КОМПОЗИЦИИ И СПОСОБЫ УСИЛЕНИЯ РОСТА РАСТЕНИЙ
COMPOSITIONS AND METHODS FOR PLANT GROWTH ENHANCEMENT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Композиции, содержащие одну или несколько форм глутатиона, и способы применения композиций для усиления роста растений.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Антиоксиданты представляют собой важные молекулы, которые ингибируют окисление других молекул. Антиоксиданты были тщательно изучены в отношении их способности снижать окислительный стресс, особенно у людей. Однако по отношению к растениям также применяют антиоксиданты для уменьшения окислительного повреждения. Одним из таких антиоксидантов является глутатион. Глутатион представляет собой трипептид с гамма-пептидной связью между аминогруппой цистеина (который присоединен с помощью обычной пептидной связи к глицину) и карбоксильной группой боковой цепи глутамата. Он является антиоксидантом, предотвращающим повреждение важных клеточных компонентов, вызванное активными формами кислорода, такими как свободные радикалы и пероксиды. Pompella, A; Visvikis, A; Paolicchi, A; De Tata, V; Casini, AF (2003). "The changing faces of glutathione, a cellular protagonist." Biochemical Pharmacology 66 (8): 1499-503.
В дополнение к участию в уменьшении окислительного стресса у растений, было обнаружено, что глутатион также способствует регулированию других функций растений. Например, было обнаружено, что глутатион обладает активностью в отношении регуляции роста растений, что глутатион вовлечен в механизмы устойчивости к патогенам и механизмы программируемой клеточной смерти, а также, что глутатион участвует в других регулируемых процессах растений на высоком уровне. Ogawa, К (2005). "Glutathione-Associated Regulation of Plant Growth and Stress Responses." Antioxidants & Redox Signaling 7 (7, 8): 973-981.
Особый интерес заключается в том, чтобы лучше понять влияние, которое глутатион оказывает на различные аспекты роста растений.
Например, было установлено, что применение экзогенного глутатиона стимулирует рост эмбриогенной ткани. Belmonte, М; Stasolla, С; Katahira, R; Loukanina, N; Yeung, E; Thorpe, T (2005). "Glutathione-induced growth of embryogenic tissue of white spruce correlates with changes in pyrimidine nucleotide metabolism." Plant Science 168: 803-812.
Также оценивали влияние некорневого внесения глутатиона в различных концентрациях на параметры вегетативного роста. Mahgoub, М; Abd El Aziz, N; Youssef, A (2006). "Influence of Foliar Spray with Paclobutrazol or Glutathione on growth, Flowering and Chemical Composition of Calendula officinalis L. Plant." J. of App. Sciences Res. 2 (11): 879-883.
В заявке на патент США №2010/0016166 раскрываются регулятор роста растений, способный увеличивать индекс урожайности благодаря применению глутатиона, и способы его применения.
Однако все еще существует потребность в системах для улучшения условий роста растений, которые уменьшают нормы расхода при увеличении эффективности. Внесение в борозду и некорневое внесение активных веществ по отношению к сельскохозяйственным культурам может быть неэкономным и дорогостоящим как в отношении затрат, так и в отношении ресурсов. Внесение активных веществ (например, глутатиона, сигнальных молекул и т.д.) непосредственно в борозду или способами некорневого внесения требует внесения при нормах, необходимых для обработки всего поля, и при этом эти нормы расхода также часто зависят от сельскохозяйственной культуры. Более того, при некорневом внесении часто требуется несколько обработок всего поля сельскохозяйственных культур. Эти затраты времени и средств вызывают особую озабоченность в сельскохозяйственной промышленности.
Одно из решений этих проблем представляет собой обработку семени. Обработки семени снижают затраты, поскольку существенно уменьшаются нормы расхода, и при этом нет необходимости в повторной обработке.
Несмотря на то, что обработки семени в настоящее время представляют собой коммерческую тенденцию, разработка эффективной обработки семян остается перспективной. Эффективность часто зависит от конкретных концентраций внесения, физических свойств активного вещества (например, гидрофобности и т.д.), от семени, подлежащего обработке, и условий хранения. Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что формы глутатиона, применяемые для обработки семени, усиливают рост растений.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что формы глутатиона, применяемые для обработки семени, усиливают рост растений. Кроме того, было обнаружено, что формы глутатиона проявляют синергический эффект в отношении роста растений, когда они объединены с некоторыми другими сигнальными молекулами растений, способными стимулировать рост растения.
В одном варианте осуществления композиции, описанные в данном документе, содержат носитель и одну или несколько форм глутатиона. Формы глутатиона включают в себя его изомеры, соли или сольваты, как описано в данном документе.
В другом варианте осуществления композиция содержит одну или несколько форм глутатиона, носитель и один или несколько полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов, таких как один или несколько биологически активных ингредиентов, один или несколько питательных микроэлементов, один или несколько биостимуляторов, один или несколько консервантов, один или несколько полимеров, одно или несколько смачивающих средств, одно или несколько поверхностно-активных веществ, один или несколько гербицидов, один или несколько фунгицидов, один или несколько инсектицидов или их комбинации.
В одном варианте осуществления композиция, описанная в данном документе, содержит одну или несколько форм глутатиона, носитель и один или несколько биологически активных ингредиентов. Биологически активные ингредиенты могут включать в себя одну или несколько сигнальных молекул растения. В конкретном варианте осуществления один или несколько биологически активных ингредиентов могут включать в себя один или несколько липо-хитоолигосахаридов (LCO), один или несколько хитоолигосахаридов (СО), одно или несколько хитиновых соединений, один или несколько флавоноидов и их производных, один или несколько нефлавоноидных индукторов nod-генов и их производных, один или несколько каррикинов и их производных либо любую их комбинацию сигнальной молекулы.
Кроме того, описанный в данном документе способ усиления роста растения или части растения включает обеспечение контакта семени с эффективным количеством одной или нескольких форм глутатиона для усиления роста растения. В одном варианте осуществления обеспечение контакта включает обработку семени или нанесение покрытия на семя. Формы глутатиона включают в себя его изомеры, соли или сольваты, как описано в данном документе. Способ может дополнительно включать подвергание растения или части растения воздействию одного или нескольких полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов, применяемых одновременно или последовательно с одной или несколькими формами глутатиона. Один или несколько полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов могут включать в себя один или несколько биологически активных ингредиентов, один или несколько питательных микроэлементов, один или несколько биостимуляторов или их комбинации. В одном варианте осуществления способ дополнительно включает подвергание растения или части растения воздействию одного или нескольких биологически активных ингредиентов. Биологически активные ингредиенты могут представлять собой одну или несколько сигнальных молекул растения. В конкретном варианте осуществления один или несколько биологически активных ингредиентов могут включать в себя один или несколько LCO, одно или несколько хитиновых соединений, один или несколько СО, один или несколько флавоноидов и их производных, один или несколько нефлавоноидных индукторов nod-генов и их производных, один или несколько каррикинов и их производных либо любую их комбинацию сигнальной молекулы.
Наконец, в данном документе описано семя, покрытое одной или несколькими формами глутатиона, включающими в себя его изомеры, соли или сольваты, как описано в данном документе. Варианты осуществления включают в себя семена, покрытые любой из композиций, описанных в данном документе.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Описанные варианты осуществления относятся к композициям и способам усиления роста растений.
Определения
Подразумевается, что применяемые в данном документе формы единственного числа также включают формы множественного числа, если из контекста явно не следует иное.
Подразумевается, что применяемое в данном документе выражение "полезный с точки зрения сельского хозяйства ингредиент(ы)" означает любое вещество или комбинацию веществ, способных вызывать или обеспечить полезный и/или применимый эффект в сельском хозяйстве.
Подразумевается, что применяемый в данном документе "биологически активный ингредиент(ы)" означает биологически активные ингредиенты (например, сигнальные молекулы растений, другие микроорганизмы и т.д.), отличные от одной или нескольких форм глутатиона, описанных в данном документе.
Подразумевается, что применяемое в данном документе выражение "форма(формы) глутатиона" включает в себя все изомерные, сольватные, гидратные, полиморфные, кристаллические формы, некристаллические формы и вариации солей глутатиона следующей структуры:
Подразумевается, что применяемое в данном документе выражение "изомер(ы)" включает в себя все стереоизомеры соединений и/или молекул, упомянутых в данном документе (например, форм глутатиона, LCO, СО, хитиновых соединений, флавоноидов, жасмоновой кислоты или ее производных, линолевой кислоты или ее производных, линоленовой кислоты или ее производных, каррикинов и т.д.), в том числе энантиомеры, диастереомеры, а также все конформеры, ротамеры и таутомеры, если не указано иное. Соединения и/или молекулы, описанные в данном документе, включают в себя все энантиомеры либо практически чистой левовращающей или правовращающей формы, либо в виде рацемической смеси, либо в любом соотношении энантиомеров. Если в вариантах осуществления описывают (d)-энантиомер, этот вариант осуществления также включает (I)-энантиомер; если в вариантах осуществления описывают (I)-энантиомер, этот вариант осуществления также включает (d)-энантиомер. Если в вариантах осуществления описывают (+)-энантиомер, этот вариант осуществления также включает (-)-энантиомер; если в вариантах осуществления описывают (-)-энантиомер, этот вариант осуществления также включает (+)-энантиомер. Если в вариантах осуществления описывают (S)-энантиомер, этот вариант осуществления также включает (R)-энантиомер; если в вариантах осуществления описывают (R)-энантиомер, этот вариант осуществления также включает (S)-энантиомер. Подразумевается, что варианты осуществления включают в себя любые диастереомеры соединений и/или молекул, упомянутых в данном документе, в виде диастереомеров в чистой форме и в форме смесей в любых соотношениях. Если стереохимическая конфигурация явно не указана в химической структуре или химическом названии, подразумевается, что химическая структура или химическое название охватывает все возможные стереоизомеры, конформеры, ротамеры и таутомеры представленных соединений и/или молекул.
Подразумевается, что применяемые в данном документе выражения "эффективное количество", "эффективная концентрация" или "эффективная доза" означают количество, концентрацию или дозу одной или нескольких форм глутатиона, достаточных для обеспечения усиленного роста растений. Фактическая эффективная доза в абсолютном значении зависит от факторов, в том числе без ограничения размера (например, участка, общей площади и т.д.) угодья для внесения одной или нескольких форм глутатиона, синергического или антагонистического взаимодействия других активных или инертных ингредиентов, которые могут увеличить или уменьшить эффекты одной или нескольких форм глутатиона в усилении роста, а также стабильности одной или нескольких форм глутатиона в композициях и/или при обработках семени. "Эффективное количество", "эффективная концентрация" или "эффективная доза" одной или нескольких форм глутатиона может быть определена, например, с помощью обычного эксперимента доза-эффект.
