ПРИМЕНЕНИЕ СТРУКТУРНОГО ПОЛИПЕПТИДА ДЛЯ ПОКРЫТИЯ РАСТЕНИЙ
USE OF STRUCTURAL POLYPEPTIDE FOR COVERING PLANTS

Настоящее изобретение относится к применению структурного полипептида для покрытия растений или покрытия семян растений. Настоящее изобретение также относится к способу покрытия растений или семян растений. Настоящее изобретение также относится к растению или семенам растения, покрытым структурным полипептидом.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Сельскохозяйственные растения, фрукты, овощи, фруктовые деревья, декоративные растения и тому подобное серьезно повреждаются вредителями, в особенности, крылатыми вредителями, такими как белокрылки, тля и трипсы. Многие коммерчески ценные растения, включая обычные сельскохозяйственные культуры, подвержены атакам вредителей растений, включая насекомых и нематод, что приводит к значительному снижению урожайности и качества сельскохозяйственных культур. Например, вредители растений являются основным фактором потери важных сельскохозяйственных культур в мире. Насекомые-вредители также являются обременительными для овощеводов и садоводов, производителей декоративных цветов и для домашних садоводов.
Предлагаемые средства борьбы с такими вредителями представляют собой, например, химические, биологические или физические средства борьбы. С насекомыми-вредителями в основном борются путем интенсивного применения химических пестицидов, которые действуют через подавление роста насекомых, предотвращение их кормления или размножения или вызывают их смерть. Биологические средства борьбы с вредителями также применялись к культурным растениям со средним успехом. Таким образом, может быть достигнут хороший контроль над насекомыми, но некоторые химические вещества могут иногда также воздействовать на нецелевых полезных насекомых, а некоторые биологические препараты обладают очень узким спектром действия. Кроме того, продолжающееся использование определенных химических и биологических методов борьбы повышает вероятность развития у насекомых-вредителей устойчивости к таким мерам борьбы. Более того, существует проблема, заключающаяся в том, что многие химические вещества оказывают вредное воздействие на человека и животных и, следовательно, не могут использоваться часто. Некоторые биологические и физические меры борьбы также эффективны, но не являются полностью удовлетворительными с точки зрения стоимости, универсальности и т. д. в текущих ситуациях.
Кроме того, микробное заражение остается одной из самых серьезных проблем в сельском хозяйстве. Поскольку трудности, связанные с уничтожением микроорганизмов, таких как грибы, хорошо известны, был протестирован ряд агентов для обработки поверхностей растений с целью предотвращения или ослабления заражения микробами. Однако многие из указанных агентов небезопасны для людей и животных.
Кроме того, сегодня сельскохозяйственные растения подвергаются многим опасностям окружающей среды, таким как кислотные дожди, сильная жара и/или УФ-излучение. Эти события приводят к снижению урожайности и качества растений.
Кроме того, обычной практикой является обработка или покрытие растений и семян растений такими веществами, как удобрения или факторы роста. Однако недостатком этих покрытий является то, что они не являются гомогенными и равномерными. Кроме того, эти покрытия часто нестабильны к условиям окружающей среды и легко смываются во время дождя.
Соответственно, существует острая потребность в средствах против вредителей и микробов, которые являются универсальными, нетоксичными и безопасными для людей и животных. Кроме того, существует острая потребность в веществах, которые легко наносятся и защищают от вредных воздействий окружающей среды. Более того, существует острая потребность в покрытиях, позволяющих стабильно, гомогенно и равномерно прикреплять активные агенты. В связи с растущим рынком органического земледелия существует острая потребность в съедобных веществах, которые, следовательно, пригодны для биологического культивирования.
Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что структурные полипептиды, такие как полипептиды шелка, подходят для покрытия растений. В частности, они неожиданно обнаружили, что заражения вредителями или микробами можно избежать или, по меньшей мере, уменьшить путем покрытия растения или семян растения структурными полипептидами, такими как полипептиды шелка. Механизм, с помощью которого настоящее изобретение отсрочивает/задерживает заражение вредителями или микробами, может заключаться в создании поверхности со структурными полипептидами, на которой вредители или микроорганизмы с трудом прикрепляются, живут, размножаются или колонизируются. Кроме того, авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что экологические последствия вредных воздействий окружающей среды можно предотвратить или, по меньшей мере, смягчить/ослабить путем покрытия растений или семян растений структурными полипептидами, такими как полипептиды шелка. Более того, авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что покрытие из структурного полипептида, такого как покрытие из полипептида шелка, обеспечивает стабильное, гомогенное и равномерное прикрепление или фиксацию соединений на поверхности растения или семян растения. Авторы настоящего изобретения также неожиданно обнаружили, что покрытие структурным полипептидом, таким как полипептид шелка, служит для защиты окружающей среды, пользователя/фермера и/или животного от пестицидов, протравы, протравы, содержащей пестициды, средства для дезинфекции семян/растений, или средства для дезинфекции семян/растений, содержащего пестициды.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В первом аспекте настоящее изобретение относится к применению структурного полипептида для покрытия растений или семян растений.
Во втором аспекте настоящее изобретение относится к способу покрытия растений или семян растений, включающему стадии:
(i) обеспечение композиции, содержащей структурный полипептид, и
(ii) нанесение композиции, содержащей структурный полипептид, на поверхность растения или семян растения, тем самым формируя покрытие на растении или семенах растения.
В третьем аспекте настоящее изобретение относится к растению, покрытому структурным полипептидом.
В четвертом аспекте настоящее изобретение относится к семенам растения, покрытым структурным полипептидом.
В пятом аспекте настоящее изобретение относится к растению, покрытому композицией, содержащей структурный полипептид.
В шестом аспекте настоящее изобретение относится к семенам растения, покрытым композицией, содержащей структурный полипептид.
Это краткое изложение изобретения не обязательно описывает все признаки настоящего изобретения. Другие варианты осуществления станут очевидными из обзора последующего подробного описания.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Определения
Прежде чем настоящее изобретение будет подробно описано ниже, следует понять, что это изобретение не ограничивается конкретной методологией, протоколами и реагентами, описанными в настоящем документе, поскольку они могут варьироваться. Также следует принять к сведению, что использованная в данном документе терминология необходима только для целей описания конкретных вариантов осуществления и не предназначена для ограничения объема настоящего изобретения, который будет ограничены только прилагаемой формулой изобретения. Если иное не определено, все технические и научные термины, использованные в настоящем описании, имеют тот же смысл, который вкладывается в них обычным специалистом в данной области.
Предпочтительно используемые в настоящем описании термины имеют определение, как описано в «A multilingual glossary of biotechnological terms: (IUPAC Recommendations)», Leuenberger, H.G.W, Nagel, B. and Kölbl, H. eds. (1995), Helvetica Chimica Acta, CH-4010 Basel, Switzerland).
Несколько документов цитируется по всему тексту данной спецификации. Каждый из документов, процитированных в настоящем описании (включая все патенты, заявки на патенты, научные публикации, спецификации производителя, инструкции, представленные последовательности номеров доступа в GenBank и т. д.), как выше, так и ниже, полностью включен в настоящее описание в качестве ссылки. Ничто в настоящем документе не должно быть истолковано как признание того, что изобретение не имеет права предшествовать такому раскрытию в силу предшествующего изобретения.
Далее будут описаны элементы настоящего изобретения. Эти элементы перечислены с конкретными вариантами осуществления, однако следует понимать, что они могут объединяться любым способом и в любом количестве с созданием дополнительных вариантов осуществления. По разному описанные примеры и предпочтительные варианты осуществления не следует рассматривать как ограничения настоящего изобретения, они предназначены исключительно для ясного описания вариантов осуществления. Следует понимать, что описание поддерживает и охватывает варианты осуществления, которые объединяют ясно описанные варианты осуществления с любым количеством раскрытых и/или предпочтительных вариантов осуществления. Кроме того, любые перестановки и комбинации всех описанных элементов в данной заявке следует рассматривать как раскрытые описанием настоящей заявки до тех пор, пока из контекста не следует иное.
Термин «содержать» или его варианты, такие как «содержит» или «содержащий», согласно настоящему изобретению означает включение указанного целого числа или группы целых чисел, но не исключение любого другого целого числа или группы целых чисел. Термин «состоящий по существу из» в соответствии с настоящим изобретением означает включение указанного целого числа или группы целых чисел при исключении модификаций или других целых чисел, которые могут существенно повлиять на указанное целое число или изменить его. Термин «состоящий из» или варианты, такие как «состоит из» в соответствии с настоящим изобретением, означает включение указанного целого числа или группы целых чисел и исключение любого другого целого числа или группы целых чисел.
Термины, указывающие на единственное число, и аналогичные ссылки, используемые в контексте описания изобретения (особенно в контексте формулы изобретения), должны толковаться как охватывающие как единственное, так и множественное число, если в данном документе не указано иное или явно не противоречит контексту.
Термины «полипептид» и «белок» используются взаимозаменяемо в контексте настоящего изобретения. Они относятся к длинной пептидной цепи аминокислот, например такой, которая состоит по меньшей мере из 40 аминокислот.
Термин «структурный полипептид» в контексте настоящего описания относится к любому полипептиду, который содержит повторяющиеся единицы/повторяющиеся строительные блоки, состоящие из аминокислот. Структурный полипептид предпочтительно обладает способностью к самосборке. В частности, структурный полипептид способен образовывать фибриллярные белковые комплексы в составе, например, гидрогель. Структурный полипептид может быть выбран из группы, состоящей из полипептида шелка, кератина, коллагена и эластина или их вариантов или комбинаций. Структурный полипептид предпочтительно представляет собой рекомбинантный полипептид. Особенно предпочтительно, чтобы структурный полипептид представлял собой полипептид шелка, такой как полипептид шелка паука. Иллюстративный способ получения полипептида шелка, который можно использовать в настоящем изобретении, описан в WO 2006/008163 и в WO 2011/120690.
Используемый в настоящем описании термин «полипептид шелка» относится к полипептиду, который показывает, по сравнению с другими полипептидами, совершенно аберрантный аминокислотный состав. В частности, полипептид шелка содержит большое количество гидрофобных аминокислот, таких как глицин или аланин. Кроме того, полипептид шелка содержит высоко повторяющиеся аминокислотные последовательности или повторяющиеся единицы (повторяющиеся единицы, модули), особенно в их большом центральном домене.
1
На основании анализа ДНК было показано, что все полипептиды шелка представляют собой цепочки повторяющихся единиц, которые дополнительно включают ограниченный набор отдельных более коротких пептидных мотивов. Выражения «пептидный мотив» и «консенсусная последовательность» могут использоваться в настоящем описании взаимозаменяемо. Как правило, консенсусные последовательности шелка можно разделить на четыре основные категории: GPGXX, GGX, Ax или (GA)n и спейсеры. Этим категориям пептидных мотивов в белках шелка отведены структурные роли. Например, было высказано предположение, что мотив GPGXX участвует в β-спирали, вероятно, обеспечивая эластичность. Известно, что мотив GGX отвечает за 3-спираль, богатую глицином. Считается, что мотивы GPGXX и GGX участвуют в формировании аморфной матрицы, которая соединяет кристаллические области, тем самым обеспечивая эластичность волокна. Богатые аланином мотивы обычно содержат 6-9 остатков и, как было обнаружено, образуют кристаллические β-листы. Спейсеры обычно содержат заряженные группы и разделяют повторяющиеся пептидные мотивы на кластеры. Полипептид шелка может осуществлять самосборку. Предпочтительно полипептид шелка представляет собой полипептид шелка паука. Более предпочтительно полипептид шелка, например полипептид шелка паука, представляет собой рекомбинантный полипептид.
Термин «самосборка», используемый в данном документе, относится к процессу, в котором неупорядоченная система ранее существовавших полипептидов образует организованную структуру или паттерн как следствие специфических локальных взаимодействий (например, силы Ван-дер-Ваальса, гидрофобные взаимодействия, водородные связи и/или солевые мостики и т. д.) между самими полипептидами без внешнего направления или триггера, хотя внешние факторы могут влиять на скорость и характер самосборки. В частности, это означает, что когда два или более неупорядоченных и/или развернутых полипептида приводят в контакт, они взаимодействуют друг с другом и, следовательно, образуют трехмерную структуру. Переход от неупорядоченной системы к организованной структуре или паттерну во время самосборки характеризуется переходом из жидкого состояния в студенистое/гелеобразное и/или твердое состояние и соответствующее увеличение вязкости. Переход от жидкого состояния к студенистому/гелеобразному состоянию можно контролировать, например, с помощью оптических измерений или реологии. Эти методы известны специалисту. Переход из жидкого состояния в твердое состояние можно отслеживать, например, с помощью оптических методов.
