CN111031800A - 用于农业领域的多元醇和甾醇制成的组合物 - Google Patents

用于农业领域的多元醇和甾醇制成的组合物 Download PDF

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Abstract

利用至少一种衍生自多元醇的非离子型表面活性剂和甾醇来促进植物的生长和植物对非生物逆境的耐受性，并刺激植物抵御非生物逆境的防御系统。

Description

用于农业领域的多元醇和甾醇制成的组合物
植物在它们的进化过程中形成了保护性机械屏障(表皮、果皮纤维素壁)，尤其是针对害虫的。
这些屏障赋予它们本体抵抗力，尤其是对病原体。如果这些机械障碍被突破，植物便建立主动防御机制，例如系统获得性耐受系统(SAR)。SAR的强度或活性肯定低于使用植物检疫产品，但它是可持续的：该植物为病原体或其它侵入物的新攻击做好了准备，并且能够更快地做出反应。
换言之，植物具有保护自身的内在手段。
增强自身对生物应激起反应的防御，而非利用植物检疫产品来抵御威胁，在科学和农学上是一种令人感兴趣的解决方案。发现防御手段是植物自然防御系统(NDP)的刺激物，也称为引发剂。
在本发明的含义中，“生物逆境”是指源自诸如病原微生物，如真菌、细菌、病毒、还有线虫、昆虫、螨、草食动物或寄生植物等活生物体的逆境。
在本发明的含义中，“引发剂”是指被植物识别并激活信号传导级联反应的物质，所述信号传导级联反应导致植物部署其防御手段。引发剂是在一定条件下能够刺激自然防御机制的物质。这些自然防御是针对生物威胁(疾病、害虫)。
我们还知道如何通过使用生物刺激剂使植物对非生物逆境更具耐受性。
在本发明的含义中，“非生物逆境”是指由非生物引起的逆境，例如水逆境、盐逆境、洪水逆境(“洪水”)、风(“倾覆”)、热逆境(冷、霜冻、热冲击)、紫外线逆境(太阳辐射)、养分缺乏相关逆境、伤害逆境、氧化逆境、渗透逆境和化学逆境。
在本发明的含义中，术语生物刺激剂或植物生物刺激剂是由以下研究所定义：法国农业、农业食品和林业部(MAAF)的研究与战略远见中心委托并由MAAF根据215项目资助(合同号SSP-2013-094，最终报告-2014年12月)，标题为“用于改善土壤和植物的生物功能的农业刺激性产品-现有知识和政策建议的研究”。
生物刺激剂是：“含有一种或多种物质和/或一种或多种微生物的材料，当作用于植物或根际时，其功能是刺激自然过程以改善/促进养分吸收、养分效率、对生物逆境的耐受性和作物品质，而不论生物刺激物的养分含量”。(EBIC，2014年)。
当前使用的生物刺激剂的例子是微生物、植物提取物或合成化合物。然而，这些生物刺激剂的效果不是最佳。
同时，如果当代农业想要保持其高产和在某些产品领域已经很低的利润率，则日益需要保护其作物和收成。
农药的不佳公共形象(如法国植物保护工业联合会(UIPP)目前进行的宣传活动所证明的)造成了问题。此外，植物检疫产品的有效性易降低。就像在人类医学活动中使用的抗生素一样，耐药性确实使得它们效力降低或者甚至无效。出于所有这些原因，有必要通过优化其效果来尽可能地限制其使用。
因此，本发明提出要解决的第一个问题是开发通过某些效应而有助于植物的生物刺激的组合物。
因此，该目的是开发比现有技术的化合物更有效地增强植物对非生物逆境的耐受性的替代组合物。
换言之，该目的是刺激某些自然过程来改善/促进养分吸收、养分效率、对非生物逆境的耐受性以及作物品质(尤其是养分作为植物生长的直接或间接影响因素)，从而提高产量。
本发明提出要解决的第二个问题是开发能够刺激某些天然机制以提高对生物逆境的耐受性的组合物。
本发明提出要解决的第三个问题是开发组合物，该组合物可以限制植物检疫产品的施用量，同时维持与标准剂量相同的效果。换言之，第三个目的是开发一种组合物，这种组合物尤其可以用作植物检疫组合物的补充剂。
