提高植物过冷特性以防止霜冻的方法技术

在一个实施方案中，本发明专利技术涉及提高植物对低于约－２℃的温度的过冷特性的方法，包括通过在植物的能够支撑水滴的各部分上形成基本上连续的粒状材料疏水膜而防止植物附近形成冰晶，所述粒状材料具有这样一种颗粒大小分布，该分布中多达约９０％重量的颗粒的颗粒大小为约１００μｍ或更小，以及基本上连续的疏水膜的厚度为约１μｍ至约１，０００μｍ。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及提高植物过冷特性以防止冻害的方法。
技术介绍
早在二十世纪50年代中期人们就提出开发一种价格低廉，用前便于贮藏，易于使用并可防霜冻的材料。曾对许多材料进行了试验。可将它们分成几类，但通常假定这些材料或改变植物组织的冰点；或减少作物上的冰核细菌，从而抑制冰和霜的形成；或影响生长，即延缓解除锻炼或以某些‘未知作用方式’起作用。据我们所知，没有一种商品化材料能够成功地经得起科学试验的详细推敲。”(K.B.Perry，1998，Basicsof Frost and Freeze protection for horticultural crops)。HortTechnology 8(1)10-15。还可参见Warmund等，Advances inStrawberry Research 1994，第20-25页，他也发现防霜化学物质没有获得显著效果。如Perry(1998)所述，在有关防霜冻化学物质研制方面分为四个类型1)可改变植物组织或水的冰点的材料；2)减少作物表面冰核细菌群体，从而抑制作物表面上冰的生成；3)延缓解除锻炼；4)通过遗传工程增强抗寒力。涉及第一类技术的专利包括Barr等的美国专利5,133,891，该专利涉及通过施用有机化学品处理植物防霜冻；Shin等的美国专利5,276,006，该专利涉及可增强组织抗冻伤能力的冷冻保护剂组合物；Savignano等的美国专利5,653,054，它涉及包括降低水的冰点的防止植物上霜的形成的方法；Lengyel的美国专利4,597,883中涉及一种使植物的霜害减至最小程度的组合物和方法，包括使用盐基溶液降低水的冰点并抗冻结温度的细胞损伤；Artozon的美国专利5,618,330涉及植物处理组合物和方法，其中包括使用高浓度盐保护植物抗霜害；以及Suslow等的美国专利5,633,450涉及抗冻害的产几丁质酶植物。有关第二类技术的专利包括Lindow的美国专利4,432,160，其中涉及使用微生物抑制植物霜害，这种方法包括选择和使用冰核能力缺失细菌以防止冻害；以及Orser等的美国专利4,766,077，涉及由遗传操作获得的冰核能力缺失微生物，其中包括获得冰核能力缺失生物体用于植物作为防霜剂的方法。第三类技术并不直接防霜害，而是替代地在早期生长季节里延缓对霜敏感的繁殖组织的发育以使对霜敏感组织长出时已不会发生霜害。还有非化学防霜方法，包括Muscatell的美国专利4,434,345，涉及果树防霜的微波系统，通过该系统产热防止冻害，以及Donohue等的美国专利4,901,472，涉及在树干上使用绝缘垫用于保护柑橘树防霜害的方法和装置。M.Wisniewski和M.Fuller(Ice nucleation and deepsupercoolingnew insights using infrared thermography inColdAdaptedOrganismsFundamentals andApplications.Eds.R.Margesin and F.Schinner，Landes BioScience，Austin，TX)指出在植物表面上使用硅润滑脂形成防水性膜以防止冰扩散至植物并使植物过冷，因此可防霜害。然而，对植物使用硅润滑脂是有植物毒性的，因为它阻止了叶片与外界的气体交换。因此，目前仍然需要一种可防冻害，成本低，无毒并且不影响气体交换的试剂，或植物、特别是园艺作物生理上可接受的其它方法。第四类技术涉及通过植物遗传工程增强其耐寒力。Caceci等的美国专利5,932,697和5,925,540涉及合成一种可增强抗寒力的肽的方法。Guy等的美国专利5,837,545涉及合成可增强抗寒力的多肽的方法。专利技术概述在一个实施方案中，本专利技术涉及提高植物对低于约-2℃的温度的过冷特性的方法，包括通过在植物的能够支撑水滴的各部分上形成基本上连续的粒状材料疏水膜而防止植物附近形成冰晶，所述粒状材料具有这样一个颗粒大小分布，该分布中多达约90％重量的颗粒的颗粒大小为约100μm或更小，以及基本上连续的疏水膜的厚度为约1μm至约1,000μm。在另一实施方案中，本专利技术涉及提高园艺作物对低于约-3℃的温度的过冷特性的方法，包括通过在园艺作物的能够支撑水滴的各部分上施用含有粒状材料和液体的浆液而防止园艺作物附近形成冰晶；并使液体蒸发从而在园艺作物上形成基本连续的粒状材料疏水膜，所述粒状材料具有这样一个颗粒大小分布，该分布中多达约90％重量的颗粒的颗粒大小为约10μm或更小，以及基本连续的疏水膜的厚度为约3μm至约750μm。还有一个实施方案中，本专利技术涉及提高园艺作物对低于约-4℃的温度的过冷特性的方法，包括通过在园艺作物的能够支撑水滴的各部分上施用含有粒状材料、液体和助剂的浆液而防止园艺作物附近形成冰晶；并使液体蒸发从而在园艺作物上形成基本连续的粒状材料疏水膜，所述粒状材料具有这样一个颗粒大小分布，该分布中多达约90％重量的颗粒的颗粒大小为约10μm或更小，以及基本连续的疏水膜含有约25至约5000微克的粒状材料/平方厘米园艺作物表面。另外还有一个实施方案中，本专利技术涉及提高植物对低于约-2℃的温度的过冷特性的方法，包括通过在植物的至少一个能够支撑水滴的部分上形成基本连续的夹杂空气的粒状材料疏水膜而防止植物附近形成冰晶，所述粒状材料具有这样一个颗粒大小分布，该分布中多达约90％重量的颗粒的颗粒大小为约100μm或更小，以及基本连续的疏水膜的厚度为约100μm至约10,000μm。附图说明图1A-1C是根据实施例3处理后的叶片照片。图2A-2C是根据实施例4处理后的叶片照片。图3例举了用各种材料和制剂对叶面的覆盖情况。图4例举了用各种材料和制剂对叶面的覆盖情况。图5例举了用各种材料和制剂对叶面的覆盖情况。图6例举了用各种材料和制剂对叶面的覆盖情况。图7例举了霜冻后处理叶片和未处理叶片的情况。图8例举了霜冻后处理叶片和未处理叶片的情况。图9例举了霜冻后处理叶片和未处理叶片的情况。图10例举了霜冻后处理叶片和未处理叶片的情况。图11例举了霜冻后处理叶片和未处理叶片的情况。图12例举了霜冻后处理叶片和未处理叶片的情况。图13例举了霜冻后处理叶片和未处理叶片的情况。图14例举了霜冻后处理叶片和未处理叶片的情况。图15例举了处理叶片和未处理叶片的冻害情况。图16例举了处理叶片和未处理叶片的冻害情况。专利技术详述此处使用的术语“过冷”是一种物理现象，该物理现象中液态水冷却至低于0℃的温度但并不结冰。抑制了冰的形成是因为缺少诱导结冰所需的冰核或将水从这些冰核中分离出来。植物的过冷现象是一种有利的现象，因为并不是冻结温度本身引起冻害，而是植物上/内部冰晶的形成通过细胞的干燥和/或物理破裂而损害和杀死植物组织。根据本专利技术可处理的植物包括园艺作物以及特别是生长盛期的农作物，生长盛期的观赏作物，结果型农作物以及结果型观赏作物及其产品。农作物是指可获得有用产品(例如食品，饲料，纤维产品等)的植物。观赏作物是指用于装饰或风景用途的那些植物。通常，上述植物的实例包括水果，蔬菜，树，花，灌木，灌木丛，草，根，种子以及其它景观植物和观赏植物。根据本专利技术可处理的植物的任本文档来自技高网...

