TW200906294A - Extension of pollination period - Google Patents

Description

200906294 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係、關於在雜交種子生產中藉由延遲所處理種子或 幼苗之萌芽及生長改良自交系品種之開花同步性，以便經 處理親本品種稍遲且與另一種稍遲開花親本品種同時開 花。 【先前技術】 雜交種子生產系統需要在種子生產田中播種兩種親本系 或品種及該等親本之受控異花授粉。極通常的，需要在不 同日期播種兩種親本，或使花粉親本聚植以在開花期間達 成充分授粉（Wych，1988 於：Corn and corn Impr〇vement t ϋ&>1988ρ f要聚植期及因不利天氣而延遲後 續播種之可能性使雜交種子生產之風險及成本增加。 除分離種植以外’解決此問題之傳統方法包B括切削及/ 或燃燒需要延遲之親本植株部分以推遲、及阻礙幼苗發 育。該等切削及燃燒作業、及設備之公路運輸構成雜交: 米種子生產中最危險的作業之一。 另一種解決方法係用限制水攝取之聚合物（Landec 「Pollinator Plus」）塗敷欲延遲之親本種子。

Plus難以施加且不可預測地與土壤水分相互作用。 Pollinator Plus之施加對於比玉米小的種子（例如高粱及水 稻）而言亦不可行。因此，需要提供更有效且方便的延遲 自交系親本開花用於雜交種子生產之方法。 s-(+)-脫落酸（ABA)係在所有光合成生物中發現的植物 132192.doc 200906294 激素（Cutler 及 Krochko，1999;Finkelstein 及 R〇ck，2〇〇2)。 ABA涉及植株生長及發f之許多重要事件其包括休眠、 萌芽、爆芽、開花、著果、一般生長及發育、應力耐受 性、成熟、脫落及衰老。 然而，先前並未考慮或評價使用ABA以延遲散粉。 【發明内容】 本發明係關於用ΑΒΑ或其類似物處理親本種子及幼苗以 延遲幼苗之出苗及/或早期生長。出苗及早期生長之此延 遲使得所處理親本之開花延遲，此改良開花同步性 '並延 長散粉期。 【實施方式】 本發明係關於抑制在雜交種子生產中用作親本之植株的 生長及延遲自土壤出苗。該處理包含施加有效但非植物毒 性量的 S-脫落酸（ABA ; S-ABA ; CAS編號 21293-29-8)及 / 或ΑΒΑ類似物。該處理亦可包含施加有效但非植物毒性量 的ΑΒ Α及/或ΑΒ Α類似物結合聚合物種衣劑。 本發明係關於改良種子生產田中雜交種子產量及遺傳純 度。 本發明係關於用於農作物上以生產各種物種（包括普通 玉米、甜玉米、高粱及芥花菜）之雜交種子。 天然化合物表示為（S)或（+)，其合成或外消旋物質表示 為（RS)或（+/-)’且其對映異構體表示為（_)。根據本發明， 王其天然形式（+)、其合成或外消旋形式、對映異構體、 混合物形式及衍生物之aba所有皆可使用。 132192.doc 200906294 目月〗較佳之ΑΒΑ類似物包括pbi-429、PBI-702及PBI- 488 ° 一些脫落酸類似物由結構1、2及3代表，其中對於結構 1 ： 側鏈2位處之鍵係順式-或反式_雙鍵， 側鍵4位處之鍵係反式_雙鍵或三鍵， 醇羥基之立體化學係S-、R-或R，S-混合物，

Ri基團之立體化學對於該醇羥基係順式-關係， ζ \ ' Ri係乙炔基、乙烯基、環丙基或三氟曱基’且 Κ·2係氫或低碳烷基；

其中低碳烧基係定義為在直鏈或具支鏈鍵中含有1至4個碳 原子，當存在3個或以上碳原子時其可包含1個環或含有至 少一個雙鍵。 目前結構1之較佳化合物係ρΒΙ_429，其中Ri為乙炔基且 R2為曱基。 對於結構2 : 側鏈4位處之鍵係三鍵， 側鏈2位處之鍵係反式-雙鍵或順式-雙鍵， 醇羥基之立體化學係S-、R-或R，S-混合物， 且Ri係氫或低碳烷基； 132192.doc 200906294

