[发明专利]种子处理的方法及所得产物

说明书

技术领域

本发明涉及种子处理的方法及所得产物。

背景技术

存在着重要的社会和商业推动力来寻找提高主要用于人类消费的作物的产量和质量并且以安全且可持续的方式做到这些的方法。当然，在我们的大部分农业历史上长期一直认为有这样做的必要和积极性。然而，在过去两个世纪，由于人口的迅速扩张，现在已经变得更加紧迫了，而且需要尽可能高效地使耕地可用于作物生产。将此置于相关社会背景中，联合国估计世界人口在约1800年为10亿，在1960年为30亿，在2011年为70亿，到2050年预计将增加至超过90亿。

随着过去几十年来对植物遗传学和生物学的科学认识的显著提升，大量研究已集中于从学术和商业角度提高作物的质量和产量的方法。主要着眼于开发用于改善对非生物和生物胁迫的抗性的新方法，举几个例子来说包括干旱、高可见光胁迫、害虫损害和真菌病原体感染等等。普遍接受的理论是，如果种子和/或所得的植物具有适当的防御，则整体植物性能将得到改善，而下游结果应该是作物的提高的产量和/或质量。然而，遗憾的是，在实践中经常发生的是：如果获得了一个有益性状(例如胁迫抗性)，那么可能会牺牲掉另一个性状(例如作物产量或质量)。

在下面突出强调一些方法和发展。

农药(例如杀虫剂、杀真菌剂和杀细菌剂)是保护种子或植物免受害虫和/或疾病影响的常用药剂。它们通常通过对害虫或疾病的毒性起作用，并且理论上不旨在伤害宿主种子或植物。然而，农药也存在明显的问题，包括对非目标虫类、真菌或细菌的毒性。因此，它们的使用可能会损害整个生态系统，其中大部分对于一般植物生命而言是共生有益的。由于害虫/疾病的抗性的建立，农药的有效性可能也随时间而降低。此外，由于对人类的潜在有害影响，消费者对农药的使用变得越来越难以忍受了。

遗传修饰也已被用来改善植物的基因型和所产生的表型性状，特别是通过将害虫抗性相关基因转基因插入到植物基因组中。虽然一些研究和商品已经显示出了希望但仍有许多未知，而且公众多数不信任。选择育种是一种遗传修饰形式，并且在几个世纪以来一直被用于鉴别和选择有益的植物性状以用于随后的育种目的。虽然这通常运作良好并且一般来说，公众认为这是一种可以接受的操纵形式，但它也会有其缺陷，包括看到有益结果所必需的时间段、其他表型性状的损失等等。

随着在过去几十年中对植物生物化学和遗传学的更深的理解，研究人员转为主要通过为植物触发或提供信号分子来提升植物自身的防御机制。通过诱导或提供信号分子，这继而可以导致触发植物的自然级联反应，从而导致期望的性状。一个很好的示例就是茉莉酸，它已被用作外部叶面喷雾或根部浸液，以在作物中诱导害虫抗性。然而，由于该化合物的高成本，其在商业上并不可行。

更重要的是，添加化学剂有时可能对另一种生物化学途径有害或引起阴性表型，与给人类的治疗药物几乎总是具有负面的副作用相同。还是使用茉莉酸的示例，已发现它对作物有损害。另一个缺点是一些信号分子可能具有属或物种特异性，因此虽然在某种植物中有时会改善性状，但它可能不适用于其他植物。此外，添加到种子或植物中的化学剂仍然可能给公众负面的感觉。

其他研究集中在对种子或植物的物理处理上，以改善植物的性能和随后的作物产量/质量。基于上述概述的许多种原因，这里的目标是远离化学剂或农药。

如美国专利号8,001,722所述，种子的物理处理包括施加热水、热空气、UV-C、X射线、γ射线和电子束照射。然而，这些主要只是用来从种子中去除植物病原体和虫类，而不是随着时间的推移改善种子或植物的系统胁迫抗性和整体植物性能。

为了详细说明UV-C照射(US 8,001,722的重点)，该专利讨论说，常规来说，已经显示UV-C照射诱发各种水果和蔬菜对收获后腐烂的抗性，延缓成熟，并且通过植物中的系统获得性抗性(SAR)途径增强了植物害虫抗性。然而，尽管在一定程度上可以改善害虫抗性，但在其他报道的研究中发现，UV-C导致植物性能降低(幼苗和穗数减少，以及种子产量下降)。