本发明对所有这些技术问题作了应答。更具体地，申请人发现通过将衍生自多元醇的非离子型表面活性剂和甾醇组合在一起来实现这些目的，以下将其称为“所述组合物或本发明的组合物”。
作为有助于生物刺激的第一种作用，本发明的组合物用于促进主根的伸长以及次生根的繁殖和伸长，即主根和次生根的生长。
作为有助于生物刺激的第二种作用，本发明的组合物用于促进开花。
作为有助于生物刺激的第三种作用，本发明的组合物用于促进植物对非生物逆境的耐受性。
作为改善对非生物逆境的耐受性的产品，该组合物尤其用于限制气孔失水，即，使得植物能够更好地抵抗水逆境。
作为抵御生物逆境的天然防御机制，本发明的组合物对系统性获得性耐受性系统的活化具有特定作用。
在某些情况下，并且根据本发明，该组合物不仅起到刺激抵御生物逆境的自然防御机制的作用，而且还促进对非生物逆境的耐受性。
本发明的组合物不是具有特定活性的产品这一事实使得有可能在大量作物上广谱使用，这可以拯救可供使用的植物保护产品数量几乎为零的次要作物。
此外，申请人注意到，本发明的组合物可能改善液体，特别是水溶液在叶上的铺展作用。这种现象是与本发明的组合物接触的叶子的表面张力降低所致。因此，通过改善包含与植物接触的活性产品的溶液的铺展作用，减少了产生等效作用的产品所需量。
因此，这对于植物检疫产品特别重要。
因此，并且根据另一方面，本发明还涉及该组合物作为含有植物的活性产品的溶液的补充剂的用途。
作为活性产品，特别是营养物，可以考虑与一种或多种肥料、一种或多种生长调节剂和/或与生物防治产品一起使用。生物防治产品旨在防止对植物有害的生物的活动，尤其选自鸟类或野禽的杀真菌剂、抑真菌剂、杀菌剂、抑菌剂、杀虫剂、杀螨剂、杀寄生虫剂、杀线虫剂、杀鼹剂(taupicides)或驱避剂，一种或多种旨在破坏或减缓不良植物生长的物质，特别是选自除草剂和抗双子叶除草剂。
因此，本发明的组合物为减少施用次数(田间通道)的农民节省了开支。
间接使用本产品不会引起耐受性。
此外，如上所述，与“经典”植物保护产品(生物防治产品)的任选交替使用，更重要的是结合使用，不仅可以限制所施用的产品量，而且还可以避免或延迟在其使用期间对这些产品产生耐受性。
当本发明的组合物与上述与植物接触具有活性的产品联用时，可以同时或顺序使用。
这种协同作用在所有方面都与社会对植物检疫产品的需求相对应：
-尊重环境；
-对人类没有危险；
-低剂量；
-广泛的用途；
-多种作物；
-无诱导耐受性；
-有助于延缓对植物保护产品的耐受性的产生；
-减少作物投入；
-改善环境条件；
-经济利益；
-监管利益。
可以在出苗后或出苗前将本发明的组合物施用于种子、幼苗(开花前的幼年期)、开花期间的植物(授粉之前、期间或之后)、受精后的植物、结果期的植物、播种之前或之后的果实、花朵、叶、茎、根，或施用于土壤中。
在实践中，可以通过喷雾、浇水、添加至水培生长培养基、种子浸入和/或种子涂覆来施用该组合物。
可以处理田间生长的植物或温室内生长的植物或地上生长的植物。
根据本发明，植物选自双子叶植物或单子叶植物，优选谷物、带根和块茎的植物、糖化植物、豆科植物、带坚果的植物、含油或油性植物、用于蔬菜栽培的植物、果树、芳香植物和香料、用于花卉栽培的植物、或用于工业栽培的植物，以便生产原料以供加工。
根据本发明的另一个特征，衍生自多元醇的非离子型表面活性剂选自：糖脂肪酸酯，烷基单葡糖苷和烷基多葡糖苷，烷基单葡糖苷和烷基多葡糖苷脂肪酸酯，和N-烷基葡糖酰胺。
有利地，衍生自多元醇的非离子型表面活性剂选自：蔗糖酯、脱水山梨糖醇酯和葡萄糖酯。
根据具体的实施方式，衍生自多元醇的非离子型表面活性剂是乙氧基化的或非乙氧基化的。
有利地，衍生自多元醇的非离子型表面活性剂是蔗糖硬脂酸酯。
