用于增強(qiáng)植物生長(zhǎng)的脂殼寡糖組合和方法
【專利摘要】公開(kāi)的是增強(qiáng)植物生長(zhǎng)的方法，包括用有效量的至少兩種脂殼寡糖處理植物種子或從種子萌發(fā)的植物，其中，與未經(jīng)處理的植物或從未經(jīng)處理的種子收獲的植物相比，在收獲時(shí)該植物表現(xiàn)出按蒲式耳/英畝測(cè)量的增加的植物產(chǎn)量、增加的根數(shù)量、增加的根長(zhǎng)度、增加的根質(zhì)量、增加的根體積和增加的葉面積中的至少一種。
【專利說(shuō)明】用于增強(qiáng)植物生長(zhǎng)的脂殼寡糖組合和方法

【背景技術(shù)】
[0001] 革蘭氏陰性土壤菌根瘤菌科（Rhizobiaceae)和慢生根瘤菌科 (Bradyrhizobiaceae)與豆科植物例如大豆之間的共生關(guān)系有較多文獻(xiàn)記載。這些關(guān)系的 生化基礎(chǔ)包括分子信號(hào)傳導(dǎo)的交換，其中，植物對(duì)細(xì)菌的信號(hào)化合物包括黃酮、異黃酮和黃 烷酮類，而細(xì)菌對(duì)植物的信號(hào)化合物包括慢生根瘤菌和根瘤菌nod基因表達(dá)的終產(chǎn)物，稱 為脂殼寡糖（LC0)。這些細(xì)菌與豆科植物之間的共生使得豆科植物能夠固定大氣氮用于植 物生長(zhǎng)，由此免去對(duì)氮肥的需求。由于氮肥會(huì)顯著增加作物的成本，并且與許多污染效應(yīng)相 關(guān)，農(nóng)產(chǎn)業(yè)繼續(xù)努力運(yùn)用這種生物關(guān)系并開(kāi)發(fā)新的用于提高植物產(chǎn)量而不增加氮類肥料的 使用的試劑和方法。
[0002] 美國(guó)專利第6, 979, 664號(hào)教導(dǎo)了增強(qiáng)植物作物的種子萌發(fā)或出苗的方法，包括以 下步驟：提供包含有效量的至少一種脂殼寡糖和農(nóng)業(yè)上適用的載體的組合物，以及在種子 或幼苗的緊鄰處以相較于未經(jīng)處理的種子或幼苗能增強(qiáng)種子萌發(fā)或出苗的有效量施用該 組合物。
[0003] 關(guān)于該概念的進(jìn)一步拓展在W02005/062899中有過(guò)教導(dǎo)，其涉及至少一種植物誘 導(dǎo)劑（即LC0)與殺真菌劑、殺蟲(chóng)劑或其組合的結(jié)合，以增強(qiáng)植物特性如植物挺立（plant stand)、生長(zhǎng)、強(qiáng)健度（vigor)和/或產(chǎn)量。教導(dǎo)稱這些組合物和方法適用于豆科植物和非 豆科植物，并且可以用于處理種子（臨種植前）、幼苗、根或植物。
[0004] 相似地，W02008/085958教導(dǎo)了用于在豆科植物和非豆科植物中增強(qiáng)植物生長(zhǎng)和 作物產(chǎn)量的組合物，其包含LC0與另一種活性劑如幾丁質(zhì)或殼聚糖、類黃酮化合物、或除草 劑的組合，其可以同時(shí)或相繼地施用于種子和/或植物。與在' 899公開(kāi)中的情況一樣，' 958 公開(kāi)教導(dǎo)了在臨種植前對(duì)種子進(jìn)行處理。
[0005] 最近，Halford，"Smoke Signals"，Chem. Eng. News (2010 年 4 月 12 日）第 37 ?38 頁(yè)報(bào)道，在森林起火后，煙中所含的卡里金（karrikin)或丁烯羥酸內(nèi)酯起到生長(zhǎng)刺激劑的 作用并促使種子萌發(fā)，并且能滋補(bǔ)已儲(chǔ)存的種子如玉米、番茄、萵苣和洋蔥。這些分子是美 國(guó)專利第7, 576, 213號(hào)的主題。
[0006] 但是，對(duì)于促進(jìn)或增強(qiáng)植物生長(zhǎng)的體系仍存在需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的第一方面涉及增強(qiáng)植物生長(zhǎng)的方法，包括：a)用有效量的至少兩種脂殼 寡糖（LC0)來(lái)處理（例如，施用于）植物種子或從種子萌發(fā)的植物，其中，與未經(jīng)處理的植 物或者從未經(jīng)處理的種子收獲的植物相比較，在收獲時(shí)上述植物表現(xiàn)出以下的至少一種： 按蒲式耳/英畝測(cè)量的增加的植物產(chǎn)量、增加的根數(shù)目、增加的根長(zhǎng)度、增加的根質(zhì)量、增 加的根體積和增加的葉面積。
[0008] 如上下文中清晰可見(jiàn)，兩種LC0彼此不同。在一些實(shí)施方式中，對(duì)種子的處理包括 將至少兩種LC0直接施用于種子，然后其可以進(jìn)行種植或者在種植之前儲(chǔ)存一段時(shí)間。對(duì) 種子的處理還可以包括間接處理，例如，通過(guò)將至少兩種LC0引入至土壤中（在本領(lǐng)域中稱 為犁溝施用）。在另外的實(shí)施方式中，可以例如經(jīng)由葉噴將至少兩種LCO施用于由種子萌發(fā) 的植物。該方法可以進(jìn)一步包括使用其它的農(nóng)藝學(xué)有益的試劑，例如痕量營(yíng)養(yǎng)素，植物信號(hào) 分子（例如脂殼寡糖、幾丁質(zhì)化合物（例如C0)，類黃酮、茉莉酸、亞油酸、亞麻酸及它們的衍 生物、以及卡里金），除草劑，殺真菌劑和殺蟲(chóng)劑，解磷微生物，固氮生物（根瘤菌菌劑），和 /或菌根真菌。
