CN106535632A - 用纳米颗粒和/或纳米乳液配制的醛在增强植物对黄龙病菌的疾病抗性中的用途 - Google Patents

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CN106535632A CN201580025797.3A CN201580025797A CN106535632A CN 106535632 A CN106535632 A CN 106535632A CN 201580025797 A CN201580025797 A CN 201580025797A CN 106535632 A CN106535632 A CN 106535632A
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D·W·加布里埃尔
S·张
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION 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
    • A01N35/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic compounds containing a carbon atom having two bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. aldehyde radical
    • A01N35/02Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic compounds containing a carbon atom having two bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. aldehyde radical containing aliphatically bound aldehyde or keto groups, or thio analogues thereof; Derivatives thereof, e.g. acetals

Abstract

本发明提供了基于天然酚芳族醛(例如:肉桂醛、苯甲醛)的方法和组合物,发现其可用作活的植物的系统性细菌感染的治疗剂,具体地针对革兰氏阴性菌且更具体地针对黄龙病菌(Liberibacter)菌种,包括柑橘黄龙病亚洲种(Ca.Liberibacter asiaticus)。所述治疗剂组合物与其他抗微生物化合物(诸如植物由于生物或非生物压力而制造或释放的那些)协同使用,包括主题醛、一些蛋白(无论是否由重组方法产生)、纳米颗粒、纳米乳液的应用,或通过天然精油如香芹酚或大蒜素。所述芳族醛具有高挥发性且当以超过一定量应用时呈现植物毒性。可治疗系统性感染和多种植物部位的侵染,包括叶和根的侵染。本发明公开了应用农用组合物的方法。

Description

用纳米颗粒和/或纳米乳液配制的醛在增强植物对黄龙病菌 的疾病抗性中的用途
相关申请的交叉引用
本申请要求保护2014年3月21日提交的美国临时申请61/968,498;2014年12月5日提交的美国临时申请62/088,203;和2015年2月13日提交的美国临时申请62/115893的优先权;其全部内容出于所有目的通过引用的方式全部并入本申请。
发明背景
黄龙病(Huanglongbing,HLB),通常称为柑橘“绿化”病,是在非洲、美洲和亚洲的三种最具伤害性的柑橘疾病之一。HLB通过木虱天然传播,且通过嫁接或菟丝子(菟丝子属,Cuscuta spp.)实验性传播。疾病在1956年(Lin,1956)显示为可嫁接传播,且因此认为其通过推定的病毒引起。然而,在1970年,筛管限制性细菌在受影响的树中发现。首先认为是类支原体(Laflèche and Bové,1970),其很快被认为是革兰氏阴性类型(Garnier等人,1984)的壁细菌(walled bacteria)(Saglio等人,1971;Bové and Saglio,1974)且最终显示为α-变形菌菌种(Jagoueix,等人,1994)。识别了两个种:针对亚洲中的疾病的柑橘黄龙病亚洲种(Candidatus Liberibacter asiaticus,Las)和针对非洲中的疾病的柑橘黄龙病非洲种(Ca.L.africanus,Laf)。
在2004年,当首次在美洲且更确切地在巴西圣保罗州发现HLB时,鉴定了两种黄龙病菌种:(i)新种,即柑橘黄龙病美洲种(Ca.L.americanus,Lam),其感染大部分受影响的树,和(ii)已知的亚洲黄龙病菌,即Las,其存在于少数树中(Teixeira等人,2005)。全部三种柑橘黄龙病菌是未培养的且韧皮部限制的。也就是说,这些细菌仅在存活植物韧皮部细胞中生存。Las目前分布最广泛。当今,由Las引起的HLB已在佛罗里达州、路易斯安那州和加州中鉴定。
由于在市场上无有效的治疗选择,因此对于抵抗其传播的新的技术存在越来越大的需求。
发明内容
本申请教导了组合物,其用于保护植物免受细胞内细菌攻击和感染且具体地用于治疗已受系统性黄龙病菌种感染的植物,所述组合物包含至少一种芳族醛类物质且任选地,具有足以诱发植物防御响应的浓度。该公开还教导了至少一种极性溶剂和/或分层渗透剂(laminar penetrant)和/或纳米乳液和/或纳米颗粒制剂在用于递送醛且使其渗透至植物细胞中的用途。该公开还教导了植物系统获得性抗性(SAR)诱导剂与至少一种芳族醛的组合在增加植物防御响应中的用途。
本申请教导了用于治疗植物和农作物包括树且保护其免受细胞内细菌疾病的组合物和方法,所述疾病包括由黄龙病菌属的细菌种引起的疾病,所述组合物包含至少一种芳族醛类物质。
在一些实施方案中,所述组合物的应用或注射导致感染植物的细菌数目的减少,即滴定量(titer)减少。在其他实施方案中,组合物的应用和注射导致感染植物的细菌数、疾病发生率或疾病症状发生率的减少。在其他实施方案中,相比未治疗的感染植物而言,细菌和细菌滴定量的减少是统计学显著的。
在一些实施方案中,组合物的应用或注射还导致农作物或果实产量的增加。
在一些实施方案中,植物的治疗和保护相对未使用所述组合物治疗的感染的对照植物进行测量。在其他实施方案中,感染植物的细菌、疾病的发生率或疾病症状的发生率的减少相对未使用所述组合物治疗的感染的对照植物进行测量。
在一些实施方案中,相比未治疗的感染植物而言,组合物的应用或注射导致细菌从植物的部分清除。在进一步的实施方案中,部分清除可以是感染植物的细菌细胞包括黄龙病菌的滴定量的至少5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98或99%。
在一些实施方案中,本发明的芳族醛类物质选自肉桂醛、松柏醛、香芹酚和香叶醇。在一个实施方案中,组合物包含肉桂醛作为芳族醛。
在一些实施方案中,组合物包含短链(C1-C6)醇或二甲基亚砜(DMSO)溶剂用于醛、纳米乳液制剂或纳米颗粒制剂的应用和细胞渗透递送。
在一些实施方案中,纳米乳液和纳米颗粒由维生素E、生育酚聚乙二醇琥珀酸酯(TPGS)、十二烷酸、十八烷酸、十四烷酸、卵磷脂、油酸、聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯(吐温20)、ZnS、ZnO和/或聚乙二醇或聚(乳酸-乙醇酸共聚物)(PLGA)制成。
在本申请教导的一些实施方案中,极性溶剂是选自以下的至少一种:甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、DMSO和水。在一些实施方案中,极性溶剂是乙醇。在其他实施方案中,极性溶剂是DMSO。本申请利用极性溶剂和质子溶剂作为同义词。
在本申请教导的一些实施方案中,组合物包含纳米乳液或纳米级乳液,其使用维生素E、TPGS、十二烷酸、十八烷酸、十四烷酸、卵磷脂、油酸和/或吐温20形成。在一些实施方案中,纳米乳液使用DMSO由TPGS形成。在一些实施方案中,纳米乳液使用乙酸乙酯由TPGS形成。
在本申请教导的一些实施方案中,本发明的纳米颗粒物质选自氧化锌、硫化锌、聚乙二醇(PEG)。在一些实施方案中,纳米颗粒由PLGA形成。在其他实施方案中,纳米颗粒由硫化锌形成。
在本申请教导的一些实施方案中,使用了叶片渗透剂,如表面活性剂或DMSO。
在本申请教导的一些实施方案中,SAR诱导剂选自新烟碱类杀虫剂,包括吡虫啉(imidacloprid)和噻虫胺(clothianidin)。在另一实施方案中,SAR诱导剂是水杨酸(SA)。
在本发明的一些实施方案中,用于治疗和/或控制植物中的细胞内细菌的方法包括使用包含至少一种芳族醛的组合物注入植物。
在一些实施方案中,注入植物的方法通过压力注射器进行。
在另一实施方案中,注入植物的方法通过滴袋进行。
在本发明的一些实施方案中,用于治疗和/或控制植物中的细胞内细菌的方法包括叶面喷施包含至少一种芳族醛的组合物。
在一些实施方案中,感染植物的细胞内细菌是韧皮部限制的。
在一些实施方案中,感染植物的细胞内细菌是黄龙病菌。
在一些实施方案中,在方法中利用的组合物包含肉桂醛作为芳族醛。
在另一个具体的实施方案中,在本发明的方法中利用的组合物包含DMSO、异丙醇或乙醇作为针对芳族醛的极性溶剂。
在一个实施方案中,保护植物免受细菌攻击或感染的方法包括以所述组合物接触或注入植物的一个或多个部位。在进一步的实施方案中,所述方法包括以所述组合物接触或注入植物的一个或多个部位。
在一个实施方案中,治疗受细菌感染的植物的方法,本申请的方法包括以所述组合物接触或注入植物的一个或多个部位。
在一个实施方案中,治疗受黄龙病菌感染的植物的方法包括以组合物接触或注入所述植物的一个或多个部位,所述组合物包含至少一种芳族醛;和至少一种渗透极性溶剂,或包含含有芳族醛的纳米级乳液和/或纳米颗粒的制剂,其中所述至少一种芳族醛以应用至植物的总组合物的至多10%的量存在,且其中所述至少一种极性溶剂以总组合物的至少5%的量存在。
在一个实施方案中,用于治疗受黄龙病菌感染的植物的方法包括以组合物接触或注入所述植物的一个或多个部位,所述组合物包含至少一种掺入纳米颗粒或用作纳米颗粒的封盖剂(capping agent)的芳族醛;和至少一种极性溶剂或包含含有芳族醛的纳米级乳液和/或纳米颗粒的制剂。在进一步的实施方案中,芳族醛包括掺入纳米乳液的芳族醛。在进一步的实施方案中,至少一种芳族醛包括肉桂醛,且至少一种极性溶剂包括DMSO、异丙醇和水,且乳化剂包括维生素E、生育酚聚乙二醇琥珀酸酯(TPGS)、十二烷酸、硬脂酸锌、甘油二肉豆蔻酸酯、卵磷脂、油酸和/或聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯(吐温20)。
在一个实施方案中,相对于未用组合物接触或注射的植物而言,使用所述组合物治疗植物导致受黄龙病菌感染的植物呈现细菌的减少和果实产量的增加。
在一个实施方案中,应用至植物的组合物包含纳米颗粒如PLGA且以总组合物约0.02%至约0.075%的范围存在;ZnS且以总组合物约0.974%的量存在;或ZnO且以总组合物约0.0625%的量存在。在进一步的实施方案中,纳米颗粒大小的范围为约2nm-约100nm。
在一个实施方案中,在治疗植物后1个月或更久,以所述组合物治疗植物的方法导致感染植物中细菌感染或细菌滴定量的水平减少至少5%。在进一步的实施方案中,植物是柑橘树或幼苗。
在一个实施方案中,用于治疗柑橘树或幼苗的任何黄龙病菌并保护柑橘树和幼苗免受木虱的侵染的方法包括以含有约2.5-100g/l的量的肉桂醛的制剂接触所述柑橘树或幼苗的一个或多个部位,所述黄龙病菌能够引起黄龙病,其包括但不限于柑橘黄龙病亚洲种(Ca.L.asiaticus)、柑橘黄龙病非洲种(Ca.L.africanus)或柑橘黄龙病美洲种(Ca.L.americanus),所述木虱能够传播黄龙病的媒介物(agent),其包括但不限于柑橘黄龙病亚洲种、柑橘黄龙病非洲种或柑橘黄龙病美洲种,其中所述量足以提供黄龙病菌细胞滴定量的至少约5%的减少。
在一个实施方案中,用于治疗马铃薯、番茄、芹菜或胡萝卜植物、幼苗或芽的黄龙病菌且用于保护马铃薯、番茄、芹菜或胡萝卜植物、幼苗或芽免受由昆虫载体携带的黄龙病菌的侵染的方法包括以含有约2.5-100g/l的量的肉桂醛的制剂接触马铃薯、番茄、芹菜或胡萝卜植物、幼苗或芽的一个或多个部位,其中所述量足以提供黄龙病菌细胞滴定量的至少约5%的减少。
