PT1945035E

PT1945035E - Utilização de prolinas para melhorar o crescimento e/ou o rendimento

Info

Publication number: PT1945035E
Application number: PT68442839T
Authority: PT
Inventors: Pat J Unkefer; Thomas J Knight; Rodolfo A Martinez
Original assignee: Los Alamos Nat Security Llc
Priority date: 2005-11-07
Filing date: 2006-11-06
Publication date: 2013-05-29
Also published as: BRPI0618229B1; EP1945035A4; EP1945035B1; IL190677A0; WO2007056409A2; GT200800061A; JP5235137B2; EP1945035A2; AU2006311623A1; DK1945035T3; TWI398218B; HN2008000730A; US8551917B2; MY150666A; NZ567802A; CN101365337B; WO2007056409A3; CR10028A; US8802595B2; EG25081A

Description

ΕΡ 1 945 035/ΡΤ

DESCRIÇÃO "Utilização de prolinas para melhorar o crescimento e/ou o rendimento" A presente invenção foi realizada com apoio governamental ao abrigo do Contracto N.° W-7405-ENG-36 adjudicado pelo U.S. Department of Energy. 0 governo possui certos direitos sobre a invenção. A presente invenção refere-se genericamente a composições contendo prolina seleccionadas e à utilização dessas composições contendo prolina para melhoria do crescimento de plantas, para melhoria da germinação de sementes, para protecção de plantas contra condições de stress seleccionadas.

Muitas actividades agrícolas são altamente sensíveis ao tempo, com custos e retornos dependentes de uma rápida rotatividade de culturas ou do facto de serem as primeiras a chegar ao mercado. Portanto, um rápido crescimento das plantas é um objectivo economicamente importante para muitos negócios agrícolas que produzem culturas de valor elevado tais como vegetais, bagas e bananas, assim como para a indústria das estufas e viveiros. A importância de tecnologias melhoradas para a produção de culturas aumentou à medida que observações indicavam que os rendimentos de muitas culturas bem desenvolvidas tendiam para patamares nos anos recentes. 0 objectivo de um rápido crescimento das plantas foi abordado em numerosos estudos de mecanismos reguladores das plantas, que permanecem incompletamente entendidos. Em particular, não se conseguiu um entendimento completo dos mecanismos reguladores das plantas que coordenam o metabolismo do carbono e do azoto, os quais têm que ter um grande impacto sobre o crescimento e o desenvolvimento da planta.

Similarmente ao desejo de um rápido crescimento da planta, outros factores da planta são importantes para a indústria agrícola incluindo factores tais como: período de tempo até à germinação de sementes, uniformidade da germinação, i.e., germinação quase simultânea, rendimento e a proporção de germinação total de sementes. 2 ΕΡ 1 945 035/ΡΤ A Patente U.S. 5,922,649 de Pehu et al. ilustra a aplicação de uma composição, especificamente uma composição de glicina-betaina, para melhorar o rendimento de plantas. A Patente U.S. 6,831,040 de Unkefer et al. ilustra que a aplicação de prolinas tais como 2-hidroxi-5-oxoprolina, 5-oxoprolina (ácido 2-pirrolidono-5-carboxílico) , e suas misturas, a plantas, pode promover o crescimento. A manutenção de uma concentração eficaz de um ou ambos de 2-oxoglutaramato e piroglutamato numa planta é altamente desejável. A elevação da concentração do 2-oxoglutaramato pode resultar num desempenho melhorado, em caracteristicas de qualidade e outros benefícios. O tratamento de plantas com 2-oxoglutaramato ou piroglutamato pode proporcionar estes benefícios. Até à data, os métodos que tinham como objectivo a maximização dos benefícios do piroglutamato requeriam geralmente tratamentos frequentes, regulares, para manter os níveis desejados do composto.

Os presentes inventores empreenderam uma investigação extensiva de composições incluindo isómeros L e D de piroglutamato em várias proporções e da eficácia destas composições na promoção da germinação de sementes, crescimento e rendimento das plantas. Os inventores identificaram composições óptimas ou preferidas para a promoção deste crescimento e rendimento das plantas.

