FI98514C

FI98514C - Kasvien satotuloksen parantaminen

Info

Publication number: FI98514C
Application number: FI952866A
Authority: FI
Inventors: Erkki Virtanen; Eija Pehu
Original assignee: Cultor Oy
Priority date: 1995-06-09
Filing date: 1995-06-09
Publication date: 1997-07-10
Also published as: AU3348395A; CN1191466A; MX9709959A; FI98514B; HUT77910A; UA42839C2; AU702833B2; EP0831701A1; BR9510603A; WO1996041532A1; FI952866A; FI952866A0

Description

98514

Kasvien satotuloksen parantaminen

Tekniikan ala Tämä keksintö liittyy betaiinin käyttöön kasvien 5 satotuloksen parantamiseksi. Erityisesti keksintö liittyy betaiinin käyttöön C4-viljakasvien satotuloksen parantamiseksi. Keksinnön mukaisesti voidaan parantaa satotulosta sekä normaaliolosuhteissa että stressiolosuhteissa, eli silloin kun olosuhteet ovat huonot esimerkiksi kuivuuden, 10 korkean suolapitoisuuden, kylmyyden, kosteuden tai ympä ristömyrkkyjen haitatessa kasvua. Keksintö koskee myös betaiinilla käsiteltyjä C4-viljakasveja ja niiden osia, erityisesti siemeniä, sekä näistä valmistettuja tuotteita.

Tausta 15 Kasvuympäristöllä ja kasvuolosuhteilla on huomatta va merkitys kasvien satotulokseen. Silloin kun kasvuympäristö ja -olosuhteet ovat optimaaliset, saadaan yleensä laadullisesti ja määrällisesti hyvä sato. Huonojen kasvuolosuhteiden myötä sekä laatu että määrä luonnollisesti 2 0 heikkenevät.

Kasvin fysiologisiin ominaisuuksiin pyritään vaikuttamaan jalostuksen keinoin, jolloin kyseeseen tulevat sekä perinteinen jalostus että esimerkiksi geenitekniikan käyttö.

25 Kasvien kasvuolosuhteiden ja sadon parantamiseksi on kehitetty lukuisia viljelyteknisiä ratkaisuja. Oikean kasvin valinta oikeaan kasvupaikkaan on alan ammattimiehelle itsestään selvää. Kasvukauden aikana kasveja voidan suojata mekaanisin välinein käyttämällä esimerkiksi eri-30 laisia harsoja tai muoveja tai viljelemällä kasvit kasvihuoneissa. Kastelua ja sadetusta, lannoitteita ja kasvira-vinteita käytetään yleisesti kasvun parantamiseksi. Torjunta- ja suoja-aineiden sekä mineraalien antamisen yhteydessä käytetään usein pinta-aktiivisia aineita, jotka 35 edistävät aineiden pääsyä kasvien soluihin ja näin paran- 2 98514 tavat ja tehostavat edellä mainittujen aineiden vaikutusta samalla vähentäen niiden ympäristöhaittoja. Erilaiset viljelytekniset menetelmät ovat kuitenkin usein työläitä ja epäkäytännöllisiä, niiden teho on rajallinen (kasvihuoneen 5 taloudellinen koko, harsojen suojan rajallisuus jne.) ja lisäksi ne ovat globaalisesti ajatellen ylivoimaisen kalliita. Taloudellisesti hyväksyttäviä kemiallisia ratkaisuja kasvien suojaamisen toteuttamiseksi stressiolosuhteita vastaan ei tähän mennessä ole kuvattu.

10 Veden saatavuus on kaikkia muita ympäristötekijöitä tärkeämpi sadon tuottavuutta ajatellen, vaikkakin kasvien herkkyys kuivuudelle vaihtelee. Riittävää vedensaantia pyritään yleensä takaamaan keinokastelulla. Keinokasteluun liittyy kuitenkin merkittäviä terveys- ja ympäristöongel-15 mia, kuten vesivarojen voimakas väheneminen, veden laadun huononeminen ja viljelymaiden pilaaminen. Alalla on laskettu, että vettyminen ja suolaantuminen ovat vaurioittaneet noin puolta maailman keinokastelluista maista. Ongelman merkittävyydestä ja laajuudesta kertoo se, että maail-20 massa on 255 miljoona hehtaaria keinokasteltuja alueita.

