用于增强大豆生长的壳寡糖和方法技术

公开的是增强大豆植物生长的方法，包括用有效量的至少一种壳寡糖处理大豆种子或从种子萌发的大豆植物，其中，与未经处理的大豆植物或从未经处理的大豆种子收获的大豆植物相比，在收获时该大豆植物表现出按蒲式耳/英亩测量的增加的植物产量、增加的根数量、增加的根长度、增加的根质量、增加的根体积和增加的叶面积中的至少一种。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2012年9月24日、申请号为201280057714.5、专利技术名称为“用于增强大豆生长的壳寡糖和方法”的专利申请的分案申请。
技术介绍
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关系有较多文献记载。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氮用于植物生长，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：提供包含有效量的至少一种脂壳寡糖和农业上适用的载体的组合物，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(plantstand)、生长、强健度(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，“SmokeSignals”，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(karrikin)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、西红柿、莴苣和洋葱。这些分子是美国专利第7,576,213号的主题。但是，对于促进或增强植物生长的体系仍存在需求。
技术实现思路
本专利技术的第一方面涉及一种增强大豆植物生长的方法，包括：a)用有效量的至少一种壳寡糖(CO)来处理(例如，施用于)大豆种子或从种子萌发的大豆植物，其中，与未经处理的大豆植物或者从未经处理的大豆种子收获的大豆植物相比较，在收获时上述大豆植物表现出以下的至少一种：按蒲式耳/英亩测量的增加的植物产量、增加的根数目、增加的根长度、增加的根质量、增加的根体积和增加的叶面积。在一些实施方式中，使用至少两种CO。在一些实施方式中，对大豆种子的处理包括将至少一种CO直接施用于种子，然后其可以进行种植或者在种植之前储存一段时间。对大豆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施用)。在另外的实施方式中，可以例如经由叶喷将至少一种CO施用于由种子萌发的植物。该方法可以进一步包括使用其它的农艺学有益的试剂，例如痕量营养素；脂肪酸及其衍生物；植物信号分子((CO以外的)，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及其衍生物)；除草剂、杀真菌剂和杀虫剂；解磷微生物、固氮生物(根瘤菌菌剂)、和/或菌根真菌。如总结了温室中和田地中进行的实验的工作实施例所说明的，本专利技术的方法所取得的结果显示，将至少一种CO施用于大豆种子或从种子萌发的大豆植物，引起增强的植物生长。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与系统获得性抗性(SAR)有关，但并非必要地参与植物生长的直接促进。本文所述的结果表明，在一些情形中，本专利技术的方法实现了基本上等同的LCO所实现的促进植物生长的效果，或者在一些情形中，胜过LCO所实现的促进植物生长的效果。获自温室实验的结果在这一方面特别显著，在于其在基本上无病的条件下进行。附图说明图1a和2a显示了可用于实施本专利技术的壳寡糖化合物(CO)的化学结构。图1b和2b显示了与图1a和2a中的CO对应的脂壳寡糖化合物(LCO)的化学结构，其也可用于实施本专利技术。图3a和4a显示了其它可用于实施本专利技术的CO的化学结构。图3b和4b显示了与图3a和3b中的CO对应的Myc-因子的化学结构，其也可用于实施本专利技术。图5是如下的柱状图，显示了用图2a所示的CO与图2b所示的LCO相比较以及用几丁质酶产生的CO混合物、异黄酮和对照处理大豆种子的效果，其以叶表面积表示。图6是如下的柱状图，显示了用图2a所示的CO、图1b所示的LCO、异黄酮以及(经由酶促方法由壳聚糖得到的)非本专利技术的几丁质化合物的混合物处理大豆种子的效果，其以大豆植物的平均干重表示。图7是如下的柱状图，显示了用单独的或者与两种不同脂肪酸之一组合的图2a所示的CO与用图1b所示的LCO相比对大豆种子的效果，其以平均根长度表示。图8是如下的柱状图，显示了用图2a所示的CO与用图1b所示的LCO相比较以及用几丁质酶产生的CO混合物处理大豆植物的效果，其以平均植物干生物质表示。具体实施方式壳寡糖本领域已知CO是β-1-4连接的N-乙酰基葡糖胺结构，其被鉴别为几丁质寡聚物，也被鉴别为N-乙酰基壳寡糖。CO具有独特且不同的侧链修饰，这使其与几丁质分子[(C8H13NO5)n，CASNo.1398-61-4]和壳聚糖分子[(C5H11NO4)n，CASNo.9012-76-4]不同。参见，例如，Hamel等人,Planta232:787-806(2010)(例如图1，其显示了几丁质、壳聚糖、Nod因子(LCO)和对应的CO(其缺少18C、16C或20C乙酰基)的结构)。本专利技术的CO相对于几丁质和壳聚糖也是相对水溶性的，在一些实施方式中，如下文所述，是五聚的。描述可适用于本专利技术的CO的结构和制备的代表性文献如下：Muller等人,PlantPhysiol.124:733-9(2000)(例如，其中图1)；VanderHolst等人,CurrentOpinioninStruc本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强大豆植物生长的方法，包括用有效量的至少一种壳寡糖(CO)和至少一种由下式所示的脂壳寡糖(LCO)处理大豆种子，其中R1表示C14:0、3OH‑C14:0、异‑C15:0、C16:0、3‑OH‑C16:0、C16:1、C16:2、C16:3、异‑C17:0、异‑C17:1、C18:0、3OH‑C18:0、C18:0/3‑OH、C18:1、OH‑C18:1、C18:2、C18:3、C18:4、C19:1氨基甲酰基、C20:0、C20:1、3‑OH‑C20:1、C20:1/3‑OH、C20:2、C20:3、C22:1和C18‑26(ω‑1)‑OH；R2表示氢或甲基；R3表示氢、乙酰基或氨基甲酰基；R4表示氢、乙酰基或氨基甲酰基；R5表示氢、乙酰基或氨基甲酰基；R6表示氢、阿拉伯糖基、岩藻糖基、乙酰基、硫酸酯、3‑0‑S‑2‑0‑MeFuc、2‑0‑MeFuc和4‑0‑AcFuc；R7表示氢、甘露糖基或甘油；R8表示氢、甲基或‑CH2OH；R9表示氢、阿拉伯糖基或岩藻糖基；R10表示氢、乙酰基或岩藻糖基；且n表示0、1、2或3；并且其中，在收获时从所述种子生长的植物与未经处理的大豆种子相比，表现出按蒲式耳/英亩测量的增加的植物产量、增加的根数量、增加的根长度、增加的根质量、增加的根体积和增加的叶面积中的至少一种。...