在一些实施方案中,组合物可包含(a)至少一种芳族醛;和(b)至少一种极性溶剂,其中所述至少一种芳族醛包括肉桂醛且至少一种极性溶剂包括DMSO。在进一步的实施方案中,组合物可包含(a)至少一种芳族醛和(b)至少一种用于形成纳米乳液的乳化剂,其中所述至少一种芳族醛包括肉桂醛,所述纳米乳液的大小小于约200nm且至少一种乳化剂包括维生素E、TPGS、十二烷酸、十八烷酸、十四烷酸、卵磷脂或吐温20。
在一些实施方案中,所述组合物包含(a)掺入纳米颗粒或用作纳米颗粒的封盖剂的至少一种芳族醛;和(b)至少一种极性溶剂,其中所述至少一种芳族醛包括肉桂醛,所述纳米颗粒的大小小于约200nm且至少一种极性溶剂包括DMSO。在一些实施方案中,纳米颗粒选自氧化锌、硫化锌、聚(乳酸-乙醇酸共聚物)或(PLGA)聚合物。
在一些实施方案中,本申请教导的方法包括以肉桂醛注射或喷施具有疾病的植物或对病原体攻击易感的植物的一个或多个部位或组织,无论所述肉桂醛是否掺入纳米颗粒或纳米乳液,且渗透溶剂的量足以控制靶病原生物体的生长。
在一些实施方案中,本申请教导的组合物为抵抗引起黄龙病(HLB)的黄龙病菌(包括但不限于柑橘黄龙病亚洲种)感染的有效抗菌治疗剂。
在一些实施方案中,本发明的组合物包含掺入纳米颗粒或纳米乳液的芳族醛在大于5%的DMSO、乙醇或异丙醇中的溶液。
在其他实施方案中,本发明的组合物包含芳族醛在水中的溶液,其掺入或未掺入大小小于200nm的纳米乳液或纳米颗粒中。
在其他实施方案中,本发明的组合物包含芳族醛在大于10%的DMSO中的溶液,其掺入或未掺入大小小于200nm的纳米乳液或纳米颗粒中。
在一些实施方案中,组合物涉及掺入或未掺入纳米乳液或纳米颗粒的芳族醛在水中的可注射溶液。
在一些实施方案中,组合物涉及掺入或未掺入纳米乳液或纳米颗粒的芳族醛在大于5%的乙醇中的可注射溶液。
在一些实施方案中,组合物涉及掺入或未掺入纳米乳液或纳米颗粒的芳族醛在0%到至多100%的DMSO中的可注射溶液。
在另一实施方案中,本发明涉及掺入或未掺入纳米乳液或纳米颗粒的芳族醛在任何适当的极性溶剂或溶剂组合中的溶液。
在一个实施方案中,所教导的组合物是包含掺入纳米颗粒中的约1.5%的肉桂醛在约70%的异丙醇或乙醇中的溶液。
在一个实施方案中,所教导的组合物是包含掺入纳米乳液中的至少约1.5%肉桂醛在水中的溶液。
在进一步的实施方案中,所教导的组合物是包含掺入纳米乳液中的少于或等于约9%的肉桂醛在水中的溶液。
在另一实施方案中,所教导的组合物是包含约1.5%的肉桂醛在约50%的DMSO中的溶液。
在另一实施方案中,所教导的组合物是包含约1.5%的肉桂醛在约100%的DMSO中的溶液。
在另一实施方案中,所教导的组合物是包含约1.5%至约3%的肉桂醛在使用TPGS形成的乳液中的溶液。
在另一实施方案中,所教导的组合物是包含约1.5%至约3%的肉桂醛在硫化锌纳米颗粒溶液中的溶液。
在另一实施方案中,所教导的组合物是包含约1.5%的肉桂醛在PLGA纳米颗粒溶液中的溶液。
在另一实施方案中,所教导的组合物是包含约1.5%的肉桂醛在氧化锌纳米颗粒溶液中的溶液。
根据本发明的肉桂醛、掺入纳米颗粒的肉桂醛和植物细胞渗透溶剂如DMSO或乙醇的组合物提供增强的肉桂醛渗透,且与植物的天然防御系统组合,或与额外的协同元素组合(植物的化学或遗传增强防御系统),提供了由黄龙病菌和在活的植物细胞内生存的可能的其他细菌引起的疾病的治疗。
附图说明
图1.针对移植至Swingle citrumello砧木上的Hamlin柑橘树的Las的标准化百分比感染率,如在约7个月的时间段所测量。结果以%Las感染表示(阳性叶样品的总数(如实施例5中所述通过qPCR评估)除以在给定的采样日期每个处理采集的叶样品总数)。在6-7个月的时间每月采样。图1中的每个条形代表针对10棵树的每次处理的平均%Las感染,且针对每两个月的时间合并数据。"第0月"的样品是任何处理前每个处理中所采集的全部树的平均值。给出的数据是标准化的,进而预处理感染为100%。非重叠标准误在P<0.05是显著的。对照组包含以50%DMSO喷施的5棵树和以50%DMSO注射的5棵树。实验处理如下:处理1:使用40ml/树的在50%DMSO中的1.5%(w/v)肉桂醛进行树干注射,随后在第4个月再次施用;处理2:使用800ml/树的在50%DMSO中的1.5%肉桂醛进行叶面喷施,随后在第4个月再次施用;处理3:使用异丙醇将2.5g湿重的ZnO纳米颗粒稀释至4L(0.0625%ZnO)并以800ml/树喷施;处理4:在250ml异丙醇中的5%肉桂醛装载至2.5g湿重的ZnO纳米颗粒上并使用在70%异丙醇中的1.5%肉桂醛稀释至4L(0.0625%ZnO),并以800ml/树喷施;处理5:使用70%异丙醇将2.5g湿重的ZnO纳米颗粒稀释至750ml(0.33%ZnO)并以40ml/树注射;处理6:将250ml 70%异丙醇中的5%肉桂醛装载至2.5g湿重的ZnO纳米颗粒上并使用在70%异丙醇中的1.5%肉桂醛稀释至750ml(0.33%ZnO)且以40ml/树注射;处理7:将如实施例10所述的PLGA纳米颗粒+肉桂醛以800ml/树喷施;处理8:将如实施例10所述的PLGA纳米颗粒+肉桂醛以40ml/树注射;处理9:将如实施例10所述的在稀释剂中缺乏肉桂醛的PLGA纳米颗粒以40ml/树注射;处理10:将如实施例11所述的PLGA+肉桂醛以40ml/树注射;处理11:将如实施例11所述的处理10的溶液的1:1稀释液以40ml/树注射;处理12:将如实施例11所述的使用50%DMSO+1.5%肉桂醛作为稀释剂以1:5.3稀释的PLGA纳米颗粒+肉桂醛产品以800ml/树喷施;处理13:将如实施例11所述的使用水作为稀释剂的PLGA纳米颗粒+肉桂醛产品的1:5.3稀释液以800ml/树喷施;处理14:将如实施例12中所述的ZnS纳米颗粒+3%肉桂醛产品和50%DMSO以40ml/树注射;处理15:将如实施例12所述的使用25%DMSO稀释的处理14的注射液的溶液以800ml/树喷施;处理16:将如实施例13所述的ZnS纳米颗粒+肉桂醛和PEG产品及25%DMSO以40ml/树注射;处理17:将如实施例13所述的在25%DMSO中的处理16的注射液的稀释溶液以800ml/树喷施;处理18:注射1.85%SA在水中的40ml溶液;处理19:将水中的3.7%SA以2L/树喷施;处理20:将如实施例14中的封盖的ZnS纳米颗粒+肉桂醛产品+1.85%SA及25%DMSO以40ml/树注射;处理21:将如实施例14所述的使用10%DMSO和3.7%SA进行1:40稀释的处理20的注射液的溶液以2L/树喷施。
图2.Hamlin柑橘果实产量,通过每棵树收获的果树的磅数测量,表示为测量的总果实重量/树。对照和实验组如上文图1所述。非重叠标准误在P<0.05是显著的。
图3.已超声并用肉桂醛封盖的PLGA纳米颗粒的透射电子显微镜照片(TEM)。肉桂醛封盖的PLGA纳米颗粒估计大小的范围为60-180nm,如显微镜照片所示。
图4.在肉桂醛和DMSO存在下生成的ZnS纳米颗粒的透射电子显微镜照片(TEM)。肉桂醛封盖的ZnS纳米颗粒估计大小的范围为2-4nm,如显微镜照片所示。
具体实施方式
柑橘绿化(citrus greening)
黄龙病(HLB),通常称为柑橘“绿化”疾病,其由树和其他农作物品种的部分系统性细菌感染引起,导致叶的变色和果实生产减少。在佛罗里达,侵袭性的HLB疾病的传播是对柑橘产业的主要威胁,由于该传染造成的损失每年达数百万美元。由于昆虫载体已到达德克萨斯和加利福尼亚,在这些州该疾病的爆发早晚将会发生。
HLB已与三种黄龙病菌菌种的感染相关:针对亚洲疾病的柑橘黄龙病亚洲种(Las),针对非洲疾病的柑橘黄龙病非洲种(Laf),和针对美洲疾病的柑橘黄龙病美洲种(Lam)。
全部的三种柑橘黄龙病菌为未培养的和韧皮部限制的。也就是说,在植物中这些细菌完全在活的植物韧皮部细胞中生存。Las目前是最广泛分布的。在整个亚洲,从印度次大陆到巴布亚新几内亚,HLB仅通过Las引起且通过亚洲柑橘木虱,即亚洲柑桔木虱(Diaphorina citri)传播。2004年以前,报导Las仅在亚洲存在;现报导其在北美、中美和南美也存在。在非洲和马达加斯加,HLB由Laf引起并通过非洲柑橘木虱,即非洲木虱(Triozaerytreae)传播。“非洲”疾病发生在寒冷地区,经常在600m海拔以上,温度30℃以下。Laf和非洲木虱都原生于非洲(Hollis,1984;Beattie等人,2008;Bové,2013)且都是热敏感的(Moran and Blowers,1967;Catling,1969;Schwarz and Green,1972;Bové等人,1974)。在巴西,Las和Lam都由亚洲柑橘木虱传播。Lam比Las的热耐受显著更低(Lopes等人,2009b)。
除三种与HLB相关的柑橘黄龙病菌,还描述了三种非柑橘的黄龙病菌品种。柑橘黄龙病茄科植物种(Ca.L.solanacearum,Lso)已鉴别为美国、墨西哥、危地马拉、洪都拉斯和新西兰的马铃薯(“Zebra chip”)、番茄(“psyllid yellows”)和其他茄科作物的严重疾病致病因子(Hansen et al.,2008;Abad et al.,2009;Liefting et al.,2009;Secor etal.,2009)。在茄科作物中,Lso通过番茄/马铃薯木虱(Bactericera cockerelli)携载。最近,Lso的不同单倍型发现感染瑞典、挪威、芬兰、西班牙和加那利群岛的胡萝卜(Alfaro-Fernandez等人,2012a,2012b Munyaneza等人,2012a,2012b;Nelson等人,2011)。Lso的胡萝卜单倍型通过胡萝卜木虱(Trioza apicalis)传播,其并不在茄科植物上喂养。第五种黄龙病菌Ca.L.europaeus(Leu)最近发现于梨衰退植原体(pear decline phytoplasma)的载体木虱,即梨木虱(Cacopsylla pyri)。使用梨木虱作为载体,Leu被传播至梨树,其中黄龙病菌达到高滴定量但不诱导症状,因此作为内生菌而非病原体发挥作用(Raddadi等人,2011)。最后,第六种黄龙病菌Liberibacter crescens(Lcr)最近在从患病的山番木瓜(Babaco)分离后进行了表征。除Lcr已知为非病原体外,全部的其他所述黄龙病菌均为病原体且必须通过特定的昆虫注入活的植物细胞内。此外,病原性黄龙病菌仅可在特定的昆虫和植物细胞内生存;作为专性寄生虫,其并不具有游离的存活状态。
至今,Lcr是仅有的在无菌培养中生长的黄龙病菌(Leonard等人,2012),且因此可作为用于抗微生物化学品的体外测试的代表发挥作用。至今未报导Lcr在任何植物中成功地再接种和生长。在植物中,黄龙病菌完全在活的韧皮部细胞中生存。其在植物中称为部分系统性,通过韧皮部从注射位点移动至根并移动至新形成的叶和茎组织。将这些细菌暴露至可对其进行控制的化学品需要所述化学品首先渗透多植物或昆虫细胞层,随后以系统或半系统的方式移动。
疾病适应可帮助柑橘绿化细菌避免触发植物先天免疫系统
尽管事实是Las和Lam具有完整的外膜且想必Lso也是如此(Wulffe等人,2014),但大多在Las和Lso中发现的脂多糖(LPS)生物合成所需的基因从Lam中失去,包括lpxA、lpxB和lpxC,其参与脂质A生物合成的第一步骤。革兰氏阴性菌种中LPS的缺失非常罕见,但通过LPS发挥作用的屏障功能对病原体黄龙病菌而言可能并不需要。如果LPS在一种黄龙病菌中无需作为屏障功能,随后其在其他中可能也不会作为屏障发挥良好的功能,这对于不大可能针对具有常规LPS屏障的细菌发挥作用的异常化学控制测量而言提供了机会。一些有前景的化学品目前处于农田试验中。注入树的广谱抗生素获得某种程度的成功,包括青霉素G(Aubert and Bove,1980;Zhang,Duan等人,2010;Zhang,Powell等人,2011)。
事实上,通常由LPS提供的屏障功能可能至少部分由外膜中其他种类的脂质的生成补偿。例如,齿垢密螺旋体(Treponema denticola)显示失去LPS但取而代之具有脂磷壁酸质(lipoteichoic acid)样膜脂质、核心结构和作为替代渗透屏障发挥功能的重复单位(Schultz等人,1998)。相似地,少动鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas paucimobilis)(Kawahara等人,1991)和荚膜(S.capsulate)(Kawahara等人,2000)没有LPS,但具有包含(S)-2-羟基肉豆蔻酸作为替代糖鞘脂。此外,纤维堆囊菌(Sorangium cellulosum)产生鞘脂作为外膜中的主要脂质种类,连同含鸟氨酸的脂质和醚脂质(Keck等人,2011)。
