CN103619167A - 用于植物中的胁迫缓解的组合物和方法 - Google Patents

用于植物中的胁迫缓解的组合物和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103619167A
CN103619167A CN201280016424.6A CN201280016424A CN103619167A CN 103619167 A CN103619167 A CN 103619167A CN 201280016424 A CN201280016424 A CN 201280016424A CN 103619167 A CN103619167 A CN 103619167A
Authority
CN
China
Prior art keywords
plant
approximately
cell division
basic element
growth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201280016424.6A
Other languages
English (en)
Inventor
J·斯托勒
A·利普泰
R·萨尔茨曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stoller Enterprises Inc
Original Assignee
Stoller Enterprises Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stoller Enterprises Inc filed Critical Stoller Enterprises Inc
Publication of CN103619167A publication Critical patent/CN103619167A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N65/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing material from algae, lichens, bryophyta, multi-cellular fungi or plants, or extracts thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N43/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds
    • A01N43/90—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having two or more relevant hetero rings, condensed among themselves or with a common carbocyclic ring system
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N33/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic nitrogen compounds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N33/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic nitrogen compounds
    • A01N33/02—Amines; Quaternary ammonium compounds
    • A01N33/06—Nitrogen directly attached to an aromatic ring system
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N43/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds
    • A01N43/713—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with four or more nitrogen atoms as the only ring hetero atoms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N47/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic compounds containing a carbon atom not being member of a ring and having no bond to a carbon or hydrogen atom, e.g. derivatives of carbonic acid
    • A01N47/08—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic compounds containing a carbon atom not being member of a ring and having no bond to a carbon or hydrogen atom, e.g. derivatives of carbonic acid the carbon atom having one or more single bonds to nitrogen atoms
    • A01N47/28—Ureas or thioureas containing the groups >N—CO—N< or >N—CS—N<
    • A01N47/36—Ureas or thioureas containing the groups >N—CO—N< or >N—CS—N< containing the group >N—CO—N< directly attached to at least one heterocyclic ring; Thio analogues thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N59/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing elements or inorganic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F11/00—Other organic fertilisers
    • C05F11/10—Fertilisers containing plant vitamins or hormones

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)

Abstract

本发明公开了缓解在环境胁迫生长条件例如高温下生长的植物中的植物自体吞噬和/或新近发育的细胞的细胞凋亡的组合物和方法。已发现当在开花过程中或正好在开花前应用时，细胞分裂素优选激动素对植物的根或叶子（即花和叶）的外源应用克服或至少显著缓解自体吞噬。实验结果指示，高温诱导的自体吞噬和后续的新细胞凋亡是植物组织中的细胞分裂素缺乏的结果。低浓度钾连同细胞分裂素一起的应用看起来通过扩大细胞分裂素减轻自体吞噬且增加作物生产力的效应来提供协同效应。