Näihin käytetään 70 % maailman koko vedenkulutuksesta. Pelkästään Yhdysvalloissa on yli 20 miljoonaa hehtaaria keinokasteltua maata pääasiassa 18 läntisen osavaltion alueella ja maan kaakkoisosissa. Nämä käyttävät 83 % koko-25 naisvedenkulutuksesta pelkästään keinokasteluun. Edelleen voidaan todeta, että varsinkin teollisuusmaissa kasteluveden käyttö lisääntyy vuosi vuodelta. Näiden ongelmien lisäksi keinokastelun haittapuolena on kalleus.

Toinen vakava stressin aiheuttaja on maaperän suo-30 laisuus. Maaperän suolaisuutta voidaan määritellä eri tavoin, yleismääritelmän mukaan maaperä on suolaista jos se sisältää liukoisia suoloja riittävissä määrin häiritsemään useiden viljeltävien kasvilajien kasvua ja satoa. Näistä suoloista natriumkloridi on yleensä vallitseva, mutta mui-35 takin esiintyy vaihtelevissa yhdistelmissä riippuen suolaisen veden alkuperästä ja suolojen liukoisuudesta.

li 3 98514

Suolaisessa maaperässä kasvavilla kasveilla on vaikeuksia saada riittävästi vettä maaperästä, jolla on negatiivinen osmoottinen potentiaali. Natrium- ja kloridi-ionit ovat korkeissa pitoisuuksissa myrkyllisiä kasveille.

5 Toinen ongelma on mineraalien puute, joka syntyy kun natrium-ionit kilpailevat kalium-ionien kanssa, jotka kuitenkin ovat tarpeen solujen kasvun, osmoregulaation ja pH-stabiloinnin takia. Tätä ongelmaa esiintyy varsinkin silloin, kun kalsium-ionien pitoisuus on alhainen.

10 Kasvien tuottavuus ja herkkyys maaperän suolaisuu delle riippuu sekin kasvilajista. Halofyytit vaativat suhteellisen korkeita natriumkloridipitoisuuksia optimikasvun varmistamiseksi, glykofyyteilla taas on matala suolansie-tävyys tai niiden kasvu inhiboituu huomattavasti jo alhai-15 silla suolapitoisuuksilla. Tietyn viljeltävän kasvilajin eri lajikkeiden välilläkin on suuria eroja. Lisäksi saman lajin tai lajikkeen suolansietävyys voi vaihdella mm. kasvuvaiheesta riippuen. Kun suolapitoisuus on alhainen tai kohtuullinen, glykofyyttien kasvun vähenemistä ei havaita 20 spesifisinä oireina, kuten kloroosina, vaan siitä, että kasvit ovat kitukasvuisia ja surkastuneita ja niiden lehdet ovat tavallista tummempia. Lisäksi lehtien kokonaispinta-ala pienenee, hiilidioksidiyhteyttäminen vähenee ja proteiinisynteesi inhiboituu.

25 Kasvit kykenevät jossain määrin adaptoitumaan kas vu- ja stressiolosuhteisiin. Tämä kyky vaihtelee huomattavasti kasvilajista riippuen. Tietyt kasvit ryhtyvät mainittujen stressiolosuhteiden vaikutuksesta tuottamaan abskisiinihappo (ABA) -kasvuhormonia, joka auttaa kasvia 30 sen ilmarakojen sulkemisessa ja näin vähentää stressin ankaruutta. ABA:11a on kuitenkin myös haitallisia sivuvaikutuksia kasvien tuottoon. ABA aiheuttaa mm. lehtien ja kukkien sekä nuorten hedelmien tippumista ja estää uusien lehtien muodostumista, mikä tietysti johtaa sadon määrän 35 laskuun.

4 98514

Stressiolosuhteiden ja erityisesti vedenpuutteen on havaittu johtavan myös siihen, että tiettyjen entsyymien, kuten nitraattireduktaasin ja fenyylialaniiniammoniumlyaa-sin aktiivisuus vähenee jyrkästi. Toisaalta alfa-amylaasin 5 ja ribonukleaasin aktiivisuus lisääntyy. Näihin havaintoihin perustuvia kemiallisia ratkaisuja kasvien suojaamisen toteuttamiseksi ei tähän mennessä ole kuvattu.

On myös havaittu, että stressiolosuhteissa tiettyjä typpiyhdisteitä ja aminohappoja, kuten proliinia ja be lt) taiinia akkumuloituu tiettyjen kasvien kasvukohtiin. Alan kirjallisuudessa on pohdittu näiden akkumuloituneiden tuotteiden tarkoitusta ja merkitystä. Toisaalta on esitetty, että tuotteet ovat stressin sivutuotteita, jotka ovat haitallisia soluille, toisaalta on arvioitu, että niillä 15 saattaa olla soluja suojaava vaikutus (Wyn Jones, R. G. ja Storey, R. teoksessa The Physiology and Biochemistry of Drought Resistance in Plants, toimittajat Paleg, L. G. ja Aspinall, D., Academic Press, Sydney, Australia, 1981).

