CN102625653B - 用于营养繁育草本植物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了基于植物激素的生长促进组合物,其包含至少一种生长素、至少一种细胞分裂素和至少一种聚天冬氨酸,并且其任选地包含至少一种海生植物浓缩物和至少一种表面活性剂。本发明还提供了用于繁育草本植物(包括禾本科植物,如不育的草本植物芦竹)的方法,该方法通过用生长促进组合物处理这些植物成熟或未成熟茎以此促进从分生组织发育根和芽来进行。
Description
相关申请的交叉引用
根据35U.S.C.§119(e),本申请要求2009年8月13日提交的美国临时专利申请No.61/233,713的权益,其通过引用并入本文的整体。.
发明背景
技术领域
本发明涉及生长促进组合物,以及利用其繁育单子叶植物纲(ClassMonocotyledonae)的草本植物(如不育的草本植物,包括禾本科的植物)的改进的方法,
相关技术的说明
某些单子叶植物可用作生物质作物等用途。一种单子叶植物,禾本目(Order Poales)禾本科(Family Poaceae(Gramineae))的芦竹(Arundo donax,Giant Reed),是世界上最大的草本植物之一,它是一种很吸引人的、强壮的、多年生芦苇(Tucker,J.Arnold Arb.,71:145-177,1990)。已知从呈水平的多节根茎长出的该非常强壮并有些木质化的成簇秆生长至8-10米高(参见,如Bailey,Manual of cultivated plants:Mostcommonly grown in the continental United States and Canada,Rev.Ed.,MacMillan,New York,(1954);和Mabberley,The plant-book:a portabledictionary of the vascular plants,2nd Rev.,Cambridge Univ.Press,Oxford,1997)。芦竹是最大的草本植物之一,并且具有肉质的、形成紧密团块的匍匐根茎,从根茎上产生深深扎入土壤中的坚韧的须根。秆通常在生长的第二年分支,并且为中空的,具有2至7mm厚的壁。
该植物以很多通用名为人所知,包括carrizo,bamboo reed,Danubianreed,donax cane,Italian reed,Provence cane和Spanish reed。芦竹可能起源于东亚温暖地区的淡水中。芦竹在亚洲、北非和中东已经栽种了几千年,而在上个世纪,在北美、南美、澳大利亚和南部非洲也有栽种。芦竹栽种的其他信息可以在例如下列中找到:美国专利No.6,389,746、美国专利No.7,303,916;Bell,Ecology and management of Arundo donax,andapproaches to riparian h abitat restoration in Southern California;in PlantInvasions:Studies From North America and Europe,Brock et al.,Eds.pp.103-113,Backhuys Publishers,Leiden(1997);Perdue,Econ.Bot.12:368-404(1958);Rossa et al.,Bot.Acta,111:216-221,1998;Roys,Ethnobotany of the Maya:The Department of Middle American Research.M.A.R.Series Pub.2,Tulane U.,New Orleans(1931);Zahran et al.,Thevegetation of Egypt.Chapman&Hall,London(1992);and Zohary,PlantLife of Palestine.Ronald Press,New York(1962).
单子叶植物纲的植物(如芦竹),是具有很多用途的植物。例如,芦竹已用于管笛乐器的制作超过5000年,并且至今依然是用于竖笛、管风琴以及其他木管乐器的芦苇的主要来源。
芦竹也被用作侵蚀防治,并在用作能源作物中具有很大的潜力(参见如Szabo et al.,J.Anal. Appl.Pyrolysis.36:179-190,1996)。所述秆也可以用于钓竿、拐杖、席子以及房屋建筑中的脚手架。芦竹也是用于制造纸和人造纤维以及产生其他多糖的工业纤维素的来源(Neto et al.,Ind.Crops&Prods.6:51-58,1997)。它也被作为用于造纸的纸浆的来源。
芦竹生长的非常迅速。当条件合适时,连续好几周保持每周0.3至0.7米的生长速度并不稀奇。幼年秆通常在开始生长的第一个季节就长到其最终的直径,之后其壁的厚度增加。
然而,在它们的自然分布区域和地中海之外的地方,这种植物是不育的。它开花,但是不产生可育的种子。相反,它通过茎段和根茎段进行营养繁育(参见如Boose et al.,Weed Res.39:117-127,1999)。因此,要可靠而有效的繁育这些植物相当困难。
芦竹的传统园艺繁育是通过分割根茎进行的。然而对于芦竹的繁育来说,不论是利用分割根茎还是传统的种子培养,在起始分割/种植和成功建立生长的植物之间,都需要大量的时间和劳动力。不仅如此,传统的繁育方法提供了有限的进行基因操作的机会,而且在利用种子的情况下,并不允许对产生的后代进行基因控制。这些传统技术还需要很大的面积来生产足够数量的植物以用于燃料或生物质的生产项目或用于生物降解项目。
针对草本植物,特别是不育的草本植物,已经开发了许多特殊的繁育方法。这些方法包括压条、分蘖、分根、组织培养、扦插、根培养和节段培养。然而,虽然在最近的二十年里这些方法已被广泛使用,但是它们既不有效也不经济,部分地是由于繁育周期太长,在给定的时间和给定的空间里,只能产生数量非常有限的繁育体。另外,这些方法中的某些导致无性系变异(somaclonal variation),在需要无性系均一性的操作中这是严重的缺点。
芦竹只是显示此类多用途的单子叶植物中的一种。不论是用作装饰品、能量来源、或是可用于实施工业过程的载体,这些类草植物非常重要。因此,提供下述方法是有用的,即可在甚至单子叶植物纲的草本植物不育的区域以相比传统方法需要更少时间、更少劳动力和更小区域的方式繁育这些种属的方法。本发明提供了这些以及其他的优点。
发明内容
本发明的一些实施方案涉及包含细胞分裂素(cytokinin)和生长素(auxin)等成分的改进的生长促进组合物,以及涉及使用该组合物来繁育单子叶植物纲草本植物(包括禾本科植物)的方法。一些特定实施方案涉及用于繁育不育的草本植物的方法和组合物。其包括下述用于繁育草本植物的方法,其包括:(a)用包含约1ppm至约10000ppm的生长素、约1ppm至约10000ppm的细胞分裂素、约1ppm至约250000ppm的聚天冬氨酸的组合物处理草本植物的茎或其段;(b)收获在步骤(a)中处理的茎;(c)种植在步骤(b)中收获的茎。在一些特定的实施方案中,步骤(a)在原位实施。
在一些实施方案中,如在步骤(a)中,所述草本植物的所述茎为未成熟茎或其段。在一些实施方案中,所述未成熟茎约10至25英寸高并具有约4至10节。在一些实施方案中,所述未成熟的茎约3至6周龄。在一些实施方案中,如在步骤(a)中,所述草本植物的所述茎为成熟茎的段。
在一些实施方案中,步骤(b)在步骤(a)实施后约3至20天实施。在一些实施方案中,步骤(b)在步骤(a)实施后约14天实施。在一些实施方案中,所述草本植物是不育的草本植物。在一些具体实施方案中,所述不育的草本植物为芦竹或其栽培品种。在一些实施方案中,所述草本植物属于禾本科。在一些实施方案中,所述草本植物为大芦竹(Arundo gigantium)、天竺葵(Geranium sagitatum)、奇岗(Miscanthus x giganteus)、白甘蔗(Saccharum officianarum)或其他甘蔗属物种、紫狼尾草(Pennisetumpurpereum)或其栽培品种。
在某些实施方案中,上文所述组合物还包含1ppm至约500000ppm的海生植物浓缩物(seaweed concentrate)。在某些实施方案中,所述海生植物浓缩物为约100ppm至约1000ppm。在某些实施方案中,所述海生植物浓缩物为来自泡叶藻(Ascophyllum nodosum)的提取物。
在某些实施方案中,上述组合物还包含1ppm至约250ppm的表面活性剂。在某些实施方案中,所述表面活性剂为Tween 20。
在某些实施方案中,所述生长素为吲哚丁酸(indole butyric acid,IBA)、吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)、萘乙酸(naphthalene aceticacid,NAA)、4-氯吲哚-3-乙酸(4-chlorindole-3-acetic acid,4-Cl-IAA)、2-苯基乙酸(2-phenylacetic acid,PAA)、2,4二氯苯氧乙酸、2-甲氧基-3,6-二氯苯甲酸、4-氨基-3,5,6-三氯吡啶甲酸或其混合物。在某些实施方案中,所述细胞分裂素为苄基氨基嘌呤(benzylaminopurine,BA)、激动素(kinetin)、玉米素(zeatin,Z)、二氢玉米素(dihydrozeatin,DHZ)和异戊烯腺苷(isopentenyladenosine,IPA)、邻-topolin(ortho-topolin,oT)、间-topolin(meta-topolin,mT)、邻甲氧基topolin(ortho-methoxytopolin,MeoT)、间甲氧基topolin(meta-methoxytopolin,MemT)、苄基腺苷(benzladenine,BA)或其混合物。在某些实施方案中,所述聚天冬氨酸为为共聚-[(3-羧基丙酰胺)(2-(羧甲基)乙酰胺)]。
在某些实施方案中,所述生长素为约100ppm至约1000ppm。在某些实施方案中,所述细胞分裂素为约100ppm至约1000ppm。在某些实施方案中,所述聚天冬氨酸为约500ppm至约5000ppm。
本发明还包括用于在原位处理草本植物的组合物,其包含:1ppm至约10000ppm的生长素、1ppm至约10000ppm的细胞分裂素、1ppm至约250000ppm的聚天冬氨酸。在某些实施方案中,这些组合物还包含1ppm至约500000ppm的海生植物浓缩物。在某些实施方案中,所述海生植物浓缩物为约100ppm至约1000ppm。在某些实施方案中,所述海生植物浓缩物为来自泡叶藻的提取物。
在某些实施方案中,所述组合物还包含1ppm至约250ppm的表面活性剂。在某些实施方案中,所述表面活性剂为Tween 20。在某些实施方案中,所述生长素为吲哚丁酸(indole butyric acid,IBA)、吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)、萘乙酸(naphthalene acetic acid,NAA)、4-氯吲哚-3-乙酸(4-chlorindole-3-acetic acid,4-Cl-IAA)、2-苯基乙酸(2-phenylacetic acid,PAA)、2,4二氯苯氧乙酸、2-甲氧基-3,6-二氯苯甲酸、4-氨基-3,5,6-三氯吡啶甲酸或其混合物。在某些实施方案中,所述细胞分裂素为苄基氨基嘌呤(benzylaminopurine,BA)、激动素、玉米素(zeatin,Z)、二氢玉米素(dihydrozeatin,DHZ)和异戊烯腺苷(isopentenyladenosine,IPA)、邻-topolin(oT)、间-topolin(mT)、邻甲氧基topolin(MeoT)、间甲氧基topolin(MemT)、苄基腺苷(benzladenine,BA)或其混合物。在某些实施方案中,所述聚天冬氨酸为为共聚-[(3-羧基丙酰胺)(2-(羧甲基)乙酰胺)]。