結構2 其中低碳烷基係定義為在直鏈或具支鏈鏈中含有1至4個碳 原子，當存在3個或以上碳原子時其可包含1個環或含有至 少一個雙鍵。 目前結構2之較佳化合物係PBI-702，其中1為曱基。 對於結構3 : 側鍵2位處之鍵係順式-或反式-雙鍵， 側鏈4位處之鍵係反式-雙鍵或三鍵， 醇羥基之立體化學係S-、R-或R，S-混合物， 且R1係氯或低碳烧基；

結構3 其中低碳烷基係定義為在直鏈或具支鏈鏈中含有1至4個碳 原子，當存在3個或以上複原子時其可包含1個環或含有至 少一個雙鍵。 目前結構3之較佳化合物係PBI-488，其中R!係曱基。亦 預計，根據本發明可利用ΑΒΑ及ΑΒΑ類似物之鹽。 端視需延遲之物種及數量而定，施加於種子之ΑΒΑ量可 132192.doc 200906294 在寬範圍内變化且通常介於約5克至200克/loo碎種子之 間。對幼苗之施加可在1〇〇至丨〇,000 pprn之範圍内，其取 決於施加體積及需延遲之開花數量。 種子處理應用之技術已為熟悉該項技術者所習知，且其 可容易地結合本發明使用。本發明之組合物可作為漿液或 浸泡液施加。亦可使用薄膜塗敷及包囊。塗敷方法已為該 項技術習知且採用薄膜塗敷、包囊、浸沒等技術。可改變

施加本發明組合物之方法，且本發明意欲包括熟悉該項技 術者欲使用的任何技術。 、在-個較佳實施财，本發明係關於延遲植株開花之方 法，其包含將有效量的8-(+)_脫落酸或其農業上可接受之 衍生物或類似物施加於該植株之種子。在較佳實施例中， δ亥植株係玉求。

