用于改善植物性能的化合物和方法技术

本发明专利技术涉及用于增加植物的生长特征、增加植物的营养物利用效率或者改善植物克服胁迫的能力的方法和组合物，其包括将包含酮基琥珀酸酯或其衍生物或其盐的组合物施加给所述的植物或所述的植物的繁殖材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 相关申请的交叉引用 本申请要求2013年8月16日提交的美国临时申请No. 61 /866，681的权益，该申请的 全部内容以引用方式并入本文。 政府的权利 本专利技术是在美国能源部授予的合同编号NO.DE-AC52-06NA25396下由政府资助完 成的。政府具有本专利技术的某些权利。
本专利技术涉及用于改善植物生长特征、增加植物的营养物利用效率或者改善植物克 服胁迫的能力的组合物和方法。
技术介绍
随着全世界人口的增长以及可利用的耕地持续被破坏或以其他方式损害，对更有 效且可维持的农业系统的需要越来越成为人类种族的首要关注。在农业系统（可以更有效 地对环境和经济挑战作出应答)的发展中，改善生物质生产、农作物产率、蛋白质含量、植物 生长率等代表了主要的目标。在植物的生长和生产中，氮被认为是重要的限制生长的元素。其为叶绿素和氨基 酸的主要成分，并且在三磷酸腺苷(ATP)和核酸中发现。植物由大气(N2气体形式）和/或由 土壤（例如肥料和有机物质的分解）中获取氮，但是仅可以使用该元素的还原形式（例如 NH3)。大气中的氮(N2)转化成氨(NH3)为"氮固定"，并且通过与植物具有共生关系的特定的 一组原核生物的酶"固氮酶"来实施。植物可以容易地同化NH 3,并使用该分子作为生产促进 植物生长和生产的重要生物学成分(例如叶绿素和氨基酸)的基础。 遗憾地，氮固定是植物获取NH3的限制步骤，因此现代农业便补充工业生产的氮 肥。肥料的广泛使用导致了全世界的生态问题，例如形成了沿海死亡区（主要是由于流入至 河流和海洋中），这对海洋野生生物具有剧烈的影响。 因此，继续需要改善的、成本有效的且生态健康的组合物和方法以改善植物生长、 生物质生产、谷粒产率等。 专利技术概述 本专利技术涉及提高植物生长特征、增加植物的营养物利用效率或者改善植物克服胁 迫的能力的方法，其包括给植物或植物的繁殖材料施加包含酮基琥珀酸酯、其衍生物或其 盐的组合物。此外，本专利技术还涉及组合物，其包含酮基琥珀酸酯或其衍生物或其盐;载体；以 及任选存在的刺激植物生长的化合物。 附图简述 图1描绘了本领域所了解的，在植物中氮的同化作用的代谢图。氮的同化作用和初 级代谢(实线)开始于谷氨酰胺合成酶(GS)-催化谷氨酸酯与氨的组合而形成谷氨酰胺。来 自谷氨酰胺的1个氮然后被提供至2-酮戊二酸，从而形成谷氨酸酯。天冬氨酸酯和天冬酰胺 由草酰乙酸酯的碳主链形成，并且1个氮来自谷氨酸酯，另1个来自谷氨酰胺。2-酮戊二酸和 酮基琥珀酸酯分别由谷氨酰胺和天冬酰氨形成(虚线）。 示意性实施方案的详细描述 本专利技术通过使植物利用可用氮的能力最大化、由此减少所需补充的量，从而消除 或减少向农作物提供工业氮补充的目前存在的生态和成本的缺点。本专利技术涉及通过向植物 或植物的繁殖材料施加包含酮基琥珀酸酯或其盐的组合物来改善植物性能的某些方面的 方法。此外，酮基琥珀酸酯的衍生物或其盐也可以用于本专利技术的方法中。 酮基琥珀酸酯(在本领域中还称为2-氧代琥珀酸酯、L-氧代琥珀酸酯、α-酮基琥珀 酸酯、3-氨基甲酰基-2-氧代丙酸酯和4-氨基-2，4-二氧代丁酸酯)具有以下结构： 此外，酮基琥珀酸酯还以二聚体的形式存在，其也在本专利技术的范围内。Ralph A Stephani and Alton Meister 1971^Structure of the dimeric a-ketoanalogue of &8口3瓜8；\13;[01016111.246:7115-7118。如本文所用，"酮基琥泊酸酯的衍生物"是指通 过化学或物理方法由酮基琥珀酸酯衍生的化学化合物。该衍生物可以为结构和/或功能类 似物。酮基琥珀酸酯的衍生物包括例如表1中列出的化合物。 表1 酮基琥珀酸酯及其衍生物可以购买或者如本文所述或通过本领域那些普通技术 人员已知的手段来合成。例如参见Meister A.，J. Biol .Chem.，（1953)200:571-589; ffeygand,Freidrich and Heinz-Jurgen Dietrich 1954Synthese von 1.5-diaza-cyclooctan-dion-(4.8)-dicarbonsaure-(2.6)Chemische Berichte 87(4):482-488。 可以使用本领域已知的任何方法来施加本专利技术的组合物，例如喷雾、灌溉、涂敷、 浸没(emers ion)、注射或它们的任意的组合。 本专利技术的方法包括提高植物的生长特征，所述的方法包括给植物或植物的繁殖材 料施加包含酮基琥珀酸酯或其衍生物或其盐的组合物。本领域那些技术人员所理解的"生 长特征"包括例如生物质、叶组织重量、结瘤数量、结瘤质量、结瘤活性、种子穗的数量、分蘖 的数量、花的数量、块茎的数量、块茎的质量、鳞茎质量、油含量、种子的数量、种子的总质 量、种子的平均质量、出叶率、根的质量、地下组织的总重量、可收获的果实或坚果的产率、 植物蛋白质和淀粉含量、生物质累积率、分蘖萌发率、分蘖生长率、果实的平均重量、发芽 率、出苗率或它们的任意的组合。在本专利技术的示例性实施方案中，所述的方法使得生物质、 叶组织重量、结瘤数量、结瘤质量、结瘤活性、种子穗的数量、分蘖的数量、花的数量、块茎的 数量、块茎的质量、鳞茎质量、种子的数量、种子的总质量、出叶率、分蘖萌发率、种子萌发率 或它们的任意的组合增加。通过采用本专利技术的组合物和方法，与缺乏本专利技术的组合物和方 法的植物生长相比，植物的生长特征提高。 本专利技术的其他实施方案涉及增加植物的营养物利用效率的方法，其包括给植物或 植物的繁殖材料施加包含酮基琥珀酸酯或其衍生物或其盐的组合物。如本文所用，"氮利用 效率(NUE)"是指每单位氮肥料的输入所产生的农作物的量度。对于大部分的农业系统而 言，超过50%至多达75%的施加于田地中的氮没有被植物利用，并丢失而滤入土壤或流入 地表水中。因此，增加 NUE会增加效率。可以通过本领域任一普通技术人员已知的方法来测量NUE。与NUE有关的一个农作 物生产的量度为肥料氮的利用效率。与NUE有关的另一个农作物生产的量度为总氮利用效 率。NUE的其他量度包括产率的不同的量度。例如NUE可以指在叶、谷粒或者其他植物组织或 器官中的蛋白质含量或浓度增加。NUE还可以指在叶、谷粒或者其他植物组织或器官中的氨 基酸含量或浓度增加。此外，在叶、谷粒或者其他植物组织或器官中的蛋白质和氨基酸含量 或浓度的组合也是NUE的量度。 本专利技术的其他实施方案涉及改善植物克服胁迫的能力的方法，其包括给植物或植 物的繁殖材料施加包含酮基琥珀酸酯或其衍生物或其盐的组合物。如本文所用，"胁迫"是 指任何不理想的外部因素。例如本专利技术的方法增加了植物克服生物胁迫的能力。"生物胁 迫"是指由其他活的有机体(例如昆虫、病毒、真菌、寄生虫、杂草和动物)对植物造成损害而 发生的胁迫。此外，本专利技术的方法还增加了植物克服生物胁迫的能力。"非生物胁迫"是指非 活的因素(例如太阳、风、火、洪水和干旱)所形成的胁迫。此外，本专利技术的方法还增加了植物 克服化学胁迫的能力，例如由于杀虫剂、杀真菌剂、除草剂、抗细菌剂或抗病毒组合物的化 学胁迫。 可以受本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提高植物的生长特征、增加植物的营养物利用效率或改善植物克服胁迫的能力的方法，其包括向所述植物或所述植物的繁殖材料施加包含酮基琥珀酸酯、其衍生物或其盐的组合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·J·恩克弗尔，
申请(专利权)人：洛斯阿拉莫斯国家安全股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US