具有多层的植物人工种子及其制备方法技术

本文公开了用于制备苗的人工种子的组合物和方法，所述苗能够发育成长大的植物以在田间增殖。在一个实施例中，所述人工种子在可降解容器中发育。所述公开的方法也允许快速增殖所需植物，例如甘蔗，以满足对此植物的一直增长的全球需求。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 相关申请的夺叉引用 根据35U. S. C. § 119(e)要求提交于2011年12月21日的美国临时申请 61/578,432的权益，其公开内容全文以引用方式并入本文。
本专利技术涉及植物人工种子的制备。具体地，涉及制备甘蔗人工种子。
技术介绍
一些植物如甘蔗、香蕉、菠萝、柑橘属植物、针叶树和苹果不能经由种子繁殖，这是 由于：a)在种子繁殖期间丧失了遗传同一性；b)植物在产生种子前需长期生长；以及c)这 些植物的天然种子在大田生长条件下生长和成活率很差。当前这些作物通过营养方法繁殖 或经由幼苗繁殖。因此已经进行尝试以开发对它们繁殖的各种经济型替代方案。 已经将人工种子长期研究作为繁育某些植物的替代手段（Kitto, S.，Hort. Science，20 :98-100,1985)。人工种子是一种人造物，它包括促进植物生长必需的组分，植 物可从其中生长并由它自身的植物组织获得，但是其中植物组织通常不与植物的天然种子 相同。与之相反，天然种子由植物在自然的生物学过程中产生，无人工干预。 传统的人工种子是藻酸盐包封的实验室培养组织，其能够体外生长，但是它们在 大田环境下成活率非常低，这是由于包封的材料以及生物学挑战。包封是将可再生植物组 织加到容器中以提供人工种子的方法。可再生植物组织是能够再生成具有与亲本植物相同 特征和遗传同一性的成熟植物的组织。苗是一种类型的可再生植物组织。苗可具有分化良 好的芽和根，或它们可为不成熟的苗，仅具有当种植在土壤或其他生长培养基中时能够生 根的苗。一些挑战包括暴露的藻酸盐包封组织的脱水、土壤微生物的侵袭、包封材料的换气 不良、以及实验室培养组织的不成熟和虚弱（Redenbaugh，K.，Hort. Science，22 :803-809， 1987 和 Redenbaugh, Κ·, Cell Cult and Somat Cell Genet Plants,8 :35-74,1991)。 人工种子已被用于利用针叶树胚芽繁殖针叶树（Weyerhaeuser Corporation, W01998033375)。这种方法使用一种复杂的多隔室单个装配设计。 由于在通过种子进行的有性繁殖期间丧失遗传同一性，甘蔗商业上进行营养繁 殖。这种植物的营养繁殖涉及在垄沟中水平地种植茎杆切段（多节茎杆部分，称为整杆或 整茎）。每个茎杆在每个节处具有芽或分生组织。分生组织是存在于其中植物能够生长的 区域中的未分化细胞。节段是指包含侧生芽，能够繁殖甘蔗植物的一部分杆。在种植后，这 些芽产生芽和根，其变成新的甘蔗植物。在杆部分内的糖和营养物质维持新生植物的初始 生长。 甘蔗的营养繁殖是非常费力的过程，并且有很多问题。主要问题包括需要用于种 植的大量茎杆材料（在商业甘蔗生产中称为种茎），它们否则可被磨碎用于制糖，以及生 产种茎涉及的大部分田地和劳动力的投入成本。主要成本只涉及运输种田所需的多吨甘蔗 (10-15吨/ha)。另外，种茎可能含有疾病，其通过种植有病的甘蔗传播给下一代。因此，需 要维护无病原体的种苗，其涉及大规模的茎杆消毒方法，给常规的繁育增加了更多成本。对 于引入甘蔗新品种而言，营养繁殖方法是无效的，这是由于长生长周期以及由此带来的每 个1年期生长周期的相对低的倍增因数（例如每Ikg种植的甘蔗产生5至15kg种茎）。 Plene?(Syngenta Co.)是一种商业产品，其由甘鹿杆的单个节段组成，修剪了多 余的节内组织以模拟最小化的整杆，并且已被用作营养繁殖体。繁殖体是用于繁殖的植物 材料。 已经公开了用于将来自田地种植的甘蔗杆的甘蔗分生组织培养成芽群的另一种 方法（BSES，W02011/085446A1)。这种方法具有高倍增因数，其可用于加速品种释放。然而， 来自这种方法的繁殖体需要在转移到田地前先在苗圃中炼苗，这限制了它们用于大规模甘 蔗生产的实用性。 因此，需要开发用于改善掺入人工种子的植物组织活力的新型和经济型的方法以 允许直接将苗种植到土壤中。
技术实现思路
本专利技术提供人工种子以改善可再生植物组织的生长和活力并允许难以繁殖的植 物如甘蔗的规模化的种植方法。 在一个方面，本专利技术涉及人工种子，其包括一种或多种可再生植物组织、包含可降 解部分的容器、未阻塞的空间、多层、和营养物质源，并且还包括选自下列的一个或多个特 征：穿过其可再生植物组织生长的可穿透或可降解的区域、容器的单层水溶性部分、在约 1°C和50°C之间流动或蠕变的容器的区域、在可再生植物组织生长期间发生物理位移的可 分离闭合件、在容器的侧面或底部的一个或多个开口、通向在顶点处的宽度小于2cm的开 口的锥形或渐缩区域，并且其中锥形或渐缩区域的角度从相对侧测量时小于135度、和穿 过其可再生组织生长的多个柔性翼片。 在本专利技术的一个实施例中，容器、容器的区域、闭合件、或多层的层还包含下列物 质中的一种或多种、或由下列物质中的一种或多种组成：聚酯、聚酰胺、聚烯烃、纤维素、纤 维素衍生物、多糖、聚醚、聚氨酯、聚碳酸酯、聚（甲基丙烯酸烷基酯）、聚（丙烯酸烷基酯）、 聚（丙烯酸）、聚（甲基）丙烯酸、聚磷腈、聚酰亚胺、聚酐、聚胺、聚二烯、聚丙烯酰胺、聚（硅 氧烷）、聚（乙烯醇）、聚（乙烯酯）、聚（乙烯醚）、天然聚合物、嵌段共聚物、交联聚合物、 蛋白质、蜡、油、油脂、水溶性聚合物、聚（乙二醇）、聚（丙烯酸）的盐、聚（乙烯醇）、增塑 齐?、抗氧化剂、成核剂、抗冲改性剂、加工助剂、增韧剂、着色剂、填料、稳定剂、阻燃剂、天然 橡胶、聚砜、或聚硫化物；或它们的共混物；或它们的交联形式。 在本专利技术的另一个实施例中，容器还包含选自下列的组分：a)无定形聚（D，L-乳 酸）、聚（乳酸）、聚（L-乳酸）、聚（D-乳酸）、聚（内消旋-乳酸）、聚（外消旋-乳酸）、或 聚（D，L-乳酸）、聚（羟基链烷酸酯）、聚（羟基丁酸酯）、聚（羟基丁酸酯-共-戊酸酯）、 聚（己内酯）、聚（琥珀酸亚丁酯）、聚（琥珀酸亚乙酯）、聚（碳酸亚乙酯）、聚（碳酸亚丙 酯）、淀粉、明胶、热塑性淀粉、聚（对苯二甲酸亚丁酯己二酸酯）、聚（对苯二甲酸亚丙酯琥 珀酸酯）、聚（对苯二甲酸亚丙酯己二酸酯）、聚（乙烯醇）、聚（乙二醇）、纤维素、脱乙酰壳 多糖、乙酸纤维素、或丁酸乙酸纤维素，b)具有大于5摩尔％的脂族单体含量的聚酯，c)交 联形式的无定形聚（D，L-乳酸）、聚（乳酸）、聚（L-乳酸）、聚（D-乳酸）、聚（内消旋-乳 酸）、聚（外消旋-乳酸）、或聚（D，L-乳酸）、聚（羟基链烷酸酯）、聚（羟基丁酸酯）、聚 (羟基丁酸酯-共-戊酸酯）、聚（己内酯）、聚（琥珀酸亚丁酯）、聚（琥珀酸亚乙酯）、聚 (碳酸亚乙酯）、聚（碳酸亚丙酯）、淀粉、明胶、热塑性淀粉、聚（对苯二甲酸亚丁酯己二酸 酯）、聚（对苯二甲酸亚丙酯琥珀酸酯）、聚（对苯二甲酸亚丙酯己二酸酯）、聚（乙烯醇）、 聚（乙二醇）、纤维素、脱乙酰壳多糖、乙酸纤维素、丁酸乙酸纤维素、或具有大于5摩尔％ 的脂族单体含量的聚酯，d)增塑剂，其中增塑剂以小于总组合物30重量％存在，e)柠檬酸 乙酰基三丁酯、柠檬酸三丁酯、癸二酸二正辛酯、癸二酸二-2-乙基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人工种子，包括一种或多种可再生植物组织、包含可降解部分的容器、未阻塞的空间、多层、和营养物质源，并且还包括选自下列的一个或多个特征：a)可穿透或可降解的区域，所述可再生植物组织穿过所述可穿透或可降解的区域而生长，b)所述容器的单层水溶性部分，c)在约25℃和50℃之间流动或蠕变的所述容器的区域，d)在可再生植物组织生长期间发生物理位移的可分离闭合件，e)在所述容器的侧面或底部中的一个或多个开口，f)通向在所述顶点处的宽度小于2cm的开口的锥形或渐缩区域，并且其中所述锥形或渐缩区域的角度从相对侧测量时小于135度，和g)多个柔性翼，所述可再生组织穿过所述多个柔性翼而生长。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.21 US 61/5784321. 一种人工种子，包括一种或多种可再生植物组织、包含可降解部分的容器、未阻塞的 空间、多层、和营养物质源，并且还包括选自下列的一个或多个特征： a) 可穿透或可降解的区域，所述可再生植物组织穿过所述可穿透或可降解的区域而生 长， b) 所述容器的单层水溶性部分， c) 在约25°C和50°C之间流动或蠕变的所述容器的区域， d) 在可再生植物组织生长期间发生物理位移的可分离闭合件， e) 在所述容器的侧面或底部中的一个或多个开口， f) 通向在所述顶点处的宽度小于2cm的开口的锥形或渐缩区域，并且其中所述锥形或 渐缩区域的角度从相对侧测量时小于135度，和 g) 多个柔性翼，所述可再生组织穿过所述多个柔性翼而生长。2. 根据权利要求1所述的人工种子，其中所述容器、或所述容器的区域、或闭合件、或 所述多层的层还包含下列中的一种或多种：聚酯、聚酰胺、聚烯烃、纤维素、纤维素衍生物、 多糖、聚醚、聚氨酯、聚碳酸酯、聚（甲基丙烯酸烷基酯）、聚（丙烯酸烷基酯）、聚（丙烯酸）、 聚（甲基）丙烯酸、聚磷腈、聚酰亚胺、聚酐、聚胺、聚二烯、聚丙烯酰胺、聚（硅氧烷）、聚（乙 烯醇）、聚（乙烯酯）、聚（乙烯醚）、天然聚合物、嵌段共聚物、交联聚合物、蛋白质、錯、油、 脂肪、油脂、水溶性聚合物、聚（乙二醇）、聚（丙烯酸）的盐、聚（乙烯醇）、增塑剂、抗氧化 齐?、成核剂、抗冲改性剂、加工助剂、增韧剂、着色剂、填料、稳定剂、阻燃剂、天然橡胶、聚砜、 或聚硫化物；或它们的共混物；或它们的交联形式。3. 根据权利要求1所述的人工种子，其中所述容器还包含选自下列的组分： a) 无定形聚（D，L-乳酸）、聚（乳酸）、聚（L-乳酸）、聚（D-乳酸）、聚（内消旋-乳 酸）、聚（外消旋-乳酸）、或聚（D，L-乳酸）、聚（羟基链烷酸酯）、聚（羟基丁酸酯）、聚 (羟基丁酸酯-共-戊酸酯）、聚（己内酯）、聚（琥珀酸亚丁酯）、聚（琥珀酸亚乙酯）、聚 (碳酸亚乙酯）、聚（碳酸亚丙酯）、淀粉、明胶、热塑性淀粉、聚（对苯二甲酸亚丁酯己二酸 酯）、聚（对苯二甲酸亚丙酯琥珀酸酯）、聚（对苯二甲酸亚丙酯己二酸酯）、聚（乙烯醇）、 聚（乙二醇）、纤维素、脱乙酰壳多糖、乙酸纤维素、或丁酸乙酸纤维素， b) 具有大于5摩尔％的脂族单体含量的聚酯， c) 交联形式的无定形聚（D，L-乳酸）、聚（乳酸）、聚（L-乳酸）、聚（D-乳酸）、聚（内 消旋-乳酸）、聚（外消旋-乳酸）、或聚（D，L-乳酸）、聚（羟基链烷酸酯）、聚（羟基丁酸 酯）、聚（羟基丁酸酯-共-戊酸酯）、聚（己内酯）、聚（琥珀酸亚丁酯）、聚（琥珀酸亚乙 酯）、聚（碳酸亚乙酯）、聚（碳酸亚丙酯）、淀粉、明胶、热塑性淀粉、聚（对苯二甲酸亚丁酯 己二酸酯）、聚（对苯二甲酸亚丙酯琥珀酸酯）、聚（对苯二甲酸亚丙酯己二酸酯）、聚（乙 