通过调节植物激素水平、比率和/或辅因子来改善植物生长和作物生产力的方法技术

在农业中当温度和湿度偏离标准情况时发生两个事件，即植物生长受损害和疾病盛行。植物生长的Ｓｔｏｌｌｅｒ模型指出适当的激素平衡对最适的生长和性状是必须的。当生长条件偏离了标准，激素平衡改变且植物生长受损害。本发明专利技术提供证据支持这个模型并解释激素水平和植物生长之间的关系。对这种关系的清楚了解将促进目标是消除这些问题的作物处理。尽管我们不能控制气候，但我们能通过操控不同植物组织中植物激素的水平和／或比率来控制由环境胁迫造成的损伤。通过调节激素的水平和／或比率，特别是根组织中的生长素和细胞分裂素，我们能帮助植物克服这种环境胁迫或对其作出补偿。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过调节植物激素水平、比率和/或辅因子来改善植物生长和作物生产力的方法
技术介绍
I.专利
本专利技术一般地涉及通过调节植物激素水平和/或比率来提高植物生长和作物生产力(productivity)的方法。这些方法对于提高植物对昆虫和病原体侵袭的抗性，并且，同时，通过控制植物激素来改善植物生长也是有用的。更具体地，本专利技术涉及通过向植物组织施用有效量的一种或多种植物激素而达到那些目标的方法。或者，通过向植物组织施用影响植物组织中一种或多种植物激素水平的其它物质，使所述激素进入理想范围而实现这些目标。I.背景描述植物激素已被认识并研究多年。植物激素可归于下列五类之一生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸和乙烯。长期以来将乙烯与果实成熟和叶子脱落相关联。脱落酸导致冬芽形成，引发种子休眠，控制气孔开闭和诱导叶子衰老。赤霉素，主要是赤霉酸，与打破种子休眠和刺激茎中细胞伸长有关。已知赤霉素还导致矮小植物伸长至正常尺寸。细胞分裂素，例如，玉米素，主要在植物的根部产生。细胞分裂素刺激茎上低处侧芽的生长，促进细胞分裂和叶子伸展并延迟植物老化。细胞分裂素还通过引起分生组织的新生长而提高生长素的水平，其中生长素合成于所述分生组织。生长素，主要是吲哚-3-乙酸(IAA)促进细胞分裂和细胞伸长二者，并维持顶端优势。生长素还刺激维管形成层的二次生长，诱导不定根的形成和促进果实生长。生长素和细胞分裂素有复杂的相互作用。已知生长素与细胞分裂素的比率将控制细胞在组织培养物中的分化。生长素在枝条顶端(shoot apex)合成，而细胞分裂素主要在根端合成。因而，通常生长素与细胞分裂素的比率在枝条(shoot)中高，而在根中低。如果通过增加生长素的相对量而改变生长素与细胞分裂素的比率，则根生长被刺激。另一方面，如果通过增加细胞分裂素的相对量而改变生长素与细胞分裂素的比率，则枝条生长被刺激。最常见的天然存在的生长素是吲哚-3-乙酸(IAA)。然而，已知其它合成的生长素，包括吲哚-3-丁酸(IBA)；萘乙酸(NAA)；2，4-二氯苯氧乙酸(2，4-D)和2，4，5-三氯苯氧乙酸(2，4，5-T或橙剂(agent orange))。尽管这些被当作合成的生长素，应认识到IBA确实天然存在于植物组织中。数十年来，这些合成生长素中的许多已被用作除草剂，引起加速的和过大的植物生长，随后植物死亡。当橙剂在越战中被美国陆军和空军广泛用于森林采伐应用中时它受到广泛关注。2，4-D在许多用于家庭园丁使用的市售除草剂中有持续的应用。化合物基于它们在植物中的生物活性而被分类为生长素。用于分类的主要活性包括刺激细胞生长和伸长。生长素自19世纪开始被研究。查尔斯·达尔文注意到草的胚芽鞘向单向光源生长。他发现向光源弯曲的生长响应发生于植物顶端下部的生长区，即使是所述顶端接受到了光刺激。达尔文提出有一种化学信号在植物顶端和生长区之间传递。该信号后来被鉴定为生长素。对于细胞分裂，所有的植物都需要一定比率的生长素，即IAA，与细胞分裂素。尽管所述比率可以变化，众所周知对于细胞分裂，在顶端分生组织中的IAA与细胞分裂素的比率一定远大于在根部分生组织中的比率。对于细胞分裂，植物的每个部分可需要不同的IAA与细胞分裂素比率。例如，茎、果实、籽粒(grain)和其它植物部分中的细胞分裂可以需要不同的比率。实际上，据估计对于顶端分生组织细胞分裂，该比率可能相当高，实际上，比根细胞分裂必需的比率高1000倍。虽然还不知道这个比率被决定的机制，其它激素和酶可能涉及其感受。植物通常在约68到约87(约21-30℃)的温度上生长得最好。推测在这个温度范围中植物产生足量的生长素，特别是IAA，以维持正常生长。尽管理想的温度随不同的物种而不同，农作物植物典型地在前述范围中生长得最好。尽管温度是重要的因素，还应当注意其它环境因素能影响细胞分裂。