增强植物对环境应激的抗性和耐受性的N-乙酰半胱氨酸酰胺(NAC酰胺)制造技术

将有效的抗氧化剂Ｎ－乙酰半胱氨酸酰胺（ＮＡＣ酰胺）或其生理学上可接受的衍生物、盐或酯局部或外源性施用于植物或其部分，以减轻或预防植物或农作物对环境生物和非生物应激如极端的温度、干旱、潮湿、霜冻、暴雨以及各种害虫和病原体的存在或入侵的不利反应。此类环境应激可引起植物细胞的氧化应激和自由基的相关产生（或积累），损伤植物细胞和组织，并可导致植物死亡。ＮＡＣ酰胺减轻、预防、缓解或者对抗此类氧化应激和自由基产生，氧化应激和自由基产生对植物的总体生长和活力产生不利影响。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】增强植物对环境应激的抗性和耐受性的N-乙酰半胱氨酸酰胺(NAC酰胺) 专利
本专利技术一般涉及采用环境安全抗氧化剂处理植物或农作物，使 其对各种环境应激包括但不限于植物害虫、病原体、恶劣气候、土 壤、生长和生存条件更具有抗性和耐受性。专利技术背景象大多数有生命的有机体一样，植物经受生物和非生物的各种 环境应激和攻击。生物应激包括害虫如昆虫、蜘蛛(amchnids)和线虫 (nematodes)以及病原体如纟田菌、病毒、真菌禾口支原体(mycoplasms)。 非生物应激包括极端的温度和气候条件，如干旱、霜冻、雨水过多、 潮湿和炎热。每年这些应激引起农作物生产损失或减产，导致价值 数十亿美元的植物损失。因此，控制此类应激对有价值的植物和农 作物的不利影响受到经济和环境两个方面的关注。自第二次世界大战以来，保护植物免受环境中生物和非生物应 激因素影响的控制措施主要利用合成的毒性化学药品如农药。每年 使用的农药已经增加至超过544百万千克。但是，市场上农药价格昂贵，所以广泛使用的费用高。而且，因为农药在环境中持续存在 及其潜在毒性，所以它们对动物和人具有不断增加的健康风险。与农药使用有关的相关的经济成本和健康风险已经引起人们不 断增加对保护植物和农作物的^齐代策略的关注。 一个这样的替代策略是探索和研发使植物增加其自身防御机制的方法。为此，已从分 子上将植物经基因工程改造为表达对大多数害虫、农药和环境应激 具有抗性的蛋白质、酶和多肽。已知某些应激性刺激将增加植物对病原体的抗性有一段时间了 。例如，在1940年，Muller和Borges发现植物抗毒素。(Muller, K.O. 和Borges， H. Arb, Biol. Reichsanst Land-u Forstwiss. 23:189-231 (1940))。植物抗毒素的发现从生物化学角度解释了植物中所观察到 的可诱导的防御反应。后来已经显示暴露于各种生物或非生物应激(即 外部诱引剂(exo-elicitors))将导致植物合成和蓄积植物抗毒素。这些 植物抗毒素发挥拒食剂和抗生素特性，其对植物有保护作用并转而 对真菌、细菌、较高级的-植物细胞、还有动物细胞有毒。(J. Ebel，Phytoalexin Synthesis: The Biochemical Analysis of the Inductive Process: Ann. Rev. Phytopathol, 24:235-64, 1986)。除了植物抗毒素之外，这些外部诱引剂还诱导其它化学防御机制，如蛋白酶抑制剂和模拟激素 (hormone mimics)。已经研究的生物外部诱引剂包括大雄疫霉菌大豆变种 (Phytophthora megasperma var. sojae)(一种真菌)(Klarman, W.L., Netherlands Jour. Plant Pathol， 74:171-175 (1968); Chamberlain, D.W.和 丄D. Paxton, Phytopathology, 58:1349-1350 (1968》；黄瓜才艮结线虫 (Meloidogyne incognita)(—种纟戈虫)，(Kaplan, D.