）に影響を及ぼし得る。
【００８３】
植物根に対する水利用可能性は、根圏の水力学的性質によって制御される。上に考察されるように、根圏は、根の密接する近傍の土壌の薄層である。重要なことには、根圏の水力学的性質は、バルク土壌及び根域土壌のものとは異なる。根圏は乾燥中にバルク土壌よりも湿ったままである。根圏は、灌漑の後に著しく乾燥したままであるが、それはほんの２、３日で再湿潤され得る。よって、含水量は、乾燥中に根圏においてより高く、且つ根圏は灌漑後に一時的により低い含水量を有する。ムシゲルは、大部分の植物によって浸出されるヒドロゲルである。ムシゲルは、水に対して大きい親和性を有し且つ飽和時にそれはその乾燥重量の約５００倍まで、又はそれ以上の含水量を有する。根のシグナル伝達ゲルマトリックスは、主に多糖及び乾燥するとそれを疎水性にするいくらかの脂質である。
【００８４】
本開示によって、リゾリガンドが、その他の機能の中でも根圏の水動態及び蒸散率を改変することが見出された。ＡＣＡ３２８２及びＡＣＡ３２７６（Ａｑｕａｔｒｏｌｓ（登録商標）  Ｃｏｒｐ．，Ｐａｕｌｓｂｏｒｏ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ，Ｕ．Ｓ．Ａ．）を実験の間のリゾリガンドとして使用した。ＡＣＡ３２８２及びＡＣＡ３２７６は、本開示による適したリゾリガンドの例となる界面活性剤である。ＡＣＡ３２８２及びＡＣＡ３２７６は、それぞれ、リゾリガンド１及びリゾリガンド２である。
【００８５】
根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０があると、根圏は標準海水よりも急速に且つより不均一に再湿潤される。図５は、灌漑の３０分後の砂質土壌での３週齢のルピナスの中性子ラジオグラフを示す。より暗い色合いは高い含水量を示し、一方、淡い色合いは低い含水量を示す。標準海水灌漑した対照試料は比較的乾燥したままであるのに対して、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を含む試料は灌漑後すぐに再湿潤した。画像中では、含水量は灰色の値に比例する、すなわち、濃い色が湿潤を意味する。対照試料は、大部分の根の根圏がバルク土壌よりも明るく見えることを示す。このことは、根圏が乾燥しているままであることを示す。それどころか、０．１ｇ／Ｌ（１リットルの水当たりのＡＣＡ３２８２のグラム）の濃度のＡＣＡ３２８２で灌漑された根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を有する試料中で、根圏はバルク土壌と同程度に濃く見える。このことは、根圏が急速に再湿潤されたことを示す。根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０は、根圏の湿潤速度を促進する。対照の根圏は１〜２時間後になってやっと再湿潤した。その代わりに、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を有する根圏は、２〜３分のうちに再湿潤された。実験は５回反復された。５つの試料が対照であり、且つ５つがリゾリガンドとしてＡＣＡ３２８２と、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を有した。各々の反復は、同じ挙動を示した。
【００８６】
ここで図６及び７を参照すると、実験は、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０が植物の再水和を促進することを示すためにも実施した。この場合もやはり、ＡＣＡ３２８２をリゾリガンドとして使用した。結果は、根組織の再水和が根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０によってより速かったことを示した。
【００８７】
図６では、経時的な含水量の変化が示される。試料は図５に示したものと同じである。違いは、灌漑の前面（ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ  ｆｒｏｎｔ）が視野の最下部に達した時に撮影した放射線写真（ｔ＝３０分）を参照する。図６では、明るい灰色は、含水量の変化がないことを示す；暗い灰色は、含水量の増加を示す。根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を含む試料において、根及び根圏の部分は黒色になった、これは含水量の増加を示す。これは、対照試料においてより遅く且つあまり明白でなかった。
【００８８】
根の膨潤を定量化するため、直根の上部に注目した。直根は、厳しい乾燥の間に、０．３ｍｍの直径の減少に相当する、２５％まで収縮する。直根の上部の膨潤は、根組織再水和の代理として使用された。直根の直径の変化は、次の方法に従って中性子ラジオグラフから計算される：試料の後ろに透過される中性子ビームの強度は、試料の厚さ及び組成に依存する。より具体的には、画像の各画素において、水の中性子減衰係数で除算した、透過ビームと入射ビームとの間の割当量の対数は、試料の各ポイントでの水の厚さを与える。結果として得られる根直径の変化は図７にプロットされる。図７は、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を有する植物の直根は、水で灌漑した植物の直根よりも早く膨潤したことを示す。このことは、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０が乾燥及びその後の灌漑の後に根への水流に有利に働くことを示す。
【００８９】
図６から根の膨潤を推定する際の課題の１つは、根の膨潤と根圏の湿潤を正確に区別することであった。根系の区分は、図６の根の膨潤の推定に影響を及ぼすことになる。この問題を回避するために、対照試料及び根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を含む試料が限られた土壌領域に適用された、より大型の試料（３０×３０×１ｃｍ）で実験を実施した。ルピナスを３０日間生育させ、乾燥させ且つその後に同時に灌漑した。灌漑中の試料の上部の時系列の放射線写真が図８に示される。放射線写真は、０、２０、７０、及び１００分に撮影した。図８は、実際の画像と灌漑前の画像の違いを示す。含水量の増加は黒色で現れる。時系列は、局所的に灌漑された、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を含む根は、対照よりも速く再水和したことを示す。この実験は、４回繰り返され、且つ、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０が灌漑後の根への水流を増加させ、そのために灌漑すると植物の回復を促進し且つ速めることを示した。
【００９０】
図２１は、灌漑の１４０分後に撮影した放射線写真の拡大図である。図２１は、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を含む根圏が、対照試料ほど多く再水和しなかったことを示す。これは、粘液を対照試料と同程度に膨潤させなかったリゾリガンドによって起こった。この図は、図３及び４に示される概念を実証する。
【００９１】
根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０の土壌水の利用可能性への影響を実証するために更なる実験を実施した。この実験では、ＡＣＡ３２８２及びＡＣＡ３２７６が、繰り返される乾燥／湿潤サイクルの間のルピナス及びトウモロコシの根の水取り込みのためのリゾリガンドとして使用された。１０のルピナスを、砂質の土壌を満たした１２×１２×１ｃｍの容器に植えた。試料を２４／１９℃の日／夜温度、湿度６０％、１４時間の光周期で人工気候室で生育させた。植物は、底部（１ｃｍの地下水面）からの毛管上昇により２週間灌漑の状態に保持された。２週間後、試料の底部の水を取り出し且つ試料を乾燥させた。植物が萎れている徴候を示した場合、試料を１ｃｍの地下水面に１時間浸漬することによって試料を再び灌漑した。試料の半数を対照として使用した。その後、底部の水を取り除き且つ別の乾燥サイクルを繰り返した。全体で、６回の乾燥サイクルがあった。乾燥／サイクルの間、本発明者らは、試料を一定間隔で秤量することによって蒸散率を測定した。
【００９２】
図９は、最後の乾燥期間の間の土壌含水量、θ又は全量で除算した水量を示す。図９は、灌漑後、及び植物が萎れている徴候を示すまで１つの乾燥期間中の含水量を示す。そのうえ、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を有する植物は、より高い含水量で開始した。これは、根圏が乾燥しているままであった対照試料と比較して、根圏において高い再湿潤性を有する根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０の結果であると考えられる。これも、上で考察及び実証されている。
【００９３】
４日目の植物の画像は図１０に示される。図１０は、対照試料中の水で灌漑された萎れた植物を示し、一方、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を有する植物がなお十分に膨張していて、更に２日間そのままであったことを示す。
【００９４】
蒸散は重量測定で測定された。経時的な蒸散率は、図１２Ａにプロットされている。最初のポイントは灌漑後４時間と一致する。図１２Ａは、対照試料と根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を含む試料の両方で、蒸散率が灌漑後１〜２日の間に増加したことを示す。この段階中、対照試料の蒸散率は根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を含む試料よりも高かった。灌漑後約４０時間で蒸散率は土壌含水量の低下のために減少し始めた。これは、蒸散率が含水量の関数としてプロットされている図１２Ｂにより良く示されている。
【００９５】
図１２Ｂは、含水量が比較的高かった初期段階の間に、減少する含水量とともに蒸散が増加したことを示す。このことは、乾燥後の気孔の再開口によって簡単に説明された。図１２Ｂは、土壌が乾燥するようになると、蒸散が減少し始めたことを示す。蒸散が減少し始めた含水量は、対照試料及び根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を含む試料で異なった。対照試料では、蒸散は約０．１の含水量で減少した。その代わりに、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を含む試料では、蒸散は約０．１５の含水量で減少し始めた。０．０７の含水量で、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を含む試料における蒸散率は、対照試料の蒸散の半分である。根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を含む試料は、０．０５の含水量でより低い蒸散率に達し且つ０．０２〜０．０３の含水量に達するまで膨張したままである。最初の２日の間の低い蒸散及びより高い初期含水量は、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を含む植物が後で萎れた理由であると考えられる。
【００９６】