Description

用于植物中的胁迫缓解的组合物和方法
背景技术
1.技术领域
本发明一般涉及用于缓解植物自体吞噬或年长植物细胞降解为缺陷的新近形成的植物细胞供应营养素的方法和组合物，所述植物自体吞噬或年长植物细胞降解可在胁迫条件例如高温下的新植物细胞的发育（例如开花）过程中发生。此外，本发明涉及增强的种子发育和因此来自植物包括作物植物的增加的可收获谷粒产量，所述植物在发育和生长过程中经历环境上的胁迫生长条件。
2.相关技术描述
传统上，矿物肥料已占优势地应用于生长中的作物植物。然而，当外部胁迫阻碍成功的植物发育尤其是谷类或种子作物和/或其他作物发育时，困难出现。物理胁迫例如由太低或太高的环境温度且特别是高温施加的那些尤其是成问题的。此外，技术发展水平的农学实践不采用植物生长调节物，以克服植物由于此类胁迫在产生足够量的营养素例如糖以阻止自体吞噬中的困难（即先前形成的植物细胞通过新近形成的细胞调拨，以补偿细胞营养素的缺乏）。众所周知，矿物肥料提供作物生长和发育所需的十六种矿物质。已知信号分子(signaling molecule)例如植物生长调节物或其他分子通过某些基因的表达增强作物生产力。此外，已对植物生长调节物的用途及其对植物生长和发育的作用进行许多研究。然而，在本发明在本文中的公开内容以前，仍不知道某些“信号分子”的应用通过缓解由环境胁迫例如高生长温度引起的植物自体吞噬来改善植物生产力。
考虑研究用于改善食物生产的技术和组合物的绝对量以及对于供给指数人口增长的更大食物生产的连续需要，尤其考虑到更高的环境温度和其他更严苛的生长条件，存在对于改善植物生产力的改良方法和组合物的长期感受到和未满足的需要。
3.本发明目的的鉴定
本发明的目的是实现下述中的一个或多个：
提供增强作物植物的生产力和生长的方法和组合物；
提供增强在严苛环境胁迫下生长的作物植物的生产力和生长的方法和组合物；
提供增强在高温条件下生长的植物的生产力和生长的方法和组合物；
提供增加植物的营养素合成的方法和组合物；
提供缓解植物自体吞噬和/或细胞凋亡的方法和组合物；
提供在作物生长的生殖阶段前，增强在作物生长的营养阶段过程中的生产力和作物生长的方法和组合物；
提供通过增加用于谷粒增大(grain sizing)的水可用度来增强在高温胁迫下的谷类作物的种子大小和因此作物产量的方法和组合物；和
提供通过增加用于谷粒增大的水可用度来增强在高温胁迫下的谷类作物的种子大小和因此作物产量的方法和组合物。
本发明的其他目的、特点和优点根据下述说明书和附图对于本领域技术人员将是显而易见的。
发明内容
上文鉴定的目的连同本发明的其他特点和优点并入方法和组合物内，用于使植物尤其是作物植物成长为对胁迫生长条件例如高温是更能生产和/或反弹的。当生长温度太高时，花和后续胚（种子）的发育已知是受损的，具有作物谷粒或其他类型的农学收获物的生产力受损并且作物产量可急剧降低的伴随结果。在极端生长条件例如高温下，植物经历无法产生进行正常合成代谢过程（即花和胚/种子发育）所需的营养素例如糖。为了补偿这种营养素缺乏，在这些胁迫条件下生长的植物一般经历自体吞噬或自我调拨，以确保新近形成的细胞的所需营养素。
已发现植物生长调节物/激素细胞分裂素对植物冠层（即叶和花）的外源应用，通过诱导足够营养素（即糖）的必需生产用于新植物细胞的生长（即成功和完全的种子发育）而阻止此类自体吞噬。认为控制增加水平的光合产物（即植物糖/能量生产者）的基因通过细胞分裂素的外源应用触发。另外，已发现低浓度的钾连同细胞分裂素一起的应用显著增加细胞分裂素的效应。此类结果对于此类低钾浓度是出乎意料的，因为它们不同于通常归于肥料级钾的更高应用率的生理效应。认为低浓度的钾的应用在刺激特定基因（例如表达细胞分裂素效应的基因）转录中很像其他信号分子（例如激素）起作用，或提供增强水平的能量或增强对增加产量有作用的其他激素例如脱落酸或对其的应答性。来自低浓度钾和细胞分裂素对生长中的植物的应用的协同作用也可以在更低的胁迫生长条件下实现。
公开的组合物及其应用方法代表缓解植物自体吞噬和任何跟着发生的细胞凋亡的实际方法，所述植物自体吞噬和任何跟着发生的细胞凋亡起因于胁迫性植物生长条件，例如高温。该方法优选包括在植物开花开始时或前后（例如在减数分裂过程中和当花粉即将进入裂开时），植物激素主要是细胞分裂素对植物的叶子(foliage)和/或花的应用。这种自体吞噬抑制剂优选是细胞分裂素，激动素(kinetin)，然而，其他形式的细胞分裂素可单独或组合使用，例如玉米素、多个形式的玉米素、N6-苄基腺嘌呤、N6-(δ-2-异戊基)腺嘌呤、1,3-二苯基脲、噻苯隆、CPPU（氯吡脲）或具有细胞分裂素样活性的其他化学制剂。优选但任选地，低浓度的钾也连同植物激素一起应用，以增强如先前描述的植物激素的效应。
在第一个步骤中，准备细胞分裂素植物激素以应用于待处理的植物。细胞分裂素植物激素优选作为水溶液应用于植物。因此，准备细胞分裂素植物激素可包括下述行为中的一个或多个：将细胞分裂素植物激素在足够的水中稀释，以产生在应用的混合物/组合物中所需浓度的细胞分裂素；将低浓度的钾加入细胞分裂素植物激素混合物/组合物中，以增强所应用的细胞分裂素的效应；将细胞分裂素植物激素连同或不连同钾（或其含水混合物）一起装载到喷雾器或槽内以后续应用于待处理的植物；校准喷雾器或定量施放器以计量对于待处理植物的所需量的细胞分裂素植物激素混合物；和将细胞分裂素植物激素连同或不连同钾（或其含水混合物）一起转运到待处理植物的场所。