[0009] 本發(fā)明的方法同樣適用于見(jiàn)科植物和非見(jiàn)科植物。在一些實(shí)施方式中，見(jiàn)科種子 是大豆種子。在一些其它實(shí)施方式中，經(jīng)處理的種子是非豆科種子，例如大田作物種子，譬 如谷類（如玉米），或蔬菜作物種子（如馬鈴薯）。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖la和2a示出了可用于實(shí)踐本發(fā)明的兩種脂殼寡糖化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。
[0011] 圖lb和2b示出了與圖la和2a中的LC0對(duì)應(yīng)的相應(yīng)的殼寡糖化合物（C0)的化 學(xué)結(jié)構(gòu)，并且其也可用于實(shí)踐本發(fā)明。
[0012] 圖3a和4a示出了可用于實(shí)踐本發(fā)明的其它LC0(Myc因子）的化學(xué)結(jié)構(gòu)。
[0013] 圖3b和4b示出了也可用于實(shí)踐本發(fā)明的相應(yīng)的Myc C0的化學(xué)結(jié)構(gòu)。
[0014] 圖5示出了可用于實(shí)踐本發(fā)明的脂殼寡糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)。
[0015] 圖6是如下的條形圖，示出以幼苗長(zhǎng)度（以mm為單位，根+根上部）表示的用本 發(fā)明的LC0組合相比于對(duì)照來(lái)處理紫花大翼豆（Macroptilium atropurpureum)的種子的效 果。
[0016] 圖7和圖8是這樣的條形圖，示出以葉綠度表示的用本發(fā)明的LC0組合相比于用 單一 LC0和用對(duì)照來(lái)處理紫花大翼豆植物的效果。
[0017] 圖9是如下的條形圖，示出以每處理劑的花總量表示的用本發(fā)明的LC0組合相比 于用單一 LC0和用對(duì)照來(lái)處理紫花大翼豆植物的效果。
[0018] 圖10是如下的條形圖，示出以每處理劑的果實(shí)總數(shù)表示的用本發(fā)明的LC0組合相 比于用單一 LC0和用對(duì)照來(lái)處理紫花大翼豆植物的效果。
[0019] 圖11是如下的條形圖，示出以每株植物的平均果實(shí)數(shù)量表示的用本發(fā)明的LC0組 合相比于用單一 LC0和用對(duì)照來(lái)處理紫花大翼豆植物的效果。
[0020] 圖12是如下的條形圖，示出以每株植物的平均產(chǎn)量（克）的總數(shù)表示的用本發(fā)明 的LC0組合相比于用單一 LC0和用對(duì)照來(lái)處理紫花大翼豆植物的效果。
[0021] 圖13是如下的條形圖，示出以平均根長(zhǎng)表示的用多種本發(fā)明的LC0組合相比于用 單一LC0和用對(duì)照（水）來(lái)處理番茄種子的效果。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 在領(lǐng)域內(nèi)也稱為共生Nod信號(hào)或Nod因子的脂殼寡糖化合物（LC0)由在非還原端 縮合有N-連接的脂酰鏈的β -1，4-連接的N-乙?；?D-葡糖胺（"GIcNAc"）殘基的寡糖 骨架構(gòu)成。LC0在骨架中GIcNAc殘基的數(shù)目、脂酰鏈的長(zhǎng)度和飽和度、以及還原和非還原 糖殘基的取代方面不同。參見(jiàn)，例如，Denarie等人，Ann. Rev. Biochem. 65:503-35(1996)， Hamel等人，Planta232:787-806(2010)(例如其中的圖1，其示出了幾丁質(zhì)、殼聚糖、C0和 對(duì)應(yīng)的 Nod 因子（LC0)的結(jié)構(gòu)；Prome 等人，Pure&Appl. Chem. 70 (1) : 55-60 (1998)。LC0 的 例子如以下的式I所示：
[0023]

【權(quán)利要求】
1. 一種增強(qiáng)植物生長(zhǎng)的方法，包括用有效量的至少兩種脂殼寡糖（LCO)處理植物種子 或從種子萌發(fā)的植物，其中，與未經(jīng)處理的植物或從未經(jīng)處理的種子收獲的植物相比，在收 獲時(shí)所述植物表現(xiàn)出按蒲式耳/英畝測(cè)量的增加的植物產(chǎn)量、增加的根數(shù)量、增加的根長(zhǎng) 度、增加的根質(zhì)量、增加的根體積和增加的葉面積中的至少一種。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少兩種LC0包括由下式表示的LC0 :
