CN102355821A - 使用3-(环丙基-1-烯基)-丙酸钠盐阻断大田作物中乙烯反应的组合物和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抑制大田作物中乙烯反应的方法，该方法包括向所述大田作物的至少一种植物的至少一部分，施用有效量的水溶性环丙基-1-烯基-丙酸盐(WS-CPD，式I)的溶液，以在所述至少一种植物中产生乙烯反应的抑制，其中M选自Na、Li、K和1/2Ca。

Description

使用3-(环丙基-1-烯基)-丙酸钠盐阻断大田作物中乙烯反应的组合物和方法
技术领域
本发明一般涉及阻断大田作物中的乙烯反应(ethylene response)的水溶性组合物和方法，具体地涉及通过施用3-环丙基-1-烯基-丙酸钠盐(WS-CPD)来抑制大田作物中各种乙烯控制的生长、再生和生殖过程的方法。
背景技术
乙烯是一种易挥发的植物激素，其调节广泛范围的植物生长过程。例如，其涉及在例如阻断生长素运输和诱导脱落酸(ABA)合成的过程中，控制植物内部激素平衡。乙烯也涉及植物生命周期中多种事件的控制，例如加快果实成熟、增加酶活性、加速老化和衰老、休眠、诱导叶绿素降解、叶子和果实脱落、偏上性和其他植物性生长(营养生长，vegetative growth)方向上的变化，以及根生长和改变向地性反应。多种形式的环境压力增加植物中的乙烯产生，这些环境压力例如高温、寒冷和冰冻、干旱和过量的水或漫灌、辐射、机械压力以及病原体和昆虫的攻击。自20世纪早期以来，乙烯已被种植者用于在收获之前和之后处理作物。用在例如预防提前成熟的果实掉落、降低果实保持力的用途中抑制乙烯作用，或者应用于作为机械收获的辅助来诱导棉花的叶子脱落、延长果实保质期和切花瓶插期来实现控制乙烯的需要，使科学家们一方面尝试开发用于阻断乙烯生物合成或作用的化学品，另一方面尝试开发乙烯释放化学品。EthephonTM是乙烯释放化学品的一个例子，其通过
Figure BPA00001423346700011
-Poulenc可商业上获得(在下文中也称为“乙烯利”)，同时氨基乙氧基乙烯基甘氨酸(AVG)阻断了乙烯生物合成，并且易挥发化合物1-甲基-环丙烯(1-MCP)是植物中乙烯作用的拮抗物。尽管在过去的15年中，对于抑制果实保质期成熟和延迟有叶蔬菜和切花衰老的收后处理，1-MCP已经非常普遍，但其主要缺点是其的挥发性，这限制了其用于封闭环境。由于1-MCP是非常有效的乙烯拮抗物，因此目前为止进行研究的主要目标已经成为开发非挥发性(如以下详细解释的，优选水溶性)环丙烯衍生物。
气体形式的乙烯或更常见的乙烯释放化合物例如EthephonTM的应用，主要用于细小果实，以松开(loosen)成熟果实促进机械收获、为了不同的目的引起植物落叶、诱导开花以及加快成熟(香蕉)或转色(citrus)(柑橘属)。乙烯也广泛用于抑制芽(shoot)生长。在另一方面，乙烯拮抗物也十分普遍地用于农业。乙烯拮抗物应用的例子是预防多种植物器官的脱落，延长花、果实、蔬菜的保质期以及阻断或延迟叶子衰老。
在多种大田作物，尤其是谷类植物中，籽粒灌浆(grain filling)主要由小麦的穗(spike)和玉米的谷穗(ear)的旗叶和各个部分中光合作用的速率和持续时间决定。仅穗或谷穗的光合同化作用部分对最终谷粒重量的贡献已被估计为大约25％。限制来自旗叶和青穗部分的光合同化产物供应的主要因素为衰老。乙烯是引发衰老开始的主要因素之一。很多大田作物天然地产生乙烯，特别是在农作物经常遭受的压力条件下，例如干旱。已经报道了乙烯拮抗物的应用可增加小麦中的谷粒产量。据推测，这种有效性是由乙烯拮抗物延迟或减缓衰老，因此延长植物光合活性的时间期间的能力所产生的。预计乙烯拮抗物的这种性质对所有大田作物都是普遍的，因为其影响所有它们的共同代谢过程。
水中的溶解性通常有利于所施用的化学品渗入植物组织。很多植物激素以及合成激素和激素拮抗物都是很差水溶性的酸。对这些化学品水溶液的制备而言，有必要首先将它们溶解在有机溶剂中或保持pH接近或高于7。然而，这些实践对大规模应用而言是不方便的。便于以上化学品使用的常用方法为将它们转化成易溶于水的盐形式。这种情况的例子为生根激素吲哚-3-醋酸。多年来培育者一直用其作为混合在滑石粉中的游离酸，插条的底部被浸入其中。将插条底部浸入激素溶液中比将其浸入游离酸中更有益的观察结果导致合成吲哚-3-丁酸的高水溶性钾盐。这种产品目前比游离酸更受到培育者的喜爱。这种观察和其他观察结果已经促进了基于挥发性环丙烯衍生物的水溶性乙烯拮抗物的研究和开发。
几种出版物，特别是那些来自北卡罗来纳大学Sisler研究小组的出版物，已经公开了多种合成环丙烯基链烷酸的方法。见例如美国专利6,365,549；Tetrahedron 1996，52，3409；Tetrahedron 1996，52，12509；以及Tetrahedron 2004，60，1803。在此公开的方法中，已经发现那些被认为是最适合环丙烯基丙酸合成的现有技术的方法是不成功的。因此，需要新的环丙烯基丙酸生产的合成策略。
因此，在大田作物中可用的，并且在室温下是固体的、具有长期稳定性并且是高度水溶性的植物乙烯反应抑制剂保持了长期的需要。
发明内容
因此本发明的目的在于公开抑制大田作物中乙烯反应的方法，该方法包括向所述大田作物的至少一种植物的至少一部分，施用有效量的水溶性环丙基-1-烯基-丙酸盐(WS-CPD，式I)的溶液，以在所述至少一种植物中产生乙烯反应的抑制，其中M选自Na、Li、K和1/2Ca。
式I：
Figure BPA00001423346700031
本发明进一步的目的在于公开这种方法，其中M为钠。
本发明进一步的目的在于公开这种方法，其中所述溶液为水溶液。
本发明进一步的目的在于公开这种方法，其中所述施用所述溶液的步骤进一步包括根据预定技术施用所述溶液的额外步骤，该预定技术选自：(a)将所述至少一种植物与所述溶液相接触；(b)将所述至少一种植物的至少一部分浸入所述溶液；(c)用所述溶液喷洒所述至少一种植物的至少一部分；(d)用所述溶液灌溉所述至少一种植物；(e)用所述溶液刷(brushing)所述至少一种植物的至少一部分；以及(f)上述的任何结合。
本发明进一步的目的在于公开这种方法，其中所述乙烯反应选自衰老、植物叶柄脱落以及叶绿素降解。
本发明进一步的目的在于公开这种方法，其中所述大田作物选自谷类、豆科植物、产油植物、产纤维植物和烟草。
本发明进一步的目的在于公开这种方法，其中所述谷类选自小麦、大麦、稻米、玉米(玉米)和燕麦。
本发明进一步的目的在于公开这种方法，其中所述豆科植物选自大豆、豌豆、花生和豆子(bean)。
本发明进一步的目的在于公开这种方法，其中所述产油植物选自向日葵、红花、蓖麻、亚麻、芝麻、紫苏和油菜。
本发明进一步的目的在于公开这种方法，其中所述产纤维植物选自棉花和大麻。