在另一實施例中，本發明係關趴U 關於延遲植株開花之方法， 其包含將有效量的s_(+)_脫落 叹辰菓上可接受之衍生 物或類似物施加於該植株。 較佳類似物包括（但不限於） ）PBI'429、PBI-702 及 PBI- 4 8 8 〇 在—個較佳實施例中，該有 1〇〇磅種子。 放量係約。.5克至約觀克/ 在較佳實施例中，該有效量 子。 你4 5克至約200克/100磅種 在另一較佳實施例中，該有 ppm。 A夏係約1 ppm至約10,000 132192.doc 10- 200906294 在另一較佳實施例中ppm。 ’該有效量係約I 〇 PPm 至約 1〇〇〇 在較佳實施例中，本發明方法使得植株之熱時間（有效 積溫（Growing-Degree-Day)或 GDD)增加。 在另-較佳實施例中，本發明方法使得種子自土壤之出 本文所用所有關於數量、重量百分數及諸如此類之數值 皆定義為「約」或「大約」各具體值（加或減⑽舉例 而言，短語「至少5.0重量％」應理解為「至少4 5知至$ 5 重量％」。目此，在戶斤主張值10%内的數量均涵蓋i本申5 請專利範圍内^ 除非上下文明確說明，否則在整個申請案中單數形式 「一種（a，an)」及「該（the)」包括複數個指示物。 以下實例意欲闡述本發明及教示熟悉該項技術者如何獲 付並使用本發明。其並非意欲以任何方式進行限制。 實例 實例1 : ΑΒΑ及ΑΒΑ類似物及衍生物對甜玉米 響。 的 方法 將ΑΒΑ酸及三種類似物溶於乙醇中以獲得期望劑量。表 1展示試劑及劑量。取-份（25〇微升）試劑之乙醇溶液添加 於10克種子試樣中，並攪拌種子及乾燥過夜。在潮濕吸墨 紙上’於15°C下在培養皿中實施萌芽測試。各取1〇粒種子 進行四個重複試驗。 132192.doc 200906294 大約每日計數胚根及胚芽勒突出’持續27天。各培養孤 分別以百分數表示最大胚根突出（RGERM)及最大胚芽鞘突 出（CGERM)程度。每日計數係以各培養皿中突出最大值 之比例表示，並使用SAS Proc NLIN將突出數據擬合至戈 5白茲曲線（Gompertz Curve)。根據模型之參數’估計各個 培養達到孤胚根突出中值之時間（RT50)及達到胚芽鞘突出 中值之時間（CT50)。進行變方分析並分別計算四種反應 (RGERM、CGERM、RT50及 CT50)中各平均值。 結果 表1.施加於甜玉米種子(栽培品種銀皇后(cv. Silver Queen))之ΑΒΑ及ΑΒΑ類 似物（ΡΒΙ-429、ΡΒΙ-488、及ΡΒΙ-702)對在吸墨紙下於15°C下萌芽之影響(1 ppm之劑量等於1微克/1克種子） 胚根突出 胚芽鞘突出 試劑 劑量 RGERM RT50 CGERM CT50 (ppm) (%) (天數） (96) (天數） 空白 0 87.5 5.43 85.0 8.30 ΑΒΑ 10 87.5 5.99 80.0 9.70 ΑΒΑ 100 77.5 7.28 65.0 12.80 ΑΒΑ 1000 85.0 8.58 22.5 18.44 ΡΒΙ-429 10 70.0 5.60 67.5 10.37 ΡΒΙ-429 100 87.5 5.67 75.0 11.18 ΡΒΙ-429 1000 82.5 6.94 57.5 14.67 ΡΒΙ-488 10 97.5 5.19 95.0 9.04 ΡΒΙ-488 100 90.0 6.39 77.5 12.27 ΡΒΙ-702 10 75.0 5.89 75.0 9.70 ΡΒΙ-702 100 95.0 6.63 82.5 10.23 表1展示在彼等展示器官突出之幼苗中第27天之最大突 132192.doc -12· 200906294 =百分數、及至突出之中值天數。將數據右載尾且不能將 回劑罝下之低突出百分數視為死亡率之證據。 每-試劑皆展示使至胚根且尤其胚芽鞘突出之中值時間 (，的延遲增加。胚芽鞘延遲程度表明，該等處理能夠 用於延遲玉米出苗。 實例2 :不同形式之a b A對土壤中玉米種子出苗延遲之影 響。 背景 商業種子處理係藉由在裝袋之前將小體積m夜喷灑 於種子上來實施。新成份必須與此系統相容。該漿液通常 匕括殺真菌劑、成膜聚合物及著色劑。藉由製備少量漿液 忒樣、並在實驗室規模種子包衣機中將其噴灑於種子上在 實驗室巾模擬此方法。以下實例2巾所闡述試驗之目的係 評價不同形式之脫落酸當以模擬商f慣常做法之方式施加 時對雜交玉米種子萌芽延遲之影響。 方法 在此試驗中評價ΑΒΑ的三種形式：丨）游離酸、2)銨鹽、 及3)鈉鹽。陽離子在下文中稱為「抗衡離子」。將此試驗 。又疋為ΑΒΑ劑罝X抗衡離子因子試驗，其中ΑΒΑ的兩個劑 量量（0.25 g/cwt)及三種抗衡離子（H+、NH4+、Na+)用於總 共6個處理。該等處理係在3毫升試驗水性種子處理漿液試 樣中實施。所有種子處理漿液試樣含有CF_clear成膜劑及