Подразумевается, что применяемое в данном документе выражение "носитель" обозначает "приемлемый с точки зрения сельского хозяйства носитель." Подразумевается, что "приемлемый с точки зрения сельского хозяйства носитель" обозначает любое вещество, которое может быть применено для доставки активных веществ (например, форм глутатиона, описанных в данном документе, полезного с точки зрения сельского хозяйства ингредиента(ингредиентов), биологически активного ингредиента(ингредиентов) и т.д.) к растению или части растения (например, семени).
Подразумевается, что применяемое в данном документе выражение "совместимый с семенем носитель" обозначает любое вещество, которое может быть внесено в семя с/без отрицательного влияния на семя, растение, которое произрастает из семени, прорастание семени или т.п.
Подразумевается, что применяемое в данном документе выражение "совместимый с некорневым внесением носитель" обозначает любое вещество, которое может быть внесено в растение или часть растения с/без отрицательного влияния на растение, часть растения, рост растения, здоровье растения или т.п.
Подразумевается, что применяемое в данном документе выражение "питательный микроэлемент(ы)" обозначает питательные вещества, которые необходимы для роста растения, здоровья растения и/или развития растения.
Подразумевается, что применяемое в данном документе выражение "биостимулятор(ы)" означает любое вещество или комбинацию веществ, способных улучшать метаболические или физиологические процессы внутри растений и почвы.
Подразумевается, что применяемое в данном документе выражение "гербицид(ы)" означает любое вещество или комбинацию веществ, способных к уничтожению сорняков и/или ингибированию роста сорняков (ингибирование при определенных условиях является обратимым).
Подразумевается, что применяемое в данном документе выражение "фунгицид(ы)" означает любое вещество или комбинацию веществ, способных к уничтожению грибов и/или ингибированию роста грибов.
Подразумевается, что применяемое в данном документе выражение "инсектицид(ы)" означает любое вещество или комбинацию веществ, способных к уничтожению одного или нескольких насекомых и/или ингибированию развития одного или нескольких насекомых.
Подразумевается, что применяемое в данном документе выражение "усиленный рост растений" означает повышение урожайности растения (например, увеличение биомассы, увеличение числа плодов или их комбинация, которое измеряют в бушелях на акр), увеличение количества корней, увеличение корневой массы, увеличение корневого объема, увеличение площади листа, повышение густоты стояния растений, повышение мощности растения или их комбинации.
Подразумевается, что применяемые в данном документе выражения "растение(растения)" и "часть(части) растения" означают все растения и популяции растений, такие как желательные и нежелательные дикие или культурные растения (в том числе встречающиеся в природе культурные растения). Культурные растения могут быть растениями, которые могут быть получены традиционной селекцией растения и способами оптимизации, или способами биотехнологии и генной инженерии, или комбинацией этих способов, включая трансгенные растения и включая сорта растений, охраняемые или не охраняемые правами селекционеров. Под частями растения следует понимать все части и органы растений над и под землей, такие как побег, лист, цветок и корень, и примерами, которые могут быть упомянуты, являются листья, иголки, стебли, стволы, цветы, плоды, фрукты, семена, корни, клубни и корневища. Также части растения включают собранный материал, вегетативный и генеративный материала для размножения (например, черенки, клубни, корневища, отростки, семена и т.д.).
Подразумевается, что применяемое в данном документе выражение "инокулянт" означает любую форму микробных клеток или спор, которая способна распространяться на или в грунте, когда условия температуры, влажности и т.д. являются благоприятными для роста микроорганизмов.
2
3
Подразумевается, что применяемое в данном документе выражение "азотфиксирующий организм(ы)" означает любой организм, способный превращать атмосферный азот (N) в аммиак (NH).
Подразумевается, что применяемое в данном документе выражение "фосфат-солюбилизирующий организм" означает любой организм, способный превращать нерастворимый фосфат в растворимую форму фосфата.
Применяемое в данном документе выражение «спора» имеет свое обычное значение, которое хорошо известно и понятно специалистам в данной области техники. Применяемое в данном документе выражение спора относится к микроорганизму в его состоянии покоя, защищенном состоянии.
Подразумевается, что применяемое в данном документе выражение "источник" конкретного элемента означает соединение этого элемента, которое по меньшей мере в условиях рассматриваемой почвы не делает элемент полностью доступным для поглощения растением.
КОМПОЗИЦИИ
Описанные композиции содержат носитель и одну или несколько форм глутатиона, описанных в данном документе. В некоторых вариантах осуществления композиция может быть в виде жидкости, геля, взвеси, твердого вещества или порошка (смачиваемого порошка или сухого порошка). В другом варианте осуществления композиция может быть в виде покрытия семени. Композиции в форме жидкости, взвеси или порошка (например, смачиваемого порошка) могут быть подходящими для нанесения покрытия на семена. При применении для покрытия семян композицию можно наносить на семена и обеспечивать высыхание. В вариантах осуществления, где композиция представляет собой порошок (например, смачиваемый порошок), возможно потребуется добавление к порошку жидкости, такой как вода, перед нанесением на семя.
Формы глутатиона
Как раскрыто в данном документе, композиции, описанные в данном документе, содержат одну или несколько форм глутатиона. Одна или несколько форм глутатиона могут представлять собой природный глутатион (то есть полученный несинтетическим путем), синтетический глутатион (например, глутатион, полученный химическим синтезом) или их комбинацию. Одна или несколько форм глутатиона также могут находиться в любой форме (например, окисленной, восстановленной или комбинации окисленной и восстановленной форм).
10
17
3
6
-1
В одном варианте осуществления одна или несколько форм глутатиона характеризуются молекулярной формулой CHNOS с молярной массой приблизительно 307,32 г моль. В другом варианте осуществления одна или несколько форм глутатиона могут включать в себя формы глутатиона, характеризующиеся структурой (I)
а также ее изомеры, соли и сольваты.
В другом варианте осуществления одна или несколько форм глутатиона могут включать в себя формы глутатиона, характеризующиеся структурой (I-А)
а также ее соли и сольваты.
В другом варианте осуществления одна или несколько форм глутатиона могут включать в себя формы глутатиона, характеризующиеся структурой (1-В)
а также ее соли и сольваты.
В другом варианте осуществления одна или несколько форм глутатиона могут включать в себя формы глутатиона, характеризующиеся структурой (I-С)
а также ее соли и сольваты.
В другом варианте осуществления одна или несколько форм глутатиона могут включать в себя формы глутатиона, характеризующиеся структурой (I-D)
а также ее соли и сольваты.
В одном варианте осуществления одна или несколько форм глутатиона, применяемых в композициях, описанных в данном документе, могут быть по меньшей мере двумя из указанных выше форм глутатиона (т.е. по меньшей мере две из I-А, I-В, I-С- и I-D), по меньшей мере тремя из указанных выше форм глутатиона, по меньшей мере четырьмя из указанных выше форм глутатиона, вплоть до всех указанных выше форм глутатиона, включая их соли и сольваты.
Носители
Носители, описанные в данном документе, будут позволять одной или нескольким формам глутатиона сохранять эффективность (например, способность усиливать рост растения). Неограничивающие примеры носителей, описанных в данном документе, включают жидкости, гели, взвеси или твердые вещества (в том числе смачиваемые порошки или сухие порошки). Выбор вещества-носителя будет зависеть от предполагаемого применения. В варианте осуществления носитель представляет собой совместимый с семенем носитель.
В одном варианте осуществления носитель представляет собой жидкость-носитель. Неограничивающие примеры жидкостей, применяемых в качестве носителей для композиций, описанных в данном документе, включают в себя воду, водный раствор или неводный раствор. В одном варианте осуществления носитель представляет собой воду. В другом варианте осуществления носитель представляет собой водный раствор. В другом варианте осуществления носитель представляет собой неводный раствор. Если применяют жидкость-носитель, жидкость-носитель (например, вода) может дополнительно включать питательную среду для культивирования одного или несколько микробных штаммов, применяемых в описанных композициях. Неограничивающие примеры подходящей питательной среды для микробных штаммов включают в себя среду YEM, среду с дрожжевым экстрактом и маннитом, среду с дрожжевым экстрактом и глицерином, среду Чапека-Докса, картофельно-декстрозный бульон или любую среду, известную специалистам в данной области, совместимую с и/или обеспечивающую питательными веществами для роста микробный штамм, который может быть включен в композиции, описанные в данном документе.
Глутатион легко растворим в воде и в конкретном варианте осуществления носитель представляет собой воду. В более конкретном варианте осуществления одну или несколько форм глутатиона добавляют в воду, являющуюся носителем, при концентрации 100,0-500,0 мг/л. В еще одном варианте осуществления одну или несколько форм глутатиона добавляют в воду, являющуюся носителем, при концентрации 200,0 мг/л. В еще одном варианте осуществления одну или несколько форм глутатиона добавляют в воду, являющуюся носителем, при концентрации 100,0 мг/л.
Полезные с точки зрения сельского хозяйства Ингредиенты
Композиции, описанные в данном документе, могут содержать один или несколько полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов. Неограничивающие примеры полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов включают в себя один или несколько биологически активных ингредиентов, питательных микроэлементов, биостимуляторов, консервантов, полимеров, смачивающих средств, поверхностно-активных веществ, гербицидов, фунгицидов, инсектицидов или их комбинации.
Биологически активный ингредиент(ы)
Композиции, описанные в данном документе, могут необязательно включать в себя один или несколько биологически активных ингредиентов, как описано в данном документе, отличных от одной или нескольких форм глутатиона, описанных в данном документе. Неограничивающие примеры биологически активных ингредиентов включают сигнальные молекулы растения (например, липо-хитоолигосахариды (LCO), хитоолигосахариды (СО), хитиновые соединения, флавоноиды, жасмоновую кислоту или ее производные, линолевую кислоту или ее производные, линоленовую кислоту или ее производные, каррикины и т.д.) и полезные микроорганизмы (например, Rhizobium spp., Bradyrhizobium spp., Sinorhizobium spp., Azorhizobium spp., Glomus spp., Gigaspora spp., Hymenoscyphous spp., Oidiodendron spp., Laccaria spp., Pisolithus spp., Rhizopogon spp., Scleroderma spp., Rhizoctonia spp., Acinetobacter spp., Arthrobacter spp., Arthrobotrys spp., Aspergillus spp., Azospirillum spp, Bacillus spp, Burkholderia spp., Candida spp., Chryseomonas spp., Enterobacter spp., Eupenicillium spp., Exiguobactehum spp., Klebsiella spp., Kluyvera spp., Microbacterium spp., Mucor spp., Paecilomyces spp., Paenibacillus spp., Penicillium spp., Pseudomonas spp., Serratia spp., Stenotrophomonas spp., Streptomyces spp., Streptosporangium spp., Swaminathania spp., Thiobacillus spp., Torulospora spp., Vibrio spp., Xanthobacterspp., Xanthomonas spp. и т.д.).