优选地，在未稀释的水溶液中的细胞分裂素浓度范围为约0.01%至约0.10%。商购可得的未稀释的细胞分裂素溶液X-Cyte（Stoller USA,Houston,Texas的产品）供应优选的约0.04%的细胞分裂素浓度。在优选的细胞分裂素浓度时，未稀释的细胞分裂素水溶液在第二个步骤中应用于待处理的植物，其比率为约1/4至4品脱溶液/英亩生长中的植物和更优选1至2品脱溶液/英亩生长中的植物。此类应用等于约0.09至约0.76克细胞分裂素/英亩生长中的植物的比率（在60加仑水/英亩中稀释），并且更优选约0.19至约0.38克细胞分裂素/英亩生长中的植物的比率（在60加仑水/英亩中稀释）。如果钾与细胞分裂素一起应用，则优选以极低浓度应用。钾应用率优选为约1/4磅至约2磅/英亩，更优选为约1/2磅至约1-1/2磅/英亩，并且最优选约1磅/英亩。细胞分裂素和/或钾可以相同浓度如上所述应用于叶或土壤。它可以任何合适方式例如在接近植物根的开放犁沟中应用于土壤，所述犁沟随后可关闭。它还可与多种形式的灌溉例如尤其是高架或滴灌带或犁沟灌溉一起应用。
附图说明
作为示出和非限制性，本发明基于附图在下文中详细描述，其中：
图1是测试在高温生长条件下的受损种子/长角果发育是否由营养素/糖不足引起的实验结果的直方图，所述营养素/糖不足可促成新近形成的植物细胞经由自体吞噬的细胞凋亡；和
图2是验证图1中获得的结果的实验数据的直方图，即由自体吞噬引起的高温产量减少主要是由于植物生长调节物/激素细胞分裂素的不足。
具体实施方式
本发明的优选实现解决了现有技术的一个或多个缺陷且并入先前鉴定的至少一个目的。本发明采用植物生长调节物，优选细胞分裂素，已发现当所述植物生长调节物适当应用于植物时，增强足够营养素例如糖的合成和转移，以用于在胁迫条件例如高温下生长的植物生殖部分（例如特别是花粉）的生长和发育。为了本发明的目的，高生长温度包括超过约25摄氏度（77华氏度）的生长温度，但更通常超过约30摄氏度（86华氏度）的生长温度。即使大于约20摄氏度（68华氏度）的温度也可视为“高”温，取决于植物类型（例如小麦、大麦和黑麦）和/或地点（例如与地球两极的距离）。已发现此类高温损害作物植物生产力。这被认为是由于高温在植物中的细胞分裂素植物激素减少的结果。
在植物组织中的细胞分裂素水平中的减少促成健康植物组织的自体吞噬—自我调拨，以提供生殖发育的所需营养素。自体吞噬的胁迫可损害种子形成（Cheikh等人1994）、生殖器官的结构强度和/或物理完整性（和因此成功的卵受精）（Liptay等人1994）、细胞排列和器官功能性（Lolle等人1998）、细胞复制（Takahshi等人2008）和细胞生长（Szekeres等人1996）。这些胁迫效应是由于预形成的组织在先前提及的多个植物生长和发育过程中的自体吞噬。此外，这个自体吞噬导致潜在的作物产物的细胞凋亡，从而显著减少作物产量。
细胞分裂素对植物的花和叶（即叶子）的外源应用提供空间上需要的生长调节物信号效应，所述效应是用于由年幼的新细胞使用的营养素/糖的增强合成所需的。细胞分裂素和/或钾也可以相同浓度应用于植物在其中生长的土壤。它可以任何合适方式例如在接近植物根的开放犁沟中应用于土壤，所述犁沟随后可关闭。它还可与多种形式的灌溉例如尤其是高架或滴灌带或犁沟灌溉一起应用。经由细胞分裂素应用的营养素合成的增强被认为导致生物组织的更完全发育以用于植物生殖。具体地，营养素/能量的足够供应的可用度导致雄性精子的成功发育，包括负责其发育的多个组织和生物信号。足够的能源也帮助其中精子受套保护的花粉发育的多个阶段。此外，足够的营养素/能量可用于在雄性精子从花粉粒通过发育中的花粉管进入雌性子房内以用于卵受精的旅程中帮助该雄性精子。因此，细胞分裂素应用导致作物植物的种子胚和相关组织的成功形成，从而克服自体吞噬和任何产生的细胞凋亡。
另外，已发现低浓度的钾连同细胞分裂素一起的应用基本上增加细胞分裂素对植物组织的效应。此类结果是出乎意料的，且不同于通常归于一般肥料级钾的更高应用率的生理效应。更高应用的钾浓度的生理效应包括：维持植物中的膨胀度且从而确保水供应，中和帮助稳定细胞质的pH的阴离子，和一般的代谢过程。为了诱导这些生理效应，应用的钾浓度必须是一般肥料级别。本文公开的用于信号效应的钾的低浓度比一般的钾肥料应用低至少百分之十，例如授予Nooden等人的美国专利4,581,056或A.A.Csizinszky,Foliar and Soil-Applied Biostimulant Studies withMicroirrigated Pepper and Tomato,103Proc.Fla.State Hort.Soc.113-17(1990)中描述的那些。认为以低浓度应用的钾在帮助特定基因（例如响应所应用的细胞分裂素而表达的基因）转录中很像其他信号分子（例如激素）起作用。如果钾与细胞分裂素一起应用，则优选以约1/4磅至约2磅/英亩、更优选约1/2磅至约1-1/2磅/英亩、最优选约1磅/英亩的极低浓度应用。已发现钾的信号效应对于大于约2磅/英亩的钾应用率渐增地减少。
本发明的优选实现促进营养素/糖的成功合成，使得这些营养素/糖（即化学能量）可转移至发育中的雄株器官。该方法优选包括在植物开花时或前后，植物激素主要是细胞分裂素对植物的叶子和/或花的应用。细胞分裂素应用的潜在有效性时期可范围为花出现前数周、一直到且包括花出现、授粉和在后续胚发育过程中。优选时间是在减数分裂过程期间，这时花粉母细胞未能分化或未能分裂。这个减数分裂时间在双子叶植物中在花芽分化后但在花开放前的间隔过程中发生。在单子叶植物例如谷类中，它大致对应于谷类发育中的“早期孕穗”期（Feekes分期10.0）。另一优选时间是在来自绒毡层和花粉囊的花粉释放过程中，这时花粉即将进入裂开（或脱落）。在双子叶植物中，这一般属于范围为紧在花开放前一直到花死亡且脱离植物的时期内。在单子叶植物中，花粉释放大致对应于谷类发育中的Feekes分期(10.5.1)。在开花后的细胞分裂素应用还可增强在高温生长条件下的胚发育且从而增加产量。
