BRPI0618229A2 - uso de prolinas para melhorar o crescimento e/ou o rendimento - Google Patents
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Abstract
<B>USO DE PROLINAS PARA MELHORAR O CRESCIMENTO E/OU O RENDIMENTO<D>A presente invenção refere-se a uma composição que inclui uma mistura de estereoisómeros L- e D-piroglutamato em uma razão de L para D entre cerca de 80:20 a cerca de 97:3, e um meio veículo para a aplicação dos estereoisómeros L- e D-piroglutamato a uma planta-alvo. A composição pode ser usada também como um meio de germinação e pode ser incorporada em um revestimento de sementes para auxiliar na germinação. A presente invenção descreve ainda um método para aumentar o desempenho agronómico de uma planta-alvo, tratando uma planta-alvo com uma composição que inclui uma mistura de estereoisómeros L- e D-piroglutamato em uma razão de L para D entre cerca de 80:20 a cerca de 97:3, e um meio veículo para os ditos estereoisómeros L- e D-piroglutamato.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "USO DEPROLINAS PARA MELHORAR O CRESCIMENTO E/OU O RENDIMEN-TO".
DECLARAÇÃO REFERENTE A DIREITOS FEDERAIS
Esta invenção foi elaborada corn o apoio do governo sob o Con-
trato N° W-7405-ENG-36 concedido pelo Ministério da Energia dos EstadosUnidos. O governo tem certos direitos na invenção.CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se genericamente a composiçõesselecionadas que contêm prolinas e ao uso de tais composições que contêmprolinas para melhorar o crescimento de plantas, melhorar a germinação desementes, proteger plantas contra condições de tensão selecionadas, e simi-lares.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Muitas atividades agrícolas são altamente sensíveis ao tempo,sendo os custos e os retornos dependentes de uma rápida reposição de cul-turas ou de chegarem primeiro ao mercado. Portanto, um rápido crescimentodas plantas é uma meta economicamente importante para muitos agronegó-cios que cultivam culturas de alto valor tais como legumes, bagas e bana-nas, bem como para a indústria estufeira e viveirjsta. A importância de me-lhores tecnologias de produção de culturas ampliou, pois observações indi-caram que os rendimentos para muitas culturas bem desenvolvidas tende-ram a estabilizar nos últimos anos. A meta de rápido crescimento de plantasfoi enfrentada em inúmeros estudos de mecanismos reguladores de plantas,que permanecem parcialmente desconhecidos. Particularmente, um enten-dimento completo não foi conseguido no caso dos mecanismos reguladoresde plantas, que coordenam o metabolismo de carbono e nitrogênio, que de-vem ter um maior impacto sobre o crescimento e desenvolvimento de plan-tas.
Similarmente ao desejo de crescimento rápido das plantas, ou-tros fatores de plantas são importantes para a agroindústria, incluindo fato-res tais como: extensão do tempo até a germinação das sementes, uniformi-dade da germinação, isto é, germinação quase simultânea, rendimento, e aproporção de germinação total das sementes.
A patente ns US 5.922.649, expedida para Pehu et ai, ilustra aaplicação de uma composição, especificamente uma composição de glicina-betaína, para melhorar o rendimento de piantas.
A patente n- US 6.831.040, expedida para Unkefer et ai, ilustraque a aplicação de prolinas, tais como 2-hidróxi-5-oxoprolina, 5-oxoprolina(ácido 2-pirrolidona-5-carboxílico) e misturas delas, a plantas pode promovero crescimento. Manter uma concentração eficaz de 2-oxoglutaramato ou pi-roglutamato ou de ambos em uma planta é altamente desejável. A elevaçãoda concentração do 2-oxoglutaramato podem resultar em melhor desempe-nho, traços de qualidade e outros benefícios. Tratar plantas com 2-oxoglutaramato ou piroglutamato pode proporcionar estes benefícios. Atéagora, os métodos visados para maximizar os benefícios de piroglutamatorequereram genericamente tratamentos regulares e freqüentes para manteros níveis desejados do composto.