実験は、ルピナスの代わりにトウモロコシで繰り返された。蒸散曲線はルピナスのものに類似していた。蒸散率も、繰り返された乾燥／湿潤サイクルの後に根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を有するトウモロコシで低下した。結果は図１３及び１４に示される。図１３は、対照試料及び根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を含む試料との間の３つの乾燥及び湿潤サイクルの間のトウモロコシの平均含水量を示す。時間ゼロは初期湿潤をさす。図１４は、乾燥段階の間に重量測定によって計算された蒸散率を示す。
【００９７】
根及びシュートのバイオマスを測定するために更なる実験を行った。この場合もやはり、水だけを有する対照試料及びＡＣＡ３２８２を根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０のリゾリガンドとして有する試験試料を使用した。根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を含む植物は、対照試料と比較してより高いバイオマス及び著しく高い根／シュート比を有した。結果は図１５に示される。根／シュート比は、少なくとも１％、より好ましくは少なくとも７％、且つ最も好ましくは少なくとも１５％増加する。
【００９８】
上記の実験を、ルピナス及び根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０中のリゾリガンドとしてＡＣＡ３２８２の代わりにＡＣＡ３２７６で繰り返した。ルピナスを上記の実験と同じ条件下で生育させた。定植の２週間後、試料をそれらが初期の萎れている徴候を示すまで乾燥させた。その後、植物を毛管上昇により灌漑した（上記の通り）。植物の半分は対照試料であり、且つ半分は根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を有した。０．００５％の濃度のＡＣＡ３２７６が使用された。３つの乾燥サイクルの間の含水量の変化が図１６に示される。図１６は、３つの乾燥＼湿潤サイクルの間の、水（青色、ｎ＝５）及びＡＣＡ３２７６（赤色、ｎ＝５）で灌漑したルピナス試料中の平均含水量又はθを示す。時間ゼロは最初の適用をさす。この場合もやはり、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０は蒸散を減少させた。ＡＣＡ３２７６を含む根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０の結果は、ＡＣＡ３２８２によって得られる結果に類似する。
【００９９】
実験を再び繰り返したが、土壌は湿った状態に保った。毎朝０７：００に、日中の蒸発散によって失われた水又は根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を取り換えた。ＡＣＡ３２７６は０．００５％の濃度で添加された。このように、土壌水分は２０％〜１５％の間で変動した。一日の終わりに、根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む試料１２は、図１７に示されるように、対照試料よりもわずかに乾燥していた。図１７は、水（青色、ｎ＝５）及びＡＣＡ３２７６（赤色、ｎ＝５）で灌漑したルピナス試料中の平均含水量又はθを示す。試料は毎日灌漑された。時間ゼロは最初の適用をさす。このことは、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０で灌漑した植物がわずかに多くの水を吸収したことを意味する。試料を比較的湿潤に保った場合、蒸散は根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０によって低下しなかったと考えられる。
【０１００】
特定の理論に縛られることを望むものではないが、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０での灌漑による蒸散の抑制は、根圏の透水係数の低下によって起こると思われる。実験において非イオン性界面活性剤（すなわちＡＣＡ３２８２及びＡＣＡ３２７６）であったリゾリガンドは、最大膨潤率及び疎水性成分を含有するゲルの粘度に影響を及ぼす。特定の濃度で、非イオン性界面活性剤は膨潤を減少させ且つ疎水性成分を含有するゲルの粘度を増加させる。
【０１０１】
ＡＣＡ３２８２及びＡＣＡ３２７６のムシゲルへの効果を試験するために、チアシード由来の粘液（一種のムシゲル）が使用された。チアシード由来の粘液は、トウモロコシの粘液と同様の物理的な及び化学的性質を有する。粘液の最大膨潤を所与量の乾燥粘液を６ｍｌの水、ＡＣＡ３２８２（０．１  ％）及びＡＣＡ３２７６（０．１％及び１％）に浸漬することによって測定した。結果は図１８に示される。粘液は３日間水和した。その後、１ｍｍの篩を通してゲル溶液を注入することによって、ゲルに吸着されなかった任意の量の水が取り除かれた。残っている溶液はゲルであり、且つその重量を測定した。ゲルの含水量（湿潤重量／乾燥重量）は図１８に示される。よって、リゾリガンドは、粘液の膨潤を減少させる。
【０１０２】
根圏におけるリゾリガンドの相互作用の効果を高めるために、粘液と土壌の混合物を使用した。粘液を砂質土壌と混合し、その後乾燥させた。直径２ｃｍのシリンダーに、１０ｇの乾燥粘液−土壌混合物を満たし且つ水及びＡＣＡ３２７６中で飽和させた（０．１％）。土壌試料の飽和透水係数は、試料の上部と底部との間の圧力ヘッドの一定差を課し、且つ試料からの水流出量を測定することによって推定された。粘液が土壌の飽和透水係数を減少させたことが見出された。図１９を参照されたい。
【０１０３】
また、高い粘液濃度で、リゾリガンドが土壌透水係数を更に減少させることも見出された。界面活性剤によるこの伝導性の低下は、界面活性剤を含む粘液のより低い膨潤及び結果として生じるより高い粘度の粘液によって起こったと考えられる。より高い粘液粘度は、根圏からの粘液の核酸を制限すると予測される。したがって、リゾリガンドは根表面の近くの粘液濃度を増加させることが見出されている。このことは、根圏の透水係数を低下させる際に更なる効果を有する。
