CN101896069A - 植物生长的增强 - Google Patents

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Abstract

用N-(2-苯乙基)琥珀酰胺酸或其盐的处理起抗新烟碱类化合物的生长抑制的保护作用，所述处理作为种子处理应用，或者直接应用于幼苗的根区或其附近。

Description

植物生长的增强
发明领域
本发明涉及在新烟碱类化合物存在下使用N-(2-苯乙基)琥珀酰胺酸(PESA)或其盐来改善植物生长，并因此改善产量。这通过使用PESA或其盐和新烟碱类化合物的组合处理完成，所述组合处理作为种子处理应用，或者直接应用于幼苗或生长植物的根区或其附近。
发明背景
种子通常用杀虫剂处理，以控制昆虫、线虫和致病生物，例如真菌和细菌。新烟碱类化合物通常是用于处理种子的杀虫剂的活性成分。市售可用的新烟碱类化合物包括噻虫胺(商标)、吡虫啉(商标
Figure GPA00001159632100012
)、噻虫嗪(商标
Figure GPA00001159632100013
)和呋虫胺(商标
Figure GPA00001159632100014
)。N-(2-苯乙基)琥珀酰胺酸是根生长促进剂(Soejima，H.等人，Plant CellPhysiol.，2000.41：197页；Itagaki，M.等人，国际根研究学会第6次会议(6th Symposium of the International Society of Root Research)，2001.C1-8；Itagaki，M.等人，Plant Soil，2003.255：67-75页)。先前还没有检验过新烟碱类化合物和PESA或其盐的组合对植物生长的作用。
发明概述
本发明涉及在新烟碱类化合物存在下使用PESA或其盐来改善植物生长，并因此改善产量。这通过使用PESA或其盐和至少一种新烟碱类化合物的组合处理完成，所述组合处理作为种子处理应用，或者直接应用于幼苗或生长植物的根区或其附近。或者，本发明的组合处理可应用于植物的枝条或叶。本发明允许使用较高比率的新烟碱类化合物。可以通过应用包含PESA或其盐和新烟碱类化合物的组合物以及通过分别应用PESA或其盐和新烟碱类化合物进行组合处理。
发明详述
对大量的作物使用种子处理以控制害虫。种子处理通常用于通过抗疾病和昆虫的保护作用来确保均一的起身(stand establishment)。系统性种子处理可以为用于某些早季疾病和昆虫的杀真菌剂或杀虫剂的叶面喷雾提供备选。
常规的包衣方法可用于进行种子处理制剂的包衣。各种包衣机械和方法是本领域技术人员可获得的。众所周知的技术包括使用鼓式涂铸机和流化床技术。诸如喷动床的其它方法也是可用的。
用于包封种子的成膜组合物是本领域众所周知的，护膜(filmovercoat)可以任选地应用于本发明的已包衣种子。护膜保护包衣层，并可使处理过的种子容易鉴别。一般而言，将添加剂溶解或分散在液体粘附剂中，通常为聚合物，将种子浸入其中或用其喷雾种子，然后干燥。或者，可以使用粉末粘附剂。各种材料适于护膜，包括但不限于甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、葡聚糖、树胶、蜡、植物油或石蜡油；水溶性或水分散性多糖及其衍生物，例如藻酸盐、淀粉和纤维素；以及合成聚合物，例如聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮及其共聚物、相关聚合物和它们的混合物。
可以向护膜加入其它材料，任选地包括增塑剂、着色剂、光亮剂和表面活性剂，例如分散剂、乳化剂和流平剂，包括例如硬脂酸钙、滑石和蛭石。另外，可以将诸如杀真菌剂的杀虫剂加至膜包衣。然而，业已观察到，初始加入至种子的杀真菌剂比与护膜一起加入时提供更好的结果。上述的流化床和鼓式膜包衣技术也可以由于膜包衣。