Используемый в настоящем описании термин «гидрогель» относится к структуре, которая образуется, если концентрация структурных полипептидов достаточно высока для создания непрерывной сети, с помощью которой иммобилизуется жидкий компонент. Указанная сеть предпочтительно образована самосборкой структурных полипептидов, составляющих основу гидрогеля шелка. В частности, гидрогель представляет собой гидрофильную полимерную сеть структурных полипептидов. Указанная сеть стабилизируется химическими и/или физическими взаимодействиями между структурными полипептидами. Сеть диспергирована по всей иммобилизованной водной фазе. Гидрофильность и стабильность гидрогеля позволяют проникновение и поглощение воды (набухание) без растворения, таким образом, сохраняя его трехмерную (3D) структуру и функцию.
Используемый в настоящем описании термин «соединение» относится к любому соединению, имеющему функцию, которая может быть полезна в настоящем изобретении, например, к соединению, которое можно наносить на поверхность растения или семян растения, к соединению, которое можно добавлять в состав покрытия, к соединению, которое можно наносить на окончательное покрытие, или к соединению, которое может фиксироваться на растении или семенах растения через покрытие. Соединение может быть выбрано из группы, состоящей из протравы, протравы, содержащей пестициды, средства для дезинфекции семян/растений, средства для дезинфекции семян/растений, содержащего пестициды, кислотной протравы для семян/растений, кислотной протравы для семян/растений, содержащей пестициды, красителя, отдушки, солнцезащитного средства, удобрения, пестицида, гормона, фактора роста и питательных веществ. Термины «соединение» или «добавка» могут использоваться в настоящем описании взаимозаменяемо. В частности, соединение представляет собой активный агент. Активный агент может быть выбран из группы, состоящей из красителя, отдушки, солнцезащитного средства, удобрения, пестицида, гормона, фактора роста и питательного вещества. В предпочтительном варианте осуществления соединение, в частности, активный агент, представляет собой состав из шелковых капсул (как описано в EP 1757276) и соединения, в частности, активного агента. Соединение, в частности, активный агент, содержится в шелковых капсулах, например во внутреннем просвете/матрице шелковых капсул и/или прикреплены к шелковым капсулам, например, к оболочке шелковых капсул.
Используемый в настоящем описании термин «пестициды» относится к веществам, предназначенным для борьбы с вредителями. В общем, пестицид представляет собой химический или биологический агент (например, вирус, бактерию или гриб), который отпугивает, выводит из строя, убивает или иным образом препятствует вредителям. Вредители-мишени могут включать насекомых, патогены растений, моллюски, нематоды (круглые черви) и микробы, которые нарушают свойства, оказывают вредное воздействие или распространяют болезнь, или являются переносчиками болезней. Хотя у пестицидов есть преимущества, у некоторых есть и недостатки, например, потенциальная токсичность для людей и других видов. Термин «пестициды» также включает в себя все следующее: гербициды, инсектициды (которые могут включать регуляторы роста насекомых, термитициды и т. д.), нематоциды, моллюскициды, ихтиоциды, авициды, родентициды, бактерициды, репелленты от насекомых, репелленты для животных, противомикробные препараты, фунгициды, дезинфицирующие средства (противомикробные) и санитайзеры.
Термины «протрава», «дезинфекция для семян/растений», кислотная протрава для семян/растений» используются в настоящем описании взаимозаменяемо. В сельском хозяйстве, лесоводстве и садоводстве протрава, средство дезинфекции для семян/растений или кислотная протрава для семян/растений относятся к химическим веществам, которыми обрабатываются (или «протравливаются») растения/семена, например перед посадкой, или в виде молодых растений или рассады. Указанная протрава, средство дезинфекции для семян/растений или кислотная протрава для семян/растений может содержать материал-носитель и/или наполнители. Обычно в состав входят пестициды. Указанные пестициды предпочтительно включают гербициды, инсектициды и/или фунгициды. К упомянутым пестицидам более предпочтительно относятся инсектициды и/или фунгициды. Также обычно добавляют краситель, чтобы сделать обработанные семена менее привлекательными для птиц в случае просыпания, и их легче увидеть и очистить в случае случайного просыпания.
Обработка семян/растений, дезинфекция или протравливание кислотой может быть более экологически безопасным способом использования пестицидов, поскольку используемые количества могут быть очень небольшими. Однако по-прежнему существует ряд недостатков для окружающей среды, пользователя/фермера и/или животного, предпочтительно сельскохозяйственных животных, насекомых, таких как пчелы, или для червей. К недостаткам относится нанесение вреда животным, предпочтительно сельскохозяйственным животным, насекомым, таким как пчелы, или червям. К недостаткам также относятся раздражение кожи пользователя/фермера из-за образования пыли или использования растворителей для растворения химикатов во время приготовления, которые вредны для пользователя/фермера.
Такие агенты, как пестициды, протравы, протравы, содержащие пестициды, средства для дезинфекции семян/растений или средства для дезинфекции семян/растений, содержащие пестициды, часто вредны для окружающей среды или для здоровья пользователей/фермеров, а также для животных, например сельскохозяйственных животных, червей, насекомых, в частности, пчел. В особенности, когда эти агенты наносят на семена/растения в порошкообразной форме без какого-либо покрытия, они могут распространяться в окружающую среду во время или после нанесения на семена/растения. Покрытие структурным полипептидом фиксирует/удерживает эти вредные агенты на семенах/растениях, так что агенты не распространяются в окружающую среду. Это помогает пользователю/фермеру сохранить свое здоровье и помогает животным, предпочтительно сельскохозяйственным животным, червям или насекомым, таким как пчелы, не подвергаться отрицательному воздействию этих агентов.
При обработке семян/растений, дезинфекции или кислотном протравливании растения или семена растения обрабатывают (или «дезинфицируют») пестицидами. Таким образом, можно защитить растения или семена от заражения грибами или вредителями. В частности, можно улучшить всхожесть семян и нейтрализовать болезни, которые уже возникают в зародышах. Обработка семян/растений, дезинфекция или кислотное протравливание могут предотвратить потерю жизнеспособности растений, снижение качества урожая и, в худшем случае, полную потерю урожая из-за поврежденных растений или семян. Покрытие семян/растений представляет собой более толстую форму покрытия семян/растений и может содержать удобрения, стимуляторы роста, а также инертный носитель и полимерную внешнюю оболочку. Дезинфекция семян также используется для обозначения процесса удаления колосковой чешуи, семян сорняков и соломы из семенного материала. Протраву, средство для дезинфекции семян/растений или кислотную протраву для семян/растений можно применять в трех различных состояниях: (i) сухая протрава, средство для дезинфекции семян/растений или кислотная протрава для семян/растений (проблема: образование пыли для окружающей среды и пользователя, повышенные потери от абразии), (ii) жидкая протрава, средство для дезинфекции семян/растений или кислотная протрава для семян/растений (проблема: многие активные агенты, такие как пестициды, растворимы только в органических растворителях, указанные растворители могут оказывать агрессивное воздействие на семена и ухудшать их прорастание, требуются значительные количества растворителя, который предотвращает разбавление водой, что приводит к проблемам для окружающей среды и пользователя), или (iii) протравы в виде суспензии на водной основе, средство для дезинфекции семян/растений или кислотная протрава для семян/растений (содержит активные ингредиенты, такие как пестициды, в мелкодисперсном виде, в основном кристаллическая форма, суспендированная в воде, новая технология нанесения нерастворимых в воде веществ в жидкой форме на семена).
Пестициды, входящие в состав «протравы», «средства для дезинфекции семян/растений» или «кислотной протравы для семян/растений» предпочтительно включают гербициды, инсектициды и/или фунгициды, а более предпочтительно включают инсектициды и/или фунгициды.
Термин «растение», используемый в настоящем описании, относится к любой многоклеточной эукариотической форме жизни, характеризующейся следующим: (i) фотосинтетическое питание (характеристика, присущая всем растениям, кроме некоторых паразитических растений и подземных орхидей), в которой химическая энергия производится из воды, минералов и углекислого газа с помощью пигментов и энергии, излучаемой солнцем, (ii) практически неограниченный рост в локализованных областях, (iii) клетки, которые содержат целлюлозу в своих стенках и, следовательно, в некоторой степени, обладающие жесткостью, (iv ) отсутствие органов передвижения, приводящее к более или менее стационарному существованию, и (v) отсутствие нервной системы. Термин «растение» дополнительно охватывает любое растение, которое может быть покрыто структурным полипептидом, таким как полипептид шелка. Термин «растение» также охватывает проростки, растущее растение, а также полновозрастное растение. Покрытое растение в настоящем описании предпочтительно содержит корень (корни) и побег (побеги). Побег (побеги) также может быть обозначен как надземная часть (части) растения. Растение предпочтительно дополнительно содержит плоды и/или цветы/лепестки цветов. Должно быть ясно, что растение, в частности, побег (побеги) растения/надземная часть (части) растения, также включают листья/листву. Растение может представлять собой проросток, растущее растение или полновозрастное растение. Предпочтительно, термин «растение» охватывает любое растение, например проросток, растущее растение или полновозрастное растение до сбора урожая растения или урожая плодов или цветов растения.
Используемый в настоящем описании термин «семя растения» относится к зародышу растения, заключенному в защитное внешнее покрытие. Формирование семени является частью процесса размножения семенных растений, сперматофитов. Термин «семя растения» дополнительно охватывает любое семя растения, которое может быть покрыто структурным полипептидом, таким как полипептид шелка.
Термин «вредитель» в контексте настоящего описания относится к любому живому организму, будь то животное, растение, микроорганизм, например бактерия, гриб или вирус, который инвазивен или причиняет вред растениям или семенам растений. Это нестрогое определение, поскольку организм может быть вредителем в одних условиях, но полезным, окультуренным или приемлемым в других. Вредители часто встречаются в больших количествах, что делает наносимый ими ущерб еще более пагубным. Животных называют вредителями растений или семян растений, если они наносят ущерб сельскому хозяйству, питаясь растениями или семенами растений. Сами растения могут считаться вредителями как инвазивные виды. Группы животных, имеющие наибольшее значение в качестве вредителей (в порядке экономического значения) - это насекомые, клещи, нематоды и/или брюхоногие моллюски. Вредителей растений можно разделить на монофагов, олигофагов и полифагов в зависимости от того, сколько у них хозяев. В качестве альтернативы их можно разделить по типу кормления, будь то кусание и жевание; прокалывание и сосание; или обматывание и жевание. Другой подход - классифицировать их по присутствию популяции как основных вредителей, случайных вредителей и потенциальных вредителей. Примеры вредителей включают, но не ограничиваются ими, насекомых, клещей, нематод, слизней, улиток, простейших или других беспозвоночных животных, микроорганизмы, такие как бактерии или грибы, вирусы, другие паразитические растения или паразитические части растений.
Термин «заражение вредителями» в контексте настоящего описания относится к поражению вредителями на любой стадии жизни, такими как насекомые, клещи, нематоды, слизни, улитки, простейшие или другие беспозвоночные животные, микроорганизмы, такие как бактерии или грибы, вирусы, другие паразитические растения или паразитические части растений, которые могут травмировать, инфицировать или повреждать любое растение или семена растений. Термин «заражение вредителями» дополнительно относится к состоянию, когда растение или семена растения заражены или захвачены одним или более вредителями. Это также относится к появлению одного или более видов вредителей в области или на участке растения или семени растения, где их численность и воздействие в настоящее время или потенциально находятся на недопустимом уровне. В качестве альтернативы, это относится к внезапному увеличению деструктивности или численности популяции одного или более видов вредителей на данном участке растения или семян растения.
В одном предпочтительном варианте осуществления заражение вредителями представляет собой заражение хищниками/естественными врагами. В еще одном предпочтительном варианте осуществления заражение вредителями представляет собой заражение микроорганизмами (т. е. микробное заражение).