【０１０４】
植物の根は、資源へのそれらのアクセス及び非生物ストレスに対する耐性を増加させるために様々な機構を用いる。これには根毛の生産、適切な根系構造の改善、有益な共生群集の育成及び根圏における物理的及び生物学的土壌条件の改善が含まれる。
【０１０５】
これらの現象は、掘削時に根に強く付着する土壌の重量として操作上定義される、根鞘として公知の領域で起こる。根毛は根鞘形成を増加させる。本開示は、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０の適用が、植物ゲノム改変アプローチを必要とせずに根鞘形成を増加させることを提供する。
【０１０６】
図１１Ａ及び１１Ｂは、水だけの対照と比較して、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０の使用から生じる根鞘の重量とサイズの両方の増加を実証する。図２２に示されるように、根の近くのより高い粘液濃度は、結果として根鞘形成の安定化及び増加をもたらす。さらに、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を使用して生育した植物は、水を含む対照で生育した植物よりも最大６３％厚い根鞘をもたらすことが見出された。
【０１０７】
根鞘の生成は、根毛長、密度、及び形態学、根及び微生物の粘液、土壌含水量、土壌の質感、菌根菌、及び自由生活性細菌を含む、多くの因子に関連している。
【０１０８】
根毛長と根鞘生成の両方は、水分生理に影響を及ぼし、リン（Ｐ）及び亜鉛（Ｚｎ）欠乏を軽減し且つ硬い土壌、水不足及びアルミニウム（Ａｌ）誘導性酸度耐性に対する耐性に関与することが示されている。根鞘は、土壌微生物、特に植物生長を促進する根圏細菌にとって重大な生息場所／適所である。根鞘が発達するほど、それは細菌の根生物群系（ｒｈｉｚｏｂｉｏｍｅ）に有益である。細菌の生物群系は、植物の根圏及び内部圏（ｅｎｄｏｓｐｈｅｒｅ）にコロニーを形成する特殊化された微生物の集団である。
【０１０９】
根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０のリゾリガンド４０は、根鞘を安定化させ且つ安定した根のシグナル伝達ゲルマトリックスをその中に作り出す。上に考察されるように、リゾリガンド４０は、根浸出液及び土壌粒子と共に結合し且つ結果として生じるゲルの粘度を増加させ、そのゲルは根の近くに濃縮されたまま残り、根と土壌を接続する粘稠なゲルを形成する。リゾリガンド４０は根鞘の有効体積を増加させ、それは次に植物が乾燥した土壌で水及び養分を吸収するのを助ける。
【０１１０】
根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０のリゾリガンド４０はまた、高い土壌有機物及び微生物活動の区域も増加させる。
【０１１１】
根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を有する根鞘は、土壌と根との間の接触を維持し且つ土壌乾燥に反応してそれらが収縮する場合に根が土壌との接触を失うことを回避する。その結果そのような根鞘は乾燥した土壌での水及び養分の取り込みを促進する。
【０１１２】
上に考察されるように、根鞘は、湿潤及び乾燥サイクルの間に根−土壌界面で空気が充填された隙間の発達を制限することによって、水ストレスに対する植物の耐性を増加させることが見出された。根が収縮する場合、乾燥した土壌での土壌と根との間の接触は維持される。改善された接触は、乾燥した土壌からの水及び養分の取り込みを促進する。さらに、根鞘が根圏をバルク土壌よりも湿潤に保ち、それを水流に対してより伝導性にし、且つ溶質に対してより拡散性にすることが見出された。
【０１１３】
よって、根圏で形成される根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０は、根圏において最適な生物学的及び生物地球化学的プロセスを維持するのに効果的である。
【０１１４】
土壌の質も、結果として生じる操作された根圏のために、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０によって改善される。土壌の質への効果は化学的、物理的、又は生物学的であり得る。化学的効果には、養分循環、水分生理、及び緩衝作用が含まれる。物理的効果には、物理的安定性及び支持、水分生理、及び生息場所が含まれる。生物学的効果には、生物多様性、養分循環、及びフィルタリングが含まれる。
【０１１５】
有機物、又はより具体的には土壌炭素は、３つ全ての土壌の質の指標カテゴリーを超越し且つ最も広く認識される影響を土壌の質に有する。
【０１１６】
有機物は全ての土壌機能に関連づけられる。それはその他の指標、例えば団粒安定性（物理的）、栄養保持及び利用可能性（化学的）、並びに養分循環（生物学的）などに影響を及ぼし、且つそれ自体が土壌の質の指標である。リゾリガンド４０を含む根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０は、土壌有機物を増加させる。
【０１１７】
図２５は、水だけと比較して根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を有する根圏において炭素濃度がなお３２．９％高いことを実証する。根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０もバルク土壌への根の膨張のプライミング剤であると考えられる。
【０１１８】
