CN104797135A - 种子包衣组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及种子处理组合物，其包含水性树脂和水分散性植物蛋白。本发明进一步涉及这些组合物的生产以及这些组合物的用途。

Description

种子包衣组合物

发明领域

本公开涉及种子处理组合物和包含所述种子处理组合物的种子。本发明进一步涉及制备所述种子处理组合物的方法和将所述种子处理组合物施加于种子的方法。本发明还涉及使植物生长的方法和种子处理组合物用于改善种子萌发和/或改善幼苗发育的用途。

发明背景

作物由种子成功定植依赖于一系列广泛的因素，包括播种的物种、种子的固有活力，土壤类型及其肥力，气候条件，年时，播种深度，土壤耕性，土壤耕作和播种的方法以及是否存在拮抗的或有益的生物例如杂草、昆虫、疾病、根瘤菌或菌根。

农民仅有机会控制这些因素中的一些因素；许多因素保持不受控制并能够(单独地或联合地)引起定植的延缓或减少。通常，农民尝试通过将材料(例如除草剂和肥料)施加于待种植土地的全部区域来克服这些不利条件中的一些条件。这样大面积的应用是昂贵的，并且如果定植不充分或完全失败，则存在相当大的经济损失风险。

替代性的方法是以邻近种子的“带”施加材料或者以种子“包衣”的形式将材料施加于种子本身以尝试提高处理效力。种子包衣是以这样的方式施加所需材料的机制，所述方式使所需材料在种子-土壤交界面影响种子或土壤。因此，种子包衣提供包装有效量材料的机会以使它们能够影响每粒种子的微环境。农民无须处理他们剩余的大块土壤，因此可节约所需的投入和施加它们的相关成本。

因此，可施加种子包衣以掺入将保护种子免受昆虫和微生物伤害的成分或者将有助于种子萌发的成分。

发明内容

本发明涉及可被用于处理种子的组合物。换言之，本发明涉及种子处理组合物。典型地，这些组合物的形式将是沉积在种子上的含水的微米薄膜。但它们可兼容其它类型的种子包衣，例如结壳(encrustment)和丸粒化包衣(pelleting)。

所述种子处理组合物基于水分散性植物蛋白(优选地脱酰胺小麦谷蛋白)和水性树脂的混合物。换言之，本发明的种子处理组合物是基于聚合物的种子包衣。

掺入水分散性植物蛋白(优选地脱酰胺谷蛋白)的基于聚合物的种子包衣的优势包括：

-生物降解性；

-持续性；和

-掺入的分散性植物蛋白的降解产生将刺激幼苗生长的游离氨基酸。

观察到的与本发明所述种子处理组合物相关的另外优势包括：

-易于获得已知和通用的制剂知识以生产非常薄的疏水性或亲水性包衣；

-能够利用先进的包衣方法如流化床包衣法(目前使用小规模的原始施加设备，从而导致高人工成本)。

根据本发明，因此提供包含水性树脂和水分散性植物蛋白的种子处理组合物。

本发明还涉及：

-包含本发明的种子处理组合物的种子；

-制备种子处理组合物的方法，所述方法包括：

i.在含水溶液中分散水分散性植物蛋白；和

ii.将获得的分散的植物蛋白与水性树脂混合。

-将种子处理组合物施加于种子的方法，所述方法包括：将本发明的种子处理组合物喷涂、浸涂或刷涂在种子上；

-使植物生长的方法，所述方法包括：

a)播种本发明的种子；和

b)使植物从种子开始生长；和

-本发明的种子处理组合物用于改善种子萌发和/或改善幼苗发育的用途。

发明详述

贯穿本说明书和所附权利要求，词语“包含”、“包括”和“具有”以及它们的变体应被包含地解释。换言之，当语境允许时，这些词语旨在表达可能包含未明确列举的其它元素或整体。

本文中使用的不定冠词指的是一个或多于一个(即，一个或至少一个)的不定冠词的语法对象。例如，“元素”可表示一个元素或多于一个元素。

使用种子包衣有几个原因：

1.在贮存、配送、播种和早期萌发阶段期间保护种子

2.作为保护种子所需成分(例如杀真菌剂、除草剂、杀昆虫剂或活性酶)的载体。种子包衣允许人们影响种子的微环境，从而限制所述成分的过泛使用。它提供有成本效益的解决方案。