根据本发明的另一个特征，所述甾醇选自：胆固醇、植物甾醇，例如菜油甾醇(campesterol)、β-谷甾醇、豆甾醇、菜子甾醇、菜油甾醇(campestanol)、谷甾烷醇，动物甾醇，例如羊毛甾醇或来自酵母或真菌的甾醇，例如麦角固醇。
有利地，所述甾醇是β-谷甾醇。
根据一具体的实施方式，衍生自多元醇的非离子型表面活性剂和甾醇以溶液形式存在，优选为水溶液形式，其包含0.01％至80％、优选0.05％至30％、甚至更优选0.75％至3％溶液重量的衍生自多元醇的非离子型表面活性剂和甾醇。
有利地，本发明提供至少一种衍生自多元醇的非离子型表面活性剂(对应于蔗糖硬脂酸酯)和甾醇(对应于β-谷甾醇)的用途。
根据另一方面，本发明涉及包含蔗糖硬脂酸酯和β-谷甾醇的组合物。
有利地，β-谷甾醇为组合物重量的1至99％，并且蔗糖硬脂酸酯为组合物重量的99至1％，优选β-谷甾醇为组合物重量的40至1％，蔗糖硬脂酸酯为60至99％。
在附图的支持下，通过下面的指示性和非限制性实施例可以最好地示出本发明的实施例及其衍生的优点。
图1显示了用水浇水后或用包含本发明的蔗糖硬脂酸酯和β-谷甾醇的组合的溶液浇水后的欧芹植物大小的比较。
图2显示了用水或包含本发明的蔗糖硬脂酸酯和β-谷甾醇的组合的溶液浇水后2、4或8小时的欧芹植物中水杨酸的定量测定结果。
图3显示了在没有蔗糖硬脂酸酯和β-谷甾醇(0％)或有10-5％或10-3％蔗糖硬脂酸酯和β-谷甾醇溶液的存在下生长的拟南芥植物的主根长度测量值。
图4显示了在没有蔗糖硬脂酸酯和β-谷甾醇(0％)或在溶液中有10-5％或10-3％蔗糖硬脂酸酯和β-谷甾醇的存在下生长的拟南芥植物的次生根系评估。
图5显示了用含1、3和10％的蔗糖硬脂酸酯和β-谷甾醇混合物的溶液或对照溶液(水；H2O)以两天间隔喷洒一次(1％、3％和10％)或两次(1％2X、3％2X和10％2X)处理的拟南芥植物的开花时间。
图6显示了用水或本发明的包含蔗糖硬脂酸酯和β-谷甾醇的混合物的溶液处理的拟南芥植物的气孔失水对时间的函数关系。
实施例1：制备本发明的非离子型表面活性剂和甾醇的组合物以及评估它们对欧 芹(Petroselinum crispum)对非生物逆境耐受性的作用
由蔗糖硬脂酸酯和β-谷甾醇制备含植物甾醇的不同本发明组合。
对于下表1所示的每种成分，通过将蔗糖硬脂酸酯和β-谷甾醇干混(相对于混合物的总重量，比例为0至100重量％)来制备混合物。
表1
Figure BDA0002380262940000051
Figure BDA0002380262940000061
分析了每种组合对植物对非生物逆境耐受性的有效性。
在以下条件下，将盆栽的欧芹植物在气候室内生长：23℃，光照周期16小时/8小时。在处理之前，切除欧芹植物的所有叶子。欧芹植物的处理方法是每三天给盆浇水以下物质：
-40ml水(对照批次)
-40ml表1所示样品构成的溶液(97％水+3％样品)。
这种充足的浇水旨在模拟洪水逆境。
每批包含四盆。
18天后，观察植物并拍照。
除单独的β谷甾醇(样品A)外，所有样品均对植物的逆境耐受性产生积极影响。
最佳功效，即获得对非生物逆境的更好耐受性(“洪水”)。
结果表明，样品S对植物耐受非生物逆境产生了最佳效果(样品S由80％的蔗糖硬脂酸酯和20％的β-谷甾醇组成)。
在处理过的植物中观察到直立的习性，而对照植物具有下垂的习性。此外，处理过的植物的叶子颜色较深。
结果如图1所示。
通过浇水来施用本发明能够更好地耐受“洪水”逆境。
实施例2：评价本发明的非阴离子表面活性剂和甾醇对欧芹的水杨酸合成的作用
水杨酸是酚类化合物，与植物局部和全身耐受性(SAR)的产生相关。
盆栽欧芹植物在实施例1所示条件下生长。
通过给植物的根部浇水(40毫升)并喷洒叶子来施用溶液。测试的溶液是：