炭素濃度は、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を有する植物の根圏において３２．９％高い。上に考察されるように、リゾリガンド４０は、土壌有機物の高い供給源である根浸出液を、根表面の近くに保持する粘稠なマトリックスを作り出す。
【０１１９】
さらに、それらの根鞘は体積及び質量が更に高かったので、リゾリガンドを有する根圏に維持される全炭素は更に大きい。
【０１２０】
本開示による根のシグナル伝達ゲルマトリックス中の増加した土壌有機物の結果は重大である。土壌有機物は、土壌微生物のための糖の供給源であり、水和し且つ連絡した環境を微生物叢に提供し、安定性を増加させ且つ根の近くに養分（有機物と結合した養分）を維持し、養分の浸出を低下させ、根生長を促進し且つ水取り込み及び養分獲得にプラスの影響を有し且つ酵素の寿命を増加させる。
【０１２１】
酵素は、土壌の質の生物学的指標である。土壌溶液中の自由形態としての酵素は一般に急速に分解する。しかし、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０は、根圏での酵素の利用可能性を増加させる。
【０１２２】
β−グルコシダーゼは、セルロース分解及びグルコースの放出に関与する植物及び特定の真菌類に由来する酵素である。β−グルコシダーゼは、土壌有機物の安定化に直接的な効果を有する。β−グルコシダーゼは、植物性物質を分解し且つ微生物集団に単糖を提供する所与土壌生態系の能力の重要な指標である。β−グルコシダーゼは、土壌有機炭素循環に重要な役割を果たす。
【０１２３】
スルファターゼは、真菌類及び細菌によって産生される酵素である。スルファターゼは、有機形態に含まれる硫黄を植物根及び微生物に利用可能な形態に変える。スルファターゼは、土壌有機物及び水分と著しく相互関係がある。
【０１２４】
タンパク質を合成し且つ安定した光合成複合体を構築するために、植物は生長のために硫黄を必要とする。植物はこの元素を土壌から無機硫酸塩として得るが、硫酸エステルを含む結合土壌硫黄のその他の形態にも依存している。しかし、植物は硫酸エステルを土壌自体から放出することができない、そのためそれらは根圏に生息する細菌との相互作用に依存する。細菌は、植物取り込みのために硫黄を動員する。
【０１２５】
一方、細菌は、それらのために必要とするよりも多くの硫黄を生成せず、且つ硫酸エステルの脱硫の原因であるスルファターゼ遺伝子は、細菌が硫酸塩を利用している場合には通常スイッチがオフにされている。根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０は、根圏において細菌スルファターゼの活性を刺激すること及び土壌細菌スルファターゼ遺伝子発現を誘発することによってこれを克服する。
【０１２６】
温暖、多湿、及び半多湿地域の土壌では、硫黄（Ｓ）は有機形態で存在し、有機硫黄は全硫黄の＞９５％を占める。しかし、土壌の有機硫黄の多くは性質不明のままである。有機硫黄は通常硫酸塩への無機化によって植物に利用可能となる。
【０１２７】
ホスファターゼは、主に植物根に由来する。ホスファターゼは、主に植物根に由来する。ホスファターゼは、ヌクレオチド及びポリリン酸塩などのリン含有化合物を触媒して取り込みに利用可能な形態にする。
【０１２８】
キチナーゼは、細菌及び一部の真菌類によって産生される酵素である。キチナーゼはキチンを分解し、土壌微生物及び植物に利用可能な炭素及び窒素を生成する。キチンは植物においてセルロースの次に豊富な多糖である。キチンは、硬質で非弾性の多糖であり、植物、真菌類、酵母、藻類、細菌、昆虫、一部の動物に見出される。特定の植物病を引き起こす１又は複数の真菌様生物は、キチン分解性細菌によって制御される。土壌伝播性細菌のキチナーゼは、死真菌菌糸及びその他の資源のキチンを分解し得るがそれらはまた、真菌細胞壁でキチンを破壊することによって菌類に対する拮抗活性において役割を果たすことがある。また、キチンは植物病原体に対するバイオシールドとしても機能し且つ土壌に生息する害虫にマイナスの影響を与える。
【０１２９】
図２３は、図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む及び含まない根圏についてバルク土壌の酵素活性を比較する試験データを示す。
【０１３０】
図２４は、図１の根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含む及び含まない根圏についてルピナスの根圏の酵素活性を比較する試験データを示す。
【０１３１】
根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を含む根圏において、より多いキチナーゼ、スルファターゼ、及びβ−グルコシダーゼは、より多い土壌有機物及び結果的な微生物活性の増加によって説明される。ホスファターゼは影響を受けないが、その理由はルピナスが大量のホスファターゼを（特にそれらのクラスター根によって）浸出することが周知であるためである。そのため、リゾリガンドによる潜在的な利益が検出できないことがあり得る。
【０１３２】
根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０をそれらの根圏に有する植物による養分取り込みを測定された、且つ以下の表に要約される。
【０１３３】
【表１】
2018516066.tif 000003
【０１３４】
【表２】
2018516066.tif 000004
【０１３５】
【表３】
2018516066.tif 000005
【０１３６】
観察された、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０から生じる、増加したΒ−グルコシダーゼは、改善された土壌の健全性を示す。
【０１３７】