De acordo com os propósitos da presente invenção, como aqui concretizado e genericamente descrito, a presente invenção inclui uma composição incluindo uma mistura de estereoisómeros L- e D-piroglutamato numa razão de L para D entre 80:20 e 97:3; e, um meio transportador para aplicação dos referidos estereoisómeros L- e D-piroglutamato a uma planta alvo. A presente invenção inclui também um método para aumentar o crescimento ou o rendimento de uma planta alvo por tratamento de uma planta alvo com uma composição incluindo uma mistura de estereoisómeros L- e D-piroglutamato numa razão de L para D entre 80 :20 e 97:3 e um meio transportador para os referidos estereoisómeros L- e D-piroglutamato. 3 ΕΡ 1 945 035/ΡΤ A presente invenção inclui também um método de tratamento de sementes antes da sementeira compreendendo molhar as sementes directamente com uma solução de uma composição incluindo uma mistura de estereoisómeros L- e D-piroglutamato numa razão de L para D entre 80:20 e 97:3. A presente invenção inclui também a melhoria de uma composição de revestimento de sementes por adição de uma mistura de estereoisómeros L- e D-piroglutamato numa razão de L para D entre 80:20 e 97:3 como componente da composição de revestimento de sementes. O piroglutamato existe em duas formas, os estereoisómeros D e L. Cada um destes isómeros é activo a gerar os benefícios desejados em plantas. O piroglutamato comercialmente disponível, sintetizado por um processo de fermentação bacteriana, tem uma razão estereoquímica de aproximadamente 60:40 do isómero L para o isómero D. A presente invenção refere-se a composições incluindo isómeros L e D de piroglutamato em várias proporções e à eficácia destas composições na promoção de germinação de sementes, crescimento e rendimento das plantas, e resistência a stresses. Foram agora determinadas composições óptimas ou preferidas para a promoção deste crescimento e rendimento das plantas. Em particular, a presente invenção refere-se a composições incluindo misturas de estereoisómeros L- e D-piroglutamato possuindo uma razão de estereoisómeros L para D entre 80:20 e 97:3. Estas composições são também úteis como meios para germinação de sementes e podem ser empregues num revestimento de sementes para melhorar a germinação de sementes. A presente invenção refere-se ainda à eficácia ou eficiência de composições de piroglutamato possuindo a razão de estereoisómeros L para D seleccionada para aplicação num transportador a plantas alvo para promoção do crescimento e do rendimento das plantas. A composição da presente invenção possui propriedades que conduzem ao aumento da produtividade de plantas. Por exemplo, através do controlo cuidadoso da razão de estereoisómeros L:D entre 80:20 e 97:3, ocorre uma inesperada estimulação do crescimento das plantas maior do que é possível utilizando 4 ΕΡ 1 945 035/ΡΤ cada um dos estereoisómeros isoladamente. As composições podem também ser eficazes na protecção de plantas contra stresses tais como os provocados pela aplicação, intencional ou inadvertida, de um herbicida. Adicionalmente, estas composições podem ser aplicadas como um meio de germinação ou ser utilizadas numa composição de revestimento de sementes para proporcionar uma germinação melhorada das sementes.

Numa concretização da presente invenção, as composições incluindo uma mistura de estereoisómeros L- e D-piroglutamato com uma razão de estereoisómeros L para D entre 80:20 e 97:3 podem ser combinadas com um meio transportador como é conhecido na especialidade. Por exemplo, as composições podem ser em água, incluindo água destilada e água da rede, numa solução fertilizante, ou numa solução herbicida. O herbicida pode ser um produto químico agrícola tal como 2,4-D (ácido 2,4-diclorofenoxiacético). Um perito na especialidade estará familiarizado com as várias soluções fertilizantes e herbicidas que podem ser empregues. Contudo, as composições de piroglutamato da presente invenção podem muito simplesmente ser combinadas com água.

