TWI398218B - 脯胺酸於改善生長及／或收成之用途 - Google Patents

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Description

脯胺酸於改善生長及/或收成之用途 脯胺酸於改善生長及/或收成之用途
聯邦權利聲明
本發明係由美國能源部獎助契約號碼第W－7405－ENG－36號之政府贊助，因此政府對本發明享有一定權利。
發明領域
本發明係有關於一般選定之含脯胺酸成分，及其改善植物生長、種子發芽及保護植物對抗選定的壓力狀態及相類情形之用途。
 發明背景
許多農業活動具高度時間敏感性，其成本與回收有賴於作物的快速流通或首先上市。因此，植物的快速成長對許多栽種如蔬菜、漿果類及香蕉等高價值農產品的農產業而言，為具有經濟重要性之目標，對溫室及育苗產業亦同。觀察指出，近年來許多成長良好的農作物的收成量有平緩趨勢，因此農作物產量改善技術的重要性也逐漸提高。植物調節機制仍未受到完全理解，已有許多研究的目標著墨於植物快速成長。尤其，協調碳及氮新陳代謝的植物調節機制尚未獲致完整的理解，而此可能對植物成長發育具有重要影響。
在期望植物快速成長方面也有類似情形。其他對農業具有重要性的植物要素包括：種子發芽所需時間、發芽一致性(即幾乎同時發芽)、收成及種子發芽率等。
皮胡等人的美國專利第5,922,649號指出一種組成物的應用，具體而言即為一種甘胺酸甜菜鹼組成物，可用於改善植物成長。
安克弗等人註冊的美國專利第6,831,040號指出，將2－羥基－5－氧代脯胺酸、5－氧代脯胺酸(2－吡咯烷－5－羧酸)或其混合物等脯胺酸應用於植物上，可促進其成長。在植物中維持2－氧代戊醯胺酸酯及焦麩胺酸酯(pyroglutamate)或二者的一定濃度，具有高度可行性。提高2－氧代戊醯胺酸酯的濃度可產生改善績效、品質特性及其他效益之結果。在植物上使用2－氧代戊醯胺酸酯或焦麩胺酸酯則可提供這些效益。至今，以焦麩胺酸酯效益最大化為目標的各種方法，均已普遍需要規律而頻繁的處理，以維持這些化合物達到令人滿意的程度。
本發明人針對相關成分進行了多方調查研究，包括分別就焦麩胺酸酯之L及D異構物的不同比率，及其對促進種子發芽，植物成長與收成等之效能。本發明人已發現對該等植物生長及收成之較佳或最適組成物。
 發明摘要
依據本發明的目的，如同其中所具體且廣泛描述的，本發明之組成物包含一種L對D比例約為80：20至97：3之L－及D－焦麩胺酸酯立體異構物混合物之組成物，並包含一種載體媒介，用以將上述L－及D－焦麩胺酸酯立體異構物施用至目標植物。
本發明包括一種促進目標植物成長或收成的方法，即於目標植物上，施以L對D比例約為80：20至97：3之L－及D－焦麩胺酸酯立體異構物混合物之組成物，及該L－及D－焦麩胺酸酯立體異構物載體媒介。
本發明亦包括在種植前處理種子的方法，先直接將種子浸濕於L對D比例約為80：20至97：3之L－及D－焦麩胺酸酯立體異構物混合物的溶劑中。
本發明亦包含改善種子披衣組成物，即添加一種L對D比例約為80：20至97：3之L－及D－焦麩胺酸酯立體異構物混合物之組成物，作為種子披衣組成物之一。
詳細說明
焦麩胺酸酯以二種形式存在，即D及L立體異構物。此二者在產生所欲獲得的植物種植效益上，均有正面成效。在市面上可取得之焦麩胺酸酯，係經由細菌醱酵程序合成，L異構物對D異構物具有約60：40之立體化學物比例。
本發明關注於不同比例之含焦麩胺酸酯L及D異構物組成物，及此等組成物在促進種子發芽、植物成長收成及抗壓上產生的效能。目前對於促進這種植物成長及收成的較佳或最適組合已被發現。特別地，本發明係關於L對D比例約為80：20至97：3之L－及D－焦麩胺酸酯立體異構物混合物之組成物。此種組成物亦可作為種子發芽媒介，並於種子披衣程序中強化種子發芽。尤有進者，本發明係關於，為促進植物成長及收成，經以載體施用至目標植物、且選定L及D立體異構物比例之焦麩胺酸酯組成物的效能或有效性。