Julkaisussa J. Plant Physiol. 140 (1992) 541 - 543, 20 Zhao et ai., kuvataan betaiinin vaikutusta sinimailasen solukalvoihin. Sinimailasen taimille ruiskutettiin 0,2 M glysiinibetaiinia, minkä jälkeen taimet nostettiin juurineen kasvualustasta, pestiin mullan poistamiseksi ja siirrettiin tunniksi kylmään, -10 °C - -2 °C. Sitten taimet 25 sulatettiin ja istutettiin kosteaan hiekkaan viikoksi, jolloin eloonjääneiden kasvien osalta voitiin havaita uutta kasvua. Glysiinibetaiini paransi selvästi sinimailasen kylmänkestävyyttä. Vaikutus havaittiin erityisesti -6° C:n kylmäkäsittelyn osalta. Tunnin -6 °C:ssa pidetyistä kont-30 rolleista kaikki kuolivat, kun taas glysiinibetaiinikäsi-tellyistä taimista 67 % jäi eloon.

Julkaisussa Plant Science Letters 25 (1982) 329 -335, Itai ja Paleg, kuvataan proliinin ja betaiinin vaikutusta ohran ja kurkun palautumiseen vedenpuutteen aiheut-35 tamasta stressistä. Kasveja kasvatettiin pestyssä hiekassa l! 5 98514 ja ravintoliuokseen lisättiin neljän vuorokauden ajan po-lyetyleeniglykolia (PEG, molekyylipaino 4000) vesistressin aikaansaamiseksi, minkä jälkeen kasvien annettiin toipua neljä päivää ennen korjuuta. Proliinia ja/tai betaiinia 5 (25 mM, pH 6,2) ruiskutettiin kasvin lehdille joko stres sin ensimmäisenä tai kolmantena päivänä tai välittömästi ennen korjuuta. Ohran osalta todettiin, että ennen stressiä tai sen jälkeen annetulla betaiinilla ei ollut vaikutusta, sen sijaan stressin loppupuolella lisätyllä betaii-10 nilla oli vaikutusta. Proliinilla ei ollut vaikutusta. Positiivista vaikutusta ei voitu osoittaa kurkun osalta. Päinvastoin todettiin, että sekä betaiinilla että proliinilla oli negatiivinen vaikutus.

Tutkimuksissa, joissa on pyritty selvittämään be-15 taiinin ja proliinin vaikutuksia kasveihin, on siis saatu ristiriitaisia tuloksia. Näihin tuloksiin perustuvia kaupallisia sovelluksia ei ole.

Keksinnön lyhyt kuvaus Tämän keksinnön tarkoituksena oli löytää keino kei-20 nokastelun osittain korvaamiseksi siten, että sadon määrä ja laatu voitaisiin samalla varmistaa. Lisäksi keksinnön tarkoituksena oli löytää mahdollisuus suojata kasveja muissakin stressiolosuhteissa, kuten kuivuuteen usein liittyvästä korkeassa suolapitoisuudessa, alhaisissa läm-25 pötiloissa jne. Tämän lisäksi haluttiin löytää keino sadon määrän lisäämiseen normaalioloissa käyttämättä ympäristö-varoja käyttäviä tai ympäristöä rasittavia keinoja.

Tämän keksinnön puitteissa on voitu osoittaa, että C4-viljakasvien satotulosta voidaan huomattavasti parantaa 30 ulkoisesti annetun betaiinin avulla. Betaiini on havaittu tehokkaaksi satotuloksen parantajaksi sekä normaali- että stressiolosuhteissa, eikä se aiheuta ABA:n sivuvaikutusten kaltaisia haitallisia vaikutuksia. Betaiinikäsittelyn myötä on mahdollista vähentää mm. keinokastelutarvetta mer-35 kittävästi, mikä johtaa suuriin ympäristö- ja kustannussäästöihin.

6 98514

Keksintö koskee siten betaiinin käyttöä ulkoisesti C4-viljakasvien satotuloksen parantamiseksi.

Erityisesti keksintö koskee betaiinin käyttöä C4-viljakasvien siemensadon parantamiseksi.

5 Keksinnön mukaisesti betaiinia käytetään ulkoisesti C4-viljakasvien satotuloksen parantamiseksi sekä normaali-että stressiolosuhteissa.