许多种子处理材料也可用于农场用途，其中液体或干粉制剂随着种子通过螺旋推运器由运输囤或卡车进入播种筒应用于种子。这些制剂为将恰好在播种前将种子处理应用至散装种子上提供了便利途径。常规的干燥处理一般用将处理化学品粘附至种子的滑石或石墨配制。常规的液体送料斗处理一般作为快干制剂加以利用。在任一种情况下，来自任何种子处理制剂的最大获益都需要良好的种子覆盖度。
对于本申请目的，PESA被定义为N-(2-苯乙基)琥珀酰胺酸，其可以通过WO 99/45774中所述的方法制备。噻虫胺被定义为(E)-1-(2-氯-1，3-噻唑-5-基甲基)-3-甲基-2-硝基胍，吡虫啉被定义为(EZ)-1-(6-氯-3-吡啶基甲基)-N-硝基咪唑啉-2-亚基胺，噻虫嗪被定义为(EZ)-3-(2-氯-1，3-噻唑-5-基甲基)-5-甲基-1，3，5-噁二氮杂己环烷-4-亚基(硝基)胺，而呋虫胺被定义为(EZ)-(RS)-1-甲基-2-硝基-3-(四氢-3-呋喃甲基)胍。
适合的新烟碱类化合物包括但不限于噻虫胺、吡虫啉、噻虫嗪、呋虫胺、啶虫脒、烯啶虫胺(nytenpyram)和噻虫啉。
适合的PESA盐包括但不限于钙盐、镁盐、钾盐、钠盐或铵盐。目前优选的盐为钠盐。铵盐包括通过以氨水自身或携带1、2或3个低级烷基和/或羟基-低级烷基的胺中和酸形成的盐，其中低级烷基被定义为由1-4个以直链或支链排列的碳原子组成。适合的胺包括但不限于三甲胺、异丙胺、乙醇胺、二甲基乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺。
短语“幼苗或植物的根区”是指其中根在地下伸展的区域，一般为距幼苗或生长植物的中心1-100cm半径的区域。
PESA盐的制备
通过搅拌游离酸的水溶液，并向该溶液加入等摩尔量的适宜碱，产生PESA盐。就PESA钠盐而言，使用氢氧化钠。该方法允许产生浓度范围在0.01％至至少40％的盐溶液。
PESA或PESA盐的应用
以组合物的体积计PESA或PESA盐的浓度优选在0.021％至20.1％的范围内，以组合物的重量计新烟碱类化合物的浓度优选在0.3％至30.0％的范围内。
本发明的组合物中PESA或PESA盐对新烟碱类化合物的重量比率为1∶40至1∶1，优选为1∶20至1∶2，最优选为1∶10至1∶3。
用于本发明的水性组合物一般包含至少约2％至约10％重量的表面活性剂。在一个实施方案中，水性组合物包含约3％至约7％重量的表面活性剂。
水性组合物一般还包含阴离子表面活性剂。一般而言，阴离子表面活性剂可以为本领域的任何已知阴离子表面活性剂。适合的阴离子表面活性剂一般为寡聚物和多聚物，以及缩聚物，其包含足够数目的阴离子基团，以确保它们的水溶性。适合的阴离子表面活性剂包括醇硫酸酯、醇醚硫酸酯、烷基芳基醚硫酸盐、烷基芳基硫酸酯(例如烷基苯硫酸酯和烷基萘硫酸酯及其盐)、烷基硫酸酯、聚烷氧基化烷基醇或烷基酚的单磷酸酯或二磷酸酯、C12-C15烷醇或聚烷基化C12-C15烷醇的单或二磺基琥珀酸酯、酚醚羧化物、由氧化丁烯或四氢呋喃的残余物组成的乙氧基化聚氧化亚烷基二醇的多元酸酯、磺烷基酰胺及其盐(例如N-甲基-N-油酰牛磺酸钠盐)、聚氧化亚烷基烷基酚羧化物、聚氧化亚烷基醇羧化物烷基多糖苷/烯基琥珀酸酐缩合产物、硫酸烷基酯盐、萘磺酸盐、萘甲醛缩合物、烷基磺酰胺、磺化脂肪族聚酯、苯乙烯基苯基烷氧基酯的硫酸酯和苯乙烯基苯基烷氧基酯的磺酸酯及其相应的钠盐、钾盐、镁盐、锌盐、铵盐、烷基铵盐、二乙醇铵盐或三乙醇铵盐、木质素磺酸盐(例如钠盐、钾盐、镁盐、锌盐或铵盐)、聚芳基酚聚烷氧基醚硫酸盐和聚芳基酚聚烷氧基醚磷酸盐，以及硫酸化烷基酚乙氧基酯和磷酸化烷基酚乙氧基酯。
