S‑苄硫尿嘧啶化合物以及增强植物根部生长的方法技术

本发明专利技术涉及增强根部生长的方法，所述方法包括向植物、植物繁殖材料、植物的根部区或者根部应用S‑苄硫尿嘧啶化合物或其盐。本发明专利技术还涉及通过向植物、植物繁殖材料、植物的根部区或者根部应用S‑苄硫尿嘧啶化合物或其盐来降低环境应激条件(例如干旱或者酷热)对植物的有害作用的方法。本发明专利技术还涉及新型S‑苄硫尿嘧啶衍生物及其盐。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2014年1月17日提交的第61/928,712号美国临时申请的优先权，其公开内容通过引用并入本文。专利
本专利技术涉及S-苄硫尿嘧啶化合物以及使用S-苄硫尿嘧啶化合物增强植物根部生长的方法。专利技术背景植物根部是维管植物种类的重要器官。众所周知，根部吸收水从而对植物提供物理支持。根部还从土壤或者生长培养基提取矿物质和有机营养物，并且产生许多重要的天然产物，例如影响植物生长和发育的激素和防御化合物。根部还用作营养物的贮藏器官或者包含在药学上重要的化学物质。建立适当的根部结构对于使植物的生长潜力和生产最大化是重要的。由于植物根部发育的复杂度，难以在保持整个植物的健康的同时协同增强根部生长的机制。导致增强根部生长的过程涉及细胞适应的多种机制和许多代谢途径。此外，增强根部生长的途径可负面影响芽、茎或者叶的生长。在植物的生命周期期间，它们可暴露在环境应激条件下的危险中。这些条件可包括取水受限(例如干旱)或者暴露于高温或者低温下。如果这些应激条件的持续时间太长或者严重程度太大，暴露的植物可能生长减缓和产量降低。尽管植物拥有减轻环境应激条件的影响的机制，但是持续暴露可对植物引起损害并且可导致植物死亡。由于环境应急条件造成的作物产量降低或者作物死亡是作物种植户的主要担忧。强劲的根部生长使植物比周围植物(例如杂草)对水和营养物资源更具竞争力。这对于植物可能暴露在环境应激条件下的区域尤其如此。增强的根部结构将使植物增加对水和营养物的获取。较长的根部将使它们到达土壤或者生长培养基的新区域。较大的根部系统为吸收水和营养物提供较大的表面积。因此，本领域对增强根部生长的化合物和方法存在需求。对提供更健康且更高产量的植物的增强根部生长存在需求。对环境应激条件(例如干旱或者酷热(intense temperature))下的植物提供保护的增强根部生长存在需求。专利技术概述一方面，本专利技术涉及促进单子叶植物和双子叶植物生长的方法，所述方法包括向植物、植物繁殖材料、单子叶植物或者双子叶植物的根部区或者根部应用一种或者多种化合物，所述化合物选自以下式I的S-苄硫尿嘧啶和S-苄硫尿嘧啶化合物类或者它们的盐：其中X为OH、NH2或者H；Y为S或者O；Z1、Z2和Z3各自为碳或者N，但是Z1、Z2和Z3中的至少两个为N；L为-CH2-、-CH2CH2-或者-CH＝CHCH2-；R3为H、低级烷基或者OH；以及n为0、1或者2，其中当n为0时，R1不存在，当n为1时，R1为H、卤素、低级烷基或者在2-位、3-位或者4-位的低级烷氧基，以及其中当n为2时，各个R1独立地选自卤素、低级烷基或者低级烷氧基；R2为H、低级烷基、-COO-低级烷基、与R3一起构成形成环的-N＝CH-NH-桥，或者当Z2为N时R2不存在；其中当R2为H、低级烷基或者-COO-低级烷基以及当R2和R3一起构成-N＝CH-NH-桥以形成环时，Z2为碳。另一方面，本专利技术涉及增强单子叶植物或者双子叶植物生长的方法，所述方法包括向植物、植物繁殖材料、单子叶植物或者双子叶植物的根部区或者根部应用式I的S-苄硫尿嘧啶化合物或其钾盐，其中n为1，R1为3-F，L为-CH2-，Y为S，R2为H，R3为H，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH(化合物1)。在本专利技术的另一方面，本专利技术的方法涉及降低干旱或者高温或者低温的有害作用，所述方法包括向植物、植物繁殖材料、单子叶植物或者双子叶植物的根部区或者根部应用式I的S-苄硫尿嘧啶化合物或其盐，其中n为1，R1为3-F，L为-CH2-，Y为S，R2为H，R3为H，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH(化合物1)。另一方面，本专利技术涉及选自式I的S-苄硫尿嘧啶化合物的S-苄硫尿嘧啶衍生物或其盐，其中：n为2，R1为3,4-二F，L为-CH2-，Y为S，R2为H，R3为H，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH(化合物5)；n为2，R1为3,5-二F，L为-CH2-，Y为S，R2为H，R3为H，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH(化合物6)；n为1，R1为3-F，R2为-COO-乙基，L为-CH2-，Y为S，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH(化合物12)；n为1，R1为2-甲基，R2为H，R3为甲基，L为-CH2-，Y为S，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH(化合物14)；n为2，R1为2,6-二Cl，R2为H，R3为甲基，L为-CH2-，Y为S，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH(化合物16)；n为1，R1为3-F，R2为H，R3为H，L为-CH2-，Y为S，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为NH2(化合物19)；n为1，R1为3-F，Y为O，L为-CH2-，R2为H，R3为H，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH(化合物21)；以及n为0(R1不存在)，Y为O，L为-CH2-，R2为H，R3为H，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH(化合物24)。