本发明进一步的目的在于公开这种方法，其中所述乙烯反应的抑制通过选自下列的差别来显示：(a)产量增加；(b)叶柄脱落速率降低；(c)叶子叶绿素含量降低速率降低；(d)旗叶衰老的延迟；(e)穗和谷穗绿色器官衰老的延迟；以及(f)上述的任何结合，其中所述差别相对于所述乙烯反应不被抑制的植物进行测量。
本发明进一步的目的在于公开这种方法，该方法进一步包括加入足够量表面活性剂的额外步骤，以产生表面活性的含WS-CPD的水溶液。
本发明进一步的目的在于公开用于延迟大田作物衰老的方法，该方法包括向所述大田作物的至少一种植物的至少一部分，施用有效量的水溶性环丙基-1-烯基-丙酸盐(WS-CPD，式I)的溶液，以延长所述至少一种植物的生命，其中M选自Na、Li、K和1/2Ca。
式I：
Figure BPA00001423346700041
本发明进一步的目的在于公开这种方法，其中M为钠。
本发明进一步的目的在于公开这种方法，其中所述溶液为水溶液。
本发明进一步的目的在于公开这种方法，其中所述大田作物选自有叶蔬菜、产香料植物和草本植物(herb)。
本发明进一步的目的在于公开这种方法，其中所述施用所述溶液的步骤进一步包括根据预定技术施用所述溶液的额外步骤，该预定技术选自：(a)将所述至少一种植物与所述溶液相接触；(b)将所述至少一种植物的至少一部分浸入所述溶液；(c)用所述溶液喷洒所述至少一种植物的至少一部分；(d)用所述溶液灌溉所述至少一种植物；(e)用所述溶液刷所述至少一种植物的至少一部分；以及(f)上述的任何结合。
本发明进一步的目的在于公开这种方法，其中所述大田作物选自：(a)粮食和谷类作物—小麦、燕麦、大麦、黑麦、稻米、玉米、高粱；(b)用于种子的豆科植物—花生、紫花豌豆、豇豆、大豆、利马豆、绿豆、鹰嘴豆、木豆、蚕豆和小扁豆(lentil)；(c)饲料作物—禾本科植物、豆科植物、十字花科植物以及其他培养并用作干草、牧草、饲料、青贮饲料或青刈饲料的作物；(d)块根作物—甘薯和木薯；(e)纤维作物—棉花、亚麻、苎麻、洋麻和大麻；(f)块茎作物—马铃薯；(g)糖料作物—甜菜、甘蔗；(h)药物作物—烟草；以及(i)油料作物—油菜籽/油菜籽(rapeseed/canola)、向日葵、红花、芝麻、亚麻籽、蓖麻子和紫苏。
本发明进一步的目的在于公开增加大田作物产量的方法，该方法包括向至少一种植物的至少一部分，施用有效量的WS-CPD，以延长所述至少一种植物的生命，特别是用降低对植物乙烯的衰老反应的方式。
本发明进一步的目的在于公开降低大田作物叶子脱落速率的方法，该方法包括向至少一种植物的至少一部分，施用有效量的WS-CPD，以延长所述至少一种植物的生命，特别是通过降低对乙烯的植物叶子脱落反应进行。
本发明进一步的目的在于公开延迟穗和谷穗的“旗叶”和绿色器官衰老的方法，该方法能诱导谷类(例如小麦、大麦、玉米或稻米)中谷粒产量的增加，该方法包括向至少一种植物的至少一部分，施用有效量的WS-CPD，以延长所述至少一种谷类植物的生命。
本发明进一步的目的在于公开延迟有叶蔬菜(例如莴苣和小莴苣、卷心菜、菠菜或美国芹菜)衰老的方法，该方法包括向至少一种有叶蔬菜的至少一部分，施用有效量的WS-CPD，以延长所述至少一种有叶蔬菜的生命。
本发明进一步的目的在于公开延迟香料草本植物衰老的方法，该方法包括向至少一种草本植物的至少一部分，施用有效量的WS-CPD，以延长所述至少一种草本植物的生命。
本发明进一步的目的在于公开延迟插条(cutting)衰老的方法，该方法包括向至少一种植物的至少一部分，施用有效量的WS-CPD，以延长所述至少一种植物的生命。
本发明进一步的目的在于公开降低大田作物叶子叶绿素含量降低速率的方法，该方法包括向至少一种植物的至少一部分，施用有效量的WS-CPD，以延长所述至少一种植物的生命，特别是通过降低对乙烯的植物叶绿素降解反应进行。
本发明进一步的目的在于公开任何上述方法，其中施用步骤通过选自下列的技术进行：将至少一种植物的至少一部分浸入包含WS-CPD的水溶液，或用包含WS-CPD的水溶液喷洒、刷或灌溉至少一种植物的至少一部分。
本发明进一步的目的在于公开抑制大田作物乙烯反应的这类方法，该方法另外包括将WS-CPD与足够量的表面活性剂进行混合，以产生表面活性的含WS-CPD的水溶液。
本发明进一步的目的在于公开由式I所限定的水溶性环丙基-1-烯基-丙酸钠盐(WS-CPD)。
式I：
Figure BPA00001423346700061
本发明进一步的目的在于公开水溶性环丙基-1-烯基-丙酸钠盐(WS-CPD)，其以以下内容为特征：(a)在甲醇溶液中获得的1H-NMR谱，其以以下的峰位(δ相对于TMS)、分裂模式和积分(整合，integration)为特征：0.88(s，2H)，2.42(t，2H)，2.75(t，2H)以及6.52(s，1H)；(b)在甲醇溶液中获得的13C{1H}-NMR谱，其以以下的峰位(δ相对于TMS)为特征：4.27、23.58、34.90、97.21、120.18和180.06；以及(c)在氘代甲醇溶液中获得的23Na{1H}-NMR谱，其以δ-2.46ppm处的峰为特征。
本发明进一步的目的在于公开水溶性环丙基-1-烯基-丙酸钠盐(WS-CPD)，当为粉末形式时，其以XRD模式为特征，其包括至少一种选自包含以下内容的模式：(a)在2θ＝10.6°、15.94°、28.42°、47.3°和56.16°处的峰；(b)中心在2θ～23°的宽峰。
本发明进一步的目的在于公开水溶液形式的WS-CPD，其适合于用选自浸、刷、喷洒、灌溉或其任何结合的方法向植物的至少一部分进行施用。
本发明进一步的目的在于公开以上限定的WS-CPD，其中所述WS-CPD以表面活性水溶液的形式提供。
附图说明
现在将通过提供实施例并参考附图，更详细地描述本发明：
图1为WS-CPD喷洒预处理对乙烯(10μL L-1)诱导的幼棉苗(young cotton seedling)叶子偏上性的影响；
图2为WS-CPD喷洒预处理对乙烯(10μL L-1)诱导的幼棉苗叶子偏上性的影响；
图3为WS-CPD喷洒预处理对乙烯(10μL L-1)诱导的幼棉苗叶子偏上性的影响；
图4为WS-CPD喷洒预处理对乙烯(10μL L-1)诱导的幼棉苗叶子偏上性的影响，通过叶柄和叶片之间的角度(度数)来表示；
图5为WS-CPD喷洒预处理对乙烯(10μL L-1)诱导的幼棉苗叶子衰老的影响；
图6为WS-CPD喷洒预处理对乙烯(10μL L-1)诱导的幼棉苗叶片中叶绿素含量降低的影响；
图7为用于研究幼棉花植物叶子脱落的脱落模型(外植体)；
图8为WS-CPD喷洒预处理对乙烯(10μL L-1)诱导的幼棉花叶子外植体脱落的影响；
图9为在不同发育阶段乙烯(10μL L-1)诱导的切除的棉花叶子的衰老；
图10为WS-CPD喷洒预处理对在不同发育阶段乙烯(10μL L-1)诱导的切除的棉花叶子叶绿素含量降低的影响；
图11为用于研究老棉花植物脱落的脱落模型(外植体)；
图12为WS-CPD喷洒预处理对乙烯(10μL L-1)诱导的成熟棉花叶子外植体脱落的影响；