在本文所提供的组合物的某一些中,所述生长素为约100ppm至约1000ppm。在某些实施方案中,所述生长素为约100ppm至约300ppm。在某些实施方案中,所述生长素为约300ppm至约700ppm。在某些实施方案中,所述生长素为约700ppm至约1000ppm。在某些实施方案中,所述生长素为约200ppm至约400ppm。在某些实施方案中,所述生长素为约400ppm至约600ppm。在某些实施方案中,所述生长素为约600ppm至约800ppm。在某些实施方案中,所述生长素为约800ppm至约1000ppm。在某些实施方案中,所述生长素为约750ppm至约1700ppm。
在本文所提供的组合物的某一些中,所述细胞分裂素为约100ppm至约1000ppm。在某些实施方案中,所述细胞分裂素为约100ppm至约300ppm。在某些实施方案中,所述细胞分裂素为约300ppm至约700ppm。在某些实施方案中,所述细胞分裂素为约700ppm至约1000ppm。在某些实施方案中,所述细胞分裂素为约200ppm至约400ppm。在某些实施方案中,所述细胞分裂素为约400ppm至约600ppm。在某些实施方案中,所述细胞分裂素为约600ppm至约800ppm。在某些实施方案中,所述细胞分裂素为约800ppm至约1000ppm。
在某些实施方案中,所述生长素为IBA。在某些实施方案中,所述生长素为IAA。在某些实施方案中,所述生长素为NAA。在某些实施方案中,所述生长素为IAA和NAA的混合物。在某些实施方案中,所述细胞分裂素为玉米素。在某些实施方案中,所述细胞分裂素为BA。
在某些实施方案中,所述聚天冬氨酸为约500ppm至约5000ppm。在某些实施方案中,所述聚天冬氨酸为约500ppm至约1000ppm。在某些实施方案中,所述聚天冬氨酸为约1000ppm至约2000ppm。在某些实施方案中,所述聚天冬氨酸为约2000ppm至约3000ppm。在某些实施方案中,所述聚天冬氨酸为约3000ppm至约4000ppm。在某些实施方案中,所述聚天冬氨酸为约4000ppm至约5000ppm。
本发明还包括用于产生种茎(seed stem)的方法,其包括:(a)用本文提供的组合物处理草本植物的未成熟茎或者其段;(b)收获在步骤(a)中处理的茎的一部分以产生种茎;(c)使步骤(b)中茎的剩余部分生长为未成熟茎;和(d)重复步骤(a)和(b)至少一次,由此产生种茎。在某些实施方案中,步骤(a)在原位实施。
在某些实施方案中,所述未成熟茎为约10-25英寸高并具有约4至10个节。在某些实施方案中,所述未成熟茎为约3至约6周龄。
在某些实施方案中,步骤(b)在步骤(a)实施后约3至20天实施。在某些实施方案中,步骤(b)在步骤(a)实施后约14天实施。在某些实施方案中,步骤(b)在假根茎形成之前实施。在某些实施方案中,步骤(d)在步骤(c)实施后约1-8周开始。在某些实施方案中,步骤(d)在步骤(c)实施后约3-6周开始。
在某些实施方案中,所述植物为不育的草本植物。在一些特定实施方案中,所述不育的草本植物为芦竹。在某些实施方案中,所述草本植物属于禾本科。在某些实施方案中,所述草本植物为大芦竹、天竺葵、奇岗、白甘蔗或其他甘蔗属物种、紫狼尾草或其栽培品种。
本发明还包括用本文提供的组合物在原位处理的茎或其段。本发明还包括草本植物未成熟的茎或其段,其包含至少一个节,该节具有至少一个根和至少一个芽,其中所述茎直径为约1/8英寸至约1/4英寸,并且其中所述至少一个节的根芽质量比(mass ratio)为约1/1.5至约1.5/1。在某些实施方案中,所述至少一个节的所述根芽质量比约为1/1。在一些特定实施方案中,所述茎或段来自不育的草本植物。
附图说明
图1显示不育的草本植物的成熟秆(分株(ramet))的图片。
图2显示不育的草本植物的未成熟茎(或分株)的图片。
图3显示从成熟茎得到的未成熟茎簇。
图4显示经处理的未成熟茎,其具有从该茎至少一个节上生长出的根和芽,并且该茎是可收获的。
图5显示经处理用以获取未成熟茎簇的成熟茎。可以看到从经处理的成熟茎节上长出的根和芽。
图6显示切成节或段的成熟茎。
图7显示手工种植到土壤中的经处理的成熟节区段。
图8显示切成段的未成熟分株,或小节。
图9显示切段之前的未熟茎(或分株)。
图10显示假根茎的图片。
图11显示用以形成未成熟茎簇的根和芽的繁育,所述根和芽形成自成熟茎(在浮床中)。
图12显示浮床系统的横截面,以阐明未成熟茎簇上根的发育。
图13显示繁育盘中的小节的芽发育-最小的根。
图14显示下列的比较:未处理的具有芽发育而没有根发育的小节(黄色标记左边)和经处理的具有根和芽两者的小节(黄色标记右边)。
图15显示经生长素/细胞分裂素混合物处理的未成熟茎(或分株),并且其显示芽和根两者的发育。
图16显示收获前浮床中的未成熟茎(或分株)簇。这些簇有6-10个独立的茎,每个茎有约5-8个节。
图17显示经处理的具有须状根发育的小节(来自未成熟茎)。
图18显示来自经处理的未成熟茎(或分株)的切成段的节,并且其具有根和芽两者。
图19显示在种植前经生长素/细胞分裂素/海生植物浓缩物/PEG处理的Machias节。
图20显示使用土下种植柄(subsoil planting shank)将小节插进土壤的方法。
图21显示使用土下种植柄种到土壤中的小节的细节。
图22显示约5个月的Machias植株。
图23显示约7个月的Machias植株。
图24显示从培养基中取出的茎(或分株),其具有根和芽的发育。
图25显示来自完整分株16天后的未成熟茎(分株)的募集。
发明详述
本发明的一些实施方案通常涉及改进的促生长组合物及其用于繁育单子叶植物纲草本植物(包括禾本科)的方法。一些特定实施方案涉及用于繁育不育草本植物(如芦竹或其栽培品种)的组合物和方法。如本文详述地,这些实施方案部分地基于下述发现,即在原位对草本植物分生组织适时地施加促生长组合物大大加速这些植物的繁育周期。大体上,本文提供的改进的繁育方法包括用促生长组合物原位处理草本植物的未成熟茎,所述组合物包含至少一种生长素、至少一种细胞分裂素以及至少一种聚天冬氨酸的混合物。在某些实施方案中,这些组合物还可包含至少一种海生植物提取物、至少一种表面活性剂或其两者。
不期望受任何一种理论的限制,认为本发明的促生长组合物打破了草本植物茎的节上分生组织的休眠,尤其是未成熟茎的节,并且因此沿着所述节的边缘引发芽和根的形成。这些含有从沿该茎的节(否则其是休眠的)形成的芽和根的茎之后可直接种植到田间以生产成熟的草本植物,在繁育苗床中用作种茎以增加植物储备或者其两者,以及本文所述的和对本领域技术人员而言显而易见的其他用途。如果种植,那么所述经处理的未成熟的茎最终在比其他方法可实现的更短的时间内成长为成熟的草本植物。
收获后,所述成熟的草本植物之后可用于不同应用。例如,成熟的草本植物可用作生物能源生产中的来源或者原料。
本发明的促生长组合物和相关方法相对于本领域的草本植物繁育技术提供了大量的优点。例如,本发明方法很容易加入到现有的实践中,主要因为它们依赖高效的技术上不复杂的非无菌方法,其可以在常规田间条件下重复。这些方法也降低或消除了无性系变异,使它们可用于需要无性系均一性的操作中。
另外,本文提供的组合物和方法允许在相对小的空间以及相对短的时间里创造非常大量的繁育体和成熟植株。例如,幼年或未成熟茎用作扩增植物储备的主要手段仅需要很小的空间来进行繁育和处理。另外,由于经处理的未成熟茎的部分不仅能够种植以产生成熟的茎,而且还能够用作种子储备来生产新一代的未成熟茎用于处理,所以本文提供的方法可用于快速以及指数性扩增植物储备。另外,通过将草本植物整个繁育周期缩短约12周,可随时间生产更多量的成熟产物。
这些方法也是经济的。通过一项测算,根据现有的成本,产生成熟的草本植物的成本可从约$1.38/单位降至约$0.03/单位。通过另一项测算,繁育草本植物的成本可从约$5-6000/英亩降至约$300/英亩,这部分地是由于约$0.001/单位(或节)的更低的每单位成本。
总之,通过使用允许大英亩数种植的现有农业技术,本发明可用于容易地以流水线形式大规模种植草本植物,如所述不育的草本植物芦竹(Arundo donax),并由此产生用于这些有经济价值的有用植物的经济的生产系统。
所有的出版物、专利以及专利申请的全部内容通过引用合并到本文中。
除非有其他定义,否则本文所使用的所有技术和科学术语具有如本发明所属领域的技术人员一般所理解地相同的含义。尽管相似或等同于本文所述的任何方法和材料可用于本发明的实施或测试,但是描述了优选的方法和材料。为了本发明的目的,术语定义如下。
定义
本文未加数量词限定的对象表示一个/种或多于一个/种的对象。例如,“要素”意为一个要素或多于一个要素。
“约”意思是相对于参照量、水平、值、数目、频率、百分数、尺寸、大小、数量、重量或长度变化多至30%、25%、20%、25%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或1%的量、水平、值、数目、频率、百分数、尺寸、大小、数量、重量或长度。
贯穿整个说明书,除非上下文需要,否则文字“包含”/“包括”将理解为暗示包含所述步骤或要素或者步骤或要素的组,而不排除任何其他步骤或要素或者步骤或要素的组。
“由......组成”意为包括并且限于该短语“由......组成”之后的任何项。因此,所述短语“由......组成”指所列出的要素是必需的或强制性的,并且不可存在其他要素。“基本上由......组成”意为包括在该短语后列出的任何要素,并且限于针对所列要素不干扰或促进本公开所述活性或作用的其他要素。因而,所述短语“基本上由......组成”指所列要素是必需的或强制性的,但是其他要素是任选的并且根据其是否影响所列要素的活性或作用可以或者不可以存在。
“生长素”通常涉及一类植物生长物质,也称为植物生长素或植物激素,其在协调植物生长中起核心作用,并且一般大多数的特征为能诱导茎中细胞伸长。但是,生长素也影响涉及植物生长和发育的其他过程,例如刺激形成层中的细胞分裂、韧皮部和木质部的分化、茎插条上的生根以及组织培养(即体外的)中的侧根发育。生长素也可调节细胞分裂素的生物合成。
在分子水平上,生长素的典型特征是芳香环和羧酸基团。生长素的例子包括但不限于吲哚-3-乙酸(IAA)、吲哚-3-丁酸(IBA)、萘乙酸(NAA)、4-氯吲哚-3-乙酸(4-Cl-IAA)、2-苯乙酸(PAA)、2,4-二氯苯氧乙酸、2-甲氧基-3,6-二氯苯甲酸和4-氨基-3,5,6-三氯吡啶甲酸。
“细胞分裂素”泛指一类刺激细胞分裂的植物生长物质(即植物激素)。另外,这些生长物质刺激组织培养中形态发生(芽发生/芽形成)、刺激顶端优势的侧芽释放的生长、刺激由细胞增大引起的叶展开以及通过刺激叶绿素合成而促进白色体向叶绿体转化等细胞过程。
在几乎所有的高等植物以及藓类植物、真菌和细菌中发现有细胞分裂素。最高浓度的细胞分裂素在分生组织区和具有持续生长潜力的区域,如根、幼叶、发育中的果实和种子。这些生长物质通常被认为在根中合成并且通过木质部转移到芽。天然细胞分裂素的生物合成主要通过腺嘌呤的生物化学修饰而发生;因此,大多数细胞分裂素具有与腺嘌呤相似的结构。例如,此类细胞分裂素包括但不限于,激动素、玉米素(Z)、二氢玉米素(DHZ)和异戊烯基腺苷(IPA)、苄基氨基嘌呤(BA)、邻-topolin(oT)、间-topolin(mT)、邻-甲氧基topolin(MeoT)、间-甲氧基topolin(MemT)和苄基腺嘌呤(BA)。也包括苯基脲型细胞分裂素,如二苯脲和噻二唑苯基脲(thidiazuron,TDZ)。