Сигнальная молекула (молекулы) растения
В варианте осуществления композиции, описанные в данном документе, включают в себя одну или несколько сигнальных молекул растения. В одном варианте осуществления одна или несколько сигнальных молекул растения представляют собой один или несколько LCO. В другом варианте осуществления одна или несколько сигнальных молекул растения представляют собой один или несколько СО. В еще одном варианте осуществления одна или несколько сигнальных молекул растения представляют собой одно или несколько хитиновых соединений. В еще одном варианте осуществления одна или несколько сигнальных молекул растения представляют собой один или несколько флавоноидов или их производных. В еще одном варианте осуществления одна или несколько сигнальных молекул растения представляют собой один или несколько нефлавоноидных индукторов nod-генов (например, жасмоновую кислоту, линолевую кислоту, линоленовую кислоту и их производные). В еще одном варианте осуществления одна или несколько сигнальных молекул растения представляют собой один или несколько каррикинов или их производных. В еще одном варианте осуществления одна или несколько сигнальных молекул растения представляют собой один или несколько LCO, один или несколько СО, одно или несколько хитиновых соединений, один или несколько флавоноидов и их производные, один или несколько нефлавоноидных индукторов nod-генов и их производные, один или несколько каррикинов и их производные либо любую их комбинацию сигнальной молекулы.
LCO
Соединения липо-хитоолигосахаридов (LCO), также известные в данной области техники как симбиотические Nod-сигналы или Nod-факторы, состоят из олигосахаридной основной цепи β-1,4-связанных остатков N-ацетил-D-глюкозамина ("GlcNAc") с N-связанной ацильной цепью жирной кислоты, конденсированной на невосстанавливающем конце. LCO отличаются по количеству остатков GlcNAc в основной цепи, по длине и степени насыщения ацильной цепи жирной кислоты и по замещениям в восстанавливающих и невосстанавливающих остатках сахара. Подразумевается, что LCO включают в себя все LCO, а также их изомеры, соли и сольваты. Пример LCO представлен ниже формулой I
в которой G представляет собой гексозамин, который может быть замещен, например, ацетильной группой по азоту, сульфатной группой, ацетильной группой и/или эфирной группой по кислороду,
1
2
3
5
6
7
3
х
у
R, R, R, R, R и R, которые могут быть идентичными или различными, представляют собой Н, СН СО-, СНСО-, где х представляет собой целое число от 0 до 17, и y представляет собой целое число от 1 до 35, или любую другую ацильную группу, такую как, например, карбамил,
4
R представляет собой алифатическую цепь с одной, двумя, тремя и четырьмя ненасыщенными связями, содержащую по меньшей мере 12 атомов углерода, и n представляет собой целое число от 1 до 4.
LCO могут быть получены (выделены и/или очищены) из бактерий, таких как Rhizobia, например, Rhizobium spp., Bradyrhizobium spp., Sinorhizobium spp. и Azorhizobium spp. Структура LCO является характерной для каждого такого вида бактерий и каждый штамм может продуцировать несколько LCO с различными структурами. Например, конкретные LCO из S. meliloti также были описаны в патенте США №5549718 и характеризуются формулой II
3
в которой R представляет собой Н или СНСО-, и n равняется 2 или 3.
3
Еще более конкретные LCO включают NodRM, NodRM-1, NodRM-3. При ацетилировании (R=CHCO-) они превращаются в AcNodRM-1 и AcNodRM-3, соответственно (патент США №5545718).
18:1
C
18:1
16:1
C
16:0
LCO из Bradyrhizobium japonicum описаны в патентах США №5175149 и 5321011. В общем, они представляют собой пентасахаридные фитогормоны, содержащие метилфукозу. Описан ряд этих LCO, полученных из В. japonicum: BjNod-V (C); BjNod-V (A, C), BjNod-V (C) и BjNod-V (A, C), при этом "V" указывает на присутствие пяти N-ацетилглюкозаминов; "Ас" обозначает ацетилирование; число после "С" указывает на число атомов углерода в боковой цепи жирной кислоты, а число после ":" указывает на число двойных связей.
LCO, применяемые в композициях в соответствии с настоящим изобретением, можно получать (т.е. выделять и/или очищать) из штаммов бактерий, которые продуцируют LCO, таких как штаммы Azorhizobium, Bradyrhizobium (в том числе В. japonicum), Mesorhizobium, Rhizobium (в том числе R. leguminosarum), Sinorhizobium (в том числе S. meliloti), и штаммов бактерий, сконструированных при помощи генной инженерии так, что они продуцируют LCO.
Также настоящее изобретение охватывает композиции, в которых применяют LCO, которые получены (т.е. выделены и/или очищены) из микоризных грибов, таких как грибы из группы Glomerocycota, например, Glomus intraradicus. Структуры иллюстративных LCO, полученных из этих грибов, описаны в WO 2010/049751 и WO 2010/049751 (LCO, описанные в них, также упоминаются как "Мус-факторы").
Кроме того, настоящее изобретение охватывает композиции, в которых применяют синтетические соединения LCO, такие, которые описаны в WO 2005/063784, и рекомбинантные LCO, полученные с помощью генной инженерии. Базовая структура LCO, встречающаяся в природе, может содержать модификации или замещения, найденные во встречающихся в природе LCO, таких как описанные в Spaink, Crit. Rev. Plant Sci. 54: 257-288 (2000) и D’Haeze, etal., Glycobiology 72: 79R-105R (2002). Олигосахаридные молекулы, относящиеся к предшественникам (СО, которые описаны ниже, также являются пригодными в качестве сигнальных молекул для растений в соответствии с настоящим изобретением), для конструирования LCO также могут быть синтезированы организмами, сконструированными при помощи генной инженерии, например, как в Samain, etal., Carb. Res. 302: 35-42 (1997); Samain, etal., J. Biotechnol. 72: 33-47 (1999).
LCO можно использовать при различных формах чистоты и можно применять отдельно или в форме культуры LCO-продуцирующих бактерий или грибов. Способы для обеспечения практически чистых LCO включают только удаление микробных клеток из смеси LCO и микроба или продолжение выделения и очистки молекул LCO посредством разделения фаз LCO-растворитель с последующей HPLC, как описано, например, в патенте США №5549718. Очистка может быть улучшена путем повторной HPLC и очищенные молекулы LCO можно лиофилизировать для длительного хранения.
СО
8
13
5
5
11
4
Хитоолигосахариды (СО) известны в данной области техники как структуры на основе N-ацетилглюкозаминов, связанных 6-1-4-связями, определенные как олигомеры хитина, а также как N-ацетилхитоолигосахариды. СО имеют уникальные и различные фрагменты боковой цепи, которые отличают их от молекул хитина [(CHNO)n, №согласно CAS 1398-61-4] и молекул хитозана [(CHNO)n, №согласно CAS 9012-76-4]. Иллюстративная литература, в которой описаны структура и получение СО, представляет собой следующее: Van der Hoist, et al., Current Opinion in Structural Biology, 77: 608-616 (2001); Robina, et al., Tetrahedron 58: 521-530 (2002); Hanel, et al., Planta 232: 787-806 (2010); Rouge, et al. Chapter 27, "The Molecular Immunology of Complex Carbohydrates" в Advances in Experimental Medicine and Biology, Springer Science; Wan, et al., Plant Cell 27: 1053-69 (2009); PCT/F100/00803 (9/21/2000); и Demont-Caulet, et al., Plant Physiol. 120(1): 83-92 (1999). CO могут быть синтетическими или рекомбинантными. Способы получения рекомбинантных СО известны из уровня техники. См., например, Samain, et al. (supra.); Cottaz, et al., Meth. Eng. 7(4): 311-7 (2005) и Samain, et al., J. Biotechnol. 72: 33-47 (1999). Подразумевается, что CO включают в себя их изомеры, соли и сольваты.
Хитиновые соединения
Хитины и хитозаны, которые являются основными компонентами клеточных стенок грибов и экзоскелетов насекомых и ракообразных, также состоят из остатков GlcNAc. Хитиновые соединения включают хитин (IUPAC: N-[5-[[3-ацетиламино-4,5-дигидрокси-6-(гидроксиметил)оксан-2-ил]метоксиметил]-2-[[5-ацетиламино-4,6-дигидрокси-2-(гидроксиметил)оксан-3-ил]метоксиметил]-4-гидрокси-6-(гидроксиметил)оксан-3-ис]этанамид), хитозан (IUPAC: 5-амино-6-[5-амино-6-[5-амино-4,6-дигидрокси-2(гидроксиметил)оксан-3-ил]окси-4-гидрокси-2-(гидроксиметил)оксан-3-ил]окси-2(гидроксиметил)оксан-3,4-диол) и их изомеры, соли и сольваты.
Эти соединения можно получать коммерчески, например, от Sigma-Aldrich или получать из насекомых, панцирей ракообразных или клеточных стенок грибов. Способы получения хитина и хитозана известны из уровня техники и были описаны, например, в патенте США №4536207 (получение из панцирей ракообразных), Pochanavanich, et al., Lett. Appl. Microbiol. 35: 17-21 (2002) (получение из клеточных стенок грибов) и в патенте США №5965545 (получение из панцирей крабов и гидролиз коммерческого хитозана). Деацетилированные хитины и хитозаны могут быть получены со степенью деацетилирования от менее 35% до более 90% и охватывают широкий спектр молекулярных масс, например, олигомеры низкомолекулярного хитозана с менее 15 кДа и олигомеры хитина с от 0,5 до 2 кДа; хитозан "практической степени чистоты" с молекулярной массой приблизительной кДа и высокомолекулярный хитозан со значением вплоть до 70 кДа. Также коммерчески доступными являются композиции хитина и хитозана, составленные для обработки семени. Коммерческие продукты включают в себя, например, ELEXA (Plant Defense Boosters, Inc.) и BEYOND™ (Agrihouse, Inc.).
Флавоноиды
Флавоноиды представляют собой фенольные соединения, характеризующиеся общей структурой из двух ароматических колец, соединенных трехуглеродным мостиком.