Em outra concretização da presente invenção, as composições incluindo uma mistura de estereoisómeros L- e D-piroglutamato com uma razão de estereoisómeros L para D entre 80:20 e 97:3 podem ser combinadas numa composição de revestimento de sementes, tais como composições de revestimento de sementes bem conhecidas na especialidade. Os peritos na especialidade estão familiarizados com as várias composições de revestimento de sementes que podem ser empregues.

As composições de piroglutamato da presente invenção podem simplesmente ser adicionadas na forma de uma componente de revestimentos de sementes convencionais. Estes revestimentos de sementes convencionais são frequentemente poliméricos ou uma argila e podem ser utilizados para proteger a semente da abrasão durante a armazenagem e as etapas da sementeira, de condições ambientais desfavoráveis após a sementeira, para proteger a semente de insectos, fungos através da utilização de aditivos tais como fungicidas e insecticidas, ou para promover a germinação potencial num 5 ΕΡ 1 945 035/ΡΤ momento mais desejável que pode estar relacionado com a temperatura, a humidade. Os revestimentos de sementes são também utilizados para proporcionar compostos que melhoram o desempenho global da planta ou da semente. Por exemplo, um revestimento polimérico pode ser desenhado para se degradar a temperaturas ou níveis de humidade pré-seleccionados pelo que as sementes podem ser semeadas mais cedo do que o momento da germinação óptima e o revestimento de sementes irá retardar a germinação até as condições ambientais serem as adequadas. A composição pode também incluir um transportador. 0 termo "transportador" significa um material orgânico ou inorgânico, natural ou sintético, com o qual o material activo, i.e., a mistura de estereoisómeros L- e D-piroglutamato, pode ser associada para facilitar a sua aplicação numa planta, em sementes, ou no solo próximo das sementes e/ou das plantas. 0 transportador pode também facilitar o transporte ou a manipulação de sementes e/ou de plantas. 0 suporte pode ser um sólido (e.g., argilas, silicatos naturais ou sintéticos, resinas e ceras) ou um fluido (e.g., água, álcoois, cetonas, fracções do petróleo, hidrocarbonetos clorados e gases liquefeitos).

As composições de piroglutamato da presente invenção podem também incluir um ou mais tensioactivos que podem auxiliar na penetração dos componentes activos nas plantas. Estes tensioactivos incluem tensioactivos aniónicos, catiónicos, não iónicos e zwitteriónicos. Os tensioactivos aniónicos incluem etoxilatos de alquilarilo, etoxilatos de ácidos gordos, etoxilatos de óleos de sementes de vegetais, etoxilatos de ésteres de sorbitano de ácidos gordos ou outros etoxilatos. Os tensioactivos adequados podem incluir docecilsulfato de sódio e o composto, C9H19-(fenileno)-(OCH2 CH2) 9OH também conhecido por Nonoxynol-9™ ou NP-9™.

As composições de piroglutamato da presente invenção podem também incluir um ou mais agentes molhantes tais com glicerol.

As composições de piroglutamato da presente invenção podem ser vantajosamente aplicadas a plantas por qualquer de vários meios. Por exemplo, as composições podem ser aplicadas 6 ΕΡ 1 945 035/ΡΤ directamente nas raízes das plantas, por pulverização da folhagem das plantas, por aplicação no solo em torno das plantas. Preferivelmente, as composições podem ser aplicadas por pulverização da folhagem das plantas.

Os métodos e as composições de piroglutamato da presente invenção podem ser utilizados com plantas de recreio ou decorativas ou com culturas de recreio ou decorativas mas são particularmente úteis para o tratamento de culturas comerciais. Os exemplos de plantas e culturas que podem ser tratadas na presente invenção incluem: monocotiledóneas (monocotilédones), tais como sorgo, arroz, trigo, milho, cevada, aveia e relva, i.e., gramíneas; dicotiledóneas (dicotilédones), tais com rosas e árvores de fruto incluindo maçãs, cerejas e pêssegos; vinhas incluindo uvas, cruciferas hortícolas (tais como brócolos, couve-flor, couve-de-bruxelas, couve-de-folha, rabanetes e repolho); solanáceas (batatas, tomates e pimentos incluindo pimentos verdes, pimentos vermelhos); e, leguminosas tais como feijão-de-soja, feijão-do-mato.