“聚天冬氨酸(PASP)”通常涉及一类合成的聚酰胺,其为某些生物矿化控制蛋白子结构域的结构及功能类似物。可根据本领域已知的技术表征和合成多种PASP(参见,例如,美国专利No.6,380,350、5,688,902、5,457,176、5,830,985、5,391,764、5,319,145、5,380,817、5,484,945、5,756,595,其每一个通过引用并入本文)。PASP也是市售的。在一些实施方案中,聚天冬氨酸是AmisorbTM(伊利诺斯州,芝加哥,Amilar公司),也称为“carpramid”或共聚-[(3-羧基丙酰胺)(2-(羧甲基)乙酰胺)](参见,例如Bernardz et al.,Journal of Plant Nutrition.21:2417-2427,1998,通过参考合并在本文中)。不期望受任何一个理论的限制,认为AmisorbTM主要通过转移其他的化学品或化学剂(例如,细胞分裂素、生长素)到活化位点(例如分生组织)来增加养分摄取。
本文所使用的“表面活性剂”通常涉及降低液体表面张力并由此使得该液体更易于展开的润湿剂。表面活性剂典型地是两亲性的有机化合物,其含有至少一个疏水基团和至少一个亲水基团。具有这些特征的表面活性剂常常可溶于有机溶剂和水中。
本发明包括离子和非离子表面活性剂。离子表面活性剂的例子包括但不限于,阴离子表面活性剂(例如,基于硫酸盐、磺酸盐或羧酸盐阴离子)如全氟辛酸基化合物(perfluorooctanoate,PFOA或PFO)、全氟辛烷磺酰基化合物(perfluorooctanesulfonate,PFOS)、十二烷基硫酸钠(sodiumdodecyl sulfate,SDS)、十二烷基硫酸铵、以及其他烷基硫酸盐、十二烷基聚氧乙烯硫酸钠(即,十二烷基醚硫酸钠(sodium lauryl ether sulfate,SLES)),和烷基苯磺酸盐;阳离子表面活性剂(例如,基于季铵阳离子)如十六烷基三甲基溴化铵(cetyl trimethylammonium bromide,CTAB)、氯化十六烷基吡啶(cetylpyridinium chloride,CPC)、聚乙氧基化牛油脂肪胺(polyethoxylated tallow amine,POEA)、苯扎氯铵(benzalkoniumchloride,BAC)、和苄索氯铵(benzethonium chloride,BZT);以及两性离子或两性表面活性剂,如十二烷基甜菜碱椰油酰氨基丙基甜菜碱、和椰油酰氨两性基甘氨酸盐。非离子表面活性剂的例子包括但不限于,烷基聚(氧化乙烯)、烷基酚聚(氧化乙烯)、聚(氧化乙烯)和聚(氧化丙烯)的共聚物(即,泊洛沙姆或泊洛沙胺)、烷基聚糖苷如辛基葡萄糖苷和癸基麦芽糖苷,脂肪醇如十六烷醇和油醇、椰油酰胺MEA、椰油酰胺DEA,以及聚山梨醇酯如吐温20、吐温80和十二烷基二甲基氧化胺。
“海生植物浓缩物”通常指提取自一种或更多种海生植物的肥料,所述海生植物包括巨型、多细胞和深海藻类,以及红藻、褐藻和绿藻的成员等本领域已知的藻类。某些蓝细菌也认为是海生植物。典型地,只提取所述海生植物的全部可溶性部分,因为这部分包含了期望的矿物质和活性成分。干燥的海生植物产物包括海生植物粉(例如,粉碎的以及干燥的鲜海生植物),粉状的海生植物提取物,其常常通过如下方法生产:煮沸所述的海生植物并将它的液体部分蒸发,将留下的浓缩的固体提取物粉碎。也包括液体海生植物提取物,它常常通过水提取从新鲜海生植物中产生。许多海生植物浓缩物是以液体或粉末的形式市售的。市售的海生植物浓缩物的例子包括但不限于,KelpakTM、Sea MagicTM、NatrakelpTM、Alg-A-MicTM、Neptune’s HarvestTM和DynaKelpTM等本领域已知的。在某些实施方案中,所述海生植物浓缩物来自泡叶藻(Ascophyllum nodosum),如MaxicropTM(Maxicrop USA,Inc.,Elk Grove Village,Illinois)。
“加强”或“增加”或“刺激”通常指相对于没有组合物或由对照组合物所引起的反应,本发明的一种或更多种组合物在植物、未成熟的茎、成熟的茎或其段中产生或引起更大生理反应的能力。可测量的生理反应可包括,例如从节的边缘出发的组织发育增加(例如,根或芽或其两者生长的增加),常常比其他方式更短的时间,等本领域所理解的或本文所描述的明显的方面。“增加”或“加强”的量通常是“统计学上显著的”量,可包括与没有组合物或由对照组合物产生的量相比1.1倍、1.2倍、2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍、15倍、20倍、30倍或者更多倍数(例如,500倍、1000倍)(包括1之间及以上所有整数和小数点,例如,1.5、1.6、1.7、1.8等)的增加。
“原位”处理草本植物涉及将完整的茎(即,附在所述植物其他部分的茎)或其段(即已从所述植物其他部分上切下的茎的区段)与本发明的组合物相接触,例如在气候室、温室、浮床、繁育床、土壤(室内或室外)等。原位处理与组织培养中植物细胞的处理形成对比。
本文所使用的“草本植物”涉及显花植物或者单子叶植物纲的被子植物,包括禾本科的“真草”、莎草科的莎草以及灯心草科的灯心草。禾本科的草本植物包括食用谷类和谷物、竹子以及草坪和草地的草。也包括禾本科的亚科如三芒草亚科(Anomochlooideae),其为包括两个属(Anomochloa、Streptochaeta)的一系列阔叶草;Pharoideae,其为包括三个属的一系列草,包括法洛斯属(Pharus)和囊稃竹属(Leptaspis);Puelioideae,包括非洲属Puelia的系列;早熟禾亚科(Pooideae),包括小麦、大麦、燕麦、雀麦草(Bromus)和芦苇草(Calamagrostis);竹亚科(Bambusoideae),包括竹子;稻亚科(Ehrhartoideae),包括稻和野生稻;芦竹亚科(Arundinoideae),包括芦竹和常见芦苇;假淡竹叶亚科(Centothecoideae),约12个属的亚科,有时包括在黍亚科(Panicoideae)中;虎尾草亚科(Chloridoideae),包括lovegrasses(例如,画眉草属(Eragrostis)、埃塞俄比亚画眉草)、dropseeds(鼠尾粟属(Sporobolus))、子(Eleusine coracana)以及muhly grasses(乱子草属(Muhlenbergia));黍亚科,包括稗、玉米、高粱、甘蔗、大多数的粟、fonio、以及须芒草;Micrairoideae;扁芒草亚科(Danthonioideae),包括蒲苇;以及早熟禾属(Poa),其为原生于两个半球温带约500种草的属。
本文所使用的“不育草本植物”涉及通过根茎区段的克隆(clone)或分裂而繁育的并且不产生可生育种子的草本植物。不育草本植物的示例性实例包括但不限于,芦竹(Arundo donax)、大芦竹(Arundo gigantium)、天竺葵(Geranium sagitatum)、奇岗(Miscanthus x giganteus)、白甘蔗(Saccharum officianarum)或其他甘蔗属物种、紫狼尾草(Pennisetumpurpereum)植物,灯心草属植物(Juncus spp.)、藨草属植物(Scirpus spp.)、莎草属植物(Cyperus spp.)、薹草属植物(Carex spp.)、蔗茅属植物(Erianthus spp.)、香蒲属植物(Typha spp.)及其栽培品种。
“栽培品种”涉及因为其特定表型或特征,已经选择并给予唯一名称的栽培植物,并且所述栽培植物通常在一些方面有别于相关植物或其来源的植物。栽培品种通常在繁育后保持这些独特的特征。栽培品种的命名应当符合国际栽培植物命名法规(ICNCP,一般称作栽培植物法规)。为符合这个法规,栽培品种必须不仅有别于其他栽培品种,而且可以通过有性或无性的方式以针对特定栽培品种规定的方式繁育。
本发明包括来自于中东、夏威夷、加利福尼亚和远东等本领域已知的的草本植物栽培品种。芦竹(Arundo dovax)栽培品种的例子包括但不限于,花叶芦竹(A.donax var.versicolor),也称为cv.“Variegata”,其叶子具有粗白条纹并且生长到约8英尺(2.4米)高,以及栽培品种“Macrophylla”,其具有约3英寸(7.6厘米)宽的浅灰色或蓝绿色的大叶。
“茎”指维管植物的两个主要结构轴之一,一般分为“节”和“节间”。术语“节”指茎或秆上在该点相连接的结合处或接痕,并且在结合处或接痕上存在有单个节芽。所述节通常含有长成一个或更多个叶子、花、或者其他茎的芽。
“分生组织”指一类组织形成细胞,所述细胞能够进一步发育成植物器官。
草本植物的“成熟”茎(或秆)典型的特征是具有约1/2英寸至约11/2英寸至约3英寸或更大的直径(参见,例如图1),尽管设想有小的变化。本文所使用的成熟茎的“段”可以是约1/2英寸、1英寸、11/2英寸、2英寸、21/2英寸、3英寸、31/2英寸、4英寸、5英寸、6英寸、7英寸、8英寸、9英寸、10英寸、11英寸、12英寸、13英寸、14英寸、15英寸或更多英寸长,并且可以包括至少1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或更多个节或结合处。在某些实施方案中,成熟茎的段是约11/2英寸长并且包括一个节。在某些实施方案中,成熟茎的段直径是约1/2英寸至约3/4英寸。
草本植物的“未成熟”茎(或分株)的典型特征是具有约1/8英寸至约1/4英寸至约3/8英寸,可能最多约1/2英寸(见,例如图2)的直径,尽管设想小的变化。未成熟茎或其段(如准备用本发明组合物处理的未成熟茎)通常约6英寸至25英寸、10英寸至25英寸、12英寸至16英寸、或者15英寸至25英寸高(或长),所述高度(或长度)包括它们之间的所有整数(例如,6英寸、7英寸、8英寸、9英寸、10英寸、11英寸、12英寸、13英寸、14英寸、15英寸、16英寸、17英寸、18英寸、19英寸、20英寸、21英寸、22英寸、23英寸、24英寸、25英寸高)。未成熟茎通常包括约4个至10或12个分生组织节区段(meristematic nodal section)(即节),其包括约4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个或12个节。在某些实施方案中,通过根据期望的收获周期、地点或季节,未成熟茎可以长于25英寸,包括最多约6英尺至10英尺长(例如,3英尺、4英尺、5英尺、6英尺、7英尺、8英尺、9英尺、10英尺、11英尺、12英尺、或更多英尺长),并且仍然保持所述未成熟茎的直径。未成熟茎的“段”也可包括小段(micro-segment)或小节(micro-node),所述小段或小节可以是1/2英寸、1英寸、11/2英寸、2英寸、21/2英寸、3英寸或31/2英寸长,并且其通常含有一个分生组织节。
本文所使用的“母本”茎或“母本”植物指可用作(经常可重复地)用于产生种茎(seed stem)或种子植株(seed plant)之种植材料的整个茎或秆或其段。母本植物可包括例如未成熟茎的簇。
“种”茎或“种子”植株涉及通常含有至少一个节的未成熟茎或其部分,其常常切自母本植物的上部,并且其之后可种植到土壤。