图13为乙烯(10μL L-1)诱导的烟草叶子的衰老；
图14为WS-CPD喷洒预处理对乙烯(10μL L-1)诱导的烟草叶子衰老的影响；
图15为烟草幼苗的空气对照叶，从顶部(叶1)到茎底部(叶8)；
图16为乙烯(10μL L-1)诱导的烟草幼苗的叶子衰老，从顶部(叶1)到茎底部(叶7)；
图17为WS-CPD喷洒(14μg mL-1)预处理对乙烯(10μL L-1)诱导的烟草叶子衰老的影响，从顶部(叶1)到茎底部(叶7)；
图18为WS-CPD喷洒(127μg mL-1)预处理对乙烯(10μL L-1)诱导的烟草叶子衰老的影响，从顶部(叶1)到茎底部(叶6)；
图19为WS-CPD喷洒预处理对乙烯(20μL L-1)诱导的烟草幼苗叶子衰老的影响；
图20为乙烯(20μL L-1)诱导的烟草幼苗的叶子衰老，从顶部(叶1)到茎底部(叶6)；
图21为WS-CPD喷洒(14μg mL-1)预处理对乙烯(20μL L-1)诱导的烟草叶子衰老的影响，从顶部(叶1)到茎底部(叶6)；
图22为WS-CPD喷洒(42μg mL-1)预处理对乙烯(20μL L-1)诱导的烟草叶子衰老的影响，从顶部(叶1)到茎底部(叶6)；
图23为WS-CPD喷洒(127μg mL-1)预处理对乙烯(20μL L-1)诱导的烟草叶子衰老的影响，从顶部(叶1)到茎底部(叶7)；
图24为用于叶绿素确定取样的烟草幼苗的较上(叶1～3)和较下(叶4～6)的叶子；
图25为WS-CPD喷洒预处理对乙烯(20μL L-1)诱导的烟草幼苗较上和较下的叶子中叶绿素含量降低的影响；
图26为发芽(空气对照)后14天的小麦幼苗；
图27为发芽后14天，在第10天1μL L-1乙烯暴露对小麦幼苗第三叶发育的影响；
图28为发芽后14天，在第10天10μL L-1乙烯暴露对小麦幼苗第三叶发育的影响；
图29为发芽后14天，在第10天100μL L-1乙烯暴露对小麦幼苗第三叶发育的影响；
图30为在发芽后第10天施用的WS-CPD喷洒(4-1000μg mL-1)预处理对乙烯(1.6-20μL L-1)诱导的小麦幼苗第三叶重量的影响，结果在发芽后14天记录；
图31为在穗的乳熟阶段(乳熟期，milky stage)I中，用WS-CPD喷洒(15-415μg mL-1)预处理后，再用EthephonTM(750μL L-1)处理对旗叶偏上性的影响；
图32为在穗的乳熟阶段I中，用WS-CPD喷洒(15-415μg mL-1)预处理后，再用EthephonTM(750μL L-1)处理对旗叶偏上性的影响；
图33为在穗的乳熟阶段I中，EthephonTM(750μL L-1)诱导的叶I和II的叶子衰老；
图34为在穗的乳熟阶段I中，WS-CPD(15μg mL-1)预处理对EthephonTM(750μL L-1)诱导的叶I和II的叶子衰老的影响；
图35为在穗的乳熟阶段I中，WS-CPD(45μg mL-1)预处理对EthephonTM(750μL L-1)诱导的叶I和II的叶子衰老的影响；
图36为在穗的乳熟阶段I中，WS-CPD(135μg mL-1)预处理对EthephonTM(750μL L-1)诱导的叶I和II的叶子衰老的影响；
图37为在穗的乳熟阶段I中，WS-CPD(450μg mL-1)预处理对EthephonTM(750μL L-1)诱导的叶I和II的叶子衰老的影响；
图38为小麦穗的器官的展示。
图39为在穗的乳熟阶段I中，用WS-CPD(12-312μg mL-1)预处理，再用EthephonTM(250μL L-1)处理对叶I和II叶绿素含量的影响；
图40为在穗的乳熟阶段I中，用WS-CPD(12-312μg mL-1)预处理，再用EthephonTM(250μL L-1)处理对颖片和谷壳叶绿素含量的影响；
图41为在穗的乳熟阶段I中，用WS-CPD(15-415μg mL-1)预处理，再用EthephonTM(750μL L-1)处理对叶I和II叶绿素含量的影响；
图42为在穗的乳熟阶段I中，用WS-CPD(15-415μg mL-1)预处理，再用EthephonTM(750μL L-1)处理对颖片和谷壳叶绿素含量的影响；
图43为在穗的乳熟阶段II中，用WS-CPD(15-415μg mL-1)预处理，再用EthephonTM(750μL L-1)处理对叶I和II叶绿素含量的影响；
图44为在穗的乳熟阶段II中，用WS-CPD(15-415μg mL-1)预处理，再用EthephonTM(750μL L-1)处理对颖片和谷壳叶绿素含量的影响；
图45为在穗的乳熟阶段I中，用WS-CPD(15-415μg mL-1)预处理，再用EthephonTM(750μL L-1)处理对谷粒重量(A)单位为mg，(B)作为单独乙烯的百分比的影响；
图46为在砂土中生长的小麦植物的乳熟阶段II中，用WS-CPD(15-135μg mL-1)预处理，再用EthephonTM(750μL L-1)处理对(A)15个最大谷粒的平均重量(mg)和(B)穗产量的平均重量(mg)的影响；
图47为在穗的乳熟阶段I中，用WS-CPD(15-135μg mL-1)预处理，再用EthephonTM(750μL L-1)处理对穗谷粒重量(作为单独乙烯的百分比)的影响；
图48为在穗的乳熟阶段II中，用WS-CPD(45或135μg mL-1)喷洒的一种预处理，再用EthephonTM(750μL L-1)对穗谷粒重量分布(总穗谷粒产量的百分比)的影响；
图49为在砂土中生长的小麦植物的成熟(干燥)阶段中，WS-CPD(120μg mL-1)喷洒数量对(A)15个最大谷粒的平均重量(mg)和(B)穗谷粒产量的平均重量(mg)的影响；
图50为在砂土中生长的小麦植物的成熟(干燥)阶段中，WS-CPD(120μg mL-1)喷洒数量对(A)15个最大谷粒的平均重量(mg)(作为未处理小麦植物的百分比)和(B)所有穗谷粒产量的平均重量(mg)(作为单独乙烯的百分比)的影响；
图51为在来自在砂土中生长的小麦植物的(A)乳熟阶段I和(B)乳熟阶段II中，WS-CPD(120μg mL-1)的一次喷洒对谷粒重量分布(总穗谷粒产量的百分比)的影响；
图52为在乳熟阶段II中，WS-CPD(120μg mL-1)的(A)2次喷洒和(B)3次喷洒对谷粒重量分布(总穗谷粒产量的百分比)的影响。植物在砂土中生长；
图53为在乳熟阶段II中，WS-CPD(120μg mL-1)的4次喷洒对谷粒重量分布(总穗谷粒产量的百分比)的影响。植物在砂土中生长；
图54为在穗谷粒的乳熟阶段II中，用WS-CPD(120μg mL-1)的1次喷洒对平均谷粒重量(A)单位为mg，(B)作为未处理小麦植物的百分比的影响。小麦植物生长在450mL花盆中的泥炭基介质中；
图55为在乳熟阶段II中，WS-CPD(120μg mL-1)的一个预处理喷洒对谷粒重量分布(总穗谷粒产量的百分比)的影响。小麦植物生长在450mL花盆中的泥炭基介质中；