観察された、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０から生じる、増加したスルファターゼは、有益な細菌である、植物生長促進根圏細菌の強化された土壌微生物集団の結果としてより良好な土壌の健全性を示す。
【０１３８】
観察された、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０から生じる、増加したキチナーゼは、植物病原体及び害虫を抑制する「バイオシールド」保護を強化する、増加した植物生長促進根圏細菌集団を示す。
【０１３９】
観察された、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０から生じる、増加したスルファターゼ及びキチナーゼは、強化された生物群系の結果である。
【０１４０】
本開示及び根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０のいくつかの認識された利益及び利点の中に、植物による強化された養分取り込みがある。植物根が養分を土壌から吸収する能力は、土壌中の養分の利用可能性及び土壌から根表面への養分の輸送に影響を受ける。根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０は、両方の因子に著しく影響を及ぼす。具体的には、リゾリガンド４０は微生物活性を増加させ、結果として養分を植物利用可能な形態に変える酵素の産生をもたらす。リゾリガンド４０は、根圏における根浸出液及び土壌有機物の濃度を増加させ、根圏におけるカチオン交換容量及び養分の吸着を増加させる。これらの養分は、根から放出される有機酸によって交換され得る。リゾリガンド４０は、水だけよりも長い期間、根圏を水和し且つ拡散性の状態に維持する。リゾリガンド４０は、根のシグナル伝達ゲルマトリックスを安定化させ且つ根と土壌との間の連絡を維持する。
【０１４１】
リゾリガンド４０は、より粘稠であり、湿潤性のままであり、あまり膨潤せず、低拡散性であり、且つ根に密着して留まる、根のシグナル伝達ゲルマトリックスを結果としてもたらす。結果は、より高いＡＢＡ輸送及び産生、乾燥イベント後のより低い蒸散、より大きく、より安定性であり、且つより長い湿潤性の根鞘、根圏中のより高い土壌有機物、根圏でのより高い酵素活性、根圏でのより高い養分取り込み、根輸送の増加した機能及び持続時間、並びに非生物ストレス条件下での強化された植物性能である。
【０１４２】
リゾリガンドによって作り出された相互に連絡した結合に一部起因する、根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０を含む根圏のより高い粘度及びカチオン交換容量は、根圏からの元素の浸出を低下させる。安定した根のシグナル伝達ゲルマトリックスは、駆除剤（殺虫剤、殺真菌剤、殺ダニ剤、殺線虫剤、殺藻剤）、植物生長調節剤（除草剤を含む）、及び生物刺激剤を含む、無機及び有機化合物の持続時間を増加させる。
【０１４３】
根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０はまた、駆除剤、肥料、生物刺激剤（ｂｉｏｓｔｉｍｕｌａｎｔｓ）、バイオ農薬細菌などを含めるように配合され得る。
【０１４４】
根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０はまた、窒素固定細菌、菌根菌などの真菌類、植物ホルモン、及び（天然起源又は人工的に導入された）植物生長促進根圏細菌などの生物有機体を含めるようにも配合され得る。
【０１４５】
植物生長促進根圏細菌（ＰＧＰＲ）は、根表面にコロニーを形成し、生き延び、増殖し且つ他の微生物叢と競合し、且つ植物生長を促進するために熟達しているべきである。   例としては、アグロバクテリウム・ラジオバクター、アゾスピリルム・ブラシレンセ、アゾスピリルム・リポフェルム、アゾトバクター・クロオコッカム、バチルス・フィムス  （Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｆｉｍｕｓ）、バチルス・リケニフォルミス、バチルス・メガテリウム、バチルス・ムシラジノウス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｍｕｃｉｌａｇｉｎｏｕｓ）、バチルス・プミルス、バチルス属の種、枯草菌、枯草菌変種アミロリケファシエンス、バークホルデリア・セパシア、デルフィチア・アシドボランス（Ｄｅｌｆｉｔｉａ  ａｃｉｄｏｖｏｒａｎｓ）、パエノバチルス・マセランス（Ｐａｅｎｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｍａｃｅｒａｎｓ）、パントエア・アグロメランス、シュードモナス・オーレオファシエンス、シュードモナス・クロロラフィス、シュードモナス・フルオレセンス、シュードモナス・ソラナセアラム、シュードモナス属の種、シュードモナス・シリンゲ、セラチア・エントモフィリア（Ｓｅｒｒａｔｉａ  ｅｎｔｏｍｏｐｈｉｌｉａ）、ストレプトマイセス・グリセオビリディス、ストレプトマイセス属の種、ストレプトマイセス・リジクス及び様々な根粒菌属の種が挙げられる。
【０１４６】
根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０はまた、α−アラニン、β−アラニン、アスパラギン、アスパラギン酸塩、システイン、シスチン、グルタミン酸、グリシン、イソロイシン、ロイシン、リジン、メチオニン、セリン、トレオニン、プロリン、バリン、トリプトファン、オルニチン、ヒスチジン、アルギニン、ホモセリン、フェニルアラニン、γ−アミノ酪酸、及びα−アミノアジピン酸などのアミノ酸；クエン酸、シュウ酸、リンゴ酸、フマル酸、コハク酸、酢酸、酪酸、吉草酸、グリコール酸、ピシジン酸、ギ酸、アコニット酸、乳酸、ピルビン酸、グルタル酸、マロン酸、テトロン酸、アルドン酸、及びエリトロン酸などの有機酸；グルコース、フルクトース、ガラクトース、リボース、キシロース、ラムノース、アラビノース、デオキシリボース、オリゴ糖、ラフィノース、及びマルトースなどの糖；ビオチン、チアミン、パントテン酸塩、リボフラビン、及びナイアシンなどのビタミン；デニン（ｄｅｎｉｎｅ）、グアニン、シチジン、及びウリジンなどのプリン／ヌクレオシド；並びに酸／アルカリ−ホスファターゼ、インベルターゼ、アミラーゼ、及びプロテアーゼなどの酵素も含むように配合され得る。