Os presentes inventores fizeram uma investigação exaustiva decomposições que incluem os isômeros L e D de piroglutamato em váriasproporções e a eficácia dessas composições na promoção de germinaçãode sementes, crescimento e rendimento de plantas. Os inventores encontra-ram composições preferidas ou ideais para promover o crescimento e ren-dimento de plantas.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
De acordo com os propósitos da presente invenção, como aquireivindicada e amplamente descrita, a presente invenção inclui uma compo-sição que inclui uma mistura dos estereoisômeros L- e D-piroglutamato emuma razão de L para D entre cerca de 80:20 a cerca de 97:3; e um meio veí-culo para aplicação dos ditos estereoisômeros L- e D-piroglutamato a umaplanta-alvo.
A presente invenção inclui também um método para aumentar ocrescimento ou o rendimento de uma planta-alvo, tratando uma planta-alvocom uma composição que inclui uma mistura dos estereoisômeros L- e D-piroglutamato em uma razão de L para D entre cerca de 80:20 a cerca de97:3 e um meio veículo para os ditos estereoisômeros L- e D-piroglutamato.
A presente invenção inclui também um método para tratar se-mentes antes de plantar, compreendendo molhar as sementes diretamentecom uma composição que inciui uma mistura dos estereoisômeros L- e D-piroglutamato em uma razão de L para D entre cerca de 80:20 a cerca de97:3.
A presente invenção inclui também o melhoramento de umacomposição de revestimento de sementes, adicionando uma mistura dosestereoisômeros L- e D-piroglutamato em uma razão de L para D entre cercade 80:20 a cerca de 97:3 como um componente da composição de revestimento.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
O piroglutamato existe em duas formas, os estereoisômeros D eL. Cada um destes isômeros é ativo para gerar os benefícios desejados emplantas. O piroglutamato disponível comercialmente, sintetizado por um pro-cesso de fermentação bacteriana, tem uma razão estereoquímica de apro-ximadamente 60:40 do isômero L para o isômero D.
A presente invenção refere-se a composições que incluem osisômeros L e D de piroglutamato em várias proporções, e à eficácia de taiscomposições na promoção da germinação de sementes, e do crescimento erendimento das plantas, e resistência a tensões. As composições preferidasou ideais para promover esse crescimento e rendimento das plantas foramagora descobertas. Particularmente, a presente invenção refere-se a com-posições que incluem misturas dos estereoisômeros L- e D-piroglutamato,tendo uma razão dos estereoisômeros L para D entre cerca de 80:20 a cercade 97:3. Tais composições são úteis também como meio de germinação desementes e podem ser empregadas em um revestimento de sementes paraintensificar a germinação das sementes. A presente invenção refere-se ain-da à eficácia ou efetividade de composições de piroglutamato com uma ra-zão selecionada dos estereoisômeros L para D, para aplicação em um veí-culo a plantas visadas, para promover o crescimento e o rendimento de plan-tas.
A composição da presente invenção tem propriedades condu-centes ao aumento da produtividade de plantas. Por exemplo, pelo controlecuidadoso da razão dos estereoisômeros L:D em cerca de 80:20 a cerca deδ 97:3, ocorre uma maior estimulação inesperada do crescimento das plantasdo que é possível usando qualquer um dos dois estereoisômeros isolada-mente. As composições podem ser eficazes também para proteger as plan-tas contra tensões tais como aquelas provocadas pela aplicação intencionalou inadvertida de um herbicida. Adicionalmente, estas composições podemser aplicadas como um meio de germinação ou usadas em uma composiçãode revestimento de sementes para proporcionar maior germinação das se-mentes.
Em uma modalidade da presente invenção, as composições queincluem uma mistura dos estereoisômeros L- e D-piroglutamato com umarazão dos estereoisômeros L para D entre cerca de 80:20 a cerca de 97:3podem ser combinadas com um meio veículo conhecido nessas técnicas.Por exemplo, as composições podem estar em água, incluindo água destila-da e encanada, em uma solução de fertilizante, ou em uma solução de her-bicida. O herbicida pode ser um produto agroquímico, tal como 2,4-D (ácido2,3-dicloro-fenóxi-acético), e similares. Os versados nessas técnicas conhe-cem as várias soluções de fertilizantes e herbicidas que podem ser empre-gadas. Entretanto, as composições de piroglutamato da presente invençãopodem ser combinadas mais simplesmente com água.