-对照批次：水；
-处理批次A：包含97％的水和3％的样品A的溶液，即0％的蔗糖硬脂酸酯和100％的β-谷甾醇；
-处理批次B：包含97％的水和3％的样品Y，即100％蔗糖硬脂酸酯和0％β-谷甾醇的溶液；
-处理批次C：包含97％的水和3％的样品S的溶液，即80％的硬脂酸蔗糖和20％的β-谷甾醇。
每批包括四盆。
将施加处理后收获的用液氮植物冷冻并压碎，以便对植物的水杨酸含量进行定量分析。
结果如图2所示。
出乎意料的是，观察到蔗糖硬脂酸酯和β-谷甾醇的组合(样品S)响应于生物逆境，对水杨酸合成的刺激作用大于单独每种化合物作用的总和(样品A：β-谷甾醇+样品Y：蔗糖硬脂酸酯)。
因此，这些结果证明了这两个分子的协同作用。
实施例3：评价本发明的非阴离子表面活性剂和甾醇对拟南芥根生长的影响
在以下条件下，将拟南芥植物在气候室中的琼脂培养基上生长：23℃和16h白天/8h夜晚的光周期。
标准琼脂培养基用作对照。
利用含有10-5％和10-3％的样品S的蔗糖硬脂酸酯和β-谷甾醇混合物的琼脂培养基评估本发明对根系发育的影响。
在发芽后的第2天到第21天之间测量主根和次根的长度。
目测评估次生根的数量。
结果如图3和4所示。
图3显示在有10-5％和10-3％的本发明混合物存在下生长的植物的主根长于在对照琼脂培养基中生长的植物的主根。
图4显示了在包含10-5％和10-3％的本发明混合物的琼脂培养基中培养的植物具有更多的次生根，这些次生根也更长。
结果表明，蔗糖硬脂酸酯和β-谷甾醇混合物可促进初级和次级根系的生长。因此，植物因次生根系更发达而更好地固定在土壤中，养分更有效地渗透入植物。
实施例4：评价本发明的非阴离子表面活性剂和甾醇对拟南芥开花时间的影响
拟南芥的盆栽植物在实施例1的条件下生长。
将包含1、3和10％的样品S的硬脂酸蔗糖和β-谷甾醇混合物的溶液或对照溶液(水；H2O)对3周龄的植物以两天间隔喷洒一次(1％、3％和10％)或两次(1％2X、3％2X和10％2X)。
每种形态的开花植物数量测定为与时间呈函数关系。
结果如图5所示。
结果表明，含有10％的本发明混合物并喷洒一次的溶液，以及含有1％的混合物并喷洒两次的溶液在植物的开花上具有与水相同的功效。
另一方面，与对照相比，一次喷洒包含1％或5％混合物的溶液的植物增加了开花植物的数量。
因此，本发明的蔗糖硬脂酸酯和β-谷甾醇混合物促进了拟南芥的开花。
实施例5：评价本发明的非阴离子表面活性剂和甾醇对拟南芥气孔失水的影响
将拟南芥的盆栽植物在实施例1的条件下生长。
在测量前4小时，用水(对照)或包含3％的样品S的蔗糖硬脂酸酯和β-谷甾醇混合物的溶液对4周龄植物作叶面喷雾剂处理。
根据以下公式测量花脱落后，从t＝0时的总水量中经气孔随时间流失的水量：
Figure BDA0002380262940000091
结果示于图6。
数据表明，喷雾施用本发明的蔗糖硬脂酸蔗糖和β-谷甾醇能够以有效和可持续的方式减少水通过植物气孔的随时间的损失。
实施例7：评价本发明的非阴离子表面活性剂和甾醇对拟南芥的润湿效果
盆栽的拟南芥植物在实施例1的条件下生长。
用水(对照)或包含3％的样品S的蔗糖硬脂酸酯和β-谷甾醇混合物的溶液对拟南芥的叶子作叶面喷雾剂处理。
定量测定存在于植物叶子表面上的液滴数量。
结果表明，在施用本发明的混合物之后，拟南芥叶片上的液滴数减少。换言之，本发明的组合物降低了喷雾溶液在叶子上的表面张力，因此使得液滴更好地铺展并且溶液在叶子上有更好地附着。
此外，结果表明，包含本发明的蔗糖硬脂酸酯和β-谷甾醇的混合物的溶液没有累积在植物的叶脉和腋芽处。
因此，本发明的蔗糖硬脂酸酯和β-谷甾醇的混合物尤其可能处理已知润湿性较差的草。
另一个兴趣是使用这种混合物作为具有接触作用的产品的补充剂。