“根茎(rhizome)”或“根状茎(rootstalk)”是通常发现于地下的特征性呈水平的植物茎,其常常从它的节上长出根和芽。在维管植物中,所述“根”是植物的器官,通常处于土壤表面之下,尽管根也可以是气生的(在地面之上生长)或暴露于空气中(生长到高于地面或者尤其是高于水面)。通常,根可被定义为植物体没有叶并且也缺乏节的部分。芽是植物上新的、未成熟的生长物,其长成茎、枝或叶。
组合物
如上所述,本发明的一些实施方案涉及用于繁育草本植物(例如不育的草本植物)的促生长组合物及其使用方法。在某些实施方案中,这些组合物包含至少一种生长素、至少一种细胞分裂素以及至少一种聚天冬氨酸。任选地,所述组合物还可包含至少一种海生植物浓缩物、至少一种表面活性剂或者其两者。
生长素的例子包括但不限于,吲哚-3-乙酸(IAA)、吲哚-3-丁酸(IBA)、萘乙酸(NAA)、4-氯吲哚-3-乙酸(4-Cl-IAA)、2-苯乙酸(PAA)、2,4-二氯苯氧乙酸、毒莠定(picloram)、2-甲氧基-3,6-二氯苯甲酸和4-氨基-3,5,6-三氯吡啶甲酸,以上独立的各项或者其组合或混合物。在某些实施方案中,生长素可以下述范围的量存在:约1ppm至约10000ppm,包括约20ppm至约8000ppm、约30ppm至约7000ppm、约40ppm至约6000ppm、约50ppm至约5000ppm、约60ppm至约4000ppm、约70ppm至约3000ppm、约80ppm至约2000ppm、约100ppm至约1000ppm、约100ppm至约2000ppm、约100ppm至约3000ppm、约100ppm至约4000ppm、约100ppm至约5000ppm、约100ppm至约6000ppm、约100ppm至约8000ppm、约1000ppm至约8000ppm、约1000ppm至约7000ppm、约1000ppm至约6000ppm、约1000ppm至约5000ppm、约1000ppm至约4000ppm、约1000ppm至约3000ppm、约1000ppm至约2000ppm、约100ppm至约300ppm、约300ppm至约700ppm、约700ppm至约1000ppm、约200ppm至约400ppm、约400ppm至约600ppm、约600ppm至约800ppm、约800ppm至约1000ppm、约1000ppm至约1200ppm、约1200ppm至约1400ppm、约1400ppm至约1800ppm、约1800ppm至约2200ppm、约2000ppm至约2200ppm、约2200ppm至约2400ppm、约2400ppm至约2600ppm、约2600ppm至约2800ppm、约2800ppm至约3000ppm、约3000ppm至约3200ppm、约3200ppm至约3400ppm、约3400ppm至约3600ppm、约3600ppm至约3800ppm、约3800ppm至约4000ppm、约4000ppm至约4200ppm、约4200ppm至约4400ppm、约4400ppm至约4600ppm、约4600ppm至约4800ppm、约4800ppm至约5000ppm、约1ppm至约100ppm、约100ppm至约400ppm、约200ppm至约800ppm、约300ppm至约1000ppm、约1ppm至约500ppm、约500ppm至约1000ppm、约750ppm至约1700ppm、约1000ppm至约1500ppm、约1500ppm至约2000ppm、约2000ppm至约2500ppm、约2500ppm至约3000ppm、约3000ppm至约3500ppm、约3500ppm至约4000ppm、约4000ppm至约4500ppm、约4500ppm至约5000ppm以及对本领域技术人员而言是显而易见的其他范围。
在某些实施方案中,生长素可以下述量存在:约1ppm、约10ppm、约20ppm、约30ppm、约40ppm、约50ppm、约60ppm、约70ppm、约80ppm、约90ppm、约100ppm、约110ppm、约120ppm、约130ppm、约140ppm、约150ppm、约160ppm、约170ppm、约180ppm、约190ppm、约200ppm、约215ppm、约235ppm、约250ppm、约275ppm、约295ppm、约300ppm、约315ppm、约335ppm、约350ppm、约375ppm、约395ppm、约400ppm、约450ppm、约500ppm、约600ppm、约700ppm、约800ppm、约900ppm、约1000ppm、约1200ppm、约1400ppm、约1500ppm、约1600ppm、约1800ppm、约2000ppm、约2200ppm、约2400ppm、约2500ppm、约2600ppm、约2800ppm、约3000ppm、约3200ppm、约3400ppm、约3500ppm、约3600ppm、约3800ppm、约4000ppm、约4300ppm、约4400ppm、约4500ppm、约4600ppm、约4800ppm、约5000ppm、约5500ppm、约6000ppm、约7500ppm、约8000ppm、约9500ppm或约10000ppm,包括之间的所有整数。
某些特定组合物可包含IAA(例如,浓度为约450ppm至约800ppm,包括这些数字之间的整数)和NAA(例如,浓度为约300ppm至约900ppm,包括这些数字之间的整数)的混合物,对于总生长素浓度而言为约750ppm至约1700ppm。
某些特定组合物可包含IBA(例如,为约200ppm至约1000ppm、约200ppm至约400ppm、约400ppm至约600ppm、约600ppm至约800ppm、约800ppm至约1000ppm、约1000ppm至约1200ppm、约1200ppm至约1400ppm、约1400ppm至约1600ppm、约1600ppm至约1800ppm、约1800ppm至约2000ppm)作为仅有的生长素。
在某些实施方案中,所述生长素是IBA,其为约1ppm、约10ppm、约20ppm、约30ppm、约40ppm、约50ppm、约60ppm、约70ppm、约80ppm、约90ppm、约100ppm、约110ppm、约120ppm、约130ppm、约140ppm、约150ppm、约160ppm、约170ppm、约180ppm、约190ppm、约200ppm、约215ppm、约235ppm、约250ppm、约275ppm、约295ppm、约300ppm、约315ppm、约335ppm、约350ppm、约375ppm、约395ppm、约400ppm、约450ppm、约500ppm、约600ppm、约700ppm、约800ppm、约900ppm、约1000ppm、约1200ppm、约1400ppm、约1500ppm、约1600ppm、约1800ppm、约2000ppm、约2200ppm、约2400ppm、约2500ppm、约2600ppm、约2800ppm、约3000ppm、约3200ppm、约3400ppm、约3500ppm、约3600ppm、约3800ppm、约4000ppm、约4300ppm、约4400ppm、约4500ppm、约4600ppm、约4800ppm、约5000ppm、约5500ppm、约6000ppm、约7500ppm、约8000ppm、约9500ppm或约10000ppm,包括这些之间的所有整数。在某些实施方案中,所述生长素是IAA,其为约1ppm、约10ppm、约20ppm、约30ppm、约40ppm、约50ppm、约60ppm、约70ppm、约80ppm、约90ppm、约100ppm、约110ppm、约120ppm、约130ppm、约140ppm、约150ppm、约160ppm、约170ppm、约180ppm、约190ppm、约200ppm、约215ppm、约235ppm、约250ppm、约275ppm、约295ppm、约300ppm、约315ppm、约335ppm、约350ppm、约375ppm、约395ppm、约400ppm、约450ppm、约500ppm、约600ppm、约700ppm、约800ppm、约900ppm、约1000ppm、约1200ppm、约1400ppm、约1500ppm、约1600ppm、约1800ppm、约2000ppm、约2200ppm、约2400ppm、约2500ppm、约2600ppm、约2800ppm、约3000ppm、约3200ppm、约3400ppm、约3500ppm、约3600ppm、约3800ppm、约4000ppm、约4300ppm、约4400ppm、约4500ppm、约4600ppm、约4800ppm、约5000ppm、约5500ppm、约6000ppm、约7500ppm、约8000ppm、约9500ppm或约10000ppm。在某些实施方案中,所述生长素是NAA,其为约1ppm、约10ppm、约20ppm、约30ppm、约40ppm、约50ppm、约60ppm、约70ppm、约80ppm、约90ppm、约100ppm、约110ppm、约120ppm、约130ppm、约140ppm、约150ppm、约160ppm、约170ppm、约180ppm、约190ppm、约200ppm、约215ppm、约235ppm、约250ppm、约275ppm、约295ppm、约300ppm、约315ppm、约335ppm、约350ppm、约375ppm、约395ppm、约400ppm、约450ppm、约500ppm、约600ppm、约700ppm、约800ppm、约900ppm、约1000ppm、约1200ppm、约1400ppm、约1500ppm、约1600ppm、约1800ppm、约2000ppm、约2200ppm、约2400ppm、约2500ppm、约2600ppm、约2800ppm、约3000ppm、约3200ppm、约3400ppm、约3500ppm、约3600ppm、约3800ppm、约4000ppm、约4300ppm、约4400ppm、约4500ppm、约4600ppm、约4800ppm、约5000ppm、约5500ppm、约6000ppm、约7500ppm、约8000ppm、约9500ppm或约10000ppm。
细胞分裂素的例子包括但不限于,激动素、玉米素(Z)(顺式和反式)、二氢玉米素(DHZ)和异戊烯基腺苷(IPA)、苄基氨基嘌呤(BA)、邻-topolin(oT)、间-topolin(mT)、邻-甲氧基topolin(MeoT)、间-甲氧基topolin(MemT)和苄基腺嘌呤(BA)。也包括苯基脲型细胞分裂素,如二苯脲和噻二唑苯基脲(TDZ)。在某些实施方案中,细胞分裂素可以下述范围的量存在:约1ppm至约10000ppm,包括约20ppm至约8000ppm、约30ppm至约7000ppm、约40ppm至约6000ppm、约50ppm至约5000ppm、约60ppm至约4000ppm、约70ppm至约3000ppm、约80ppm至约2000ppm、约100ppm至约1000ppm、约100ppm至约2000ppm、约100ppm至约3000ppm、约100ppm至约4000ppm、约100ppm至约5000ppm、约100ppm至约6000、约100ppm至约8000ppm、约1000ppm至约8000ppm、约1000ppm至约7000ppm、约1000ppm至约6000ppm、约1000ppm至约5000ppm、约1000ppm至约4000ppm、约1000ppm至约3000ppm、约1000ppm至约2000ppm、约100ppm至约300ppm、约300ppm至约700ppm、约700ppm至约1000ppm、约200ppm至约400ppm、约400ppm至约600ppm、约600ppm至约800ppm、约800ppm至约1000ppm、约1000ppm至约1200ppm、约1200ppm至约1400ppm、约1400ppm至约1800ppm、约1800ppm至约2200ppm、约2000ppm至约2200ppm、约2200ppm至约2400ppm、约2400ppm至约2600ppm、约2600ppm至约2800ppm、约2800ppm至约3000ppm、约3000ppm至约3200ppm、约3200ppm至约3400ppm、约3400ppm至约3600ppm、约3600ppm至约3800ppm、约3800ppm至约4000ppm、约4000ppm至约4200ppm、约4200ppm至约4400ppm、约4400ppm至约4600ppm、约4600ppm至约4800ppm、约4800ppm至约5000ppm、约1ppm至约100ppm、约100ppm至约400ppm、约200ppm至约800ppm、约300ppm至约1000ppm、约1ppm至约500ppm、约500ppm至约1000ppm、约750ppm至约1700ppm、约1000ppm至约1500ppm、约1500ppm至约2000ppm、约2000ppm至约2500ppm、约2500ppm至约3000ppm、约3000ppm至约3500ppm、约3500ppm至约4000ppm、约4000ppm至约4500ppm、约4500ppm至约5000ppm,以及对本领域技术人员而言显而易见的其他范围。