其中札表示 C14:0、30H-C14:0、異-C15:0、C16:0、3-0H-C16:0、異-C15:0、C16:l、 C16:2、C16:3、異-C17:0、異-C17:l、C18:0、30H-C18:0、C18:0/3-0H、C18:l、0H-C18:1、 C18:2、C18:3、C18:4、C19:l 氨基甲?；20:0、C20:1、3-0H-C20:1、C20:l/3-0H、C20:2、 C20:3、C22:l 和 C18-26(c〇-l)-0H(包括其 C18、C20、C22、C24 和 C26 羥基化種類以及 C16:1 Δ 9、C16:2 ( Δ 2, 9)和C16:3 ( Δ 2, 4, 9)) ;R2表不氫或甲基；R3表不氫、乙酰基或氨基 甲?；?；R4表示氫、乙?；虬被柞；?；R 5表示氫、乙?；虬被柞；籖6表示氫、阿拉 伯糖基、巖藻糖基、乙?；⒘蛩狨?、3-0-S-2-0-MeFuc、2-0-MeFuc和4-0-AcFuc ;R7表示氫、 甘露糖基或甘油；R8表不氫、甲基或-CH20H;R 9表不氫、阿拉伯糖基或巖藻糖基；R1(l表不氫、 乙?；驇r藻糖基；且η表示0、1、2或3。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少兩種LC0包括圖la中示出的LC0。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少兩種LC0包括圖2a中示出的LC0。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少兩種LC0包括由下式表示的LC0 :
其中11=1或2;1?1表示(：16、(：16:0、(：16:1、(：16:2、(：18:0、(：18:1八92或(：18:1八112 ; 且R2表示氫或S03H。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少兩種LCO包括圖3a中示出的LCO。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少兩種LCO包括圖4a中示出的LCO。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少兩種LCO包括圖5中示出的LCO。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少兩種LCO包括從根瘤菌菌株獲得的LCO。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述根瘤菌菌株選自根瘤菌（Rhizobiumsp.)、 慢生根瘤菌（Bradyrhizobium sp.)、中華根瘤菌（Sinorhizobium sp.)和固氮根瘤菌 (Azorhizobium sp.) 〇
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少兩種LC0包括從大豆慢生根瘤菌 (B. japonicum)獲得的 LC0。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少兩種LC0包括從豌豆根瘤菌蠶豆生物變 異型（R. leguminosarumbiovar viciae)獲得的 LC0。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少兩種LC0包括從草木樨中華根瘤菌 (S.meliloti)獲得的 LC0。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少兩種LC0包括從根內(nèi)球囊霉（Glomus intraradicus)獲得的 LC0。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少兩種LC0包括重組LC0。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述重組LC0具有至少60%的純度。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述重組LC0具有至少70%的純度。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述重組LC0具有至少80%的純度。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述重組LC0具有至少90%的純度。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少兩種LC0包括合成LC0。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在種植之前或者在大約種植時(shí)將所述至少兩種 LC0施用于種子。