等，Physiol. Plant Pathol., 16:309-318, 1980); 丁香假单胞菌大豆致病变种(Pseudomonas syringae pv. glycinea)(—种细菌)(Holliday， M.J.等，Physiol. Plant Pathol.， 18:279-287， 1981);几种昆虫(Kogan， M.和J. Paxton,在P. A. Hedin (编辑)，Plant Resistance to Insects, Amer. Chem. Soc, Wash., D. C. 1983);荨麻叶螨(Tetranychus urticae)(—种螨)(Hildebrand, D.F.等， Jour. Econ. Entomol., 79:1459-1465, 1986);和墨西哥豆瓢虫(Epilachna varivestis)(一种昆虫)(Chiang, H.S.等，Jour. Chem. Ecol., 13:741-749, 1987)。虽然在实验中已经显示此类生物外部诱引剂可增加植物抗性， 但它们可能本身就是植物的害虫或病原体。而且，在最佳环境下将 难以大规模生产在实际应用所需浓度下仍发挥均一活性的生物外部诱引剂，而且费用昂贵。因此，目前生物外部诱引剂不是有毒农药 的令人满意的替代品。非生物外部诱引剂也从以下物质被鉴别出来杀真菌剂和杀真菌的分解产物(Reilly, J丄和W.L. Klarman, Phytopathology, 62:1113-Ul5, 1972)。代森锰、乙二胺、聚乙烯(硫代氨曱酰基)一硫化物(PTM) 和苯菌灵是此类杀真菌剂的代表。紫外线照射对大豆有效(Bridge, M. A.和W丄.Klarman, Phytopathology, 63: 606-609, 1973)。其它非生物 外部诱引剂包括氯化汞(Moesta, P.和H. Grisebach, 286:710-711, 1980);三氟羧草醚和氧氟吩除草剂(Komives, T.和J. E. Casida, Jour. Agric. Food Chem.， 31:751-755, 1983); 二硫苏糖醇(DTT)， N-乙基马 来酰亚胺(NEM)，对羟基汞基苯曱酸(PHMB)和对氯汞苯甲酸(PMBS) (Stoessel, P. Planta, 160:314-319, 1984);和葡聚糖分子(Grisebach, H. 等，UCLA Symp. Mol. Cell Biol Ser. 22: 275-290, 1985)。不幸的是， 这些实验性的、非生物外部诱引剂在环境中持久存在，且对植物和 动物生物机体都有毒。因此，虽然可用于研究，但这些化合物和物 质不能避免或减少有毒农药已经存在的问题。出于农业及相关努力的目的，需要用各种外源性化学物质处理 植物。本文定义的外源性化学物质是天然或合成得到的化学物质， 其被施用于植物是为了将该物质传递至植物内 一处或多处 > 在那里 物质表现出一些需要的生物活性。外源性化学物质的实例包括但不 限于化学农药(如除草剂、灭藻剂、杀真菌剂、杀菌剂、杀病毒剂、 杀虫剂、杀螨剂、杀线虫剂和杀软体动物剂)、植物生长调节剂、月巴 料和营养素、杀配子剂、脱叶剂、干燥剂及其混合物等。许多外源性化学物质或制剂被施用于植物叶面(即叶子和通常在 地面上的植物的其它非木质部分)，在或者接近或者远离应用部位的 植物中具有作用位点。此类物质或制剂被称为叶面施加的外源性化 学物质。优选充分和有效地施加或传递外源性叶面施用的物质或制 剂，以便达到植物内的作用位点，在那里外源的物质或制剂的生物 效应可以在植物中被利用和发4军作用。理想的是，随时间的推移， 使该物质或制剂的施用率降低，同时不影响生物学功效的连贯性。 减少农药特别是除草剂使用对农业产业的压力在关于该主题的专题报告会中得到证实，如Sympo本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增加植物对生物或非生物环境应激的抗性或耐受性的方法，该方法包括将有效诱导植物中所述抗性或耐受性的量的Ｎ－乙酰半胱氨酸酰胺（ＮＡＣ酰胺）给予所述植物表面的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-4-21 60/673,560书中限定的所有主题都是示范性的，而没有限制 性意义。