本發明組成物具有提高植物收成量的特性。例如，較之於此二種立體異構物單獨個別之可能使用而言，藉由對L－及D－立體異構物間比例為80：20至97：3間的謹慎控制，可對植物成長產生預料外更大的刺激。本組成物於保護植物免於如有意或無意施用除草劑的壓力上，亦有成效。此外，本組成物亦可作為發芽媒介，或於種子披衣劑中發揮強化種子發芽的功效。
於本發明一具體實施例，含有L與D間比例約為80：20至97：3之L－及D－焦麩胺酸酯立體異構物混合物之組成物，可與已知的先前技術載體媒介結合。例如，此組成物可用於水中，包括蒸餾水及自來水，亦可用於肥料或除草劑溶液中。其中，除草劑可為如2,4－D(2,4－二氯苯氧基乙酸)之農業化學物或類似物。熟習技藝之人對於可供運用的肥料或除草劑溶液非常熟悉，但本發明的焦麩胺酸酯成分是其中最易與水結合的。
於本發明的另一具體實施例，含有L與D間比例約為80：20至97：3之L－及D－焦麩胺酸酯立體異構物混合物之組成物，可與廣受熟知的種子披衣組成物結合。熟習技藝之人對於各種不同而可用的種子披衣組成物也非常熟悉。
可直接加入本發明的焦麩胺酸酯組成物，作為傳統種子披衣的一種成分。這些傳統種子披衣通常為聚合物，或是用黏土，以保護種子在儲存與種植階段中不受磨損、及在種植後抵抗不利的環境條件，或藉由使用殺真菌劑或殺蟲劑等添加物保護種子不受昆蟲或真菌等攻擊，或促使種子在溫溼度等條件較佳的時機發芽。種子披衣並提供可改善全植物或種子表現之化合物。例如，某種聚合物的披衣可被設計成在特定溫度或溼度下分解，使種子可在最適發芽期前提前種植，而聚合物的披衣可使種子遲延至環境適合時才發芽。
本組成物亦包括一個載體。所謂「載體」意指有機或無機、天然或合成的物質，其可使活性物質，亦即L－及D－焦麩胺酸酯立體異構物混合物得以與其結合，以便於應用在植物、種子、或靠近種子及/或植物的土壤上。載體亦可使種子及/或植物的運輸或處理更加便利。所需支撐可為固體(如黏土、天然或合成矽酸鹽、松脂及蠟)或液體(如水、酒精、石油分餾物、氯化烴及液化瓦斯等)。
本發明之焦麩胺酸酯組成物可能包含一或多種界面活性劑，協助活性成分穿透進入植物。這些界面活性劑包括陰離子、陽離子、非離子及兩性離子。陰離子界面活性劑包括烷基芳基乙氧基化物、脂酸乙氧基化物、菜子油乙氧基化物、山梨糖醇酐脂肪酸酯乙氧基化物或其他烷氧基化物。適當的界面活性劑包括十二烷基硫酸鈉及化合物、C9 H1 9 － (伸苯基)－(OCH2 CH2 )OH即Nonoxynol－9T M 或NP－9T M 。
本發明之焦麩胺酸酯組成物可能包括一種或多種潤濕劑如甘油或類似物質。
本發明之焦麩胺酸酯組成物在施用於植物時，可有許多方法可供使用。例如，可直接將該組成物施用於植物根部、噴灑於植物樹葉上、或施用於植物周圍的土壤上等等。較佳地，該組成物可以噴灑於植物樹葉上為施用方法。
本發明的方法及焦麩胺酸酯組成物可用於休閒或裝飾性植物或作物，但特別有助於處理經濟作物。可用本發明予以處理的植物或作物例如：單子葉植物如高梁、稻米、小麥、玉米、大麥、燕麥及草皮草亦即草；雙子葉植物如玫瑰、果樹如蘋果、櫻桃、水蜜桃等；藤蔓植物如葡萄及類似植物、十字花科蔬菜如青花菜、花椰菜、芽甘藍、芥藍、羽衣芥藍、蘿蔔、高麗菜；茄科植物(馬鈴薯、蕃茄及椒類如青椒、紅椒等)；及豆科植物如大豆、菜豆等。
本發明之焦麩胺酸酯組成物及其程序可大幅改善植物的成長與收成，如收成的質與量。本發明之焦麩胺酸酯組成物及其程序具有經濟優勢，且收成量提高也能產生經濟利潤，意義重大。例如，燕麥在適當施用所述L－及D－焦麩胺酸酯立體異構物混合物後，呈現出收成量提高的結果。
本發明可特別經由以下例證說明；由於大量的修改及變異對熟習技藝之人已屬明顯，故僅提供描述性說明。
 實例1
數批燕麥秧苗各依據表1所示焦麩胺酸酯異構物混合物序列予以同時處理，並藉由計算葉子數量以追蹤後續28日之植物成長率。
依據處理經過日數相對於葉子總數的資料，可知以L/D異構物比例為80/20、90/10、及95/5時之植物成長率為最佳。這些比例之每一種均較標準市售L/D比例為60/40之物質(序號#2)表現出更佳成效。