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述至少兩種LC0的有效量為大約ΚΓ5至大約 ΚΓ14摩爾。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在犁溝中將所述至少兩種LC0施用于種子。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述至少兩種LC0的有效量為1 μ g/英畝至大 約70 μ g/英畝。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中經(jīng)由葉處理將所述至少兩種LC0施用于所述植 物。
26. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述至少兩種LC0的有效量為1 μ g/英畝至大 約30 μ g/英畝。
27. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將至少一種農(nóng)藝學(xué)有益的試劑施用于所 述植物或其種子。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述至少一種農(nóng)藝學(xué)有益的試劑是痕量營(yíng)養(yǎng) 素。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述痕量營(yíng)養(yǎng)素選自維生素和痕量礦物質(zhì)。
30. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述至少一種農(nóng)藝學(xué)有益的試劑是植物信號(hào)分 子。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述植物信號(hào)分子是殼寡糖（C0)。
32. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述植物信號(hào)分子選自幾丁質(zhì)化合物；類黃酮； 茉莉酸及其衍生物、亞油酸及其衍生物、亞麻酸及其衍生物；和卡里金及其衍生物。
33. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述農(nóng)藝學(xué)有益的試劑是除草劑、殺蟲(chóng)劑、殺真 菌劑或其任意組合。
34. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述農(nóng)藝學(xué)有益的試劑是解磷微生物、固氮生 物（根瘤菌菌劑）和/或菌根真菌。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中至少一種解磷微生物包括真菌青霉屬 (Penicillium)的菌株。
36. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中至少一種解磷微生物包括拜賴青霉 (P.bilaiae)的菌株。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中所述拜賴青霉的菌株選自NRRL50162、 NRRL50169、ATCC20851、ATCC22348 和 ATCC18309。
38. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中至少一種解磷微生物包括P. gaestrivorus的菌 株。
39. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述植物或其種子是豆科的。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中所述豆科植物或其種子是大豆。
41. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述植物或其種子是非豆科的。
42. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中所述非豆科植物或其種子是大田作物植物或種 子。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中所述大田作物植物或種子是玉米。
44. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中所述非豆科植物或其種子是蔬菜作物植物或種 子。
【文檔編號(hào)】A01N43/16GK104066327SQ201280057637
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月23日
【發(fā)明者】R.S.史密斯, A.哈比卜 申請(qǐng)人:諾維信生物農(nóng)業(yè)公司, 諾維信生物股份有限公司