在某些实施方案中,细胞分裂素可以下述量存在:约1ppm、约10ppm、约20ppm、约30ppm、约40ppm、约50ppm、约60ppm、约70ppm、约80ppm、约90ppm、约100ppm、约110ppm、约120ppm、约130ppm、约140ppm、约150ppm、约160ppm、约170ppm、约180ppm、约190ppm、约200ppm、约215ppm、约235ppm、约250ppm、约275ppm、约295ppm、约300ppm、约315ppm、约335ppm、约350ppm、约375ppm、约395ppm、约400ppm、约450ppm、约500ppm、约600ppm、约700ppm、约800ppm、约900ppm、约1000ppm、约1200ppm、约1400ppm、约1500ppm、约1600ppm、约1800ppm、约2000ppm、约2200ppm、约2400ppm、约2500ppm、约2600ppm、约2800ppm、约3000ppm、约3200ppm、约3400ppm、约3500ppm、约3600ppm、约3800ppm、约4000ppm、约4300ppm、约4400ppm、约4500ppm、约4600ppm、约4800ppm、约5000ppm、约5500ppm、约6000ppm、约7500ppm、约8000ppm、约9500ppm或约10000ppm,包括这些之间的全部整数。在某些实施方案中,所述细胞分裂素是玉米素,其为约1ppm、约10ppm、约20ppm、约30ppm、约40ppm、约50ppm、约60ppm、约70ppm、约80ppm、约90ppm、约100ppm、约110ppm、约120ppm、约130ppm、约140ppm、约150ppm、约160ppm、约170ppm、约180ppm、约190ppm、约200ppm、约215ppm、约235ppm、约250ppm、约275ppm、约295ppm、约300ppm、约315ppm、约335ppm、约350ppm、约375ppm、约395ppm、约400ppm、约450ppm、约500ppm、约600ppm、约700ppm、约800ppm、约900ppm、约1000ppm、约1200ppm、约1400ppm、约1500ppm、约1600ppm、约1800ppm、约2000ppm、约2200ppm、约2400ppm、约2500ppm、约2600ppm、约2800ppm、约3000ppm、约3200ppm、约3400ppm、约3500ppm、约3600ppm、约3800ppm、约4000ppm、约4300ppm、约4400ppm、约4500ppm、约4600ppm、约4800ppm、约5000ppm、约5500ppm、约6000ppm、约7500ppm、约8000ppm、约9500ppm或约10000ppm,包括这些数字之间的全部整数。在某些实施方案中,所述细胞分裂素是BA,其为约1ppm、约10ppm、约20ppm、约30ppm、约40ppm、约50ppm、约60ppm、约70ppm、约80ppm、约90ppm、约100ppm、约110ppm、约120ppm、约130ppm、约140ppm、约150ppm、约160ppm、约170ppm、约180ppm、约190ppm、约200ppm、约215ppm、约235ppm、约250ppm、约275ppm、约295ppm、约300ppm、约315ppm、约335ppm、约350ppm、约375ppm、约395ppm、约400ppm、约450ppm、约500ppm、约600ppm、约700ppm、约800ppm、约900ppm、约1000ppm、约1200ppm、约1400ppm、约1500ppm、约1600ppm、约1800ppm、约2000ppm、约2200ppm、约2400ppm、约2500ppm、约2600ppm、约2800ppm、约3000ppm、约3200ppm、约3400ppm、约3500ppm、约3600ppm、约3800ppm、约4000ppm、约4300ppm、约4400ppm、约4500ppm、约4600ppm、约4800ppm、约5000ppm、约5500ppm、约6000ppm、约7500ppm、约8000ppm、约9500ppm或约10000ppm,包括这些之间的全部整数。
聚天冬氨酸(PASP)的例子包括但不限于,AmisorbTM(Amilar Corp.of Chicago,Illinois),也称为“carpramid”或共聚-[(3-羧基丙酰胺)(2-(羧甲基)乙酰胺)]。一种或更种PASP如AmisorbTM可以下述范围的量存在:约1ppm至约250000ppm、约10ppm至约225000ppm、约20ppm至约200000ppm、约30ppm至约150000ppm、约40ppm至约100000ppm、约50ppm至约90000ppm、约60ppm至约80000ppm、约70ppm至约70000ppm、约80ppm至约60000ppm、约90ppm至约50000ppm、约100ppm至约40000ppm、约90ppm至约30000ppm、约100ppm至约20000ppm、约100ppm至约10000ppm、约100ppm至约5000ppm、约100ppm至约3000ppm、约200ppm至约15000ppm、约200ppm至约10000ppm、约200ppm至约5000ppm、约300ppm至约10000ppm、约400ppm至约5000ppm、约500ppm至约5000ppm、约500ppm至约2500ppm、约500ppm至约1000ppm、约5000ppm至约25000ppm、约100000ppm至约200000ppm、约220ppm至约1200ppm、约1200ppm至约2200ppm、约2200ppm至约3200ppm、约3200ppm至约4200ppm、约4200ppm至约5200ppm、约1000ppm至约2000ppm、约2000ppm至约3000ppm、约3000ppm至约4000ppm、约4000ppm至约5000ppm,等本领域技术人员显而易见的其他范围。在某些实施方案中,一种或更种PASP可以单独或总计地以下述量存在:约1ppm、约10ppm、约20ppm、约30ppm、约40ppm、约50ppm、约60ppm、约70ppm、约80ppm、约90ppm、约100ppm、约120ppm、约140ppm、约150ppm、约160ppm、约180ppm、约200ppm、约250ppm、约300ppm、约350ppm、约400ppm、约450ppm、约500ppm、约600ppm、约700ppm、约800ppm、约900ppm、约1000ppm、约1200ppm、约1400ppm、约1500ppm、约1600ppm、约1800ppm、约2000ppm、约2200ppm、约2400ppm、约2500ppm、约2600ppm、约2800ppm、约3000ppm、约3200ppm、约3400ppm、约3500ppm、约3600ppm、约3800ppm、约4000ppm、约4200ppm、约4400ppm、约4500ppm、约4600ppm、约4800ppm、约5000ppm、约5500ppm、约6000ppm、约7500ppm、约8000ppm、约9500ppm、约or10000ppm、约20000ppm、约30000ppm、约40000ppm、约50000ppm、约60000ppm、约70000ppm、约80000ppm、约90000ppm、约100000ppm、约150000ppm、约200000ppm、约250000ppm,包括这些之间的全部整数。
在某些实施方案中,海生植物浓缩物可包括市售产品,如KelpakTM、Sea MagicTM、NatrakelpTM、Alg-A-MicTM、Neptune’s HarvestTM和DynaKelpTM等本领域所知的。在某些实施方案中,所述海生植物浓缩物来自泡叶藻(Ascophyllum Nodosum),如MaxicropTM(Maxicrop USA,Inc.,Elk Grove Village,Illinois)。在某些实施方案中,如果存在的话,一种或更种海生植物浓缩物可以下述范围的量存在:约1ppm至约500000ppm、约10ppm至约400000ppm、约20ppm至约300000ppm、约30ppm至约400000ppm、约40ppm至约300000ppm、约50ppm至约200000ppm、约60ppm至约100000ppm、约70ppm至约90000ppm、约80ppm至约80000ppm、约90ppm至约70000ppm、约100ppm至约60000ppm、约150ppm至约50000ppm、约200ppm至约40000ppm、约250ppm至约30000ppm、约300ppm至约20000ppm、约350ppm至约15000ppm、约400ppm至约10000ppm、约450ppm至约5000ppm、约500ppm至约2500ppm、约500ppm至约1000ppm、约50000ppm至约500000ppm、约100000ppm至约400000ppm、约200000ppm至约300000ppm、约1000ppm至约3000ppm、约1000ppm至约2000ppm、约100ppm至约300ppm、约300ppm至约700ppm、约700ppm至约1000ppm、约200ppm至约400ppm、约400ppm至约600ppm、约600ppm至约800ppm、约800ppm至约1000ppm、约1000ppm至约1200ppm、约1200ppm至约1400ppm、约1400ppm至约1800ppm、约1800ppm至约2200ppm、约2000ppm至约2200ppm、约2200ppm至约2400ppm、约2400ppm至约2600ppm、约2600ppm至约2800ppm、约2800ppm至约3000ppm、约3000ppm至约3200ppm、约3200ppm至约3400ppm、约3400ppm至约3600ppm、约3600ppm至约3800ppm、约3800ppm至约4000ppm、约4000ppm至约4200ppm、约4200ppm至约4400ppm、约4400ppm至约4600ppm、约4600ppm至约4800ppm、约4800ppm至约5000ppm、约1ppm至约100ppm、约100ppm至约400ppm、约200ppm至约800ppm、约300ppm至约1000ppm、约1ppm至约500ppm、约500ppm至约1000ppm、约750ppm至约1700ppm、约1000ppm至约1500ppm、约1500ppm至约2000ppm、约2000ppm至约2500ppm、约2500ppm至约3000ppm、约3000ppm至约3500ppm、约3500ppm至约4000ppm、约4000ppm至约4500ppm、约4500ppm至约5000ppm,包括对本领域技术人员而言显而易见的其他范围。