Термин «покрытие» в контексте настоящего описания относится к покрытию, которое наносят на растение или семя растения, в частности, на поверхность растения или семени растения, на которое должно быть нанесено покрытие. Само покрытие может быть сплошным покрытием, полностью покрывающим растение или семена растения, или оно может покрывать только части растения или семян растений. Покрытие может быть нанесено на (части) корня (корней) растения и/или побега (побегов) растения/надземной части (частей) растения. Покрытие можно также наносить на плоды и/или цветы/лепестки цветов растения (на их части). В конкретном варианте осуществления плоды и/или цветы/лепестки цветов исключены из покрытия. Должно быть ясно, что растение, в частности, побег (побеги) растения/надземная часть (части) растения, также включает листья/листву. Таким образом, покрытие предпочтительно также покрывает листья/листву. Покрытие предпочтительно наносить перед уборкой урожая, например, на проросток, растущее растение или полновозрастное растение.
Предпочтительно покрытие (только) наносят на побег (побеги) растения/надземную часть (части) растения. Побег (побеги) растения/надземная часть (части) растения могут иметь сплошное покрытие, полностью покрывающее побег (побеги) растения/надземную часть (части) растения, или может покрывать только части побегов растения/надземных частей растения. Растение может представлять собой проросток, растущее растение или полновозрастное растение. В одном варианте осуществления покрытие покрывает по меньшей мере 1%, предпочтительно по меньшей мере 30%, более предпочтительно по меньшей мере 50%, еще более предпочтительно по меньшей мере 80% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 90% или даже 100% поверхности побега (побегов) растения/надземной части (частей) растения. В еще одном варианте осуществления покрытие покрывает по меньшей мере 1%, предпочтительно по меньшей мере 30%, более предпочтительно по меньшей мере 50%, даже более предпочтительно по меньшей мере 80% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 90% или даже 100% поверхности семени растения. Предпочтительно покрытие представляет собой равномерное и/или гомогенное покрытие. Предпочтительно оно имеет толщину от 10 нм до 1 мм и более предпочтительно от 50 нм до 0,5 мкм. В случае если покрытие наносится распылением с помощью аэроразбрызгивателя, поверхность означает поверхность, доступную сверху.
Покрытие может быть пленкой или гелем, в частности, гидрогелем. Структурные полипептиды для покрытия могут быть представлены в форме аэрозоля, жидкости, геля, пасты, полутвердого или твердого вещества. Покрытие предпочтительно достигается нанесением покрытия погружением и/или нанесением покрытия распылением.
2
Покрытие предпочтительно формируют из композиции, содержащей структурный полипептид и растворитель. Состав может представлять собой раствор, суспензию, дисперсию или порошок. Состав также может представлять собой гидрогель. Предпочтительно состав представляет собой раствор или гидрогель. Раствор может быть водным раствором или забуференным водным раствором. Суспензия может быть водной суспензией или забуференной водной суспензией. Дисперсия может быть водной дисперсией или забуференной водной дисперсией. Растворителем может быть вода (HO), водный раствор буфера или органический растворитель. Концентрация структурного полипептида в составе, например, раствора или гидрогеля, предпочтительно находится в диапазоне от 0,001% (мас./мас.) до 30% (мас./мас.). Более предпочтительно, концентрация структурного полипептида в составе, например, раствора или гидрогеля, находится в диапазоне от 0,01% (мас./мас.) до 20% (мас./мас.). Еще более предпочтительно, концентрация структурного полипептида в составе, например, раствора или гидрогеля, находится в диапазоне от 0,1% (мас./мас.) до 10% (мас./мас.). Наиболее предпочтительно концентрация структурного полипептида в составе, например, раствора или гидрогеля, находится в диапазоне от 0,8% (мас./мас.) до 5% (мас./мас.) или в диапазоне от 1% (мас./мас.) до 2% (мас./мас.).
Покрытие растений или покрытие семян растений может содержать один или более слоев, которые идентичны или отличаются друг от друга, например, 1, 2, 3, 4, 5 или 6 слоев. Например, слои могут содержать структурный полипептид или содержать структурный полипептид и одно или более соединений. Таким образом, слои, содержащие структурный полипептид, могут чередоваться со слоями, содержащими структурный полипептид и одно или более соединений. Также возможно, чтобы слой, который не содержит структурный полипептид, а содержит одно или более соединений, был покрыт слоем, содержащим структурный полипептид, или слоем, содержащим структурный полипептид и одно или более соединений. Указанное одно или более соединений могут быть выбраны из группы, состоящей из протравы, протравы, содержащей пестициды, средства для дезинфекции семян/растений, средства для дезинфекции семян/растений, содержащего пестициды, кислотной протравы для семян/растений, кислотной протравы для семян/растений, содержащей пестициды, красителей, отдушки, солнцезащитных средств, удобрения, пестицидов, гормонов, факторов роста и питательных веществ.
Термин «вредное воздействие окружающей среды», используемый в настоящем описании, относится к веществу, состоянию или событию, которое может угрожать окружающей природной среде, в частности, растениям или семенам растений, являющимся его частью, или отрицательно влияет на здоровое состояние растения и/или качество семян растений, как например такое воздействие, как УФ-излучение, кислотные дожди, сильная жара, засушливые периоды и/или холодные периоды. Термин «вредное воздействие окружающей среды», используемый в настоящем описании, дополнительно охватывает любой один или комбинацию токсичных химических, биологических или физических агентов в окружающей среде, возникающих в результате деятельности человека или естественных процессов, которые могут повлиять на здоровое состояние подвергшихся воздействию растений или семян растений. Предпочтительно, вредные воздействия окружающей среды выбираются из группы, состоящей из УФ-излучения, кислотных дождей, сильной жары, засушливых периодов и/или холодных периодов.
Термин «защита окружающей среды и/или пользователя от пестицидов, протравы, средства дезинфекции семян/растений или кислоной протравы семян/растений» в контексте настоящего описания означает следующее: дезинфекция семян/растений или кислотное протравливание семян/растений может быть экологически безопасным способом использования пестицидов, поскольку их количество может быть очень небольшим. Однако по-прежнему существует ряд недостатков для окружающей среды, пользователя/фермера и/или животного, предпочтительно сельскохозяйственных животных, насекомых, таких как пчелы, или для червей. К недостаткам относится нанесение вреда животным, предпочтительно сельскохозяйственным животным, насекомым, таким как пчелы, или червям. К недостаткам также относятся раздражение кожи пользователя/фермера из-за образования пыли или использования растворителей для растворения химикатов во время приготовления, которые вредны для пользователя/фермера.
Покрытие растений или семян растений структурным полипептидом образует слой поверх пестицидов, протравы, средства для дезинфекции семян/растений или кислотной протравы семян/растений, и/или покрытие структурного полипептида включает пестициды, протраву, средство для дезинфекции семян/растений или кислотную протраву для семян/растений. Таким образом, покрытие, содержащее структурный полипептид, защищает окружающую среду, пользователя/фермера и/или животное, предпочтительно сельскохозяйственное животное, насекомых, таких как пчелы, или червей, от пестицидов, протравы, средства для дезинфекции семян/растений или кислотной протравы семян/растений, которые могут быть вредными. В частности, покрытие структурным полипептидом фиксирует/удерживает эти вредные агенты на семенах/растениях, так что агенты не распространяются в окружающую среду. Это помогает пользователю/фермеру сохранить свое здоровье и помогает животным, предпочтительно сельскохозяйственным животным, червям или насекомым, таким как пчелы, не подвергаться отрицательному воздействию этих агентов.
Термин «нековалентная связь» означает тип связи (взаимодействия), который не предполагает разделение пар электронов, а скорее включает более дисперсные вариации электромагнитных взаимодействий, ионных (электростатических) взаимодействий, гидрофобных взаимодействий и/или Ван-дер-Ваальсовы взаимодействия.
Варианты осуществления изобретения
Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что структурные полипептиды, такие как полипептиды шелка, подходят для покрытия растений. В частности, они неожиданно обнаружили, что заражения вредителями или микробами можно избежать или, по меньшей мере, уменьшить путем покрытия растения или семян растения структурными полипептидами, такими как полипептиды шелка. Механизм, с помощью которого настоящее изобретение отсрочивает/задерживает заражение вредителями или микробами, может заключаться в создании поверхности со структурными полипептидами, на которой вредители или микроорганизмы с трудом прикрепляются, живут, размножаются или колонизируются. Кроме того, авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что экологические последствия вредных воздействий окружающей среды можно предотвратить или, по меньшей мере, смягчить/ослабить путем покрытия растений или семян растений структурными полипептидами, такими как полипептиды шелка. Более того, авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что структурный полипептид, такой как покрытие из полипептида шелка, обеспечивает стабильное, гомогенное и равномерное прикрепление или фиксацию соединений на поверхности растения или семени растения. Авторы настоящего изобретения также неожиданно обнаружили, что покрытие структурным полипептидом, таким как полипептид шелка, служит для защиты окружающей среды, пользователя/фермера и/или животного от пестицидов, протравы, протравы, содержащей пестициды, средства для дезинфекции семян/растений, или средства для дезинфекции семян/растений, содержащего пестициды. Покрытие из структурного полипептида, такого как полипептид шелка, дополнительно съедобно и, следовательно, позволяет применять покрытие из структурного полипептида, такого как полипептид шелка, в органическом земледелии/биологическом культивировании.
Таким образом, в первом аспекте настоящее изобретение относится к применению структурного полипептида для покрытия растений или покрытия семян растений.
Покрытие, покрывающее растение или семена растений, предпочтительно имеет форму пленки или геля, в частности, гидрогеля. Структурный полипептид, используемый для покрытия, может быть в форме аэрозоля, жидкости, геля, пасты, полутвердого или твердого вещества. Само покрытие может быть сплошным покрытием, полностью покрывающим растение или семена растения, или оно может покрывать только части растения или семян растений. Структурный полипептид можно использовать для покрытия (частей) корня (корней) растения и/или побега (побегов) растения/надземной части (частей) растения. Структурный полипептид также можно использовать для покрытия (частей) плодов и/или цветов/лепестков цветов растения. В конкретном варианте осуществления плоды и/или цветы/лепестки цветов исключены из покрытия. Должно быть ясно, что растение, в частности, побег (побеги) растения/надземная часть (части) растения, также включает листья/листву. Таким образом, структурный полипептид предпочтительно также использовать для покрытия листьев/листвы растения. В случае, если растение является проростком, структурный полипептид предпочтительно используется для покрытия корня (корней) проростка и/или побега (побегов) проростка/надземной части (частей) проростка. Предпочтительно структурный полипептид (только) используется для покрытия побега (побегов) растения/надземной части (частей) растения. В одном предпочтительном варианте осуществления структурный полипептид используется для покрытия по меньшей мере 1%, предпочтительно по меньшей мере 30%, более предпочтительно по меньшей мере 50%, еще более предпочтительно по меньшей мере 80% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 90% или даже 100% поверхности растения, в частности, побега (побегов) растения/надземной части (частей) растения, например по меньшей мере 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99%, или 100% поверхности растения, в частности, побега (побегов) растения/надземной части (частей) растения. В одном предпочтительном варианте осуществления структурный полипептид используется для покрытия по меньшей мере 1%, предпочтительно по меньшей мере 30%, более предпочтительно по меньшей мере 50%, еще более предпочтительно по меньшей мере 80% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 90% или даже 100% поверхности семян растений, например по меньшей мере 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99%, или 100% поверхности семян растения.
Предпочтительно покрытие представляет собой гомогенное и/или равномерное покрытие. Предпочтительно оно имеет толщину от 10 нм до 1 мм и более предпочтительно от 50 нм до 0,5 мкм. Растение может представлять собой проросток, растущее растение или полновозрастное растение.
В одном предпочтительном варианте осуществления покрытие растений или покрытие семян растений служит для защиты от заражения вредителями.
Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что покрытие из структурного полипептида изменяет поверхность растения и его семян таким образом, что она больше не является привлекательной для вредителей. Вредители больше не колонизируют покрытые оболочкой растения или семенной материал растений. В частности, покрытые оболочкой растения или семенной материал растений больше не представляют собой привлекательный источник пищи для вредителей.