實例2
在後續處理的28日內，以旗葉新芽之出現，對實例1燕麥發出新芽的數量進行監測。此指標與穀物收成潛力有關。表2依據異構物混合物相同順序，呈現28日中出現旗葉新芽之結果。
可發現在L/D異構物比例為80/20到97/3時，成效最佳。這些比例中每一種均較標準市售L/D比例為60/40之物質(序號#2)表現出更佳成效。
實例3
燕麥秧苗係依據表3所示焦麩胺酸酯異構物混合物序號予以處理；並藉由計算葉子數量以追蹤後續24日之植物成長率。
依據處理經過日數相對於總葉量占首日葉子量之百分比，可知L/D異構物比例為80/20、90/10及92.5/7.5時，植物成長率最佳。
經檢視實例1至3之結果，顯示出使用焦麩胺酸酯L/D異構物比例約為80/20到97/3間者，可獲致改善植物表現的結果。
實例4
三年的蕃茄種子(漢斯# 9665)以充氣水(控制組)及不同的焦麩胺酸酯組成物溶液(異構物比例L：D為85：15)處理。種子於這些液體中浸泡(吸收)四小時後，灑在標準植物盤內的發芽紙上(黑暗中、25℃)。
將前述焦麩胺酸酯組成物(異構物比例為85：15)以濃度每公升13.7公克、酸鹼值約6.0至6.5之條件，先予備妥，將此組成物作為標準溶液。除了控制組外，種子係以下述的焦麩胺酸酯的最終濃度進行處理：標準溶液(I)；標準溶液1/10(II)；標準溶液1/100(III)；及標準溶液1/1000(IV)。
第二天，於以標準溶液1/100(III)及標準溶液1/1000(IV)處理的種子上，可觀察到前述的發芽刺激；相較而言，在控制組、標準溶液(I)及標準溶液1/10(II)，則無發芽情形。
檢查以控制溶液、標準溶液(I)或標準溶液1/10(II)所處理的不同種子，顯示出種子中有零百分比胚胎膨脹或幼根出現的情形。相較而言，不論以標準溶液1/100(III)或標準溶液1/1000(IV)處理的種子，均顯示出約有百分之二十五的種子已有胚胎膨脹或已發出幼根。
從開始處理起算第六天，觀察到以下的發芽程度：在控制組，有百分之六十二發芽；標準溶液(I)為零發芽；標準溶液1/10(II)有百分之六十四發芽；標準溶液1/100(III)有百分之八十六發芽；標準溶液1/1000(IV)有百分之八十八發芽。
綜合以上成果，可在下列部分發現正面結果：種子發芽的時間，亦即種子發芽的速度；發芽的百分比；及種子發展率。
實例5
在商業種植小麥的旗葉發芽階段，施以與其他植物所使用的相同溶液，噴灑本焦麩胺酸酯組成物(異構物比例為85：15)一次。作物成熟予以收成時，經處理區域較之於未經處理的區域每公頃產量增加0.67噸(7%)的穀物(種子)產量。
實例6
將商業種植之鮮食葡萄噴灑二次，第一次於新葡萄藤長度為6－12吋時，第二次於兩個月後噴灑。以每英畝約25公克之比例，使用本焦麩胺酸酯組成物(異構物比例為85：15)。經處理的可採收葡萄，其數量(每箱標準1045)相較於未經處理的(每箱標準921)增加了13.5%的產量。
實例7
以下測試係為測量因2,4－二氯苯氧基乙酸(下稱2,4－D)引發壓力時，焦麩胺酸酯於單子葉作物燕麥所發揮的緩和程度。
對成長中的燕麥施以焦麩胺酸酯混合物(異構物比例為85：15)及2,4－D處理後，予以監控。發現燕麥秧苗如於溫室中，以2,4－D及焦麩胺酸酯(13.5克/升)處理後，成長十分快速。於建議場強度1/4之混合物中加入，同時使用界面活性劑/潤濕劑(Gly Surf P)。處理溶液係搭配背負式R&D噴霧器，於植物上噴灑二次，以確保所有的植物均接受到此溶液，此處估計為模擬1/2場強度劑量。將這些植物與以除草劑及界面活性劑/潤濕劑處理的植物，及與單以界面活性劑/潤濕劑處理的植物(控制組)相互比較。
比較後發現，以場強度1/4，2,4－D及焦麩胺酸酯處理之植物，相較於僅以2,4－D處理者更為大株。控制組植物之平均鮮重為10.4克，以場強度1/4、2,4－D處理之植物平均鮮重為2.29克，以場強度1/4、2,4－D及焦麩胺酸酯處理之植物平均鮮重為7.11克。由此可見，焦麩胺酸酯及除草劑之組合明顯地減輕了除草劑的負面影響。此處有二種可能：(a)於可能不經意地過度噴灑除草劑時，將植物以焦麩胺酸酯處理；及(b)除草劑及焦麩胺酸酯二者適當混合(如L：D為85：15之預設異構物比例)後直接使用。