As composições de piroglutamato e o processo da presente invenção melhoram consideravelmente o crescimento e o rendimento de plantas, por exemplo a quantidade e quantidade do rendimento. As composições de piroglutamato e o processo da presente invenção podem ser economicamente vantajosos e o aumento no rendimento pode ser economicamente rentável e significativo. Por exemplo demonstrou-se que a quantidade de rendimento de aveia aumenta com uma aplicação adequada das misturas descritas de estereoisómeros L- e D-piroglutamato. A presente invenção é mais particularmente descrita nos exemplos que se seguem, que se pretendem ilustrativos apenas, pois numerosas modificações e variações serão evidentes para os peritos na especialidade.

Exemplo 1

Lotes individuais de plântulas de aveia foram tratados uma vez com a série de misturas de isómeros de piroglutamato apresentada na Tabela 1. Contaram-se as folhas para seguir a taxa de crescimento da planta nos 28 dias seguintes. 7 ΕΡ 1 945 035/ΡΤ

Tabela 1

Composição da série Número da série % de isómero L % de isómero D #1 0 100 #2 60 40 #3 70 30 #4 80 20 #5 90 10 #6 95 5 #7 96 4 #8 97 3 #9 98 2 #10 99 1 #11 99, 6 0,4 #12 100 0 #13 (branco) 0 0 A melhor taxa de crescimento da planta, com base nos dias desde o tratamento versus o número total de folhas, verificou-se com as seguintes razões de isómeros L/D: 80/20; 90/10; e, 95/5. Cada uma destas razões superou o material padrão comercialmente disponível possuindo uma razão L/D de 6 0/40 (série #2) .

Exemplo 2

As aveias do exemplo 1 foram também monitorizadas quanto ao seu número de caules filhos com folhas bandeira emergidas no dia 28 após o tratamento. Este parâmetro relaciona-se com o potencial para produzir grão. A Tabela 2 contém os caules filhos com folhas bandeira resultantes aos 28 dias para a mesma série de misturas de isómeros. 8 ΕΡ 1 945 035/ΡΤ

Tabela 2 Número da série 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Caules folhas filhos com bandeira 20 24 17 34 33 37 29 31 23 22 26 24 19 Ο melhor desempenho foi encontrado com as razões de isómeros L/D de 80/20 a 97/3. Cada uma destas razões superou claramente o material padrão comercialmente disponível possuindo uma razão L/D de 60/40 (série n.° 2).

Exemplo 3

As plântulas de aveia foram tratadas com a série de misturas de isómeros de piroglutamato apresentada na Tabela 2. Contaram-se as folhas para seguir a taxa de crescimento da planta durante os 24 dias seguintes.

Tabela 2

Composição da série Número da Série % de isómero L % de isómero D #1 77, 5 22,5 #2 80 20 #3 85 15 #4 90 10 #5 92,5 7,5 #6 (branco) 0 0 A melhor taxa de crescimento da planta, com base nos dias desde o tratamento versus o número total de folhas, em percentagem relativa às folhas no dia 1, verificou-se com as razões de isómeros L/D de 80/20, 90/10 e 92,5/7,5.

Em exame dos resultados dos exemplos 1 a 3 demonstra que foi conseguido um desempenho melhorado da planta utilizando razões de isómeros L/D de piroglutamato entre 80/20 e 97/3. 9 ΕΡ 1 945 035/ΡΤ

Exemplo 4

Sementes de tomate com três anos de idade (Heinz # 9665) foram tratadas com água arejada (controlo) e com várias soluções da composição de piroglutamato (razão de isómeros 85:15 de L:D). As sementes foram demolhadas (embebidas) durante quatro horas no liquido respectivo e depois espalhadas sobre papel de germinação em fitotabuleiros padrão (a 25°C no escuro).