Вредители могут быть выбраны из группы, состоящей из насекомых, клещей, нематод, слизней, улиток, простейших или других беспозвоночных животных, микроорганизмов, таких как бактерии или грибы, вирусы, других паразитических растений и частей растений-паразитов. Предпочтительно, чтобы вредителями были хищники/естественные враги, например сельскохозяйственные вредители или вредители декоративных растений. Более предпочтительно, чтобы хищники/естественные враги были выбраны из группы, состоящей из насекомых, клещей, нематод, слизней, улиток и микроорганизмов. Еще более предпочтительно, чтобы хищники/естественные враги были выбраны из группы, состоящей из тли, слизней, тли (Aphidoidea), паутинных клещей (Tetranychidae), белокрылки (Aleyrodoidea), долгоносика (Curculionidae), улиток (Gastropoda), (яблони) плодожорки яблонной (Cydia pomonella), самшитовой моли (Cydalima perspectalis), колорадского жука (Leptinotarsa decemlineata), цикадки рододендрона (Graphocephala fennahi) и жука-щелкуна (Elateridae).
Как упоминалось выше, вредителями, в частности, хищниками/естественными врагами, являются микроорганизмы или вирусы. Предпочтительно, чтобы микроорганизм был выбран из группы, состоящей из бактерий, грибов. В этом случае покрытие растений или покрытие семян растений служат для защиты от заражения микробами/микроорганизмами.
В одном предпочтительном варианте осуществления покрытие растений или покрытие семян растений служит для защиты от вредных воздействий окружающей среды.
Воздействия окружающей среды, такие как ветер, проливные дожди и/или сильная засуха, негативно влияют на здоровое состояние растений или семян растений. Результатом указанного воздействия окружающей среды является потеря урожая и снижение урожайности.
Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что покрытие из структурного полипептида образует дополнительный слой на растении или семенах растений, защищая растение или семя растения от веществ и воздействий окружающей среды, которые неблагоприятно влияют на здоровое состояние растений и качество семян растений.
Предпочтительно, вредные воздействия окружающей среды выбираются из группы, состоящей из УФ-излучения, кислотных дождей, сильной жары, засушливых периодов, холодных периодов и их комбинаций.
В одном предпочтительном варианте осуществления покрытие растений или семян растений служит для защиты окружающей среды, пользователя и/или животного, предпочтительно сельскохозяйственных животных, червей, насекомых, таких как пчелы, от пестицидов, протравы, протравы, содержащей пестициды, средства для дезинфекции семян/растений, средства для дезинфекции семян/растений, содержащего пестициды, кислотной протравы для семян/растений или кислотной протравы для семян/растений, содержащей пестициды.
Покрытие растений или семян растений пестицидами, протравой, протравой, содержащей пестициды, средством для дезинфекции семян/растений, средством для дезинфекции семян/растений, содержащим пестициды, кислотной протравой для семян/растений или кислотной протравой для семян/растений, содержащей пестициды, может иметь недостаток, заключающийся в том, что вызывает раздражение кожи, ожог глаза, кашель и/или астму. Пестициды в целом вредны для здоровья пользователей/фермеров или животных.
Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что покрытие из структурного полипептида, которое образует (дополнительный) слой на растении или семенах растений, покрытых пестицидами, протравой, протравой, содержащей пестициды, средством для дезинфекции семян/растений или средством для дезинфекции семян/растений, содержащим пестициды, защищают окружающую среду и/или пользователя от указанных пестицидов, протравы, протравы, содержащей пестициды, средства для дезинфекции семян/растений или средства для дезинфекции семян/растений, содержащего пестициды. Другими словами, пестициды, протравы, протравы, содержащие пестициды, средство для дезинфекции семян/растений или средство для дезинфекции семян/растений, содержащие пестициды, образуют первый слой на растении или семенах растений, а покрытие из структурного полипептида образует дополнительный второй слой над первым слоем, который защищает окружающую среду и/или пользователя от ингредиентов, содержащихся в первом слое.
Этот защитный эффект также может быть достигнут, когда структурный полипептид и пестициды, протрава, протрава, содержащие пестициды, средство для дезинфекции семян/растений или средство для дезинфекции семян/растений, содержащее пестициды, являются частью одинарного/общего слоя, покрывающего растение или семена растений. В этом случае пестициды, протрава, протрава, содержащие пестициды, средство для дезинфекции семян/растений или средство для дезинфекции семян/растений, содержащее пестициды, включаются или инкапсулируются в покрытие/слой структурного полипептида.
Предпочтительно протрава, средство для дезинфекции семян/растений или кислотная протрава для семян/растений содержат фунгициды, гербициды и/или инсектициды. Более предпочтительно протрава, средство для дезинфекции семян/растений или кислотная протрава для семян/растений содержат фунгициды и/или инсектициды.
В одном предпочтительном варианте осуществления покрытие растения или семян растений позволяет фиксацию/прикрепление одного или более соединений к растениям или семенам растений.
Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что покрытие из структурного полипептида позволяет фиксацию/прикрепление одного или более соединений к растению или семенному материалу растения.
Одно или более соединений предпочтительно прикрепляются через покрытие из структурного полипептида к растению или семенам растения. В частности, структурный полипептид образует нековалентную связь с одним или более соединениями. Другими словами, одно или более соединений нековалентно связаны со структурным полипептидом. В другом варианте осуществления структурный полипептид образует ковалентную связь с одним или более соединениями, например через тирозин или цистеин. Особенно предпочтительно, чтобы одно или более соединений были прикреплены/связаны со структурным полипептидом посредством ионной (электростатической) связи (взаимодействия) или через гидрофобную связь (взаимодействие).
Одно или более соединений могут быть выбраны из группы, состоящей из протравы, протравы, содержащей пестициды, средства для дезинфекции семян/растений, средства для дезинфекции семян/растений, содержащей пестициды, кислотной протравы семян/растений, кислотной протравы семян/растений, содержащей пестициды, красителей, отдушки, солнцезащитных средств, удобрений, пестицидов, гормонов, факторов роста и питательных веществ. В частности, одно или более соединений могут быть активными агентами. Активный агент может быть выбран из группы, состоящей из красителя, отдушки, солнцезащитного средства, удобрения, пестицида, гормона, фактора роста и питательного вещества.
Предпочтительно пестициды выбираются из группы, состоящей из гербицидов, инсектицидов (которые могут включать регуляторы роста насекомых, термитициды и т. д.), нематицидов, моллюскицидов, ихтиоцидов, авицидов, родентицидов, бактерицидов, репеллентов для насекомых, репеллентов для животных, противомикробных средств, фунгицидов, дезинфицирующих средств (антимикробные) и санитайзеров. В случае протравы, средства для дезинфекции семян/растений или кислотной протравы для семян/растений в качестве соединения, семена растения или растения могут содержать первый слой, содержащий протраву, средство для дезинфекции семян/растений или кислотную протраву для семян/растений и второй слой, содержащий структурный полипептид. Указанный второй слой расположен над первым слоем/покрывает его и, таким образом, обеспечивает фиксацию/прикрепление протравы, средства для дезинфекции семян/растений или кислотной протравы для семян/растений на растении или семенах растений.
Второй слой может также содержать, помимо структурного полипептида, протраву, средство для дезинфекции семян/растений или кислотную протраву для семян/растений.
Альтернативно, только один/общий слой, содержащий протраву, средство для дезинфекции семян/растений или кислотную протраву для семян/растений и структурный полипептид, формируется на растении или семенах растений.
Вследствие включения и/или инкапсуляции протравы, средства для дезинфекции семян/растений или кислотной протравы для семян/растений в слой структурного полипептида протрава, средство для дезинфекции семян/растений или кислотная протрава для семян/растений фиксируется/прикрепляется к растению или семенам растения.
Протрава, средство для дезинфекции семян/растений или кислотная протрава для семян/растений могут содержать пестициды, например фунгициды, гербициды и/или инсектициды.
Предпочтительно, что растение представляет собой сельскохозяйственную культуру, или семена растения представляют собой семена сельскохозяйственной культуры. Предпочтительно сельскохозяйственную культуру выбирают из группы, состоящей из фруктовых деревьев, злаков, бобовых, сладких плодов мелких растений, овощей, трав, специй, масличных растений и товарных растительных продуктов.
В частности, растение или семена растения принадлежат к семейству poaceae, rubiaceae, crassulaceae, fabaceae, asteraceae или musaceae.
Семейство Poaceae представляет собой большое и почти повсеместное семейство однодольных цветковых растений, известных как травы. Poaceae включает злаковые травы, бамбук и травы естественных лугопастбищных угодий, а также возделываемые газоны и пастбищные угодья. Poaceae представляет собой наиболее экономически важное семейство растений, обеспечивающее основные продукты питания из одомашненных зерновых культур, таких как кукуруза, пшеница, рожь, рис, овес, ячмень, хмель или просо, а также корм, строительные материалы (бамбук, кровельный материал, солома) и топливо (этиловый спирт). Овсяница овечья сизая также принадлежит к этому семейству.
Rubiaceae представляет собой семейство цветковых растений, широко известное как семейство, которому принадлежат кофе, марена или подмаренник. Он состоит из наземных деревьев, кустарников, лиан или трав, которые можно узнать по простым противоположным листьям с межпочечными прилистниками.
Crassulaceae, также известные как семейство очитков или орпиновых, представляют собой семейство двудольных с сочными листьями. Как правило, они травянистые, но есть несколько полукустарников и относительно мало древовидных или водных растений. К этому семейству принадлежит семпервивум.
Fabaceae или Leguminosae, широко известные как семейство бобовых, гороха или фасоли, представляют собой большое и экономически важное семейство цветковых растений. Сюда входят деревья, кустарники и многолетние или однолетние травянистые растения, которые легко узнать по их плодам (бобовым) и их составу, по листьям, снабженным прилистниками.
Семейство астровых или сложноцветных (обычно называемое семейством, которому принадлежат астры, ромашки, сложноцветные или подсолнечник) - очень большое и широко распространенное семейство цветковых растений (покрытосеменных). Астровые представляют собой экономически важное семейство, производящее такие продукты, как растительные масла, салат, семена подсолнечника, артишоки, подсластители, заменители кофе и травяные чаи.
Семейство Musaceae происходит из тропиков Африки и Азии. Выращиваемые бананы представляют собой коммерчески важные представители этого семейства.
Также предпочтительно, чтобы растение было декоративным растением или семена растения представляли собой семена декоративного растения. Предпочтительно декоративное растение выбирают из группы, состоящей из лиственного растения, цветкового растения и хищного растения. Кроме того, предпочтительно, чтобы растение было хозяйственно-ценным растением или семена растения представляли собой семена декоративного растения для заготовок.
Покрытие растений с использованием структурного полипептида предпочтительно проводят в период культивирования растения. Также предпочтительно, чтобы покрытие растений с использованием структурного полипептида выполнялось во время цветения и/или сбора урожая растения. Семена растений предпочтительно покрывают структурным полипептидом во время хранения и/или перед посевом. Покрытие с использованием структурного полипептида не ухудшает рост и/или жизнеспособность растения или всхожесть семян растения. К тому же покрытие съедобно.
В еще одном предпочтительном варианте структурный полипептид включен в композицию. Композиция предпочтительно представляет собой пленку или гель, в частности, гидрогель, или порошок. Композиция входит в состав покрытия. Другими словами, покрытие содержит, по существу состоит из композиции или состоит из нее. Предпочтительно композиция дополнительно включает одно или более соединений. Одно или более соединений могут быть выбраны из группы, состоящей из протравы, протравы, содержащей пестициды, средства для дезинфекции семян/растений, средства для дезинфекции семян/растений, содержащего пестициды, кислотной протравы семян/растений, кислотной протравы семян/растений, содержащей пестициды, красителей, отдушки, солнцезащитных средств, удобрений, пестицидов, гормонов, факторов роста и питательных веществ. В частности, одно или более соединений могут быть активными агентами. Активные агенты могут быть выбраны из группы, состоящей из протравы, протравы, содержащей пестициды, средства для дезинфекции семян/растений, средства для дезинфекции семян/растений, содержащего пестициды, кислотной протравы семян/растений, кислотной протравы семян/растений, содержащей пестициды, красителей, отдушки, солнцезащитных средств, удобрений, пестицидов, гормонов, факторов роста и питательных веществ. Предпочтительно пестициды выбираются из группы, состоящей из гербицидов, инсектицидов (которые могут включать регуляторы роста насекомых, термитициды и т. д.), нематицидов, моллюскицидов, ихтиоцидов, авицидов, родентицидов, бактерицидов, репеллентов для насекомых, репеллентов для животных, противомикробных средств, фунгицидов, дезинфицирующих средств (антимикробные) и санитайзеров.
