種子處理方法和組合物的制作方法
【專(zhuān)利摘要】公開(kāi)的是增強(qiáng)植物生長(zhǎng)的方法，包括用有效量的植物信號(hào)分子在播種前至少一個(gè)月處理種子，其中在收獲時(shí)，與由未經(jīng)處理的種子收獲的植物相比，或與由使用信號(hào)分子在臨播種前或在播種的一周或更短時(shí)間內(nèi)處理的種子而收獲的植物相比，該植物表現(xiàn)出以下至少一項(xiàng)：按蒲式耳/英畝測(cè)量的增加的植物產(chǎn)量、增加的根數(shù)目、增加的根長(zhǎng)度、增加的根質(zhì)量、增加的根體積和增加的葉面積。
【專(zhuān)利說(shuō)明】種子處理方法和組合物

【背景技術(shù)】
[0001]革蘭氏陰性土壤菌根瘤菌科(Rhizobiaceae)和慢生根瘤菌科(Bradyrhizobiaceae)與豆科植物例如大豆之間的共生關(guān)系有較多文獻(xiàn)記載。這些關(guān)系的生化基礎(chǔ)包括分子信號(hào)傳導(dǎo)的交換，其中，植物對(duì)細(xì)菌的信號(hào)化合物包括黃酮、異黃酮和黃烷酮類(lèi)，而細(xì)菌對(duì)植物的信號(hào)化合物包括慢生根瘤菌和根瘤菌nod基因表達(dá)的終產(chǎn)物，稱(chēng)為脂殼寡糖(LCO)。這些細(xì)菌與豆科植物之間的共生使得豆科植物能夠固定大氣氮從而在具有較低的可同化氮水平的土壤中生長(zhǎng)，由此免去對(duì)氮肥的需求。由于氮肥會(huì)顯著增加作物的成本，并且與許多污染效應(yīng)相關(guān)，農(nóng)產(chǎn)業(yè)繼續(xù)努力運(yùn)用這種生物關(guān)系并開(kāi)發(fā)新的用于提高植物產(chǎn)量而不增加氮類(lèi)肥料的使用的試劑和方法。
[0002]美國(guó)專(zhuān)利第6，979，664號(hào)教導(dǎo)了增強(qiáng)植物作物的種子萌發(fā)或出苗的方法，包括以下步驟:提供包含有效量的至少一種脂殼寡糖和農(nóng)業(yè)上適用的載體的組合物，以及在種子或幼苗的緊鄰處以相較于未經(jīng)處理的種子或幼苗能增強(qiáng)種子萌發(fā)或出苗的有效量施用該組合物。
[0003]關(guān)于該概念的進(jìn)一步拓展在W02005/062899中有過(guò)教導(dǎo)，其涉及至少一種植物誘導(dǎo)劑(即LC0)與殺真菌劑、殺蟲(chóng)劑或其組合的結(jié)合，以增強(qiáng)植物特性如植物挺立(plantstand)、生長(zhǎng)、強(qiáng)健度(vigor)和/或產(chǎn)量。教導(dǎo)稱(chēng)這些組合物和方法適用于豆科植物和非豆科植物，并且可以用于處理種子(臨播種前)、幼苗、根或植物。
[0004]相似地，W02008/085958教導(dǎo)了用于在豆科植物和非豆科植物中增強(qiáng)植物生長(zhǎng)和作物產(chǎn)量的組合物，其包含LCO與另一種活性劑如幾丁質(zhì)或殼聚糖、類(lèi)黃酮化合物、或除草劑的組合，其可以同時(shí)或相繼地應(yīng)用于種子和/或植物。與在，899公開(kāi)中的情況一樣，,958公開(kāi)教導(dǎo)了在臨播種前對(duì)種子進(jìn)行處理。
[0005]大量其它的公開(kāi)描述了 LCO在種子處理過(guò)程中的益處，例如，Kidaj等人，“Nodfactors stimulate seed germinat1n and promote growth and nodulat1n of peaand vetch under competitive condit1ns, ^Microb1l Res25426 (2011)和 Maj 等人，“Pretreatment of Clover Seeds with Nod Factors Improves Growth and Nodulat1nof Trifolium pratense, ” J.Chem Ecol (2009)35:479-487。
[0006]最近，Halford,“SmokeSignals”，Chem.Eng.News (2010 年 4 月 12 日)第 37 ~38頁(yè)報(bào)道，在森林起火后，煙中所含的karrikin或丁烯羥酸內(nèi)酯起到生長(zhǎng)刺激劑的作用并促使種子萌發(fā)，并且能滋補(bǔ)已儲(chǔ)存的種子如玉米、西紅柿、萵苣和洋蔥。這些分子是美國(guó)專(zhuān)利第7，576，213號(hào)的主題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供增強(qiáng)植物生長(zhǎng)和作物生產(chǎn)的方法，其中可以得到植物信號(hào)分子(植物生長(zhǎng)增強(qiáng)劑)的有益效果，而無(wú)需將植物信號(hào)分子(植物生長(zhǎng)增強(qiáng)劑)在播種的同時(shí)施用于種子。本發(fā)明部分基于以下發(fā)現(xiàn)，即與經(jīng)由未經(jīng)處理的種子收獲的植物相比，用例如LCO的植物信號(hào)分子處理種子，隨后在播種前進(jìn)行延長(zhǎng)的儲(chǔ)存，導(dǎo)致增強(qiáng)的植物生長(zhǎng)，包括較高的植物產(chǎn)量和/或葉表面積和/或根數(shù)目、長(zhǎng)度和質(zhì)量。本發(fā)明還提供增強(qiáng)植物生長(zhǎng)和作物生產(chǎn)的方法，其中在經(jīng)由臨播種前或播種的一周或更短時(shí)間內(nèi)處理的種子而產(chǎn)生的植物作物中可以獲得額外的改進(jìn)。