自体吞噬抑制剂优选是细胞分裂素，激动素，然而，其他形式的细胞分裂素可单独或组合使用，例如玉米素、多个形式的玉米素、N6-苄基腺嘌呤、N6-(δ-2-异戊基)腺嘌呤、1,3-二苯基脲、噻苯隆、CPPU（氯吡脲）或具有细胞分裂素样活性的其他化学制剂。优选但任选地，低浓度的钾也连同植物激素一起应用，以增强植物激素细胞分裂素的效应。
在第一个步骤中，准备细胞分裂素植物激素以应用于待处理的植物。细胞分裂素植物激素优选作为水溶液应用于植物。农用化学品的应用可以本领域技术人员众所周知的几种方法中的任一种实现，包括但不限于喷雾、滴线、侧施等。因此，准备细胞分裂素植物激素可包括下述行为中的一个或多个：将细胞分裂素植物激素在足够的水中稀释，以产生在应用的混合物/组合物中所需浓度的细胞分裂素；将低浓度的钾加入细胞分裂素植物激素混合物/组合物中，以增强所应用的细胞分裂素的效应；将细胞分裂素植物激素连同或不连同钾（或其含水混合物）一起装载到喷雾器或槽内以后续应用于待处理的植物；校准喷雾器或定量施放器以计量对于待处理植物的所需量的细胞分裂素植物激素；和将细胞分裂素植物激素连同或不连同钾（或其含水混合物）一起转运到待处理植物的场所。
优选地，在未稀释的水溶液中的细胞分裂素浓度范围为约0.01%至约0.10%。商购可得的未稀释的细胞分裂素产品X-Cyte（Stoller USA,Houston,Texas的产品）供应优选的约0.04%的细胞分裂素浓度。在优选的细胞分裂素浓度时，未稀释的细胞分裂素水溶液在第二个步骤中应用于待处理的植物，其比率为约1/4至4品脱溶液/英亩生长中的植物和更优选1至2品脱溶液/英亩生长中的植物。此类应用等于约0.09克至约0.76克细胞分裂素/英亩生长中的植物的比率（对于喷雾/应用的溶液在60加仑水/英亩中稀释），并且更优选约0.19至约0.38克细胞分裂素/英亩生长中的植物的比率（对于喷雾/应用的溶液在60加仑水/英亩中稀释），取决于具体植物/作物种类。因此，如上文公开的，应用于生长中的植物的细胞分裂素量（1至2品脱未稀释的细胞分裂素溶液/英亩，这等于0.1ppm至1.66ppm喷雾/应用溶液的细胞分裂素/英亩）比对于生长中的植物的先前细胞分裂素应用低得多。事实上，优选的应用率比其他报道的细胞分裂素应用范围（如由N.G.Denny,User Guide of Plant Growth Regulators建议的，其为约20ppm至约400ppm）低超过十倍。如果花发育的持续时间是过长的，则对于新近发育中的花可能需要重复应用。
细胞分裂素和/或钾（下文更详细地讨论的）可以相同浓度应用于植物的叶或土壤。它可以任何合适方式例如在接近植物根的开放犁沟中应用于土壤，所述犁沟随后可关闭。它还可与多种形式的灌溉例如尤其是高架或滴灌带或犁沟灌溉一起应用。
如果钾连同细胞分裂素一起应用，则也优选以低浓度应用。（作为另外一种选择，钾可在细胞分裂素的分开应用前或后应用。然而，此类分开应用不是最佳的，因为它们是能量和时间更加密集的。）钾优选作为钾盐例如在钾碱中发现的那种应用，然而，同样可采用本领域技术人员已知的其他形式的钾。钾应用率优选为约1/4磅至约2磅/英亩（等于约500ppm至约4,000ppm喷雾溶液的钾/英亩），更优选约1/2磅至约1-1/2磅/英亩，并且最优选约1磅/英亩。对生长中的植物应用低浓度细胞分裂素连同低浓度钾的协同效应可能并不限于高胁迫生长条件，还可在较低胁迫生长条件下实现。
本发明的优选实现还在下述几个实例中描述。然而，这些实例决不意味着且不应解释为限制本文公开的本发明的范围。
实例1
进行实验以测定当适当应用于在高温环境中生长的植物时，植物生长调节物细胞分裂素增强糖水平且增加糖转移至植物的能量缺乏部分的程度。这些实验也设计为测定在高温胁迫下的植物组织是否遭受两个潜在问题中的一个或两个：首先，在高温胁迫下，在植物组织中是否存在细胞分裂素的缺乏。其次，在高温胁迫下，是否存在细胞分裂素的降解（这为调节植物组织中的植物生长调节物平衡的正常过程，在这种情况下通过减少植物组织中的活跃细胞分裂素的量）。
如图1和2中所示，来自这些实验的数据明确指示由在其开花阶段过程中受高温胁迫的植物遭受的问题是在植物的生殖组织中细胞分裂素的不足。结果还显示如本文公开的合适的外源细胞分裂素应用增加在高温生长环境中的植物发育和作物产量（即增加适当发育的种子数目和质量，从而增加收获时的产量）。图1是测试在高温生长条件下的受损种子/长角果发育是否由营养素/糖不足引起的实验结果的直方图，所述营养素/糖不足可促成新近形成的植物细胞通过自体吞噬的细胞凋亡，并且图2是验证图1中获得的结果的实验数据的直方图，即由自体吞噬引起的高温产量减少主要是由于植物生长调节物/激素细胞分裂素的不足。
这些实验采用其基因组早在2000年即得到作图的模式作物植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)。为了确保均匀性，选择测试植物以使得它们处于开始的开花阶段中且跨越组具有平衡数目的花。对照试剂以及所有测试试剂均在含有0.01%超级传播者（得自General Electric）的水溶液中应用于测试植物的叶和花（即叶子）。如图1中所示，由0.01%
Figure BDA0000390055280000082
超级传播者的水溶液组成的对照试剂(Ctl)应用于对照植物组。由以100μg/l(0.1ppm)的N-(2-氯-吡啶-4-基)-N-苯基-脲(CPPU)组成的第二测试试剂应用于第二植物分组，以测试在种子形成中的困难是否是由于细胞分裂素不足或分解植物中的细胞分裂素的过度活跃酶。测试的第三和第四试剂由6-苄基腺嘌呤(6-BA)和激动素(KIN)—两种细胞分裂素组成—各自以100μg/l(0.1ppm)的比率应用。最后，测试的第五和第六试剂由作为可容易获得的能源应用的、分别在20mM(SUC20)和100mM(SUC100)的溶液中应用的蔗糖组成。