2
Покрытие (содержащее структурный полипептид, содержащее композицию, содержащее структурный полипептид или содержащее композицию, которая содержит структурный полипептид и одно или более соединений) формируется из состава. Состав, используемый для покрытия растений или семян растений, может быть раствором, суспензией, дисперсией или порошком. Состав, используемый для покрытия растений или семян растений, также может быть гидрогелем. Предпочтительно состав, используемый для покрытия растений или семян растений, представляет собой раствор или гидрогель. Раствор может быть водным раствором или забуференным водным раствором. Суспензия может быть водной суспензией или забуференной водной суспензией. Дисперсия может быть водной дисперсией или забуференной водной дисперсией. Состав может содержать растворитель. Растворителем может быть вода (HO), водный раствор буфера или органический растворитель. Поскольку пестициды очень часто нерастворимы в воде, используется органический растворитель (например, 1,2-пропандиол), когда они входят в состав протравы, средства для дезинфекции семян/растений или кислотной протравы семян/растений. Композиция включает структурный полипептид или структурный полипептид и одно или более соединений. Концентрация структурного полипептида в составе, например, раствора или гидрогеля, предпочтительно находится в диапазоне от 0,001% (мас./мас.) до 30% (мас./мас.), например 0,001, 0,01, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0, 2,1, 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8, 2,9, 3,0, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,6, 3,7, 3,8, 3,9, 4,0, 4,1, 4,2, 4,3, 4,4, 4,5, 4,6, 4,7, 4,8, 4,9, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, или 30% (мас./мас.). Более предпочтительно, концентрация структурного полипептида в составе, например, раствора или гидрогеля, находится в диапазоне от 0,01 (мас./мас.) до 20% (мас./мас.). Еще более предпочтительно, концентрация структурного полипептида в составе, например раствора или гидрогеля, находится в диапазоне от 0,1% (мас./мас.) до 10% (мас./мас.). Наиболее предпочтительно концентрация структурного полипептида в составе, например, раствора или гидрогеля, находится в диапазоне от 0,8% (мас./мас.) до 5% (мас./мас.) или в диапазоне от 1% (мас./мас.) до 2% (мас./мас.). Концентрация одного или более соединений в составе, например раствора или гидрогеля, предпочтительно находится в диапазоне от 0,1 мг/мл до 500 г/л, например 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0, 2,1, 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8, 2,9, 3,0, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,6, 3,7, 3,8, 3,9, 4,0, 4,1, 4,2, 4,3, 4,4, 4,5, 4,6, 4,7, 4,8, 4,9, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400 или 500 мг/мл или 1, 10, 50, 100, 200, 300, 400 или 500 г/л.
Конечное покрытие на растении или семени растения предпочтительно имеет форму пленки (в случае, если раствор, содержащий структурный полипептид, наносят на растение или семена растения) или гидрогеля (в случае, если гидрогель наносится на растение или семена растения). Окончательное покрытие растения или семян растений также может иметь форму порошкообразного слоя (в случае, если порошок наносится на растение или семена растений).
Структурный полипептид предпочтительно представляет собой самособирающийся полипептид. Указанный самособирающийся полипептид обладает способностью самосборки в фибриллярные структуры (т. е. фибриллярные комплексы структурных полипептидов).
Предпочтительно, чтобы (самособирающийся) структурный полипептид был выбран из группы, состоящей из полипептида шелка, кератина, коллагена и эластина. В частности, (самособирающийся) структурный полипептид представляет собой рекомбинантный полипептид, например, рекомбинантный полипептид шелка, кератина, коллагена или эластина.
Более предпочтительно, чтобы (самособирающийся) структурный полипептид представлял собой полипептид шелка, например рекомбинантный полипептид шелка. (Рекомбинантный) полипептид шелка может быть полипептидом шелка паука, например главным ампулярным полипептидом шелка, например, полипептидом шелка драглайна, минорным ампулярным полипептидом шелка или полипептидом жгутиковидного шелка кругопряда. Предпочтительно полипептид шелка представляет собой полипептид шелка паука, более предпочтительно рекомбинантный полипептид шелка паука.
Более предпочтительно (альтернативно или дополнительно), чтобы полипептид шелка представлял собой полипептид с аминокислотной последовательностью, которая содержит или состоит из, по меньшей мере, 50%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85% или 90% множества копий повторяющихся единиц. Еще более предпочтительно, чтобы полипептид шелка представлял собой полипептид с аминокислотной последовательностью, которая содержит или состоит из по меньшей мере 95% множества копий повторяющихся единиц. Указанные повторяющиеся единицы могут быть одинаковыми или разными.
Кроме того (альтернативно или дополнительно) более предпочтительно, чтобы полипептид шелка содержал по меньшей мере две идентичные повторяющиеся единицы. Например, полипептид шелка может содержать от 2 до 100 повторяющихся единиц, например 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99 или 100 повторяющихся единиц.
Также (альтернативно или дополнительно) более предпочтительно, чтобы полипептид шелка содержал от 40 до 3000 аминокислот. Еще более предпочтительно, чтобы полипептид шелка состоял из от 40 до 1500 аминокислот или от 200 до 1200 аминокислот. Наиболее предпочтительно, чтобы полипептид шелка состоял из 250-600 аминокислот.
Cys
Cys
Еще более предпочтительно, чтобы полипептид шелка содержал по меньшей мере две идентичные повторяющиеся единицы. В одном варианте осуществления повторяющиеся единицы независимо выбраны из группы, состоящей из модуля C (SEQ ID NO: 1) или его варианта и модуля C (указанный модуль также может быть обозначен как модуль CC) (SEQ ID NO: 2). Модуль C (SEQ ID NO: 2) представляет собой вариант модуля C (SEQ ID NO: 1). В этом модуле аминокислота S (Ser) в положении 25 заменена аминокислотой C (Cys).
Вариант модуля C отличается от эталонного модуля C, из которого он получен, на 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10, 11, 12, 13, 14 или 15 аминокислотных изменений в аминокислотной последовательности (т. е. замены, добавления, вставки, делеции, укорачивания N-конца и/или укорачивания C-конца). Такой вариант модуля может альтернативно или дополнительно характеризоваться определенной степенью идентичности последовательности с эталонным модулем, из которого он получен. Таким образом, вариант модуля C имеет идентичность последовательности по меньшей мере 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68., 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99% или даже 99,9% по отношению к соответствующему эталонному модулю C. Предпочтительно идентичность последовательностей находится на непрерывном отрезке, составляющем по меньшей мере 5, 10, 15, 18, 20, 24, 27, 28, 30, 34 или более аминокислот, предпочтительно по всей длине соответствующего эталонного модуля C.
Идентичность последовательностей может составлять по меньшей мере 80% по всей длине, может составлять по меньшей мере 85% по всей длине, может составлять по меньшей мере 90% по всей длине, может составлять по меньшей мере 95% по всей длине, может составлять по меньшей мере 98% по всей длине или может составлять по меньшей мере 99% по всей длине соответствующего эталонного модуля C. В качестве альтернативы идентичность последовательности может составлять по меньшей мере 80% на непрерывном участке из по меньшей мере 5, 10, 15, 18, 20, 24, 28 или 30 аминокислот, может составлять по меньшей мере 85% на непрерывном участке из по меньшей мере 5, 10, 15, 18, 20, 24, 28 или 30 аминокислот, может составлять по меньшей мере 90% на непрерывном участке из по меньшей мере 5, 10, 15, 18, 20, 24, 28 или 30 аминокислот, может составлять по меньшей мере 95% на непрерывном участке из по меньшей мере 5, 10, 15, 18, 20, 24, 28 или 30 аминокислот, может составлять по меньшей мере 98% на непрерывном участке из по меньшей мере 5, 10, 15, 18, 20, 24, 28 или 30 аминокислот, или может составлять по меньшей мере 99% на непрерывном участке из по меньшей мере из 5, 10, 15, 18, 20, 24, 28 или 30 аминокислот соответствующего эталонного модуля C.
Вариант фрагмента (или делеции) модуля C предпочтительно имеет делецию до 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 или 15 аминокислот на его N-конце и/или его C-конце. Делеция также может быть внутренней.
Кроме того, вариант или фрагмент модуля C рассматривается только как вариант или фрагмент модуля C в контексте настоящего изобретения, если модификации в отношении аминокислотной последовательности, на которой основан вариант или фрагмент, не влияют отрицательно на способность полипептида шелка быть покрытием для растений или семян растений. Квалифицированный специалист может легко оценить, способен ли полипептид шелка, содержащий вариант или фрагмент модуля C, по-прежнему покрывать растение или семя растения. В этом отношении делается ссылка на примеры, содержащиеся в экспериментальной части настоящей заявки на патент.
Cys
Cys
Варианты C также могут быть охвачены настоящим изобретением. Что касается вариантов C, применяются те же пояснения/определения, которые были сделаны в отношении варианта модуля C (см. выше).
Еще более предпочтительно, чтобы полипептид шелка содержал по меньшей мере одну неповторяющуюся (NR) единицу. Указанная неповторяющаяся (NR) единица может содержаться на N- и/или C-конце. В одном варианте осуществления единица NR выбрана из группы, состоящей из NR3 (SEQ ID NO: 3) или ее варианта и NR4 (SEQ ID NO: 4) или ее варианта. Единица NR3 (SEQ ID NO: 3) основана на аминокислотной последовательности ADF-3 паука Araneus diadematus, а единица NR4 (SEQ ID NO: 4) основана на аминокислотной последовательности ADF-4 паука Araneus diadematus (WO 2006/008163).
Что касается варианта единицы NR3 или NR4, применяются те же пояснения/определения, которые были сделаны в отношении варианта модуля C (см. выше).
Кроме того, вариант или фрагмент единицы NR3 или NR4 рассматривается только как вариант или фрагмент единицы NR3 или NR4 в контексте настоящего изобретения, если модификации в отношении аминокислотной последовательности, на которой основан вариант или фрагмент, не влияют отрицательно на способность полипептида шелка быть покрытием для растения или семян растений. Специалист может легко оценить, способен ли полипептид шелка, содержащий вариант или фрагмент единицы NR3 или NR4, по-прежнему быть покрытием для растения или семян растения. В этом отношении делается ссылка на примеры, содержащиеся в экспериментальной части настоящей заявки на патент.
Cys
Cys
Предпочтительно полипептид шелка выбран из группы, состоящей из (C)m, (C)m, (C)mC, (C)mNRz, NRz(C)m и NRz(C)mNRz, где m - целое число. от 8 до 96, т.е. 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61,62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95 или 96, z - целое число от 1 до 3, то есть 1, 2 или 3, а NR означает неповторяющуюся единицу.
16
32
8
16
32
48
8
16
32
48
8
16
32
48
Cys
Cys
Cys
Cys
Cys
Cys
Cys
Cys
Более предпочтительно, полипептид шелка выбирается из группы, состоящей из CNR4, CNR4, C, C, C, C, CC, CC, CC, CC, CC, CC, CC и CC.
Покрытие растений или покрытие семян растений может содержать один или более слоев, которые идентичны или отличаются друг от друга. Например, слои могут содержать структурный полипептид или содержать структурный полипептид и одно или более соединений. Таким образом, слои, содержащие структурный полипептид, могут чередоваться со слоями, содержащими структурный полипептид и одно или более соединений. Также возможно, чтобы слой, который не содержит структурный полипептид, а содержит одно или более соединений, был покрыт слоем, содержащим структурный полипептид, или слоем, содержащим структурный полипептид и одно или более соединений. Указанное одно или более соединений могут быть выбраны из группы, состоящей из протравы, протравы, содержащей пестициды, средства для дезинфекции семян/растений, средства для дезинфекции семян/растений, содержащего пестициды, кислотной протравы для семян/растений, кислотной протравы для семян/растений, содержащей пестициды, красителей, отдушки, солнцезащитных средств, удобрения, пестицидов, гормонов, факторов роста и питательных веществ.