Em outra modalidade da presente invenção, as composiçõesque incluem uma mistura dos estereoisômeros L- e D-piroglutamato comuma razão de estereoisômeros L para D entre cerca e 80:20 e cerca de 97:3podem ser combinadas em uma composição de revestimento de sementes,sendo tais composições de revestimento de sementes bem conhecidas nes-sas técnicas. Os versados nessas técnicas conhecem as várias composi-ções de revestimento de sementes que podem ser empregadas.
As composições de piroglutamato da presente invenção podemser simplesmente adicionadas como um componente de revestimentos desementes convencionais. Tais revestimentos de sementes convencionaissão freqüentemente poliméricos ou uma argila pode ser usada para protegera semente da abrasão durante o armazenamento e estágios de plantação,contra condições ambientais desfavoráveis depois da plantação, para prote-ger as sementes contra insetos, fungos, e similares, através do uso de aditi-vos tais como fungicidas e inseticidas, ou para promover a germinação po-tencial em um tempo mais desejável conforme possa estar relacionado àtemperatura, umidade, e similares. Os revestimentos de sementes são usa-dos também para fornecer compostos que melhoram o desempenho globalde plantas ou sementes. Por exemplo, um revestimento polimérico pode serdesenhado para degradar em temperaturas ou níveis de umidade pré-selecionados, com o que as sementes podem ser plantadas mais cedo doque a hora ideal de germinação, e o revestimento da semente retardará agerminação até que as condições ambientais sejam apropriadas.
A composição pode incluir também um veículo. O termo "veícu-lo" significa um material natural ou sintético, orgânico ou inorgânico, como oqual o material ativo, isto é, a mistura dos estereoisômeros L- e D-piroglutamato, pode estar associado para facilitar sua aplicação a uma plan-ta, sementes, ou solo próximo às sementes e/ou plantas. O veículo podetambém facilitar o transporte ou manuseio de sementes e/ou plantas. O su-porte pode ser um sólido (por exemplo, argilas, silicatos naturais ou sintéti-cos, resinas e ceras) ou um fluido (por exemplo, água, álcoois, cetonas, fra-ções de petróleo, hidrocarbonetos clorados e gases liqüefeitos).
As composições de piroglutamato da presente invenção podemincluir também um ou mais tensoativos que podem auxiliar na penetraçãodos componentes ativos em plantas. Tais tensoativos incluem tensoativosaniônicos, catiônicos, não-iônicos e zwitteriônico. Os tensoativos aniônicosincluem etoxilatos de alquil-arilas, etoxilatos de ácidos graxos, etoxilatos deóleos de sementes vegetais, etoxilatos de ésteres de ácidos graxos comsorbitano, ou outros alcoxilatos. Os tensoativos apropriados podem incluirdodecil-sulfato de sódio e o composto C9H19-(fenileno)-(OCH2CH2)90H, co-nhecido também como Nonoxynol-9™ ou NP-9™.As composições de piroglutamato da presente invenção podemincluir também um ou mais agente umectantes, tal como glicerina, e similares.
As composições de piroglutamato da presente invenção podemser aplicadas vantajosamente a plantas por qualquer um entre inúmerosmeios. Por exemplo, as composições podem ser aplicadas diretamente àsraízes das plantas, borrifando sobre a folhagem das plantas, aplicando aosolo ao redor das plantas, e similares. De preferência, as composições po-dem ser aplicadas borrifando sobre a folhagem das plantas.
Os métodos e as composições de piroglutamato da presenteinvenção podem ser usados com plantas de lazer ou ornamentais ou comculturas de lazer ou ornamentais, mas são particularmente úteis para tratarculturas comerciais. Os exemplos de plantas e culturas que podem ser trata-das na presente invenção incluem: monocotilédones, tais como sorgo, arroz,trigo, milho, cevada, aveia, e relvas, isto é, gramíneas; docotilédones, taiscomo rosas e árvores frutíferas incluindo maçãs, cerejas e pêssegos; trepa-deiras incluindo uvas, e similares, crucíferas Ieguminosas (tais como bróco-lis, couve-flor, couve-de-bruxelas, couve-galega, couve, rabanete e repolho);solanáceas (batatas, tomates, e pimentões, incluindo pimentão verde, pi-menta-malagueta e similares); e leguminosas, tais como soja, feijão (Phase-olus vulgaris humilis), e similares.