Colorcoat Red (Becker Underwo〇d)(各自為 1 oz/cwt)、及 〇·167 〇Z/cwt Maxim XL殺真菌劑（Syngenta)。漿液施加體 132192.doc -13- 200906294 積為 20 oz/cwt (cwt=100 碎種子）。 使用具有六英吋滾筒之Hege 1 1種子處理機將100克 Hughes 1 883雜交玉米種子試樣用試驗漿液處理。 將種子播種於含1公斤典型農業粉砂壤土之塑膠箱中。 將50粒種子在各個塑膠箱中種3公分深，並將箱中之土壤 調節至21 % 土壤水分（濕重量基準）。將此試驗的兩個重複 試驗在恆定光下於25°C室中培育且兩個重複試驗在恆定光 下於1 8°C室中培育。每天向該等箱灑水直至恆定重量，並 檢查出苗。持續每曰計數幼苗直至停止出苗為止。出土幼 苗之最終計數表示為所播種50粒種子之百分數（GERM)。 將每日計數轉化成該箱最終萌芽之比例，並使用SAS Proc NLIN將戈珀茲曲線擬合至各箱之數據。根據模型之 參數，估計各個箱之中值萌芽時間（T50)及四分位距 (QR)。實施變異數分析並計算三種反應（GERM、T50、 QR)中之每一種的平均值。 結果 表2.用不同形式之ΑΒΑ以不同劑量進行種子處理後於18及25°C下之土壤萌芽 ΑΒΑ劑量 (g/cwt)* 抗衡離子 最終出苗（％) T50 (天數） QR (天數） 於18°C下之土壤裝 芽 0 無 97 5.4 0.82 0 銨 93 5.5 1.13 0 鈉 95 5.3 0.74 25 無 97 11.4 2.96 25 銨 91 11.2 3.52 132192.doc -14- 200906294

25 納 92 10.9 3.36 於25°C下之土壤萌 芽 0 無 89 3.0 0.26 0 敍 94 3.0 1〇.46 0 鈉 92 2.9 〇 3Q 25 無 96 7.7 1 32 25 銨 91 7.4 --—^_ 1 34 25 鈉 92 7.1 ——^ 1.31 *作為游離酸。 無論抗衡離子如何，於18及251下，ΑΒΑ使至萌芽之中 值時間（ρ<0.0001)及四分位距（ρ<〇.〇〇〇2)增加（表2)。抗衡 離子對任何反應並無影響（ρ>0·2) ’且ΑΒΑ/抗衡離子相互 作用並不明顯（ρ>〇.〇5；)。