[0008]本發(fā)明的第一方面涉及增強(qiáng)植物生長(zhǎng)的方法，包括用有效量的植物信號(hào)分子在播種前至少一個(gè)月(三十天)處理種子。在實(shí)施方式中，可以根據(jù)本發(fā)明的方法在播種前2個(gè)月、在播種前至少3個(gè)月、在播種前至少4個(gè)月、在播種前至少5個(gè)月、在播種前至少6個(gè)月、在播種前至少9個(gè)月、在播種前至少I(mǎi)年、在播種前至少2年、且在一些實(shí)施方式中在播種前至少3年處理種子。
[0009]使用該處理來(lái)產(chǎn)生與由未經(jīng)處理的種子收獲的植物相比顯現(xiàn)出以下至少一種的植物(作物):按蒲式耳/英畝測(cè)量的增加的產(chǎn)量、增加的根數(shù)目、增加的根長(zhǎng)度、增加的根質(zhì)量、增加的根體積和增加的葉面積。在特定實(shí)施方式中，可以使用該處理來(lái)產(chǎn)生與由用信號(hào)分子在臨播種前或在播種一周或更短時(shí)間內(nèi)處理的種子收獲的植物(作物)相比顯現(xiàn)出以下至少一種的植物(作物):按蒲式耳/英畝測(cè)量的增加的產(chǎn)量、增加的根數(shù)目、增加的根長(zhǎng)度、增加的根質(zhì)量、增加的根體積和增加的葉面積。
[0010]在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，植物信號(hào)分子是脂殼寡糖(LCO)。在一些實(shí)施方式中，LCO是重組的。在其它實(shí)施方式中，LCO是合成的。在其它實(shí)施方式中，LCO得自微生物，例如選自根瘤菌(Rhizobium sp.)、慢生根瘤菌(Bradyrhizobium sp.)例如大豆慢生根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum)、中華根瘤菌(Sinorhizobium sp.)和固氮根瘤菌(Azorhizobium sp.)的根瘤菌菌種,或得自叢枝菌根真菌。
[0011]在其它實(shí)施方式中，植物信號(hào)分子是幾丁質(zhì)化合物例如殼寡聚體(CO)。在一些實(shí)施方式中，CO是重組的。在其它實(shí)施方式中，CO是合成的。在其它實(shí)施方式中，CO得自如同LCO的微生物。
[0012]在其它實(shí)施方式中，植物信號(hào)分子是類(lèi)黃酮。在其它實(shí)施方式中，植物信號(hào)分子是茉莉酸、亞油酸、亞麻酸或其衍生物。在其它實(shí)施方式中，植物信號(hào)分子是karrikin。
[0013]可以使用兩種或更多種不同植物信號(hào)分子(或其類(lèi)型)的組合來(lái)處理種子。
[0014]在其它實(shí)施方式中，處理還包括使種子與至少一種其它的農(nóng)藝學(xué)有益的試劑例如固氮生物(根瘤菌接種劑)、菌根真菌、解磷劑、除草劑、殺蟲(chóng)劑或殺真菌劑接觸。在一些實(shí)施方式中，處理涉及將包含植物信號(hào)分子的組合物噴灑到種子上，且在一些其它實(shí)施方式中，處理涉及將組合物滴到種子上。
[0015]本發(fā)明的方法同樣適用于丑科植物和非丑科植物。在一些實(shí)施方式中，丑科種子是大豆種子。在一些其它實(shí)施方式中，經(jīng)處理的種子是非豆科種子，例如大田作物種子，如玉米，或蔬菜作物種子。
[0016]取決于特定的種子特性(儲(chǔ)存之后的生存力)或產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可以根據(jù)本發(fā)明的方法在從播種前I個(gè)月(30天)到I年、2年且在一些實(shí)施方式中甚至3年的任何時(shí)間處理種子。例如，大豆種子通常在下一季節(jié)播種，而玉米種子可以?xún)?chǔ)存更長(zhǎng)的時(shí)間，包括播種前3年以上。
[0017]本發(fā)明還涉及用植物信號(hào)分子/植物生長(zhǎng)增強(qiáng)劑例如LCO或CO處理的種子，其在播種前已被儲(chǔ)存至少30天到I年、2年且在一些實(shí)施方式中甚至3年。
[0018]本發(fā)明的又一方面涉及用植物信號(hào)分子/植物生長(zhǎng)增強(qiáng)劑例如LCO或CO處理的經(jīng)播種的種子，其在播種前已被儲(chǔ)存至少30天到I年、2年且在一些實(shí)施方式中甚至3年。
[0019]本發(fā)明的相關(guān)方面涉及包(package)，其包括用于在處理之后播種的目的的根據(jù)本發(fā)明的經(jīng)處理的種子。
[0020]如在工作例(其包括在溫室和田間條件下進(jìn)行的比較實(shí)驗(yàn))中所證實(shí)的，即使將信號(hào)分子在播種時(shí)間很久之前且在延長(zhǎng)的儲(chǔ)存時(shí)間之后施用到種子，也可以得到信號(hào)分子/植物生長(zhǎng)增強(qiáng)劑的益處。