Keksintö koskee lisäksi betaiinilla ulkoisesti käsiteltyjä C4-viljakasveja ja niiden osia, erityisesti täh-10 kiä ja siemeniä, ja näiden käyttöä sekä sellaisenaan että mm. elintarvike-, eläinravinto- ja rehuteollisuudessa.

Keksintö koskee myös menetelmää C4-viljakasvien satotuloksen parantamiseksi, jossa menetelmässä kasvaville C4-viljakasveille annostellaan ulkoisesti betaiinia.

15 Betaiini levitetään kasville joko yksittäisannok- sena tai erissä. Levitys voidaan suorittaa esimerkiksi ruiskuttamalla, haluttaessa yhdessä jonkin muun ruiskutuksen, kuten torjunta-aineruiskutuksen kanssa. Keksinnön mukaisesti käytetty betaiini kulkeutuu kasvin kasvisoluihin 20 ja säätelee aktiivisesti solujen osmoottista tasapainoa sekä osallistuu muuhunkin aineenvaihduntaan. Betaiinilla käsitelty kasvisolu pysyy elinkykyisenä ulkoisten stressitekijöiden vaikuttaessakin.

Keksinnön mukainen betaiinikäsittely on taloudelli-25 sesti edullista ja sadon määrän lisäys on taloudellisesti kannattavaa ja merkittävää. Käsittely ei aiheuta merkittävää lisätyötä, sillä se voidaan tehdä yhdessä muiden ruiskutusten kanssa, eikä se vaadi uusia kone-, laite- tai tilainvestointeja. Todettakoon myös, että betaiini on myr-30 kytön luonnontuote, joka ei vaikuta haitallisesti sadon laatuun. Betaiini on lisäksi stabiili aine, joka säilyy kasvisoluissa ja näin vaikuttaa pitkäaikaisesti.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus

Betaiineiksi kutsutaan täysin N-metyloituja amino-35 happoja. Betaiinit ovat luonnontuotteita, joilla on tärkeä

II

7 98514 tehtävänsä sekä kasvien että eläinten aineenvaihdunnassa.

Eräs tavallisimmista betaiineista on glysiinijohdannainen, jossa glysiinimolekyylin typpiatomiin on liittynyt kolme metyyliryhmää. Tätä betaiiniyhdistettä kutsutaan tavalli-5 sesti betaiiniksi, glysiinibetaiiniksi tai trimetyyligly-siiniksi ja sen rakennekaava on esitetty seuraavassa: CH3 i+

10 CH_ - N - CH-COO

3 ( 2 CH3

Muita betaiineja ovat esimerkiksi alaniinibetaiini 15 ja proliinibetaiini, jonka mm. on raportoitu ehkäisevän kananpoikasten luunpehmennystautia. Wyn Jones, R. G. ja Storey, R. ovat teoksessa The Physiology and Biochemistry of Drought Resistance in Plants, toimittajat Paleg, L. G. ja Aspinall, D., Academic Press, Sydney, Australia, 1981, 20 antaneet yksityiskohtaisen kuvauksen betaiineista. Teos sisällytetään tähän viitteenä.

Betaiinilla on siis bipolaarinen rakenne ja se sisältää useita kemiallisesti reaktiivisia metyyliryhmiä, joita se voi luovuttaa entsyymikatalysoiduissa reaktiois-25 sa. Useimmat organismit pystyvät syntetisoimaan betaiinia pieniä määriä mm. metyylifunktiota varten, mutta eivät pysty reagoimaan stressiin lisäämällä oleellisesti betaii-nin tuotantoa ja varastointia. Betaiinia akkumuloivista organismeista tunnetuimpia ovat Chenopodiaceae-sukuun kuu-30 luvat kasvit, kuten sokerijuurikas, ja muutamat mikrobit ja meressä elävät selkärangattomat. Tärkein syy siihen, että nämä organismit varastoivat betaiinia on todennäköisesti se, että betaiini toimii osmolyyttinä ja siten suojaa soluja osmoottisen stressin vaikutuksista. Betaiinin 35 tärkeimpiä tehtäviä näissä kasveissa ja mikrobeissa onkin 8 98514 nostaa solujen osmoottista vastustuskykyä silloin kun olosuhteet sitä vaativat, esimerkiksi kun suolapitoisuus on korkea tai on kuivaa, ja näin ollen estää vesitappioita. Betaiini soveltuu, päinvastoin kuin monet suolat, hyvin 5 yhteen entsyymien kanssa ja näin ollen betaiinipitoisuus soluissa ja soluorganelleissa voi olla suuri ilman että tällä on haitallista vaikutusta aineenvaihduntaan. Betaii-nilla on myös todettu olevan stabiloiva vaikutus makromolekyylien toimintaan, se parantaa entsyymien ja solukalvo-10 jen lämmönkestävyyttä ja ionikestävyyttä.