As composições de piroglutamato e o processo da presente in-venção melhoram consideravelmente o crescimento e o rendimento de plan-tas, por exemplo, a quantidade e a qualidade do rendimento. As composi-ções de piroglutamato e o processo da presente invenção podem ser eco-nomicamente vantajosos e o aumento no rendimento pode ser economica-mente lucrativo e significativo. Por exemplo, demonstrou-se que a quantida-de do rendimento de aveia foi aumentada com uma aplicação apropriadadas misturas descritas de estereoisômeros L- e D-piroglutamato.
A presente invenção será descrita mais particularmente nos e-xemplos que se seguem, que pretendem ser meramente ilustrativos, poisinúmeras modificações e variações devem ficar evidentes para os versadosnessas técnicas.
EXEMPLO 1
Lotes individuais de mudas de aveia foram tratados uma vezcom a série de misturas de isômeros de piroglutamato indicadas na Tabela
1. As íoinas foram contadas para rastrear a taxa de crescimento das plantasdurante os próximos 28 dias.
TABELA 1
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A melhor taxa de crescimento de planta, baseado nos dias des-de o tratamento versus folhas totais, foi encontrada com as seguintes razõesde isômeros L;D: 80:20, 90:10 e 95:5. Cada uma destas razões superou omaterial-padrão disponível comercialmente que tem uma razão L:D de 60:40(série n2 2).
EXEMPLO 2
As aveias do exemplo 1 foram monitoradas também quanto aseu número de plântulas e folhas-bandeiras emergidas no 282 dia após otratamento. Este parâmetro refere-se ao potencial para rendimento dosgrãos. A tabela 2 contém as plântulas resultantes com folhas-bandeiras nos28 dias para a mesma série de misturas de isômeros.TABELA 2
<table>table see original document page 9</column></row><table>
O melhor desempenho foi encontrado com as razões de isôme-ros L:D entre 80:20 e 97:3. Cada uma destas razões superou claramente omaterial-padrão disponível comercialmente que tem uma razão L:D de 60:40Série n2 2).
EXEMPLO 3
Mudas de aveia foram tratadas com a série de misturas de isô-meros de piroglutamato indicada na Tabela 3. As folhas foram contadas pararastrear a taxa de crescimento das plantas pelos próximos 24 dias.
TABELA 3
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A melhor taxa de crescimento da planta, baseado nos dias des-de o tratamento versus folhas totais como porcentagem das folhas no dia 1,foi encontrada com as razões de isômeros L:D de 80:20, 90:10 e 92,5:7,5.
Um exame dos resultados dos exemplos 1 a 3 demonstra que omelhor desempenho da planta foi alcançado usando as razões de isômerosL:D de piroglutamato entre cerca de 80:20 e 97:3.EXEMPLO 4
Sementes de tomate com três anos de idade (Heinz n- 9665)foram tratadas com água aerada (controle) e com várias soluções da com-posição de piroglutamato (razão de isômeros L:D de 85:15). As sementesforam embebidas por quatro horas no líquido respectivo e depois espalhadassobre papel de germinação em bandejas (a 25 0C no escuro).
Uma composição inicial de piroglutamato (com razão de isôme-ros 85:15) foi preparada em uma concentração de 13,7 g/L em um pH entrecerca de 6,0 e 6,5. Esta composição é referida como solução-padrão. Alémdo controle, as sementes foram tratadas nas seguintes concentrações finaisde composição de piroglutamato: (I) solução-padrão; (II) solução-padrão1/10; (III) solução-padrão 1/100; (IV) solução-padrão 1/1.000.
No dia 2, uma estimulação acentuada de germinação foi obser-vada nas sementes tratadas com a solução-padrão 1/100 (III) e com a solu-ção-padrão 1/1.000 (IV), em comparação com zero de germinação para ocontrole e a solução-padrão (I) e com a solução-padrão 1/10 (II).