专利技术详述本专利技术涉及增强根部生长的方法，所述方法包括向植物繁殖材料、植物的根部区或者根部或者植物应用至少一种S-苄硫尿嘧啶化合物。如本文所用，“S-苄硫尿嘧啶化合物(S-Benzylthiouracil compound)”或者“S-苄硫尿嘧啶化合物类(S-Benzylthiouracil compounds)”包括未取代的S-苄硫尿嘧啶或其类似物或者衍生物，除非另外特别说明。如本文所用，“S-苄硫尿嘧啶”仅指未取代的化合物(2-[(苯基甲基)硫代]-4(3H)-嘧啶酮[31167-21-2])，其具有以下结构：本申请人出乎意料地发现，S-苄硫尿嘧啶增强根部生长。然后本申请人出乎意料地发现，一些S-苄硫尿嘧啶衍生物、其类似物和盐也提供根部增强作用。然而，本申请人惊人地发现，并非所有的S-苄硫尿嘧啶衍生物、其类似物和盐都提供根部增强作用。衍生物和类似物的作用是不可预测的并且未经实验无法确定。例如，当在袋法测定中应用于绿豆时，本申请人发现对于在尿嘧啶环的6-位上具有甲基的S-苄硫尿嘧啶化合物，根部增强效应出乎预料地高，增强超过36％(参见以下表10)。本申请人还发现，卤素取代的苄基环S-苄硫尿嘧啶化合物对根部生长提供超过10％的增强(参见以下表9)。本申请人期望具有这两种取代的化合物将产生比单独任何一种取代基的作用更强的根部生长增强。相反，他们发现如果S-苄硫尿嘧啶化合物在尿嘧啶部分的6-位上具有甲基并且具有卤素苄基环取代，对绿豆的根部增强作用仅为约8％(参见表10)。因此，本申请人发现仅观察S-苄硫尿嘧啶化合物的结构并不是确定化合物将对根部生长产生作用的准确方法。本申请人还发现S-苄硫尿嘧啶化合物的作用相对于双子叶植物对单子叶植物是特定的。例如，在苄基环上具有3-F取代的S-苄硫尿嘧啶(化合物1)对水稻提供最好的根部增强(19.8％，参见以下表1)。然而，当应用于绿豆时，化合物1仅提供10.4％的根部增强作用，其约为未取代的S-苄硫尿嘧啶(“化合物2”)的作用(增强18.9％)的一半(参见以下表11)。在确定一种S-苄硫尿嘧啶化合物对植物种类的作用后，在未经实验的情况下，本申请人不能预测化合物或者结构类似的化合物将对其他开花植物种类(本文档来自技高网...

【技术保护点】
增强单子叶植物生长的方法，包括向植物、植物繁殖材料、单子叶植物的根部区或者根部应用选自以下式I的S‑苄硫尿嘧啶化合物的一种或者多种化合物：其中X为OH、NH2或H；Y为S或O；Z1、Z2和Z3各自为碳或N，但是Z1、Z2和Z3中的至少两个为N；L为‑CH2‑、‑CH2CH2‑或‑CH＝CHCH2‑；R3为H、低级烷基或OH；以及n为0、1或2；其中当n为1时，R1为H，卤素，低级烷基或者在2‑位、3‑位或4‑位的低级烷氧基；以及当n为2时，各个R1独立地为卤素、低级烷基或低级烷氧基；R2为H、低级烷基、‑COO‑低级烷基、与R3一起构成形成环的‑N＝CH‑NH‑桥，或者当Z2为N时R2不存在；以及其中当R2为H、低级烷基或‑COO‑低级烷基以及当R2和R3形成‑N＝CH‑NH‑桥时，Z2为碳；或其盐。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.17 US 61/928,7121.增强单子叶植物生长的方法，包括向植物、植物繁殖材料、单子叶植物的根部区或者根部应用选自以下式I的S-苄硫尿嘧啶化合物的一种或者多种化合物：其中X为OH、NH2或H；Y为S或O；Z1、Z2和Z3各自为碳或N，但是Z1、Z2和Z3中的至少两个为N；L为-CH2-、-CH2CH2-或-CH＝CHCH2-；R3为H、低级烷基或OH；以及n为0、1或2；其中当n为1时，R1为H，卤素，低级烷基或者在2-位、3-位或4-位的低级烷氧基；以及当n为2时，各个R1独立地为卤素、低级烷基或低级烷氧基；R2为H、低级烷基、-COO-低级烷基、与R3一起构成形成环的-N＝CH-NH-桥，或者当Z2为N时R2不存在；以及其中当R2为H、低级烷基或-COO-低级烷基以及当R2和R3形成-N＝CH-NH-桥时，Z2为碳；或其盐。2.如权利要求1所述的方法，包括式I的化合物或其盐，其中n为1或2，当n为1时，R1为卤素或者低级烷氧基，以及当n为2时，两个取代基为卤素；L为CH2，Y为S，R2为H，R3为H，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH。3.如权利要求2所述的方法，其中所述式I的S-苄硫尿嘧啶化合物选自：a.化合物1，其中n为1，R1为3-F，L为-CH2-，Y为S，R2为H，R3为H，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH；b.化合物2，其中n为0(R1不存在)，L为-CH2-，Y为S，R2为H，R3为H，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH；c.化合物3，其中n为1，R1为4-F，L为-CH2-，Y为S，R2为H，R3为H，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH；d.化合物4，其中n为1，R1为2-F，L为-CH2-，Y为S，R2为H，R3为H，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH，L为-CH2-，Y为S，R2为H，R3为H，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH；e.