對照種子於18°C而非25°C下之萌芽使至萌芽之中值時間 增加8〇%。令人驚訝地，藉由用ABA進行種子處理所引起 之延遲亦由溫度調節。用ABA處理使得在丨81下延遲5 8 天，且在25 °C下延遲4.4天。以在相同溫度下對照之萌芽 時間的分數表示，ABA產生—致延遲，其大約為至出苗時 間的兩倍。 總之，在實驗室土壤測試中用ΑΒΑ處理玉米種子產生可 預測且—致的出苗延遲。無論該ΑΒΑ㈣離酸形式還是以 納或録鹽形式存在都無關緊要。溫度越低，所產生之延遲 越大，此係反映玉米自然溫度反應性之效應。此種對溫产 之成比例反應對於在雜交玉米 又 丁裡于生產中用作延遲劑極為 重要。所有形式之ABA皆與代表性種子處理漿液相容。 132192.doc -15- 200906294 實例3 :在熱時間中對ΑΒΑ種子處理之劑量_反應。 背景 由於玉米萌芽及物候係由熱驅使，故玉米種子工業使用 熱時間（有效積溫或GDD)而非曰曆時間來量測及預測開 花。根據玉米之一個日曆日計算GDD貢獻之標準式係： (Max溫度）-(Min溫度） 其中「Max溫度」係當天之高溫或86中較低者，且「 /里度」係當天之低溫（以F表示）或5 〇中較高者。 在生長室中在恆定溫度下，此計算無足輕重。舉例而 言，在我們的標稱25〇C室中，由於光之熱貢獻，土壤溫度 實際上為約26.1。(：（79F)。此時間相當於29 gdd。根據 GDD檢查ΑΒΑ之性質對於證明用於種子工業中之效用尤為 重要。此試驗之目的係用ΑΒΑ進行種子處理之後根據熱時 間評價玉米種子出苗之劑量反應。 方法 ΑΒΑ係以 0、1、2、3、4、5、1〇、15、2〇及 25 以 游離酸形式於試驗種子處理漿液中施加，如實例丨中所閣 述。種子批指定為「Hughes High」且係市售雜種。 如實例2中所述將種子播種於塑膠箱的土壤中，並如實 例2中所述於25t下及18t下培育。每卜2天計數出苗且如 實例2中所述縮減數據。計算兩個室之每日熱單位貢獻， 並檢查累計熱時間以及日曆時間内之反應。 I32192.doc •16- 200906294 結果 表3.用ΑΒΑ游離酸以不同劑量處理之後玉米之土壤出苗 ΑΒΑ 18t 土壤測試之反應 25乞土壤測試之反應 劑量 出苗 延遲 延遲 出苗 延遲 延遲 (g/cwt) {%) (天數） (GDD) (%) (天數） (GDD) 0 93.0 8.1 0 91.2 0 0 1 94.2 -0.3 -4 97.1 0.4 10 2 91.2 -0.4 -6 95.5 0.6 17 3 94.0 -0.1 10 92.1 1.0 30 4 89.2 2.4 39 96.3 1.0 30 5 92.0 3.2 53 95.0 1.5 44 10 94.0 4.9 80 89.0 2.4 72 15 92.1 5.2 85 96.3 2.9 90 20 90.1 5.7 93 95.0 3.4 105 25 88.1 7.3 119 97.1 3.9 — 119 如表3中所示，隨著劑量增加ΑΒΑ逐漸延遲出苗。在i 8 C下之延遲（以天數表示）¾大於25 °C下之延遲。當熱時間 (GDD)代表延遲程度時，在^^與乃芄下所產生之延遲實 質上相同。 總之，隨著劑量增加，ABA種子處理逐漸延遲玉米幼苗 之出苗。以日曆時間表示之延遲在低溫下較大。但當以玉 米有效積溫（GDD)代表〜之熱時間表示延遲程度時，在25 C及1SC下對劑量之反應實質上相同。由於種子工業使用 玉米GDE>來預測開花日期及管理生產物流，此證明ABA種 子處理法可在玉米種子生產領域中用於調節種子出苗時 序0 132192.doc 17- 200906294 實例4. ΑΒΑ種子處理對高粱自交系之出苗的影響 方法 四種市售自交系高粱種子係自genetics供應商獲得。該 等自交系代表雜交高粱種子生產中所用許多父本。以〇、 10、25、50及100 g/cwt之比率施加呈游離酸形式之ABA。 如以上實例2中所述施加，但是使用25 oz/cwt之漿液比率 '以 0.334 oz/cwt 施加 Maxim XL (Syngenta)，以 0.75 oz/cwt 施加 Allegiance FL (Bayer)，且以3.5 oz/cwt 施加 Thiram x 42-S (Bayer) 〇 如實例2中所述將種子播種於塑膠箱中之土壤中，但深 度為 2公分，並於 20/30°C 下培育（AOSA Rules for Testing Seeds，2005)。每I-3天計算出苗數且如實例2中所述縮減數 據。 結果 表4.用AB A進行種子處 理之後市售高粱自交系之出苗 自交系 ΑΒΑ劑量 出苗 出苗之中值天數 四分位距 (g/cwt) (%) (天數） (天數） 43 0 96.0 2.3 0.5 43 10 94.0 5.1 1.5 43 25 94.2 6.3 2.2 43 50 87.2 8.6 3.7 43 100 87.9 11.3 4.8 44 0 92.1 2.7 0.8 44 10 79.0 2.6 44 25 73.2 8.4 3.2 132192.doc -18- 200906294 44 50 71.3 10.7 4 6 44 100 49.0 14.4 4,7 45 0 97.1 2.8 0 8 45 10 81.3 5.4 — .. 15 45 25 77.1 7.3 3.1 45 50 54.1 10.6 3 5 45 100 25.0 14.9 6 7 46 0 90.4 2.5 0 6 46 10 89.2 5.7 2 6 46 25 86.1 7.0 3 〇 46 50 86.2 8.8 J .V/ 一· — 3.9 46_ 100__ 75.1 11.4___ 5^___ 如表4中所示，隨劑量增加ABA逐漸且明顯地延遲高粱 自交系之出苗。 實例5 ·用ΑΒΑ處理之自交系玉米種子的田間播種中出苗 及開花之延遲 方法 自父系Β91及Β95之種子係自i〇wa state University獲 得。該等自交系係來自BSCB 1雜交優勢組，且代表雜交玉 米種子生產中所用許多父本。呈銨鹽形式之ΑΒΑ係以〇、 25、5 0及1 00 g/cwt之比率施加（作為游離酸）。如以上實例 2中所述施加，只是使用15 oz/cwt之漿液比率以0.5 〇z/cwt 施加 CF-Clear及 Color Coat Red (Becker Underwood)，且以 0.334 oz/cwt施力口 Maxim XL (Syngenta) ° 將種子試樣以機械方式播種於百分之一點五英畝的小試 驗區中，其各自在 Woodstock，IL、Stoughton，WI 及 I32192.doc •19- 200906294