Lam LPS的丧失表明通过LPS丧失导致的不同的选择优势,这是植物天然免疫或天然防御响应的主要诱因。LPS是数种经典的“病原相关分子模式”或PAMP之一,其一般是由特定的植物受体识别的微生物来源的保守分子,经常以协同的方式激发早期和晚期的防御响应,包括氧化爆发、水杨酸(SA)积累和胼胝质沉积(Zipfel&Robatzek,2010)。重要的是,缺陷的LPS仍能够诱导PAMP激发的免疫(Deng等人,2010)。
植物病原微生物必须避免PAMP识别或主动抑制由该识别导致的植物防御响应(Hann等人,2010)。明显的是,LPS屏障功能中的缺陷相比大多植物病原微生物而言将赋予Lam对天然植物免疫多得多的敏感性,但能够具有PAMP活性的全部LPS组分的丧失首先应导致减少的响应。
除丧失几乎全部的LPS编码基因外,Lam还丧失关键外膜蛋白和已知的PMAP激发子OmpA,其有助于稳定革兰氏阴性细菌的外膜,提供其结构形状并将其锚定至肽聚糖层(Smith等人,2007)。OmpA是肠杆菌中最丰富的外膜蛋白(Bosshart等人,2012);其在大肠杆菌中以100,000拷贝细胞-1存在(Koebnik等人,2000)。在大肠杆菌中,认为OmpA是弱孔蛋白,其参与非特异性小溶质贯穿外膜的扩散(Sugawara and Nikaido 1992)。OmpA是主要的PAMP(Jeannin等人,2002)。
针对小数目(10-15%)的细菌包括根瘤菌(Rhizobium)和农杆菌(Agrobacterium)(Geiger等人,2013)而言独特的磷脂酰胆碱(PC)合酶途径(de Rudder等人,1999)在全部测序的黄龙病菌中发现(Lam_551;CLIBASIA_03680;CKC_04930;B488_05590),且可允许PC从在植物或昆虫宿主中存在的大量胆碱进行生物合成。在合成PC的那些细菌中,PC强烈影响细菌膜的理化特性(Geiger等人,2013)。缺少PC的根癌农杆菌(Agrobacteriumtumefaciens)突变体在毒力上被显著破坏且对去污剂高度敏感(Wessel等人,2006)。最后,嗜热栖热菌(Thermus thermophilus)不具有LPS但具有极性糖脂且在外膜中检测到磷酸糖脂(Leone等人,2006)。
尽管在Las中报导了几乎全部的鞭毛生物合成基因集合,一些鞭毛生物合成基因作为假基因报导(Duan等人,2009)。然而,在任何文献中未报导发现Las或Lam鞭毛,尽管具有这些细菌感染植物和木虱的许多电子显微照片(例如,Bove,2006)。鞭毛的缺少表明不能产生或活化鞭毛蛋白表达,导致该PAMP活性的丧失。由于依赖宿主防御的活化和细胞死亡响应的避免的细胞内存活方式,Las和Lam都已清楚地演变为避免PAMP的策略。激发植物防御响应的任何化学品如水杨酸(SA)(Pieterse等人,1996)或新烟碱类杀虫剂(Ford等人,2010)将发挥黄龙病菌外膜屏障的功能,其可能作为抵抗这些植物防御的非常敏感的最后防线。
黄龙病菌传播主要通过木虱载体控制且不易经其控制,其首要通过使用新烟碱类杀虫剂。目前针对植物中的系统性黄龙病菌病原体的有效控制测量尚不知晓,且治疗感染植物的方法尚不知晓。由于HLB疾病引起这种严重的柑橘果实丧失和最终柑橘树的死亡,且由于树林中的柑橘树可持续15-25年,这些树代表了相当可观的投资。对于疾病的治疗迫在眉睫。
治疗柑橘绿化(黄龙病或HLB)
本发明部分基于芳族醛的发现,当与溶剂渗透剂如DMSO组合或配制成为纳米颗粒(NP)或NP乳液(此后称为NP),且与溶剂渗透剂(如乙醇或DMSO)或表面活性剂渗透剂(如TPGS、十二烷酸、十八烷酸、十四烷酸或吐温20或无)组合时,可提供能够治疗由黄龙病菌感染引起的HLB的有益的植物毒性组合物。尽管发明人不希望受任何一种功能的理论束缚,其假设低水平的醛经DMSO和/或表面活性剂和/或凭借小尺寸的NP递送媒介物而渗透通过植物细胞,且缓慢释放的特征引起黄龙病菌外膜屏障功能的不足。因此,发明人假设当与通过应用本发明的组合物引起的非致死性细胞毒性应激响应组合时,在植物中引起有益的系统性清除作用。
肉桂醛作为杀菌剂
肉桂醛是有机芳族醛化合物,最知名的是其给予肉桂风味和气味。淡黄色粘稠液体天然存在于肉桂树的树皮和其他樟属(Cinnamomum)的种中。据报导产生精油如肉桂醛的植物在质体中合成化合物,其中其被释放入细胞质并通过周围的质膜(细胞膜)分泌且至少部分运输至发育木质化和蜂窝(增厚)细胞壁的特定细胞,成为代谢失活的,并使这些经常为毒性的组分与代谢活跃的细胞区分(Geng等人,2012和其中的参考文献)。肉桂醛可占一些植物品种的精油的60%-90%,该量对生产植物周围的代谢活跃细胞具有毒性(Geng等人,2012)。当用作草本植物的杀虫剂时,已知肉桂醛是植物毒性的(Cloyd&Cycholl,2002)。
肉桂醛的高挥发性和植物毒性使得将其推荐作为首选杀菌剂(Pscheidt andOcamb,2014)。由于其杀菌剂特性,当与其他防腐剂化合物组合时,还发现肉桂醛在表面接触害虫控制的农业环境中的有限用途。之前在农业应用中使用的一种植物精油而现在不再持续使用的是ProGuard RTM 30%肉桂醛可流动性杀虫剂、杀螨剂和杀真菌剂(美国专利号6,750,256B1和6,251,951B1),其包含化学防腐剂邻苯基苯酚。美国专利号4,978,686公开了需要抗氧化剂与肉桂醛用于在农作物施用中使用的组合物。在美国专利号4,978,686中公开了使用包含肉桂醛且还需要抗氧化剂的组合物保护农作物免受害虫包括昆虫攻击的方法。通过应用包含肉桂醛的水性组合物而抵抗昆虫害虫保护农作物公开于法国专利申请2529755中。美国专利号2,465,854描述了包含肉桂醛衍生物的杀虫组合物。
然而,在所有这些情况中,作为喷施或作为土壤灌溉应用至植物表面时,肉桂醛仅作为接触杀虫剂、杀线虫剂、杀螨剂或杀真菌剂有效,但不具有超过消毒剂的确立值的值。将洗涤剂或乳化剂用于配制浓缩的产品。未考虑或建议含有肉桂醛的纳米颗粒或纳米乳液制剂。由于与这些病原体接触将不大可能发生,且此外,将预期植物毒性或昆虫毒性,因此还未考虑或建议的是应用肉桂醛控制植物的细菌感染,特别是控制植物或昆虫的内部细菌感染,更特别地未考虑或建议的是细胞内控制移植植物或昆虫的细菌。
在一些实施方案中,本发明的肉桂醛可通过多种本领域的技术人员已知的合成方法制备。例如,参见J.March,ed.,Appendix B,Advanced Organic Chemistry:Reactions,Mechanisms,and Structure,2nd Ed.,McGraw-Hill,New York,1977。肉桂醛可合成制备,例如,通过肉桂醇的氧化(Traynelis等人,J.Am.Chem.Soc.(1964)86:298)或通过苯乙烯与甲酰甲基苯胺的缩合(Brit.patent 504,125)。肉桂醛还可通过从本领域的技术人员已知的天然来源分离来获得。肉桂醛来源的非限制性实例包括木材腐朽真菌(woodrottingfungi)密绒韧革菌(Stereum subpileatum)或其他来源的樟属品种(Birkinshaw等人,1957.Biochem.J.66:188)。具体而言,肉桂醛是肉桂油的主要成分,其包含85%的精油且油中肉桂醛的纯度很高(>95%)(Ooi等人,2006)。基于21CFR(联邦法规)部分172.515(CFR2009),肉桂皮提取物已批准为GRAS(一般认可的安全性)材料以用于食品用途。肉桂皮提取物包含多种活性化合物,包括肉桂醛,其抑制微生物(Burt 2004)。
还发现多种芳香族和脂肪族醛可在本发明中使用,如苯甲醛、乙醛、胡椒醛和香草醛,其全部认可为安全的(GRAS)合成调味剂(21CFR 172.515)。在一些实施方案中,发现松柏醛也可用于本发明。
细胞渗透剂
本发明提供基本上无系统性细菌植物病原体的植物、种子、幼苗和植物部分诸如果实,特别是之前感染有黄龙病菌属的系统性细菌病原体的那些植物、种子、幼苗和植物部分。在一些实施方案中,本发明还提供使用至少一种芳族醛和极性溶剂和/或植物细胞渗透剂用于控制植物进一步的系统性细菌病原体感染的方法。
在一些实施方案中,至少一种芳族醛与细胞渗透剂如纳米乳液和/或纳米颗粒组合。在一些实施方案中,至少一种芳族醛与细胞渗透剂如十二烷酸、十八烷酸、十四烷酸或TPGS组合。
在其他实施方案中,至少一种芳族醛与DMSO细胞渗透剂组合。尽管DMSO已证明作为细胞渗透剂有效,其植物毒性总被认为是不良属性,限制其在农业环境中的实践应用。
本发明公开了以下惊人发现,即如果在剂量上适当校准,在渗透溶剂如DMSO中或形成纳米乳液或纳米颗粒的芳族醛如肉桂醛的植物毒性可用于增强植物针对一些系统性感染植物的细菌病原体的天然抗性,这是之前并不知晓的这些化合物的特性。此外,本发明公开了醛与DMSO的组合或使用以可辨别的植物毒性水平应用的特定乳化剂所形成的纳米乳液或纳米颗粒的协同抗菌作用。
在一些实施方案中,细胞渗透剂以按重量或按体积计为如下的浓度或约为如下的浓度使用:0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、20%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、25%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%、50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%和99%;其中“为”或“约为”的修饰语适于上述每个百分比。
在一些实施方案中,细胞渗透剂包含为或约为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、20%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、25%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%、50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%的最终溶液,其中“为”或“约为”的修饰语适用于上述每个百分比。
纳米乳液
乳液指在标准条件下通常不混溶(不能混合或不能共混)的两种或多种液体的混合物。乳液的实例包括香醋、牛奶和蛋黄酱。
纳米乳液与乳液区别在于液滴大小通常等于或小于250nm。纳米乳液不自发形成;必须应用外切以将较大液滴破裂成较小液滴,且有关生成和控制纳米乳液形成相对已知较少(Mason等人)。一般而言,已接受的是载剂或辅料、乳化剂或分散剂的选择很少增加给定剂的渗透,这是由于其仅作用以使该剂更好分布或与植物表面接触。已知很少物质是真正的植物细胞渗透剂,且未发现一般可与任何特定剂应用至材料的那些可增加所述剂的渗透;但必须发现这些。纳米乳液和纳米级乳液用作同义词用于本申请的相同术语。
在一些实施方案中,本发明教导纳米乳液治疗柑橘绿化疾病的用途。Donsi等人(2012)教导通过高压均质化制备并通过不同乳化剂如卵磷脂、豌豆蛋白和吐温20稳定的纳米乳液中香芹酚、柠檬烯和肉桂醛的包囊。当以直接与微生物接触的方式应用时,这种制剂被教导为是抗微生物的,且认为在食品加工中有用,包括掺入食物产品或包装。然而,不存在这样的纳米乳液可用于控制攻击活的植物的疾病的教导或建议,更不必说用于治疗植物或昆虫中的系统内生菌。
在一些实施方案中,乳液和纳米乳液在乳化剂存在下生成。在一些实施方案中,乳化剂可选自但不限于下述(连同相应的CAS注册号):硬脂酸铵,1002-89-7;棕榈酸抗坏血酸酯,137-66-6;硬脂酸丁酯,123-95-5;硬脂酸钙,1592-23-0;单油酸二甘油酯,49553-76-6;单硬脂酸二甘油酯,12694-22-3;十二烷酸,与1,2,3-丙三醇的单酯,27215-38-9;甘油单油酸酯,111-03-5;甘油二辛酸酯,36354-80-0;甘油二肉豆蔻酸酯,53563-63-6;甘油二油酸酯,25637-84-7;甘油二硬脂酸酯,1323-83-7;甘油单肉豆蔻酸酯,27214-38-6;甘油单辛酸酯,26402-26-6;甘油单油酸酯,25496-72-4;甘油单硬脂酸酯,31566-31-1;甘油硬脂酸酯,11099-07-3;肉豆蔻酸异丙酯,110-27-0;卵磷脂,8002-43-5;1-甘油单月桂酸酯,142-18-7;1-甘油单肉豆蔻酸酯,589-68-4;甘油单棕榈酸酯,26657-96-5;辛酸,钾盐,764-71-6;辛酸,钠盐,1984-06-1;油酸,112-80-1;棕榈酸,57-10-3;聚甘油油酸酯,9007-48-1;聚甘油硬脂酸酯,9009-32-9;聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯(吐温20),9005-64-5;肉豆蔻酸钾,13429-27-1;油酸钾,143-18-0;硬脂酸钾,593-29-3;油酸钠,143-19-1;硬脂酸钠,822-16-2;大豆卵磷脂,8030-76-0;生育酚聚乙二醇琥珀酸盐(TPGS),9002-96-4;维生素E,1406-18-4;557-05-1和硬脂酸锌,557-05-1。