在某些实施方案中,一种或更种海生植物浓缩物,如MaxicropTM,总计可以下述量存在:约1ppm、约10ppm、约20ppm、约30ppm、约40ppm、约50ppm、约60ppm、约70ppm、约80ppm、约90ppm、约100ppm、约120ppm、约140ppm、约150ppm、约160ppm、约180ppm、约200ppm、约250ppm、约300ppm、约350ppm、约400ppm、约450ppm、约500ppm、约600ppm、约700ppm、约800ppm、约900ppm、约1000ppm、约1200ppm、约1400ppm、约1500ppm、约1600ppm、约1800ppm、约2000ppm、约2200ppm、约2400ppm、约2500ppm、约2600ppm、约2800ppm、约3000ppm、约3200ppm、约3400ppm、约3500ppm、约3600ppm、约3800ppm、约4000ppm、约4200ppm、约4400ppm、约4500ppm、约4600ppm、约4800ppm、约5000ppm、约5500ppm、约6000ppm、约7500ppm、约8000ppm、约9500ppm或约10000ppm、约20000ppm、约30000ppm、约40000ppm、约50000ppm、约60000ppm、约70000ppm、约80000ppm、约90000ppm、约100000ppm、约150000ppm、约200000ppm、约250000ppm、约300000ppm、约350000ppm、约400000ppm、约450000ppm或约500000ppm,包括这些之间的全部整数。
表面活性剂的例子包括但不限于,全氟辛酸基化合物(PFOA或PFO)、全氟辛烷磺酰基化合物(PFOS)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基硫酸铵、以及其他的烷基硫酸盐、十二烷基聚氧乙烯硫酸钠(即,十二烷基醚硫酸钠(SLES))、烷基苯磺酸盐、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、氯化十六烷基吡啶(CPC)、聚乙氧基化牛油脂肪胺(POEA)、苯扎氯铵(BAC)、和苄索氯铵(BZT)、十二烷基甜菜碱椰油酰氨基丙基甜菜碱、椰油酰氨两性基甘氨酸盐、烷基聚(氧化乙烯)、烷基酚聚(氧化乙烯)、聚(氧化乙烯)和聚(氧化丙烯)的共聚物(即泊洛沙姆或泊洛沙胺)、烷基聚糖苷如辛基葡萄糖苷和癸基麦芽糖苷、脂肪醇如十六烷醇和油醇、椰油酰胺MEA、椰油酰胺DEA以及聚山梨醇酯如吐温20、吐温80和十二烷基二甲基氧化胺。表面活性剂可以下列量存在:约1ppm至约250ppm,约5ppm至约225ppm、约10ppm至约200ppm、约15ppm至约175ppm、约20ppm至约150ppm、约25ppm至约100ppm、约30ppm至约175ppm、约40ppm至约150ppm、约50ppm至约125ppm、约60ppm至约100ppm,包括对本领域技术人员而言显而易见的其他范围。在某些实施方案中,如果存在,所述表面活性剂为约1ppm、约2ppm、约3ppm、约4ppm、约5ppm、约6ppm、约7ppm、约8ppm、约9ppm、约10ppm、约15ppm、约20ppm、约25ppm、约30ppm、约35ppm、约40ppm、约45ppm、约50ppm、约60ppm、约70ppm、约80ppm、约90ppm、约100ppm、约120ppm、约140ppm、约150ppm、约160ppm、约180ppm、约200ppm、约215ppm、约225ppm、约235ppm或约250ppm,包括这些数字之间的全部整数。在某些实施方案中,表面活性剂如吐温20或吐温80可以下列量添加:来自0.1%、0.25%、0.5%、0.75%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、60%、70%、80%、90%或100%的储存溶液以每升约1滴、每升约2滴、每升约3滴、每升约4滴、每升约5滴、每升约6滴、每升约7滴、每升约8滴、每升约9滴或每升约10滴。一滴可以是约30μl、约40μl、约50μl、约60μl、约70μl、约80μl、约90μl、约100μl、约110μl、约120μl、约130μl、约140μl、约150μl或者更多,包括这些数字之间的全部整数,如约51μl(即,约茶匙量的1/80)、约62μl(即,约美国液量打兰的1/60或者约茶匙量的1/80)、约831/3μl(即,医用滴(medicaldrop),约1/12ml)、约99μl(即,英制滴,约液量打兰的1/36)或者约78μl。
对于每一种具体的生长素化合物而言的每一个浓度或其范围可以与对于每一种具体的细胞分裂素而言的每一个浓度或其范围相组合,所述组合也可以与对于每一种具体的聚天冬氨酸而言的每一个具体的浓度或其范围相组合。这些组合之后可以任选地与对于每一种具体的海生植物浓缩物和每一种具体的表面活性剂而言的每一个浓度或其范围相组合。
使用方法
如上所述,本发明的某些实施方案涉及用于培养和繁育草本植物的改进的方法,所述草本植物包括禾本科的那些,如不育的单子叶植物芦竹(Arundo donax)及其栽培品种。大体上,这些方法涉及用本文所描述的生长组合物适时地原位处理成熟的或未成熟的茎或其段。不期望受任何一种理论限制,认为这些组合物打破了茎的节上分生组织的休眠,并由此使得沿节的边缘引发芽和根的形成。这些含有从沿该茎的节(否则其是休眠的)形成的芽和根的茎可直接种植到田间或者用以在繁育苗床或浮床中(或其他装置)产生种茎,以增加植物储备等本文所述的和对本领域技术人员而言显而易见的用途。
例如,这些方法包括用于繁育草本植物的方法,包括:(a)用组合物处理草本植物的茎或其段,所述组合物包含:约1ppm至约10000ppm的生长素、约1ppm至约10000ppm的细胞分裂素和约1ppm至约250000ppm的聚天冬氨酸;(b)收获步骤(a)中处理的茎,和(c)种植步骤(b)中收获的茎。在某些实施方案中,所述组合物还可包含至少一种约1ppm至约500000ppm的海生植物浓缩物、至少一种约1ppm至约250ppm的表面活性剂,或者其两者。在一些特定的实施方案中,该草本植物是不育的草本植物。
如本文所描述的以及本领域所知的,上述步骤(a)的茎可以是未成熟的茎或成熟的茎,或者其段。在某些优选的实施方案中,上述步骤(a)的茎是未成熟的茎或其段,例如所述茎或其段通常用以增加植物储备,或者直接种植到土壤中并且由此产生成熟的植物,或者其两者。在某些实施方案中,上述步骤(a)的茎是成熟的茎或其段,例如所述茎或其段通常用以获得未成熟的茎或者未成熟茎的簇用于随后的处理,或者直接种植到土壤中并且由此产生成熟的植物,或者其两者。
对于上述步骤(a)中的处理,如本文所描述的以及本领域所知的,可根据多种技术得到未成熟的茎。例如,未成熟的茎或未成熟茎的簇可以从任选地经处理的成熟茎或其段中得到(见图3)。但是,本发明的实施方案不限于通过这种方法得到未成熟的茎。例如,在某些实施方案中,未成熟的茎可以直接从幼年植物或成熟植物的幼茎获得,或者从之前处理的未成熟的茎(例如母本茎)获得,以及对本领域技术人员而言显而易见的其他来源中获得。这些未成熟的茎可以任选地被切成期望的长度,置于土壤或繁育床或浮床或其他设备中,以及直接用促生长组合物处理(如果已经准备好的话)或者孵育一段时期以允许它们长成期望的长度和/或发育出期望数量的分生组织节区段,这些如下所描述。
为了准备用促生长组合物进行处理,未成熟茎的簇或其他来源通常长至各个未成熟的茎有约10英寸至25英寸或15英寸至25英寸高,其包括约10英寸、11英寸、12英寸、14英寸、15英寸、16英寸、17英寸、18英寸、19英寸、20英寸、21英寸、22英寸、23英寸、24英寸、25英寸高。在某些实施方案中,所述未成熟的茎可具有约4个至约10个或约5个至约10个或约12个分生组织节的茎,其包括约4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个或12个节的茎,并且通常有约1/8英寸至约1/4英寸至约3/8英寸至约1/2英寸的直径。这个阶段可以称为未成熟茎(或分株)的募集(recruitment)和增殖,并且根据起始材料,例如,可以进行约6天至约15天(包括之间的全部整数)、约1周至约8周、约2周至约6周、约3周至约4周,包括约1周、2周、3周、4周、5周、6周、7周或8周。因此,在初始处理(initial treatment)时,未成熟茎可以是约6天龄至约15天龄或约1周龄至约8周龄,包括1周龄、2周龄、3周龄、4周龄、5周龄、6周龄、7周龄或8周龄。在某些实施方案中,所述未成熟茎是约3周龄至约6周龄。
募集后,如本文所描述的,随后可用促生长组合物处理所述未成熟茎(见上文步骤(a)),例如通过以叶喷雾的形式施加该组合物直到溢流,其包括对本领域技术人员而言显而易见的方法。可根据需要重复该初始处理。另外,根据需要,用促生长组合物的处理可以在无菌的或非无菌的环境中实施。
初始处理之后但在收获之前(见上文步骤(b)),所述未成熟茎可生长或孵育一段选定的时间来准备节(及其分生组织)(否则其是休眠的),使其引发期望程度的芽和根的形成,其最终可以发生在种植到土壤之前或之后。在某些实施方案中,该处理的未成熟茎生长约3天至约12天,包括在收获前约3天、4天、5天、6天、7天、8天、9天、10天、11天、12天、13天、14天、15天、16天、17天、18天、19天、20天、21天。在某些实施方案中,所述未成熟的茎在收获和种植前生长约14天(约2周)。
准备好收获(及种植)的经处理的茎可具有从其至少一个节中生长的根和芽两者,或者它可以不表现出可见的根或芽的发育,而是会在种植到土壤的约3天内(如果不是之前的话)引发根和芽(见图4)。在某些实施方案中,对于经处理的未成熟茎的给定节而言,所述根和芽的质量比是约1∶1,但是也可以是约1.1/1、1.2/1、1.3/1、1.4/1、1.5/1、1/1.1、1/1.2、1/1.3、1/1.4、或1/1.5。与经处理的未成熟茎相比,种植前或后未处理的未成熟茎的否则是休眠的节只发育芽,而不含有根。这些未处理的未成熟茎种植到土壤后死亡。所述经处理的未成熟茎常常在约12个月内生长到完整尺寸的植株。
如上文指出的,本发明方法可包括原位处理整个或部分植物的成熟茎或者成熟茎被切成段的节。这些实施方案主要用以得到未成熟的茎,其之后可根据本文提供的方法进一步处理。但是,在某些实施方案中,经处理的成熟茎或其段可直接种植到土壤中以生产成熟的植物。在某些实施方案中,成熟的茎或其段可任选地经处理以得到未成熟茎的簇(见图5)。在一个优选的实施方案中,未成熟茎的簇通过使用成熟茎作为起始材料的分株募集而获得,其主要通过浮床技术和用促生长组合物的处理,如本文所述。
