專利名稱：4-苯基丁酸和/或其鹽用于提高植物應(yīng)激耐受性的用途的制作方法
4-苯基丁酸和/或其鹽用于提高植物應(yīng)激耐受性的用途本發(fā)明涉及4-苯基丁酸和/或其鹽用于提高植物對非生物應(yīng)激、優(yōu)選干旱應(yīng)激的應(yīng)激耐受性(stress tolerance)的用途,并涉及相關(guān)的植物生長的增強(qiáng)和/或植物產(chǎn)量的提聞。已知4-苯基丁酸(4-PBA)或其一些鹽可用于控制作物植物中植物生長素產(chǎn)生和/或植物生長素運(yùn)輸并因此用于提高產(chǎn)量(美國專利6，245，717B1，2001)。還已知用Y-苯基丁酸鈉拌種棉籽可在早期生長階段提高葉的蛋白質(zhì)含量，其也提高了產(chǎn)量(A. U. Kariev, Inst. Khim. Rast. Veshchestv. , Tashkent, USSR UzbekskiiBiologicheskii Zhurnal (1981), 20-23)。 此外，將Y-苯基丁酸鈉施用于棉籽提高了植物生長并因此提高了采收物的油含量(A. Kariev, Inst. Khim. Rastit. Veshchestv, Tashkent, USSR, Khlopkovodstv0(1981)，37-38)。用Y -苯基丁酸鈉拌種也可有利地影響棉花中的單糖和二糖的轉(zhuǎn)移(A.U.Kariev, Inst. Khim. Rast. Veshchestv, Tashkent, USSR Doklady Akademii NaukUSSR(1978), 56-57)。最后，用Y-苯基丁酸鈉拌種棉籽促進(jìn)了花的形成以及棉花植物的成熟，并因此提高了產(chǎn)量(A. A. Umarov, et al. , Inst. Khim. Rast. Veshchestv, Tashkent, USSR, DokladyVsesoyuznoi (1979), 15—16)。已知植物以特異性或非特異性防御機(jī)制應(yīng)對自然應(yīng)激條件，例如炎熱和干燥或缺水(盡管干燥和缺水同樣引起干旱應(yīng)激)、寒冷、鹽度、紫外光、損傷、致病性侵襲(病毒、細(xì)菌、真菌、昆蟲)等，但也應(yīng)對除草劑[Pflanzenbiochemie (Plant Biochemistry),第 393-462 頁,Spektrum Akademischer Verlag,Heidelberg, Berlin, Oxford, Hans ff. Heldt, 1996. ;Biochemistry and Molecular Biology of Plants,第 1102-1203頁,American Society of Plant Physiologists,Rockville,Maryland,eds.Buchanan, Gruissem, Jones, 2000]。在植物中，已知許多蛋白質(zhì)以及對它們進(jìn)行編碼的基因，其參與了對非生物應(yīng)激(例如，寒冷、炎熱、干旱、鹽分、洪水)的防御反應(yīng)。它們中的一些形成信號傳導(dǎo)鏈的一部分(例如轉(zhuǎn)錄因子、激酶、磷酸酯酶)或引起植物細(xì)胞的生理響應(yīng)(例如離子運(yùn)輸、活性氧簇失活)。非生物應(yīng)激反應(yīng)的信號鏈基因包括DREB和CBF類的轉(zhuǎn)錄因子(Jaglo-Ottosenet al, 1998, Science 280:104-106)。對鹽分應(yīng)激的反應(yīng)包括ATPK和MP2C型的磷酸酯酶。此外，如果發(fā)生鹽度應(yīng)激，通常會激活滲透劑(osmolyte)如脯氨酸或鹿糖的生物合成。這包括，例如，鹿糖合酶和脯氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(Hasegawa et al, 2000, Annu Rev PlantPhysiol Plant Mol Biol 51:463-499)。植物對寒冷和干旱的應(yīng)激防御使用一些相同的分子機(jī)制。