图56为WS-CPD的13C NMR谱；
图57为WS-CPD的1H NMR谱；
图58为WS-CPD的23Na NMR谱；
图59为WS-CPD的质谱；
图60为WS-CPD的IR光谱；
图61为WS-CPD的UV-Vis光谱；
图62为钠CPD的电位滴定；
图63为在25℃，在水中，WS-CPD的完全(达到400mg/ml或更多)溶解；
图64为WS-CPD的HPLC分析；和
图65为WS-CPD的XRD衍射模式；
图66为WS-CPD的分析说明；
图67为实验设计和数据收集；
图68为从“乳熟”阶段I到成熟的种子发育的动力学；
图69为增加平均种子数量/穗和种子重量之间的关系；
图70为增加平均种子重量/穗和种子数量之间的关系；
图71为WS-CPD对机械脱粒分离的种子产量(g/小块土地)的影响；
图72为WS-CPD对手工收获产量(g/100穗)的影响；
图73为机械脱粒和手工分离种子之间对照植物种子重量的比较；
图74为WS-CPD对手工分离种子重量(mg/种子)的影响；
图75为在“乳熟”阶段I中，WS-CPD对每穗种子重量分布——作为总穗百分比——的影响；
图76为在“乳熟”阶段II中，WS-CPD对每穗种子重量分布——作为总穗百分比——的影响；以及
图77为在“乳熟”阶段I和II中，WS-CPD对每穗种子重量分布——作为总穗百分比——的影响。
发明详述
本发明公开了提供WS-CPD的方式和方法，WSD是在大田作物中可用的，并且在室温下是固态的、具有长期稳定性的并且是高水溶性的植物乙烯反应的抑制剂。
用于进行本发明的WS-CPD由式I所限定：
式I：
Figure BPA00001423346700121
术语“大田作物”在下文中指的是一般术语，并包括除了水果、蔬菜和花(其被定义为园艺作物)以外的所有密集生长的农作物，以及它们的农学分类。更具体地，以非限制性方式，该术语指的是：(a)粮食和谷类作物—小麦、燕麦、大麦、黑麦、稻米、玉米、高粱；(b)用于种子的豆科植物—花生、紫花豌豆、豇豆、大豆、利马豆、绿豆、鹰嘴豆、木豆、蚕豆和小扁豆；(c)饲料作物—禾本科植物、豆科植物、十字花科植物以及其他培养并用作干草、牧草、饲料、青贮饲料或青刈饲料的作物；(d)块根作物—甘薯和木薯；(e)纤维作物—棉花、亚麻、苎麻、洋麻和大麻；(f)块茎作物—马铃薯；(g)糖料作物—甜菜、甘蔗；(h)药物作物—烟草；以及(i)油料作物—油菜籽/油菜籽(rapeseed/canola)、向日葵、红花、芝麻、亚麻籽、蓖麻子和紫苏。
术语“水溶液”在下文中指的是水。尽管有上述定义，在不同的实施方式中，WS-CPD以粉末、片剂、气溶胶、乳液、悬浮液、水混性溶液的形式或以任何其他可适合于将WS-CPD施用到大田作物的形式提供。
植物模型
实验模型包括(1)选择灵敏和农业重要植物，以及(2)代表对植物激素反应“一般性(generality)”的标准生理系统。
选择作为模型研究的代表性例子的植物为棉花(陆地海岛棉(Gossyium hirsutum barbadense L.))、烟草(枯斑三生烟草(Nicotianatabacum var.)，′Samsun′)和小麦(野生二粒小麦(Triticum turgidumvar.)，′Gdera′)。
选择四种标准生理系统用于模型研究：
(1)脱落—这是用于研究植物激素作用的非常灵敏的模型系统。乙烯诱导脱落过程，而生长素延迟脱落过程。在实验室中，实验系统基于植物器官外植体，该外植体包括脱落区域。脱落通过暴露于乙烯进行诱导，并在实验终止时，计数脱落器官的数目，通常为叶子叶片或叶柄，并计算脱落分数。在水果的情况中，分析水果保持力的降低。在棉花中，当试验WS-CPD(在此公开的乙烯-作用拮抗物)时，整个植物或外植体通过喷洒拮抗物进行预处理，该拮抗物被溶解在磷酸盐缓冲溶液(10-20mM，pH 7.0)中，该溶液包括0.1％商业上可获得的KineticTM作为表面活性剂，并且将整个植物或外植体放置培养一段预定时间，通常在6至24小时之间。随后将该植物或外植体进一步暴露于乙烯气体(5-20μL L-1)24小时。随后将该植物或外植体通风并在控制条件下培养所需的时间。在实验结束时，确定脱落的百分比。
(2)叶绿素降解—这是用于研究衰老的标准模型。将植物材料(整个植物、切除的叶子或叶片(leaf disc))进行预处理。在棉花、烟草和小麦中，当试验WS-CPD时，整个植物或外植体通过喷洒拮抗物进行预处理，该拮抗物被溶解在磷酸盐缓冲溶液(10-20mM，pH 7.0)中，该溶液包括0.1％商业上可获得的KineticTM表面活性剂，并且将整个植物或外植体放置培养一段预定时间，通常在6至24小时之间。随后将该植物或外植体进一步暴露于乙烯气体(1-100μL L-1)24小时，或用EthephonTM(小麦，250-750μL L-1)进行喷洒。随后，将该植物或外植体通风并在控制条件下培养所需时间。在实验终止时，制备植物组织的二甲基亚砜(DMSO)提取物，并通过分光光度分析确定提取物的叶绿素含量。在新鲜、干燥重量的基础上或在表面积的基础上，报告叶绿素含量。
(3)偏上性—这也是一种用于研究植物中乙烯作用的经典方法。乙烯诱导的叶子偏上性的程度通过测量叶柄和茎芽或叶片之间的角度的变化来确定。在将完整的植物暴露于乙烯后，竖直生长的叶子向下弯曲。叶柄和茎之间的角度值(度数)的增加被用作乙烯影响的量度。当在棉花和小麦植物上试验WS-CPD时，整个植物通过喷洒拮抗物进行预处理，该拮抗物被溶解在磷酸盐缓冲溶液(10-20mM，pH 7.6)中，该溶液包括0.1％的KineticTM作为表面活性剂，并且将整个植物放置培养一段预定时间，通常在6至24小时之间。随后将该植物进一步暴露于乙烯气体(棉花，5-10μL L-1)24小时，或用EthephonTM(小麦，250-750μL L-1)进行喷洒。随后，将该植物通风并在控制条件下培养所需时间。偏上性的影响通过测量叶片和叶柄(棉花，图1-3)或叶片和茎(小麦，图31和图32)之间向下曲率的度数值来表示。
(4)小麦谷粒产量—这是单子叶植物暴露于环境压力例如干旱的影响的常用试验，该环境压力通过增加内源性乙烯产生来诱导衰老。过量的内部或外部乙烯将加快衰老，这将导致降低的谷粒产量。在这个项目中，将完整的植物种植在温室中直到在乳熟阶段I和II中抽穗(穗偏垂，spike hading)。随后用溶解在包括0.1％的KineticTM作为表面活性剂的磷酸盐缓冲溶液(10mM，pH 7.6)中的WS-CPD喷洒该植物。
幼棉苗
偏上性—用WS-CPD(10-300μg mL-1)喷洒三周龄的幼苗(图1-3)。在24小时后，幼苗被转移到一个封闭系统(85％的湿度，22℃，普通荧光灯)并暴露于10μL L-1的乙烯中另外24小时。在该处理结束后，将幼苗暴露于空气中另外24小时。对叶柄偏上性的乙烯作用的详细说明和WS-CPD的完全拮抗作用在图2中描述。WS-CPD完全拮抗乙烯诱导的偏上性，这在整个实验期间都在乙烯处理的幼苗中持续。显然，甚至10μg mL-1和30μg mL-1的WS-CPD(分别为图2和图4)，完全反转了乙烯诱导的叶子偏上性。