在进一步的实施方案中,本发明教导具有至多90%肉桂醛的肉桂醛乳液的用途。
在一些实施方案中,本发明教导TPGS、维生素E、十二烷酸、十八烷酸、十四烷酸、卵磷脂和吐温20形成用于治疗柑橘绿化的具有醛例如肉桂醛的乳液的用途。在一些实施方案中,在生成乳液和纳米乳液中利用多种乳化剂。
在一些实施方案中,纳米乳液包含小于为或小于约为下述的液滴:250nm、245nm、240nm、235、nm 230nm、225nm、220nm、215nm、210nm、205、nm 200nm、195nm、190nm、185nm、180nm、175nm、170nm、165nm、160nm、155nm、150nm、145nm、140nm、135nm、130nm、125nm、120nm、115nm、110nm、105nm、100nm、95nm、90nm、85nm、80nm、75nm、70nm、65nm、60nm、55nm、50nm、45nm、40nm、35nm、30nm、25nm、20nm、15nm、10nm、5nm、4nm、3nm、2nm或1nm;其中“为”或“约为”的修饰语用于上述每个描述的尺寸。
在一些实施方案中,纳米乳液包含大小约为下述范围的液滴:1nm-5nm、1nm-10nm、1nm-50nm、1nm-100nm、1nm-150nm、1nm-200nm、1nm-250nm、5nm-10nm、5nm-50nm、5nm-100nm、5nm-150nm、5nm-200nm、2nm-250nm、10nm-50nm、10nm-100nm、10nm-150nm、10-200nm、10nm-250nm、25nm-50nm、25nm-100nm、25nm-150nm、25nm-200nm、25nm-250nm、50nm-100nm、50nm-150nm、50nm-200nm、50nm-250nm、100nm-150nm、100nm-200nm、100nm-250nm、150nm-200nm、150nm-250nm和200nm-250nm;其中“约为”的修饰语适用于每个上述的范围。
辅料
辅料理解为包含在作物害虫控制制剂中添加至喷施罐以改进害虫控制活性或应用特征的任何物质。喷施辅料一般分为两个广泛的类别,其已知为活化剂辅料和特殊目的辅料。
活化剂辅料通过调节杀虫剂活性、在植物组织内的吸收、耐雨性(耐性)和光降解而用于增强害虫控制性能。一些常用的活化剂辅料包括表面活性剂、油、氮肥、粘展剂(spreader-stickers)、润湿剂和渗透剂。表面活性剂通过减少喷施液滴和叶表面间的表面张力发挥作用。表面活性剂可归类为非离子、阴离子、阳离子、两性和有机硅氧烷表面活性剂。油辅料可归类为石油和植物油,例如用于渗透蜡质角质层的植物油。
特殊目的的辅料用于扩大给定制剂有效的条件范围且可甚至改变喷施溶液的物理特征。常见的特殊目的辅料可包括相容剂、缓冲剂、消泡剂和漂移控制剂(drift controlagent)。
在一些实施方案中,辅料以按重量或按体积计为或约为下述浓度使用:0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、20%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、25%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%、50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%和99%;其中“为”或“约为”的修饰语用于每个上述大小。
在一些实施方案中,辅料包含为或约为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、20%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、25%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%、50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%的最终溶液;其中“为”或“约为”的修饰语用于每一个上述大小。
纳米颗粒
在一些实施方案中,本发明教导纳米颗粒治疗柑橘绿化疾病的用途。相比大块材料的性质,纳米颗粒(NP)由于纳米级颗粒性质的显著和不预期的变化而获得广泛关注。对于大于1微米(micron)的大块材料,在表面的原子的百分比相对于在大块材料中的原子数目而言是不显著的,而纳米级颗粒具有大得多的表面积与体积比。NP的高的表面积与体积比提供了用于扩散的巨大的驱动力,且此外,可强烈影响分子进入植物的能力。NP吸收至植物表面并通过天然开口或伤口采用。
在一些实施方案中,本发明教导ZnO NP治疗柑橘绿化的用途。氧化锌(ZnO)制成的NP可通过许多方法制造,且数种方法导致范围为2nm的ZnO的NP(Xie等人,2011)。类似肉桂醛,ZnO NP也已显示呈现表面杀菌的特性(Hsu等人,2013)。然而,不存在教导或建议这种NP可用于控制攻击活的植物的疾病,更不用说用于治疗系统性内生菌。
在其他实施方案中,本发明教导形成用于治疗柑橘绿化的NP的聚(乳酸--乙醇酸共聚物)(PLGA)乳液的用途。由PLGA聚合物生成的NP大小的乳液广泛用于制药工业,从而1)保护活性成分免受恶劣的环境;2)改进疏水性活性材料在水性环境中的递送,和3)增加活性材料的细胞摄取(Weiss等人,2006;Hill等人,2013)。在一些实施方案中,本发明教导PLGA包囊用于治疗柑橘绿化的疏水性活性材料的用途。不存在这种纳米包囊可用于控制攻击活的植物的教导或建议。
在其他实施方案中,本发明教导使用用于治疗柑橘绿化的硫化锌(ZnS)NP。氧化锌(ZnS)制成的NP可通过许多方法制造,且数种方法生成3-4nm范围的ZnS NP,取决于使用的封盖剂;封盖剂包括蛋白、氨基酸和聚合物如PVP(Weilnau et al,2011)。ZnS优于ZnO的进一步优势是ZnS已知具有更大的抵抗大肠杆菌的抗菌性和可忽略的哺乳动物细胞毒性(Liet al,2010)。
在一些实施方案中,纳米颗粒的PLGA、ZnS或ZnO以为或约为下述范围存在:0.01-0.1%、0.01-0.09%、0.01-0.08%、0.01-0.07%、0.01-0.06%、0.01-0.05%、0.01-0.04%、0.01-0.03%、0.01-0.02%、0.02-0.1%、0.02-0.09%、0.02-0.08%、0.02-0.07%、0.02-0.06%、0.02-0.05%、0.02-0.04%、0.02-0.03%、0.03-0.09%、0.03-0.08%、0.03-0.07%、0.03-0.06%、0.03-0.05%、0.03-0.04%、0.04-0.09%、0.04-0.08%、0.04-0.07%、0.04-0.06%、0.04-0.05%、0.05-0.09%、0.05-0.08%、0.05-0.07%、0.05-0.06%、0.06-0.09%、0.06-0.08%、0.06-0.07%、0.07-0.09%、0.07-0.08%、0.08-0.09%和0.02-0.075%的总组合物;其中“为”或“约为”的修饰语适用于每种上述范围。
在一些实施方案中,纳米颗粒的PLGA、ZnS或ZnO以为或约为下述的量存在:0.01%、0.015%、0.02%、0.025%、0.03%、0.035%、0.04%、0.045%、0.05%、0.055%、0.06%、0.0625%、0.065%、0.0675%、0.070%、0.075%、0.080%、0.0825%、0.085%、0.0875%、0.090%、0.0925%、0.095%、0.0974%、0.0975%和0.1%的总组合物;其中“为”或“约为”的修饰语适用于每个上述百分比。
在其他实施方案中,纳米颗粒的大小可为或约为下述的范围:0.5-1nm、1-2nm、1-3nm、1-4nm、1-5nm、2-3nm、2-4nm、2-5nm、3-4nm、3-5nm、4-5nm、5-10nm、10-15nm、15-25nm、25-50nm、50-75nm、75-100nm、100-150nm、150-200nm、0.5-200nm、1-150nm、2-200nm、2-150nm、2-100nm、2-75nm、2-50nm、2-25nm、2-15nm和2-10nm。
在一个具体的实施方案中,本发明教导肉桂醛作为封盖剂的用途,且因此形成的NP的尺寸为3-4nm的范围。
在进一步的具体的实施方案中,本发明教导以至多3%的肉桂醛装载的肉桂醛的用途。
一些NP的表面包衣对确定重要的特性如稳定性、溶解性、形状、尺寸和靶向是至关重要的。ZnO NP将在水中沉淀且ZnO和ZnS NP都显示在水中不良的稳定性。这在这些NP在植物内最终降解方面而言是主要的优势。因此在一些实施方案中,本发明教导封盖剂如肉桂醛改进NP的稳定性的用途。在一些实施方案中,本发明的封盖剂的范围可为长链碳氢化合物至氨基酸、至蛋白、至多羟基化合物,其变得被NP吸收且强烈结合以至其难以被去除(Niu&Lee,2013)。在其他实施方案中,使用表面活性剂如二氢硫辛酸(DHLA)形成NP。在一些实施方案中,使用DHLA作为表面活性剂的益处是α硫辛酸(DHLA的氧化形式)是GRAS。膳食α硫辛酸在大多数细胞中可容易地通过NADH或NADPH转化为DHLA。尽管DHLA目前尚未出现在FDA GRAS列表上,其作为膳食补充(抗氧化剂)可在健康食品商店柜台可获得。
多种不同的材料可用于配制本发明的NP,包括但不限于:壳聚糖、PLGA、ZnO和ZnS。
治疗柑橘绿化的组合物和方法
在一些实施方案中,本发明教导肉桂醛和溶剂单独或与其他活性或非活性物质组合的用途。在一些实施方案中,本发明的组合物可以浓缩液体、溶液、悬浮液、粉末等形式通过喷施、土壤灌溉、浇注、浸渍来施用,所述形式包含最适于目前具体目的的浓度的活性化合物。肉桂醛是高度疏水的且当以正常用于接触灭菌的30%溶液的4.98ml/L的标准比率(等于1.49ml肉桂醛/L或0.15%)使用时,对植物具有植物毒性。肉桂醛的疏水特性可具体地限制其作为抗菌剂在水性环境中有效发挥功能的能力(Kalemba和Kunicka 2003)。本发明的发明人发现为更有效地在叶面喷施或可注射制剂中使用芳族醛,尽管所述醛和溶剂可单独配制,但醛可通过包括表面活性剂如吐温80或Silwet L77而导致更多的渗透。在本发明的一些实施方案中,其他可单独使用或与肉桂醛组合使用的治疗黄龙病菌的化合物包括松柏醛、苯甲醛、乙醛、胡椒醛和香草醛,以及萜烯香芹酚。
在一些实施方案中,本发明涉及治疗黄龙病菌的化合物在大于5%的乙醇或DMSO中的可喷施或可注射的溶液。
在其他实施方案中,本发明涉及醛和任何适当的极性溶剂的溶液。
在本申请的一些实施方案中,至少一种芳族醛以至多为或约为下述的量存在:0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%的总组合物;其中“为”或“约为”的修饰语适用于每个上述的百分比。
在本申请的一些实施方案中,极性溶剂以至多为或约为下述的量存在:1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%的总组合物;其中“为”或“约为”的修饰语适用于每个上述的百分比。
在本发明的一些实施方案中,用于治疗感染有黄龙病菌的植物的组合物包含为或约为0.001%、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%、0.07%、0.08%、0.09%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%或100%的治疗黄龙病菌的化合物;其中“为”或“约为”的修饰语适用于每个上述的百分比。
在本申请的实施方案中,治疗感染有黄龙病菌的植物的溶液包含0.001%-10%或0.01%-10%或0.1-10%或1-5%或1-10%的治疗黄龙病菌的化合物。
在一些治疗方案中,治疗黄龙病菌的化合物是芳族醛。
在具体的实施方案中,芳族醛是肉桂醛:
在另一实施方案中,芳族醛是松柏醛:
在一些实施方案中,治疗黄龙病菌的化合物选自肉桂醛、松柏醛、苯甲醛、乙醛、胡椒醛和香草醛,以及萜烯香芹酚。
在本申请的一些实施方案中,治疗黄龙病菌的化合物溶于为或约为下述百分比的极性溶剂中:1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、99%或100%;其中“为”或“约为”的修饰语适用于每个上述的百分比。在一些实施方案中,质子溶剂是乙醇、甲醇、异丙醇和乙酸等。
在本申请的一些实施方案中,治疗黄龙病菌的化合物溶于为或约为下述百分比的DMSO中:1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、99%或100%;其中“为”或“约为”的修饰语适用于每个上述的百分比。
在一些实施方案中,制剂包括制剂中的肉桂醛和/或松柏醛,所述制剂涉及纳米颗粒的形成和在包含70%乙醇的水性溶液中的分散。一种用于治疗黄龙病菌感染的柑橘、马铃薯或番茄的制剂,包含按重量计0.001%-10%的肉桂醛和/或松柏醛,其在70%乙醇或50%DMSO中。在一些实施方案中,应用至植物的制剂中存在的醛的总量为1.5%或更少。制剂在不使用抗氧化剂时是有效且稳定的,尽管特定的醛可具有固有的抗氧化特性,例如,松柏醛。制剂的稳定性可通过多种方法评估,包括加速测试,其中将感兴趣的制剂以设置的时间暴露至升高的温度。在规律的时间间隔采集制剂样品并通过本领域的技术人员已知确定降解的比率和性质的方法进行化学分析。
用于包含肉桂醛和/或松柏醛的组合物的最有效的量可使用如实施例所述的那些方案确定。在一些实施方案中,有效处理的量为或至少为0.01g/l、0.02g/l、0.03g/l、0.04g/l、0.05g/l、0.06g/l、0.07g/l、0.08g/l、0.09g/l、0.1g/l、0.2g/l、0.3g/l、0.4g/l、0.5g/l、0.6g/l、0.7g/l、0.8g/l、0.9g/l、1g/l、2g/l、3g/l、4g/l、5g/l、6g/l、7g/l、8g/l、9g/l、10g/l、11g/l、12g/l、13g/l、14g/l、15g/l、16g/l、17g/l、18g/l、19g/l、20g/l、25g/l、30g/l、35g/l、40g/l、45g/l、50g/l、55g/l、60g/l、65g/l、70g/l、75g/l、80g/l、85g/l、90g/l、95g/l或100g/l(w/v)的治疗黄龙病菌的化合物。在一些实施方案中,治疗黄龙病菌的化合物的有效的处理的量为0.01g/l-25g/l。这些方案还可针对特定的条件以及在特定的植物上的使用优化每种化合物,以最小化植物毒性同时最大化制剂的抗病原作用。
在一些实施方案中,制剂包含为或约为下述范围的本申请的醛:0.01-1g/l、0.5-1g/l、1-5g/l、1-10g/l、1-20g/l、1-30g/l、1-40g/l、1-50g/l、1-60g/l、1-70g/l、1-80g/l、1-90g/l、1-100g/l、2-20g/l、2-40g/l、2-60g/l、2-80g/l、2-100g/l、2.5-100g/l、5-10g/l、5-20g/l、5-40g/l、5-60g/l、5-80g/l、5-100g/l、10-20g/l、10-40g/l、10-60g/l、10-80g/l、10-100g/l、20-40g/l、20-60g/l、20-80g/l、20-100g/l、40-60g/l、40-80g/l、40-100g/l、60-80g/l、60-100g/l、80-100g/l、25-100g/l、50-100g/l、75-100g/l(w/v);其中“为”或“约为”的修饰语适用于每个上述的范围。
在一些实施方案中,制剂包含至少为或约为下述的本申请的醛:0.01g/l、0.02g/l、0.03g/l、0.04g/l、0.05g/l、0.06g/l、0.07g/l、0.08g/l、0.09g/l、0.1g/l、0.2g/l、0.3g/l、0.4g/l、0.5g/l、0.6g/l、0.7g/l、0.8g/l、0.9g/l、1g/l、2g/l、3g/l、4g/l、5g/l、6g/l、7g/l、8g/l、9g/l、10g/l、11g/l、12g/l、13g/l、14g/l、15g/l、16g/l、17g/l、18g/l、19g/l、20g/l、25g/l、30g/l、35g/l、40g/l、45g/l、50g/l、55g/l、60g/l、65g/l、70g/l、75g/l、80g/l、85g/l、90g/l、95g/l或100g/l(w/v);其“为”或“约为”的修饰语适用于每个上述的浓度。
在一些实施方案中,本发明教导包含纳米颗粒的组合物的用途。纳米颗粒可单独使用或与其他活性或非活性物质组合使用。这些活性或非活性物质可粘附在纳米颗粒上或与其紧密连接,或其可掺入纳米颗粒的结构中,如使用纳米颗粒封盖时所发生。
在一些实施方案中,纳米颗粒包含氧化锌、硫化锌、PEG和PLGA。在一些实施方案中,有效的处理的量为或约为0.01g/l、0.02g/l、0.03g/l、0.04g/l、0.05g/l、0.06g/l、0.07g/l、0.08g/l、0.09g/l、0.1g/l、0.2g/l、0.3g/l、0.4g/l、0.5g/l、0.6g/l、0.7g/l、0.8g/l、0.9g/l、1g/l、2g/l、3g/l、4g/l、5g/l、6g/l、7g/l、8g/l、9g/l、10g/l、11g/l、12g/l、13g/l、14g/l、15g/l、16g/l、17g/l、18g/l、19g/l、20g/l、25g/l、30g/l、35g/l、40g/l、45g/l、50g/l、55g/l、60g/l、65g/l、70g/l、75g/l、80g/l、85g/l、90g/l、95g/l或100g/l(w/v)的纳米颗粒、纳米乳液、纳米颗粒组合物或纳米乳液组合物;其中“为”或“约为”的修饰语适用于每个上述的浓度。
在进一步的实施方案中,有效的处理的量为或约为0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%、0.07%、0.08%、0.09%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%或99%(w/v)的纳米颗粒、纳米乳液、纳米颗粒组合物或纳米乳液组合物;其中“为”或“约为”的修饰语适用于每个上述的百分比。
在一些实例中,制剂的效力可通过添加一种或多种其他组分(即除了肉桂醛之外的化合物)至制剂而增加,其对于改变制剂的特定方面是理想的。例如,其对于减少植物毒性或增加制剂的抗病理作用(例如,实现滴定量(指感染植物的细菌数)的减少、疾病的发生率或疾病症状的发生率的降低)或两者的一些应用可以是理想的。在一个实施方案中,额外的组分在最小化植物毒性的同时增加制剂的抗病理作用。特别感兴趣的是在协同以增加平均疾病抗性的同时最小化植物毒性作用的组分的使用,如与特定制剂相关。"协同"意指组分由于其存在而增加大于添加量所产生的理想的作用。
协同作用可通过应用Colby公式(Colby,R.S.,"Calculating Synergistic andAntagonistic Responses of Herbicide Combinations",1967Weeds,vol.15,pp.20-22)来定义,即(E)=X+Y-(X*Y/100)。
一种或多种其他制剂成分的浓度可进行修饰同时保有或增强制剂的理想的植物毒性和抗病理作用。特别感兴趣的是将组分添加至制剂以允许一种或多种其他给定制剂中的组分的减少同时基本上维持制剂的效力。这种组分与其他制剂成分的组合可在一个或多个步骤中以在任何适当的混合和/或应用阶段完成。
实施例
表1描述了下文详述的田间试验中使用的对照和实验处理的简要参考摘要。在制备溶液中使用的具体的浓度、体积和组合物可在下文的实施例中找到。实验结果进一步描述于图1-4。
*果实产量增加,但季节中应用较晚,在90%置信水平显著
NSD,无显著性差异;NA,不适用
实施例1:肉桂醛、香芹酚和香叶醇对大肠杆菌的作用
从Sigma-Aldrich(St.Louis,Mo.)购得精油肉桂醛(Aldrich,W228605;≥98%纯度)、香芹酚(Aldrich,W224502;≥98%纯度)和香叶醇(Aldrich。163333;98%纯度)。大肠杆菌Stratagene菌株“Solopack”的单菌落接种于5ml的Luria Broth(LB)液体培养基,伴随在37℃振荡过夜。将200μl的大肠杆菌过夜培养物置于LB琼脂平板上,并使用玻璃珠涂匀。允许细菌培养物吸收于LB培养基。吸收后30分钟内,分开放置20μl的三种精油(肉桂醛、香芹酚或香叶醇)液滴而不在6mm盘上稀释(Whatman,Cat No.2017-006;GE healthcare LifeScience),并将处理的盘置于具有大肠杆菌的平板上。随后孵育平板24小时。与文献一致的是,结果是全部三种化学品对大肠杆菌的生长具有抑制性,其中香芹酚比肉桂醛具有更多的抑制性,而肉桂醛比香叶醇具有更多的抑制性。重复实验,获得相同的结果。
实施例2:肉桂醛、香芹酚和香叶醇对Liberibacter crescens的作用
使用L.crescens菌株BT-1(Lcr)实施与实施例1中所实施相似的实验,除了使用BM7培养基培养Lcr,使用顶部琼脂,且使用70%乙醇三种化学品(肉桂醛、香芹酚和香叶醇)将稀释至2mg/ml-0.125mg/ml的浓度。BM7培养基包含在1升(L)水中的2gα-酮戊二酸(alphaketoguraric acid)、10g N-(2-乙酰氨基)-2-氨基乙磺酸、N-(氨甲酰基甲基)牛磺酸、3.75g KOH、150ml胎牛血清、300ml TNM-FH。以20g/L添加琼脂用于固体培养基。Lcr BT-1细菌在29℃伴随振荡孵育直至达到在600nm(OD600)的0.5-0.6的光密度。在该时间点,将500μl的培养物添加至4ml的0.6%BM7顶部琼脂,混匀,随后倒至一个BM7平板顶部并允许固化。固化后,立即使用在70%乙醇中的2倍连续稀释液中的范围为2mg/ml-0.125mg/ml的20μl三种精油(肉桂醛、香芹酚和香叶醇)液滴置于6mm盘上,且将处理的盘置于具有Lcr的平板顶部。随后孵育平板5天。在每组实验中将不含有任何添加的精油的70%乙醇对照溶液也置于盘上并在相同的时间施用。结果是仅肉桂醛和香芹酚对Lcr的生长具有抑制性,其中肉桂醛在2mg/ml具有惊人的强抑制性而在相同浓度(具有植物毒性的香芹酚而非肉桂醛的浓度;参照下文实施例3)的香芹酚仅具有微弱的抑制性。香叶醇在这些水平对Lcr不是抑制性的。在这些测试中在1mg/ml水平的肉桂醛也是抑制性的。重复实验两次。
实施例3:10%肉桂醛、香芹酚和70%乙醇叶面喷施对柑橘的植物毒性作用
为测试70%乙醇中的肉桂醛或香芹酚以及单独的70%乙醇对柑橘植物的植物毒性,我们在Swingle砧木(~6英寸至1英尺高)上通过喷施以达到喷施的径流(run-off)的程度来施用1%(w/v)和10%(w/v)的肉桂醛或香芹酚(各溶解于70%乙醇),以及在甜橙(~3英寸高)上通过喷涂叶表面部分的一侧或双侧来施用。在这两种方法中我们还施用70%乙醇作为对照。
结果是通过处理后24小时可观察到即使70%乙醇中的1%香芹酚对柑橘和对甜橙叶也是具有高度植物毒性的。相反,70%乙醇中的1%的肉桂醛以及单独的70%乙醇对柑橘完全不具有植物毒性。70%乙醇中的10%w/v的肉桂醛具有中度植物毒性,产生褪绿和叶卷曲,但并不落叶。
实施例4:肉桂醛、香芹酚和70%乙醇土壤浸泡对柑橘的植物毒性作用
为进一步测试70%乙醇中的肉桂醛或香芹酚以及单独的70%乙醇对柑橘植物的植物毒性,我们在Swingle砧木(~6英寸至1英尺高)上通过添加足够的液体于盆栽柑橘土壤以达到浸泡的径流的程度来施用1%和10%肉桂醛或香芹酚(各溶解于70%乙醇)。在这两种方法中我们还施用70%乙醇作为对照。
结果是通过处理后60小时可观察到70%乙醇中的8mg/ml(1%)的香芹酚作为土壤浸泡对柑橘是具有高度植物毒性的。相反,70%乙醇中的1%的肉桂醛以及单独的70%乙醇作为土壤浸泡施用对柑橘完全无植物毒性。70%乙醇中的10%w/v的肉桂醛具有中度植物毒性,产生褪绿和叶卷曲,但并不落叶。
实施例5:1%肉桂醛和70%乙醇喷施对治疗Las感染的柑橘无效果
