[发明专利]用于增强植物生长的壳寡糖和方法

说明书

背景技术

革兰氏阴性土壤菌根瘤菌科(Rhizobiaceae)和慢生根瘤菌科(Bradyrhizobiaceae)与豆科植物例如大豆之间的共生有较多文献记载。这些关系的生化基础包括分子信号传导的交换，其中，植物对细菌的信号化合物包括黄酮、异黄酮和黄烷酮类，而细菌对植物的信号化合物包括慢生根瘤菌和根瘤菌nod基因表达的终产物，称为脂壳寡糖(LCO)。这些细菌与豆科植物之间的共生使得豆科植物能够固定大气中的氮以用于植物生长，由此免去对氮肥的需求。由于氮肥会显著增加作物的成本，并且与许多污染效应相关，农产业继续努力运用这种生物关系并开发新的用于提高植物产量而不增加氮类肥料的使用的试剂和方法。

美国专利第6,979,664号教导了增强植物作物的种子萌发或出苗的方法，包括以下步骤：提供包括有效量的至少一种脂壳寡糖和农业上合适的载体的组合物，以及在种子或幼苗的紧邻处以相较于未经处理的种子或幼苗能增强种子萌发或出苗的有效量施用该组合物。

关于该概念的进一步拓展在WO2005/062899中有过教导，其涉及至少一种植物诱导剂(即LCO)与杀真菌剂、杀虫剂或其组合的结合，以增强植物特性如植物挺立(plant stand)、生长、活力(vigor)和/或产量。教导称这些组合物和方法适用于豆科植物和非豆科植物，并且可以用于处理种子(临种植前)、幼苗、根或植物。

相似地，WO2008/085958教导了用于在豆科植物和非豆科植物中增强植物生长和作物产量的组合物，其包含LCO与另一种活性剂如几丁质或壳聚糖、类黄酮化合物、或除草剂的组合，其可以同时或相继地施用于种子和/或植物。与在'899公开中的情况一样，'958公开教导了在临种植前对种子进行处理。

最近，Halford，“Smoke Signals”，Chem.Eng.News(2010年4月12日)第37～38页报道，在森林起火后，烟中所含的卡里金(karrikins)或丁烯羟酸内酯起到生长刺激剂的作用并促使种子萌发，并且能滋补已储存的种子如玉米、蕃茄、莴苣和洋葱。这些分子是美国专利第7,576,213号的主题。

然而，对于改进或增强植物生长的体系仍存在需求。

发明内容

本发明的第一方面涉及一种增强植物生长的方法，其包括a)用有效量的至少一种壳寡糖(CO)来处理(例如，施用于)植物种子或由种子萌发的植物，其中，与未经处理的植物或者从未经处理的种子收获的植物相比较，在收获时上述植物表现出按蒲式耳/英亩测量的植物产量增加、根数目增加、根长度增加、根质量增加、根体积增加和叶面积增加中的至少一种。

在一些实施方式中，使用至少两种CO。在一些实施方式中，对种子的处理包括将至少一种CO直接施用于种子，然后可以将其进行种植或者在种植之前储存一段时间。对种子的处理还可以包括间接处理，例如，通过将至少一种CO引入至土壤中(在本领域中称为犁沟内施用(in-furrow application))。在再其他的实施方式中，例如，经由叶喷，可以将至少一种CO施用于由种子萌发的植物。该方法还可以包括使用其他的农艺学有益的试剂，例如，微量营养物；脂肪酸及其衍生物；(CO以外的)植物信号分子，例如脂壳寡糖、(CO以外的)几丁质化合物、类黄酮、茉莉酸及其衍生物、亚油酸及其衍生物、亚麻酸及其衍生物和卡里金(karrikins))；除草剂、杀真菌剂和杀虫剂；以及解磷微生物、固氮细菌(根瘤菌接种物)和/或菌根真菌。

本发明的方法同样适用于豆科植物和非豆科植物。在一些实施方式中，豆科种子是大豆种子。在一些其它实施方式中，经处理的种子是非豆科种子，例如大田作物种子，例如，谷类如玉米，或者蔬菜作物种子，例如马铃薯。

如工作实施例所说明，其总结了温室中和田地中进行的实验，本发明的方法所取得的结果显示，将至少一种CO施用于种子或由种子萌发的植物，导致植物生长的增强。这些结果据信是出人意料的，特别是就以下观点而言：已知CO参与系统获得性抗性(SAR)，但并非必要地参与植物生长的直接增强。本文所述的结果表明，在一些情形中，本发明的方法实现了与LCO所实现的植物生长增强基本上相等的效果，或者在一些情形中，胜过LCO所实现的植物生长增强。获自温室实验的结果在这一方面特别显著，在于其在基本上没有疾病的条件下进行。

附图说明

图1a和2a显示了可用于实施本发明的壳寡糖化合物(CO)的化学结构。

图1b和2b显示了与图1a和2a中的CO相应且也可用于实施本发明的脂壳寡糖化合物(LCO)的化学结构。