用于将物质递送至植物的方法、系统和介质技术方案

本发明专利技术涉及用于向植物递送物质，任选地化合物、载体或纳米材料的方法。该方法包括提供包含物质、载剂介质和至少一种气体的微气泡和/或纳米气泡的植物应用介质；以及将该植物应用介质应用于植物的部位。该物质进入植物的至少一个植物组织。该物质可以是用于诱导植物的表型、化学或生理学中的变化的一种或多种物质，例如表观遗传调节剂。本发明专利技术还涉及用于将物质递送至植物的系统，以及待应用于植物的介质。质。质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将物质递送至植物的方法、系统和介质


[0001]本专利技术涉及用于将物质递送至植物的方法、系统和介质。更具体地，本专利技术包含用于培养植物的方法和相关系统，其包括提供纳米气泡和/或微气泡以及一种或多种物质的步骤，例如在植物根提供纳米气泡和物质，由此将该物质递送至植物细胞。该物质可以例如用于改变生理学和/或基因表达。

技术介绍

[0002]植物产生大量的分子，其可以用作例如食物、药物、着色剂、调味品、食品添加剂或作物保护产品(例如杀真菌剂、杀线虫剂、杀虫剂等)。这些分子可能不是植物生存所必需的，因此仅在特定条件下表达和/或仅以低水平表达。通过植物化学合成此类分子可能是产生用于商业用途的分子的最高效的合成途径，例如当分子是复杂的和/或从植物中提取仍然是最好的供应来源时。
[0003]近年来，允许植物在温室或室外的受控条件下生长的无土生长，例如水培生长系统，已经有了相当大的发展。尽管已经提供了调节生长条件以允许来自植物的次级代谢产物的改善生产，但是需要进一步的改善。
[0004]EP2761993涉及使用人造光照射灯培养植物的方法，其中用红光然后用蓝光辐射植物持续预定的时间段，其中培养条件包括在营养液中提供溶解氧。
[0005]WO2017/156410讨论了提供组合物，其含有分散在液体载剂中的纳米气泡与另一种液体以产生富氧组合物，然后将该富氧组合物应用于植物根。此类组合物可以促进植物幼苗的发芽或生长。
[0006]EP2460582讨论了尺寸(直径)为几百nm至几十μm的超微气泡的产生以及可以提供此类气泡的方法。
[0007]EP3721979涉及带电纳米气泡分散液、其制造方法及其制造装置，以及使用纳米气泡分散液控制微生物和植物的生长速率的方法。
[0008]US2020/0045980讨论了由球孢枝孢(Cladosporium sphaerospermum)产生的一种或多种挥发性有机化合物在将植物暴露到挥发性有机化合物(VOC)之后提高植物中的至少一种生长特性的用途，其中将来自球孢枝孢的VOC提供至植物的顶部空间。球孢枝孢不需要与待处理的植物一起在土壤中生长；事实上，土壤中的此类生长可能导致对植物表型(生长、产率等)的影响降低。已经提供将VOC提供到植物细胞中的方法(Li Zhijian T.,Janisiewicz Wojciech J.,Liu Zongrang,Callahan Ann M.,Evans Breyn E.,Jurick Wayne M.,Dardick Chris.(2019).Exposure in vitro to an Environmentally Isolated Strain TC09 of Cladosporium sphaerospermum Triggers Plant Growth Promotion,Early Flowering,and Fruit Yield Increase.Frontiers in Plant Science,9 1959；但是需要替代的引入方法。
[0009]已经使用各种方法将DNA的短片段(反义寡核苷酸)或小RNA引入植物细胞中，但仅成功有限。
[0010]专利技术概述
[0011]没有适当的增氧，在水培溶液中生长的植物就会死亡。将氧气以纳米或微气泡的形式应用到水中，维持水中溶解氧的水平，使根系能够吸收营养物生长。迄今为止，纳米气泡在植物生长中的用途是提供氧气以促进生长或作为标准生长肥料组合物的添加剂。
[0012]本专利技术人已经确定与化合物或物质组合提供的纳米气泡和/或微气泡，其中化合物或物质附着到气泡、在气泡中或具有气泡的溶液中，允许化合物或物质在植物/植物细胞内的运输。纳米气泡和/或微气泡与在此类气泡中或附着到此类气泡，或者在具有这些纳米气泡和/或微气泡的溶液中的化合物或物质的组合可以用于改变例如基因表达。认为这为将外源性化合物或物质运输到植物中的细胞提供了有利方式。