【技术保护点】
提高植物对低于约－２℃的温度的过冷性能的方法，包括：通过在植物的能够支撑水滴的各部分上形成基本上连续的粒状材料疏水膜而防止植物附近形成冰晶，所述粒状材料具有这样一种颗粒大小分布，该分布中多达约９０％重量的颗粒的颗粒大小为约１００μｍ或更小，以及基本上连续的疏水膜的厚度为约１μｍ至约１，０００μｍ。

【技术特征摘要】
US 1999-9-30 09/410,2831.提高植物对低于约-2℃的温度的过冷性能的方法，包括通过在植物的能够支撑水滴的各部分上形成基本上连续的粒状材料疏水膜而防止植物附近形成冰晶，所述粒状材料具有这样一种颗粒大小分布，该分布中多达约90％重量的颗粒的颗粒大小为约100μm或更小，以及基本上连续的疏水膜的厚度为约1μm至约1,000μm。2.权利要求1的方法，其中粒状材料是疏水的。3.权利要求1的方法，其中粒状材料防止水在植物表面上的聚积。4.权利要求1的方法，其中粒状材料防止冰通过植物外皮，气孔或植物外皮中的病斑的扩展。5.权利要求1的方法，其中粒状材料具有这样一种颗粒大小分布，该分布中多达约90％重量的颗粒的颗粒大小为约10μm或更小。6.权利要求1的方法，其中粒状材料包括亲水核心和疏水外表面。7.权利要求6的方法，其中亲水核心包括碳酸钙，云母，高岭土，膨润土，叶蜡石，二氧化硅，长石，砂子，石英，白垩，石灰石，硅藻土，重晶石，三水合铝和二氧化钛中的至少一种。8.权利要求6的方法，其中亲水核心包括碳酸钙，云母，滑石，含水高岭土，煅烧高岭土，膨润土，叶蜡石，白云石，二氧化硅，长石，砂子，石英，白垩，石灰石，沉淀碳酸钙，硅藻土，重晶石，三水合铝，锻制二氧化硅和二氧化钛中的至少一种。9.权利要求6的方法，其中疏水外表面包括有机钛酸盐，有机锆酸盐或铝酸盐偶联剂，有机官能硅烷，改性硅树脂液和脂肪酸及其盐中的至少一种。10.权利要求1的方法，其中植物是生长盛期的农作物，结果型农作物，生长盛期的观赏作物，以及结果型观赏作物中的至少一种。11.权利要求1的方法，其中植物是水果，蔬菜，树，花，草，根，种子以及景观和观赏植物中的至少一种。12.权利要求1的方法，其中粒状材料的中值颗粒大小为约3μm或更小。13.权利要求6的方法，其中亲水核心包括碳酸钙和煅烧高岭土中的至少一种。14.权利要求1的方法，其中粒状材料包括疏水处理的碳酸钙和疏水处理的煅烧高岭土中的至少一种。15.提高园艺作物对低于约-3℃的温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：DM格林，M威斯纽斯基，GJ普特卡，D塞古特奥斯基，
申请(专利权)人：恩格尔哈德公司，由农业部部长代表的美利坚合众国，
类型：发明
国别省市：US[美国]