Preparou-se uma composição inicial de piroglutamato (com a razão de isómeros 85:15) numa concentração de 13,7 gramas por litro a um pH entre cerca de 6,0 e 6,5. Esta composição é referida como a solução padrão. Em adição ao controlo, as sementes foram tratadas com as seguintes concentrações finais de composição de piroglutamato: solução padrão (I); solução padrão a 1/10 (II); solução padrão a 1/100 (III); e, solução padrão a 1/1000 (IV).

No dia 2, observou-se uma pronunciada estimulação da germinação em sementes tratadas com a solução padrão a 1/100 (III) e com a solução padrão a 1/1000 (IV) em comparação com germinação nula para o controlo e para a solução padrão (I) e a solução padrão a 1/10 (II). O exame das várias sementes tratadas com a solução de controlo, a solução padrão (I) ou a solução padrão a 1/10 (II), revelou que zero porcento das sementes demonstravam aumento de volume do embrião ou emergência de radiculas. Em comparação, as sementes tratadas com a solução padrão a 1/100 (III) ou a solução padrão a 1/1000 (IV) mostravam que cerca de 25 porcento das sementes apresentavam aumento de volume do embrião ou emergência de radiculas.

No dia 6 após o tratamento inicial, observaram-se os seguintes níveis de germinação: para a solução de controlo, 62 porcento de germinação; para a solução padrão (I), zero porcento de germinação; para a solução padrão a 1/10 (II), 64 porcento de germinação; para a solução padrão a 1/100 (III), 86 porcento de germinação; e para a solução padrão a 1/1000 (IV), 88 porcento de germinação. 10 ΕΡ 1 945 035/ΡΤ

Destes resultados, estão indicados os resultados positivos para: tempo de germinação das sementes, i.e., velocidade de germinação das sementes; percentagem de germinação; e, taxa de desenvolvimento das plântulas.

Exemplo 5

Trigo crescido em campo comercial foi pulverizado uma vez com a composição de piroglutamato (razão de isómeros 85:15 de L:D) no estágio da folha bandeira utilizando a mesma solução de tratamento que se descreveu nos nossos outros tratamentos de plantas. O grão foi colhido na maturidade; as parcelas tratadas renderam 0,65 T/ hectare mais (7% de aumento) de grão (semente) do que as parcelas não tratadas.

Exemplo 6

Uvas de mesa crescidas em campo comercial foram pulverizadas duas vezes da primeira vez a 6-12" do crescimento da vinha nova e a segunda pulverização 2 meses mais tarde. A composição de piroglutamato (razão de isómeros de 85:15 de L:D) foi aplicada numa taxa de 25 g por acre. As uvas tratadas produziram 13,5% maior rendimento de uvas na colheita (1045 caixas-padrão) do que as parcelas não tratadas (921 caixas-padrão).

Exemplo 7

Foi conduzido um teste para medir a mitigação pelo piroglutamato do stress induzido por 2,4-D numa planta de cultivo monocotiledónea, aveia.

Plantas de aveia em crescimento foram tratadas com uma mistura de piroglutamato (razão de isómeros de 85:15 de L:D) e 2,4-D e o seu crescimento foi monitorizado. As plântulas de aveia, em crescimento vigoroso numa estufa, foram tratadas com uma mistura de 2, 4-D e piroglutamato (13,5 g/L) . 0 2, 4-D foi incluído na mistura a 1/4 da dose de campo recomendada; foi também utilizado um tensioactivo / agente molhante (Gly Surf P) . A solução de tratamento foi aplicada com um pulverizador R&D costal utilizando 2 passagens sobre as plantas para assegurar que todas as plantas recebiam a solução de tratamento. Estimou-se que isto simulava V2 da força da dose 11 ΕΡ 1 945 035/ΡΤ de campo. Compararam-se estas plantas com plantas tratadas com o herbicida e tensioactivo/agente molhante assim como com controlos tratados apenas com o tensioactivo/agente molhante (controlos).