Betaiinia voidaan saada esimerkiksi sokerijuurikkaista kromatografisten menetelmien avulla. Betaiinia on kaupallisesti saatavana Cultor Oy, Finnsugar Bioproducts-ilta tuotteena, joka on kiteistä vedetöntä betaiinia. Mui-15 takin betaiinituotteita, kuten betaiinimonohydraattia, betaiinihydrokloridia ja betaiinipitoisia raakaliuoksia, on kaupallisesti saatavana ja voidaan käyttää tämän keksinnön mukaisiin tarkoituksiin.

Tämän keksinnön mukaisesti betaiinia käytetään siis 20 ulkoisesti C4-viljakasvien, kuten maissin, durran, hirs sin, saran, puhveliheinän, verihirssin, hapsihirssin, jne., satotuloksen parantamiseksi. Keksinnön mukaisesti betaiinia käytetään C4-viljakasvien satotuloksen parantamiseksi sekä normaali- että stressiolosuhteissa, eli sil-25 loin, kun kasvien kasvua vaivaa ajoittainen tai jatkuva ulkoinen stressi. Tällaisia ulkoisia stressitekijöitä ovat mm. kuivuus, kuumuus, maaperän korkea suolapitoisuus, ilmansaasteet, kuten otsoni, typpioksidit, rikkidioksidi ja rikkihappo (happosade), ympäristömyrkyt, herbisidit, pes-30 tisidit jne. Antamalla betaiinia ulkoisesti stressiolosuh- teista kärsiville kasveille voidaan mm. edistää kasvien sopeutumista näihin olosuhteisiin ja ylläpitää niiden kasvupotentiaalia pidempään ja siten parantaa kasvien sadon tuottokykyä. Betaiini on lisäksi stabiili aine, joka säi-35 lyy kasvisoluissa. Betaiinin positiivinen vaikutus kestää

II

9 98514 näin ollen pitkään ja lakkaa vasta vähitellen kasvun aiheuttaman laimentumisen myötä.

Vaikkakin tässä julkaisussa ja vaatimuksissa käytetään sanaa betaiini, on selvää, että keksinnön mukaisesti 5 voidaan myös käyttää useita eri betaiineja, jos halutaan. Huomattakoon lisäksi, että betaiini tässä käytetään yleisnimityksenä, joka siis kattaa erilaiset tunnetut betaii-nit.

Betaiini levitetään kasveille joko yksittäisannok-10 sena tai erissä. Edullisena tapana pidetään yksittäisan-noksen käyttämistä. Käytetty määrä vaihtelee C4-viljakas-vilajin, lajikkeen, kasvuvaiheen ja kasvuolosuhteiden mukana. Käyttökelpoinen määrä voi olla esimerkiksi noin 0,2 - 20 betaiinia hehtaaria kohti. Edullinen määrä on siten 15 esimerkiksi noin 2 - 6 kg betaiinia hehtaaria kohti. Ilmoitetut käyttömäärät on ymmärrettävä vain suuntaa antaviksi; kaikki määrät, jotka toimivat tässä kuvatulla tavalla, sisältyvät siten tämän keksinnön piiriin.

Betaiinin levittämiseen voidaan käyttää mitä tahan-20 sa tarkoitukseen sopivaa menetelmää. Betaiini voidaan levittää erikseen tai yhdessä muiden kasvinsuojeluaineiden, torjunta-aineiden tai ravinteiden, kuten sienten vastaisten aineiden ja urean tai mikroravinteiden kanssa. Betaiini voidaan helposti levittää esimerkiksi ruiskuttamalla.

25 Betaiinin ja mahdollisten muiden aineiden levittäminen suututtamalla kasvin lehdille on edullinen menetelmä, jolla saadaan nopeampi vaikutus kuin juuriin kohdistuvilla menetelmillä. Menetelmään voi kuitenkin liittyä erilaisia ongelmia, kuten alhaiset läpäisymäärät paksuissa lehdissä, 30 pakeneminen hydrofobisilta pinnoilta, huuhtoutuminen sa teella, liuoksen nopea kuivuminen ja lehtien vaurioituminen, ja haluttaessa muitakin menetelmiä voidaan käyttää betaiinin levittämiseen.

Keksinnön mukaisesti käytetään edullisesti betaii-35 nin vesiliuosta.