3.允许更好地配送种子，这对于非常昂贵的种子和小种子(例如西红柿种子)尤其重要。

除了这些一般优势，本发明还提供一些额外优势。

1.通过使用大量水分散性植物蛋白作为种子包衣组合物的一部分，获得了高水平的生物降解性。此外，植物蛋白是可再生能源。

2.通过使用水性树脂作为包衣组合物的一部分，可以控制性能，例如种子粘附性、包衣硬度、机械性能和阻隔性能(特别地防水性能)。

3.这些水性包衣为物理干燥型(它们可在提高的温度下被干燥)且不需要额外的交联来增强它们的性能(一锅概念)。这意味着不需要加入交联剂(这例如被描述于Aventis的EP 1036492)。这种交联剂在即将施加包衣之前加入且由于它们的高反应性，这些包衣的适用期(pot life)受到限制。此外，所述交联剂的高反应性还表示：这些交联剂典型地具有负面的毒性曲线，并且所述成分与供人类食用的种子接触是不期望的。所述交联剂的实例包括聚异氰酸酯、三聚氰胺、甲醛、聚吖丙啶和环氧树脂。

4.存在根据农民个体的水平及其特定的土壤条件定制种子萌发性能的趋势。鉴于此，可降解聚合物(水分散性植物蛋白)与允许人们控制包衣性能的树脂的组合使得这种定制解决方案成为可能。

因此，本发明提供包含水性树脂和水分散性植物蛋白(优选地是脱酰胺小麦谷蛋白)的种子处理组合物。水分散性植物蛋白可以是单一蛋白或蛋白家族或蛋白混合物(例如从植物获得的粗蛋白制品)。水分散性植物蛋白可没有或基本上没有酶活性。

水分散性植物蛋白可以是自我分散性的，这表示：将不需要碱或酸来使它分散在水中。搅拌和/或加热可以是足够的。分散之后的pH可以为从pH 2至pH 12，优选地从pH 3至pH 10或者更优选地从pH 5至pH 9。

或者，水分散性植物蛋白在酸或碱存在时是可分散的。如果存在酸或碱，则所述酸或碱可以是有机的或无机的。合适的碱的实例包括氨、二甲基乙醇胺或者金属氢氧化物例如氢氧化钠或氢氧化钾。合适酸的实例包括甲酸、乙酸、柠檬酸、丙酸、乳酸或酸例如HCl。

许多水分散性植物蛋白从市场上可买到，但大部分这种蛋白由于它们的纯净和食品级的特点而相对昂贵。目前，下述世界范围的趋势正在发展，即由于持续性和预见的世界范围的蛋白缺乏，从废物流中回收植物蛋白受到高度重视。这些成果的副产品(spin-offs)在从米糠和油菜籽饼中回收蛋白中变得可见。可根据本发明使用来源于这些流的高度水分散性蛋白。可被用于本发明中的其它可便宜获得的粗植物蛋白制品包括大豆蛋白、油菜/油菜籽蛋白、豌豆蛋白和羽扇豆蛋白。

在高品质植物蛋白中，小麦谷蛋白便宜且普遍可得。小麦谷蛋白包含极高水平(37％)的氨基酸谷氨酰胺，谷氨酰胺为幼苗的生长提供氮(在谷氨酰胺的侧链中)。不幸的是，小麦谷蛋白几乎不溶于水，并且，如本申请的第一个实施例所示，其不适合根据本发明的种子包衣。为了克服这个问题，我们已经确定：脱酰胺小麦谷蛋白的用途可被用来产生成膜组合物。在这种脱酰胺小麦谷蛋白中，至少部分谷氨酰胺残基已被化学转化为谷氨酸残基。

根据本发明，脱酰胺谷蛋白可以是下述的一种，其中至少约10％的谷蛋白侧链已被脱酰胺，例如至少约20％，例如至少约30％，例如至少约50％的谷蛋白侧链已被脱酰胺。

脱酰胺谷蛋白的来源可以是来自Triticeae族的植物。脱酰胺谷蛋白的合适植物来源因此包括小麦、大麦和黑麦。

脱酰胺小麦谷蛋白具有大大改进的水溶解度，还可以可接受的费用市售，并与天然小麦谷蛋白一样生物可降解和可持续且降解将产生刺激被包被的种子生长的游离氨基酸(包含一些氮)。