O exame das várias sementes tratadas com a solução de contro-le, solução-padrão (I) ou solução-padrão 1/10 (II), revelou que zero por centodas sementes demonstrou qualquer intumescimento de embrião ou emer-gência de radículas de brotos. Em comparação, as sementes tratadas com asolução-padrão 1/100 (III) ou solução-padrão 1/1.000 (IV) indicaram que cer-ca de 25% das sementes tinham embrião intumescido ou radículas de brotosemergentes.
No dia 6 depois do tratamento inicial, os níveis de germinaçãoseguintes foram observados: para a solução de controle, 62% de germina-ção; para a solução-padrão (I), 0% de germinação; para a solução-padrão1/10 (II), 64% de germinação; para a solução-padrão 1/100 (III), 86% degerminação; e para a solução-padrão 1/1.000 (IV), 88% de germinação.
A partir destes resultados, os resultados positivos em: tempo degerminação das sementes, isto é, a velocidade de germinação das semen-tes; a porcentagem de germinação; e a taxa de desenvolvimento das semen-tes estão indicados.
EXEMPLO 5
Trigo cultivado no campo comercialmente foi borrifado uma vezcom a composição de pirogiutamato (razão de isômeros LD de 85:15) noestágio de folha-bandeira, usando a mesma solução de tratamento descritanos outros tratamentos de planta. O grão foi colhido na maturidade; Os can-teiros tratados produziram 0,65 t/hectare mais (7% de aumento) grãos (se-mentes) do que os canteiros não-tratados.
EXEMPLO 6
Uvas de mesa cultivadas no campo comercialmente foram borri-fadas duas vezes pela primeira vez a 15-30 cm (6-12 polegada) do novocrescimento de videiras e a segunda aspersão 2 meses depois. A composi-ção de pirogiutamato (razão de isômeros L:D de 85:15) foi aplicada em umataxa de 25 g/acre. As videiras tratadas produziram um rendimento 13,5%maior de uvas possíveis de serem colhidas (1.045 engradados-padrão) doque os canteiros não-tratados (921 engradados-padrão).
EXEMPLO 7
Um teste foi conduzido para medir a mitigação por pirogiutamatode tensão induzida por 2,4-D em uma cultura monocotilédone, aveia.
As plantas de aveia em crescimento foram tratadas com umamistura de pirogiutamato (razão de isômeros L:D de 85:15) e 2,4-D, e seucrescimento foi monitorado. As plântulas de aveia, crescendo vigorosamenteem uma estufa, foram tratadas com uma mistura de 2,4-D e pirogiutamato(13,5 g/L). O 2,4-D foi incluído na mistura em 1A da potência recomendadano campo; um agente tensoativo/umectante (Gly Surf P) também foi usado.A solução de tratamento foi aplicada com um borrifador do tipo costal, usan-do 2 passagens sobre as plantas para assegurar que todas as plantas rece-bessem a solução de tratamento. Estimou-se que isto simulava Vz da dosede potência no campo. Estas plantas foram comparadas com plantas trata-das com o herbicida e o agente tensoativo/umectante, bem como com con-troles tratados apenas com o agente tensoativo/umectante (controles).Descobriu-se que as plantas tratadas com Va da potência nocampo de 2,4-D e piroglutamato eram maiores do que aquelas tratadas comapenas 2,4-D. O peso médio fresco de planta das plantas de controle foi de10,4 g, enquanto que o peso médio de planta das plantas tratadas com ΛΑ dapotência no campo de 2,4-D foi de 2,23 g, e o peso médio fresco de plantadas plantas tratadas com Va da potência no campo de 2,4-D com o piroglu-tamato foi de 7,11 g. Assim sendo, a incorporação de piroglutamato com oherbicida claramente diminuiu o impacto negativo do herbicida. As possibili-dades disto incluem: (a) usar o tratamento de plantas com o piroglutamatoquando o herbicida poderia ser borrifado excessivamente de forma não in-tencional; e (b) o uso direto de uma combinação de um herbicida apropriadoe piroglutamato (com uma razão predeterminada de isômeros L:D de 85:15).