水性组合物一般还包含至少一种聚合物，其选自水溶性和水分散性成膜聚合物。适宜的聚合物具有至少约1,000至约100,000的平均分子量；更具体地说至少约5,000至约100,000的平均分子量。以组合物重量计，水性组合物一般包含约0.01％至约10％、优选约0.05％至约8％、更优选约0.1％至约5％，尤其约0.5％至约4％的聚合物。在具体的实施方案中，组合物包含约1.0％重量至约4％重量的成膜聚合物。在另一个实施方案中，组合物包含约0.05％重量至1％重量的成膜聚合物。
适宜的聚合物包括环氧烷烃随机和嵌段共聚物，例如环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物(EO/PO嵌段共聚物)，包括EO-PO-EO和PO-EO-PO嵌段共聚物这二者；环氧乙烷-环氧丁烷随机和嵌段共聚物、环氧乙烷-环氧丙烷随机和嵌段共聚物的C2-6烷基加合物、环氧乙烷-环氧丁烷随机和嵌段共聚物的C2-6烷基加合物、聚氧乙烯-聚氧丙烯单烷基醚(例如甲基醚、乙基醚、丙基醚、丁基醚或其混合物)；乙酸乙烯酯/乙烯基吡咯烷酮共聚物；烷基化乙烯基吡咯烷酮共聚物；聚乙烯基吡咯烷酮；和聚烷基二醇，包括聚丙二醇和聚乙二醇。
水性组合物一般还包含至少约3％至约25％的至少一种防冻剂。在一个实施方案中，防冻剂的量为约6％至约20％重量。
适合的防冻剂的具体实例包括乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，4-戊二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、2，3-二甲基-2，3-丁二醇、三羟甲基丙烷、甘露醇、山梨醇、甘油、季戊四醇、1，4-环己烷二甲醇、二甲苯酚、双酚如双酚A等。另外，醚醇如二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、分子量达到约4000的聚乙二醇或聚丙二醇、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、三乙二醇单甲醚、丁氧基乙醇、丁二醇单丁醚、二季戊四醇、三季戊四醇、四季戊四醇、双甘油、三甘油、四甘油、五甘油、六甘油、七甘油、八甘油等。
另外，可以在种子包衣中包含着色剂，例如染料或色素，以便观察者可以立即确定处理种子。染料还可用于向用户指示所施加的包衣的均一度。
本发明的制剂包含足量的水，以使总重达到100％。
本发明的制剂以1-2000克活性成分/英亩和优选5-200克活性成分/英亩的比率应用于种子或根区。
包含PESA或其盐作为活性成分的制剂和另一种包含新烟碱类化合物作为活性成分的制剂可以分别应用于种子或根区。所述制剂的总应用比率为1-2000克活性成分/英亩，优选为5-200克活性成分/英亩。PESA或PESA盐对新烟碱类化合物的重量比率为1∶40-1∶1，优选为1∶20-1∶2，最优选为1∶10-1∶3。
特别适合的目标作物包括谷类(例如小麦、大麦、黑麦、燕麦、水稻)、玉米、糖用甜菜、棉花、稷、高粱、向日葵、豆、豌豆、油类作物(例如油菜(canola)、油菜(rape)和大豆)、马铃薯、番茄、茄子、胡椒以及其它蔬菜(例如葫芦和油菜(cole)作物)和辛香料，以及木本多年生植物、观赏性灌木、果树、葡萄树、水果(例如草莓和蓝莓)、草皮、草、牧草和花。
适合的目标作物还包括前述作物的非转基因或转基因作物。按照本发明使用的转基因作物为通过重组DNA技术转化以便掺入某些所需性状的作物或其繁殖材料，所述性状例如但不限于合成来自产生毒素的无脊椎动物(尤其是节肢动物门)、由苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)菌株、由植物(如外源凝集素)的选择性作用毒素；或替代地，能够表达除草剂或杀真菌剂抗性。
组合物尤其适合应用于植物繁殖材料。后一术语包含所有种类的种子(例如水果、块茎或谷物)、插条、茎切段等。优选的应用领域是处理如在以上目标作物中指示的所有种类的种子，具体地说，是油菜、玉米、谷物、大豆以及其它豆类和作物的种子处理。