化合物5，其中n为2，R1为3,4-二F，L为-CH2-，Y为S，R2为H，R3为H，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH；f.化合物6，其中n为2，R1为3,5-二F，L为-CH2-，Y为S，R2为H，R3为H，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH；g.化合物7，其中n为1，R1为3-MeO，L为-CH2-，Y为S，R2为H，R3为H，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH；以及h.化合物8，其中n为1，R1为4-MeO，L为-CH2-，Y为S，R2为H，R3为H，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH；或其盐。4.如权利要求2所述的方法，其中n为1，R1为F，L为-CH2-，Y为S，R2为H，R3为H，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH，或其盐。5.如权利要求2所述的方法，其中n为1，R1为3-F，L为-CH2-，Y为S，R2为H，R3为H，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH，或其盐。6.如权利要求1所述的方法，包括所述式I的S-苄硫尿嘧啶化合物或其盐，其中n为0(R1不存在)，或者n为1并且R1为3-F或2-甲基，或者n为2并且R1为2,6-二Cl；L为-CH2-，Y为S以及Z1为N。7.如权利要求6所述的方法，其中所述式I的S-苄硫尿嘧啶化合物选自：a.化合物10，其中n为0(R1不存在)，R2为H，R3为OH，L为-CH2-，Y为S，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH；b.化合物11，其中n为1，R1为3-F，R2为H，R3为H，L为-CH2-，Y为S，Z1为N，Z2为N，Z3为碳以及X为OH；c.化合物12，其中n为1，R1为3-F，R2为-COO-乙基，L为-CH2-，Y为S，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH；d.化合物13，其中n为1，R1为3-F，R2和R3形成-N＝CH-NH-桥，L为-CH2-，Y为S，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH；e.化合物14，其中n为1，R1为2-甲基，R2为H，R3为甲基，L为-CH2-，Y为S，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH；f.化合物15，其中n为0(R1不存在)，R2为H，R3为H，L为-CH2-，Y为S，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH；g.化合物16，其中n为2，R1为2,6-二Cl，R2为H，R3为甲基，L为-CH2-，Y为S，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH；h.化合物17，其中n为1，R1为3-F，R2为H，R3为H，L为-CH2-，Y为S，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为H；i.化合物18，其中n为1，R1为3-F，R2为H，R3为OH，L为-CH2-，Y为S，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH；以及j.化合物19，其中n为1，R1为3-F，R2为H，R3为H，L为-CH2-，Y为S，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为NH2；或其盐。8.如权利要求1所述的方法，包括所述式I的S-苄硫尿嘧啶化合物或其盐，其中n为0(R1不存在)，或者n为1并且R1为3-F；R2为H，R3为H，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH。9.如权利要求8所述的方法，其中所述式I的S-苄硫尿嘧啶化合物选自：a.化合物21，其中n为1，R1为3-F，Y为O，L为-CH2-，R2为H，R3为H，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH；b.化合物22，其中n为0，Y为S，并且L为-CH2CH2-，R2为H，R3为H，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH；c.化合物23，其中n为0(R1不存在)，Y为S，并且L为-CH＝CHCH2-，R2为H，R3为H，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH；以及d.化合物24，其中n为0(R1不存在)，Y为O，并且L为-CH2-，R2为H，R3为H，Z1为N，Z2为碳，Z3为N以及X为OH；或其盐。10.如权利要求1所述的方法，其中所述植物为水稻、小麦、玉米、大麦或者甘蔗。11.促进双子叶植物生长的方法，包括向植物、植物繁殖材料、双子叶植物的根部区或者根部应用选自以下式I的S-苄硫尿嘧啶化合物的一种或者多种化合物：其中X为OH、NH2...

【专利技术属性】
技术研发人员：长泽朝子，富兰克林·保罗·西尔弗曼，丹尼尔·F·海曼，小戴尔·O·威尔逊，彼得·D·佩特拉采克，椋本藤夫，玉置裕章，森胁崇，
申请(专利权)人：瓦伦特生物科学公司，
类型：发明
国别省市：美国;US