10 98514

Keksinnön mukaisen käsittelyn ajankohtakin voi vaihdella. Mikäli betaiinia annostellaan yhdessä erässä, käsittely suoritetaan yleensä aikaisessa kasvuvaiheessa, esimerkiksi noin 5 - 20 cm kasveille tai lehtien juuri 5 puhjettua. Mikäli annostus jaetaan useampaan erään, uusin-taruiskutus tehdään edullisesti kukinnon alkaessa tai silloin, kun stressi voidaan ennakoida säätyypin perusteella.

Keksinnön mukaisella betaiinikäsittelyllä voidaan huomattavasti parantaa kasvien satotulosta, kuten sadon 10 määrää ja laatua. Keksinnön mukaisella käsittelyllä voidaan myös vähentää keinokastelua. Keksinnön mukainen käsittely on taloudellisesti edullista ja sadon määrän lisäys on taloudellisesti kannattavaa ja merkittävää. Tämän keksinnön puitteissa on osoitettu, että esimerkiksi mais-15 sisatoa voidaan lisätä yli 20 % käyttämällä sopivaa be-taiiniannostusta, esimerkiksi noin 6 kg/ha. Lisäksi on huomattava, että vaikka sadon määrä nousee näin merkittävästi, laatu ei kärsi.

Keksinnön mukaisesti C4-viljakasvien satotulosta 20 voidaan siis parantaa sekä normaali- että stressiolosuh-teissa, joita kuivuuden lisäksi voi olla mm. kuivuuteen usein liittyvä korkea suolapitoisuus, korkea lämpötila jne. Sen lisäksi tämän keksinnön myötä tulee myös mahdolliseksi käyttää sellaista maata, jota aikaisemmin on kat-25 sottu viljelyyn kelpaamattomaksi, C4-viljakasvien vilje lyyn.

Keksintöä kuvataan yksityiskohtaisemmin seuraavien esimerkkien avulla. Nämä esimerkit annetaan vain keksinnön valaisemiseksi, eikä niitä pidä katsoa sen suojapiiriä 30 mitenkään rajoittavaksi.

Esimerkki 1

Betaiinikäsittelyn vaikutus durrasatoon

Betaiinikäsittelyn vaikutusta durran satotulokseen tutkittiin Murdoch Universityssä, Perth, Australia. Tutki-35 mus suoritettiin kenttäolosuhteissa kesän 1994 - 1995 aikana, joka oli kuuma ja kuiva.

li X1 98514

Tutkimus suoritettiin ns. split-plot-mallin mukaisesti käyttäen 10 m2 kokoisia palstoja. Palstat jaettiin neljään alipalstaan, jotka käsiteltiin eri pitoisuuksilla betaiinia. Käytetyt betaiinipitoisuudet olivat 0 (kontrol-5 li), 2 kg/ha, 4 kg/ha ja 6 kg/ha. Maaperä oli hiekkaista ja sisälsi 98 % hiekkaa, 1 % hiesua ja 1 % savea, sen typpi-, fosfori- ja kaliumpitoisuus oli alhainen ja sen veden- ja ravinnesitomiskyky oli huono. Kastelumäärä oli normaali. Kasvilajike oli Trump. Tulokset on esitetty tau-10 lukossa 1.

Taulukko 1

Betaiinikäsittelyn vaikutus durrasatoon kastelutaso betaiinimäärä durrajyvien sato (kg/ha) _^____lohko I lohko II k.a.

15 100 0 (kontrolli) 2091 2201 2146 2 2207 2302 2254 4 2267 2354 2310 6 2347 2435 2391 20 Tuloksista ilmenee, että sato nousi kontrolliin verrattuna kaikissa suoritetuissa kokeissa. Parhaat tulokset saatiin käyttämällä 4 tai 6 kg/ha betaiinia.

Esimerkki 2

Betaiinikäsittelyn vaikutus durrasatoon kuivissa 2 5 olosuhteissa

Betaiinikäsittelyn vaikutusta kuivastressin alla kasvavaan durraan tutkittiin toistamalla esimerkissä 1 kuvattu koe, mutta vähentämällä kastelu 50 % optimaalisesta määrästä. Tulokset on esitetty taulukossa 2.

12 98514

Taulukko 2

Betaiinikäsittelyn vaikutus durrasatoon kuivastressissä kastelutaso betaiinimäärä durrajyvien sato (kg/ha) _^____lohko I lohko II k.a.