实验室中处理种子样品的程序
用适于除去碎裂种子和小渣的孔径的筛子筛选种子。除去碎裂的或受伤的种子。充分混合种子，并称量50g样品至小塑料碟中。通过加入测定量的活性成分至足量的水制备种子处理淤浆，以使它们达到标准体积，典型地为2ml。杀真菌剂(Maxim XL；Syngenta AgriculturalProducts，Greensboro，NC)、聚合粘合剂(CF-Clear；Becker-Underwood，Ames，IA)和着色剂(Color Coat Red；Becker-Underwood，Ames，IA)也以标示比率包含在淤浆中。使用带有6英寸碗的Hege 11包衣机(Wintersteiger，Salt Lake City，UT)将小份的该淤浆施加至种子。使用注射器将淤浆逐滴沉积在旋转碟雾化器上。
袋测定
将种子置于由育苗纸组成的育苗袋中，所述育苗纸用无菌水水合，插入到可透气的16×14cm塑料袋(CYG Pouch；Mega International，St.Paul，MN)中。在这些实例中，对于袋溶液评价，将噻虫胺和PESA钠盐加至袋中的无菌水。或者，将吡虫啉或呋虫胺和PESA钠盐加至袋中的无菌水。将所述袋以完全随机的分组设计在生长架中排列，并置于19升聚碳酸酯食物储存容器(Rubbermaid Commercial Products，Winchester，VA)中。将密封的容器保存在竖直的生长室中，所述生长室维持于25℃，具有12小时亮：12小时暗光周期。在6天后，由生长室中取出容器，并检测根和枝条的长度。
大田研究
对于大田研究，用包含噻虫胺的种子处理制剂处理种子。噻虫胺的比率取决于作物种类。用适宜浓度的PESA或PESA钠盐改进种子处理制剂。
按照标准农业操作规范种植和培养作物，并于所示时间评价。
以下的实施例意在阐述本发明和教导本领域的一般技术人员如何制备和使用本发明。不能以任何方式将它们解释为限制性的。
实施例
实施例1.制备实施例
可以制备以下的代表性制剂，其中所有的百分率都是重量百分率：
制剂A(PESA盐和新烟碱类的瓶内制剂)：
PESA钠盐：          5％
噻虫胺：            30％
吐温20：            5％
N-甲基吡咯烷酮：    20％
聚乙酸乙烯酯：      2％
山梨酸钾：          1％
水：                37％
噻虫胺可以与N-甲基吡咯烷酮和吐温20于室温混合，以产生浓缩物。PESA钠盐可以独立地与聚乙酸乙烯酯和山梨酸钾混合在水中，以产生水性混合物。在搅拌水性混合物的同时，可以加入含噻虫胺的浓缩物。这将产生可用于处理种子、植物或可应用于幼苗或植物的根区的制剂。
制剂B(PESA和新烟碱类的瓶内制剂)：
磨碎的PESA：        5％
噻虫胺：            30％
吐温20：            5％
N-甲基吡咯烷酮：    16％
聚乙酸乙烯酯：      2％
山梨酸钾：          1％
硫酸木质素：        1％
水：                40％
噻虫胺可以与N-甲基吡咯烷酮和吐温20于室温混合，以产生浓缩物。PESA可以独立地与硫酸木质素、吐温20和水混合，并在湿磨机中研磨1-2小时，以便减小粒径。磨碎的PESA可以与聚乙酸乙烯酯和山梨酸钾混合，以产生水性混合物。在搅拌水性混合物的同时，可以加入含噻虫胺的浓缩物。这将产生可用于处理种子、植物或可应用于幼苗或植物的根区的制剂。
制剂C(PESA盐和新烟碱类的独立瓶装制剂)：
瓶1：
PESA钠盐：          10％
吐温20：            10％
聚乙酸乙烯酯：      2％
山梨酸钾：          1％