Флавоноиды продуцируются растениями и характеризуются множеством функций, например, в качестве полезных сигнальных молекул и в качестве защиты от насекомых, животных, грибов и бактерий. Классы флавоноидов включают в себя халконы, антоцианидины, кумарины, флавоны, флаванолы, флавонолы, флаваноны и изофлавоны. См. Jain, et al., J. Plant Biochem. & Biotechnol. 77: 1-10 (2002); Shaw, et al., Environmental Microbiol. 77: 1867-80 (2006).
Иллюстративные флавоноиды, которые можно применять в композициях в соответствии с настоящим изобретением, включают лютеолин, апигенин, тангеритин, кверцетин, кемпферол, мирицетин, физетин, изорамнетин, пачиподол, рамназин, гесперетин, нарингенин, формононетин, эриодиктиол, гомоэриодиктиол, дигидрокверцетин, таксифолин, дигидрокемпферол, генистеин, даидзеин, глицитеин, катехин, галлокатехин, катехин-3-галлат, галлокатехин-3-галлат, эпикатехин, эпигаллокатехин, эпикатехин-3-галлат, эпигаллокатехин-3-галлат, цианидин, делфинидин, мальвидин, пеларгонидин, пеонидин, петунидин или их производные. Флавоноидные соединения являются коммерчески доступными, например, от Natland International Corp., Research Triangle Park, Северная Каролина; MP Biomedicals, Ирвайн, Калифорния; LC Laboratories, Вобурн, Массачусетс.Флавоноидные соединения могут быть выделены из растений или семян, например, как описано в патентах США №№5702752, 5990291 и 6146668. Флавоноидные соединения также могут быть продуцированы организмами, сконструированными методами генной инженерии, такими как дрожжи, как описано в Ralston, et al., Plant Physiology 737: 1375-88 (2005). Подразумевается, что флавоноидные соединения включают в себя все флавоноидные соединения, а также их изомеры, соли и сольваты.
Нефлавоноидный индуктор(ы) Nod-генов
Жасмоновую кислоту (JA, [1R-[1α,2β(Z)]]-3-оксо-2-(пентенил)циклопентануксусную кислоту) и ее производные, линолевую кислоту ((Z,Z)-9,12-октадекадиеноевую кислоту) и ее производные, а также линоленовую кислоту ((Z,Z,Z)-9,12,15-октадекатриеновую кислоту) и ее производные можно применять в композициях, описанных в данном документе. Подразумевается, что нефлавоноидные индукторы nod-генов включают в себя не только нефлавоноидные индукторы nod-генов, описанные в данном документе, но также их изомеры, соли и сольваты.
Жасмоновая кислота и ее метиловый сложный эфир, метилжасмонат (MeJA), в совокупности известные как жасмонаты, представляют собой октадеканоидные соединения, которые в естественных условиях встречаются у растений. Жасмоновая кислота продуцируется корнями проростков пшеницы и микроорганизмами, относящимися к грибам, такими как Botryodiplodia theobromae и Gibbrella fujikuroi, дрожжами (Saccharomyces cerevisiae), а также патогенными и непатогенными штаммами Escherichia coli. Линолевая кислота и линоленовая кислота образуются в ходе биосинтеза жасмоновой кислоты. Как сообщается, жасмонаты, линолевая кислота и линоленовая кислота (и их производные) являются индукторами экспрессии nod-гена или образования LCO ризобактериями. См., например, Mabood, Fazli, Jasmonates induce the expression of nod genes in Bradyrhizobium japonicum, May 17, 2001; и Mabood, Fazli, "Linoleic and linolenic acid induce the expression of nod genes in Bradyrhizobium japonicum," USDA 3, May 17, 2001.
1
1
2
3
2
3
1
8
2
8
2
8
1
8
2
8
2
8
Полезные производные линолевой кислоты, линоленовой кислоты и жасмоновой кислоты, которые можно применять в композициях в соответствии с настоящим изобретением, включают в себя сложные эфиры, амиды, гликозиды и соли. Типичные сложные эфиры представляют собой соединения, в которых карбоксильная группа линолевой кислоты, линоленовой кислоты или жасмоновой кислоты была заменена группой -COR, где R представляет собой группу -OR, в которой R представляет собой алкильную группу, например, С-С неразветвленную или разветвленную алкильную группу, например, метильную, этильную или пропильную группу; алкенильную группу, например, С-С неразветвленную или разветвленную алкенильную группу; алкинильную группу, например, С-С неразветвленную или разветвленную алкинильную группу; арильную группу, содержащую, например, 6-10 атомов углерода; или гетероарильную группу, содержащую, например, 4-9 атомов углерода, где гетероатомы в гетероарильной группе могут представлять собой, например, N, О, Р или S. Типичные амиды представляют собой соединения, в которых карбоксильная группа линолевой кислоты, линоленовой кислоты или жасмоновой кислоты была заменена группой -COR, где R представляет собой группу NRR, в которой R и R независимо представляют собой водород; алкильную группу, например, С-С неразветвленную или разветвленную алкильную группу, например, метильную, этильную или пропильную группу; алкенильную группу, например, С-С неразветвленную или разветвленную алкенильную группу; алкинильную группу, например, С-С неразветвленную или разветвленную алкинильную группу; арильную группу, содержащую, например, 6-10 атомов углерода; или гетероарильную группу, содержащую, например, 4-9 атомов углерода, где гетероатомы в гетероарильной группе могут представлять собой, например, N, О, Р или S. Сложные эфиры можно получать при помощи известных способов, например, катализируемого кислотой нуклеофильного присоединения, где осуществляют реакцию карбоновой кислоты со спиртом в присутствии каталитического количества минеральной кислоты. Амиды также можно получать при помощи известных способов, например, путем реакции карбоновой кислоты с соответствующим амином в присутствии связующего вещества, такого как дициклогексилкарбодиимид (DCC), при нейтральных условиях. Соответствующие соли линолевой кислоты, линоленовой кислоты и жасмоновой кислоты включают в себя, например, соли присоединения основания. Основания, которые могут быть применены в качестве реагентов для получения метаболически приемлемых солей основания этих соединений, включают те, которые получены с катионами, такими как катионы щелочных металлов (например, калия и натрия) и катионы щелочно-земельных металлов (например, кальция и магния). Эти соли можно легко получать при помощи смешивания раствора линолевой кислоты, линоленовой кислоты или жасмоновой кислоты с раствором основания. Эту соль можно осаждать из раствора и собирать при помощи фильтрации или можно извлекать при помощи других средств, например, при помощи выпаривания растворителя.
Каррикин(ы)
Каррикины представляют собой виниловые 4Н-пироны, например, 2Н-фуро[2,3-с]пиран-2-оны, в том числе их производные и аналоги. Подразумевается, что каррикины включают в себя их изомеры, соли и сольваты. Примеры таких соединений характеризуются следующей структурой:
5
1
2
3
4
6
6
7
2
5
6
7
1
3
2
3
4
1
2
3
b
2
4
3
3
1
2
3
4
3
1
3
3
2
4
1
4
3
2
3
1
3
4
3
2
1
3
2
3
4
2
3
1
3
3
2
4
1
3
2
3
4
3
1
3
2
3
4
где Z представляет собой О, S или NR; каждый из R, R, R и R независимо представляет собой Н, алкил, алкенил, алкинил, фенил, бензил, гидрокси, гидроксиалкил, алкокси, фенилокси, бензилокси, CN, COR, COOR=, галоген, NRR или NO; и каждый из R, R и R независимо представляет собой Н, алкил или алкенил, или их биологически приемлемой солью. Примеры биологически приемлемых солей этих соединений могут включать в себя соли присоединения кислоты, образованные биологически приемлемыми кислотами, примеры которых включают в себя гидрохлорид, гидробромид, сульфат или бисульфат, фосфат или гидрофосфат, ацетат, бензоат, сукцинат, фумарат, малеат, лактат, цитрат, тартрат, глюконат; метансульфонат, бензолсульфонат и п-толуолсульфоновую кислоту. Дополнительные биологически приемлемые соли металлов могут включать в себя соли щелочных металлов, полученные с основаниями, примеры которых включают в себя натриевые и калиевые соли. Примеры соединений, которые охвачены структурой и могут быть подходящими для применения согласно настоящему изобретению, включают следующие: 3-метил-2Н-фуро[2,3-с]пиран-2-он (где R=СН, R, R, R=H), 2Н-фуро-2,3-с]пиран-2-он (где R, R, R, R4=H), 7-метил-2Н-фуро[2,3-с]пиран-2-он (где R R, R=H, R=CH), 5-метил-2Н-фуро[2,3-с]пиран-2-он (где R, R, R=H, R=CH), 3,7-диметил-2Н-фуро[2,3-с]пиран-2-он (где R, R=CH, R, R=H), 3,5-диметил-2Н-фуро[2,3-с]пиран-2-он (где R, R=CH, R, R=H), 3,5,7-триметил-2Н-фуро[2,3-с]пиран-2-он (где R, R, R=CH, R=H), 5-метоксиметил-3-метил-2Н-фуро[2,3-с]пиран-2-он (где R=CH, R, R=H, R=CHOCH), 4-бром-3,7-диметил-2Н-фуро[2,3-с]пиран-2-он (где R, R=CH, R=Br, R=H), 3-метилфуро[2,3-с]пиридин-2(3Н)-он (где Z=NH, R=CH, R, R, R=H), 3,6-диметилфуро[2,3-с]пиридин-2 (6Н)-он (где Z=N-CH, R=CH, R, R, R=H). См. патент США №7576213. Эти молекулы также известны как каррикины. См. Halford, "Smoke Signals," в Chem. В Eng. News (12 апреля 2010 г.), на страницах 37-38, сообщили, что каррикины или бутенолиды, которые содержатся в дыме, действуют как стимуляторы роста и способствуют прорастанию семян после лесного пожара, и могут активировать семена, например, кукурузы, разновидностей томата, латука и разновидностей лука, которые подвергались хранению. Эти молекулы являются объектом патента США №7576213.
Полезный микроорганизм(ы)
В одном из вариантов осуществления композиции, описанные в данном документе, могут содержать один или несколько полезных микроорганизмов. Один или несколько полезных микроорганизмов могут находиться в форме спор, в вегетативной форме или их комбинации. Один или несколько полезных микроорганизмов могут включать в себя любое количество микроорганизмов, обладающих одним или несколькими полезными свойствами (например, продуцировать одну или несколько сигнальных молекул растения, описанных в данном документе, увеличивать поглощение питательных веществ и воды, стимулировать и/или увеличивать фиксацию азота, усиливать рост, улучшать прорастание семени, улучшать всхожесть рассады, прерывать латентность или состояние покоя растения и т.д.).