用于制备包衣组合物的水性树脂是本领域技术人员众所周知的，其可包含可分散于含水的载体介质中的任何合适的聚合物种类。适用于本发明的优选水性树脂选自由以下物质组成的组：丙烯酸(该术语包括甲基丙烯酸)、聚氨基甲酸酯、丙烯酸氨基甲酸酯、聚酯(例如醇酸树脂)和氨基甲酸酯改性醇酸树脂(uralkyd)。一般通过至少一种烯属不饱和单体的加成聚合通常以自由基方法来获得水性丙烯酸树脂(有时也被描述为乙烯基聚合物)，其中乳液聚合和/或溶液分散聚合是优选的且乳液聚合是更优选的。丙烯酸聚合物可展示出单相或多相。常规水性丙烯酸树脂的实例、成分和制备它们的方法是本领域技术人员众所周知的，且在许多出版物中被描述(例如被WO 2006-007978的申请人描述，例如，参见第5页33行至第8页5行)。在本发明中，水性丙烯酸包衣特别适合于增加包衣硬度、水阻隔性和改善对种子的粘附性。水性聚氨基甲酸酯树脂一般来源于聚异氰酸酯和异氰酸酯反应性化合物(例如，多元醇)的缩聚反应，且其通常利用含有活性氢的其它化合物进行扩链。水性聚氨基甲酸酯树脂可通过任何合适的方法被制备，其可展示出单相或多相。常规水性聚氨基甲酸酯树脂的实例、成分和制备它们的方法是本领域技术人员众所周知的，且在许多出版物中被描述(例如被WO 2006-097318的申请人描述，例如，参见第2页31行至第5页21行)。

水性丙烯酸氨基甲酸酯树脂一般包含聚氨基甲酸酯部分和丙烯酸部分二者，它们可以是这些聚合物类型的物理混合物或者下述聚合物，所述聚合物中丙烯酸区域和聚氨基甲酸酯区域化学结合在一起或者丙烯酸聚合物在聚氨基甲酸酯存在时被制备。水性丙烯酸氨基甲酸酯可通过任何合适的方法被制备，其可展示出单相或多相。常规丙烯酸氨基甲酸酯树脂的实例、成分和制备它们的方法是本领域技术人员众所周知的，且在许多出版物中被描述(例如被EP309113的申请人描述)。

在本发明中，水性聚氨基甲酸酯和丙烯酸氨基甲酸酯特别适用于改善种子包衣的机械性能。当需要具有高度抗冲击性的包衣时，聚氨基甲酸酯是优选的。

水性聚酯树脂一般包含任何“一般的”聚酯，任选地含有氨基甲酸酯和/或酰胺基团。当聚酯树脂不含氨基甲酸酯和/或酰胺基团时，它还可被描述成“纯净的”聚酯。当聚酯还包含脂肪酸链时，这种聚酯被称为醇酸树脂，且优选的醇酸树脂还含有可自氧化的烯属不饱和基团。水性聚酯(包括醇酸树脂)可通过任何合适的方法被制备，其可展示出单相或多相。常规水性树脂和醇酸树脂的实例、成分和制备它们的方法是本领域技术人员众所周知的，且在许多出版物中被描述(例如被WO2009/121892或WO2009/121885的申请人描述)。

水性氨基甲酸酯改性醇酸树脂一般包含聚氨基甲酸酯部分和醇酸部分二者，它们可以是这些聚合物类型的物理混合物或者下述聚合物，所述聚合物中醇酸区域和聚氨基甲酸酯区域结合在一起。水性氨基甲酸酯改性醇酸树脂可通过任何合适的方法被制备，其可展示出单相或多相。常规水性氨基甲酸酯改性醇酸树脂的实例、成分和制备它们的方法是本领域技术人员众所周知的，且在许多出版物中被描述(例如被WO2008-086977的申请人描述)。

在本发明中，水性聚酯(例如醇酸树脂)可以是有用的，因为这些树脂具有高于丙烯酸和氨基甲酸酯的生物降解性。当需要具有高水阻隔性的包衣时，疏水性聚酯和醇酸树脂是非常有用的。水性树脂的任意合适组合均可被用于制备具有期望性能的定制包衣组合物。例如，具有高水阻隔性的疏水性树脂(例如聚酯)可与提供改进的粘附性的亲水性树脂(例如丙烯酸)混合以提供具有所述两种性能的组合的包衣组合物。

类似地，可修饰水性树脂组分的性能以获得期望的包衣性能。例如，控制水性树脂的亲水性和疏水性可改变包衣的透水性。修饰多种聚合物相(例如在多相丙烯酸聚合物中)的玻璃转换温度(Tg)可控制包衣硬度和粘附性。向水性树脂中引入额外的官能团(例如(聚)胺、酰胺、环脲基、酸、羟基、乙酰乙酸、叔胺)可增加包衣对种子的粘附性。还可以通过调节参数例如NCO/OH比率、扩链度和/或可电离基团的量和/或通过选择异氰酸酯和多元醇来修饰聚氨基甲酸酯的机械性能。