权利要求1.一种增加植物对生物或非生物环境应激的抗性或耐受性的方法，该方法包括将有效诱导植物中所述抗性或耐受性的量的N-乙酰半胱氨酸酰胺(NAC酰胺)给予所述植物表面的步骤。2. 权利要求l的方法，其中所述生物环境应激选自一种或多种 害虫或病原体。3. 权利要求2的方法，其中所述害虫包括昆虫、蜘蛛或线虫。4. 权利要求2的方法，其中所述病原体包括细菌、病毒、真菌 或支原体。5. 权利要求l的方法，其中所述非生物环境应激是极端的温度 或气候条件。6. 权利要求5的方法，其中所述应激包括干旱、霜冻、暴雨、 冰雹、湿气、潮湿或炎热中的一种或多种。7. 权利要求l的方法，其中所述应激包括过量的盐度、过量的 矿物质、土壤中营养素缺乏、生长培养基中营养素缺乏。8. 权利要求l的方法，该方法还包括一种或多种增强剂。9. 权利要求8的方法，其中一种或多种增强剂包括蒽醌化合物、 抗坏血酸盐、生育酚、维生素C或维生素E。10. 权利要求l的方法，其中所述植物表面包括植物的树叶、叶 子、茎、根、花、芽和蒂。11. 权利要求1的方法，其中NAC酰胺通过浸透植物的根系、 喷洒植物或者直接施用于植物表面而给予。12. —种增加植物对一种或多种害虫、病原体或非生物环境应激 的抗性或耐受性的方法，该方法包括将有效增加植物的抗性或耐受 性的量的含N-乙酰半胱氨酸酰胺(NAC酰胺)的溶液喷洒植物的地面 以上部分的步骤。13. 权利要求12的方法，其中NAC酰胺的存在量为10-6-10-4M。14. 权利要求12的方法，其中所述害虫包括昆虫、蜘蛛或线虫。15. 权利要求12的方法，其中所述病原体包括细菌、病毒、真菌或支原体。16. 权利要求12的方法，其中所述非生物环境应激是极端的温 度或气候条件。 '17. 权利要求16的方法，其中所述应激包括干旱、霜冻、暴雨、 冰雹、湿气、潮湿或炎热中的一种或多种。18. 权利要求16的方法，其中所述应激包括过量的盐度、过量 的矿物质、土:t裏中营养素缺乏、生长培养基中营养素缺乏。19. 权利要求12的方法，该方法还包括增强剂。20. 权利要求19的方法，其中所述增强剂包括一种或多种环境 安全抗氧化剂，其选自蒽醌化合物、抗坏血酸盐、生育酚、维生素C 或维生素E。21. —种增加植物对一种或多种害虫、病原体或非生物环境应激 的抗性或耐受性的方法，该方法包括将足以增加植物对所述一种或 多种害虫、病原体或非生物环境应激的抗性或耐受性的量的N-乙酰 半胱氨酸酰胺(NAC酰胺)施用于植物茎部的步骤。22. 权利要求21的方法，其中所述害虫包括昆虫、蜘蛛或线虫。23. 权利要求21的方法，其中所述病原体包括细菌、病毒、真 菌或支原体。24. 权利要求21的方法，其中所述非生物环境应激是极端的温 度或气候条件。25. 权利要求24的方法，其中所述应激包括干旱、霜冻、暴雨、 水雹、湿气、潮湿或炎热中的一种或多种。26. 权利要求24的方法，其中所述应激包括过量的盐度、过量的矿物质、土壤中营养素缺乏、生长培养基中营养素缺乏。27. 权利要求21的方法，该方法还包括一种或多种增强剂。28. 权利要求27的方法，其中所述一种或多种增强剂包括蒽醌 化合物、抗坏血酸盐、生育酚、维生素C或维生素E。29. —种将外源性N-乙酰半胱氨酸酰胺(NAC酰胺)或其衍生 物、盐或酯单独或与一种或多种增强剂联合用于处理植物或农作物 的方法，该方法包括以下步骤(a)将含NAC酰胺或其衍生物、盐或 酯的组合物施用于植物或农作物的表面或叶面；和(b)将生物学有效30. 权利要求29的方法，其中所述NAC酰胺是水溶性的。31. 权利要求29的方法，其中所述增强剂以基本不拮抗或抑制 NAC酰胺的生物学效应的基本无植物毒性的量存在。32. 权利要求29...

【专利技术属性】
技术研发人员：格伦A戈尔茨坦，
申请(专利权)人：格伦A戈尔茨坦，
类型：发明
国别省市：US[美国]