存在被稱為胚胎發(fā)生晚期豐富蛋白(LEA蛋白質(zhì))的已知堆積物，其包括脫水素(dehydrin)作為重要的一類(Ingram and Bartels, 1996, Annu Rev Plant PhysiolPlant Mol Biol 47:277-403, Close, 1997, Physiol Plant 100:291-296)。它們是在受應(yīng)激植物中穩(wěn)定囊泡、蛋白質(zhì)和膜結(jié)構(gòu)的伴侶蛋白(chaperone) (Bray, 1993，Plant Physiol103:1035-1040)。此外，通常存在醛脫氫酶的誘導(dǎo)，其使在氧化性應(yīng)激中形成的活性氧簇(ROS)失活(Kirch et al, 2005, Plant Mol Biol 57:315-332)。在熱應(yīng)激中熱休克因子(HSF)和熱休克蛋白(HSP)被激活且在此發(fā)揮了與在寒冷和干旱應(yīng)激中伴侶蛋白對于脫水素所起的作用相似的作用(Yu et al, 2005, Mol Cells19:328-333)。已知許多參與應(yīng)激耐受性或致病防御的植物內(nèi)源性信號物質(zhì)。此處實例包括水楊酸、苯甲酸、茉莉酸或乙烯[Biochemistry and Molecular Biology of Plants,第850-929 頁,American Society of Plant Physiologists, Rockville, Maryland, eds.Buchanan, Gruissem, Jones, 2000]。一些這種物質(zhì)或其穩(wěn)定的合成衍生物及衍生結(jié)構(gòu)對 于外部施用于植物或在拌種中也很有效，且激活了使得植物的應(yīng)激耐受性或致原耐受性提高的防御反應(yīng)[Sembdner, and Parthier, 1993, Ann. Rev. Plant Physiol. Plant Mol.Biol.44:569-589]。還已知化學(xué)物質(zhì)可提高植物對非生物應(yīng)激的耐受性。這些物質(zhì)通過拌種、葉面噴施或土壤處理而施用。例如，記載了通過使用系統(tǒng)性獲得抗性(SAR)的激發(fā)子(elicitor)或脫落酸衍生物(Schading and Wei, W0-200028055, Abrams andGusta, US-5201931, Churchill et al, 1998, Plant Growth Regul 25:35-45)或苯并噻二唑(azibenzolar-S-methyl)處理來提高作物植物的非生物應(yīng)激耐受性。施用殺真菌劑,尤其是源自strobiIurins類或琥拍酸脫氫酶抑制劑類的殺真菌劑也可觀察到相似的效果，且通常也伴隨著產(chǎn)量提高(Draber et al, DE-3534948, Bartlett et al, 2002, Pest ManagSci 60:309)。還已知低劑量的除草劑草甘膦(glyphosate)刺激一些植物種類的生長(Cedergreen, Env. Pollution2008, 156, 1099)。此外，已經(jīng)記載生長調(diào)節(jié)劑對作物植物的應(yīng)激耐受性的作用(Morrison andAndrews, 1992, J Plant Growth Regul 11:113-117，RD-259027)。如果發(fā)生滲透應(yīng)激，可觀察到由于施用滲透劑、例如甘氨酸甜菜堿或其生物化學(xué)前體(例如膽堿衍生物)而產(chǎn)生的保護(hù)作用(Chen et al, 2000, Plant Cell Environ 23:609-618, Bergmann etal, DE-4103253)。還已經(jīng)記載了抗氧化劑(例如萘酚和黃嘌呤)提高植物中非生物應(yīng)激耐受性的作用(Bergmann et al, DD-277832, Bergmann et al, DD-277835)。