[0021]如在工作例(其包括在溫室和田間條件下進(jìn)行的比較實(shí)驗(yàn))中進(jìn)一步所證實(shí)的，與未經(jīng)處理的種子和在臨播種前或在播種的一周內(nèi)用LCO處理的種子相比，涉及用來(lái)自大豆慢生根瘤菌的LCO處理大豆種子的本發(fā)明的實(shí)施方式顯現(xiàn)出增加的植物產(chǎn)量、葉表面積、以及增加的根長(zhǎng)度和根體積。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1和圖2示出可用于實(shí)踐本發(fā)明的脂殼寡糖化合物(LCO)的化學(xué)結(jié)構(gòu)。
[0023]圖3是顯示與對(duì)照(即未經(jīng)處理的種子和用信號(hào)分子在播種前7天處理的種子)相比的由根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式(例如播種前55天)處理的種子而萌發(fā)的19天大的大豆植物上的第一片三葉的平均表面積的條形圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]出于本發(fā)明的目的， 可以與“植物生長(zhǎng)增強(qiáng)劑”互換使用的術(shù)語(yǔ)“植物信號(hào)分子”廣泛地指代任何在植物或微生物中天然出現(xiàn)的和合成的(其可以是非天然出現(xiàn)的)試劑，其直接或間接地活化植物生化通路，引起增加的植物生長(zhǎng)，這至少在以下至少一方面是可度量的:按蒲式耳/英畝測(cè)量的增加的產(chǎn)量、增加的根數(shù)目、增加的根長(zhǎng)度、增加的根質(zhì)量、增加的根體積和增加的葉面積。可以用于實(shí)施本發(fā)明的植物信號(hào)分子的代表性實(shí)例包括脂殼寡糖化合物(LCO)、殼寡糖(CO)、幾丁質(zhì)化合物、類(lèi)黃酮、茉莉酸、亞油酸和亞麻酸及其衍生物、以及 karrikins。
[0025]植物信號(hào)分子可以是分離和/或純化的組分。術(shù)語(yǔ)“分離的”是指信號(hào)分子從其天然狀態(tài)移除出來(lái)并與其它與之天然相關(guān)的分子分開(kāi)。術(shù)語(yǔ)“純化的”是指相對(duì)于其它組分例如不想要的或較差的組分，信號(hào)分子的濃度增加(經(jīng)純化工藝)。
[0026]在領(lǐng)域內(nèi)也稱(chēng)為共生Nod信號(hào)或Nod因子的LCO由在非還原端縮合有N-連接的脂酰鏈的β_1，4-連接的N-乙?；?D-葡糖胺(“GIcNAc”)殘基的寡糖骨架構(gòu)成。LCO在骨架中GIcNAc殘基的數(shù)目、脂酰鏈的長(zhǎng)度和飽和度、以及還原和非還原糖殘基的取代方面不同。LCO的實(shí)例在以下呈現(xiàn)為式1:
[0027]

【權(quán)利要求】
1.一種增強(qiáng)植物生長(zhǎng)的方法，包括用有效量的植物信號(hào)分子在播種前至少一個(gè)月處理種子。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述植物信號(hào)分子是脂殼寡糖(LCO)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述LCO是合成的。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述LCO是重組的。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述LCO是天然出現(xiàn)的。
6.如權(quán)利要求5所述的方法,其中所述LCO從選自根瘤菌(Rhizobiumsp.)、慢生根瘤菌(Bradyrhizobium sp.)、中華根瘤菌(Sinorhizobium sp.)和固氮根瘤菌(Azorhizobiumsp.)的根瘤菌菌種獲得。
7.如權(quán)利要求6所述的方法,其中所述IXO得自大豆慢生根瘤菌(Bradyrhizobiumjaponicum)。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述LCO得自叢枝菌根真菌。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述植物信號(hào)分子是幾丁質(zhì)化合物。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述幾丁質(zhì)化合物是殼寡聚體(CO)。
11.如權(quán)利要求10 所述的方法，其中所述CO是合成的。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述CO是重組的。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述CO是天然出現(xiàn)的。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述植物信號(hào)分子是類(lèi)黃酮。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述植物信號(hào)分子是茉莉酸或其衍生物。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述植物信號(hào)分子是亞油酸或其衍生物。