为测试1%肉桂醛对系统性感染的菠萝甜橙柑橘植物(由种子长成并保持在温室中)的Las的治疗能力,我们首先移植接种植物,等待症状出现(约6个月后)且随后通过半定量聚合酶链式反应(qPCR或PCR)测试对Las感染的存在进行测试。将颗粒吡虫啉以推荐的比率施用至所有温室生长的植物。历时至少3个月的时间在多个测试中证实了植物被感染。随后通过喷施以达到喷施的径流的程度将1%(w/v)肉桂醛(溶于70%乙醇)施用至感染的甜橙植物的叶片(~3英尺高的树)。随后在1-2周后进行的qPCR测试为qPCR阳性且持续保持阳性至少数月。使用qPCR引物和如通过Li等人(2006)所述的方法,将阳性样品定义为实现小于或等于35的Ct(阈值周期)值的那些。Ct值是qPCR反应中靶标浓度的相对量度。仅使用70%乙醇喷施的对照柑橘植物是qPCR阳性的且保持阳性至少数月。这些结果表明由于植物中细胞内存在提供的保护,肉桂醛商业可获得的制剂(其中没有已知以DMSO进行配制或使用NP进行配制)将不会通过其自身杀死Las或治疗Las感染的柑橘。
实施例6:50%DMSO中0.3%和1.5%的肉桂醛喷施对具有HLB症状的从田地生长移植盆栽的柑橘的作用。
为测试喷施的肉桂醛通过喷施达到径流的程度并使用50%DMSO作为渗透溶剂对系统性感染的甜橙树的黄龙病菌的治疗能力,将在田间条件移植至Swingle砧木上并呈现强黄龙病(HLB)症状的约3年成熟的Hamlin甜橙树修剪到约4-5英尺的高度,从田地挖出,置于大的(25加仑)盆中,移至温室并通过PCR测试Las感染的存在。历时两周,在多个测试中证实植物被感染。这些植物在田间已使用吡虫啉处理且以推荐的比率施用颗粒状吡虫啉至所有温室生长的植物。随后以0.3%和1.5%(溶于50%DMSO)的浓度通过喷施叶片以达到喷施的径流的程度来施用肉桂醛。已通过铲倒和翻盆施加压力的1.5%肉桂醛处理的甜橙树在6-7天后完全脱叶;0.3%肉桂醛处理的植物表现出未受影响。约2周后,1.5%处理的植物开始出现新芽,且下一周,新芽大到足以开始进行针对Las存在的PCR测试。以50%DMSO中的1.5%肉桂醛处理的植物完全是Las阴性的,但0.3%处理的植物保持未受感染。随后在接下来的9个月每周进行的后续qPCR测试证实1.5%处理的植物保持完全阴性。以50%DMSO喷施或注射的相似的树也脱叶,但随后出现的新芽死去或为qPCR阳性。这证明可利用50%DMSO中的1.5%肉桂醛通过喷施重新盆栽且因此高度受压的柑橘树以达到径流的程度来治疗柑橘的Las感染。
实施例7:1.5%肉桂醛和100%DMSO注具有入HLB症状的田间生长移植至盆的柑橘的作用。
为测试当通过注射使用DMSO递送时肉桂醛治疗系统性感染的甜橙树的黄龙病菌的能力,将在田间的条件移植至Swingle砧木上并呈现强黄龙病(HLB)症状的3年成熟的Hamlin甜橙树修剪到约4-5英尺的高度,从田地挖出,置于大的(25加仑)盆中,移至温室并通过PCR测试Las感染的存在。这些植物在田间已使用吡虫啉处理且以推荐的比率施用颗粒状吡虫啉至所有温室生长的植物。历时两周,在多个测试中证实植物被感染。我们随后在每棵树上使用两个装载弹簧的注射器(Chemjet Tree Injectors;Queensland Plastics,Australia)。每个注射器盛有20ml体积的注射材料;在该情况下,1.5%(w/v)的肉桂醛在100%DMSO中。在土壤线上约12-14"的位点,将注射器通过钻1/2"的孔(贯穿约每个树干直径的4/5)置于树中。将注射器在位置拧紧且随后释放装载弹簧的注射器,产生溶液的压力化注射。已通过如在实施例6中的铲倒和翻盆施加压力的1.5%肉桂醛注射的甜橙树在6-7天后完全脱叶。约2周后,这些处理的植物开始出现新芽,且下一周,新芽大到足以开始进行针对Las存在的PCR测试。1.5%处理的植物完全是Las阴性的,且随后在接下来的9个月每周进行的后续qPCR测试证实1.5%注射的植物保持完全PCR阴性。这证明可利用100%DMSO中的1.5%肉桂醛通过注射重新盆栽且因此高度受压的柑橘树以达到径流的程度来治疗柑橘的Las感染。
实施例8:通过树干注射和通过喷施施用1.5%肉桂醛和50%DMSO对商业树林中生长的黄龙病菌感染的柑橘树的作用。
维护良好的整个商业树林中大多的树,移植至Swingle citrumello砧木上并用吡虫啉杀虫剂(一种植物SAR诱导剂(Ford等人,2010))规律处理的四年Hamlin树发现严重患病,其具有典型的HLB症状,包括斑点斑驳、一些树枝变黄和过早果实下降。选择具有严重症状的柑橘树,编号且将其全部彻底随机化进行处理。对取自每个具有症状的树的不同树枝的每树2-3个随机采样的树叶的后续qPCR测试得到在树林中大于70%的Las阳性感染率。使用40ml的1.5%(w/v)肉桂醛和50%DMSO,随机选择十棵具有症状的树用于如实施例7阐述的树干注射(图1和2中的处理1),并随机选择另10棵感染的树使用800ml以与实施例6中使用的相似的方式的相同处理用于喷施施用,但使用800ml来覆盖更大的、四年田间生长的树,由此不存在径流(图1和2中的处理2)。使用50%DMSO注射5棵树并喷施5棵树(图1和2中的对照)。
图1中所示的结果为%Las感染(阳性叶样品的总数(通过如上文所述的qPCR评估)除以在给定取样日期每个处理取得的叶样品的总数)。历时6-7个月每月采集样品。图1中的每个条状代表对于10棵树的每个处理的平均%Las感染,逐月采样。任何处理前在每个处理中采集的"0月"样品的所有树的平均值。将所呈现的数据标准化由此预处理感染为100%。非重叠标准误在P<0.05是显著的。
对于图2中所示的果实产量数据,在秋季(在该田间对于Hamlin柑橘是正常的)的相同时间收获所有树,并测量每棵树的总果实重量。处理1收获66磅果实/树,其显著高于对照组的45磅果实/每树的产量(图2中标记为"Cont"),而处理2仅收获35磅果实/树,其与对照组产量无显著差异。
从这些结果,可以清楚的是将50%DMSO中的40ml的1.5%肉桂醛注射入大的、田间生长(4年)的Hamlin柑橘树(处理1)导致Las感染的显著减少(从约100%至约35%感染),且该结果持续约3个月。使用50%DMSO中的800ml的1.5%肉桂醛的喷施处理(处理2)还对Las感染水平具有统计学显著的影响,但该影响仅持续2个月,且基于由全部处理测量的总体果实产量的分析,在施用的施用比率整体上表现的不那么有效(参照图2)。处理1和2是仅有的在该田间试验中再次施用的处理;以所述方式将两种处理在4个月后再次施用至相同的树上。再次,观察到相似的结果,其中使用注射或喷施方法两者,感染水平都变得显著减少。
实施例9:田间试验中通过注射和通过喷施施用的单独的氧化锌纳米颗粒或装载有1.5%肉桂醛的70%异丙醇中的纳米颗粒对黄龙病菌感染的柑橘树的作用。
用Palanikumar等人(2013)所述的略微修改方法合成氧化锌(ZnO)纳米颗粒。伴随搅拌30分钟,将硝酸锌(Zn(NO3)2.6H2O,0.148g)溶于50ml去离子水,并将10.5g六亚甲基四胺(HMT)分开溶解在50ml去离子水中。在室温搅拌两种溶液30分钟且随后混合并在60℃的水浴中搅拌45分钟。通过在4000X g离心收获获得的纳米颗粒并称重。制备以肉桂醛装载或未装载的ZnO纳米颗粒混悬液(约2.5g湿重)。使用70%异丙醇将无肉桂醛的ZnO纳米颗粒稀释至4000ml并以800ml/树的比率将0.0625%ZnO NP喷施至树上(图1和2中的处理3)。将250ml 70%异丙醇中的5%的肉桂醛装载至2.5g湿重的ZnO纳米颗粒上并在室温搅拌60分钟。使用70%异丙醇中的1.5%肉桂醛将以肉桂醛装载的纳米颗粒混悬液稀释至4000ml并以800ml/树的比率喷施至树上(处理4,图1和2和表1)。这些结果证明历时7个月,以该水平通过喷施施用的ZnO纳米颗粒(含有或不含有1.5%肉桂醛)对Las感染无统计学显著的影响,且无抑制作用(处理4)或对果实产量无显著作用(处理3)。这些结果还证实了实施例4做出和所示的结论,即通过喷施施用的商业可获得的肉桂醛制剂(1.5%肉桂醛)自身无法杀死Las或治疗Las感染的柑橘。
使用70%异丙醇将无肉桂醛的ZnO纳米颗粒混悬液(约2.5g)稀释至750ml并以40ml/树的比率以0.33%ZnO NP的浓度注入树中(处理5,图1和2和表1)。随后将250ml 70%异丙醇中的5%肉桂醛装载至2.5g(湿重)ZnO纳米颗粒上并在室温搅拌60分钟。使用70%异丙醇中的1.5%肉桂醛将以肉桂醛装载的纳米颗粒混悬液稀释至750ml并以40ml/树的比率以0.33%的浓度注入树中(处理6,图1和2和表1)。结果表明无来自单独注射的ZnO NP的直接作用(处理5),但来自以肉桂醛转载的ZnO NP并使用70%异丙醇施用的注射对Las感染具有延迟但显著的影响(处理6,图1)。
该结论得到图2中的果实产量数据的支持,其表明来自处理6的较高的产量,尽管使用这些处理浓度来自该施用的产量增加在95%的置信水平并非是统计学显著的。果实产量的增加和Las感染水平的降低可能是由于单独的肉桂醛注射,但延迟的效果表明ZnO NP可能将肉桂醛固定在韧皮部中。因此,不存在DMSO时,ZnO NP的注射表现出将肉桂醛充分固定在韧皮部中。
实施例10:在田间试验中通过树干注射和通过喷施施用,具有或不具有0.03%肉桂醛制备的PLGA共混的乳液对黄龙病菌感染的柑橘树的作用。
用Khemeni等人(2012)所述的略微修改的方法使用PLGA乳液(使用双十二烷基二甲基溴化铵(DMAB)作为表面活性剂共混)包囊至多0.03%的肉桂醛。将1g PLGA溶于50mlDMSO并包囊151μl(~160mg)肉桂醛用于处理7和8,但在处理9的乳液和稀释液两者中省略了肉桂醛(参见图1和2和表1)。将上述溶液逐滴加入至具有0.3%DMAB的100ml 60%-70%DMSO中同时剧烈搅拌;使用商业搅拌器乳化溶液10分钟,随后过滤并添加至500ml去离子水。对于处理7(0.02%PLGA和0.03%肉桂醛),将PLGA乳液与在50%DMSO中的2.8L的1.5%肉桂醛混合。如实施例9所述随机选择10棵具有症状的树用于使用800ml/树进行喷施施用。
对于树干注射,如实施例7所述,将650ml的PLGA乳液与100%DMSO中的650ml的3%肉桂醛混合,使用40ml/树的相同的处理(0.02%PLGA,0.03%肉桂醛)。作为仅使用PLGA用于树干注射的对照,将650ml的PLGA乳液与650ml的100%DMSO混合(图1和2中的处理9;0.08%PLGA)。结果是单独的PLGA共混乳液(无论喷施或注射)对Las感染具有显著的作用(图1的处理7、8和9),但对果实产量无显著作用(图2)。这些结果证明了PLGA乳液减少了Las感染。
实施例11:在田间试验中通过树干注射和通过喷施施用,具有或不具有1.5%肉桂醛制备的PLGA纳米颗粒大小的超声乳液对黄龙病菌感染的柑橘树的作用。
使用PLGA乳液包囊至多1.5%的肉桂醛,再次使用DMAB作为表面活性剂,但如实施例10所述对操作进行额外的修饰。为确定超声对制造PLGA纳米颗粒的影响,对于处理10、11、12和13,将1g PLGA溶于50ml DMSO并添加10ml(~10.5g)肉桂醛(图1和2和表1)。将上述溶液逐滴添加至具有0.3%DMAB的100ml 60%-70%DMSO中同时剧烈搅拌;将溶液逐滴加入至500ml去离子水中同时剧烈搅拌,并超声混合物。装载肉桂醛的、PLGA超声的产物通过透射电子显微镜(TEM)检查并示于图3。肉桂醛包囊的PLGA乳液形成60-180nm大小的纳米颗粒。
对于处理10(参见图1和2和表1),将40ml的该肉桂醛+PLGA(0.15%PLGA)产物直接注射至每棵树。对于处理11,1:1稀释的20ml相同产物通过添加50%DMSO中的20ml 1.5%肉桂醛制备并注射至每棵树(0.08%PLGA)。对于处理12,将900ml肉桂醛+PLGA纳米颗粒产物通过添加在50%DMSO中的3.9L的1.5%C稀释。每棵树以800ml的该溶液(0.03%PLGA)每树喷施。对于处理13,随后将900ml肉桂醛+PLGA纳米颗粒产物通过添加3.9L去离子水稀释。每棵树以800ml的该溶液(0.03%PLGA)每树喷施。
结果是全部四种超声的PLGA处理有效显著降低田间树的Las感染,且包囊有1.5%肉桂醛(用50%DMSO或水稀释)的注射(处理11)和喷施(处理13)的PLGA NP两者分别表现出显著增加处理的树的果实产量。这些结果证明了:1)PLGA超声的乳液形成了NP;2)至多1.5%的肉桂醛可通过PLGA包囊,和3)包囊有1.5%肉桂醛(用50%DMSO或水稀释)的PLGANP在田间生长的柑橘中在减少Las滴定量和增加果实产量中都有效。
实施例12:在田间试验中通过树干注射和通过喷施施用,以在25%DMSO中的3%肉桂醛封盖的ZnS纳米颗粒对黄龙病菌感染的柑橘树的作用。