【０１４７】
丈夫な植物は、植物が水及び養分ストレス下で、すなわち、土壌資源（水及び養分）が欠乏している場合に健全なままでいることのできる、安定し水和した根圏を持つ植物である。
【０１４８】
安定し水和した根圏は、根浸出液及び養分を根表面の近くに維持する粘稠で、安定し且つ水和したゲルを形成するために根浸出液と相互作用する、リゾリガンドを有する根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０によって得られる。得られる根のシグナル伝達ゲルマトリックスは、土壌有機物、酵素活性、及び養分吸収を強化する。また、それは根圏における無機化（硫黄）及び植物病原体の抑制（キチナーゼ）に重要な土壌微生物を強化する。
【０１４９】
根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０によって得られる乾燥後の根圏の急速な再湿潤は、根からシュートへ輸送されるＡＢＡのパルスを結果としてもたらし、そこでそれは一時的に気孔開口及び蒸散を低下させる。これは、節水戦略という結果になる。
【０１５０】
根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０は、直接に植物根に適用され得る。根のシグナル伝達ゲルマトリックス１０は、あるいは根圏に適用され得るか、又はその中に配合され得る。
【０１５１】
数値範囲が本明細書中に記載される場合、特に明白に述べられていない限り、その範囲は、記載される端点を含む数値範囲内のありとあらゆる数値範囲又は点を含むものとすることに留意する必要がある。
【０１５２】
第１、第２、第３、上側、下側などの用語は本明細書において様々な要素を修飾するために使用されることがあることにも留意する必要がある。これらの修飾語は、具体的に述べられていない限り、修飾された要素に対する空間的、連続的、又は序列的な順序を意味しない。
【０１５３】
本明細書では１又は複数の例となる実施形態に関して記載されるが、本開示の範囲から逸脱することなく様々な変更が行われてよく、且つ等価物がその要素に代用されてよいことが当業者に理解されるであろう。そのうえ、本開示の範囲から逸脱することなく、特定の状況、構造、操作、又は材料を本開示の教示に適合させるために多くの修正が行われることがある。そのため、本開示が、考えられる最良の様式として開示される特定の実施形態（１又は複数）に制限されるものではなく、本開示が添付される特許請求の範囲の精神及び範囲内にある全ての実施形態を含むことが意図される。
【図１】
2018516066.tif 000006
【図２】
2018516066.tif 000007
【図３】
2018516066.tif 000008
【図４Ａ】
2018516066.tif 000009
【図４Ｂ】
2018516066.tif 000010
【図５】
2018516066.tif 000011
【図６】
2018516066.tif 000012
【図７】
2018516066.tif 000013
【図８】
2018516066.tif 000014
【図９】
2018516066.tif 000015
【図１０】
2018516066.tif 000016
【図１１Ａ】
2018516066.tif 000017
【図１１Ｂ】
2018516066.tif 000018
【図１２Ａ】
2018516066.tif 000019
【図１２Ｂ】
2018516066.tif 000020
【図１３】
2018516066.tif 000021
【図１４】
2018516066.tif 000022
【図１５】
2018516066.tif 000023
【図１６】
2018516066.tif 000024
【図１７】
2018516066.tif 000025
【図１８】
2018516066.tif 000026
【図１９】
2018516066.tif 000027
【図２０】
2018516066.tif 000028
【図２１】
2018516066.tif 000029
【図２２】
2018516066.tif 000030
【図２３】
2018516066.tif 000031
【図２４】
2018516066.tif 000032
【図２５】
2018516066.tif 000033
【図２６】
2018516066.tif 000034
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月26日(2017.1.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
根のシグナル伝達（ｒｈｉｚｏ  ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）ゲルマトリックスであって、
ムシゲルと、
土壌粒子と、
土壌に約１μｇ／ｋｇ〜約１ｇ／ｋｇの量で存在する、植物の根圏にあるリゾリガンドと
を含み、
前記根のシグナル伝達ゲルマトリックスが、根からシュートまで輸送される、前記植物におけるＡＢＡ産生のパルスのトリガーを信号で知らせる、根のシグナル伝達ゲルマトリックス。
【請求項２】