EXEMPLO 8
Um teste foi conduzido para demonstrar que uma formulação deum herbicida (2,4-D) com piroglutamato (razão de isômeros L:D de 85:15)adicionado não reduziu a eficácia do efeito herbicida em plantas dicotiledô-neos.
Duas plantas dicotiledôneos, cravo-branco e ipoméia, foram tra-tadas com aplicação de potência no campo recomendada pelo fabricante e ataxa de exterminação foi medida. As plantas de ipoméia e cravo-branco emcrescimento (25 para cada tratamento) tratadas com 2,4-D isoladamente ouuma mistura de 2,4-D e piroglutamato foram exterminadas com a mesmaeficácia, 100%.
Embora a presente invenção tenha sido descrita fazendo refe-rência a detalhes específicos, não se pretende que estes detalhes seja tidoscomo limitações sobre o âmbito da invenção, exceto conforme e até o grauem que eles estejam incluídos nas reivindicações apensadas.
Claims (18)
1. Composição que compreende:uma mistura de estereoisômeros L e D-piroglutamato em umarazão de L para D entre cerca de 80:20 a cerca de 97:3; e,um meio veícuio, para aplicação dos ditos estereoisômeros L- eD-piroglutamato a uma planta-alvo.
2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, em que a ditarazão de estereoisômeros L para D é entre cerca de 80:20 a cerca de 95:5.
3. Composição, de acordo com a reivindicação 1, em que o ditomeio veículo é uma solução aquosa que inclui um tensoativo e um agenteumectante.
4. Composição, de acordo com a reivindicação 3, em que a ditacomposição inclui ainda um herbicida.
5. Composição, de acordo com a reivindicação 4, em que o ditoherbicida é o ácido 2,4-dicloro-fenóxi-acético.
6. Método para aumentar o desempenho agronômico de umaplanta-alvo, compreendendo:tratar uma planta-alvo com uma composição que inclui uma mis-tura de estereoisômmeros L- e D-piroglutamato em uma razão de L para Dentre cerca de 80:20 a cerca de 97:3, e um meio veículo para os ditos este-reoisômeros L- e D-piroglutamato.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, em que a dita razãode estereoisômeros L para D é entre cerca de 80:20 a cerca de 95:5.
8. Método, de acordo com a reivindicação 6, em que o dito meioveículo é uma solução aquosa que inclui um tensoativo e um agente umec-tante.
9. Método, de acordo com a reivindicação 6, em que a dita plan-ta-alvo é selecionada no grupo de monocotiledôneos, dicotiledôneos, crucí-feras, solanáceas e legumes.
10. Método, de acordo com a reivindicação 6, em que o dito tra-tamento é por aplicação à folhagem de uma planta-alvo ou por aplicação àsraízes de uma planta-alvo.
11. Método, de acordo com a reivindicação 9, em que a ditacomposição inclui ainda um herbicida.
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, em que o ditoherbicida é o ácido 2,4-dicloro-fenóxi-acético.
13. Método, de acordo com a reivindicação 6, em que o dito de-sempenho agronômico é selecionado no grupo que consiste em crescimentoda planta, potencial de antese, rendimento da planta e resistência à tensãode um herbicida.
14. Método, de acordo com a reivindicação 10, em que o dito tratamento é por aplicação à folhagem de uma planta-alvo.
15. Método, de acordo com a reivindicação 10, em que o ditotratamento é por aplicação às raízes de uma planta-alvo.
16. Método para tratar sementes antes de plantar, compreen-dendo molhar as sementes diretamente com uma solução de uma composi-ção que inclui uma mistura de estereoisômeros L- e D-piroglutamato em umarazão de L para D entre cerca de 80:20 a cerca de 97:3.
17. Método, de acordo com a reivindicação 16, em que as ditassementes são do grupo que consiste em arroz ou pimentões.
18. Em uma composição de revestimento de sementes, O aper- feiçoamento compreende adicionar uma mistura de estereoisômeros L- e D-piroglutamato em uma razão de L para D entre cerca de 80:20 a cerca de-97:3 como um componente da dita composições de revestimento de semen-tes.
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