В одном варианте осуществления полезный микроорганизм(ы) включает в себя одну или нескольких бактерий. В другом варианте осуществления бактерии представляют собой диазотрофы (то есть бактерии, которые представляют собой симбиотические азотфиксирующие бактерии). В еще одном варианте осуществления бактерия представляет собой бактерию из рода Rhizobium spp. (например, R. cellulosilyticum, R. daejeonense, R. etli, R. galegae, R. gallicum, R. giardinii, R. hainanense, R. huautlense, R. indigoferae, R. leguminosarum, R. loessense, R. lupini, R. lusitanum, R. meliloti, R. mongolense, R. miluonense, R. sullae, R. tropici, R. undicola и/или R. yanglingense), Bradyrhizobium spp. (например, В. bete, В. canariense, В. elkanii, В. iriomotense, В. japonicum, В. jicamae, В. liaoningense, В. pachyrhzi и/или В. yuanmingense), Azorhizobium spp. (например, A. caulinodans и/или A. doebereinerae), Sinorhizobium spp. (например, S. abri, S. adhaerens, S. amehcanum, S. aboris, S. fredii, S. indiaense, S. kostiense, S. kummerowiae, S. medicae, S. meliloti, S. mexicanus, S. morelense, S. saheli, S. terangae и/или S. xinjiangense), Mesorhizobium spp. (M. albiziae, M. amorphae, M. chacoense, M. ciceri, M. huakuii, M. loti, M. mediterraneum, M. pluifarium, M. septentrionale, M. temperatum и/или M. tianshanense) и их комбинации. В конкретном варианте осуществления полезный микроорганизм выбран из группы, состоящей из В. japonicum, R leguminosarum, R meliloti, S. meliloti и их комбинаций. В другом варианте осуществления полезный микроорганизм представляет собой В. japonicum. В другом варианте осуществления полезный микроорганизм представляет собой R leguminosarum. В другом варианте осуществления полезный микроорганизм представляет собой R meliloti. В другом варианте осуществления полезный микроорганизм представляет собой S. meliloti.
В другом варианте осуществления один или несколько полезных микроорганизмов включают в себя один или несколько фосфат-солюбилизирующих микроорганизмов. Фосфат-солюбилизирующие микроорганизмы включают в себя грибковые и бактериальные штаммы. В одном варианте осуществления фосфат-солюбилизирующий микроорганизм включает в себя виды из рода, выбранного из группы, состоящей из Acinetobacter spp. (например, Acinetobacter calcoaceticus и т.д.), Arthrobacter spp, Arthrobotrys spp. (например, Arthrobotrys oligospora и т.д.), Aspergillus spp. (например, Aspergillus niger и т.д.), Azospirillum spp. (например, Azospirillum halopraeferans и т.д.), Bacillus spp. (например, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus atrophaeus, Bacillus circulans, Bacillus licheniformis, Bacillus subtilis и т.д.), Burkholderia spp. (например, Burkholderia cepacia, Burkholderia vietnamiensis и т.д.), Candida spp. (например, Candida krissii и т.д.), Chryseomonas spp. (например, Chryseomonas luteola и т.д.), Enterobacter spp. (например, Enterobacter aerogenes, Enterobacter asburiae, Enterobacter spp., Enterobacter taylorae и т.д.), Eupenicillium spp. (например, Eupenicillium parvum и т.д.), Exiguobacterium spp., Klebsiella spp., Kluyvera spp. (например, Kluyvera cryocrescens и т.д.), Microbacterium spp., Mucor spp. (например, Mucor ramosissimus и т.д.), Paecilomyces spp. (например, Paecilomyces hepialid, Paecilomyces marquandii и т.д.), Paenibacillus spp. (например, Paenibacillus macerans, Paenibacillus mucilaginosus и т.д.), Penicillium spp. (например, Penicillium bilaiae (ранее известный как Penicillium bilaii), Penicillium albidum, Penicillium aurantiogriseum, Penicillium chrysogenum, Penicillium citreonigrum, Penicillium cithnum, Penicillium digitatum, Penicillium frequentas, Penicillium fuscum, Penicillium gaestrivorus, Penicillium glabrum, Penicillium ghseofulvum, Penicillium implicatum, Penicillium janthinellum, Penicillium lilacinum, Penicillium minioluteum, Penicillium montanense, Penicillium nigricans, Penicillium oxalicum, Penicillium pinetorum, Penicillium pinophilum, Penicillium purpurogenum, Penicillium radicans, Penicillium radicum, Penicillium raistrickii, Penicillium rugulosum, Penicillium simplicissimum, Penicillium solitum, Penicillium variabile, Penicillium velutinum, Penicillium viridicatum, Penicillium glaucum, Penicillium fussiporus и Penicillium expansum и т.д.), Pseudomonas spp. (например, Pseudomonas corrugate, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas lutea, Pseudomonas poae, Pseudomonas putida, Pseudomonas stutzeri, Pseudomonas trivialis и т.д.), Serratia spp. (например, Serratia marcescens и т.д.), Stenotrophomonas spp. (например, Stenotrophomonas maltophilia и т.д.), Streptomyces spp., Streptosporangium spp., Swaminathania spp. (например, Swaminathania salitolerans и т.д.), Thiobacillus spp. (например, Thiobacillus ferrooxidans и т.д.), Torulospora spp. (например, Torulospora globosa и т.д.), Vibrio spp. (например, Vibrio proteolytics и т.д.), Xanthobacter spp. (например, Xanthobacter agilis и т.д.), Xanthomonas spp. (например, Xanthomonas campestris и т.д.) и их комбинации.
В конкретном варианте осуществления один или несколько фосфат-солюбилизирующих микроорганизмов представляют собой штамм гриба Penicillium. В другом варианте осуществления один или несколько видов Penicillium представляют собой P. bilaiae, P. gaestrivorus или их комбинации.
В другом варианте осуществления полезный микроорганизм участвует в образовании одной или нескольких микориз. В частности, одна или несколько микориз представляет собой эндомикоризу (также называемую везикулярно-арбускулярными микоризами, VAM, арбускулярными микоризами или AM), эктомикоризу или их комбинации.
В одном варианте осуществления одна или несколько микориз представляют собой эндомикоризу из типа Glomeromycota и родов Glomus и Gigaspora. В еще одном варианте осуществления эндомикориза представляет собой штамм Glomus aggregatum, Glomus brasilianum, Glomus clarum, Glomus deserticola, Glomus etunicatum, Glomus fasciculatum, Glomus intraradices, Glomus monosporum или Glomus mosseae, Gigaspora margarita или их комбинацию.
В другом варианте осуществления одна или несколько микориз представляют собой эктомикоризу из типа Basidiomycota, Ascomycota и Zygomycota. В еще одном варианте осуществления эктомикориза представляет собой Laccaria bicolor, Laccaria laccata, Pisolithus tinctorius, Rhizopogon amylopogon, Rhizopogon fulvigleba, Rhizopogon luteolus, Rhizopogon villosuli, Scleroderma сера, Scleroderma citrinum или их комбинацию.
В еще одном варианте осуществления одна или несколько микориз представляют собой микоризу эрикоид, микоризу арбутоид или микоризу монотропоид. Микориза арбускулярного типа и эктомикориза образуют микоризу эрикоид со многими растениями, принадлежащими к порядку Ericales, при этом некоторые представители Ericales образуют микоризы арбутоид и монотропоид. Все орхидеи представляют собой микогетеротрофов на определенном этапе их жизненного цикла и образуют микоризы орхидей с отделом базидиальных грибов. В одном варианте осуществления микориза может представлять собой микоризу эрикоид, предпочтительно из типа Ascomycota, например, Hymenoscyphous ericae или Oidiodendron sp. В другом варианте осуществления микориза также может представлять собой микоризу арбутоид, предпочтительно из типа Basidiomycota. В еще одном варианте осуществления микориза может представлять собой микоризу монотропоид, предпочтительно из типа Basidiomycota. В еще одном варианте осуществления микориза может представлять собой микоризу орхидеи, предпочтительно из типа Rhizoctonia.
Питательный микроэлемент(ы)
1
2
3
5
6
7
8
9
12
В еще одном варианте осуществления композиции, описанные в данном документе, могут содержать один или несколько полезных питательных микроэлементов. Неограничивающие примеры питательных микроэлементов для применения в композициях, описанных в данном документе, включают в себя витамины (например, витамин А, комплекс витаминов группы В (т.е. витамин В, витамин В, витамин В, витамин В, витамин В, витамин В, витамин В, витамин В, витамин В, холин) витамин С, витамин D, витамин Е, витамин К, каротиноиды (α-каротин, β-каротин, криптоксантин, лютеин, ликопен, зеаксантин и т.д.), макроэлементы (например, фосфор, кальций, магний, калий, натрий, железо и т.д.), микроэлементы (например, бор, кобальт, хлорид, хром, медь, фтор, йод, железо, марганец, молибден, селен, цинк и т.д.), органические кислоты (например, уксусную кислоту, лимонную кислоту, молочную кислоту, яблочную кислоту, таурин и т.д.), а также их комбинации. В конкретном варианте осуществления композиции могут содержать фосфор, бор, хлор, медь, железо, марганец, молибден, цинк или их комбинации.
В некоторых вариантах осуществления, в которых композиции, описанные в данном документе, могут содержать фосфор, предполагается, что может быть предложен любой подходящий источник фосфора. В одном варианте осуществления фосфор может быть получен из источника. В другом варианте осуществления подходящие источники фосфора включают в себя источники фосфора, способные подвергаться солюбилизации под воздействием одного или нескольких микроорганизмов (например, Penicillium bilaiae и т.д.).
В одном варианте осуществления фосфор может быть получен из фосфатной руды. В другом варианте осуществления фосфор может быть получен из удобрений, содержащих один или несколько источников фосфора. Коммерчески доступные готовые фосфатные удобрения подразделяются на много видов. Некоторые распространенные из них содержат фосфатную руду, моноаммонийфосфат, диаммонийфосфат, монокальцийфосфат, суперфосфат, тройной суперфосфат и/или полифосфат аммония. Все из этих удобрений получают путем химической обработки нерастворимых природной фосфатной руды на оборудовании для производства удобрений в крупном масштабе, и этот продукт является дорогостоящим. Посредством настоящего изобретения возможно уменьшение количества этих удобрений, вносимых в почву, при этом все еще сохраняется такое же количество фосфора, поглощаемого из почвы.