作为从成熟茎中产生未成熟茎或者为种植准备成熟茎的一个示例性实例,可将成熟茎切成分段的节或段,如直径约1/2英寸(依赖所述茎的直径)及约1英寸至约11/2英寸至约2英寸至约3英寸长或者更长的段,并且其包含至少一个节(见图6)。在某些实施方案中,可收获草本植物的野生植株或栽培品种例如芦竹(A.donax),将其切成节区段或段,并且用季铵进行表面消毒或者灭菌。如果需要,可利用替代性灭菌技术,例如通过将所述茎浸入10%(V/V)乙醇和0.1%吐温80中15分钟,之后用无菌水洗涤。尽管不是必需的,灭菌可以减少环境的细菌污染。这些段之后可以插入到浮床上(见,例如,美国专利号7,052,912,其通过引用合并到本文中)或其他设备以促进芽伸长,并且用适当的培养基孵育。
通常,并且仅作为举例说明,所述浮床系统的条件涉及温度维持在约60°F至约80°F,含有肥料的水(如,有微量铁、锌、锰、铜、硼、钼和硫的氮磷钾肥料(NPK)),以及任选地生根激素(根据所用的植物或无性系的需求)。这些生根激素包括,例如吲哚乙酸、1-萘乙酸和吲哚-3-丁酸。生长素可以与或者不与细胞分裂素一起用在生根阶段。例如,NM通常以0.1mg/l至10mg/l更优选不超过约3mg/l的浓度用于植物培养中。特定的生长素及其确切浓度将依赖于所培养的芦竹(Arundo donax)或其他草本植物的无性系,并且这些IAA、NAA和IBA的浓度可通过实验确定。浮床中流体的pH通常为约4.5至约7.5,优选为约6.5。在某些实施方案中,去离子水可以用于在浮床中孵育成熟茎的段。
在某些实施方案中,如本文所述,可任选地用促生长组合物处理所述成熟的茎或其段以进一步刺激根引发,以及刺激根和芽的发育和增殖。尽管对成熟茎的处理是任选的,但是它可提供改善的存活率,如通过同时或几乎同时的根和芽的生长所测量的。例如,已经表明在这个阶段用促生长组合物处理的成熟茎存活率从约30%改善为约70%、75%、80%、85%、90%、95%或100%。在某些实施方案(例如约1周至约8周)中,这些经处理的成熟茎段通常产生未成熟茎的簇,其可根据本文提供的方法进行处理。或者,在某些实施方案中,部分地由于他们增加的存活率,经处理的成熟茎可以直接种植到土壤中以产生成熟植株,通常在用促生长组合物初始处理后约3天至21天(例如,约14天)或数周,并且可在约8个月内生产成熟茎。
成熟或未成熟茎生长的示例性空气温度范围是约15℃至约35℃,或者从约20℃至约30℃,或者从约24℃至约28℃。所述成熟或未成熟茎也可以生长在约25℃。在某些实施方案中,未成熟和成熟茎可在暴露于促生长组合物之前和之后孵育在去离子水或基于矿物质的土中。
收获后,之后可以根据本领域已知的技术种植经处理的未成熟或成熟茎。机械系统或手工种植系统等其他技术都是预期的(见图7)。或者,在某些实施方案中,该处理的未成熟茎能够保存(切成段的或未切成段的),例如用于发货,以及稍后种植。
在某些实施方案中,所述经处理的茎可以直接种植到土壤中,如在田间,或在容器中。在某些实施方案中,所述经处理的茎可以整个地种植,或者首先切成较小的段以方便种植,包括约1/2英寸至约11/2英寸至约21/2英寸至约3英寸至约4英寸或更大长度的段(见图7和8)。通常,所切成的段包含至少一个节,有时是在种植前有根和芽两者的节,或者有时是在种植几天内能产生根和芽的节。在某些实施方案中,经处理的茎或其段在没有任何其他处理(例如灭菌或清洁)以及没有任何植物检疫参与的情况下可以直接种植到土壤中,这是因为通常没有土壤颗粒附在茎上。或者,如果需要,则可首先在收获后(种植前)使经处理的茎接受含腊杀菌剂的处理,主要用以延迟干燥和抑制真菌生长。在某些实施方案中,例如在临种植前,可另外用生长组合物(如包含生长素/细胞分裂素/海生植物浓缩物/聚乙二醇(PEG)的组合物)处理所述经处理的茎或节。
仅用于例证并不限于此,经处理的茎或其区段可以水平地置于土壤中(例如,田间或容器中)土壤表面之下约1/4英寸至约6英寸的深度,其包括表面之下约1英寸至约3英寸的深度,并且以中心距中心从连续的至约8英寸间距排成行。在某些实施方案中,行间距可以是邻近的至中心距约8英寸。其他种植方法对本领域技术人员而言是显而易见的。
在某些实施方案中,可收获、修剪经处理的茎或者将其切成包含至少一个或两个或三个或更多个节的段,然后种植或生长在繁育床或其他设备(例如,浮床)中,而不是将经处理的茎种植到土壤中。这些实施方案可以用以增加或扩大植物储备等用途,其部分地涉及产生种茎的方法,其包括:(a)用下述组合物处理草本植物未成熟的茎或其段,所述组合物包含:约1ppm至约10000ppm的生长素,约1ppm至约10000ppm的细胞分裂素以及约1ppm至约250000ppm的聚天冬氨酸;(b)收获步骤(a)中所处理茎的一部分以生产种茎;(c)使步骤(b)中茎的剩余部分生长成未成熟茎;以及任选地(d)重复步骤(a)和(b)至少一次,从而产生种茎。在某些实施方案中,所述组合物还可包含至少一种约1ppm至约500000ppm的海生植物浓缩物、至少一种约1ppm至约250ppm的表面活性剂或者其两者。
仅作为例证,在上述步骤(a)中所述未成熟茎可首先如本文所述地通过使任选经处理的成熟茎在浮床中生长约1周至8周而获得,尽管可以利用其他方法,如通过修剪之前经处理的未成熟茎或将其切成段。用促生长组合物处理后,如上述步骤(a),根据多种示例性方法,上述步骤(b)中经处理的未成熟茎的一部分可以在合适的时间收获(例如,处理后约3天至约21天)。
如这个方法的一个实例,可通过如下所述收获所述经处理的未成熟茎:仅修剪该未成熟茎的上部并保留下部,例如下部的一个或两个或三个或四个节。如果需要,之后可将所述上部(即“种茎”)种植在土壤中(切成段的或未切成段的)。在某些实施方案中,该种茎可以在假根茎形成前收获或者修剪。“假根茎”指柔软的肉质覆盖根茎,其尚未发育出成熟根茎的表皮或坚固的保护鳞片。一般来说,假根茎的直径在约2厘米至约6厘米之间(见图10)。
修剪的茎的下部之后可以再生长成未成熟茎,如本文所述的(例如约10英寸至约25英寸高并且有4个至10个节的茎),以及因此用作母本植物。与上文相似,这个步骤可以进行约6天至约15天(包括之间的全部整数)、约1周至约8周、约2周至约6周、约3周至约4周,包括约1周、约2周、约3周、约4周、约5周、约6周、约7周或约8周。之后可以用促生长组合物处理这些再生长的未成熟茎(见上文步骤(d)),使之生长选定的时间段(例如,约3天至21天),然后根据上述的步骤(b)再一次收获,如通过修剪或取下未成熟茎的上部以得到另一批种茎。所述收获的种茎之后可以种植,并且母本植物的下部再生长成未成熟茎。如上所述,此方法的所述步骤可以根据需要进行重复(见上述步骤(d)),主要用以保持种茎的储备,以及快速增加或扩大植物储备。在某些实施方案,所述种子储备可以间隔4周至10周收获。在任何一点上,所述经处理的未成熟茎中的某些可以直接种植到土壤中(切成段或未切成段的),或者保存备用或者用以发货或其两者。
作为另一个实例,所述经处理的未成熟茎可以通过将步骤(a)中的茎切成小段或小节(例如,约1/2英寸至约11/2英寸至约2英寸至更大长度以及有至少一个或两个节)而获得。这些小节之后可以置于繁育床或其他设备,任选地用植物激素(例如,本发明的促生长组合物)处理或孵育,并且如本文所述地生长成未成熟茎(见上述步骤(c))(例如,茎高约10英寸至约25英寸并且有约4个至12个节)。该步骤可以进行约6天至15天(包括其中的全部整数),约1周至约8周,约2周至约6周,约3周至约4周,包括约1周、约2周、约3周、约4周、约5周、约6周、约7周或约8周。当准备好时,就可随后将这些未成熟茎用促生长组合物进行处理(见步骤(d)),如通过喷雾直至溢流,使其生长选定的时间段(例如,约3天至21天),之后根据步骤(b)再一次收获。根据需要,这些过程可以重复进行。
使用本文提供的方法,所述经处理的未成熟的茎通常在种植到土壤后(如果不是之前)约3天引发根和芽的形成。另外,该种植的茎通常在约12个月至约16个月内长成完全成熟的大小,在这个时间它们已准备好被收获。这种快速生长至成熟将草本植物(例如,不育草本植物)的典型繁育周期缩短了约12周。另外,如本文所述的,这些植物以最小的成本实现了健壮的成长,并且在没有无性系变异的情况下保留了亲本植物的全部遗传互补,使得它们对于需要无性系均一性的应用来说是理想的。
上文所述的多个实施方案可相互组合以提供其他的实施方案。在本说明书和/或本申请数据页上列出的所有美国专利、美国专利申请公开、美国专利申请、外国专利、外国专利申请以及非专利出版物通过引用以整体合并到本文中。如果有必要,可修改所述实施方案的某些方面以利用所述多个专利、申请和出版物的原理,从而提供其他的实施方案。
可在上文详细描述的教导下对实施方案做出这些和其他的改变。通常,在所附权利要求书中,所用的术语不应被解释为对本说明书和权利要求书中公开的具体实施方案的限制,而应被解释为包括所有可能的实施方案以及这些权利要求所要求权利的所有等同方案的全部范围。因此,权利要求不受本公开的限制。
Claims (72)
1.一种用于繁育不育草本植物的方法,其包括:
(a)用包含下列的组合物处理不育草本植物的茎或其段:1ppm至10000ppm的生长素、1ppm至10000ppm的细胞分裂素和1ppm至250000ppm的聚天冬氨酸;
(b)收获在步骤(a)中处理的茎;和
(c)种植在步骤(b)中收获的茎,
其中所述草本植物为(i)芦竹(Arundo donax)、大芦竹(Arundogigantium)、天竺葵(Geranium sagitatum)、奇岗(Miscanthus x giganteus)、白甘蔗(Saccharum officianarum)或另一甘蔗属物种、紫狼尾草(Pennisetum purpereum)、灯心草属植物(Juncus spp.)、藨草属植物(Scirpus spp.)、莎草属植物(Cyperus spp.)、薹草属植物(Carex spp.)、蔗茅属植物(Erianthus spp.)或香蒲属植物(Typhaspp.),或(ii)(i)的栽培品种,
其中所述生长素为吲哚丁酸(IBA)、吲哚-3-乙酸(IAA)、萘乙酸(NAA)、4-氯吲哚-3-乙酸(4-Cl-IAA)、2-苯基乙酸(PAA)、2,4-二氯苯氧乙酸、2-甲氧基-3,6-二氯苯甲酸、4-氨基-3,5,6-三氯吡啶甲酸,或其混合物,以及
其中所述细胞分裂素为苄基氨基嘌呤(benzylaminopurine,BA)、激动素、玉米素(Z)、二氢玉米素(DHZ)和异戊烯腺苷(IPA)、邻-topolin(oT)、间-topolin(mT)、邻甲氧基topolin(MeoT)、间甲氧基topolin(MemT)、苄基腺苷(benzladenine,BA)或其混合物。
2.根据权利要求1所述的方法,其中步骤(a)在原位实施。
3.根据权利要求1所述的方法,其中在步骤(a)中,所述草本植物的所述茎是未成熟茎或其段。
4.根据权利要求3所述的方法,其中所述未成熟茎10-25英寸高并具有4-10个节。
5.根据权利要求3所述的方法,其中所述未成熟茎为3至6周龄。
6.根据权利要求1所述的方法,其中在步骤(a)中,所述草本植物的所述茎是成熟茎的段。
7.根据权利要求1所述的方法,其中在步骤(a)实施以后3至20天实施步骤(b)。
8.根据权利要求1所述的方法,其中在步骤(a)实施以后14天实施步骤(b)。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其中所述不育草本植物是大芦竹植物。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述不育的草本植物为芦竹(Arundo donax)或其栽培品种。