5 50 0 (kontrolli) 1891 1913 1902 2 2105 2018 2061 4 2185 2089 2137 6 2059 2185 2122 10 Tässäkin kokeessa sato nousi selvästi kontrolliin verrattuna. Lisäksi voidaan havaita, että käytettäessä betaiinia tämän keksinnön mukaisesti saatiin alhaisella kastelumäärällä (50 %) vastaavat tulokset kuin käytettäessä optimaalista kastelua. Tämä tarkoittaa myös sitä, että 15 samaa satotulosta voidaan aikaansaada vähentämällä kastelua, jos samanaikaisesti käytetään suurempaa betaiinimää-rää.

Esimerkki 3

Betaiinikäsittelyn vaikutus maissisatoon 20 Betaiinikäsittelyn vaikutusta maissin satotulokseen tutkittiin Murdoch Universityssä, Perth, Australia. Tutkimus suoritettiin kenttäolosuhteissa kesän 1994 — 1995 aikana, joka oli kuuma ja kuiva.

Tutkimus suoritettiin ns. split-plot-mallin mukai-25 sesti käyttäen 10 m2 kokoisia palstoja. Palstat jaettiin neljään alipalstaan, jotka käsiteltiin eri pitoisuuksilla betaiinia. Käytetyt betaiinipitoisuudet olivat 0 (kontrol li) , 2 kg/ha, 4 kg/ha ja 6 kg/ha. Maaperä oli hiekkaista ja sisälsi 98 % hiekkaa, 1 % hiesua ja 1 % savea, sen typ-30 pi-, fosfori- ja kaliumpitoisuus oli alhainen ja sen veden- ja ravinnesitorniskyky oli huono. Kastelumäärä oli normaali. Kasvilajike oli SR-73. Tulokset on esitetty taulukossa 3.

|j 13 98514

Taulukko 3

Betaiinikäsittelyn vaikutus maissisatoon kastelutaso betaiinimäärä maissinsiementen sato (%) (kg/ha) (kg/ha) ___lohko I lohko II k.a.

5 100 0 (kontrolli) 4129 4342 4235 2 4380 4710 4545 4 4591 4754 4672 6 4972 5046 5009 10 Tuloksista ilmenee, että sato nousi kontrolliin verrattuna kaikissa suoritetuissa kokeissa. Parhaat tulokset saatiin käyttämällä 6 kg/ha betaiinia.

Esimerkki 4

Betaiinikäsittelyn vaikutus maissisatoon kuivissa 15 olosuhteissa

Betaiinikäsittelyn vaikutusta kuivastressin alla kasvavaan maissiin tutkittiin toistamalla esimerkissä 1 kuvattu koe, mutta vähentämällä kastelu 50 % optimaalisesta määrästä. Tulokset on esitetty taulukossa 4.

20

Taulukko 4

Betaiinikäsittelyn vaikutus maissisatoon kuivastressissä kastelutaso betaiinimäärä maissinsiementen sato (%) (kg/ha) (kg/ha) ___lohko I lohko II k.a.

25 50 0 (kontrolli) 3202 3204 3203 2 3704 3882 3793 4 3815 4484 4149 6 4179 4394 4286 30 Tässäkin kokeessa sato nousi selvästi kontrolliin verrattuna. Parhaat tulokset saatiin käyttämällä 4-6 kg/ ha betaiinia. Lisäksi voidaan havaita, että käytettäessä 14 98514 betaiinia tämän keksinnön mukaisesti saatiin alhaisella kastelumäärällä (50 %) vastaavat tulokset kuin käytettäessä optimaalista kastelua. Tämä tarkoittaa myös sitä, että samaa satotulosta voidaan aikaansaada vähentämällä kaste-5 lua, jos samanaikaisesti käytetään suurempaa betaiinimää-rää.

Esimerkki 5

Betaiinikäsittelyn vaikutus siementen alkukehitykseen 10 Betaiinin vaikutus maissinsiementen alkukehitykseen tutkittiin käyttäen kontrollina vettä. Maissinslemenet oliva laatua Jubilee Hybrid Lot #1987-14, tuottaja Nor-thrup King Co. Kokeita varten valmistettiin viisi eri koe-liuosta seuraavasti: 15

Koeliuos pH

A deionisoltu vesi 7,01 B betaiini (0,02 g/1) 6,34 C betaiini (2 g/1) 6,80 20

Betaiini oli Beta£in BC, Finnish Sugar Co. Koliini oli Sigma Chemicalin tuottamaa koliinikloridia.

20 maissinsiementä liotettiin 24 tuntia 330 ml:ssa yhtä edellä mainituista koeliuoksista. Tämän jälkeen sie- 25 meniä kuivattiin ruostumattomilla terässeuloilla ja kylvettiin multaan, jolloin kuhunkin astiaan laitettiin kaksi siementä. Astiat laitettiin tämän jälkeen ikkunalaudalle, johon tuli etelästä aurinkoa, ja ne kasteltiin päivittäin deionisoidulla vedellä.