В еще одном варианте осуществления фосфор может быть получен из органического источника фосфора. В другом конкретном варианте осуществления источник фосфора может включать в себя органическое удобрение. Органическое удобрение относится к почвоулучшителю, полученному из природных источников, что обеспечивает по меньшей мере минимальное процентное содержание азота, фосфата и карбоната калия. Неограничивающие примеры органических удобрений включают в себя растительные и животные побочные продукты, каменную пыль, морские водоросли, инокулянты и кондиционеры. Эти удобрения зачастую являются доступными в садовых центрах и у садоводческих компаний-поставщиков. В частности, органический источник фосфора доступен в виде костной муки, мясной муки, навоза, компоста, осадка сточных вод или гуано, или их комбинации.
В еще одном варианте осуществления фосфор может быть получен из комбинации источников фосфора, включая без ограничения фосфатную руду, удобрения, содержащие один или несколько источников фосфора (например, моноаммонийфосфат, диаммонийфосфат, монокальцийфосфат, суперфосфат, тройной супер фосфат, полифосфат аммония и т.д.), один или несколько органических источников фосфора и их комбинации.
Биостимулятор(ы)
В одном варианте осуществления композиции, описанные в данном документе, могут содержать один или несколько полезных биостимуляторов. Биостимуляторы могут улучшить метаболические или физиологические процессы, такие как дыхание, фотосинтез, усвоение нуклеиновой кислоты, потребление ионов, доставку питательных веществ или их комбинации. Неограничивающие примеры биостимуляторов включают экстракты морских водорослей (например, Ascophyllum nodosum), гуминовые кислоты (например, гумат калия), фульвокислоты, мио-инозитол, глицин и их комбинации. В другом варианте осуществления композиции включают экстракты морских водорослей, гуминовые кислоты, фульвокислоты, мио-инозитол, глицин и их комбинации.
Полимер(ы)
В одном варианте осуществления композиции, описанные в данном документе, могут дополнительно содержать один или несколько полимеров. Неограничивающие применения полимеров в сельскохозяйственной отрасли включают агрохимическую доставку, удаление тяжелых металлов, задержание воды и/или подачу воды и их комбинации. Pouci, et al., Am. J. Agri. & Biol. Sci., 3 (1): 299-314 (2008). В одном варианте осуществления один или несколько полимеров представляют собой природный полимер (например, агар, крахмал, альгинат, пектин, целлюлозу и т.д.), синтетический полимер, биоразлагаемый полимер (например, поликапролактон, полилактид, поливиниловый спирт) и т.д.) или их комбинации.
Неограничивающий список полимеров, применяемых для композиций, описанных в данном документе, представлен в Pouci, et al., Am. J. Agri. & Biol. Sci., 3 (7): 299-314 (2008). В одном из вариантов осуществления композиции, описанные в данном документе, включают в себя целлюлозу, производные целлюлозы, метилцеллюлозу, производные метилцеллюлозы, крахмал, агар, альгинат, пектин, поливинилпирролидон и их комбинации.
Поверхностно-активное вещество(вещества)
В одном варианте осуществления композиции, описанные в данном документе, могут дополнительно содержать одно или несколько поверхностно-активных веществ. Поверхностно-активные вещества могут быть применены в качестве компонента в покрытии семени и/или в способах нанесения покрытия на семена. Поверхностно-активные вещества, подходящие для композиций, описанных в данном документе, могут быть неионогенными поверхностно-активными веществами (например, полуполярными и/или анионными, и/или катионными, и/или цвиттерионными). С помощью поверхностно-активных веществ возможно увлажнение и эмульгация почвы(почв) и/или грунта(грунтов). Предполагается, что поверхностно-активные вещества, применяемые в описанной композиции, обладают низкой токсичностью в отношении любых микроорганизмов, содержащихся в композиции. Кроме того, предполагается, что поверхностно-активные вещества, применяемые в описанной композиции, характеризуются низкой фитотоксичностью (т.е. степенью токсичности вещества или комбинации веществ по отношению к растению). Можно применять одно поверхностно-активное вещество или смесь из нескольких поверхностно-активных веществ.
Анионные поверхностно-активные вещества
Анионные поверхностно-активные вещества или смеси анионных и неионогенных поверхностно-активных веществ также могут применяться в композициях. Анионные поверхностно-активные вещества представляют собой поверхностно-активные вещества, у которых гидрофильная часть в водном растворе находится в анионном или отрицательно заряженном состоянии. Композиции, описанные в данном документе, могут содержать одно или несколько анионных поверхностно-активных веществ. Анионное поверхностно-активное вещество(вещества) может быть либо растворимым в воде анионным поверхностно-активным веществом, или нерастворимым в воде анионным поверхностно-активным веществом, или комбинацией растворимого в воде анионного поверхностно-активного вещества и нерастворимого в воде анионного поверхностно-активного вещества. Неограничивающие примеры анионных поверхностно-активных веществ включают в себя сульфоновые кислоты, сложные эфиры серной кислоты, карбоновые кислоты и их соли. Неограничивающие примеры растворимых в воде анионных поверхностно-активных веществ включают в себя алкилсульфаты, алкиловые эфиры серной кислоты, алкиловые эфиры амида серной кислоты, алкиларилполиэфиры серной кислоты, алкиларилсульфаты, алкиларилсульфонаты, моноглицериды серной кислоты, алкилсульфонаты, алкиламидсульфонаты, алкиларилсульфонаты, бензолсульфонаты, толуолсульфонаты, ксилолсульфонаты, кумолсульфонаты, алкилбензолсульфонаты, алкилдифенилоксидсульфонат, альфа-олефинсульфонаты, алкилнафталинсульфонаты, сульфонаты на основе парафинов, сульфонаты лигнина, алкилсульфосукцинаты, этоксилированные сульфосукцинаты, алкиловые эфиры сульфосукцинатов, алкиламидные сульфосукцинаты, алкилсульфосукцинамат, алкилсульфоацетаты, алкилфосфаты, эфиры фосфорной кислоты, алкиловые эфиры фосфорной кислоты, ацилсаркозинаты, ацилизетионаты, N-ацилтаураты, N-ацил-N-алкилтаураты, алкилкарбоксилаты или их комбинации.
Неионогенные поверхностно-активные вещества
Неионогенные поверхностно-активные вещества представляют собой поверхностно-активные вещества, характеризующиеся отсутствием электрического заряда при растворении или диспергировании в водной среде. По меньшей мере в одном варианте осуществления в композиции, описанной в данном документе, применяют одно или несколько неионогенных поверхностно-активных веществ, поскольку они обеспечивают желаемые смачивающие и эмульгирующие эффекты и существенно не ингибируют стабильность и активность споры. Неионогенное поверхностно-активное вещество(вещества) могут быть либо растворимыми в воде неионогенными поверхностно-активными веществами, нерастворимыми в воде неионогенными поверхностно-активными веществами или комбинацией растворимых в воде неионогенных поверхностно-активных веществ и нерастворимых в воде неионогенных поверхностно-активных веществ.
Нерастворимые в воде поверхностно-активные вещества
Неограничивающие примеры нерастворимых в воде неионогенных поверхностно-активных веществ включают в себя алкильные и арильные сложные эфиры глицерина, гликолевые эфиры, этаноламиды, сульфоаниламиды, спирты, амиды, спиртовые этоксилаты, сложные эфиры глицерина, гликолевые эфиры, этоксилаты сложного эфира глицерина и гликолевых эфиров, сахарные алкилполигликозиды, полиоксиэтилированные жирные кислоты, конденсаты алканоламина, алканоламиды, третичные ацетиленовые гликоли, полиоксиэтилированные меркаптаны, сложные эфиры карбоновых кислот, полиоксиэтилированные полиоксипропиленгликоли, эфиры сорбита и жирных кислот или их комбинации. Также включены блок-сополимеры ЕО/РО (ЕО представляет собой оксид этилена, РО представляет собой оксид пропилена), полимеры и сополимеры ЕО, полиамины и поливинилпирролидоны.
Растворимые в воде неионогенные поверхностно-активные вещества
Неограничивающие примеры растворимых в воде неионогенных поверхностно-активных веществ включают этоксилаты спирта сорбита и жирной кислоты и этоксилаты эфира сорбита и жирной кислоты.
Комбинация неионогенных поверхностно-активных веществ
В одном варианте осуществления композиции, описанные в данном документе, включают по меньшей мере одно или несколько неионогенных поверхностно-активных веществ. В одном варианте осуществления композиции включают по меньшей мере одно нерастворимое в воде неионогенное поверхностно-активное вещество и по меньшей мере одно растворимое в воде неионогенное поверхностно-активное вещество. В еще одном варианте осуществления композиции включают комбинацию неионогенных поверхностно-активных веществ, содержащих углеводородные цепи практически одинаковой длины.
Другие поверхностно-активные вещества
В другом варианте осуществления композиции, описанные в данном документе, также могут содержать кремнийорганические поверхностно-активные вещества, противовспениватели на основе силикона, применяемые в качестве поверхностно-активных веществ в противовспенивателях на основе силикона и минеральных масел. В еще одном варианте осуществления композиции, описанные в данном документе, также могут включать соли щелочных металлов и жирных кислот (например, растворимые в воде соли щелочных металлов и жирных кислот и/или не растворимые в воде соли щелочных металлов и жирных кислот).
Гербицид(ы)
В одном варианте осуществления композиции, описанные в данном документе, могут дополнительно содержать один или несколько гербицидов. В конкретном варианте осуществления гербицид может быть довсходовым гербицидом, послевсходовым гербицидом или их комбинацией.
Подходящие гербициды включают в себя химические гербициды, природные гербициды (например, биогербициды, органические гербициды и т.д.) или их комбинации. Неограничивающие примеры подходящих гербицидов включают в себя бентазон, ацифлуорфен, хлоримурон, лактофен, кломазон, флуазифоп, глюфосинат, глифосат, сетоксидим, имазетапир, имазамокс, фомесаф, флумиклорак, имазаквин и клетодим. Коммерческие продукты, содержащие каждое из этих соединений, являются легкодоступными. Концентрация гербицида в композиции, как правило, соответствует указанной на упаковке норме применения для конкретного гербицида.
Фунгицид(ы)
В одном варианте осуществления композиции, описанные в данном документе, могут дополнительно содержать один или несколько фунгицидов. Фунгициды, пригодные для композиций, описанных в данном документе, соответственно обладают активностью в отношении широкого спектра патогенных микроорганизмов, в том числе без ограничения Phytophthora, Rhizoctonia, Fusarium, Pythium, Phomopsis или Selerotinia и Phakopsora, a также их комбинаций.
Неограничивающие примеры коммерческих фунгицидов, которые могут быть подходящими для композиций, описанных в данном документе, включают в себя РРОТÉСÉ, RIVAL или ALLEGIANCE FL или LS (Gustafson, Плейно, Техас), WARDEN RTA (Agrilance, Сент-Пол, Миннесота), APRON XL, APRON МАХХ RTA или RFC, MAXIM 4FS или XL (Syngenta, Вилмингтон, Делавер), CAPTAN (Arvesta, Гвелф, Онтарио) и PROTREAT (Nitragin Argentina, Буэнос-Айрес, Аргентина). Активные ингредиенты в этих и других коммерческих фунгицидах включают в себя без ограничения флудиоксонил, мефеноксам, азоксистробин и металаксил. Коммерческие фунгициды наиболее удобно применять согласно инструкциям производителя в рекомендуемых концентрациях.
Инсектицид(ы)
В одном варианте осуществления композиции, описанные в данном документе, могут дополнительно содержать один или несколько инсектицидов. Инсектициды, пригодные для композиций, описанных в данном документе, соответственно обладают активностью в отношении широкого спектра насекомых, в том числе без ограничения проволочников, совок, червовидных личинок, кукурузного жука, личинок мухи ростковой, земляных блошек, клопов-наземников, тли, листоедов, щитников и их комбинаций.
Неограничивающие примеры коммерческих инсектицидов, которые могут быть подходящими для композиций, описанных в данном документе, включают в себя CRUISER (Syngenta, Уилмингтон, Делавэр), GAUCHO и PONCHO (Gustafson, Плано, Техас). Активные ингредиенты в этих и других коммерческих инсектицидах включают тиаметоксам, клотианидин и имидаклоприд. Коммерческие инсектициды наиболее удобно применять согласно инструкциям производителя в рекомендуемых концентрациях.
СПОСОБЫ
В другом аспекте раскрыты способы применения форм глутатиона для увеличения и/или усиления роста растений. В конкретном варианте осуществления способ предусматривает усиление роста растения или части растения, при этом способ включает обеспечение контакта растения или части растения с одной или несколькими формами глутатиона, описанными в данном документе, а также их изомерами, солями или сольватами. В одном варианте осуществления стадия обеспечения контакта включает обеспечение контакта растения или части растения с эффективным количеством одной или нескольких форм глутатиона, описанных в данном документе.
В конкретном варианте осуществления стадия обеспечения контакта включает обеспечение контакта семени растения с одной или несколькими формами глутатиона, описанными в данном документе, а также их изомерами, солями или сольватами. В еще более предпочтительном варианте осуществления стадия обеспечения контакта включает обработку семени (например, протравливание семени) одной или несколькими формами глутатиона, описанными в данном документе, а также их изомерами, солями или сольватами.
В конкретном варианте осуществления стадия обеспечения контакта включает обеспечение контакта растения или части растения с одной или несколькими композициями, описанными в данном документе. В конкретном варианте осуществления стадия обеспечения контакта включает обеспечение контакта семени растения с одной или несколькими композициями, описанными в данном документе. В другом варианте осуществления стадия обеспечения контакта включает обработку семени (например, протравливание семени) с одной или несколькими композициями, описанными в данном документе. В конкретном варианте осуществления стадия обеспечения контакта включает обеспечение контакта растения или части растения с одной или несколькими формами глутатиона, описанными в данном документе, при концентрации 100,0-500,0 мг/л. В более конкретном варианте осуществления стадия обеспечения контакта включает обеспечение контакта семени растения с одной или несколькими формами глутатиона, описанными в данном документе, при концентрации 100,0-500,0 мг/л. В еще более конкретном варианте осуществления стадия обеспечения контакта включает обработку семени одной или несколькими формами глутатиона, описанными в данном документе, при концентрации 100,0-500,0 мг/л.
Стадия обеспечения контакта может быть выполнена любым способом, известным из уровня техники (в том числе с помощью как некорневого, так и отличного от некорневого внесения). Неограничивающие примеры обеспечения контакта растения или части растения включают опрыскивание растения или части растения, орошение растения или части растения, капельную обработку растения или части растения, опыление растения или части растения и/или нанесение покрытия на семя или обработку семени (например, протравливание семени). В одном варианте осуществления стадию обеспечения контакта повторяют (например, более одного раза, причем стадию обеспечения контакта повторяют дважды, три раза, четыре раза, пять раз, шесть раз, в семь раз, восемь раз, девять раз, десять раз и т.д.).
В другом варианте осуществления способ дополнительно включает подвергание растения или части растения воздействию одного или нескольких полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов, описанных в данном документе. В конкретном варианте осуществления способ дополнительно включает подвергание семени воздействию одного или нескольких полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов, описанных в данном документе. Растение или части растения могут быть подвергнуты воздействию одного или нескольких полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов как часть композиции, описанной в данном документе, или независимо от одной или нескольких форм глутатиона, описанных в данном документе. В одном варианте осуществления растение или части растения подвергают воздействию одного или нескольких полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов как часть композиции описанной в данном документе. В другом варианте осуществления растение или части растения подвергают воздействию одного или нескольких полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов независимо от одной или нескольких форм глутатиона, описанных в данном документе. В одном варианте осуществления стадию подвергания растения или части растения воздействию одного или нескольких полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов осуществляют до, во время, после или одновременно со стадией обеспечения контакта растения или части растения с одной или несколькими формами глутатиона, описанными в данном документе.
Стадию обработки могут осуществлять в любой момент времени в процессе роста растения или части растения. В одном варианте осуществления стадию обработки осуществляют до начала роста растения или части растения (например, на стадии семени). В другом варианте осуществления стадию обработки осуществляют после того, как растение или часть растения начало расти. В другом варианте осуществления стадию обработки осуществляют по мере того как растение или часть растения произрастает. В конкретном варианте осуществления стадию обработки осуществляют до момента прорастания семени (например, семя обрабатывают прежде, чем оно прорастет). В еще одном варианте осуществления стадию обработки осуществляют до высаживания семени (например, семя обрабатывают перед посадкой).
В другом варианте осуществления способ дополнительно включает стадию посадки растения или части растения. Стадию посадки могут осуществлять до, после или во время стадии обработки. В одном варианте осуществления стадию посадки осуществляют до стадии обработки. В другом варианте осуществления стадию посадки осуществляют во время стадии обработки (например, стадию посадки осуществляют одновременно со стадией обработки, стадию посадки осуществляют примерно одновременно со стадией обработки и т.д.). В еще одном варианте осуществления стадию посадки осуществляют после стадии обработки.
Способы в соответствии с настоящим изобретением применимы в отношении как растений, так и частей растения, не относящихся к бобовым. В конкретном варианте осуществления растения или части растений выбраны из группы, состоящей из люцерны, риса, пшеницы, ячменя, ржи, овса, хлопчатника, рапса, подсолнечника, арахиса, кукурузы, картофеля, сладкого картофеля, фасоли, гороха, нута, чечевицы, цикория, салата-латука, эндивия, капусты, брюссельской капусты, свеклы, пастернака, репы, цветной капусты, брокколи, репы, редиса, шпината, лука, чеснока, баклажана, перца, сельдерея, моркови, кабачка, тыквы, цуккини, огурца, яблока, груши, дыни, цитрусовых, клубники, винограда, малины, ананаса, сои, табака, томата, сорго и сахарного тростника.
НАНЕСЕНИЕ ПОКРЫТИЙ НА СЕМЯ
В другом аспекте семена представляют собой покрытые одной или несколькими композициями, описанными в данном документе.
В одном варианте осуществления семена могут быть обработаны композицией(композициями), описанной в данном документе, несколькими способами, но предпочтительно путем распыления или капельной обработки. Распыление и капельная обработка могут быть проведены путем составления композиций, описанных в данном документе, и распыления или капельной обработки композиции(композиций) по отношению к семени(семенам) посредством непрерывной системы подачи (которую калибруют для проведения обработки на предварительно определенной скорости пропорционально непрерывному потоку семени), такой как установка барабанного типа. Также могут применяться системы для работы с партиями, в которых предварительно определенный объем партии семян и композиции(композиций), описанной в данном документе, доставляют в смеситель. Системы и аппараты для осуществления этих способов являются коммерчески доступными от многочисленных поставщиков, например, Bayer CropScience (Gustafson).
В другом варианте осуществления обработка предусматривает нанесение покрытия на семена. Один такой способ предусматривает покрытие внутренней стенки сферического контейнера композицией(композициями), описанной в данном документе, добавление семян, затем вращение контейнера для обеспечения контакта семян со стенкой и композицией(композициями), причем способ известен из уровня техники как "нанесение покрытия при помощи контейнера". На семена можно наносить покрытие при помощи комбинаций способов нанесения покрытия. Замачивание обычно влечет за собой применение жидких форм описанных композиций. Например, семена могут быть замочены в течение от приблизительно 1 минуты до приблизительно 24 часов (например, по меньшей мере 1 мин, 5 мин, 10 мин, 20 мин, 40 мин, 80 мин, 3 ч, 6 ч, 12 ч, 24 ч).
Настоящее изобретение дополнительно определяется следующими пронумерованными пунктами.
1. Композиция для обработки семени, содержащая
a) носитель;
b) эффективное количество одной или нескольких форм глутатиона или его соли для усиления роста растений при контакте композиции для обработки семени с семенем и/или нанесения в виде покрытия на семя.
2. Композиция для обработки семени по п. 1, дополнительно содержащая один или несколько полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов.
3. Композиция для обработки семени по п. 2, где один или несколько полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов выбраны из группы, состоящей из одного или нескольких биологически активных ингредиентов, питательных микроэлементов, биостимуляторов и их комбинаций.
4. Композиция для обработки семени по п. 3, где один или несколько полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов представляют собой один или несколько биологически активных ингредиентов.
5. Композиция для обработки семени по п. 4, где один или несколько биологически активных ингредиентов выбраны из группы, состоящей из одной или нескольких сигнальных молекул растения, одного или нескольких полезных микроорганизмов и их комбинаций.
6. Композиция для обработки семени по п. 2, где один или несколько полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов представляют собой одну или несколько сигнальных молекул растения, выбранных из группы, состоящей из LCO, СО, хитиновых соединений, флавоноидов, жасмоновой кислоты, метилжасмоната, линолевой кислоты, линоленовой кислоты, каррикинов и их комбинаций.
7. Композиция для обработки семени по п. 2, где один или несколько полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов содержат один или несколько СО.
8. Композиция для обработки семени по п. 2, где один или несколько полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов содержат один или несколько LCO.