11.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其中所述不育草本植物为(i)灯心草属植物(Juncus spp.)、藨草属植物(Scirpus spp.)、莎草属植物(Cyperus spp.)、薹草属植物(Carex spp.)、蔗茅属植物(Erianthusspp.)或香蒲属植物(Typha spp.),或(ii)(i)的栽培品种。
12.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其中所述草本植物为(i)天竺葵(Geranium sagitatum)、奇岗(Miscanthus x giganteus)、白甘蔗(Saccharum officianarum)或其他甘蔗属物种、紫狼尾草(Pennisetumpurpereum)、或(ii)(i)的栽培品种。
13.根据权利要求1所述的方法,其还包含1ppm至500000ppm的来自泡叶藻(Ascophyllum nodosum)的提取物。
14.根据权利要求1所述的方法,其还包含100ppm至1000ppm的来自泡叶藻的提取物。
15.根据权利要求1所述的方法,还包含1ppm至250ppm的表面活性剂。
16.根据权利要求15所述的方法,其中所述表面活性剂为Tween20。
17.根据权利要求1所述的方法,其中所述生长素为吲哚丁酸(IBA)、吲哚-3-乙酸(IAA)、萘乙酸(NAA)、2,4-二氯苯氧乙酸或其混合物。
18.根据权利要求1所述的方法,其中所述细胞分裂素为苄基氨基嘌呤(benzylaminopurine,BA)、激动素、玉米素(Z)苄基腺苷(benzladenine,BA)或其混合物。
19.根据权利要求1至8和13至18中任一项所述的方法,其中所述聚天冬氨酸为共聚-[(3-羧基丙酰胺)(2-(羧甲基)乙酰胺)]。
20.根据权利要求1至8和13至18中任一项所述的方法,其中所述生长素为100ppm至1000ppm。
21.根据权利要求1至8和13至18中任一项所述的方法,其中所述细胞分裂素为100ppm至1000ppm。
22.根据权利要求1至8和13至18中任一项所述的方法,其中所述聚天冬氨酸为500ppm至5000ppm。
23.一种用于原位处理草本植物的组合物,其包含:1ppm至10000ppm的生长素、1ppm至10000ppm的细胞分裂素和1ppm至250000ppm的聚天冬氨酸,
其中所述生长素为吲哚丁酸(IBA)、吲哚-3-乙酸(IAA)、萘乙酸(NAA)、4-氯吲哚-3-乙酸(4-Cl-IAA)、2-苯基乙酸(PAA)、2,4-二氯苯氧乙酸、2-甲氧基-3,6-二氯苯甲酸、4-氨基-3,5,6-三氯吡啶甲酸,或其混合物,以及
其中所述所述细胞分裂素为苄基氨基嘌呤(benzylaminopurine,BA)、激动素、玉米素(Z)、二氢玉米素(DHZ)和异戊烯腺苷(IPA)、邻-topolin(oT)、间-topolin(mT)、邻甲氧基topolin(MeoT)、间甲氧基topolin(MemT)、苄基腺苷(benzladenine,BA)或其混合物。
24.根据权利要求23所述的组合物,其还包含1ppm至500000ppm的来自泡叶藻的海生植物浓缩物。
25.根据权利要求23所述的组合物,其还包含100ppm至1000ppm的来自泡叶藻的海生植物浓缩物。
26.根据权利要求23所述的组合物,其还包含1ppm至250ppm的表面活性剂。
27.根据权利要求26所述的组合物,其中所述表面活性剂为Tween20。
28.根据权利要求23所述的组合物,其中所述生长素为吲哚丁酸(IBA)、吲哚-3-乙酸(IAA)、萘乙酸(NAA)、2,4-二氯苯氧乙酸或其混合物。
29.根据权利要求23所述的组合物,其中所述细胞分裂素为苄基氨基嘌呤(benzylaminopurine,BA)、激动素、玉米素(Z)、苄基腺苷(benzladenine,BA)或其混合物。
30.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述聚天冬氨酸为共聚-[(3-羧基丙酰胺)(2-(羧甲基)乙酰胺)]。
31.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述生长素为100ppm至1000ppm。
32.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述生长素为100ppm至300ppm。
33.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述生长素为300ppm至700ppm。
34.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述生长素为700ppm至1000ppm。
35.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述生长素为200ppm至400ppm。
36.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述生长素为400ppm至600ppm。
37.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述生长素为600ppm至800ppm。
38.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述生长素为800ppm至1000ppm。
39.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述生长素为750ppm至1700ppm。
40.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述细胞分裂素为100ppm至1000ppm。
41.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述细胞分裂素为100ppm至300ppm。
42.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述细胞分裂素为300ppm至700ppm。
43.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述细胞分裂素为700ppm至1000ppm。
44.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述细胞分裂素为200ppm至400ppm。
45.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述细胞分裂素为400ppm至600ppm。
46.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述细胞分裂素为600ppm至800ppm。
47.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述细胞分裂素为800ppm至1000ppm。
48.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述生长素为IBA。
49.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述生长素为IAA。
50.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述生长素为NAA。
51.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述生长素为IAA和NAA的混合物。
52.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述细胞分裂素为玉米素。
53.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述细胞分裂素为BA。
54.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述聚天冬氨酸为500ppm至5000ppm。
55.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述聚天冬氨酸为500ppm至1000ppm。
56.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述聚天冬氨酸为1000ppm至2000ppm。
57.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述聚天冬氨酸为2000ppm至3000ppm。
58.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述聚天冬氨酸为3000ppm至4000ppm。
59.根据权利要求23至29中任一项所述的组合物,其中所述聚天冬氨酸为4000ppm至5000ppm。
60.一种用于产生种茎的方法,其包括:
(a)用权利要求23至29中任一项所述的组合物处理不育草本植物的未成熟的茎或其段;
(b)收获步骤(a)中处理的茎的一部分用以产生种茎;
(c)使步骤(b)中茎的剩余部分生长为未成熟茎;和
(d)重复步骤(a)和步骤(b)至少一次,以此生产种茎,
其中所述草本植物为(i)芦竹(Arundo donax)、大芦竹(Arundogigantium)、天竺葵(Geranium sagitatum)、奇岗(Miscanthus x giganteus)、白甘蔗(Saccharum officianarum)或其他甘蔗属物种、紫狼尾草(Pennisetum purpereum)、灯心草属植物(Juncus spp.)、藨草属植物(Scirpus spp.)、莎草属植物(Cyperus spp.)、薹草属植物(Carex spp.)、蔗茅属植物(Erianthus spp.)或香蒲属植物(Typhaspp.),或(ii)(i)的栽培品种。
61.根据权利要求60所述的方法,其中步骤(a)在原位实施。
62.根据权利要求60所述的方法,其中所述未成熟茎为10至25英寸高并有4至10个节。
63.根据权利要求60所述的方法,其中所述未成熟茎为3至6周龄。
64.根据权利要求60所述的方法,其中在步骤(a)实施后3至20天实施步骤(b)。
65.根据权利要求60所述的方法,其中在步骤(a)实施后14天实施步骤(b)。
66.根据权利要求60所述的方法,其中在假根茎形成之前实施步骤(b)。
67.根据权利要求60所述的方法,其中在步骤(c)实施后1至8周开始步骤(d)。
68.根据权利要求60所述的方法,其中在步骤(c)实施后3至6周开始步骤(d)。
69.根据权利要求60所述的方法,其中所述不育草本植物为大芦竹(Arundo gigantium)植物。
70.根据权利要求69所述的方法,其中所述不育的草本植物为芦竹。
71.根据权利要求60所述的方法,其中所述草本植物为(i)灯心草属植物(Juncus spp.)、藨草属植物(Scirpus spp.)、莎草属植物(Cyperus spp.)、薹草属植物(Carex spp.)、蔗茅属植物(Erianthus spp.)或香蒲属植物(Typha spp.),或(ii)(i)的栽培品种。
72.根据权利要求60所述的方法,其中所述草本植物为(i)大芦竹、天竺葵、奇岗、白甘蔗或其他甘蔗属物种、紫狼尾草、或(ii)(i)的栽培品种。
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