在热暴露前的一天时和再次在热暴露开始后的四天时，将制备为所述浓度/剂量的测试试剂的水溶液喷雾到拟南芥的花和叶（即叶子）的测试组上直至溢流。热暴露的总持续时间是十四(14)天。生长温度在日间十六(16)小时过程中维持在33-36摄氏度，并且在夜间八(8)小时过程中维持在约25摄氏度。实验在附上聚(甲基丙烯酸甲酯)的架子即附上
Figure BDA0000390055280000083
的架子上进行，其中使用四个双重荧光灯和恒温器控制的排风扇。正好在实验开始前和再次在热暴露处理十四(14)天后，计数充满发育的种子的种子荚（即长角果）（长>7mm和/或宽>1mm和/或荷有种子的长角果）。
如图1中所示，植物生长调节物细胞分裂素可缓解在植物组织中由高生长温度引起的糖缺乏，从而阻止自体吞噬。这个结果由细胞分裂素测试试剂—6-苄基腺嘌呤(6-BA)和激动素(KIN)中增加的种子（即长角果）数目指示。由N-(2-氯-吡啶-4-基)-N-苯基-脲(CPPU)测试试剂（即细胞分裂素氧化酶抑制剂）遇到的轻微阴性结果与由细胞分裂素测试试剂遇到的阳性结果组合，明确指示高温诱导的自体吞噬问题是由于细胞分裂素不足（即用于新近形成的细胞的能量合成的缺乏）。应当指出两种蔗糖测试试剂也缓和糖/光合产物缺乏，从而阻止植物自体吞噬。然而，蔗糖测试试剂提供昂贵的、暂时缓解，因为蔗糖在原位快速分解。
图2呈现加强对于先前实验（图1）获得的结果的另外一组实验结果。第二个实验以与第一个实验相同的方式并且使用与第一个实验相同的对照和测试试剂浓度进行，除了CPPU应用外。因此，在热暴露前的一天时和再次在热暴露开始后的四天时，将除了CPPU外的如第一个实验中使用的各自水溶液喷雾到拟南芥叶子的测试组上直至溢流。热暴露的总持续时间是十四(14)天。生长温度在日间十六(16)小时过程中维持在33-36摄氏度，并且在夜间八(8)小时过程中维持在约25摄氏度。实验在附上聚(甲基丙烯酸甲酯)的架子即附上
Figure BDA0000390055280000091
的架子上进行，其中使用四个双重荧光灯和恒温器控制的排风扇。正好在实验开始前和再次在热暴露处理十四(14)天后，计数充满发育的种子的种子荚（即长角果）（长>7mm和/或宽>1mm和/或荷有种子的长角果）。第二个实验的结果可与第一个实验的结果类似地解释，从而证实植物生长调节物细胞分裂素可缓解在植物组织中由高生长温度引起的糖缺乏，从而减少自体吞噬。
实例2
在这个实例中，在Gustine,California观察到在开花开始时和其后二至四周对田间生长的豆类（即利马豆）应用的植物生长调节物细胞分裂素（具体为激动素）的效应。记录直到约35摄氏度的生长温度。表2（下文）提供了这个重复、随机化实验的结果。当激动素的水溶液正好在开花前以一品脱/英亩或两品脱/英亩的比率应用于利马豆叶子时，利马豆产量显著增加（即更少的种子屈服于自体吞噬和种子死亡或虚脱）。5%的“t”检验差异是显著的。
表1：对于以0品脱/英亩、1/2品脱/英亩、1品脱/英亩和2品脱/英亩的比率，在开花时的激动素溶液应用的作物产量
Figure BDA0000390055280000101
实例3
在这个实例中，观察到连同低浓度钾一起应用的植物生长调节物/激素细胞分裂素的效应。如先前公开的，田间应用的细胞分裂素是X-Cyte。在经过三年时期在Ohio进行的这些非重复的田间试验中，对田间玉米应用以1/2磅至1磅/英亩的钾和以1品脱/英亩的细胞分裂素。通过应用钾加上细胞分裂素获得的平均产量增加是约十五(15)蒲式耳/英亩。
实例4
在这个实例中，观察到在生长的生殖阶段前的多个时间应用的植物生长调节物细胞分裂素（具体为激动素）的效应。在表2中，V7、V10、V13和V16指的是玉米植物的生长阶段。V7指的是其中第七叶的颈圈可见的生长阶段，V10指的是其中第十叶的颈圈可见的生长阶段，V13指的是其中第十三叶的颈圈可见的生长阶段，并且V16指的是其中第十六叶的颈圈可见的生长阶段。V16还正好在生长的生殖阶段前。玉米作物在Weslaco,Texas中生长。水的水平是无（即，仅仅下雨被称为干地），或通过“滴灌带”滴注（即滴灌，从而应用足够的水用于更佳的作物生长）。给出关于产量（以蒲式耳/英亩测量的）和种子重量（以克/1,000个仁测量的）的结果。T检验指示是否存在差异。使用外源细胞分裂素（在这种情况下为激动素）的所有处理以非常显著的形式增强产量。对于未处理的对照和外源应用的细胞分裂素，种子大小一般随着更佳的供水大约相同地增加。然而，在干地条件下（不添加水或灌溉），细胞分裂素处理以非常显著的方式增加种子大小超过未处理的对照。
表2：在生长的生殖阶段前用细胞分裂素（在这种情况下为激动素）处理田间生长的玉米作物对处理对作物产量（以谷粒的蒲式耳/英亩测量的）和种子大小（以克/1,000个种子仁测量的）的作用。
Figure BDA0000390055280000111
Figure BDA0000390055280000121
单独书写公开内容的摘要用于给美国专利商标局(United States Patentand Trademark Office)和大多数公众提供通过其由粗略检查快速测定技术公开内容的本质和要旨的方式，并且它代表一个优选实现并且不指示本发明整体的本质。
虽然本发明的一些实现已详细示出，但本发明并不限于所示实现；公开的实现的修饰和适应是本领域技术人员可想到的。此类修饰和适应在如下文权利要求中所示的本发明的精神和范围中。

Claims (16)

1.一种缓解在高胁迫环境条件下生长的植物中的植物自体吞噬的方法，所述方法包括下述步骤：
准备植物激素以应用于植物，所述植物激素主要是细胞分裂素，和
在开花过程中或正好在开花前，将在水溶液中的所述植物激素应用于所述植物，所述水溶液具有约0.01重量%至约0.1重量%细胞分裂素的浓度，所述水溶液以约1/4品脱至约4品脱/英亩的比率应用于所述植物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中
所述水溶液应用于所述植物的叶子或花。
3.根据权利要求1所述的方法，其中
所述水溶液应用于所述植物在其中生长的土壤。
4.根据权利要求1所述的方法，其中
所述高胁迫环境条件是大于约30摄氏度的日间温度。
5.根据权利要求4所述的方法，其中
所述大于30摄氏度的日间温度在开花过程中或正好在开花前发生。
6.根据权利要求1所述的方法，其还包括下述步骤：
将钾以约1/4磅至约2磅钾/英亩的比率应用于所述植物的叶子或花。
7.根据权利要求1所述的方法，其还包括下述步骤：
将钾以约1/4磅至约2磅钾/英亩的比率应用于所述植物在其中生长的土壤。
8.一种耕作方法，其包括下述步骤：
准备自体吞噬抑制剂以应用于生长中的植物，所述自体吞噬抑制剂由植物激素组成，所述植物激素包括细胞分裂素，
准备钾盐以应用于所述生长中的植物，和
在开花过程中或正好在开花前，将在水溶液中的所述自体吞噬抑制剂和所述钾盐应用于所述生长中的植物的叶子或花，或所述植物在其中生长的土壤，所述水溶液应用于所述生长中的植物，以使得每英亩生长中的植物应用约0.09克至约0.76克的细胞分裂素。
9.根据权利要求8所述的耕作方法，其中
所述钾盐以约1/4磅至约2磅钾盐/英亩的比率应用于所述生长中的植物的叶子或花，或所述植物在其中生长的土壤。
10.一种种植植物的方法，所述方法包括下述步骤：
准备植物激素和钾以应用于在超过约20摄氏度的平均日间温度中生长的植物的叶子或花，所述植物激素具有细胞分裂素作为主要组分，和
在开花过程中或正好在开花前，将所述植物激素和所述钾的水溶液应用于所述植物的叶子或花，或所述植物在其中生长的土壤，所述细胞分裂素以约0.09克/英亩至约0.76克/每英亩的比率应用于所述植物。
11.根据权利要求10所述的方法，其中
所述钾以约1/4磅至约2磅/英亩的比率应用于所述植物的叶子或花，或所述植物在其中生长的土壤。
12.根据权利要求10所述的方法，其中
所述超过约20摄氏度的平均日间温度在开花过程中或正好在开花前发生。
13.根据权利要求10所述的方法，其中
所述平均日间温度超过约30摄氏度。
14.一种用于缓解生长中的植物的环境胁迫的组合物，所述组合物包含：
主要包括细胞分裂素的植物激素，所述细胞分裂素以约0.1ppm至约3.4ppm细胞分裂素的浓度存在于所述组合物的水溶液中，所述组合物是在超过30摄氏度的平均日间生长温度下有效减轻植物自体吞噬的量。
15.根据权利要求14所述的组合物，其还包含
以约500ppm至约4,000ppm钾盐的浓度存在于所述组合物中的钾盐。
16.一种用于减轻生长中的植物的环境胁迫的组合物，所述组合物包含：
具有细胞分裂素作为主要组分的植物激素，所述细胞分裂素以这样的浓度存在于所述组合物的水溶液中，所述浓度使得当所述组合物如此应用时，每英亩的所述生长中的植物可应用约0.09克至约0.76克的细胞分裂素，所述组合物是在超过30摄氏度的平均日间生长温度下有效减轻植物自体吞噬的量，和
以这样的浓度存在于所述组合物的所述水溶液中的钾盐，所述浓度使得当所述组合物如此应用时，每英亩的所述生长中的植物可应用约1/4磅至约2磅的钾盐。
CN201280016424.6A 2011-03-29 2012-03-28 用于植物中的胁迫缓解的组合物和方法 Pending CN103619167A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161469044P 2011-03-29 2011-03-29
US61/469,044 2011-03-29
US13/429,414 2012-03-23
US13/429,014 US20120252673A1 (en) 2011-03-29 2012-03-23 Composition and method for stress mitigation in plants
PCT/US2012/030981 WO2012135366A1 (en) 2011-03-29 2012-03-28 Composition and method for stress mitigation in plants

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103619167A true CN103619167A (zh) 2014-03-05

Family

ID=46927999

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280016424.6A Pending CN103619167A (zh) 2011-03-29 2012-03-28 用于植物中的胁迫缓解的组合物和方法

Country Status (21)

Country Link
US (3) US20120252673A1 (zh)
EP (1) EP2690953A4 (zh)
JP (1) JP5736502B2 (zh)
KR (1) KR101917898B1 (zh)
CN (1) CN103619167A (zh)
AR (1) AR088733A1 (zh)
AU (1) AU2012236529A1 (zh)
BR (1) BR112013025118A2 (zh)
CA (1) CA2831688C (zh)
CL (1) CL2013002812A1 (zh)
CO (1) CO6852085A2 (zh)
EC (1) ECSP13013004A (zh)
GT (1) GT201300230A (zh)
IL (1) IL228583A0 (zh)
MX (1) MX342520B (zh)
MY (1) MY161397A (zh)
PE (1) PE20140454A1 (zh)
PH (1) PH12013502036B1 (zh)
UY (1) UY33988A (zh)
WO (1) WO2012135366A1 (zh)
ZA (1) ZA201308079B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PE20230734A1 (es) 2015-01-14 2023-05-03 Stoller Ets Solucion no acuosa de regulador(es) de crecimiento vegetal y solvente(s) organico(s) polar(es) y/o semi-polar(es)
US10888090B2 (en) * 2015-06-30 2021-01-12 King Abdullah University Of Science And Technology Plant growth promoters and methods of using them
WO2017216005A1 (en) * 2016-06-14 2017-12-21 Syngenta Participations Ag Use of 6-anilino purine derivatives to improve heat stress tolerance of rice seedlings
WO2017216003A1 (en) * 2016-06-14 2017-12-21 Syngenta Participations Ag Abiotic stress tolerance
CN112931093B (zh) * 2021-01-29 2022-09-09 山东农业大学 一种缓解夏玉米多时段高温热害胁迫的化控方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4581056A (en) * 1983-05-11 1986-04-08 The Board Of Regents Of University Of Michigan, Corp. Of Michigan Synergistic senescence delaying foliar fertilizer composition and method of using same to delay senescence in field crops
CN1870892A (zh) * 2003-08-22 2006-11-29 斯托尔勒企业公司 通过调节植物激素水平、比率和/或辅因子来改善植物生长和作物生产力的方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6534446B1 (en) 1994-02-23 2003-03-18 Emerald Bioagriculture Corporation Method to mitigate plant stress
US20090265813A1 (en) 2005-08-31 2009-10-22 Mendel Biotechnology , Inc. Stress tolerance in plants
US6559099B1 (en) 2000-03-29 2003-05-06 Wisconsin Alumni Research Foundation Methods for enhancing plant health, protecting plants from biotic and abiotic stress related injuries and enhancing the recovery of plants injured as a result of such stresses
US8207091B2 (en) * 2004-03-02 2012-06-26 Stoller Enterprises, Inc. Methods for improving growth and crop productivity of plants by adjusting plant hormone levels, ratios and/or co-factors
WO2009067190A1 (en) 2007-11-19 2009-05-28 Purfresh, Inc. Systems and methods for applying particle films to control stress on plant tissues
CN102958347B (zh) 2009-09-28 2015-03-11 Fb科技控股公司 减少植物应激的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4581056A (en) * 1983-05-11 1986-04-08 The Board Of Regents Of University Of Michigan, Corp. Of Michigan Synergistic senescence delaying foliar fertilizer composition and method of using same to delay senescence in field crops
CN1870892A (zh) * 2003-08-22 2006-11-29 斯托尔勒企业公司 通过调节植物激素水平、比率和/或辅因子来改善植物生长和作物生产力的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
VEERASAMY MAHALAXMI 等: "Leaf Senescence and Protein Metabolism in Creeping Bentgrass Exposed to Heat Stress and Treated with Cytokinins.", 《J. AMER. SOC. HORT. SCI.》 *