Verificou-se que plantas tratadas com 1/4 da dose de campo de 2,4-D e piroglutamato eram maiores do que as tratadas com apenas 2,4-D. 0 peso fresco médio da planta das plantas de controlo era de 10,4 g, enquanto o peso fresco médio da planta das plantas tratadas com 1/4 da dose de campo de 2,4-D era de 2,29 g e o peso fresco médio da planta das plantas tratadas com 1/4 da dose de campo de 2,4-D com o piroglutamato era de 7,11 g. Assim, a incorporação de piroglutamato com o herbicida diminuiu claramente o impacto negativo do herbicida. As possibilidades disto incluem: (a) a utilização do tratamento de plantas com o piroglutamato quando o herbicida possa ser pulverizado em excesso involuntariamente; e, (b) a utilização directa de uma combinação de um herbicida apropriado e piroglutamato (com uma razão de isómeros pré-seleccionada, tal como 85:15 de L:D).

Exemplo 8

Conduziu-se um teste para demonstrar que uma formulação de um herbicida (2,4-D) com piroglutamato adicionado (razão de isómeros de 85:15 de L:D) não reduziu a eficácia do efeito herbicida sobre plantas dicotiledóneas.

Duas plantas dicotiledóneas, trevo-branco e glória-da-manhã, foram tratadas com a aplicação na dose de campo recomendada pelo fabricante e foi medida a taxa de morte. As plantas de glória-da-manhã e trevo em crescimento (25 em cada tratamento) tratadas com 2,4-D sozinho ou com uma mistura de 2,4-D e piroglutamato foram mortas com a mesma eficácia, 100%.

Lisboa, 2013-05-23

Claims

ΕΡ 1 945 035/ΡΤ 1/2 REIVINDICAÇÕES 1. Composição compreendendo: uma mistura de estereoisómeros L- e D-piroglutamato numa razão de L para D entre 80:20 e 97:3; e, um meio transportador para aplicação dos referidos estereoisómeros L- e D-piroglutamato a uma planta alvo.
2. Composição de acordo com a reivindicação 1 em que a referida razão de estereoisómeros L para D é de 80:20 a 95:5.
3. Composição de acordo com a reivindicação 1 e a reivindicação 2 em que o referido meio transportador é uma solução aquosa incluindo um tensioactivo e um agente molhante.
4. Composição de acordo com a reivindicação 3 em que a referida composição inclui adicionalmente um herbicida.
5. Composição de acordo com a reivindicação 4 em que o referido herbicida é o ácido 2,4-diclorofenoxiacético.
6. Método para aumento do desempenho agronómico de uma planta alvo compreendendo: o tratamento de uma planta alvo com uma composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5.
7. Método de acordo com a reivindicação 6 em que a referida planta alvo é seleccionada do grupo de monocotiledóneas, dicotiledóneas, cruciferas, solanáceas e leguminosas.
8. Método de acordo com a reivindicação 6 ou a reivindicação 7 em que o referido desempenho agronómico é seleccionado do grupo que consiste em crescimento da planta, potencial de floração, rendimento da planta e resistência a stress por um herbicida.
9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8 em que o referido tratamento é efectuado por aplicação na folhagem de uma planta alvo. ΕΡ 1 945 035/ΡΤ 2/2
10. Método de acordo com as reivindicações 6 a 8 em que o referido tratamento é efectuado por aplicação nas raízes de uma planta alvo.
11. Método de tratamento de sementes antes da sementeira compreendendo molhar as sementes directamente com uma solução de uma composição incluindo uma mistura de estereoisómeros L-e D-piroglutamato numa razão de L para D entre 80:20 e 97:3.
12. Método da reivindicação 11 em que as referidas sementes são do grupo que consiste em arroz ou pimentos.
13. Composição de revestimento de sementes de acordo com a reivindicação 1. Lisboa, 2013-05-23