此外，使用本发明的混合物可能增加植物的覆盖率并且每公顷使用更少的产品。

Claims (20)

1.至少一种衍生自多元醇的非离子型表面活性剂和甾醇的用途，用于促进主根的伸长以及次生根的繁殖和伸长。
2.至少一种衍生自多元醇的非离子型表面活性剂和甾醇的用途，用于促进开花。
3.至少一种衍生自多元醇的非离子型表面活性剂和甾醇的用途，用于抵御非生物逆境，特别是气孔失水。
4.至少一种衍生自多元醇的非离子型表面活性剂和甾醇的用途，用于刺激抵御生物逆境的天然防御机制。
5.如权利要求4所述的用途，其特征在于，所述天然防御机制是系统获得性耐受系统。
6.至少一种衍生自多元醇的非离子型表面活性剂和甾醇的用途，作为含有植物的活性产物的溶液的补充剂。
7.如权利要求6所述的用途，其特征在于，其特征在于，所述活性产品选自下组：营养物、一种或多种肥料、一种或多种生长调节剂和/或与生物防治产品，所述生物防治产品选自下组：鸟类或野物(game)的杀真菌剂、抑真菌剂、杀菌剂、抑菌剂、杀虫剂、杀螨剂、杀寄生虫剂、杀线虫剂、杀鼹剂或驱避剂，一种或多种旨在破坏或减缓不良植物生长的物质，特别是选自除草剂和抗双子叶除草剂。
8.如在先权利要求中任一项所述的用途，在出苗后或出苗前施用于种子、幼苗(开花前的幼年期)、开花期间的植物(授粉之前、期间或之后)、受精后的植物、结果期的植物、播种之前或之后的果实、花朵、叶、茎、根，或施用于土壤中。
9.如在先权利要求中任一项所述的用途，其特征在于，所述植物选自双子叶植物或单子叶植物，优选谷物、带根和块茎的植物、糖化植物、豆科植物、带坚果的植物、含油或油性植物、蔬菜植物、果树、芳香植物和香料、用于花卉栽培的植物、或用于工业栽培的植物，以便生产原料以供加工。
10.如在先权利要求中任一项所述的用途，其特征在于，所述衍生自多元醇的非离子型表面活性剂选自：糖脂肪酸酯，烷基单葡糖苷和烷基多葡糖苷，烷基单葡糖苷和烷基多葡糖苷脂肪酸酯，和N-烷基葡糖酰胺。
11.如在先权利要求中任一项所述的用途，其特征在于，衍生自多元醇的非离子型表面活性剂选自：蔗糖酯、脱水山梨糖醇酯和葡萄糖酯。
12.如在先权利要求中任一项所述的用途，其特征在于，所述衍生自多元醇的非离子型表面活性剂是乙氧基化的或非乙氧基化的。
13.如在先权利要求中任一项所述的用途，其特征在于，所述衍生自多元醇的非离子型表面活性剂是蔗糖硬脂酸酯。
14.如在先权利要求中任一项所述的用途，其特征在于，所述甾醇选自：胆固醇、植物甾醇，例如菜油甾醇、β-谷甾醇、豆甾醇、菜子甾醇、菜油甾醇、谷甾烷醇，动物甾醇，例如羊毛甾醇或来自酵母或真菌的甾醇，例如麦角固醇。
15.如在先权利要求中任一项所述的用途，其特征在于，所述甾醇是β-谷甾醇。
16.如在先权利要求中任一项所述的用途，其特征在于，所述衍生自多元醇的非离子型表面活性剂和甾醇以溶液形式存在，优选为水溶液形式，其包含0.01％至80％、优选0.05％至30％、甚至更优选0.75％至3％溶液重量的衍生自多元醇的非离子型表面活性剂和甾醇。
17.如在先权利要求中任一项所述的用途，其特征在于，所述至少一种衍生自多元醇的非离子型表面活性剂是蔗糖硬脂酸酯，且所述甾醇是β-谷甾醇。
18.如在先权利要求中任一项所述的用途，其特征在于，通过喷雾、植物浇水、添加至水培生长培养基、种子浸入和/或种子包衣将所述衍生自多元醇的非离子型表面活性剂和甾醇施用于植物。
19.一种组合物，其包含蔗糖硬脂酸酯和β-谷甾醇。
20.如权利要求19所述的组合物，其特征在于，β-谷甾醇为组合物重量的1至99％，并且蔗糖硬脂酸酯为组合物重量的99至1％，优选β-谷甾醇为组合物重量的40至1％，蔗糖硬脂酸酯为60至99％。
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