依照Weilnau等人2011中所述的方案(略微修改)合成ZnS纳米颗粒。将肉桂醛(1.4ml)添加至23.57ml的100%DMSO,伴随不断的搅拌且随后逐滴添加15ml去离子水。添加5.0ml的1.0M醋酸锌后,将溶液通过不断搅拌混合并添加5.0ml的0.85M硫化钠并同时持续搅拌。通过在2000X g离心15分钟收集NP并用去离子水淋洗两次。洗涤NP并在50ml的25%DMSO中重新混悬。将这些以3%肉桂醛封盖的ZnS NP呈递至TEM,且评估的大小范围为2-4nm(图4)。显著的是,预测约5nm或更小的NP能够横穿未损伤细胞的植物细胞壁(Dietz&Herth,2011)。如前所述,将40ml的该悬液注射至每棵树(处理14)。对于喷施施用,将相同量的混悬液使用在水中的25%DMSO稀释至800ml并将800ml施用至每棵树(处理15)。
结果是3%肉桂醛封盖的ZnS NP(无论注射或喷施)在处理组中都显著抑制Las感染,且两种处理都显著增加果实产量,尽管处于减少的置信水平(90%置信)。这些处理的田间施用晚于处理10、11、12和13发生;如果将处理14和15较早施用,则对果实产量的效果将可能更高。这些结果证明了ZnS NP:1)可直接以肉桂醛封盖;2)这些ZnS NP的大小为2-4nm的范围,且3)这些NP(无论注射或喷施)都在田间生长的受Las感染并显示HLB症状的树中有效降低Las滴定量并增加柑橘果实产量。
实施例13:在田间试验中通过树干注射和通过喷施施用,以25%DMSO中的0.33%PEG和1.5%肉桂醛封盖的ZnS纳米颗粒对黄龙病菌感染的柑橘树的作用。
依照Zhang等人2014中所述的方案(略微修改)合成以PEG封盖的ZnS纳米颗粒。使用不断搅拌,将0.2g PEG溶于10ml去离子水并伴随不断搅拌并添加至10ml 100%DMSO,随后添加858μl肉桂醛,随后添加20ml 0.3M醋酸锌和20ml 0.3M硫化锌。通过在3500rpm离心10分钟收集获得的纳米颗粒,用去离子水淋洗两次并在60ml的5%DMSO中重新混悬。如前所述,将40ml的该悬液注射至每棵树(处理16)。对于喷施施用,使用在水中的25%DMSO稀释相同量的混悬液至800ml并将800ml施用至每棵树(处理17)。
结果是注射的PEG和肉桂醛封盖的ZnS NP表现出提供一些对Las感染的抑制,但在果实产量中无显著改善,且相同NP的喷施施用表现出具有很少或无效果。
实施例14:在田间试验中通过树干注射和通过喷施施用,以添加了1.85-3.7%水杨酸(SA)的10-50%DMSO中的3%肉桂醛封盖的ZnS纳米颗粒对黄龙病菌感染的柑橘树的作用。
如上述实施例12,依照Weilnau等人2011中所述的方案(略微修改)合成ZnS纳米颗粒。将肉桂醛(1.4ml)添加至23.57ml的100%DMSO伴随不断搅拌,且随后逐滴添加15ml去离子水。添加5.0ml的1.0M醋酸锌后,通过不断搅拌混合溶液并添加0.85M硫化钠同时持续搅拌。通过在2000X g离心15分钟收集纳米颗粒并将产物重新混悬于50ml的50%DMSO中。向该悬液添加0.925g的水杨酸钠伴随搅拌,并注射40ml的所获溶液至每棵树(处理20)。作为对照,注射40ml的1.85%SA溶液至每棵树(处理18)。对于喷施施用,使用具有3.7%SA的10%DMSO将50ml的ZnS NP产物进行1:40稀释并将2L的该稀释产物喷施至每棵树(处理21)。作为对照,将2L3.7%SA溶液喷施至每棵树(处理19)。
结果是仅使用SA观察到对Las感染或果实产量影响很小或无影响(处理18和19)。此外,使用如处理14和15中使用的相同的肉桂醛封盖的ZnS NP仅观察到对Las感染率的中度影响且对果实产量无影响(处理20和21)。由于商业测试树林中使用树基于常规基础使用吡虫啉处理,且吡虫啉是与SA相同或相似植物防御途径的强效诱导剂,因此SA可能未对这些处理增添益处。SA在其他这样的诱导剂不存在下可提供益处。处理14和15与20和21的比较揭示了就对果实产量和感染抑制两者而言14和15更好,这可能是由于与处理20和21中的10%相比,在处理14和15中使用的DMSO水平为25%。因此以醛封盖和/或装载的小颗粒尺寸的NP和DMSO渗透能力的组合可能提供了对醛向受植物组织保护的细菌的递送的协同作用。
实施例15:1.5%肉桂醛和5-50%DMSO对黄龙病菌感染的马铃薯、番茄、芹菜和胡萝卜植物的作用。
为测试肉桂醛对系统性感染的马铃薯、番茄、芹菜和胡萝卜植物的黄龙病菌的治疗能力,包括柑橘黄龙病茄科植物种和新的待描述的黄龙病菌菌株,使用本领域的技术人员已知的方法通过PCR测试了黄龙病菌感染的存在。将1.5%肉桂醛(溶于5-50%DMSO)通过喷施植物叶片以达到喷施的径流的程度施用至感染的马铃薯、番茄、芹菜和胡萝卜植物。1-2周后使用PCR进行后续PCR测试。预期这些后续的PCR测试在处理后将是阴性的或将显示滴定量的减少。
实施例16:以1.5%肉桂醛封盖并以水或以5-50%DMSO稀释的0.02%-0.075%PLGA超声的纳米颗粒以及1.5%肉桂醛对黄龙病菌感染的马铃薯、番茄、芹菜和胡萝卜植物的作用。
为确定超声对制造PLGA纳米颗粒的影响,使用如实施例10提供的相似的方法,其涉及以肉桂醛装载的PLGA NP的制造。将对于喷施施用对柑橘提供益处的不同喷施处理(特别是处理12和13)通过喷施植物叶片以达到喷施的径流的程度施用至黄龙病菌感染的马铃薯、番茄、芹菜和胡萝卜植物。
实施例17:以至多3%肉桂醛和DMSO制备并以水或以水+辅料稀释的TPGS纳米颗粒以及1.5%肉桂醛对黄龙病菌感染的柑橘、马铃薯、番茄、芹菜和胡萝卜植物的作用。
使用如实施例11中所述(几处修改)制备的TPGS乳液包囊至多3%肉桂醛。使用DMSO中的至多3%的肉桂醛,但无PLGA。将该溶液逐滴加入0.3%TPGS中同时剧烈搅拌;溶液首先通过在高速涡旋乳化且随后装载入50ml注射器并使用高压均化将其压入通过小直径(18规格)针。重复其5X。使用水或0.05%商业辅料或5-50%DMSO稀释溶液5X和10X且将其喷施直至处理的植物湿透。
预期显著减少的感染率和增加的产量。
实施例18:以至多3%肉桂醛和乙酸乙酯制备并以水或以水+辅料稀释的TPGS纳米颗粒以及1.5%肉桂醛对黄龙病菌感染的柑橘、马铃薯、番茄、芹菜和胡萝卜植物的作用。
使用如实施例17所述制备的TPGS乳液包囊至多3%的肉桂醛,除了使用乙酸乙酯替代DMSO。使用水或水中的0.05%商业辅料或5-50%DMSO将溶液稀释5X和10X且进行喷施直至处理的植物湿透。
预期显著减少的感染率和增加的产量。
实施例19:以3%肉桂醛和乙酸乙酯制备并以水或以水+辅料稀释的吐温20纳米颗粒以及1.5%肉桂醛对黄龙病菌感染的柑橘、马铃薯、番茄、芹菜和胡萝卜植物的作用。
使用如实施例17所述制备的吐温20乳液包囊至多3%的肉桂醛,除了使用吐温20替代TPGS。使用水或水中的0.05%商业辅料或5-50%DMSO将溶液稀释5X和10X且进行喷施直至处理的植物湿透。
预期显著减少的感染率和增加的产量。
实施例20:以6%肉桂醛和乙酸乙酯制备并以溶质或以溶质+辅料稀释的吐温20纳米颗粒以及1.5%肉桂醛对黄龙病菌感染的柑橘、马铃薯、番茄、芹菜和胡萝卜植物的作用。
通过将40ml(~42g)肉桂醛逐滴加入至50ml乙酸乙酯乳化至多6%肉桂醛同时剧烈搅拌;将溶液逐滴加入去离子水中的50ml 0.3%吐温20同时剧烈搅拌。随后通过装载入50ml注射器并使用高压力均化将其压入通过小直径(18规格)针,将乳液减少至纳米乳液大小。重复其5X。将溶液添加至250ml去离子水伴随不断搅拌,形成持续至少一周的稳定乳液。使用水、0.05%商业辅料或5-50%DMSO将稳定的纳米乳液稀释5X和10X且进行喷施直至处理的植物湿透。
预期显著减少的感染率和增加的产量。
实施例21:以3%肉桂醛或4.1%肉桂油制备并以溶质或以溶质+辅料稀释的吐温20纳米颗粒以及1.5%肉桂醛对黄龙病菌感染的柑橘、马铃薯、番茄、芹菜和胡萝卜植物的作用。
通过添加82%肉桂油或60%肉桂醛和22%矿物油至18%吐温20乳化至多4.1%的肉桂油或3%肉桂醛并伴随搅拌。使用去离子水1:20稀释乳液。随后通过装载入50ml注射器并使用高压力均化将其压入通过小直径(27规格)针,将乳液减少至纳米乳液大小。重复其5X。使用水、0.05%商业辅料或5-50%DMSO将稳定的纳米乳液稀释5X和10X且进行喷施直至处理的植物湿透。
预期显著减少的感染率和增加的产量。
实施例22:以8.2%肉桂油制备并以水或以水+辅料稀释的吐温20纳米颗粒以及1.5%肉桂醛对黄龙病菌感染的柑橘、马铃薯、番茄、芹菜和胡萝卜植物的作用。
如实施例21纳米乳化至多8.2%的肉桂油。使用水、0.05%商业辅料或5-50%DMSO将稳定的纳米乳液稀释5X和10X且进行喷施直至处理的植物湿透。
预期显著减少的感染率和增加的产量。
实施例23:以至多8.2%肉桂油制备并以水或以水+辅料稀释的十二烷酸组合物纳米颗粒对黄龙病菌感染的柑橘、马铃薯、番茄、芹菜和胡萝卜植物的作用。
如实施例21纳米乳化至多8.2%的肉桂油,但使用至多18%的十二烷酸。随后使用高压力均化将这些乳液减少至纳米乳液大小。使用水、0.05%商业辅料或5-50%DMSO将稳定的纳米乳液稀释5X和10X且进行喷施直至处理的植物湿透。
预期显著减少的感染率和增加的产量。
实施例24:以至多8.2%肉桂油制备并以水或以水+辅料稀释的硬脂酸锌组合物纳米颗粒对黄龙病菌感染的柑橘、马铃薯、番茄、芹菜和胡萝卜植物的作用。
如实施例21纳米乳化至多8.2%的肉桂油,但使用至多18%的硬脂酸锌。随后使用高压力均化将这些乳液减少至纳米乳液大小。使用水、0.05%商业辅料或5-50%DMSO将稳定的纳米乳液稀释5X和10X且进行喷施直至处理的植物湿透。
预期显著减少的感染率和增加的产量。
实施例25:以至多8.2%肉桂油制备并以水或以水+辅料稀释的卵磷脂组合物纳米颗粒对黄龙病菌感染的柑橘、马铃薯、番茄、芹菜和胡萝卜植物的作用。
如实施例21纳米乳化至多8.2%的肉桂油,但使用至多18%的卵磷脂。随后使用高压力均化将这些乳液减少至纳米乳液大小。使用水、0.05%商业辅料或5-50%DMSO将稳定的纳米乳液稀释5X和10X且进行喷施直至处理的植物湿透。
预期显著减少的感染率和增加的产量。
实施例26:以至多8.2%肉桂油制备并以水或以水+辅料稀释的甘油二肉豆蔻酸酯组合物纳米颗粒对黄龙病菌感染的柑橘、马铃薯、番茄、芹菜和胡萝卜植物的作用。
如实施例21纳米乳化至多8.2%的肉桂油,但使用至多18%的甘油二肉豆蔻酸酯。随后使用高压力均化将这些乳液减少至纳米乳液大小。使用水、0.05%商业辅料或5-50%DMSO将稳定的纳米乳液稀释5X和10X且进行喷施直至处理的植物湿透。
预期显著减少的感染率和增加的产量。
除非另外定义,本申请使用的全部技术和科学术语具有与本发明所属领域的技术人员所理解相同的含义。尽管任何方法和材料、与本申请所述的那些相似或等同物可在实践和测试本发明中使用,但是优选的方法和材料描述于本申请。引用的全部的出版物、专利和专利公开出于全部目的通过引用的方式将其全部内容并入本申请。
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尽管本发明已结合其具体实施方案进行了描述,但是应该理解的是其能够进一步修饰且本申请意在覆盖本发明的任何变化、用途或改变,只要其原则上落入本发明的原理,并包括这样的对于本发明的偏离,只要其在已知的或本发明所属领域的常规实践范围内且可适于前文所述的实质特征并遵循附加的权利要求的范围内。
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Claims (83)

1.一种组合物,其用于保护植物免受细菌感染,包括由昆虫传播的细胞内细菌的感染,且用于治疗由细菌感染的植物或减少感染的植物中细菌的水平,所述组合物包含(a)至少一种芳族醛;和(b)至少一种渗透极性溶剂,或(c)包含含有芳族醛的纳米乳液和/或纳米颗粒的制剂。
2.权利要求1的组合物,其中所述至少一种芳族醛包括掺入纳米颗粒并用作纳米颗粒的封盖剂的芳族醛。
3.权利要求1或2的组合物,其中所述至少一种芳族醛包括掺入纳米乳液的芳族醛。
4.权利要求1、权利要求2或权利要求3的组合物,其中所述至少一种芳族醛包括肉桂醛。
5.权利要求1、权利要求2或权利要求3的组合物,其中所述至少一种渗透极性溶剂为DMSO。
6.权利要求1、权利要求2或权利要求3的组合物,其中存在额外应用的植物系统获得性抗性(SAR)响应的诱导剂。
7.权利要求6的组合物,其中所述SAR诱导剂选自水杨酸(SA)或新烟碱类杀虫剂,包括吡虫啉和噻虫胺。
8.权利要求6的组合物,其中所述SAR诱导剂是SA。
9.权利要求1、权利要求2或权利要求3的组合物,其中所述纳米颗粒由氧化锌制成。