前記リゾリガンドが、生物系界面活性剤産生細菌、アルキル末端ブロック共重合体、アルキルポリグリコシド、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、エチレンオキシドに基づくポリマー、プロピレンオキシドに基づくポリマー、エチレンオキシド／プロピレンオキシドブロック共重合体、エトキシル化脂肪族アルコール、カルボン酸エステル、ポリエチレングリコールエステル、アンヒドロソルビトールエステル及びそのエトキシル化誘導体、脂肪酸のグリコールエステル、カルボン酸アミド、モノアルカノールアミン縮合物、及びポリオキシエチレン脂肪酸アミドからなる群から選択される少なくとも１つのリゾリガンドである、請求項１に記載の根のシグナル伝達ゲルマトリックス。
【請求項３】
リゾリガンドを排出する細菌を更に含む、請求項１に記載の根のシグナル伝達ゲルマトリックス。
【請求項４】
前記リゾリガンドが、前記土壌粒子と植物根の界面との間に結合の相互に連絡したネットワークを形成する、請求項１に記載の根のシグナル伝達ゲルマトリックス。
【請求項５】
前記リゾリガンドが最大で約１０分の根圏における再湿潤速度を有する、請求項１に記載の根のシグナル伝達ゲルマトリックス。
【請求項６】
前記リゾリガンドが、１グラムの乾燥ゲルあたり約０〜約１０００グラムの湿潤ゲルの前記ムシゲルの最大膨潤を引き起こす、請求項１に記載の根のシグナル伝達ゲルマトリックス。
【請求項７】
前記土壌粒子が湿潤性である、請求項１に記載の根のシグナル伝達ゲルマトリックス。
【請求項８】
前記土壌粒子が非湿潤性である、請求項１に記載の根のシグナル伝達ゲルマトリックス。
【請求項９】
前記根のシグナル伝達ゲルマトリックスが、窒素固定細菌、真菌類、植物ホルモン、及び植物生長促進根圏細菌からなる群から選択される少なくとも１つの生物有機体を更に含む、請求項１に記載の根のシグナル伝達ゲルマトリックス。
【請求項１０】
植物根と、
ムシゲルと、
根微生物叢と、
土壌と、
リゾリガンドと
を含み、
前記ムシゲル、土壌、及びリゾリガンドが根のシグナル伝達ゲルマトリックスを含み、前記リゾリガンドが約１μ／ｋｇ〜約１ｇ／ｋｇの間で存在し、且つ前記根のシグナル伝達ゲルマトリックスが、前記植物根との界面の根圏（ｒｈｉｚｏｓｈｐｈｅｒｅ）に位置し、
前記根微生物叢が前記根のシグナル伝達ゲルマトリックスに応じて酵素及びホルモンを生成する、
システム。
【請求項１１】
前記根のシグナル伝達ゲルマトリックスが、前記植物根に密着している、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記根のシグナル伝達ゲルマトリックスが、前記植物根と土壌粒子との間に結合の相互に連絡したネットワークを形成する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記リゾリガンドが、生物系界面活性剤産生細菌、アルキル末端ブロック共重合体、アルキルポリグリコシド、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、エチレンオキシドに基づくポリマー、プロピレンオキシドに基づくポリマー、エチレンオキシド／プロピレンオキシドブロック共重合体、エトキシル化脂肪族アルコール、カルボン酸エステル、ポリエチレングリコールエステル、アンヒドロソルビトールエステル及びそのエトキシル化誘導体、脂肪酸のグリコールエステル、カルボン酸アミド、モノアルカノールアミン縮合物、及びポリオキシエチレン脂肪酸アミドからなる群から選択される少なくとも１つのリゾリガンドである、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記根のシグナル伝達ゲルマトリックスシグナルが、前記根からシュートまで輸送される、前記植物におけるＡＢＡ産生のパルスのトリガーを信号で知らせる、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記リゾリガンドが、生化学的応答を引き起こすために前記土壌の水勾配の変化を起こす、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
前記リゾリガンドが約１分〜約１０分の根圏における再湿潤速度を有する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１７】
前記リゾリガンドが、１グラムの乾燥ゲルあたり約０〜約１０００グラムの湿潤ゲルの前記ムシゲルの最大膨潤を起こす、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１８】
リゾリガンドと、土壌粒子及びムシゲルの混合物とを混合し、したがって根のシグナル伝達ゲルマトリックスを得る工程であって、前記リゾリガンドが、約１μ／ｋｇ〜約１ｇ／ｋｇの濃度で存在し、前記リゾリガンドが、生物系界面活性剤産生細菌、アルキル末端ブロック共重合体、アルキルポリグリコシド、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、エチレンオキシドに基づくポリマー、プロピレンオキシドに基づくポリマー、エチレンオキシド／プロピレンオキシドブロック共重合体、エトキシル化脂肪族アルコール、カルボン酸エステル、ポリエチレングリコールエステル、アンヒドロソルビトールエステル及びそのエトキシル化誘導体、脂肪酸のグリコールエステル、カルボン酸アミド、モノアルカノールアミン縮合物、及びポリオキシエチレン脂肪酸アミドからなる群から選択される少なくとも１つのリゾリガンドである、工程と；
植物の根圏と前記根のシグナル伝達ゲルマトリックスを接触させる工程とを含み、
前記根のシグナル伝達ゲルマトリックスが、根からシュートまで輸送される、前記植物におけるＡＢＡ産生のパルスのトリガーを信号で知らせる、
方法。
【請求項１９】
前記根のシグナル伝達ゲルマトリックスが、植物根と前記土壌粒子との間に結合の相互に連絡したネットワークを形成する、請求項１８に記載の方法。
【国際調査報告】
2018516066.tif 000035