Winnebago，IL。在各個地點將各個處理播種於三個試驗區 中。使用玉米生產之標準栽培模式。每天檢查該等小試驗 區，且在播種後的當月期間在每個試驗區上每天或每兩天 計數幼苗出苗。如以上實例2中所示分析數據。 結果

表5.用ΑΒΑ進行種子處理後播種玉米自交系之田間出苗及散粉延遲 地點 自交系 ABA劑量 (g/cwt) 最終出苗 (%) 至出苗之中值 時間(天數） 至開花之中值 時間(天數） Woodstock B91 0 97.2 10.3 Woodstock B91 25 99.0 11.4 Woodstock B91 50 94.5 13.7 Woodstock B91 100 92.0 14.3 Woodstock B95 0 98.3 11.2 Woodstock B95 25 94.8 13.8 Woodstock B95 50 96.8 15.3 Woodstock B95 100 89.6 18.9 Stoughton B91 0 99.4 11.0 78.5 Stoughton B91 25 96.2 11.9 79.2 Stoughton B91 50 95.0 12.6 80.1 Stoughton B91 100 94.3 14.1 79.8 Stoughton B95 0 94.7 11.5 80.7 Stoughton B95 25 98.1 12.5 81.8 Stoughton B95 50 98.1 14.1 82.4 Stoughton B95 100 99.0 14.3 81.3 Winnebago B91 0 95.7 8.1 73.8 Winnebago B91 25 98.5 8.8 74.4 Winnebago B91 50 96.4 9.7 75.1 132192.doc -20· 200906294

Winnebago B91 100 94.4 11.5 76.4 Winnebago B95 0 96.4 9.2 78.3 Winnebago B95 25 94.8 10.3 79.8 Winnebago B95 50 95.0 11.3 79.5 Winnebago B95 100 89.8 12.7 80.8 如表5中所示，用ΑΒΑ處理皆使得各個位置自土壌之出 苗逐漸且明顯延遲。該處理在Stoughton及Winnebago亦逐 漸延遲開花。在Woodstock位置之植株在開花之前被暴風 吹倒。該等處理並未明顯減少任一地點之最終成株。 132192.doc -21 -

Claims (1)

1. 200906294 十、申請專利範圍： 1. 一種延遲植株開花 落酸、或其農業上 株之種子。 之方法’其包括將有效量的s_(+)_脫 可接受之衍生物或類似物施加於該植 2. 3. ’其包括將有效量的S-之衍生物或類似物施加 -種延遲ϋ本植株開花之方法 (+)-脫落酸、或其農業上可接受 於該植株。 ::改良雜交種子產量或遺傳純度之方法，其包括將有 ::的S-㈩-脫落酸、或其農業上可接受之衍生物或類 似物施加於該植株或種子。 4. 5. 如請求項1之方法 /100碑該種子。 如請求項1之方法 ppm 〇 其中該有效量係約〇·5克至約2〇〇克 其中該有效量係約1 ppm至約10,000 6.如請求項丨之方法，其中該植株係玉米。 7·如^項R方法’其中該植株係芥花菜―心）。 8.如5月求項1之方法，其中該方法可延長該棺姓 、仗成植株達到開花 f之熱時間（GDD)。 9·如睛求項1之方法，其中該方法與聚合物種衣劑結合。 1()·如請求们之方法’其中該方法使得該植株之 延遲。 门出田 132192.doc 200906294 七、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：（無） (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：

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