30 Kymmenen päivää kokeen alkamisen jälkeen mitattiin verson pituus. Toinen mittaus suoritettiin 19 vuorokauden kuluttua kokeen alkamisesta.

Tulokset osoittavat, että betaiini nopeutti kasvien alkukehitystä. Tulokset on esitetty taulukossa 5.

li 15 98514

Taulukko 5

Betaiinikäsittelyn vaikutus maissinsiementen alku-kehitykseen käsittely betaiini- verson keski- prosenttia määrä (91 1) määräinen pi- kontrollista __tuus (tuuma)__ 5 A kontrolli 0__2,31__100_ B betaiini 0,02__4,34__187_ C " 2 3,16 137

Claims

98514 I. Betaiinin käyttö ulkoisesti C4-viljakasvien satotuloksen parantamiseksi.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käyttö, tun nettu siitä, että betaiinia käytetään stressiolosuh-teissa.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että stressiolosuhteet käsittävät kor- 10 keitä tai matalia lämpötiloja tai kuivuutta.
4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että käytetään betaiinia noin 0,2 - 20 kg/ha.
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen käyttö, t u n - 15. e t t u siitä, että käytetään betaiinia noin 2-6 kg/ ha.
6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että C4-viljakasvi on maissi, durra tai hirssi.
7. Menetelmä C4-viljakasvien satotuloksen paranta miseksi, tunnettu siitä, että kasvaville C4-vil-jakasveille annostellaan ulkoisesti betaiinia.
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että stressiolosuhteissa kasvavil- 25 le C4-viljakasveille annostellaan betaiinia.
9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että stressiolosuhteet käsittävät korkeita tai matalia lämpötiloja tai kuivuutta.
10. Jonkin patenttivaatimuksista 7-9 mukainen me- 30 netelmä, tunnettu siitä, että betaiinia annostel laan yhden tai useamman kerran kasvukauden aikana. II. Jonkin patenttivaatimuksista 7-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että betaiinia annostellaan yhdessä torjunta-aineen tai pinta-aktiivisen ai- 35 neen kanssa. Il 98514
12. Jonkin patenttivaatimuksista 7-11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että betaiinia annostellaan yhdessä erässä aikaisessa kasvuvaiheessa.
13. Jonkin patenttivaatimuksista 7 - 12 mukainen 5 menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään betaiinia noin 0,2 - 20 kg/ha, edullisesti noin 2-6 kg/ha. i8 98514 I. Extern användning av betain för att förbättra skörderesultatet hos C4-sädesväxter.
2. Användning enligt patentkrav 1, k ä n n e - t e c k n a d därav, att betain används under stressför-hällanden.
3. Användning enligt patentkrav 2, kanne- t e c k n a d därav, att stressförhällandena omfattar 10 höga eller läga temperaturer eller torka.
4. Användning enligt nägot av patentkraven 1-3, kännetecknad därav, att betain används i en mängd av ca 0,2 - 20 kg/ha.
5. Användning enligt patentkrav 4, k ä n n e - 15 tecknad därav, att betain används i en mängd av ca 2-6 kg/ha.
6. Användning enligt nägot av patentkraven 1-5, kännetecknad därav, att C4-sädesväxten är majs, durra eller hirs. 20 7. Förfarande för att förbättra skörderesultatet hos C4-sädesväxter, kännetecknat därav, att betain externt appliceras tili växande C4-sädesväxter.
8. Förfarande enligt patentkrav 7, kännetecknat därav, att betain appliceras till under 25 stressförhällanden växande C4-sädesväxter.
9. Förfarande enligt patentkrav 7 eller 8, kännetecknat därav, att stressförhallandena omfattar höga eller läga temperaturer eller torka.
10. Förfarande enligt nägot av patentkraven 7-9, 30 kännetecknat därav, att betain appliceras en eller flera ganger under växtperioden. II. Förfarande enligt nägot av patentkraven 7 - 10, kännetecknat därav, att betain appliceras tillsammans med ett bekämpningsmedel eller ytaktivt ämne. Il i9 98514
12. Förfarande enligt nagot av patentkraven 7 - 11, kännetecknat därav, att betain appliceras i en omgäng under växtens tidiga växtfas.
13. Förfarande enligt nagot av patentkraven 7 - 12, 5 kännetecknat därav, att betain används i en mängd av ca 0,2 - 20 kg/ha, fördelaktigt ca 2 - 6 kg/ha.