[0013]特别地，认为本技术能够在生长期间实时地和在商业环境中控制植物基因表达。这使得作物生产具有更高的产率，通过植物产生新的化合物，在植物中产生产率增加的化合物，以及如“按需开花”的特征。例如，在植物中的化合物的产生可以通过操纵植物中潜在的和活性的生物合成途径来进行。
[0014]在第一方面，本专利技术提供了植物栽培系统，其包含：(i)微气泡和/或纳米气泡生成装置，其用于从至少一种气体生成微气泡和/或纳米气泡；(ii)植物应用介质，其包含物质、载剂介质和通过微气泡和/或纳米气泡生成装置由至少一种气体形成的微气泡和/或纳米气泡；和(iii)应用器系统，以将植物应用介质应用于植物的部位。
[0015]有利地，物质是能够诱导植物表型、基因型、化学或生理学变化的至少一种物质。
[0016]在一个实施方案中，应用器系统包含用于将植物的根和/或叶浸入植物应用介质中的系统。
[0017]在某些实例中，应用器系统包含用植物应用介质对植物喷洒、成雾或喷雾的系统。
[0018]任选地，至少一种气体包含二氧化碳，并且应用器系统包含用于对植物的叶喷雾的系统。
[0019]在某些实施方案中，应用器系统与微气泡和/或纳米气泡生成装置流体连通。
[0020]在一些实施方案中，系统包含水培植物栽培系统。
[0021]在某些优选的实施方案中，微气泡和/或纳米气泡生成装置是纳米气泡生成装置。
[0022]在一些实例中，物质是至少一种化合物、载体或纳米材料。
[0023]任选地，物质包含表观遗传调节剂。
[0024]在进一步的实例中，物质是选自以下的至少一种物质：挥发性有机化合物(VOC)；转基因、核酸、DNA、RNA、siRNA、反义寡核苷酸、合成或天然DNA或RNA、多达500个核苷酸，任选地多达200个核苷酸的合成或天然DNA或RNA；植物生长调节剂、赤霉素、生长素、脱落酸、细胞分裂素和乙烯；表观遗传调节剂；RNAi载体、表达载体、病毒载体、单多糖；多酚；萜类化合物；蛋白质或肽，任选地，多达150个氨基酸，任选地多达50个氨基酸的肽；纳米材料，任选地选自以下的纳米材料：脂质纳米颗粒、碳纳米管、铜纳米颗粒、铁或氧化铁纳米颗粒、锰或氧化锰纳米颗粒、二氧化钛纳米颗粒，以及锌或氧化锌纳米颗粒；和植物保护产品。
[0025]在一些优选的实例中，物质是选自VOC、RNA、siRNA、反义寡核苷酸、表观遗传调节剂、肽、RNAi载体、表达载体和病毒载体的至少一种物质。这些组不相互排斥。换句话说，该物质可以属于超过1个的这些组。
[0026]任选地，物质是选自以下的纳米材料：脂质纳米颗粒、碳纳米管、铜纳米颗粒、铁或
氧化铁纳米颗粒、锰或氧化锰纳米颗粒、二氧化钛纳米颗粒，以及锌或氧化锌纳米颗粒。
[0027]植物纳米技术的应用Environ.Sci.:Nano,2020,7,2863
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2874中综述，应进一步参考。
[0028]在第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.植物栽培系统，其包含：(i)微气泡和/或纳米气泡生成装置，其用于从至少一种气体生成微气泡和/或纳米气泡；(ii)植物应用介质，其包含物质、载剂介质和通过所述微气泡和/或纳米气泡生成装置从所述至少一种气体形成的微气泡和/或纳米气泡；和(iii)应用器系统，以将包含所述物质的所述植物应用介质应用于植物的至少一个部位。2.权利要求1所述的系统，其中所述应用器系统包含用于将所述植物的根和/或叶浸入所述植物应用介质中的系统。3.权利要求1或权利要求2所述的系统，其中所述应用器系统包含用于用所述植物应用介质对所述植物喷洒、成雾或喷雾的系统，任选地其中所述至少一种气体包含二氧化碳，并且所述应用器系统包含用于对所述植物的叶喷雾的系统。4.前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述应用器系统与所述微气泡和/或纳米气泡生成装置流体连通。5.前述权利要求中任一项所述的系统，其包含水培植物栽培系统。6.前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述微气泡和/或纳米气泡生成装置是纳米气泡生成装置。