叶绿素降解—用10-300μg mL-1的WS-CPD喷洒三周龄的幼苗。在24小时后，制备叶子外植体(图2和图3)并在封闭环境(85％的湿度，22℃，普通荧光灯)中将其暴露于乙烯(10μL L-1)中另外24小时。用10μg mL-1的WS-CPD进行的预处理完全拮抗乙烯诱导的叶绿素降解。经处理的植物叶子叶片中的叶绿素含量与未处理的对照中的保持一致(图5和图6)。与未处理的对照相比(图6)，用30μg mL-1和100μg mL-1的WS-CPD进行的预处理甚至分别增加了20％和28％的叶绿素含量。较高浓度的WS-CPD有效性较低。
叶柄脱落—如上所述，用WS-CPD(10-300μg mL-1)处理三周龄的幼苗。在标准处理程序终止后，在封闭环境(85％的湿度，22℃，普通荧光灯)中培养外植体，其中脱落区域位于茎和叶柄之间(图7)。如所预期的，乙烯加快了叶柄脱落的速率。在整个实验期间，10-30μgmL-1的WS-CPD降低了大约20％的脱落，而用300μg mL-1 WS-CPD处理的外植体的脱落百分比低于空气对照处理。
成熟棉花植物
叶绿素降解—从附近大田生长的成熟植物收获带有嫩、嫩-成熟和成熟叶的芽(6月龄)，并如上所述进行处理。10μg mL-1的WS-CPD完全拮抗嫩叶中乙烯诱导的叶绿素降解(图9a)，而较高浓度(270μgmL-1)有效性较低(图10a)。成熟叶(图9c)对WS-CPD的拮抗作用不太敏感；要求更高浓度的WS-CPD(90和240μg mL-1)，以便得到95％的乙烯诱导叶绿素降解的抑制。较高浓度(例如480μg mL-1)有效性较低(图10b)。
叶柄脱落—用10-480μg mL-1的WS-CPD喷洒如上所述得到的芽(6月龄)(用于叶绿素降解测量的)，并进一步暴露于10μL mL-1乙烯中。在封闭环境(85％的湿度，22℃，普通荧光灯)中培养由这些芽制备的叶子外植体(图11)。在3天的培养后，10和30μg mL-1剂量的抑制剂降低了20％的脱落。用90μg mL-1的WS-CPD处理后，脱落百分比稍低于未处理的空气对照。然而，在第5天，所有用三种浓度(10、30和90μg mL-1)进行处理的外植体都达到了100％的脱落，然而在同样的时间段，用更高浓度(240-480μg mL-1)进行处理的外植体仅达到了50％的脱落(图12)。
幼烟草苗(发芽后6周)
叶子变黄—叶子叶片的可见退绿(degreening)是逐渐发展的，并由绿到黄改变叶子颜色，作为完整幼苗衰老过程的一部分。这种变化可通过叶绿素分析进行定量。烟草叶对乙烯诱导的叶绿素降解非常敏感。这种敏感性在叶子成熟期间增加(图13)。嫩叶抗乙烯，并且在乙烯处理后不显示任何它们绿色的可见变化(图13、图15和图16)。通过使用标准实验程序，即用WS-CPD进行预处理喷洒，然后暴露于乙烯(10μL L-1)中，并在控制生长箱(85％的湿度，22℃，普通荧光灯)中进一步培养。14μg mL-1的WS-CPD只在成熟叶中拮抗乙烯诱导的衰老(图14-17)。127μg mL-1浓度的WS-CPD在嫩叶中也稍有效(图18)。通过增加乙烯浓度至20μL L-1，成熟叶中叶子变黄加剧(图19和图20)，但即使在这种情况下，用14-127μg mL-1的WS-CPD进行的预处理也非常显著地抑制了叶子变黄(图21-23)。
叶绿素降解—叶绿素含量在幼苗的嫩(较上)叶和成熟(较下)叶子中进行测定(图24和25)。尽管在乙烯处理的嫩叶中没有可见的退绿(图24)，但与空气处理叶相比，它们的叶绿素含量降低了17％(图25a)。乙烯降低了成熟叶中72％的叶绿素含量(图25a)。用14μgmL-1的WS-CPD进行的预处理喷洒完全反转了嫩叶和成熟叶中乙烯诱导的叶绿素降解(图25a，b)，而较高浓度有效性较低。
幼小麦苗的植物性生长
在发芽后10天，最初两片叶子几乎达到它们的最终长度。第三叶在3天后达到其最终长度(图26)。在这段时间内，幼苗持续暴露于乙烯(1μL L-1)显示了第三叶的长度比相同的成熟空气对照叶的长度长50％(图27)。以空气对照叶相比，幼苗暴露于10μL L-1和100μL L-1乙烯中，分别抑制了第三叶50％-30％的生长(图28和图29)。在另外的实验中，幼苗暴露于1.6μL L-1-20μL L-1乙烯中，分别抑制了第三叶20％-35％的生长。在发芽后10天，用不同浓度的WS-CPD进行预处理喷洒，并24小时后将幼苗暴露于乙烯(1.6-40μg mL-1)持续额外2天，这证明了只有低浓度的WS-CPD(4和40μg mL-1)有效拮抗乙烯对第三叶生长的抑制作用，并且40μg mL-1的WS-CPD反转了1.6μL L-1乙烯的抑制作用，达到100％(图30)。
抽穗后小麦植物的叶子偏上性
在抽穗阶段后(发芽后6个月)，植物在用WS-CPD(15-415μgmL-1)进行预处理喷洒后，再用EthephonTM(750μL L-1)进行喷洒。对EthephonTM处理的反应，旗叶显示了强的叶子偏上性。用135和415μg mL-1的预处理部分保护了旗叶免于EthephonTM诱导的叶子偏上性(图31和图32)。
小麦植物中的叶子变黄和叶绿素降解
在抽穗期后，谷物积累了光合产物。谷物的发育由两个阶段组成，乳熟阶段I和II，乳熟阶段I和II后是干燥阶段。这些阶段伴随着在阶段I中，旗叶和叶II中叶绿素量的逐渐降低，分别从245和260μg 100mg-1 FW(图39)降低到在阶段II中的120和150μg(图43)。叶绿素的逐渐降低也在穗的颖片和谷壳中被检测到，分别从阶段I中的80和170μg(图40)降低到阶段II中的45和70μg 100mg-1(FW)(图44)。
发芽后大约6.5个月，在乳熟阶段I中，用EthephonTM喷洒该植物(250和750μl L-1，分别为图39和图41)。5-6天后，叶绿素含量显著降低，在旗叶中降低了16-21％，在叶II中降低了21-22％。用12-62μgmL-1的WS-CPD进行的预处理显著减少了EthephonTM诱导的叶绿素降低，这主要发生在旗叶(叶I)中，但也发生在叶II中。在两个实验中，与对照植物相比，WS-CPD处理后的叶绿素含量只略微降低(图39和图41)。将WS-CPD浓度增加到312μg mL-1更加有效，并且几乎完全拮抗由250μl L-1的EthephonTM处理诱导的旗叶中叶绿素含量的降低(图39A)。在两种类型的叶子中，将WS-CPD浓度增加到415μg mL-1有效性要差得多，仅轻微拮抗EthephonTM诱导的叶绿素降低(750μLL-1，图41)。