然而，這些物質(zhì)抗應(yīng)激作用的分子原因基本未知。還已知植物對非生物應(yīng)激的耐受性可通過改變內(nèi)源性聚-ADP-核糖聚合酶(PARP)或聚-(ADP-核糖)水解酶(PARG)的活性而提高(de Block et al, The PlantJournal, 2004, 41, 95;Levine et al, FEBS Lett. 1998，440，I;W000/04173;W004/090140)。因此已知植物具有多種內(nèi)源性反應(yīng)機(jī)制，其可引起對很多種不同的有害生物和/或天然非生物應(yīng)激的有效防御。由于對現(xiàn)代作物處理組合物的生態(tài)學(xué)和經(jīng)濟(jì)上的需求持續(xù)增長，例如，關(guān)于毒性、選擇性、施用率、殘留物形成和有利制備，始終需要開發(fā)一至少在一些方面一優(yōu)于這些已知組合物的新的作物處理組合物。因此本發(fā)明的一個目的是提供這樣的其他化合物，其可提高植物對非生物應(yīng)激、優(yōu)選干旱應(yīng)激的耐受性。因此本發(fā)明提供式(I)的4-苯基丁酸(4-PBA)和/或其一種或多種鹽用于提高植物對非生物應(yīng)激、優(yōu)選對干旱應(yīng)激的耐受性的用途，
權(quán)利要求
1.式(I)的4-苯基丁酸(4-PBA)和/或其一種或多種鹽的用途，
2.權(quán)利要求I的用途，其中式(I)中，陽離子(M)是 (a )堿金屬一優(yōu)選鋰、鈉、鉀一離子，或 (b)堿土金屬一優(yōu)選鈣和鎂一離子，或 (c)過渡金屬一優(yōu)選錳、銅、鋅和鐵一離子，或 Cd)銨離子，其中一個、兩個、三個或所有四個氫原子任選地被相同或不同的選自(C1-C4)-燒基、輕基_ (C1-C4)-燒基、(C3-C4)-環(huán)燒基、(C「C2)-燒氧基-(CfC=2)-燒基、輕基-(C1-C2)-烷氧基-(C1-C2)烷基、(C1-C2)-巰基烷基、苯基或苯甲基的基團(tuán)取代，其中上述基團(tuán)任選地被一個或多個相同或不同的選自鹵素一如F、Cl、Br或I、硝基、氰基、疊氮基、(C1-C2)-燒基、(C1-C2)-齒代燒基、(C3-C4)-環(huán)燒基、(C1-C2)-燒氧基、(C1-C2)-齒代燒氧基和苯基的基團(tuán)取代，且其中在每種情況下氮原子上的兩個取代基任選地共同形成未取代或取代的環(huán)，或 (e)季鱗離子，優(yōu)選四-((C1-C4)-烷基)鱗和四苯基鱗，其中所述(C1-C4)-烷基和苯基任選地被相同或不同的選自鹵素——如F、Cl、Br或I、(C1-C2)-燒基、(C1-C2)-鹵代烷基、(C3-C4)-環(huán)燒基、(C1-C2)-燒氧基和(C1-C2)-齒代燒氧基的基團(tuán)單_或多取代，或 (f)叔锍離子，優(yōu)選三-((C1-C4)-烷基)锍或三苯基锍，其中所述(C1-C4)-烷基和苯基任選被相同或不同的選自鹵素——如F、Cl、Br或I、(C1-C2)-燒基、(C1-C2)-鹵代烷基、(C3-C4)-環(huán)燒基、(C1-C2)-燒氧基和(C1-C2)-齒代燒氧基的基團(tuán)單_或多取代，或 (g)叔氧鐵尚子，優(yōu)選二-((C1-C4)-燒基)氧鐵，其中所述(C1-C4)-燒基任選地被相同或不同的選自鹵素——如F、Cl、Br或I、(C1-C2)-烷基、(C「C2)_鹵代烷基、(C3-C4)-環(huán)烷基、(C1-C2)-燒氧基和(C1-C2)-齒代燒氧基的基團(tuán)單_或多取代，或 (h)選自以下雜環(huán)化合物的陽離子例如吡唆、喹啉、2-甲基吡唆、3-甲基吡唆、4-甲基吡啶、2，4-二甲基吡啶、2，5-二甲基吡啶、2，6-二甲基吡啶、5-乙基-2-甲基吡啶、哌啶、批咯烷、嗎啉、硫代嗎啉、吡咯、咪唑、I, 5- 二氮雜二環(huán)[4. 3. O]壬-5-烯(DBN)、1，8- 二氮雜二環(huán)[5·. 4. O] -j^一碳-7-烯(DBU)， 且η是1、2或3。