7.前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述物质是或包含至少一种化合物、载体或纳米材料，任选地是表观遗传调节剂。8.前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述物质是或包含选自以下的至少一种物质：挥发性有机化合物(VOC)；转基因、核酸、DNA、RNA、siRNA、反义寡核苷酸、合成或天然DNA或RNA、多达500个核苷酸，任选地多达200个核苷酸的合成或天然DNA或RNA；植物生长调节剂、赤霉素、生长素、脱落酸、细胞分裂素和乙烯；表观遗传调节剂；RNAi载体、表达载体、病毒载体、单多糖；多酚；萜类化合物；蛋白质或肽，任选地，多达150个氨基酸，任选地多达50个氨基酸的肽；纳米材料，任选地选自以下的纳米材料：脂质纳米颗粒、碳纳米管、铜纳米颗粒、铁或氧化铁纳米颗粒、锰或氧化锰纳米颗粒、二氧化钛纳米颗粒以及锌或氧化锌纳米颗粒；和植物保护产品。9.权利要求8所述的系统，其中所述物质是或包含选自VOC、RNA、siRNA、反义寡核苷酸、表观遗传调节剂、肽、RNAi、表达和病毒载体的至少一种物质。10.用于将物质递送至植物细胞的方法，所述方法包括：(i)提供植物应用介质，所述植物应用介质包含物质、载剂介质和至少一种气体的微气泡和/或纳米气泡；和(ii)将所述植物应用介质应用于植物的部位。11.权利要求10所述的方法，其中将所述植物应用介质应用于所述植物的步骤包括将所述植物应用介质应用于所述植物的根和/或叶，任选地通过浸入、喷洒、成雾或喷雾。12.权利要求10或权利要求11所述的方法，其中将所述物质和微气泡和/或纳米气泡从所述植物的部位运输或转移到至少一个植物细胞，任选地其中将所述物质和微气泡和/或纳米气泡从第一植物组织运输或转移到第二植物组织。13.权利要求10至12中任一项所述的方法，其中所述物质是或包含至少一种化合物、载
体或纳米材料，任选地其中所述物质是或包含选自以下的至少一种物质：挥发性有机化合物(VOC)；转基因、核酸、DNA、RNA、siRNA、反义寡核苷酸、合成或天然DNA或RNA、多达500个核苷酸，任选地多达200个核苷酸的合成或天然DNA或RNA；植物生长调节剂、赤霉素、生长素、脱落酸、细胞分裂素和乙烯；表观遗传调节剂；RNAi载体、表达载体、病毒载体、单多糖；多酚；萜类化合物；蛋白质或肽，任选地，多达150个氨基酸，任选地多达50个氨基酸的肽；纳米材料，任选地选自以下的纳米材料：脂质纳米颗粒、碳纳米管、铜纳米颗粒、铁或氧化铁纳米颗粒、锰或氧化锰纳米颗粒、二氧化钛纳米颗粒以及锌或氧化锌纳米颗粒；和植物保护产品。14.权利要求13所述的方法，其中所述物质是或包含选自VOC、RNA、siRNA、反义寡核苷酸、表观遗传调节剂、肽、RNAi、表达和病毒载体的至少一种物质，任选地其中所述物质包含表观遗传调节剂。15.植物应用介质，其用于应用于植物的部位，所述介质包含物质、载剂介质和至少一种气体的微气泡和/或纳米气泡。16.权利要求15所述的介质，其中所述物质是或包含至少一种化合物、载体或纳米材料，任选地其中所述物质是或包含选自以下的至少一种物质：挥发性有机化合物(VOC)；转基因、核酸、DNA、RNA、siRNA、反义寡核苷酸、合成或天然DNA或RNA、多达500个核苷酸，任选地多达200个核苷酸的合成或天然DNA或RNA；植物生长调节剂、赤霉素、生长素、脱落酸、细胞分裂素和乙烯；表观遗传调节剂；RNAi载体、表达载体、病毒载体、单多糖；多酚；萜类化合物；蛋白质或肽，任选地，多达150个氨基酸，任选地多达50个氨基酸的肽；纳米材料，任选地选自以下的纳米材料：脂质纳米颗粒、碳纳米管、铜纳米颗粒、铁或氧化铁纳米颗粒、锰或氧化锰纳米颗粒、二氧化钛纳米颗粒以及锌或氧化锌纳米颗粒；和植物保护产品。17.权利要求16所述的介质，其中所述物质是或包含选自VOC、RNA、siRNA、反义寡核苷酸、表观遗传调节剂、肽、RNAi、表达和病毒载体的至少一种物质，任选地其中所述物质包含表观遗传调节剂。18.植物，其中权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：埃皮杰内蒂卡有限公司，
类型：发明
国别省市：