專利名稱：使用3-(環(huán)丙基-1-烯基)-丙酸鈉鹽阻斷大田作物中乙烯反應(yīng)的組合物和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及阻斷大田作物中的乙烯反應(yīng)(ethylene response)的水溶性組合物和方法，具體地涉及通過施用3-環(huán)丙基-1-烯基-丙酸鈉鹽(WS-CPD)來抑制大田作物中各種乙烯控制的生長、再生和生殖過程的方法。
背景技術(shù)：
乙烯是一種易揮發(fā)的植物激素，其調(diào)節(jié)廣泛范圍的植物生長過程。例如，其涉及在例如阻斷生長素運(yùn)輸和誘導(dǎo)脫落酸(ABA)合成的過程中，控制植物內(nèi)部激素平衡。乙烯也涉及植物生命周期中多種事件的控制，例如加快果實(shí)成熟、增加酶活性、加速老化和衰老、 休眠、誘導(dǎo)葉綠素降解、葉子和果實(shí)脫落、偏上性和其他植物性生長(營養(yǎng)生長，vegetative growth)方向上的變化，以及根生長和改變向地性反應(yīng)。多種形式的環(huán)境壓力增加植物中的乙烯產(chǎn)生，這些環(huán)境壓力例如高溫、寒冷和冰凍、干旱和過量的水或漫灌、輻射、機(jī)械壓力以及病原體和昆蟲的攻擊。自20世紀(jì)早期以來，乙烯已被種植者用于在收獲之前和之后處理作物。用在例如預(yù)防提前成熟的果實(shí)掉落、降低果實(shí)保持力的用途中抑制乙烯作用，或者應(yīng)用于作為機(jī)械收獲的輔助來誘導(dǎo)棉花的葉子脫落、延長果實(shí)保質(zhì)期和切花瓶插期來實(shí)現(xiàn)控制乙烯的需要，使科學(xué)家們一方面嘗試開發(fā)用于阻斷乙烯生物合成或作用的化學(xué)品，另一方面嘗試開發(fā)乙烯釋放化學(xué)品。Kkphon 是乙烯釋放化學(xué)品的一個(gè)例子，其通過Rhdne -Poulenc可商業(yè)上獲得(在下文中也稱為“乙烯利”)，同時(shí)氨基乙氧基乙烯基甘氨酸(AVG) 阻斷了乙烯生物合成，并且易揮發(fā)化合物1-甲基-環(huán)丙烯(I-MCP)是植物中乙烯作用的拮抗物。盡管在過去的15年中，對(duì)于抑制果實(shí)保質(zhì)期成熟和延遲有葉蔬菜和切花衰老的收后處理，I-MCP已經(jīng)非常普遍，但其主要缺點(diǎn)是其的揮發(fā)性，這限制了其用于封閉環(huán)境。由于 I-MCP是非常有效的乙烯拮抗物，因此目前為止進(jìn)行研究的主要目標(biāo)已經(jīng)成為開發(fā)非揮發(fā)性(如以下詳細(xì)解釋的，優(yōu)選水溶性)環(huán)丙烯衍生物。氣體形式的乙烯或更常見的乙烯釋放化合物例如Ethephon 的應(yīng)用，主要用于細(xì)小果實(shí)，以松開(loosen)成熟果實(shí)促進(jìn)機(jī)械收獲、為了不同的目的引起植物落葉、誘導(dǎo)開花以及加快成熟(香蕉)或轉(zhuǎn)色(citrus)(柑橘屬)。乙烯也廣泛用于抑制芽(shoot)生長。在另一方面，乙烯拮抗物也十分普遍地用于農(nóng)業(yè)。乙烯拮抗物應(yīng)用的例子是預(yù)防多種植物器官的脫落，延長花、果實(shí)、蔬菜的保質(zhì)期以及阻斷或延遲葉子衰老。在多種大田作物，尤其是谷類植物中，籽粒灌漿(grain filling)主要由小麥的穗 (spike)和玉米的谷穗(ear)的旗葉和各個(gè)部分中光合作用的速率和持續(xù)時(shí)間決定。僅穗或谷穗的光合同化作用部分對(duì)最終谷粒重量的貢獻(xiàn)已被估計(jì)為大約25%。限制來自旗葉和青穗部分的光合同化產(chǎn)物供應(yīng)的主要因素為衰老。乙烯是引發(fā)衰老開始的主要因素之一。 很多大田作物天然地產(chǎn)生乙烯，特別是在農(nóng)作物經(jīng)常遭受的壓力條件下，例如干旱。已經(jīng)報(bào)道了乙烯拮抗物的應(yīng)用可增加小麥中的谷粒產(chǎn)量。據(jù)推測，這種有效性是由乙烯拮抗物延遲或減緩衰老，因此延長植物光合活性的時(shí)間期間的能力所產(chǎn)生的。預(yù)計(jì)乙烯拮抗物的這種性質(zhì)對(duì)所有大田作物都是普遍的，因?yàn)槠溆绊懰兴鼈兊墓餐x過程。水中的溶解性通常有利于所施用的化學(xué)品滲入植物組織。很多植物激素以及合成激素和激素拮抗物都是很差水溶性的酸。對(duì)這些化學(xué)品水溶液的制備而言，有必要首先將它們?nèi)芙庠谟袡C(jī)溶劑中或保持PH接近或高于7。然而，這些實(shí)踐對(duì)大規(guī)模應(yīng)用而言是不方便的。便于以上化學(xué)品使用的常用方法為將它們轉(zhuǎn)化成易溶于水的鹽形式。這種情況的例子為生根激素吲哚-3-醋酸。多年來培育者一直用其作為混合在滑石粉中的游離酸，插條的底部被浸入其中。將插條底部浸入激素溶液中比將其浸入游離酸中更有益的觀察結(jié)果導(dǎo)致合成吲哚-3-丁酸的高水溶性鉀鹽。這種產(chǎn)品目前比游離酸更受到培育者的喜愛。