10.权利要求1、权利要求2或权利要求3的组合物,其中所述纳米乳液由维生素E、生育酚聚乙二醇琥珀酸酯(TPGS)、十二烷酸、硬脂酸锌、甘油二肉豆蔻酸酯、卵磷脂、油酸和/或聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯(吐温20)制成。
11.权利要求10的组合物,其中所述纳米乳液由聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯(吐温20)制成。
12.权利要求1或权利要求2的组合物,其中所述纳米颗粒由硫化锌、氧化锌、聚乙二醇或聚(乳酸-乙醇酸共聚物)(PLGA)制成。
13.一种组合物,其用于保护植物免受细菌感染,包括由昆虫传播的细胞内细菌的感染,且用于治疗由细菌感染的植物或减少感染的植物中细菌的水平,所述组合物包含纳米乳液和/或纳米颗粒。
14.权利要求12的组合物,其中所述纳米颗粒由PLGA制成。
15.保护植物免受细菌攻击或感染的方法,所述方法包括用权利要求13或权利要求14的组合物接触或注入所述植物的一个或多个部位。
16.保护植物免受细菌攻击或感染的方法,所述方法包括用权利要求1、权利要求2或权利要求3的组合物接触或注入所述植物的一个或多个部位。
17.治疗由细菌感染的植物的方法,所述方法包括用权利要求1、权利要求2、权利要求3或权利要求4的组合物接触或注入所述植物的一个或多个部位。
18.权利要求16的方法,其中所述细菌是细胞内定殖细菌。
19.权利要求16的方法,其中所述细菌是黄龙病菌(Liberibacter)属的成员或黄龙病韧皮部杆菌(Ca.Liberibacter)。
20.权利要求16的方法,其中所述细菌是柑橘黄龙病亚洲种(Ca.Liberibacterasiaticus)。
21.权利要求16的方法,其中所述植物是柑橘树。
22.用于治疗受黄龙病菌感染的植物的方法,所述方法包括:用包含下述的组合物接触或注入所述植物的一个或多个部位:(a)至少一种芳族醛;和(b)至少一种渗透极性溶剂,或(c)包含含有芳族醛的纳米乳液和/或纳米颗粒的制剂,
其中所述至少一种芳族醛以应用至植物的总组合物的至多10%的量存在,且
其中所述至少一种极性溶剂以总组合物的至少5%的量存在。
23.用于治疗受黄龙病菌感染的植物的方法,所述方法包括:用包含下述的组合物接触或注入所述植物的一个或多个部位:(a)掺入纳米颗粒或用作纳米颗粒的封盖剂的至少一种芳族醛;和(b)至少一种极性溶剂,或(c)包含含有芳族醛的纳米乳液和/或纳米颗粒的制剂。
24.权利要求22的组合物,其中所述至少一种芳族醛包括掺入纳米乳液的芳族醛。
25.权利要求21、权利要求22或权利要求23的方法,其中所述至少一种芳族醛包括肉桂醛且所述至少一种极性溶剂包括DMSO、异丙醇或水,且所述乳化剂包括维生素E、生育酚聚乙二醇琥珀酸酯(TPGS)、十二烷酸、硬脂酸锌、甘油二肉豆蔻酸酯、卵磷脂、油酸和/或聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯(吐温20)。
26.权利要求22、权利要求23、权利要求24或权利要求25的方法,其中所述肉桂醛以约1.5%至约10%的量存在且使用时,所述DMSO以总组合物的至少约50%的量存在。
27.权利要求22、权利要求23或权利要求24的方法,其中所述受黄龙病菌感染的植物相对于未用所述组合物接触或注入的植物而言呈现细菌的减少和果实产量的增加。
28.权利要求22、权利要求23或权利要求24的方法,其中所述纳米颗粒是(a)PLGA且以总组合物的0.02%-0.075%的范围存在;(b)ZnS且以总组合物的约0.974%的量存在,或(c)ZnO且以总组合物约0.0625%的量存在。
29.权利要求28的方法,其中所述纳米颗粒大小的范围为约2nm-100nm。
30.权利要求22、权利要求23或权利要求24的方法,其中在所述植物治疗后一个月或更久后,感染的植物中细菌感染的水平减少至少5%。
31.权利要求22、权利要求23或权利要求24的方法,其中所述植物是柑橘树或幼苗。
32.一种方法,其用于治疗柑橘树或幼苗的任何黄龙病菌并保护柑橘树和幼苗免受木虱的侵染,所述黄龙病菌能够引起黄龙病,其包括但不限于柑橘黄龙病亚洲种(Ca.L.asiaticus)、柑橘黄龙病非洲种(Ca.L.africanus)或柑橘黄龙病美洲种(Ca.L.americanus),所述木虱能够传播黄龙病的媒介物,其包括但不限于柑橘黄龙病亚洲种、柑橘黄龙病非洲种或柑橘黄龙病美洲种,所述方法包括:
用包含2.5-100g/l的量的肉桂醛的制剂接触所述柑橘树或幼苗的一个或多个部位,
其中所述量足以提供黄龙病菌细胞滴定量的至少5%的减少。
33.一种方法,其用于治疗具有黄龙病菌的马铃薯、番茄、芹菜或胡萝卜植物、幼苗或芽,且用于保护马铃薯、番茄、芹菜或胡萝卜植物、幼苗或芽免受由昆虫载体携带的黄龙病菌的侵染,所述方法包括:
用包含约2.5-100g/l的量的肉桂醛的制剂接触所述马铃薯、番茄、芹菜或胡萝卜植物、幼苗或芽的一个或多个部位,
其中所述量足以提供黄龙病菌细胞滴定量的至少5%的减少。
34.一种组合物,其用于保护植物免受细菌包括由昆虫传播的细菌的感染,且用于治疗由细菌感染的植物或减少感染的植物中细菌的水平,所述组合物包含(a)至少一种芳族醛;和(b)至少一种渗透极性溶剂。
35.权利要求34的组合物,其中所述至少一种芳族醛包括掺入纳米颗粒或用作纳米颗粒的封盖剂的芳族醛。
36.权利要求34或权利要求35的组合物,其中所述至少一种芳族醛包括肉桂醛。
37.权利要求34或权利要求35的组合物,其中所述至少一种渗透极性溶剂是DMSO。
38.权利要求34或权利要求35的组合物,其中存在额外应用的植物系统获得性抗性(SAR)响应的诱导剂。
39.权利要求38的组合物,其中SAR诱导剂选自水杨酸(SA)或新烟碱类杀虫剂,包括吡虫啉和噻虫胺。
40.权利要求38的组合物,其中所述SAR诱导剂是SA。
41.权利要求34或权利要求35的组合物,其中所述纳米颗粒由氧化锌制成。
42.权利要求41的组合物,其中所述至少一种渗透极性溶剂是DMSO。
43.权利要求34或权利要求35的组合物,其中所述纳米颗粒由硫化锌制成。
44.一种组合物,其用于保护植物免受细菌包括由昆虫传播的细菌的感染,且用于治疗由细菌感染的植物或减少感染的植物中的细菌水平,所述组合物包含纳米颗粒的乳液。
45.权利要求43的组合物,其中所述纳米颗粒由氧化锌、硫化锌或PLGA制成。
46.保护植物免受细菌攻击或感染的方法,所述方法包括用权利要求44或权利要求45的组合物接触或注入所述植物的一个或多个部位。
47.保护植物免受细菌攻击或感染的方法,所述方法包括用权利要求34或权利要求35的组合物接触或注入所述植物的一个或多个部位。
48.治疗由细菌感染的植物的方法,所述方法包括用权利要求34或权利要求37的组合物接触或注入所述植物的一个或多个部位。
49.权利要求47的方法,其中所述细菌是细胞内定殖细菌。
50.权利要求47的方法,其中所述细菌是黄龙病菌属的成员或黄龙病韧皮部杆菌。
51.权利要求47的方法,其中所述细菌是柑橘黄龙病亚洲种。
52.权利要求47的方法,其中所述植物是柑橘树。
53.用于治疗受黄龙病菌感染的植物的方法,所述方法包括:用包含下述的组合物接触或注入所述植物的一个或多个部位:(a)至少一种芳族醛,和(b)至少一种极性溶剂,
其中所述至少一种芳族醛以应用至所述植物的总组合物的至多10%的量存在,且
其中所述至少一种极性溶剂以总组合物的至少5%的量存在。
54.用于治疗受黄龙病菌感染的植物的方法,所述方法包括:用包含下述的组合物接触或注入所述植物的一个或多个部位:(a)至少一种掺入纳米颗粒或用作纳米颗粒的封盖剂的芳族醛;和(b)至少一种极性溶剂。
55.权利要求52或权利要求53的方法,其中所述至少一种芳族醛包括肉桂醛且所述至少一种极性溶剂包括DMSO、异丙醇或水。
56.权利要求54或权利要求55的方法,其中所述至少一种芳族醛包括肉桂醛且所述至少一种极性溶剂包括水。
57.权利要求55或权利要求56的方法,其中所述肉桂醛以约1.5%的量存在且所述DMSO以总组合物的约50%的量存在。
58.权利要求53的方法,其中所述受黄龙病菌感染的植物相对于未用所述组合物接触或注入的植物而言呈现细菌的减少和果实产量的增加。
59.权利要求54的方法,其中所述纳米颗粒是(a)PLGA且以总组合物的0.02%-0.075%的范围存在;(b)ZnS且以总组合物的约0.974%的量存在,或(c)ZnO且以总组合物约0.0625%的量存在。
60.权利要求59的方法,其中所述纳米颗粒大小的范围为约2nm-4nm。
61.权利要求52或53的方法,其中在所述植物治疗后一个月或更久,感染植物的数目存在至少30%的减少。
62.权利要求52或53的方法,其中所述植物是柑橘树或幼苗。
63.一种方法,其用于治疗柑橘树或幼苗的任何黄龙病菌和保护柑橘树和幼苗免受木虱的侵染,所述黄龙病菌能够引起黄龙病,其包括但不限于柑橘黄龙病亚洲种、柑橘黄龙病非洲种或柑橘黄龙病美洲种,所述木虱能够传播黄龙病的媒介物,其包括但不限于柑橘黄龙病亚洲种、柑橘黄龙病非洲种或柑橘黄龙病美洲种,所述方法包括:
用包含2.5-100g/l的量的肉桂醛的制剂接触所述柑橘树或幼苗的一个或多个部位,
其中所述量足以提供黄龙病菌细胞滴定量的至少10%的减少。
64.一种方法,其用于治疗具有黄龙病菌的马铃薯、番茄、芹菜或胡萝卜植物、幼苗或芽,且用于保护马铃薯、番茄、芹菜或胡萝卜植物、幼苗或芽免受由昆虫载体携带的黄龙病菌的侵染,所述方法包括:
用包含约2.5-100g/l的量的肉桂醛的制剂接触所述马铃薯、番茄、芹菜或胡萝卜植物、幼苗或芽的一个或多个部位,
其中所述量足以提供黄龙病菌细胞滴定量的至少10%的减少。
65.用于保护植物免受细菌攻击或侵染的组合物,所述组合物包含:(a)至少一种芳族醛;和(b)至少一种极性质子溶剂。
66.权利要求65的组合物,其中所述至少一种芳族醛包括肉桂醛。
67.权利要求65的组合物,其中所述至少一种极性质子溶剂包括短链醇。
68.权利要求67的组合物,其中所述短链醇是C1-C6醇。
69.权利要求65的组合物,其中所述至少一种极性质子溶剂是乙醇。
70.权利要求65的组合物,其中所述至少一种芳族醛包括肉桂醛且所述至少一种极性质子溶剂包括乙醇。
71.权利要求65的组合物,其中所述至少一种芳族醛是松柏醛。
72.保护植物免受细菌攻击或侵染的方法,所述方法包括:用权利要求65的组合物接触所述植物的一个或多个部位。
73.治疗受细菌感染的植物的方法,其包括:用权利要求65的组合物接触所述植物的一个或多个部位。
74.治疗具有黄龙病的植物的方法,其包括:用权利要求65的组合物接触所述植物的一个或多个部位。
75.权利要求74的方法,其中所述植物是柑橘树。
76.用于治疗受黄龙病(HLB)感染的植物的方法,其包括:用包含下述的组合物接触所述植物的一个或多个部位:(a)至少一种芳族醛,和(b)至少一种极性质子溶剂,
其中所述至少一种芳族醛以总组合物的至多10%的量存在,且
其中所述至少一种极性质子溶剂以总组合物的至少5%的量存在。
77.权利要求76的方法,其中所述至少一种芳族醛包括肉桂醛且所述至少一种极性质子溶剂包括乙醇。
78.权利要求77的方法,其中所示肉桂醛以不多于约1%的量存在且所述乙醇以总组合物的约70%的量存在。
79.权利要求77的方法,其中感染所述植物的黄龙病菌细胞滴定量存在至少70%的减少。
80.权利要求76的方法,其中所述植物是柑橘树、幼苗或发芽种子。
81.权利要求76的方法,其中所述植物是表达引起对细菌外膜造成损伤的基因的转基因植物,
其中相比于不表达所述基因的植物而言,所述损伤与所述方法的活性起协同作用。
82.一种方法,其用于治疗具有柑橘黄龙病亚洲种、柑橘黄龙病非洲种或柑橘黄龙病美洲种的柑橘树、幼苗或发芽种子并保护柑橘树和幼苗免受由携带柑橘黄龙病亚洲种、柑橘黄龙病非洲种或柑橘黄龙病美洲种的木虱的侵染,所述方法包括:
用包含2.5-100g/l的量的肉桂醛的制剂接触所述柑橘树、幼苗或发芽种子的一个或多个部位,
其中所述量足以提供黄龙病菌细胞滴定量的至少10%的减少。
83.一种方法,其用于治疗具有柑橘黄龙病茄科植物种(Ca.L.solanacearum)的马铃薯、番茄、芹菜或胡萝卜植物、幼苗或芽并保护马铃薯、番茄、芹菜或胡萝卜植物、幼苗或芽免受由携带柑橘黄龙病茄科植物种的昆虫载体的侵染,所述方法包括:
用包含约2.5-100g/l的量的肉桂醛的制剂接触所述马铃薯、番茄、芹菜或胡萝卜植物、幼苗或芽的一个或多个部位,
其中所述量足以提供黄龙病菌细胞滴定量的至少10%的减少。
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