Первый аспект настоящего изобретения, как описано выше, можно альтернативно сформулировать следующим образом: В первом аспекте настоящее изобретение относится к способу применения структурного полипептида для покрытия растений или покрытия семян растений.
Во втором аспекте настоящее изобретение относится к способу покрытия растений или семян растений (структурным полипептидом), включающему стадии:
(i) обеспечение композиции, содержащей структурный полипептид, и
(ii) нанесение композиции, содержащей структурный полипептид, на поверхность растения или семени растения, тем самым формируя покрытие (содержащее структурный полипептид) на растении или семенах растения.
2
Композиция может быть раствором, суспензией, дисперсией или порошком. Композиция также может быть гидрогелем. Предпочтительно состав представляет собой раствор или гидрогель. Раствор может быть водным раствором или забуференным водным раствором. Суспензия может быть водной суспензией или забуференной водной суспензией. Дисперсия может быть водной дисперсией или забуференной водной дисперсией. Композиция предпочтительно содержит растворитель. Растворителем может быть вода (HO), водный раствор буфера или органический растворитель. Поскольку пестициды очень часто нерастворимы в воде, используется органический растворитель (например, 1,2-пропандиол), когда они входят в состав протравы, средства для дезинфекции семян/растений или кислотной протравы семян/растений. Предпочтительно концентрация структурного полипептида в составе, например, раствора или гидрогеля, находится в диапазоне от 0,001% (мас./мас.) до 30% (мас./мас.), например 0,001, 0,01, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0, 2,1, 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8, 2,9, 3,0, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,6, 3,7, 3,8, 3,9, 4,0, 4,1, 4,2, 4,3, 4,4, 4,5, 4,6, 4,7, 4,8, 4,9, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, или 30% (мас./мас.). Более предпочтительно, концентрация структурного полипептида в составе, например раствора или гидрогеля, находится в диапазоне от 0,01% (мас./мас.) до 20% (мас./мас.). Еще более предпочтительно, концентрация структурного полипептида в составе, например раствора или гидрогеля, находится в диапазоне от 0,1% (мас./мас.) до 10% (мас./мас.). Наиболее предпочтительно концентрация структурного полипептида в составе, например раствора или гидрогеля, находится в диапазоне от 0,8% (мас./мас.) до 5% (мас./мас.) или в диапазоне от 1% (мас./мас.) до 2% (мас./мас.). Концентрация одного или более соединений в составе, например раствора или гидрогеля, предпочтительно находится в диапазоне от 0,1 мг/мл до 500 г/л, например 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0, 2,1, 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8, 2,9, 3,0, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,6, 3,7, 3,8, 3,9, 4,0, 4,1, 4,2, 4,3, 4,4, 4,5, 4,6, 4,7, 4,8, 4,9, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400 или 500 мг/мл или 1, 10, 50, 100, 200, 300, 400 или 500 г/л.
Само покрытие может быть сплошным покрытием, полностью покрывающим растение или семена растения, или оно может покрывать только части растения или семена растений. Предпочтительно покрытие покрывает по меньшей мере 1%, более предпочтительно по меньшей мере 50%, еще более предпочтительно по меньшей мере 80% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 90% или даже 100% растения или семян растения, например по меньшей мере 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99%, или 100% растения или семян растения.
Покрытие может быть нанесено на (части) корня (корней) растения и/или побега (побегов) растения/надземной части (частей) растения. Покрытие можно также наносить на плоды и/или цветы/лепестки цветов растения (на их части). В конкретном варианте осуществления плоды и/или цветы/лепестки цветов исключены из покрытия. Должно быть ясно, что растение, в частности, побег (побеги) растения/надземная часть (части) растения, также включает листья/листву. Таким образом, покрытие предпочтительно также покрывает листья/листву. Предпочтительно покрытие (только) наносят на побег (побеги) растения/надземную часть (части) растения. Более предпочтительно, покрытие наносят (только) на корень (корни) растения и/или на побег (побеги) растения/надземную часть (части) растения.
Таким образом, в одном предпочтительном варианте осуществления способ покрытия растений или покрытия семян растений включает стадии:
(i) обеспечение композиции, содержащей структурный полипептид, и
(ii) нанесение композиции, содержащей структурный полипептид, на поверхность корня (корней) растения и/или на побег (побеги) растения/надземной части (частей) растения, тем самым формируя покрытие на корне (корнях) растения и/или на побеге (побегах) растения/надземной части (частях) растения.
Корень (корни) растения и/или побег (побеги) растения/надземная часть (части) растения может иметь сплошное покрытие, полностью покрывающее корень (корни) растения и/или побег (побеги) растения/надземной части (частей) растения, или может включать покрытие, покрывающее только части корня (корней) растения и/или побега (побегов) растения/надземной части (частей) растения. В случае если растение является проростком, например, корень (корни) проростка и/или побег (побеги) проростка/надземная часть (части) проростка может иметь сплошное покрытие, полностью покрывающее корень (корни) проростка и/или побег (побеги) проростка/надземная часть (части) проростка, или может включать покрытие, покрывающее только части корня (корней) проростка и/или побега (побегов) проростка/надземной части (частей) проростка.
Предпочтительно покрытие покрывает по меньшей мере 1%, более предпочтительно по меньшей мере 30%, еще более предпочтительно по меньшей мере 50% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 90% или даже 100% поверхности корня (корней) растения и/или побега (побегов) растения/надземной части (частей) растения, например по меньшей мере 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99%, или 100% поверхности корня (корней) растения и/или побега (побегов) растения/надземной части (частей) растения.
Предпочтительно покрытие покрывает по меньшей мере 1%, более предпочтительно по меньшей мере 30%, еще более предпочтительно по меньшей мере 50% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 90% или даже 100% поверхности семян растений, например по меньшей мере 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99%, или 100% семян растения.
Растение может представлять собой проросток, растущее растение или полновозрастное растение. Таким образом, покрытие желательно наносить в предуборочный период.
Композицию, содержащую структурный полипептид, предпочтительно наносят путем нанесения покрытия погружением и/или покрытия распылением на поверхность растения, в частности, на побег растения/надземную часть (части) растения или семена растения.
Например, нанесение покрытия погружением может происходить следующим образом: (i) погружение растения, в частности, побега (побегов) растения/надземной части (частей) растения или семян растения в контейнер, содержащий композицию, содержащую структурный полипептид и растворитель (ii), инкубация растения, в частности, побега (побегов) растения/надземной части (частей) растения, или семян растения с препаратом, содержащим структурный полипептид и растворитель в танке, например в течение периода от 0,1 секунды до 10 минут, (iii) удаление растения, в частности, побега (побегов) растения/надземной части (частей) растения, или семян растения, поверхность которых покрыта структурным полипептидом из состава. Растение, в частности, побег (побеги) растения/надземная часть (части) растения, чья поверхность покрыта структурным полипептидом, могут быть дополнительно высушены, например, при температуре окружающей среды, комнатной температуре или при повышенных температурах.
Например, нанесение покрытия распылением может происходить следующим образом: (i) перенос композиции, содержащей структурный полипептид и растворитель, в аэрозольный баллончик, распылительное устройство или небулайзер, и (ii) распределение композиции, содержащей структурный полипептид и растворитель, на растение, в частности, на побег (побеги) растения/надземную часть (части) растения, или семена растения. Растение, в частности, побег (побеги) растения/надземная часть (части) растения, или семена растения, чья поверхность покрыта структурным полипептидом, могут быть дополнительно высушены, например при температуре окружающей среды, при комнатной температуре или при повышенных температурах.
В предпочтительном варианте осуществления композицию, содержащую структурный полипептид, можно распылять/наносить на растения/сельскохозяйственные культуры с помощью опрыскивателей для сельскохозяйственных культур.
Температура предпочтительно находится в диапазоне от 0°C до 40°C, более предпочтительно в диапазоне от 10°C до 40°C, еще более предпочтительно в диапазоне от 20°C до 35°C и наиболее предпочтительно в диапазоне от 20°C до 25°C, например 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 или 40°C.
Предпочтительно композиция дополнительно содержит одно или более соединений. Таким образом, в одном предпочтительном варианте осуществления способ покрытия растений или покрытия семян растений включает стадии:
(i) обеспечение композиции, содержащей структурный полипептид и одно или более соединений, и
(ii) нанесение композиции, содержащей структурный полипептид и одно или более соединений, на поверхность растения или семени растения, тем самым формируя покрытие на растении или семенах растения.
Предпочтительно на (окончательное) покрытие наносят одно или более соединений. Таким образом, в одном предпочтительном варианте осуществления способ покрытия растений или покрытия семян растений включает стадии:
(i) обеспечение композиции, содержащей структурный полипептид,
(ii) нанесение композиции, содержащей структурный полипептид, на поверхность растения или семени растения, тем самым формируя покрытие на растении или семени растения, и
(iii) нанесение одного или более соединений на покрытие, сформированное на стадии (ii).
Более предпочтительно, одно или более соединений являются частью композиции, полученной на стадии (i), и наносятся на (конечное) покрытие после стадии (ii). Таким образом, в еще одном предпочтительном варианте осуществления способ покрытия растений или покрытия семян растений включает стадии:
(i) обеспечение композиции, содержащей структурный полипептид и одно или более соединений,
(ii) нанесение композиции, содержащей структурный полипептид и одно или более соединений, на поверхность растения или семени растения, тем самым формируя покрытие на растении или семени растения, и
(iii) нанесение одного или более соединений на покрытие, сформированное на стадии (ii).
Одно или более соединений предпочтительно наносят на (окончательное) покрытие перед сушкой указанного покрытия/до того, как оно высохнет. Одно или более соединений могут быть нанесены на покрытие следующим образом: одно или более соединений могут быть разбрызганы на покрытие (влажное или еще не высохшее), раствор, содержащий указанные одно или более соединений, может быть нанесен на покрытие, раствор, содержащий указанное одно или более соединений, можно распылять на покрытие, раствор, дисперсию или твердое вещество, содержащие указанное одно или более соединений, можно наносить на растение перед нанесением покрытия, или покрытие можно погружать в раствор, содержащий указанное одно или более соединений.
Также предпочтительно, чтобы одно или более соединений наносили на поверхность растения или семян растения перед покрытием структурным полипептидом, например перед стадией (i) или после стадии (i)/перед стадией (ii). В этом случае композиция, содержащая структурный полипептид, наносят на поверхность растения или семян растения, которые (уже) содержат/покрыты одним или более соединениями.
Кроме того, предпочтительно, чтобы одно или более соединений наносили на поверхность растения или семян растения перед покрытием структурным полипептидом, например перед стадией (i) или после стадии (i)/перед стадией (ii), и что (впоследствии) композиция, содержащая структурный полипептид и одно или более соединений, наносят на поверхность растения или семян растения. В этом случае композиция, содержащая структурный полипептид и одно или более соединений, наносят на поверхность растения или семян растения, которые (уже) содержат/покрыты одним или более соединениями.
Одно или более соединений могут быть выбраны из группы, состоящей из протравы, протравы, содержащей пестициды, средства для дезинфекции семян/растений, средства для дезинфекции семян/растений, содержащей пестициды, кислотной протравы семян/растений, кислотной протравы семян/растений, содержащей пестициды, красителей, отдушки, солнцезащитных средств, удобрений, пестицидов, гормонов, факторов роста и питательных веществ. В частности, одно или более соединений являются активными агентами. Активный агент может быть выбран из группы, состоящей из красителя, отдушки, солнцезащитного средства, удобрения, пестицида, гормона, фактора роста и питательного вещества. Предпочтительно пестициды выбираются из группы, состоящей из гербицидов, инсектицидов (которые могут включать регуляторы роста насекомых, термитициды и т. д.), нематицидов, моллюскицидов, ихтиоцидов, авицидов, родентицидов, бактерицидов, репеллентов для насекомых, репеллентов для животных, противомикробных средств, фунгицидов, дезинфицирующих средств (антимикробные) и санитайзеров.