水：                77％
PESA钠盐可以与聚乙酸乙烯酯、吐温20和山梨酸钾混合在水中，以产生水性混合物。
瓶2：
噻虫胺：            60％
吐温20：            5％
N-甲基吡咯烷酮：    35％
噻虫胺可以与N-甲基吡咯烷酮和吐温20于室温混合，以产生浓缩物。
在搅拌瓶1中的水性混合物的同时，可以加入瓶2中的含噻虫胺的浓缩物。这将产生可用于处理种子、植物或可应用于幼苗或植物的根区的制剂。
制剂D(PESA和新烟碱类的独立瓶装制剂)：
瓶1：
磨碎的PESA：        10％
吐温20：            10％
硫酸木质素：        1％
聚乙酸乙烯酯：      2％
山梨酸钾：          1％
水：                76％
PESA可以与硫酸木质素、吐温20和水混合，并在湿磨机中研磨1-2小时，以便减小粒径。磨碎的PESA可以与聚乙酸乙烯酯和山梨酸钾混合，以产生水性混合物。
瓶2：
噻虫胺：            60％
吐温20：            5％
N-甲基吡咯烷酮：    35％。
噻虫胺可以与N-甲基吡咯烷酮和吐温20于室温混合，以产生浓缩物。
在搅拌瓶1中的水性混合物的同时，可以加入瓶2中的含噻虫胺的浓缩物。这将产生可用于处理种子、植物或可应用于幼苗或植物的根区的制剂。
实施例2
用单独的噻虫胺以182或364g/100磅种子进行种子处理减小棉花根长度(表1)。噻虫胺和PESA盐的种子处理组合增加棉花根长度。对于用较低比率的10克PESA盐/100磅种子组合182或364克噻虫胺/100磅种子处理的棉花，其根长度大于相应比率的对照、单独的PESA盐或单独的噻虫胺。对于用较高比率的25克PESA盐/100磅种子组合182或364克噻虫胺/100磅种子处理的棉花，其根长度大于相应比率的对照或单独的噻虫胺。
这表明PESA盐使棉花更安全地抵抗噻虫胺诱导的根生长抑制。
Figure GPA00001159632100101
用单独的噻虫胺、PESA盐以及噻虫胺与PESA盐的组合处理增加棉花枝条长度(表2)。
Figure GPA00001159632100102
实施例3
在连续暴露的袋研究中，用单独的噻虫胺处理也降低根长度(表3)。PESA盐以剂量依赖性方式增加根长度。噻虫胺和100mg/升PESA盐的组合相比于未处理的对照增加根长度。
这表明PESA盐使棉花更安全地抵抗噻虫胺诱导的根生长抑制。
在连续暴露的袋研究中，单独的噻虫胺不影响棉花枝条长度(表4)。用单独的300mg/升(最高比率)PESA盐处理的枝条长度减小，但噻虫胺和300mg/升PESA盐组合的不受影响。
Figure GPA00001159632100112
实施例4
在连续暴露的袋研究中，用单独的吡虫啉(1000mg/升)处理减小根长度(表5)。吡虫啉和PESA盐的组合处理的根长度大于单独的吡虫啉处理的根长度。对照以及吡虫啉与100mg/升PESA盐组合处理的根长度相似。
这表明PESA盐使棉花更安全地对抗吡虫啉诱导的根生长抑制。
Figure GPA00001159632100121
棉花枝条长度不受单独的吡虫啉影响(表6)。吡虫啉和最高比率(300mg/升)的PESA盐组合处理的枝条长度减小。
Figure GPA00001159632100122
实施例5
在采用PESA盐溶液连续暴露袋研究中，用单独的吡虫啉进行种子处理以剂量依赖性方式降低根长度(表7)。在袋中包含PESA盐(50mg/升)增加吡虫啉处理的种子的根长度。对照以及200克吡虫啉/100磅种子与50mg/升PESA盐组合处理的根长度相似。
这表明PESA盐使水稻更安全地对抗吡虫啉诱导的根生长抑制。
Figure GPA00001159632100131
单独的吡虫啉和与PESA盐组合的水稻枝条长度相似(表8)。