Also Published As

Publication number Publication date
MX342520B (es) 2016-10-03
GT201300230A (es) 2015-03-09
US8932987B2 (en) 2015-01-13
ECSP13013004A (es) 2015-03-31
PE20140454A1 (es) 2014-04-19
US20150119247A1 (en) 2015-04-30
PH12013502036A1 (en) 2013-12-16
CA2831688C (en) 2019-09-24
AU2012236529A1 (en) 2013-11-14
JP5736502B2 (ja) 2015-06-17
CA2831688A1 (en) 2012-10-04
UY33988A (es) 2012-10-31
CL2013002812A1 (es) 2014-06-20
MX2013011343A (es) 2015-01-27
ZA201308079B (en) 2014-08-27
CO6852085A2 (es) 2014-01-30
PH12013502036B1 (en) 2013-12-16
EP2690953A4 (en) 2014-09-17
EP2690953A1 (en) 2014-02-05
WO2012135366A1 (en) 2012-10-04
JP2014509650A (ja) 2014-04-21
KR20140027187A (ko) 2014-03-06
NZ617147A (en) 2014-11-28
MY161397A (en) 2017-04-14
AR088733A1 (es) 2014-07-02
BR112013025118A2 (pt) 2016-07-19
IL228583A0 (en) 2013-12-31
KR101917898B1 (ko) 2018-11-12
US20120252673A1 (en) 2012-10-04
US20120295788A1 (en) 2012-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102875226B (zh) 一种番茄无土栽培用的植物营养液
CN103619167A (zh) 用于植物中的胁迫缓解的组合物和方法
CN102869260A (zh) 隔年结果的缓解
CN105452198A (zh) 用于改善植物性能的化合物和方法
RU2673127C2 (ru) Способ возделывания озимой пшеницы с применением ростостимуляторов в условиях аридной зоны северо-западного прикаспия
RU2444880C2 (ru) Способ борьбы с сорной растительностью при возделывании кукурузы
CN105010128A (zh) 一种杂交水稻的制种方法
CN109429952B (zh) 一种水稻早穗抑制剂及其应用
Rosanna et al. The effectiveness of paclobutrazol and organic fertilizer for the growth and yield of potatoes (Solanum tuberosum L.) in medium plain
CN110754362B (zh) 一种富硒金线莲的培养基及其培育方法
JPS60115501A (ja) 作物増収剤
Bewket Review on nitrogen: Forms, functions and effects on potato growth performance
CN111004062A (zh) 一种水稻增产用液肥及其制备方法和应用
CN103483071B (zh) 一种无残留果蔬膨大剂制剂及其生产方法和施药方法
RU2708914C1 (ru) Способ возделывания рыжика озимого на семена
Kumar et al. Technology gap analysis: effect of pgr on yield of muskmelon in Ambala (Haryana)
Prasad et al. Effect of Plant Growth Regulators on the Morphology, Flowering, Maturity, Yield Attributes, and Yield of Lentil (Lens culinaris L. Medik.)
CN102469789A (zh) 主食作物生产增收方法
RU2513232C1 (ru) Композиция на основе 24-эпибрассинолида для регулирования развития и защиты растений
RU2572342C1 (ru) Способ возделывания сахарной свеклы
CN112931100A (zh) 一种颗砂贡米秧苗培育方法
Bernhard et al. Foliar Micronutrients for Greater Corn Yield
Pandey Critical boron concentration and response of hydrolytic enzymes in maize (Zea mays L.) plants
NZ617147B2 (en) Composition and method for stress mitigation in plants
Gupta et al. Genetic Expression of Yield Ability in Wheat (Triticum aestivum L.) under Sulphydryl Enriched Biophysio-Environment

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20140305