這種觀察和其他觀察結(jié)果已經(jīng)促進(jìn)了基于揮發(fā)性環(huán)丙烯衍生物的水溶性乙烯拮抗物的研究和開發(fā)。幾種出版物，特別是那些來自北卡羅來納大學(xué)Sisler研究小組的出版物，已經(jīng)公開了多種合成環(huán)丙烯基鏈烷酸的方法。見例如美國專利6，365，M9 Jetrahedron 1996， 52,3409 ；Tetrahedron 1996，52，12509 ；以及 ^Tetrahedron 2004，60，1803。在此公開的方法中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)那些被認(rèn)為是最適合環(huán)丙烯基丙酸合成的現(xiàn)有技術(shù)的方法是不成功的。因此，需要新的環(huán)丙烯基丙酸生產(chǎn)的合成策略。因此，在大田作物中可用的，并且在室溫下是固體的、具有長期穩(wěn)定性并且是高度水溶性的植物乙烯反應(yīng)抑制劑保持了長期的需要。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于公開抑制大田作物中乙烯反應(yīng)的方法，該方法包括向所述大田作物的至少一種植物的至少一部分，施用有效量的水溶性環(huán)丙基-1-烯基-丙酸鹽 (WS-CPD，式I)的溶液，以在所述至少一種植物中產(chǎn)生乙烯反應(yīng)的抑制，其中M選自Na、Li、 K 和 l/2Ca。式I :Zl_(CH2)2COOM本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于公開這種方法，其中M為鈉。本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于公開這種方法，其中所述溶液為水溶液。本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于公開這種方法，其中所述施用所述溶液的步驟進(jìn)一步包括根據(jù)預(yù)定技術(shù)施用所述溶液的額外步驟，該預(yù)定技術(shù)選自(a)將所述至少一種植物與所述溶液相接觸；(b)將所述至少一種植物的至少一部分浸入所述溶液；(c)用所述溶液噴灑所述至少一種植物的至少一部分；(d)用所述溶液灌溉所述至少一種植物；(e)用所述溶液刷(brushing)所述至少一種植物的至少一部分；以及(f)上述的任何結(jié)合。本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于公開這種方法，其中所述乙烯反應(yīng)選自衰老、植物葉柄脫落以及葉綠素降解。本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于公開這種方法，其中所述大田作物選自谷類、豆科植物、 產(chǎn)油植物、產(chǎn)纖維植物和煙草。本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于公開這種方法，其中所述谷類選自小麥、大麥、稻米、玉米(玉米)和燕麥。本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于公開這種方法，其中所述豆科植物選自大豆、豌豆、花生禾口豆子(bean)。本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于公開這種方法，其中所述產(chǎn)油植物選自向日葵、紅花、蓖麻、亞麻、芝麻、紫蘇和油菜。本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于公開這種方法，其中所述產(chǎn)纖維植物選自棉花和大麻。本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于公開這種方法，其中所述乙烯反應(yīng)的抑制通過選自下列的差別來顯示(a)產(chǎn)量增加；(b)葉柄脫落速率降低；(c)葉子葉綠素含量降低速率降低； (d)旗葉衰老的延遲；(e)穗和谷穗綠色器官衰老的延遲；以及(f)上述的任何結(jié)合，其中所述差別相對(duì)于所述乙烯反應(yīng)不被抑制的植物進(jìn)行測量。本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于公開這種方法，該方法進(jìn)一步包括加入足夠量表面活性劑的額外步驟，以產(chǎn)生表面活性的含WS-CPD的水溶液。本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于公開用于延遲大田作物衰老的方法，該方法包括向所述大田作物的至少一種植物的至少一部分，施用有效量的水溶性環(huán)丙基-1-烯基-丙酸鹽 (WS-CPD，式I)的溶液，以延長所述至少一種植物的生命，其中M選自Na、Li、K和l/2Ca。式I
權(quán)利要求
1.一種抑制大田作物中乙烯反應(yīng)的方法，所述方法包括向所述大田作物的至少一種植物的至少一部分，施用有效量的水溶性環(huán)丙基-1-烯基-丙酸鹽(WS-CPD，式I)的溶液，以在所述至少一種植物中產(chǎn)生乙烯反應(yīng)的抑制，其中M選自Na、Li、K和l/2Ca。式 I =^i-(CH2)2COOM