Figure GPA00001159632100132
实施例6
PESA钠盐如上所述制备，并在种子处理中单独使用或在噻虫胺存在下使用。用0或50克噻虫胺/100kg(220磅)种子和0、22、55或137.5克PESA盐/100kg种子处理大豆种子。与对照相比单独的噻虫胺降低植株高度。用噻虫胺以及22和55克/100kg的PESA盐处理的种子的植株高度大于单独的噻虫胺的高度(表9)。
这表明PESA盐使大豆更安全地对抗噻虫胺诱导的根生长抑制。
Figure GPA00001159632100141
实施例7
PESA钠盐如上所述制备，并在种子处理中单独使用或在噻虫胺存在下使用。用0或200克噻虫胺/100kg(220磅)种子和0、22、55或137.5克PESA盐/100kg种子处理高粱种子。与对照相比单独的噻虫胺降低根干重。用噻虫胺以及22和55克/100kg的PESA盐处理的种子的根干重大于单独的噻虫胺的根干重(表10)。
这表明PESA盐使高粱更安全地对抗噻虫胺诱导的根生长抑制。
Figure GPA00001159632100142
实施例8
PESA钠盐如上所述制备，并在种子处理中单独使用或在噻虫胺存在下使用。用0或400克噻虫胺/100kg(220磅)种子和0、22、55或137.5克PESA盐/100kg种子处理油菜(甘蓝型油菜(Brassica napus))种子。与对照相比单独的噻虫胺降低植株活力。用噻虫胺以及所有比率的PESA盐处理的种子的植株活力大于单独的噻虫胺的植株活力(表11)。
这表明PESA盐使油菜更安全地对抗噻虫胺诱导的活力降低。
Figure GPA00001159632100151
实施例9
PESA钠盐如上所述制备，并在种子处理中单独使用或在噻虫胺存在下使用。用0或0.25毫克噻虫胺/种子和0、22、55或137.5克PESA盐/100kg种子处理玉米(Zea mays)种子。与对照相比单独的噻虫胺降低植株活力。用噻虫胺以及PESA或PESA盐处理的种子的植株活力大于单独的噻虫胺的植株活力(表12)。
这表明PESA或PESA钠盐使玉米更安全地对抗噻虫胺诱导的活力降低。
Figure GPA00001159632100161

Claims (14)

1.一种用于增强植物生长的组合物，所述组合物包含N-(2-苯乙基)琥珀酰胺酸或其盐和至少一种新烟碱类化合物。
2.权利要求1的组合物，其中所述N-(2-苯乙基)琥珀酰胺酸盐为钠盐。
3.权利要求1的组合物，其中所述新烟碱类化合物为噻虫胺。
4.权利要求1的组合物，其中所述新烟碱类化合物为吡虫啉。
5.权利要求1的组合物，其中所述新烟碱类化合物为噻虫嗪。
6.权利要求1的组合物，其中所述新烟碱类化合物为呋虫胺。
7.权利要求1的组合物，其中所述新烟碱类化合物为烯啶虫胺。
8.权利要求2的组合物，其中所述N-(2-苯乙基)琥珀酰胺酸盐的浓度以组合物的体积计为0.021％至20.1％。
9.权利要求1的组合物，其中所述新烟碱类化合物的浓度以组合物的重量计为0.3％至30％。
10.一种增强植物生长的方法，所述方法将有效量的N-(2-苯乙基)琥珀酰胺酸或其盐和新烟碱类化合物应用于种子或幼苗或植物的根区。
11.权利要求10的方法，其中所述N-(2-苯乙基)琥珀酰胺酸或其盐和所述新烟碱类化合物应用于种子。
12.一种增强植物生长的方法，所述方法将有效量的权利要求1的组合物应用于种子或幼苗或植物的根区。
13.权利要求10的方法，其中所述组合物应用于种子。
14.一种使植物安全的方法，所述方法将有效量的N-(2-苯乙基)琥珀酰胺酸或其盐应用于种子或幼苗或植物的根区，所述N-(2-苯乙基)琥珀酰胺酸或其盐对抗新烟碱类化合物诱导的生长抑制。
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