在一个优选的实施方式中，作为将一些不同(在其他情况下可能不相容)的性能并入一种树脂中的手段，水性树脂可包含多相聚合物(例如，含有水作为连续相的多相丙烯酸树脂)，然后可将所述树脂与水分散性植物蛋白(例如脱酰胺谷蛋白)混合。可并入这种多相树脂中的相关的对立性能的实例包括：a)较高Tg相(例如，对于硬度)和较低Tg相(例如，对于粘附性和/或阻隔性)；b)较亲水相(例如，对于粘附性)和较疏水相(例如，对于阻隔性能)和/或c)较低分子量相(例如，对于成膜)和较高分子量相(例如，对于良好的机械性能)。

那么典型地，本发明的种子处理组合物是形成膜的种子处理组合物。

根据本发明的组合物中，水分散性植物蛋白(例如谷蛋白，特别地脱酰胺谷蛋白)：水性树脂的量可以为从约50∶50至约90∶10(固体/固体)。这种比率允许高度生物降解性与控制包衣性能(例如粘附性、硬度、机械性能和阻隔性)的组合。这是实现这个目的的有成本效益的方法。

因此，根据本发明的种子处理组合物可包含：

a.从约50％(重量/重量)至约10％(重量/重量)的水性树脂；和

b.从约50％(重量/重量)至约90％(重量/重量)的水分散性植物蛋白；和

此外，本发明的种子处理组合物可包含：

c.从约0.001％(重量/重量)至约5％(重量/重量)的杀虫剂，肥料，生物调节添加剂，用于增加肥效、植物生产力、生长和营养积累的添加剂以及助剂或它们的任意组合。

本发明的组合物的这样的额外组分包括来自下述五类a)至e)中的一种或多种的成分：

a)杀真菌剂、杀昆虫剂、杀螨剂、解毒剂、安全剂；

b)肥料、微量营养物、接种剂；

c)天然或合成来源的生物调节剂，它们或为激素或干涉激素代谢且不影响植物营养；

d)通过多种大部分未知的机制干涉植物生长的生物调节剂，其可与例如增强的营养吸收相关；和

e)向制剂、向处理外观和性能、向种子或向土壤或空气环境提供某些物理性能的助剂。

本发明进一步提供种子，其包含根据在前权利要求中任一项的种子处理组合物。这种种子典型地包含膜包衣形式的种子处理组合物。换言之，种子可包被有本发明的种子处理组合物。包衣可以是完整的(即，包覆种子的整个表面区域)或局部的(即，包覆小于种子的整个区域)。

还提供制备种子处理组合物的方法。这种方法包括：

a.在含水溶液中分散水分散性植物蛋白，例如脱酰胺谷蛋白；和

b.将在a.中获得的分散的植物蛋白(例如脱酰胺谷蛋白)与水性树脂混合。

本发明的组合物可被施加于种子。因此，本发明提供将种子处理组合物施加于种子的方法，所述方法包括：将本发明的种子处理组合物喷涂、浸涂或刷涂在种子上。因此，将种子处理组合物施加于种子的方法可包括：用根据本发明的种子处理组合物完整地或局部地包被种子。

可利用本领域技术人员众所周知的方法使包被有本发明的种子处理组合物的种子生长。因此，使植物生长的方法可包括：

a)播种根据本发明的种子；和

b)使植物由种子生长。

因此，本发明的种子处理组合物可因此被用于改善种子萌发和/或改善幼苗发育。

本发明的方法和组合物可被用于作物或装饰性植物且对处理商业上重要的作物尤其有用。所述植物或作物包括但不限于双子叶植物，其包括例如春小麦和冬小麦，豆科植物例如大豆或蚕豆，和茄科植物例如西红柿、胡椒和土豆；以及单子叶植物，例如玉米、洋葱、鳞茎(bulbs)、水稻、高粱和草坪草(turf)。