Особенно предпочтительно, чтобы композиция дополнительно содержала протраву, средство для дезинфекции семян/растений или кислотную протраву для семян/растений в качестве соединения. Таким образом, в одном особенно предпочтительном варианте осуществления способ покрытия растений или семян растений включает стадии:
(i) обеспечение композиции, содержащей структурный полипептид и протраву, средство для дезинфекции семян/растений или кислотную протраву для семян/растений, и
(ii) нанесение композиции, содержащей структурный полипептид и протраву, средство для дезинфекции семян/растений или кислотную протраву для семян/растений, на поверхность растения или семян растения, тем самым формируя покрытие на растении или семенах растений.
Особенно предпочтительно, чтобы композиция, содержащая протраву, средство для дезинфекции семян/растений или кислотную протраву для семян/растений в качестве соединения, применялась в первую очередь перед добавлением композиции, содержащей структурный полипептид. Таким образом, в одном особенно предпочтительном варианте осуществления способ покрытия растений или семян растений включает стадии:
(i) обеспечение композиции, содержащей протраву, средство для дезинфекции семян/растений или кислотную протраву для семян/растений, и
(ii) нанесение композиции, содержащей протраву, средство для дезинфекции семян/растений или кислотную протраву для семян/растений, на поверхность растения или семян растений, тем самым формируя покрытие на растении или семенах растений, и
(iii) нанесение композиции, содержащей структурный полипептид, на покрытие, сформированное на стадии (ii).
Особенно предпочтительно, чтобы композиция, содержащая протраву, средство для дезинфекции семян/растений или кислотную протраву для семян/растений в качестве соединения, применялась в первую очередь перед добавлением композиции, содержащей структурный полипептид и протраву, средство для дезинфекции семян/растений или кислотную протраву для семян/растений. Таким образом, в одном особенно предпочтительном варианте осуществления способ покрытия растений или семян растений включает стадии:
(i) обеспечения композиции, содержащей протраву, средство для дезинфекции семян/растений или кислотную протраву для семян/растений,
(ii) нанесения композиции, содержащей протраву, средство дезинфекции семян/протравителей или кислотную протраву для семян/растений, на поверхность растения или семян растения, таким образом формируя покрытие на растении или семенах растений, и
(iii) нанесение композиции, содержащей структурный полипептид и протраву, средство для дезинфекции семян/растений или кислотную протраву для семян/растений на покрытие, образованное на стадии (ii).
Предпочтительно, чтобы протрава, средство для дезинфекции семян/растений или кислотная протрава для семян/растений содержали пестициды. Более предпочтительно, чтобы протрава, средство для дезинфекции семян/растений или кислотная протрава для семян/растений содержала фунгициды, гербициды и/или инсектициды. Еще более предпочтительно, чтобы протрава, средство для дезинфекции семян/растений или кислотная протрава для семян/растений содержали фунгициды и/или инсектициды.
Композиция может быть раствором, суспензией, дисперсией или порошком. В случае если состав содержит структурный полипептид, предпочтительно, чтобы состав представлял собой раствор, суспензию или дисперсию. В случае если композиция не содержит структурный полипептид, но содержит протраву, средство для дезинфекции семян/растений или кислотную протраву для семян/растений, то композиция предпочтительно представляет собой раствор, суспензию, дисперсию или порошок.
В качестве состава можно использовать сухую протраву, средство для дезинфекции семян/растений или кислотную протраву для семян/растений, жидкую протраву, средство для дезинфекции семян/растений или кислотную протраву для семян/растений, или суспензионную протраву на водной основе, суспензию на водной основе, средство для дезинфекции семян/растений или кислотную протраву для семян/растений.
Нанесение вышеупомянутых составов на семена/растение фиксирует протраву, средство для дезинфекции семян/растений или кислотную протраву для семян/растений на растении/семенах, так чтобы протрава, средство для дезинфекции семян/растений или кислотная протрава для семян/растений не распространялись в окружающую среду. Это помогает пользователю/фермеру сохранить свое здоровье и помогает животным, предпочтительно сельскохозяйственным животным, червям или насекомым, таким как пчелы, не подвергаться отрицательному воздействию агентов.
Предпочтительно способ дополнительно включает стадию сушки покрытия растения или семян растения. Таким образом, в одном предпочтительном варианте осуществления способ покрытия растений или покрытия семян растений включает стадии:
(i) обеспечения композиции, содержащей структурный полипептид,
(ii) нанесения композиции, содержащей структурный полипептид, на поверхность растения или семян растения, тем самым формируя покрытие на растении или семени растения, и
(iii) сушки покрытия.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления способ покрытия растений или семян растений включает стадии:
(i) обеспечения композиции, содержащей структурный полипептид и одно или более соединений,
(ii) нанесения композиции, содержащей структурный полипептид и одно или более соединений, на поверхность растения или семени растения, тем самым формируя покрытие на растении или семени растения, и
(iii) сушки покрытия.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления способ покрытия растений или семян растений включает стадии:
(i) обеспечения композиции, содержащей структурный полипептид,
(ii) нанесения композиции, содержащей структурный полипептид, на поверхность растения или семени растения, таким образом формируя покрытие на растении или семени растения,
(iii) нанесения одного или более соединений на покрытие, образованное на стадии (ii), и
(iv) сушки покрытия, полученного на стадии (iii).
В одном еще более предпочтительном варианте осуществления способ покрытия растений или семян растений включает стадии:
(i) обеспечения композиции, содержащей структурный полипептид и одно или более соединений,
(ii) нанесения композиции, содержащей структурный полипептид и одно или более соединений, на поверхность растения или семени растения, тем самым формируя покрытие на растении или семенах растения,
(iii) нанесения одного или более соединений на покрытие, образованное на стадии (ii),
(iv) сушки покрытия, полученного на стадии (iii).
Также варианты осуществления, охватывающие нанесение одного или более соединений перед покрытием структурным полипептидом, предпочтительно сушат после покрытия структурным полипептидом.
Сушка покрытия может происходить в окружающем воздухе (пассивная) или сушка может поддерживаться повышением температуры или применением воздушного потока (активная). Сушку можно проводить при температуре окружающей среды, при комнатной температуре или при повышенных температурах, например от 0°C до 40°C, предпочтительно от 10°C до 40°C, еще более предпочтительно от 20°C до 35°C и наиболее предпочтительно от 20°C до 25°C, например, при 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 или 40°C. Сушка может выполняться в диапазоне времени от 1 с до 180 мин, предпочтительно от 10 с до 60 мин, например, более 1, 10, 20, 30, 40, 50, 60 с или 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180 мин.
Окончательное покрытие растения, в частности, побега растения/надземной части (частей) растения или семян растения, предпочтительно имеет форму пленки (в случае, если раствор, содержащий структурный полипептид, наносят на растение или семена растения) или гидрогеля (в случае нанесения гидрогеля на растение или семена растения).
Покрытие растений с использованием структурного полипептида предпочтительно проводят в период культивирования растения. Также предпочтительно, чтобы покрытие растений с использованием структурного полипептида выполнялось во время цветения и/или сбора урожая растения. Семена растений предпочтительно покрывают структурным полипептидом во время хранения и/или перед посевом. Покрытие с использованием структурного полипептида не ухудшает рост и/или жизнеспособность растения или всхожесть семян растения. К тому же покрытие съедобное. Биоинженерный шелк не вызывает физиологического ответа со стороны иммунной системы и не вызывает побочных эффектов (Lin Römer, «The future of medical implants: Bioengineered silk for better biocompatibility», Medical Plastics News (MPN), Juni 2018).
Предпочтительно покрытие представляет собой гомогенное и/или равномерное покрытие. Предпочтительно оно имеет толщину от 10 нм до 1 мм, а более предпочтительно от 50 нм до 0,5 мкм.
Структурный полипептид предпочтительно представляет собой самособирающийся полипептид. Предпочтительно (самособирающийся) структурный полипептид выбран из группы, состоящей из полипептида шелка, кератина, коллагена и эластина. В частности, (самособирающийся) структурный полипептид представляет собой рекомбинантный полипептид, например рекомбинантный полипептид шелка, кератина, коллагена или эластина.
Полипептид шелка предпочтительно включает по меньшей мере две идентичные повторяющиеся единицы.
Cys
Cys
В одном предпочтительном варианте осуществления повторяющиеся единицы независимо выбраны из группы, состоящей из модуля C (SEQ ID NO: 1) или его варианта и модуля C (указанный модуль также может обозначаться как модуль CC) (SEQ ID NO: 2). Модуль C (SEQ ID NO: 2) представляет собой вариант модуля C (SEQ ID NO: 1).
В еще одном предпочтительном варианте осуществления полипептид шелка содержит по меньшей мере одну неповторяющуюся (NR) единицу. Указанная неповторяющаяся (NR) единица может содержаться на N- и/или C-конце. В одном варианте осуществления единица NR выбрана из группы, состоящей из NR3 (SEQ ID NO: 3) или его варианта и NR4 (SEQ ID NO: 4) или его варианта.
Cys
Cys
В одном еще более предпочтительном варианте осуществления полипептид шелка выбран из группы, состоящей из (C)m, (C)m, (C)mC, (C)mNRz, NRz(C)m и NRz(C)mNRz, где m представляет собой целое число от 8 до 96, то есть 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61,62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95 или 96, z представляет собой целое число от 1 до 3, т.е. 1, 2 или 3, а NR означает неповторяющуюся единицу.
16
32
8
16
32
48
8
16
32
48
8
16
32
48
Cys
Cys
Cys
Cys
Cys
Cys
Cys
Cys
В одном наиболее предпочтительном варианте осуществления полипептид шелка выбран из группы, состоящей из CNR4, CNR4, C, C, C, C, CC, CC, CC, CC, CC, CC, CC и CC.
Что касается дополнительных вариантов осуществления, в частности, предпочтительных вариантов осуществления структурного полипептида, они относятся к первому аспекту настоящего изобретения.
В третьем аспекте настоящее изобретение относится к растению, покрытому структурным полипептидом. Покрытие предпочтительно имеет форму пленки или геля, в частности, гидрогеля.
Растение, покрытое структурным полипептидом, предпочтительно может быть получено/его получают способом согласно второму аспекту настоящего изобретения.
В четвертом аспекте настоящее изобретение относится к семенам растения, покрытым структурным полипептидом. Покрытие предпочтительно имеет форму пленки или геля, в частности, гидрогеля.
Семена растений, покрытые структурным полипептидом, предпочтительно получают способом согласно второму аспекту настоящего изобретения.
Покрытие растений или покрытие семян растений может содержать один или несколько слоев, которые идентичны или отличаются друг от друга. Например, слои могут содержать структурный полипептид или содержать структурный полипептид и одно или более соединений. Таким образом, слои, содержащие структурный полипептид, могут чередоваться со слоями, содержащими структурный полипептид и одно или более соединений. Также возможно, чтобы слой, который не содержит структурный полипептид, а одно или более соединений, был покрыт слоем, содержащим структурный полипептид, или слоем, содержащим структурный полипептид и одно или более соединений. Указанное одно или более соединений могут быть выбраны из группы, состоящей из протравы, протравы, содержащей пестициды, средства для дезинфекции семян/растений, средства для дезинфекции семян/растений, содержащего пестициды, кислотной протравы для семян/растений, кислотной протравы для семян/растений, содержащей пестициды, красителей, отдушек, солнцезащитных средств, удобрений, пестицидов, гормонов, факторов роста и питательных веществ.
В пятом аспекте настоящее изобретение относится к растению, покрытому композицией, содержащей структурный полипептид. Покрытие, содержащее композицию или состоящее из нее, предпочтительно представляет собой пленку или гель, в частности, гидрогель. Предпочтительно композиция дополнительно включает одно или более соединений. Более предпочтительно, одно или более соединений выбраны из группы, состоящей из протравы, протравы, содержащей пестициды, средства для дезинфекции семян/растений, средства для дезинфекции семян/растений, содержащего пестициды, кислотной протравы семян/растений, кислотной протравы для семян/растений, содержащей пестициды, красителей, отдушек, солнцезащитных средств, удобрений, пестицидов, гормонов, факторов роста и питательных веществ. Еще более предпочтительно, пестициды выбираются из группы, состоящей из гербицидов, инсектицидов (которые могут включать регуляторы роста насекомых, термитициды и т.д.), нематицидов, моллюскицидов, ихтиоцидов, авицидов, родентицидов, бактерицидов, репеллентов от насекомых, репеллентов животных, противомикробных средств, фунгицидов дезинфицирующих средств (противомикробных) и санитайзеров.