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中M為鈉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述溶液為水溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述施用所述溶液的步驟進(jìn)一步包括根據(jù)預(yù)定技術(shù)施用所述溶液的額外步驟，所述預(yù)定技術(shù)選自(a)將所述至少一種植物與所述溶液相接觸；(b)將所述至少一種植物的至少一部分浸入所述溶液；(c)用所述溶液噴灑所述至少一種植物的至少一部分；(d)用所述溶液灌溉所述至少一種植物；(e)用所述溶液刷所述至少一種植物的至少一部分；以及(f)上述的任何結(jié)合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述乙烯反應(yīng)選自衰老、植物葉柄脫落以及葉綠素降解。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述大田作物選自谷類、豆科植物、產(chǎn)油植物、產(chǎn)纖維植物和煙草。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述所述谷類選自小麥、大麥、稻米、玉米(玉米) 和燕麥。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述所述豆科植物選自大豆、豌豆、花生和豆子。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述所述產(chǎn)油植物選自向日葵、紅花、蓖麻、亞麻、 芝麻、紫蘇和油菜。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述所述產(chǎn)纖維植物選自棉花和大麻。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述乙烯反應(yīng)的抑制通過選自下列的差別來顯示(a)產(chǎn)量增加；(b)葉柄脫落速率降低；(c)葉子葉綠素含量降低速率降低；(d)旗葉衰老的延遲；(e)穗和谷穗綠色器官衰老的延遲；以及(f)上述的任何結(jié)合，其中所述差別相對(duì)于所述乙烯反應(yīng)不被抑制的植物進(jìn)行測量。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括加入足夠量表面活性劑的額外步驟，以產(chǎn)生表面活性的含WS-CPD的水溶液。
13.一種用于延遲大田作物衰老的方法，所述方法包括向所述大田作物的至少一種植物的至少一部分，施用有效量的水溶性環(huán)丙基-1-烯基-丙酸鹽(WS-CPD，式I)的溶液，以延長所述至少一種植物的生命，其中M選自Na、Li、K和l/2Ca。式 1 -(CH2)2COOM
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中M為鈉。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述溶液為水溶液。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述大田作物選自有葉蔬菜、產(chǎn)香料植物和草本植物。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述施用所述溶液的步驟進(jìn)一步包括根據(jù)預(yù)定技術(shù)施用所述溶液的額外步驟，所述預(yù)定技術(shù)選自(a)將所述至少一種植物與所述溶液相接觸；(b)將所述至少一種植物的至少一部分浸入所述溶液；(c)用所述溶液噴灑所述至少一種植物的至少一部分；(d)用所述溶液灌溉所述至少一種植物；(e)用所述溶液刷所述至少一種植物的至少一部分；以及(f)上述的任何結(jié)合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抑制大田作物中乙烯反應(yīng)的方法，該方法包括向所述大田作物的至少一種植物的至少一部分，施用有效量的水溶性環(huán)丙基-1-烯基-丙酸鹽(WS-CPD，式I)的溶液，以在所述至少一種植物中產(chǎn)生乙烯反應(yīng)的抑制，其中M選自Na、Li、K和1/2Ca。
文檔編號(hào)A23B7/154GK102355821SQ201080008642
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2010年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月15日
發(fā)明者A·艾鵬鮑姆, E·谷德施密特, J·瑞夫, M·胡伯曼, R·古韌 申請(qǐng)人:耶路撒冷希伯來大學(xué)伊薩姆研發(fā)有限公司