用250和750μL L-1的EthephonTM对相同植物进行的处理显著将谷壳中的叶绿素含量分别降低了33％和28％(图40A和图42A)。在颖片中，由上述EthephonTM浓度诱导的叶绿素含量分别降低了10％和40％(图40B和42B)。与叶子相类似，用WS-CPD(62μg mL-1)进行的预处理完全反转了颖片和谷壳中EthephonTM(250μl L-1)诱导的叶绿素降解，并且甚至增加了它们的叶绿素含量(分别为60％和10％)，该叶绿素含量高于对照未处理植物中的含量(图40A和图40B)。WS-CPD(45μg mL-1)明显拮抗EthephonTM(750μl L-1)诱导的谷壳中叶绿素含量降低(图42B)，但在颖片中有效性差很多(图42A)。
发芽后7个月，在乳熟阶段II中，当谷物到达它们的最终大小时，谷物仍然很柔软。在这个阶段中，未处理叶子中的叶绿素含量下降了大约50％(图43)，并且叶子开始对EthephonTM(750μl L-1)更敏感，其分别将旗叶和叶II中的叶绿素含量降低了33％和47％(图43)。就叶绿素降解而言，颖片和谷壳对EthephonTM的敏感性比叶子对EthephonTM的敏感性小，与未处理的对照穗相比，仅低12％。用WS-CPD(15-135μg L-1)进行的植物的预处理喷洒——预计其可降低用EthephonTM(750μl L-1)处理的叶子中的叶绿素的滴定量(titer ofchlorophyll)——没有效果(图43)。在处理的穗颖片中，仅引起叶绿素滴定量3％的不显著降低(图43)。
在乳熟阶段中的谷粒(干种子)重量
发芽后6-7个月，在乳熟阶段I和II中，谷粒(在砂土中生长)的新鲜重量相似，达到80mg/谷粒FW。EthephonTM(750μL L-1)减少了4％(阶段I)和18％(阶段II)的谷粒重量(分别为图45和图46)。在乳熟阶段I中用WS-CPD(135μg mL-1)进行的预处理——其显著拮抗EthephonTM诱导的叶子中叶绿素的降解(图41)——防止了两个乳熟阶段中EthephonTM诱导的谷粒重量的降低(图45-47)。
根据图45-47——其表示在新鲜重量基础上的谷粒重量——示出的数据，显然在乳熟阶段I和II中，通过用WS-CPD拮抗了EthephonTM的作用，谷粒产量分别增加了大约5％和大约16％。当计算谷粒重量分布(作为穗谷粒产量总量的百分比)并将其与来自EthephonTM处理的植物的谷粒重量分布相比较时，增加也是明显的。数据(图48)非常清楚地显示，在几乎所有大小的谷粒中都获得了谷粒重量的显著增加，并非常接近于空气对照植物的谷粒重量的增加。
根据前述实验，其中就克服谷粒重量的EthephonTM减少而言，80-180μg mL-1的WS-CPD提供了最好的结果，选择120μg mL-1浓度的WS-CPD，用于研究其对在自然条件下生长的小麦谷粒产量的影响。该实验用种植在温室砂土中的小麦植物进行。在干燥阶段的收获中确定谷粒重量。在抽穗后，从乳熟阶段I开始，在处理之间的8-10天的间隔中，用WS-CPD(120μg mL-1)喷洒每组小麦植物一次、两次、三次和四次。
在收获时刻，由于小麦穗变干(发芽后7个月)，谷粒重量降低了大约50％。它们最终的干重为38-41mg/谷粒(图49)。发现甚至仅在乳熟阶段I中的一次WS-CPD喷洒后，总产量增加了大约18％(图50B)，并且一个月后，当在阶段II中进行处理时，在一次喷洒后产量增加了20％。在阶段II后重复喷洒没有益处(图50B)，并且与对照相比(比较图50A和图50B)，15个最大谷粒的平均重量和所有穗谷粒的平均重量之间的上述反应没有差别。
当根据谷粒各自的重量(mg/谷粒)计算谷粒重量分布(作为谷粒总量的百分比)时，与对照植物的谷粒重量分布相比，20％干谷粒重量(即产量)的增加也是明显的，特别是在乳熟阶段II一次WS-CPD喷洒后。该数据非常清楚地显示了在几乎所有大小的谷粒中都获得了谷粒重量的显著增加(图51-53)。在经处理的植物的穗中，几乎没有谷粒重量小于35mg/谷粒，而在未处理的植物的穗中，超过30％的谷粒重量低于该重量(图51-53)。
在另一个实验中，小麦植物生长在450mL花盆中的泥炭基介质中。发芽后7个月，在乳熟阶段II中用WS-CPD(120μl L-1)喷洒该植物一次。该结果确证了前述结果，与未处理的对照植物的谷粒重量相比，显示了谷粒产量中15％的增加(图54)。当计算谷粒重量分布(作为谷粒总数的百分比)并将其与对照植物的谷粒重量分布相比时，增加也很明显。该数据非常清楚地显示了在所有大小的谷粒中再次获得的谷粒重量的显著增加(图55)。
WS-CPD特性
WS-CPD具有由式I给出的分子结构。其结构通过NMR谱测定法和阴离子质谱法进行确定。
甲醇中WS-CPD的13C{1H}、1H和23Na{1H}-NMR谱在图56-58中示出。WS-CPD的13C{1H}NMR谱中的六个峰分配如下：δC 4.27(C6)、23.58(C2)、34.90(C3)、97.21(C5)、120.18(C4)和180.06(C1)。四个峰在1H NMR中发现(图57)。峰位(δH)、分裂和分配如下：0.88(s，2H，C6)、2.42(t，2H，C2)、2.75(t，2H，C3)和6.52(s，1H，C5)。图58中示出的23Na{1H}-NMR谱显示了δNa-2.46ppm处的一个信号，其证实了分子I具有一种类型的钠原子。
WS-CPD的质谱(负模式)在图59中示出。观察到两个主要的峰，一个在m/z＝111.0处(C6H7O2 -)，一个在m/z＝244.8处(C6H7O2 -·NaC6H7O2)。
IR光谱(图60)、UV-VIS光谱(图61)和电位滴定(图62)都与以上给出的WS-CPD的结构一致。WS-CPD的IR峰在C1＝1773cm-1，IR中的C＝O伸缩(stretch)峰和UV-VIS峰为λmax 206nm。
WS-CPD在25℃时高度溶于水(≥400mg mL-1)，图63。加热时，没有熔化的分解发生，开始于265-270℃。图64显示的HPLC轨迹进一步证明WS-CPD作为一种单纯物质产生。
在室温下，WS-CPD的pKa大于4.5。因此，在正常的使用条件下例如pH 7.6-7.8，大于99％的化合物以阴离子形式存在。现在参考图65，该图显示了由研体和杵磨碎并放置在无背景硅盘浅凹处的WS-CPD粉末的XRD模式。该XRD模式在1.6kW的功率水平、0.02°的步长、10-60°的角度范围和0.5°/min的速度下运行的Rigaku Ultima密封管θ-θ衍射计中获得。用Jade 8程序(MDI，Inc.)进行XRD模式的分析。从衍射模式来看，粉末状材料似乎不均匀，而是好像以三种不同的结构形式存在，即无定形形式、低质结晶形式和结晶形式。无定形形式的存在通过中心在2θ～23°的显著扩散峰来指示。在该宽峰上叠加的是很多尖峰，这指示结晶形式的存在。这些峰出现在2θ＝10.6°、15.94°、28.42°、47.3°和56.16°处。剩余的在16.5°-19°和42°-46°之间的衍射峰显著宽于五个尖峰，但比宽扩散峰窄得多，并且指示低质结晶的存在。有效结晶形式的结晶大小用Scherrer式来计算，并发现其位于