3.權(quán)利要求I的用途，其中式(I)中，陽離子(M)是鈉離子、鉀離子、鋰離子、鎂離子、鈣離子、NH4+離子、(2-羥基乙-I-基)銨離子、雙-Ν，Ν-(2-羥基乙-I-基)銨離子、三-N，N, N-(2-羥基乙-I-基)銨離子、甲基銨離子、二甲基銨離子、三甲基銨離子、四甲基銨離子、乙基銨離子、二乙基銨離子、三乙基銨離子、四乙基銨離子、異丙基銨離子、二異丙基銨離子、四丙基銨離子、四丁基銨離子、2-(2-羥基乙-I-氧基)乙-I-基銨離子、二(2-羥基乙_1_基)銨尚子、二甲基苯甲基銨尚子、二-((C1-C4)-燒基)锍尚子或二-((C1-C4)-燒基)氧鎗離子、苯甲基銨離子、I-苯基乙基銨離子、2-苯基乙基銨離子、二異丙基乙基銨離子、吡啶鎗離子、哌啶鎗離子、咪唑鎗離子、嗎啉鎗離子、1，8_ 二氮雜二環(huán)[5. 4. O] i^一碳-7-烯鎗離子,且η是I或2。
4.權(quán)利要求I的用途，其中式(I)中，陽離子(M)是鈉離子、鉀離子、鎂離子、鈣離子、NH4+離子或異丙基銨離子，且η是I或2。
5.權(quán)利要求I的用途，其中式(I)中，陽離子(M)是異丙基銨離子且η是I。
6.一種植物的處理方法，包括施用對于增強(qiáng)植物對非生物應(yīng)激因素的抗性有效的非毒性量的權(quán)利要求I至5中任一項的式(I)的4-苯基丁酸或其一種或多種鹽。
7.權(quán)利要求6的處理方法，其中非生物應(yīng)激條件對應(yīng)于一種或多種選自干旱、炎熱、干燥、缺水、寒冷條件、滲透應(yīng)激、水澇、土壤鹽度升高、礦物暴露提高、臭氧條件、強(qiáng)光條件、有限的氮養(yǎng)分可用度、有限的磷養(yǎng)分可用度或避蔭的條件。
8.權(quán)利要求7的處理方法，其中非生物應(yīng)激條件對應(yīng)于一種或多種選自干旱、炎熱、干燥或缺水的條件。
9.權(quán)利要求I至5中任一項的式(I)的4-苯基丁酸和/或其一種或多種鹽與一種或多種活性成分結(jié)合在噴霧施用至植物和植物部位的用途，其中所述活性成分選自殺昆蟲劑、引誘劑、殺螨劑、殺真菌劑、殺線蟲劑、除草劑、生長調(diào)節(jié)劑、安全劑、影響植物成熟的物質(zhì)和殺細(xì)菌劑。
10.權(quán)利要求I至5中任一項的式(I)的4-苯基丁酸和/或其一種或多種鹽與肥料結(jié)合在噴霧施用至植物和植物部位的用途。
11.權(quán)利要求I至5中任一項的式(I)的4-苯基丁酸和/或其一種或多種鹽施用于遺傳修飾栽培種、其種子或施用至這些栽培種生長的栽培區(qū)域的用途。
12.含有權(quán)利要求I至5中任一項的式(I)的4-苯基丁酸和/或其一種或多種鹽的噴霧溶液用于提高植物對非生物應(yīng)激因素的抗性的用途。
13.一種用于提高植物的非生物應(yīng)激耐受性的方法，所述植物選自有用植物、觀賞植物、草坪草類和樹木，該方法包括將足量的非毒性量的權(quán)利要求I至5中任一項的式(I)的4-苯基丁酸和/或其一種或多種鹽施用于需要增加非生物應(yīng)激耐受性的區(qū)域，包括施用于植物、施用于其種子或施用至所述植物生長的區(qū)域。
14.權(quán)利要求13的方法，其中如此處理的植物對非生物應(yīng)激的抗性比在原本相同的生理條件下未處理的植物提高至少3%。
15.一種式(I)的4-苯基丁酸的鹽
16.一種用于處理植物的噴霧溶液，包括對于提高植物對非生物應(yīng)激因素的抗性有效的量的權(quán)利要求15的式(I)的4-苯基丁酸的一種或多種鹽。
全文摘要
本發(fā)明涉及式(I)的4-苯基丁酸和/或其鹽用于提高植物對非生物應(yīng)激、優(yōu)選干旱應(yīng)激的應(yīng)激耐受性的用途，并涉及相關(guān)的植物生長的增強(qiáng)和/或植物產(chǎn)量的提高。
文檔編號A01N55/02GK102933078SQ201180028001
公開日2013年2月13日 申請日期2011年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者L·威爾姆斯, S·萊爾, M·普旭, G·唐, C·H·羅辛格, I·海涅曼, I·豪瑟爾-哈恩, M·J·希爾斯 申請人:拜耳知識產(chǎn)權(quán)有限責(zé)任公司