[发明专利]用于植物的纳米制剂

说明书

本申请涉及用于将生物活性剂靶向递送至植物的纳米颗粒组合物和方法。在一个实施方案中，所述纳米颗粒组合物包括冠菌素涂覆的纳米颗粒，其配制成通过植物气孔递送一种或多种生物活性剂。所述纳米颗粒中可包含多种生物活性剂，包括一种或多种杀细菌剂、杀真菌剂、杀昆虫剂、杀螨剂、杀疥虫剂、杀线虫剂、杀软体动物剂、除草剂、植物营养素、肥料、植物生长调节剂或其组合。

本申请要求2016年3月29日提交的序列号62/314,836的美国临时专利申请的优先权。上述申请的全部内容通过引用结合于本文中。

技术领域

本申请主要涉及用于改善植物的大量营养素和微量营养素的生物利用度和防止植物病原体的纳米颗粒组合物和方法。

背景技术

农业是一个价值数十亿美元的产业。改善植物生长需要肥沃的土壤。在没有肥沃的土壤的情况下，通常对农作物使用肥料。空气和水为植物生长供应三种重要元素，具体是碳(C)、氢(H)和氧(O)。当在光合作用下植物中的叶绿素(绿色色素)暴露于光线中时，这三种元素结合形成碳水化合物并释放氧气。水通过根茎从土壤中吸收而进入植物。二氧化碳(CO₂)通过称为气孔的小的叶片开孔进入植物。光合作用发生的速率直接受植物的水和营养状况的影响，并且很大程度上取决于植物的遗传。

土壤提供15种必需营养素。其中，氮(N)、磷(P)和钾(K)被称为主要营养素或大量营养素。这是因为(1)相对于其他营养素，植物需要大量的主要营养素，(2)当植物生长和发育受阻时，它们是在限制供应时最有可能被发现的营养素。钙(Ca)、镁(Mg)和硫(S)被称为次要营养素，因为它们的缺失不太可能构成土壤中的生长限制因子。锌(Zn)、氯(Cl)、硼(B)、钼(Mo)、铜(Cu)、铁(Fe)、锰(Mn)、钴(Co)和镍(Ni)被称为微量营养素，因为(1)发现相对于普通植物中的其他植物营养素，它们的含量非常少；(2)在许多土壤系统中它们很少会限制植物生长和发育。

肥料，特别是合成肥料很可能会污染土壤、水和空气；近年来，人们已经做了许多努力通过农业实践和新改良肥料的设计来尽可能减少这些问题。常规肥料通常通过喷洒或播撒施用于作物。然而，决定施用方式的主要因素之一是到达植物的肥料的最终浓度。在实际情况中，由于化学品的浸出、漂散、径流、蒸发、由土壤水分造成的水解以及光解和微生物降解，只有非常低的浓度(远低于最低所需浓度)到达目标位置。据估计，施用的肥料中大约40-70％的氮，80-90％的磷和50-90％的钾含量在环境中损失并且不能到达植物，这导致持续的和经济上的损失。

此外，植物病原体是农业的经济损失的主要原由。此外，对农药的使用的全球监管要求越来越苛刻，特别是对于难处理的或不必要的农药残留。因此，农民对控制破坏性病原体存在相互矛盾的要求，要求使用更多的农药，同时来自监管机构的不断增长的压力要求使用更少的农药。这些监管要求旨在保护农业工人和公众的安全和健康。众所周知，普通公众希望水果和蔬菜上的化学残留物减少。这种情况的一个具体结果是越来越需要有更有效的方法来保护植物免受植物病原体侵害，特别是经济上重要的作物，水果和蔬菜。

植物致病真菌的控制具有重要的经济意义，因为植物或植物部分上的真菌生长抑制了叶子、果实或种子的产生，以及栽培作物的总体质量。由于农业和园艺栽培中真菌繁殖的巨大经济影响，已经开发了广谱的杀真菌和抑制真菌的产品用于一般和特定的应用。

鉴于本领域的挑战和缺点，需要安全，环境可回收和用户友好的组合物和方法，用于减少营养物和肥料的用量以及用于控制植物病原体，这是有效且成本经济的，并且将治疗并提供更好的防止植物致病生物的保护。

发明内容