植物的含湿量，营养状态(特别是可利用氮的水平)，植物上的光强度和植物的年龄，与温度一起，都影响植物产生植物激素的能力，所述植物激素包括支配细胞分裂的IAA和细胞分裂素。当温度升高到约90以上(约31℃以上)或降到约68以下(21℃)时，植物生长和细胞分裂减慢。当温度进一步在约90以上升高和在约68以下下降时，IAA和其它植物激素的产生加速下降。因此，如果不是不可能的话，在约100以上的温度上获得新的细胞生长变得困难。相似地，温度显著降到约68以下时细胞分裂减慢并随后停止。在具备充足湿度和温度，即温度在约70和90之间的正常生长条件期间，植物将产生丰富的IAA。细胞分裂可以被IAA和其它植物激素产生的其它抑制性化合物进一步阻止。当温度升高到约90以上或在约68以下时，植物产生IAA的能力迅速降低。植物在生长过程中对光作出响应。植物主要利用红光波长范围的光来促发正长的植物生长。其还决定植物的光周期现象。当植物在田地里以比较高的密度间隔时，在植物部分上的红波长光(red wavelength light)因相邻植物间的遮蔽效应而减少。这导致被遮蔽的植物寻求更多的日光并因为被遮蔽植物迅速生长以寻求更多日光而导致节间长度的伸长。众所周知生长素(特别是IAA)从植物组织的向光侧移向背光侧。当田间植物中较低植物部分的遮蔽变得显著时，IAA在植物体中从新顶端分生组织向下快速移动。IAA的向下移动将取决于植物末端发生遮蔽的数量。由于赤霉酸在植物中趋于向红波长光最丰富处迁移，它将在植物中趋于朝着顶端分生组织向上移动。这又促发了IAA朝着植物被遮蔽的部分向下更快移动。IAA向下移动的程度将取决于植物顶端分生组织的位置。如果顶端分生组织处于相对于植物冠部更垂直处，IAA的向下移动将更大。如果顶端分生组织处于相对于植物冠部更水平处，IAA的移动就会较少。如果枝条或冠檐上的顶端分生组织向下弯曲，IAA很难克服重力移动，因此它的向下移动将受到限制。当植物快速生长于湿度充足、温度理想和氮肥丰富的条件下时，生长素被有效地运输出它们被代谢的组织并在植物中向下移动。这导致了生长素的再分布并降低了产生生长素的组织中的生长素水平。结果是生长素水平不足的组织。本专利技术基于植物生长的Stoller模型。此模型开发自田间观察和科学文献分析的结合。此模型考虑了已发表的植物激素水平数据并将它们与由这些激素水平变化所导致的可观察到的植物生长相联系。尽管在上个世纪里已经有许多关于植物激素的研究，这是我们所知的第一个将植物激素水平与田间观察到的植物生长应答直接联系的综合模型。此模型还首次提供一种可行的方法，用天然植物激素来控制田间植物的生长以产生理想的生长。尽管基于文献有许多研究，这类研究的大多数只研究一种激素或在一个非常确定的事件中一个亚类激素的相互作用的特性。另外这些已发表的工作中的大多数是在实验室里通过模式植物完成，或是在体外被切除的或断裂的植物组织中完成。此前从未公开发表过一个模型将广泛的激素应答在发育事件中相互联系起来，并关注于改变这些应答通过产生更理想的生长来影响作物产量。理想的植物生长被定义为在理想的温度、湿度、光照和营养平衡条件下发生的生长，并表现为根和枝条组织二者的充分生长，从而在任何生长阶段中一个组织都不会以另一个组织为代价而占据优势。在理想生长中植物既不被病原体感染也不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种限制马铃薯植物的藤过度生长的方法，其包括：　　　　控制马铃薯植物根质量中生长素与细胞分裂素的比率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-8-22 60/497,150;US 2003-10-2 10/677,708;US1.一种限制马铃薯植物的藤过度生长的方法，其包括控制马铃薯植物根质量中生长素与细胞分裂素的比率。2.权利要求1的方法，其中通过向所述植物根部或向所述根生长的根中土壤施用生长素来增加根质量中生长素与细胞分裂素的比率。3.权利要求2中的方法，其中所述生长素与金属一起施用，所述金属选自由碱土金属、过渡金属、硼及其混合物组成的组。4.权利要求1的方法，其中通过在种植前以有效限制藤过度生长并提高马铃薯块茎生长的量向马铃薯块茎施用生长素来控制生长素与细胞分裂素的比率，但其中所述量不足以负面影响所述植物的生长。5.权利要求1的方法，其中通过以有效限制藤过度生长并增加马铃薯块茎生长的量向所述植物的根施用生长素来控制生长素与细胞分裂素的比率，但其中所述的量不足以负面影响所述植物的生长。6.一种控制植物节间长度的方法，其包括以有效改变节间长度的量向植物的组织施用植物激素，所述植物激素选自由生长素，赤霉素及其混合物组成的组。7.