烯醇）、聚（乙二醇）、纤维素、脱乙酰壳多糖、乙酸纤维素、丁酸乙酸纤维素、或具有大于5 摩尔％的脂族单体含量的聚酯， d) 增塑剂，其中所述增塑剂以小于所述总组合物30重量％存在， e) 柠檬酸乙酰基三丁酯、柠檬酸三丁酯、癸二酸二正辛酯、癸二酸二-2-乙基己酯、琥 珀酸二-2-乙基己酯、己二酸二异辛酯、己二酸二-2-乙基己酯、戊二酸二异辛酯、戊二酸 二-2-乙基己酯、聚（乙二醇）、聚（乙二醇）单月桂酸酯、山梨醇、甘油、聚（丙二醇）、或 水， f) 两种或更多种下列物质的共聚物：己内酯、乳酸、D-丙交酯、L-丙交酯、内消旋-丙 交酯、D，L-丙交酯、癸二酸、琥珀酸、己二酸、乙醇酸、草酸、乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二 醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、2, 2,4,4-四甲基-1，3-环丁二醇、1，6-己二醇、 对苯二甲酸、间苯二甲酸、二甲基硅氧烷、琥珀酸酐、交联齐U、二异氰酸酯、或邻苯二甲酸酐， g) 抗氧化剂、成核剂、抗冲改性剂、加工助剂、增韧剂、着色剂、填料、稳定剂、或阻燃剂， h) 纸、水溶性纸、再循环纸、铜版纸、牛皮纸、蜡纸、或涂布纸， i) 两种或更多种上文组分a)至h)的组合，和 j) 包含两种或更多种上文组分a)至i)的共混物。4.根据权利要求1所述的人工种子，其中所述容器的区域、或闭合件、或所述多层的层 还包含选自下列的组分： a) 乳酸与己内酯的无规、嵌段或梯度共聚物， b) 乳酸与二甲基硅氧烷的无规、嵌段或梯度共聚物， c) 醇酸树脂， d) 聚（乙烯醇）、聚（丙烯酰胺）、聚（乙烯吡咯烷酮）、淀粉、纤维素、甘油、聚（乙二 醇）、柠檬酸、尿素、水、乙酸钠、硝酸钾、硝酸铵、肥料、琼脂、黄原胶、藻酸盐、羟丙基纤维素、 甲基纤维素、羧甲基纤维素、瓜尔胶、果胶、水溶性蛋白质、水溶性碳水化合物、水溶性合成 聚合物、明胶、或羧甲基纤维素钠、或它们的交联形式， e) 两种或更多种下列物质的共混物：聚（乙烯醇）、淀粉、纤维素、甘油、聚（乙二醇）、 聚（丙烯酰胺）、聚（乙烯吡咯烷酮）、柠檬酸、尿素、水、乙酸钠、硝酸钾、硝酸铵、肥料、琼 月旨、黄原胶、藻酸盐、羟丙基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、水溶性蛋白质、水溶性碳水 化合物、水溶性合成聚合物、明胶、交联剂、或羧甲基纤维素钠， f) 包含嵌段共聚物和油的凝胶， g) 羧甲基纤维素钠， h) 蜡浸渍的水溶性纸， i) 无定形聚（D，L-乳酸）、聚（乳酸）、聚（L-乳酸）、聚（D-乳酸）、聚（内消旋-乳 酸）、聚（外消旋-乳酸）、或聚（D，L-乳酸）、聚（羟基链烷酸酯）、聚（羟基丁酸酯）、聚 (羟基丁酸酯-共-戊酸酯）、聚（己内酯）、聚（琥珀酸亚丁酯）、聚（琥珀酸亚乙酯）、聚 (碳酸亚乙酯）、聚（碳酸亚丙酯）、淀粉、热塑性淀粉、明胶、聚（对苯二甲酸亚丁酯己二酸 酯）、聚（对苯二甲酸亚丙酯琥珀酸酯）、聚（对苯二甲酸亚丙酯己二酸酯）、聚（乙烯醇）、 聚（乙二醇）、纤维素、脱乙酰壳多糖、乙酸纤维素、丁酸乙酸纤维素；或它们的交联形式， j) 具有大于5摩尔％的脂族单体含量的聚酯， k) 交联形式的无定形聚（D，L-乳酸）、聚（...

【专利技术属性】
技术研发人员：T卡斯帕，D加斯帕雷托，LD高特内伊，R吉莫尔，B哈拉汉，DL哈拉汉，BD约翰逊，BH乔内斯，K克拉茨，P拉克斯马南，S马哈詹，BD马瑟，BA莫里斯，ML农赫兹，JA佩罗托，J许，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：美国;US