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述植物信號(hào)分子是亞麻酸或其衍生物。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述植物信號(hào)分子是karrikin。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述處理包括使所述種子與至少兩種不同的植物信號(hào)分子接觸。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述處理還包括使所述種子與至少一種農(nóng)藝學(xué)有益的試劑接觸。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述農(nóng)藝學(xué)有益的試劑是固氮生物、菌根真菌、解憐劑、除草劑、殺蟲(chóng)劑或殺真菌劑。
22.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述植物信號(hào)分子以包括信號(hào)分子和農(nóng)業(yè)可接受的載體的種子處理組合物的形式進(jìn)行施用。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述農(nóng)業(yè)可接受的載體是固體載體、半固體載體、水性液體載體、非水性液體載體、混懸液、乳液或可乳化的濃縮物。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述農(nóng)業(yè)可接受的載體包括佐劑、惰性組分、分散劑、表面活性劑、增粘劑、粘合劑、穩(wěn)定劑和/或聚合物。
25.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述植物信號(hào)分子是LC0。
26.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述植物信號(hào)分子是CO。
27.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述種子是豆科的。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述豆科種子是大豆。
29.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述種子是非豆科的。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述非豆科種子是大田作物種子。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述非豆科種子是玉米。
32.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述非豆科種子是蔬菜作物種子。
33.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述處理包括將包含所述植物信號(hào)分子的組合物噴灑到所述種子上。
34.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述處理包括將包含所述植物信號(hào)分子的組合物滴到所述種子上。
35.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中在播種前至少3個(gè)月用所述植物信號(hào)分子處理所述種子。
36.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中在播種前至少6個(gè)月用所述植物信號(hào)分子處理所述種子。
37.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中在播種前至少9個(gè)月用所述植物信號(hào)分子處理所述種子。
38.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中在播種前至少12個(gè)月用所述植物信號(hào)分子處理所述種子。
39.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中在播種前至少2年用所述植物信號(hào)分子處理所述種子。
40.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中作為所述處理的結(jié)果，所述植物信號(hào)分子保持涂覆在所述種子上。
41.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括在播種前將經(jīng)過(guò)處理的種子進(jìn)行包裝。
42.一種組合物，包括通過(guò)權(quán)利要求41所述的方法制備的經(jīng)包裝的種子。
【文檔編號(hào)】A01N43/16GK104080337SQ201280052973
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月8日
【發(fā)明者】R.S.史密斯, A.哈比卜, J.科?？? 申請(qǐng)人:諾維信生物農(nóng)業(yè)公司