权利要求6的方法，其中所述植物激素与金属一起施用，所述金属选自由碱土金属、过渡金属、硼及其混合物组成的组。8.权利要求6的方法，其包括以有效减少所述节间长度的量添加生长素。9.权利要求6的方法，其包括以有效增加所述节间长度的量施用赤霉素。10.权利要求6的方法，其中所述激素被施用于所述植物的根部。11.权利要求6的方法，其中所述激素被施用于所述根所生长的土壤。12.一种控制植物顶端生长的方法，其包括以有效改变顶端生长的量向所述植物的根部施用植物激素。13.权利要求12的方法，其中所述植物激素与金属共同施用，所述金属选自由碱土金属、过渡金属、硼及其混合物组成的组。14.权利要求12的方法，其包括以有效降低顶端生长的量添加生长素。15.权利要求12的方法，其包括以有效增加顶端生长和/或分枝的量添加细胞分裂素。16.权利要求12的方法，其中所述植物激素被施用于所述植物的根部。17.权利要求12的方法，其中所述激素被施用于所述根所生长的根部。18.一种控制座花的方法，其包括向植物的花喷雾水溶液，所述水溶液以足以提高所述植物上座果的量包含植物激素。19.权利要求18的方法，其中所述激素溶液还包含金属，所述金属选自由碱土金属、过渡金属、硼及其混合物组成的组。20.权利要求18的方法，其中所述激素是生长素并且所述量不足以负面影响所述植物的生长。21.权利要求18的方法，其中所述激素是细胞分裂素，其在座花后被施用于所述植物的根部。22.一种操控植物构型以改变植物及其果实生长的方法，其包括以有效改变植物生长从而产生理想结果的量在种植前向植物的种子或块茎或种植后向植物的根、叶、花或果实施用一种或多种植物激素，所述理想结果选自由增加根尺寸、延长根寿命、改变节间长度、增加侧分枝、调节新顶端生长的出现、提高果实品质及其组合组成的组，其中所述量不足以负面影响植物组织的生长。23.权利要求22的方法，其中所述植物激素选自由生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸及其混合物组成的组。24.权利要求23的方法，其中所述生长素选自由天然生长素、合成生长素、生长素代谢物、生长素前体、生长素衍生物和它们的混合物组成的组。25.权利要求24的方法，其中所述生长素是天然生长素。26.权利要求25的方法，其中所述天然生长素是吲哚-3-乙酸。27.权利要求24的方法，其中所述生长素是合成生长素。28.权利要求27的方法，其中所述合成生长素选自由吲哚丙酸，吲哚-3-丁酸，苯乙酸，萘乙酸(NAA)，2，4-二氯苯氧乙酸，4-氯吲哚-3-乙酸，2，4，5-三氯苯氧乙酸，2-甲基-4-氯苯氧乙酸，2，3，6-三氯苯甲酸，2，4，6-三氯苯甲酸，4-氨基-3，4，5-三氯吡啶甲酸及其混合物组成的组。29.权利要求28的方法，其中所述合成生长素是吲哚-3-丁酸。30.权利要求24的方法，其中所述生长素以约0.0028到约0.028gm生长素/100kg种子重量的比率施用于种子或块茎。31.权利要求24的方法，其中所述生长素以约0.0028到约0.028gm生长素/100kg种子重量的比率施用于豆种。32.权利要求31的方法，其中所述生长素以约0.016到约0.112gm生长素/100kg种子重量的比率施用。33.权利要求24的方法，其中所述生长素以导致约0.0125到约2.8gm生长素/公顷所植块茎的比率施用于马铃薯块茎。34.权利要求33的方法，其中所述生长素以导致约0.125到约0.28gm生长素/公顷所植块茎的比率施用。35.权利要求24的方法，其中所述生长素以约0.0002到约0.06gm生长素/公顷/天的比率施用于植物的根、叶、花或果实。36.权利要求24的方法，其中所述生长素作为所述生长素的水溶液进行施用。37.权利要求36的方法，其中所述溶液还包含金属，所述金属选自由碱土金属、过渡金属、硼及其混合物组成的组。38.权利要求37的方法，其中所述金属选自由钙，镁，锌，铜，锰，硼，铁，钴，钼及其混合物组成的组。39.权利要求37的方法，其中所述金属以约0.001到约5.0重量百分比的范围存在于所述溶液中。40.权利要求24的方法，其中所述生长素通过向所述种子或块茎喷雾所述生长素的水溶液或通过将所述种子或块茎浸入所述生长素的水溶液中进行施用。41.权利要求22的方法，其中所述植物是作物植物，所述作物植物选自由干菜豆、大豆、洋葱、玉米、棉花、马铃薯及其混合物组成的组。42.权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：JH斯托尔勒，S莱克莱雷，A利普陶伊，
申请(专利权)人：斯托尔勒企业公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]