待使用本文中所述种子处理组合物处理的种子包括，例如，谷类(小麦、大麦、黑麦、燕麦、水稻、高粱和相关作物)，甜菜(制糖甜菜和饲用甜菜)，核果和软果(苹果、梨、李子、桃、杏、樱桃、草莓、木莓和黑莓)，豆科植物(蚕豆、小扁豆、豌豆、大豆)，油料植物(油菜、芥、罂粟属植物、橄榄、向日葵、椰子、蓖麻、可可豆)，黄瓜类植物(南瓜、黄瓜、甜瓜)，纤维植物(棉花、亚麻、大麻、黄麻)，柑橘类水果(橙、柠檬、葡萄柚、橘子)，蔬菜(菠菜、莴苣、芦笋、甘蓝、胡萝卜、洋葱、西红柿、土豆、辣椒)，樟科植物(鳄梨、樟属植物、樟树)，观赏植物(花、灌木、阔叶树和常绿植物，如针叶树)和其它植物如玉蜀黍、烟草、坚果、咖啡树、甘蔗、茶树、葡萄、啤酒花、香蕉和天然橡胶植物。

本文中作为现有技术所给出的专利文件或其它材料的引用并不应被认为是承认所述文件或材料在任何一项权利要求的优先权日时是已知的或者其所包含的信息是公知常识的一部分。

本文中陈述的每个引用的公开内容通过引用以整体并入本文中。

通过下述实施例进一步阐释本发明。

实施例

实施例1

在温和搅拌下将60g小麦谷蛋白与240g水混合，如谷蛋白的显著凝聚所显示，产生了具有不充分分散的谷蛋白的混合物。加入氨(25％)至pH为7.5-8.5之后，凝聚的谷蛋白未适当分散。通过加入更多氨进一步提高pH、提高搅拌速率、通过加入去离子水降低固体含量至10重量％或通过提高温度至40℃未产生均匀的分散体。当搅拌停止时，谷蛋白迅速沉淀。这种材料不适合与另一种树脂组合。

实施例2

在温和搅拌下将60g脱酰胺谷蛋白(Solpro S100，Syral，法国)与240g水混合。加入氨(25％)直至pH为7.5-8.5。加入氨之后，粘度降低并获得均匀的分散体。最终分散体的固体含量为20％。

在温和搅拌下将45.7g S100分散体与5g NeoCryl XK-90(可从DSMCoating Resins(Zwolle，荷兰)获得的(甲基)丙烯酸共聚物分散体)混合。搅拌30分钟后获得了均匀的分散体，将100微米湿膜涂布在玻璃板上并在室温下干燥之后，获得了没有任何可见缺陷的涂层。

Claims (14)

1.种子处理组合物，其包含水性树脂和水分散性植物蛋白。

2.根据权利要求1的种子处理组合物，其中所述水分散性植物蛋白是脱酰胺谷蛋白。

3.根据权利要求1或2的种子处理组合物，其中所述水性树脂是丙烯酸、聚氨基甲酸酯、丙烯酸氨基甲酸酯、聚酯或氨基甲酸酯改性醇酸树脂。

4.根据权利要求2或3的种子处理组合物，其中所述谷蛋白的谷氨酰胺侧链的至少约20％已被脱酰胺。

5.根据权利要求2-4中任一项的种子处理组合物，其中所述谷蛋白来源于Triticeae族的植物。

6.根据在前权利要求中任一项的种子处理组合物，其是成膜组合物。

7.根据在前权利要求中任一项的种子处理组合物，其包含：

a.从约50％(重量/重量)至约10％(重量/重量)的水性树脂；

b.从约50％(重量/重量)至约90％(重量/重量)的水分散性植物蛋白；和

8.根据权利要求6的种子处理组合物，其包含：

c.从约0.001％(重量/重量)至约5％(重量/重量)的杀虫剂，肥料，生物调节添加剂，用于增加肥效、植物生产力、生长和营养积累的添加剂物以及助剂或它们的任意组合。

9.种子，其包含根据在前权利要求中任一项的种子处理组合物。

10.根据权利要求9的种子，其中所述种子包含膜包衣形式的所述种子处理组合物。

11.制备种子处理组合物的方法，所述方法包括：

a.在含水溶液中分散水分散性蛋白，例如脱酰胺谷蛋白；和

b.将在a.中获得的分散的蛋白，例如脱酰胺谷蛋白，与水性树脂混合。

12.将种子处理组合物施加于种子的方法，所述方法包括：将根据权利要求1-8中任一项的种子处理组合物喷涂、浸涂或刷涂在所述种子上。

13.使植物生长的方法，所述方法包括：

a)播种根据权利要求9或10的种子；和

b)使所述植物从所述种子开始生长。

14.根据权利要求1-8中任一项的种子处理组合物用于改善种子萌发和/或改善幼苗发育的用途。