【技术特征摘要】
2011.09.23 US 61/538,3691.一种增强大豆植物生长的方法，包括用有效量的至少一种壳寡
糖(CO)和至少一种由下式所示的脂壳寡糖(LCO)处理大豆种子，
其中R1表示C14:0、3OH-C14:0、异-C15:0、C16:0、3-OH-C16:0、
C16:1、C16:2、C16:3、异-C17:0、异-C17:1、C18:0、3OH-C18:0、
C18:0/3-OH、C18:1、OH-C18:1、C18:2、C18:3、C18:4、C19:1氨基甲
酰基、C20:0、C20:1、3-OH-C20:1、C20:1/3-OH、C20:2、C20:3、C22:1
和C18-26(ω-1)-OH；R2表示氢或甲基；R3表示氢、乙酰基或氨基甲酰
基；R4表示氢、乙酰基或氨基甲酰基；R5表示氢、乙酰基或氨基甲酰
基；R6表示氢、阿拉伯糖基、岩藻糖基、乙酰基、硫酸酯、
3-0-S-2-0-MeFuc、2-0-MeFuc和4-0-AcFuc；R7表示氢、甘露糖基或甘
油；R8表示氢、甲基或-CH2OH；R9表示氢、阿拉伯糖基或岩藻糖基；
R10表示氢、乙酰基或岩藻糖基；且n表示0、1、2或3；并且
其中，在收获时从所述种子生长的植物与未经处理的大豆种子相
比，表现出按蒲式耳/英亩测量的增加的植物产量、增加的根数量、增
加的根长度、增加的根质量、增加的根体积和增加的叶面积中的至少
一种。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种CO由下式所
示：
其中R1和R2各自独立地表示氢或甲基；R3表示氢、乙酰基或氨
基甲酰基；R4表示氢、乙酰基或氨基甲酰基；R5表示氢、乙酰基或氨
基甲酰基；R6表示氢、阿拉伯糖基、岩藻糖基、乙酰基、硫酸酯、
3-0-S-2-0-MeFuc、2-0-MeFuc和4-0-AcFuc；R7表示氢、甘露糖基或甘
油；R8表示氢、甲基或-CH2OH；R9表示氢、阿拉伯糖基或岩藻糖基；
R10表示氢、乙酰基或岩藻糖基；且n表示0、1、2或3。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种CO包含由下
式所示的CO：
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种CO包含由下
式所示的CO：
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种CO包含由下

\t式表示的CO：
其中n＝1或2；R1表示氢或甲基；且R2表示氢或SO3H。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种CO包含由下
式所示的CO：
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种CO包含由下
式所示的CO：
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种CO包括至少
一种合成CO。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种CO包括至少
一种重组CO。
10.根据权利要求1所述的方法，其中在种植之前或者在种植时将
所述至少一种CO和至少一种LCO施用于所述大豆种子。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述至少一种CO以10-5至10-14摩尔的量施用。
12.根据权利要求1所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·S·史密斯，A·哈比卜，
申请(专利权)人：诺维信生物农业公司，诺维信生物股份有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK