引发植物抗非生物应激因素和促进生长的方法技术

本申请涉及一种通过用含有共价结合至衍生自阿司匹林的核的NO‑释放部分和H2S‑释放部分的化合物或NOSH化合物处理植物以减少该植物细胞损伤的方法。所述化合物还可用在引发植物抗非生物应激因素的方法和促进植物生长的方法中。

【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以下美国临时专利申请的优先权：2014年2月12日提交的61/939,064和2014年6月2日提交的62/006,295，将上述每篇申请的内容引入本文作为参考。专利技术背景非生物应激因素如干旱、盐渍化(salinity)和热代表了限制全球农业生产力的关键因素。仔细研究自然界中植物间的交流揭示了植物响应于非生物应激的独特策略的发展，其中最有趣的是通过引发(priming)获得改进的防御反应。引发的过程涉及在暴露于生物或非生物应激因素之前，使植物更耐受未来的暴露。引发也可以通过施加作为信号转导蛋白的天然或合成化合物以“激活”植物的防御系统来实现。虽然知道这种现象已经很多年了，但最近才有人建议，引发可以提高农作物对田地中环境应激的抵抗力。需要新的引发剂，其更好地使植物为暴露于非生物应激因素做好准备。还需要从播种到植物成熟的整个过程中促进植物生长的新的低成本方法。专利技术概述本专利技术涉及一种减少植物细胞损伤的方法，所述方法包括将植物用组合物处理，所述组合物包含含有共价结合至衍生自阿司匹林的核的NO-释放部分和H2S-释放部分的化合物。在优选的实施方案中，含有共价结合至衍生自阿司匹林的核的NO-释放部分和H2S-释放部分的化合物为式I化合物：其中：每个p和q独立地为0或1；每个L1和L2独立地为连接基，所述连接基为-C(O)-、-(CH2)m-、-(CH2)m-O-、-(CH2)m-C(O)-、-(CH2)m-C(O)O-、-(CH2)m-OC(O)O-、-C(O)-(CH2)m-O-、-C(O)-(CH2)m-C(O)-、-OC(O)-(CH2)m-O-、-OC(O)-(CH2)m-C(O)-或-OC(O)-(CH2)m-C(O)O-，其中m为1、2、3、4、5、6或7；X为H2S-释放部分或NO-释放部分；Y为NO-释放部分或H2S-释放部分，条件是X和Y不同时为H2S-释放部分或NO-释放部分；Z为O或NH；且每个R1、R2、R3和R4独立地为H、卤素、C1-C10烷基或N(R)2，其中R为H或C1-C10烷基。优选地，H2S-释放部分为且NO-释放部分为-NO、-C(O)-(CH2)n-ONO2、-O-(CH2)n-ONO2、-(CH2)n-ONO2、-C(O)-CH2-C(CH3)2-SNO、-NH-CH2-C(CH3)2-SNO、-CH2-C(CH3)2-SNO、其中n为1、2、3、4、5、6或7；Ra为H、C1-C10烷基、芳基、S(O)2-芳基、CN或CON(Rb)2；并且每个Rb独立地为H或C1-C10烷基。在另一个优选的实施方案中，X为Y优选为-C(O)-(CH2)n-ONO2。本专利技术的优选化合物包括：本专利技术还涉及一种引发植物抗非生物应激因素的方法，所述方法包括用组合物处理该植物，所述组合物包含含有共价结合至衍生自阿司匹林的核的NO-释放部分和H2S-释放部分的化合物。该非生物应激因素优选为干旱、盐渍化、热，或它们的组合。优选的化合物如上所述。下面的化合物NOSH也可用于减少植物细胞损伤的组合物中。NOSH也可用于引发植物抗非生物应激因素的组合物中。本专利技术还涉及促进植物生长的方法，所述方法包括用组合物处理该植物，所述组合物包含含有共价结合至衍生自阿司匹林的核的NO-释放部分和H2S-释放部分的化合物或包含NOSH。优选的化合物如上所述。附图说明图1通过进行或未进行NOSH/NOSH-阿司匹林预处理(溶于70％(v/v)MetOH中)(n＝3)的干旱应激的蒺藜苜蓿(M.truncatula)植物中的叶片MDA含量表示的细胞损伤。图2通过进行或未进行NOSH-阿司匹林预处理(溶于30％(v/v)MetOH中)(n＝3)的干旱应激的蒺藜苜蓿植物中的叶片MDA含量表示的细胞损伤。图3用20％丙酮(a)或20％DMSO(b)处理在蒺藜苜蓿植物叶片中产生的中毒症状(表现为萎黄病)。图4在进行或未进行NOSH/NOSH-阿司匹林预处理(溶于70％(v/v)MetOH中)(n＝3)的干旱应激的蒺藜苜蓿植物叶片中的过氧化氢含量。图5在进行或未进行NOSH/NOSH-阿司匹林预处理(溶于30％(v/v)MetOH中)(n＝3)的干旱应激的蒺藜苜蓿植物叶片中的过氧化氢含量。图6在进行或未进行NOSH-A预处理(溶于30％(v/v)MetOH中)(n＝3)的干旱应激的蒺藜苜蓿植物叶片中的脯氨酸含量。图7与干旱应激的样品相比，用NOSH-A(溶于30％(v/v)MetOH中)预处理的、干旱应激的蒺藜苜蓿植物叶片中的实时RT-PCR相关基因表达水平。CAT＝过氧化氢酶，Cu/ZnSOD＝Cu/Zn超氧化物歧化酶，FeSOD＝Fe超氧化物歧化酶，cAPX＝胞液抗坏血酸过氧化物酶，P5CS和P5CR是脯氨酸生物合成中涉及的主要的酶。图8实验方案的示意图。图9在受到干旱应激后的第6天样品组的表型。图10在第7天(6天干旱应激+1天再浇灌/恢复)样品组的表型。图11在第13天(两波干旱应激后)样品组的表型。图12在第6天(干旱应激)和第7天(恢复)，植物的叶绿素荧光和气孔导度水平。图13通过进行或未进行NOSH/NOSH-阿司匹林预处理的紫苜蓿(M.saiva)植物中的叶片MDA含量表示的细胞损伤。图14在进行或未进行NOSH/NOSH-阿司匹林预处理的条件下，第6天(干旱应激)和第7天(恢复)的干旱应激的紫苜蓿植物叶片中过氧化氢(A)和一氧化氮(B)的含量。图15在进行或未进行NOSH/NOSH-阿司匹林预处理的条件下，第6天(干旱应激)和第7天(恢复)的干旱应激的紫苜蓿植物叶片中脯氨酸的含量。图16在进行或未进行NOSH/NOSH-阿司匹林预处理的条件下，第6天(干旱应激)和第7天(恢复)的干旱应激的紫苜蓿植物叶片中超氧化物歧化酶(SOD；A)和过氧化氢酶(CAT；B)的酶活性。图17与对照植物相比，在进行或未进行NOSH/NOSH-阿司匹林预处理的条件下，第6天(干旱应激)和第7天(恢复)的干旱应激的紫苜蓿植物叶片中的实时RT-PCR相关基因表达。NR＝硝酸还原酶，GST17＝谷胱苷肽S-转移酶17，Cu/ZnSOD＝Cu/Zn超氧化物歧化酶，FeSOD＝Fe超氧化物歧化酶，APX＝胞液抗坏血酸过氧化物酶，PIP＝水通道蛋白。图18用水或20％(v/v)丙酮处理的单株植物的叶系。图19用10μΜNOSH处理的单株植物的叶系。图20用10μΜNOSH-A处理的单株植物的叶系。图21用100μΜNOSH或NOSH-A处理的单株植物的叶系。图22对照植物和用10μΜNOSH或NOSH-A处理的植物的叶面积分析。莲座区域(rosette area)表示每株植物的总叶片面积(叶片在植株基部形成莲座–任何可能出现在花茎上的叶片不包括在莲座中，虽然当在23DAS采样时叶片通常不会沿茎发展)。专利技术详述在一个实施方案中，本专利技术涉及一种减少植物细胞损伤的方法，所述方法包括将植物用组合物处理，所述组合物包含含有共价结合至衍生自阿司匹林的核的NO-释放部分和H2S-释放部分的化合物。植物可为任何类型的植物。优选的植物为陆生植物，因为它们受非生物应激因素如干旱、盐渍化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减少植物细胞损伤的方法，所述方法包括将植物用组合物处理，所述组合物包含含有共价结合至衍生自阿司匹林的核的NO‑释放部分和H2S‑释放部分的化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.12 US 61/939,064;2014.06.02 US 62/006,2951.一种减少植物细胞损伤的方法，所述方法包括将植物用组合物处理，所述组合物包含含有共价结合至衍生自阿司匹林的核的NO-释放部分和H2S-释放部分的化合物。2.根据权利要求1的方法，其中含有共价结合至衍生自阿司匹林的核的NO-释放部分和H2S-释放部分的化合物为式I化合物：其中：每个p和q独立地为0或1；每个L1和L2独立地为连接基，所述连接基为-C(O)-、-(CH2)m-、-(CH2)m-O-、-(CH2)m-C(O)-、-(CH2)m-C(O)O-、-(CH2)m-OC(O)O-、-C(O)-(CH2)m-O-、-C(O)-(CH2)m-C(O)-、-OC(O)-(CH2)m-O-、-OC(O)-(CH2)m-C(O)-或-OC(O)-(CH2)m-C(O)O-，其中m为1、2、3、4、5、6或7；X为H2S-释放部分或NO-释放部分；Y为NO-释放部分或H2S-释放部分，条件是X和Y不同时为H2S-释放部分或NO-释放部分；Z为O或NH；且每个R1、R2、R3和R4独立地为H、卤素、C1-C10烷基或N(R)2，其中R为H或C1-C10烷基。3.根据权利要求2的方法，其中所述H2S-释放部分为NO-释放部分为-NO、-C(O)-(CH2)n-ONO2、-O-(CH2)n-ONO2、-(CH2)n-ONO2、-C(O)-CH2-C(CH3)2-SNO、-NH-CH2-C(CH3)2-SNO、-CH2-C(CH3)2-SNO、其中n为1、2、3、4、5、6或7；Ra为H、C1-C10烷基、芳基、S(O)2-芳基、CN或CON(Rb)2；并且每个Rb独立地为H或C1-C10烷基。4.根据权利要求3的方法，其中X为5.根据权利要求4的方法，其中Y为-C(O)-(CH2)n-ONO2。6.根据权利要求2的方法，其中所述化合物为：7.一种引发植物抗非生物应激因素的方法，所述方法包括将所述植物用组合物处理，所述组合物包含含有共价结合至衍生自阿司匹林的核的NO-释放部分和H2S-释放部分的化合物。8.根据权利要求7的方法，其中所述非生物应激因素为干旱、盐渍化、热，或它们的组合。9.根据权利要求8的方法，其中所述含有共价结合至衍生自阿司匹林的核的NO-释放部分和H2S-释放部分的化合物为式I化合物：其中：每个p和q独立地为0或1；每个L1和L2独立地为连接基，所述连接基为-C(O)-、-(CH2)m-、-(CH2)m-O-、-(CH2)m-C(O)-、-(CH2)m-C(O)O-、-(CH2)m-OC(O)O-、-C(O)-(CH2)m-O-、-C(O)-(CH2)m-C(O)-、-OC(O)-(CH2)m-O-、-OC(O)-(CH2)m-C(O)-或-OC(O)-(CH2)m-C(O)O-，其中m为1、2、3、4、5、6或7；X为H2S-释放部分或NO-释放部分；...

【专利技术属性】
技术研发人员：K卡士菲，V福托普洛斯，
申请(专利权)人：纽约城市大学研究基金会，塞浦路斯科技大学，
类型：发明
国别省市：美国;US