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的范围中。晶序差的结晶形式的结晶大小更小。存在于粉末中的三种形式的相对量的定量测定显示没有杂质。测量了以下的体积分数：无定形形式57.5％，低质结晶形式39.5％，结晶形式3％。就给定材料具有高于其他材料的平均原子数来说，其体积分数将小于在此所列出的体积分数。
现在参考图66，图66表示WS-CPD产品化学分析的证明分析表格。WS-CPD的分析由D-Parm Innovative Biopharmaceuticals Ltd，Rehovot，Israel进行。
在大田试验中进一步研究WS-CPD对小麦上的作用。发现大田实验证实了在前述温室实验中获得的结果；在那些大田实验的条件下，最有效的处理为在乳熟阶段I中的一次喷洒；机械脱粒分离减少了净产量，从15±2.6％降低大约5-6％。
小麦的大田实验
植物材料和实验设计—在2008年12月将冬小麦(Ttriticumaestivum，var.Galil)播种到Volcani Center，Agricultural ResearchOrganization，Bet-Dagan，Israel的农场的中等粘重土(medium-heavy soil)中。在十月和三月之间的冬季降水量为515mm。不用灌溉培养作物。用杀虫剂喷洒植物两次，在十一月用“Tunex”(1L/英亩)喷洒，在十二月用“Oror Turbo”(200g/英亩)喷洒。实验开始于2009年三月中旬。随机选取六块土地，每块土地被进一步随机分成四小块处理土地(图67A，右边和左边)，每小块土地两平方米。两米宽的未处理植物带作为土地之间的边界线(图67A，中间)。施加了以下处理：1、对照；2、在“乳熟”阶段I喷洒WS-CPD(30.3.09)；3、在“乳熟”阶段II喷洒WS-CPD(17.4.09)；4、如上进行两次连续的WS-CPD喷洒(30.3.09和17.4.09)。
处理-WS-CPD处理液包含在10mM K-磷酸盐缓冲液(pH 7.6)中的120μg mL-1 WS-CPD和0.1％的“Kinetic”表面活性剂。用手提式喷洒器(ACL 7-L，Great Brittan)实施喷洒(大约0.8L/两平方米)。用不含WS-CPD的处理液喷洒对照。喷洒的目的是覆盖植物的较上部分，从“旗叶”以下的第二叶和上面，覆盖整个穗。
种子发育的确定—为了跟踪从“乳熟”阶段I到种子成熟的种子发育的动力学，从边界带中取样200个穗组。在30.3.09(“乳熟”阶段I)、17.4.09(“乳熟”阶段II)和19.5.09(种子成熟)取得样品。将穗带到实验室并在烤箱(60℃)中干燥，直到完全变干。在干燥后，从每个穗中分离出种子，计数并记录它们的重量，以确定每个穗的平均种子重量。每次处理的具有相同平均种子重量的穗数表示为总穗数的百分比。
收获—在实验终止时(19.5.09)，当种子达到完全成熟，收获所有六块土地的穗，计数并将其放置于温室中的桌子上12天，以便达到完全干燥(图67B)。
手工种子分离—在收获后，对每小块土地上(n＝6)随机取样100个干燥的穗。将每个穗的种子进行分离(图67C和图67D)，计数并确定它们的重量。将每个穗的种子重量除以每穗的种子数，以确定每个穗的平均种子重量。具有相同平均种子重量的每次处理的穗数表示为总穗数的百分比。
机械脱粒种子分离—计数剩余的每小块实验土地的干穗，将其与它们的颖片和谷壳中机械脱粒分离(Kurt Pelz Co.，Germany)，并记录它们的干重(g/小块土地)。为了比较机械脱粒和手工分离的对照的产物重量，从每种方法中随机取样200个种子。
种子发育的确定—在穗的手工分离后，在自然成熟期间未处理的植物的种子重量的分布(图68)显示在“乳熟”阶段I和II之间和“乳熟”阶段II和成熟之间，所有大小的种子的重量都显著增加。在“乳熟”阶段I和II之间，平均种子重量增加了41％；在“乳熟”阶段II和成熟之间，平均种子重量增加了29％。
每穗的种子重量和数量—如在“乳熟”阶段II中所记录的，在具有从未处理植物上随机收获的220个穗的未处理小块土地中，种子数(种子数/穗)和种子重量(mg/种子/穗)之间的关系显示虽然种子数/穗增加了大约3.75倍(当计算与最高种子数/穗相关的最低种子数/穗时)，但平均种子重量/穗只改变了大约1.5倍(图69)。当试验平均种子重量/穗的增加和种子数/穗之间的关系时，这种关系也得到了很好地表示。数据清楚地显示种子数的显著增长不与种子重量的显著降低相伴地相关(图70)。
现在参考图67，图67表示了实验设计和数据收集：A.随机选取六块土地，每块土地被进一步随机分成四小块处理土地(右边和左边)，每个小块土地两平方米。两米宽的带作为土地之间的边界线(中间)；B.分别收集每个同样的样品(小块土地)，计数并将其分散在温室中的桌子上12天，以便达到完全干燥；C.每个每穗都准备用于手工分离；以及D.将种子与穗、颖片和谷壳分离。
现在参考图68，图68表示从“乳熟”阶段I到成熟的种子发育的动力学。计数具有相同平均种子重量(mg/种子)的每个发育阶段的200个穗的种子数并将其表示为总穗数的百分比。
现在参考图69，图69表示增加的平均种子数/穗和种子重量之间的关系。增加的种子数/穗和种子重量(mg/种子)之间的关系如未处理土地中的“乳熟”阶段II所记录的。
现在参考图70，图70表示增加的平均种子重量/穗和种子数之间的关系。增加的平均种子重量/穗和其种子数之间的关系如未处理土地中的“乳熟”阶段II所记录的。
现在参考图71，图71表示WS-CPD对机械脱粒分离种子产量(g/小块土地)的影响。在抽穗后，将植物随机地分配到六块地中，并在种子发育的两个阶段，A.“乳熟”阶段I(30.3.09)；B.“乳熟”阶段II(17.4.09)；以及C.乳熟阶段I和II(30.3.09和17.4.09)，用WS-CPD喷洒植物(120mg mL-1；K-磷酸盐缓冲液，pH 7.6，10mM；“Kinetic”，0.1％)。对照用不含WS-CPD的处理液进行喷洒。(A)在收获时计数总穗数/小块土地。(B)机械脱粒分离种子的种子重量/小块土地。(C)WS-CPD处理的植物的产量表示为对照的百分数。
现在参考图72，图72表示WS-CPD对手工收获产量(g/100穗)上的影响：(A)产物重量/100穗。(B)产物重量/100穗，表示为对照的百分比。
现在参考图73，图73表示机械脱粒和手工分离种子之间对照植物的种子重量的比较。
现在参考图74，图74表示WS-CPD对手工分离重量(mg/种子)的影响：(A)种子重量。(B)种子重量，表示为对照的百分比。
现在参考图75，图75表示在“乳熟”阶段I中，WS-CPD对种子重量/穗分布的影响，表示为总穗百分比。计数具有100个穗的相同种子重量(mg)的穗数并将其表示为总穗数的百分比。