9. Композиция для обработки семени по п. 2, где один или несколько полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов содержат один или несколько флавоноидов.
10. Композиция для обработки семени по п. 2, где один или несколько полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов содержат один или несколько полезных микроорганизмов.
11. Композиция для обработки семени по п. 10, где один или несколько полезных микроорганизмов включают в себя один или несколько азотфиксирующих микроорганизмов, один или несколько фосфат-солюбилизирующих микроорганизмов, один или несколько микоризных грибов или их комбинации.
12. Композиция для обработки семени по п. 1, где носитель представляет собой жидкую среду.
13. Композиция для обработки семени по п. 1, где композиция дополнительно содержит один или несколько питательных микроэлементов.
14. Композиция для обработки семени по п. 13, где один или несколько питательных микроэлементов представляют собой фосфор, медь, железо, цинк или их комбинацию.
15. Способ усиления роста растения или части растения, включающий обеспечение контакта семени с эффективным количеством одной или нескольких форм глутатиона или его солей для усиления роста растения.
16. Способ по п. 15, где способ дополнительно включает подвергание семени воздействию одного или нескольких полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов.
17. Способ по п. 16, где стадия подвергания семени воздействию одного или нескольких полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов происходит до, во время, после или одновременно со стадией обеспечения контакта растения или части растения с одной или несколькими формами глутатиона или его солей.
18. Способ по п. 16, где полезный с точки зрения сельского хозяйства ингредиент представляет собой один или несколько биологически активных ингредиентов.
19. Способ по п. 18, где один или несколько биологически активных ингредиентов выбраны из группы, состоящей из одной или нескольких сигнальных молекул растения, одного или нескольких полезных микроорганизмов и их комбинаций.
20. Способ по п. 16, где один или несколько полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов представляют собой одну или несколько сигнальных молекул растения, выбранных из группы, состоящей из LCO, СО, хитиновых соединений, флавоноидов, жасмоновой кислоты, метилжасмоната, линолевой кислоты, линоленовой кислоты, каррикинов и их комбинаций.
21. Способ по п. 16, где один или несколько полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов содержат один или несколько СО.
22. Способ по п. 16, где один или несколько полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов содержат один или несколько LCO.
23. Способ по п. 16, где один или несколько полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов содержат один или несколько флавоноидов.
24. Способ по п. 16, где один или несколько полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов содержат один или несколько полезных микроорганизмов.
25. Способ по п. 24, где один или несколько полезных микроорганизмов включают в себя один или несколько азотфиксирующих микроорганизмов, один или несколько фосфат-солюбилизирующих микроорганизмов, один или несколько микоризных грибов или их комбинации.
26. Способ по п. 16, где один или несколько полезных с точки зрения сельского хозяйства ингредиентов дополнительно содержат один или несколько питательных микроэлементов.
27. Способ по п. 26, где один или несколько питательных микроэлементов представляют собой фосфор, медь, железо, цинк или их комбинацию.
28. Способ по п. 15, отличающийся тем, что стадия обеспечения контакта предусматривает обеспечение контакта семени с композицией, содержащей одну или несколько форм глутатиона или их соли.
29. Способ по п. 15, где композиция содержит композицию для обработки семени по любому из пп. 1-14.
30. Способ по любому из пп. 15-29, где обеспечение контакта предусматривает обработку семени или нанесение покрытия на семя.
31. Семя, покрытое композицией для обработки семени по любому из пп. 1-14.
Настоящее изобретение теперь будет описано с помощью следующих неограничивающих примеров. Если не указано иное, в качестве контроля применяли воду (указывается как "контроль" или "СНК").
ПРИМЕРЫ
Следующие примеры приведены в иллюстративных целях и не предназначены для ограничения объема изобретения, как заявлено в данном документе. Любые вариации в иллюстрируемых примерах, которые приходят на ум специалистам в данной области, предназначены для включения в объем настоящего изобретения.
Пример 1
Оценивали влияние глутатиона на рост рассады кукурузы. Семена кукурузы (семена Monsanto DKC51-41 RR2, Cruiser extreme treated) обрабатывали раствором восстановленного глутатиона (Sigma-Aldrich, США). Получали растворы глутатиона 100 мг/л, 200 мг/л и 500 мг/л путем отмеривания порошкообразной формы и растворения ее в дистиллированной воде. В прозрачном пластиковом мешке (25 см × 25 см) обрабатывали 100 грамм семян 1 мл воды (в качестве контроля) и отдельно 1 мл растворов для обработки 100, 200 и 500 мг/л и энергично встряхивали. На следующий день после обработки семена высаживали в 6-дюймовые пластиковые горшки, содержащие смесь песок:перлит 1:1. Брали 10 горшков/обработку; каждый горшок был идентичным. Высоту растений измеряли через 8 дней после посадки. Оценку степени листовой зелености растения и производили конечный сбор урожая через 2 недели после посадки. Степень листовой зелености растения оценивали с помощью хлорофиллметра SPAD (Spectrum Technology, США). Результаты приведены в таблице 1.
Средние значения, представленные той же буквой, являются статистически отличными на уровне 0,05
Результаты, приведенные в таблице 1, указывают на то, что высота растений, содержание хлорофилла, сухой вес корня и сухая биомасса всего растения были значительно лучше, чем в контроле. Также обработанные семена продемонстрировали увеличение в сухом весе побегов растения по сравнению с контролем. Сухой вес побегов растения увеличился по сравнению с контролем при концентрациях 100 мг/л и 200 мг/л.
Пример 2
Оценивали влияние восстановленного глутатиона на кукурузу. Семена кукурузы (кукуруза Syngenta-HK N51T) обрабатывали GSH (100 мг/л) и водой аналогично протоколам в примере 1. Вместо выращивания семян в теплице семена выращивали в чашках Петри из полистирола 50 мм × 15 мм (Fisherband) на бумажном круге для проращивания размером 5 3/8 дюйма (Anchor Paper Co., Сент-Пол, Миннесота), смоченном 12 мл дистиллированной воды. Готовили четыре чашки Петри для обработки из 4 повторностей. Чашки Петри помещали в темное место во встраиваемые шкафы в лаборатории при температуре 24°C на 7 дней. Через 7 дней рассаду перемещали из шкафов, подвергали воздействию освещения, отделяли ее стержневые корни и проводили измерения по различным параметрам корня с помощью сканирующего устройства для корней WinRhizo (Regent Instruments Inc., WinRhizo Pro 2007). Для всех статистических расчетов применяли t-критерий Стьюдента с применением статистического программного обеспечения JMPv.9. Результаты приведены в таблице 2.
Длина корня и корневой объем, образованный семенами, обработанными GSH, характеризовались значительным увеличением по сравнению с контролем. Средний диаметр корня также был увеличен при обработке GSH, но не существенно. Средняя длина, диаметр и объем колеоптиля были увеличены при обработке GSH по сравнению с контролем, но не значительно.
Пример 3
Оценивали влияние глутатиона на рост рассады различных сельскохозяйственных культур. Семена нута, хлопчатника, бобов Пинто и сои обрабатывали в соответствии с протоколами в примере 1. Через день после обработки семян 10 семян каждого вида культур высевали в чашки Петри из полистирола 150 мм × 15 мм (Fisherband) на бумажном круге для проращивания размером 5 3/8 дюйма (Anchor Paper Co., Сент-Пол, Миннесота), смоченном 12 мл дистиллированной воды. Готовили четыре чашки Петри для обработки из 4 повторностей. Чашки Петри помещали в темное место во встраиваемые шкафы в лаборатории при температуре 24°C на 7 дней. Через 7 дней рассаду перемещали из шкафов, подвергали воздействию освещения, отделяли ее стержневые корни и проводили измерения по различным параметрам корня с помощью сканирующего устройства для корней WinRhizo (Regent Instruments Inc., WinRhizo Pro 2007). Для всех статистических расчетов применяли t-критерий Стьюдента с применением статистического программного обеспечения JMPv.9. Результаты приведены в таблице 3.
Результаты показывают, что глутатион характеризовался более высокими значениями, чем контроль. Для нута и сои диаметр корня и корневой объем были значительно выше, чем контроль; впрочем, все значения были увеличены по сравнению с контролем при обработке GSH. Для хлопка и бобов Пинто все четыре параметра роста были значительно выше, чем у контроля.
Пример 4
-8
Оценивали влияние глутатиона и LCO на рост рассады кукурузы. Семена кукурузы Syngenta-NK N51T обрабатывали GSH и LCO (неацилированный Nod-фактор гороха, 10 М). Исходный раствор LCO готовили растворением LCO в растворителе этанол/вода 50:50. Затем семена обрабатывали в соответствии с протоколами в примере 1. Семена высаживали через 1 день после обработки в теплице при искусственном освещении в 5-дюймовые пластиковые горшки, содержащие смесь песок/перлит 1:1. Брали 5 горшков, каждый из которых содержал одно растение на обработку. Растения оставляли прорастать в течение 2 недель, а затем собирали. Сбор урожая без разрушений производили путем промывания почвенной смеси песок/перлит под проточной водой. После очистки каждое растение помещали на прозрачный поддон из оргстекла, содержащий достаточно воды для распространения корней в жидкости. Затем поддон помещали на сканирующее устройство для корней WinRhizo (Regent Instruments Inc., WinRhizo Pro 2007) для измерений. Для всех статистических расчетов применяли t-критерий Стьюдента с применением статистического программного обеспечения JMPv.9. Результаты приведены в таблице 4.
Таблица 4. Влияние GSH и LCO на рост рассады кукурузы
Данные, полученные на сканирующем устройстве для корней WinRhizo, показали увеличение всех параметров корня, обработанного GSH+LCO, по сравнению с контролем; однако, значения не были статистически значимыми. Обработка GSH+LCO привела к значительному увеличению длины, площади поверхности и объема по сравнению с контролем. Растения, выращенные из семян, обработанных LCO и GSH, оказались самыми высокими, если учитывать как длину корня, так и колеоптиля.
Следует понимать, что описание и примеры являются иллюстративными вариантами осуществления настоящего изобретения и что другие варианты осуществления в пределах сущности и объема заявленных вариантов осуществления будут очевидными для специалистов в данной области. Хотя настоящее изобретение было описано по отношению к конкретным формам и их вариантам осуществления, будет понятно, что различные модификации, отличные от описанных выше, могут быть применены без отступления от сущности или объема настоящего изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения. Например, могут быть заменены конкретно описанные эквиваленты, а в некоторых случаях конкретная последовательность стадий может быть обратной или прерванной без отступления от сущности или объема настоящего изобретения, как описано в прилагаемой формуле изобретения.