實例8
以下測試顯示除草劑(2,4－D)加入焦麩胺酸酯(異構物比例L：D為85：15)之配製物並未減低對於雙子葉植物除草劑功效之效力。
於白三葉草及牽牛花二種雙子葉植物上，以製造商建議的場強度處理，並測量致死率。於成長中的牽牛花及三葉草植物各25株上，無論單獨施以2,4－D，或施以2,4－D與焦麩胺酸酯之混合物，均獲得相同的致死效果，均為100%。
雖然本發明業經引用參考資料，分別就特定細節進行描述，但並不代表這些細節為發明範圍之限制；除非這些細節所涉程度已包含於所伴隨之申請專利範圍內。

Claims (18)

  1. 一種組成物，其包含：以L比D之比例為80：20至97：3之L-及D-焦麩胺酸酯(pyroglutamate)立體異構物混合物；及為使上述L-及D-焦麩胺酸酯立體異構物施用於目標植物之載體媒介。
  2. 如申請專利範圍第1項之組成物，L對D立體異構物之比例為80：20至95：5。
  3. 如申請專利範圍第1項之組成物，其中該載體媒介係包含一種界面活性劑及一種濕潤劑之水性溶液。
  4. 如申請專利範圍第3項之組成物，其中該組成物更進一步包含一種除草劑。
  5. 如申請專利範圍第4項之組成物，其中該除草劑為2,4-二氯苯氧基乙酸。
  6. 一種增進目標植物在農藝學上表現之方法，其包含：以包括L對D比例為80：20至97：3之L-及D-焦麩胺酸酯立體異構物混合物之組成物，及上述L-及D-焦麩胺酸酯立體異構物之載體媒介處理目標植物。
  7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該L對D立體異構物之比例為80：20至95：5。
  8. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該載體媒介係一種包括界面活性劑及一種濕潤劑之水性溶液。
  9. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該目標植物係 選自於單子葉、雙子葉、十字花科、茄科及豆莢類植物之族群。
  10. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該處理係指施用於目標植物之葉子或根部。
  11. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該組成物更進一步包括一種除草劑。
  12. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該除草劑為2,4-二氯苯氧基乙酸。
  13. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該農藝學上表現係選自於由植物成長、開花潛力、植物收成量、及對除草劑之抗壓性所構成之群組。
  14. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該處理係指施用於目標植物之葉部。
  15. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該處理係指施用於目標植物之根部。
  16. 一種於種植前處理種子之方法，其包含直接將種子浸濕於包括L對D比例為80：20至97：3之L-及D-焦麩胺酸酯立體異構物混合物組成物之溶液中。
  17. 如申請專利範圍第16項之方法，其中該種子係選自由稻米或椒類(pepper)構成之族群。
  18. 一種種子披衣組成物，包含L對D比例為80：20至97：3之L-及D-焦麩胺酸酯立體異構物混合物作為一成分。
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