现在参考图76，图76表示在“乳熟”阶段II中，WS-CPD对种子重量/穗分布的影响，表示为总穗百分比。计数具有100个穗的相同平均种子重量(mg)的穗数并将其表示为总穗数的百分比。
现在参考图77，图77表示在“乳熟”阶段I和II中，WS-CPD对种子重量/穗分布的影响，表示为总穗百分比。计数具有100个穗的相同平均种子重量(mg)的穗数并将其表示为总穗数的百分比。
WS-CPD对产量的影响—通过两种方式研究WS-CPD的影响：a)计算每小块实验土地的产量(g/小块土地)；以及b)计算在每小块实验土地中随机选取的100个穗的产量干重(g/100穗)。数据显示：
尽管穗数(360-450穗/小块土地)的变化性相对高(SE大约±10％)，但与未处理的对照(图71C)相比，在“乳熟”阶段I或II(图71A)中用WS-CPD喷洒的小块土地之间，从穗中机械脱粒分离出的种子产量(图71B)分别增长了大约5％和8％。在“乳熟”阶段I+II中，用WS-CPD喷洒两次与在两个“乳熟”阶段的每一个中喷洒一次相比，没有优势。
当记录每次处理的100个手工分离穗的产量(图72A)时，发现在“乳熟”阶段I喷洒WS-CPD显著增加了产量，其超过对照大约15±2.6％(图72B，g/100穗)，而在“乳熟”阶段II中喷洒仅增加了大约8％的产量。在“乳熟”阶段I+II中喷洒两次与在“乳熟”阶段I施加一次相比，没有优势(图72A和图72B)。以上数据显示与手工分离种子相比，在机械脱粒分离种子中，WS-CPD处理植物中的产量增加较低。不同的结果是由于被机械脱粒分离机器的强风吹走的小种子的损失。该结论是基于与手工分离种子相比，机械脱粒分离种子的平均种子重量较高(图73)。
WS-CPD处理植物中的产量增加是由平均种子重量的增加而产生的(图74A)。在“乳熟”阶段I中的一次喷洒增加了大约15％的种子重量(图74B)。在“乳熟”阶段II中的后一次喷洒和两次喷洒给出相似的结果。显然当按照重量/100穗计算产量(图72A)时，或在平均重量的基础上计算产量(图74A)时，在“乳熟”阶段I+II中的两次喷洒相对于在“乳熟”阶段I中的一次喷洒，没有显示任何优势。
在成熟阶段中种子重量的分布—为了进一步估计WS-CPD对产量增加的影响，对在“乳熟”阶段I(图75)、“乳熟”阶段II(图76)和两个阶段(图77)中施加的处理，计算相对于它们重量的种子数分布。分布曲线代表WS-CPD对某些重量种子数的影响，表示为所试验的全部穗的百分比。所有处理植物的种子都比对照植物的种子重，不考虑其在每个称重组中的数量。换言之，从较低重量种子组到最高重量种子组，用WS-CPD喷洒的穗的种子总是显著重于对照穗的种子(图73和图74)。再次，显然喷洒两次的结果与在第一次喷洒或第二次喷洒后获得的结果非常相似(图77)。

Claims (17)

1.一种抑制大田作物中乙烯反应的方法，所述方法包括向所述大田作物的至少一种植物的至少一部分，施用有效量的水溶性环丙基-1-烯基-丙酸盐(WS-CPD，式I)的溶液，以在所述至少一种植物中产生乙烯反应的抑制，其中M选自Na、Li、K和1/2Ca。
式I：
Figure FPA00001423346600011
2.根据权利要求1所述的方法，其中M为钠。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述溶液为水溶液。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述施用所述溶液的步骤进一步包括根据预定技术施用所述溶液的额外步骤，所述预定技术选自：(a)将所述至少一种植物与所述溶液相接触；(b)将所述至少一种植物的至少一部分浸入所述溶液；(c)用所述溶液喷洒所述至少一种植物的至少一部分；(d)用所述溶液灌溉所述至少一种植物；(e)用所述溶液刷所述至少一种植物的至少一部分；以及(f)上述的任何结合。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述乙烯反应选自衰老、植物叶柄脱落以及叶绿素降解。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述大田作物选自谷类、豆科植物、产油植物、产纤维植物和烟草。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述所述谷类选自小麦、大麦、稻米、玉米(玉米)和燕麦。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述所述豆科植物选自大豆、豌豆、花生和豆子。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述所述产油植物选自向日葵、红花、蓖麻、亚麻、芝麻、紫苏和油菜。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述所述产纤维植物选自棉花和大麻。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述乙烯反应的抑制通过选自下列的差别来显示：(a)产量增加；(b)叶柄脱落速率降低；(c)叶子叶绿素含量降低速率降低；(d)旗叶衰老的延迟；(e)穗和谷穗绿色器官衰老的延迟；以及(f)上述的任何结合，其中所述差别相对于所述乙烯反应不被抑制的植物进行测量。
12.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括加入足够量表面活性剂的额外步骤，以产生表面活性的含WS-CPD的水溶液。
13.一种用于延迟大田作物衰老的方法，所述方法包括向所述大田作物的至少一种植物的至少一部分，施用有效量的水溶性环丙基-1-烯基-丙酸盐(WS-CPD，式I)的溶液，以延长所述至少一种植物的生命，其中M选自Na、Li、K和1/2Ca。
式I：
14.根据权利要求13所述的方法，其中M为钠。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述溶液为水溶液。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所述大田作物选自有叶蔬菜、产香料植物和草本植物。
17.根据权利要求13所述的方法，其中所述施用所述溶液的步骤进一步包括根据预定技术施用所述溶液的额外步骤，所述预定技术选自：(a)将所述至少一种植物与所述溶液相接触；(b)将所述至少一种植物的至少一部分浸入所述溶液；(c)用所述溶液喷洒所述至少一种植物的至少一部分；(d)用所述溶液灌溉所述至少一种植物；(e)用所述溶液刷所述至少一种植物的至少一部分；以及(f)上述的任何结合。
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