Растение, покрытое композицией, содержащей структурный полипептид, предпочтительно можно получить/получают способом согласно второму аспекту настоящего изобретения.
В шестом аспекте настоящее изобретение относится к семенам растений, покрытым композицией, содержащей структурный полипептид.
Покрытие, содержащее композицию или состоящее из нее, предпочтительно представляет собой пленку или гель, в частности, гидрогель. Предпочтительно композиция дополнительно включает одно или более соединений. Более предпочтительно, одно или более соединений выбраны из группы, состоящей из протравы, протравы, содержащей пестициды, средства дезинфекции семян/растений, средства для дезинфекции семян/растений, содержащего пестициды, кислотной протравы семян/растений, кислотной протравы для семян/растений, содержащей пестициды, красителей, отдушек, солнцезащитных средств, удобрений, пестицидов, гормонов, факторов роста и питательных веществ. Еще более предпочтительно, пестициды выбираются из группы, состоящей из гербицидов, инсектицидов (которые могут включать регуляторы роста насекомых, термитициды и т.д.), нематицидов, моллюскицидов, ихтиоцидов, авицидов, родентицидов, бактерицидов, репеллентов от насекомых, репеллентов животных, противомикробных средств, фунгицидов дезинфицирующих средств (противомикробных) и санитайзеров.
Семена растения, покрытые композицией, содержащей структурный полипептид, предпочтительно получают способом согласно второму аспекту настоящего изобретения.
В соответствии с третьим-шестым аспектом настоящего изобретения само покрытие может представлять собой сплошное покрытие, полностью покрывающее растение или семена растения, или оно может покрывать только части растения или семени растения. Таким образом, в одном варианте осуществления покрытие покрывает по меньшей мере 1%, предпочтительно по меньшей мере 30%, более предпочтительно по меньшей мере 50%, еще более предпочтительно по меньшей мере 80% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 90% или даже 100% растения или семени растения, например по меньшей мере 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99% или 100% растения или семени растения.
Покрытие может дополнительно покрывать (только) побег растения/надземную часть (части) растения. Таким образом, в одном варианте осуществления покрытие покрывает по меньшей мере 1%, предпочтительно по меньшей мере 30%, более предпочтительно по меньшей мере 50%, еще более предпочтительно по меньшей мере 80% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 90% или даже 100% растения или семени растения, например по меньшей мере 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99%, или 100% побегов растения/надземной части(частей) растения.
Предпочтительно покрытие представляет собой гомогенное и/или равномерное покрытие. Предпочтительно оно имеет толщину от 10 нм до 1 мм, а более предпочтительно от 50 нм до 0,5 мкм. Растение может быть проростком, растущим или полновозрастным растением.
Предпочтительно, чтобы растение представляло собой культурное растение или семя растения представляло собой семя культурного растения. Предпочтительно культурное растение выбирают из группы, состоящей из фруктового дерева, злаков, бобовых, сладких плодов мелких растений, овощей, трав, специй, масличного растения и товарной культуры.
В частности, растение или семя растения принадлежит к семейству poaceae, rubiaceae, crassulaceae, fabaceae, asteraceae или musaceae.
Также предпочтительно, чтобы растение представляло собой декоративное растение или семя растения представляло собой семена декоративного растения. Предпочтительно декоративное растение выбирают из группы, состоящей из лиственного растения, цветкового растения и хищного растения.
Что касается дополнительных вариантов осуществления и предпочтительных вариантов осуществления, например, что касается структурного полипептида, то он относится к первому аспекту настоящего изобретения.
Специалистам в данной области техники будут очевидны различные модификации и вариации изобретения, не выходящие за рамки объема изобретения. Хотя изобретение было описано в связи с конкретными предпочтительными вариантами осуществления, следует понимать, что заявленное изобретение не должно чрезмерно ограничиваться такими конкретными вариантами осуществления. Фактически различные модификации описанных способов осуществления изобретения, которые очевидны для специалистов в соответствующих областях, предназначены для охвата настоящим изобретением.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Следующие фигуры являются просто иллюстрацией настоящего изобретения и никоим образом не должны рассматриваться как ограничение объема изобретения, указанного в прилагаемой формуле изобретения.
Фигура 1: Надземные части тестируемых растений пшеницы, овсяницы овечьей, бамбука, кофе и семпервивума были покрыты путем погружения или распыления гидрогеля шелка или раствора шелка с концентрациями белка от 1 до 2%. Контрольные растения опрыскивали водой или погружали в воду, также как и тестируемые растения. За жизнеспособностью семпервивума наблюдали 5 дней. Через 5 дней (пшеница), 16 дней (кофе, пшеница) и один месяц (овсяница овечья и бамбук), покрытые растения сравнивали с контрольными растениями, которые опрыскивали или погружали в воду. Не было обнаружено различий в жизнеспособности контрольных растений и тестируемых растений с покрытием. Также не было обнаружено разницы между нанесением покрытия распылением и покрытием погружением. Кроме того, не было обнаружено различий между гидрогелем шелка и раствором шелка. На Фигуре 1А показана пшеница, покрытая распылением гидрогеля шелка (слева), по сравнению с контролем (справа) в начале испытания и через 16 дней (Фигура 1В). На Фигуре 1С показана овсяница овечья, покрытая погружением в раствор шелка (справа), по сравнению с контролем (слева) в начале испытания и через один месяц (Фигура 1D). На Фигуре 1Е показан бамбук покрытый погружением в раствор шелка (в центре) и распылением раствора шелка (справа) по сравнению с контролем (слева) в начале испытания и через один месяц (Фигура 1F). На Фигуре 1G показано кофе, покрытое погружением в гидрогель шелка (слева), по сравнению с контролем (справа) в начале испытания и через 16 дней (Фигура 1H). На Фигуре 1I показан семпервивум, покрытый погружением в раствор шелка (в центре) и покрытый распылением раствора шелка (справа) по сравнению с контролем (слева) в начале испытания и через один месяц (Фигура 1J).
Фигура 2: Листья салата были покрыты погружением в раствор шелка с концентрацией белка 1,2% при комнатной температуре и высушены в течение 1 часа. В качестве контроля один лист погружали в воду. Листья салата собирали с одного растения. Три слизня (в квадратной рамке и пронумерованные 1, 2, 3) были собраны с одного и того же растения. Листья салата помещали на пищевую пленку, которую увлажняли водой (справа: лист салата, покрытый раствором шелка, слева: контрольный лист). Три заготовки были помещены в середину двух листьев салата (Фигура 2 А). На Фигуре 2В показано заражение листьев салата тремя слизнями через 14 ч (справа: лист салата, покрытый раствором шелка, слева: контрольный лист). Все три слизня (в квадратной рамке и пронумерованные 1, 2, 3) поражали контрольный лист. Поражения листьев салата, обработанного раствором шелка, не наблюдалось.
ПРИМЕРЫ
Примеры, приведенные ниже, предназначены только для иллюстративных целей и никоим образом не ограничивают описанное выше изобретение.
Пример 1: Получение С
, шелковых гидрогелей.
16
a) Приготовление белка
:
16
C
16
Белок C получали, как описано в WO 2006/008163.
b) Приготовление водного раствора белка С
:
16
Для приготовления белковых растворов белки шелка растворяли в 6 M GdmSCN и 50 мМ Tris/HCl, pH 8,0. Для удаления GmdSCN белковые растворы объемом <500 мл диализовали против 5 мМ Tris/HCl, pH 8,0 с использованием диализной мембраны Spectra/Por с MWCO 6000-8000. После диализа белковый раствор фильтровали поперечным потоком (VIVAFLOW 200, Hydrosat, 10 кДа) для дальнейшего удаления GmdSCN и концентрации белка в растворе.
При объеме раствора белка > 500 мл GmdSCN удаляли и раствор белка концентрировали без диализа с использованием блока с поперечным потоком (Sartorius AG, Göttingen) с кассетами SARTOCON Slice (фильтрующий материал: Hydrosat с отсечкой 10 кДа).
16
Концентрации белка C определяли путем измерения оптической плотности при 276 нм с использованием спектроскопии УФ/видимого света (Beckman Coulter). Конечные концентрации белка в растворе белка С16 составляли от 1% до 2% (мас./мас.) а соответствии со способом покрытия, описанным ниже.
c) Приготовление гидрогеля
16
C
16
Для приготовления гидрогеля C белки шелка растворяли в 6 M GdmSCN и 50 мМ Tris/HCl, pH 8,0. Для удаления GmdSCN белковые растворы объемом <500 мл диализовали против 5 мМ Tris/HCl, pH 8,0 с использованием диализной мембраны Spectra/Por с MWCO 6000-8000. После диализа белковый раствор фильтровали поперечным потоком (VIVAFLOW 200, Hydrosat, 10 кДа) для дальнейшего удаления GmdSCN и концентрации белка в растворе.
16
При объеме гидрогеля C > 500 мл GmdSCN удаляли и раствор белка концентрировали с использованием устройства с поперечным потоком (Sartorius AG, Геттинген) с кассетами SARTOCON Slice (фильтрующий материал: Hydrosat с отсечкой 10 кДа).
16
16
Концентрации белка C определяли путем измерения оптической плотности при 276 нм с использованием спектроскопии УФ/видимого света (Beckman Coulter). Конечные концентрации белка в растворе белка С составляли от 1% до 2% (мас./мас.), что соответствовало способам нанесения покрытия, описанным ниже.
16
Для получения гидрогеля C растворы белков хранили в течение ≥ 5 дней при комнатной температуре или ≥ 16 часов при 40°C для гелеобразования.
Пример 2: Покрытие растений
a) Покрытие распылением
Для экспериментов по нанесению покрытий использовали следующие растения: Poaceae: пшеница, бамбук; Rubiaceae: кофе; Crassulaceae: семпервивум
16
16
16
16
Гидрогель C или раствор C с концентрацией белка от 1 до 2% наносили на различные поверхности растений (пшеница, бамбук, кофе, семпервивум) путем опрыскивания при температуре 20-25°C (Flasche ELLIPS 50 мл Nr. 00041, Hartwig Kröger GmbH) с помощью разбрызгивающего устройства (Zerstäuberpumpe 00355+00352, Hartwig Kröger GmbH). Гидрогель C с концентрацией белка 2% использовали для покрытия распылением пшеницы и кофе. Раствор C с концентрацией белка 1,2% использовали для покрытия распылением бамбука и семпервивум. После высыхания 10-30 мин на всех растениях был виден однородный налет. Можно отметить, что нанесение покрытия распылением является подходящим способом для гомогенного покрытия растений шелковым гидрогелем, а также раствором шелка.
b) Покрытие погружением
Для экспериментов по нанесению покрытий использовали следующие растения: Poaceae: овсяница овечья, бамбук;
Crassulaceae: семпервивум; Fabaceae: горох
16
16
16
16
Мензурки заполняли раствором С или гидрогелем С с концентрациями белка 1,0% и 1,2%. Всю надземную часть растений овсяницы овечьей, бамбука и молодила окунали в раствор С при температуре 20-25°С. Все надземные части растений гороха погружали в гидрогель С при температуре 20-25°С. После высыхания 10-30 мин на всех растениях был виден однородный налет. Можно отметить, что покрытие погружением является подходящим способом для гомогенного покрытия растений раствором шелка, а также гидрогелем шелка.
Пример 3: Тест на биосовместимость
Для определения биосовместимости шелкового покрытия на растениях покрывали следующие растения: Poaceae: пшеница, овсяница овечья, бамбук; Rubiaceae: кофе; Crassulaceae: семпервивум. С учетом вышесказанного все надземные части опытных растений были покрыты погружением или нанесением покрытия распылением гидрогеля шелка и растворов шелка с концентрациями белка от 1 до 2% согласно примеру 2. Контрольные растения опрыскивали водой или погружали в воду, также как и тестируемые растения.
За жизнеспособностью растений следили по меньшей мере 5 дней. Через 5 дней (пшеница), 16 дней (кофе, пшеница) и один месяц (овсяница овечья и бамбук) покрытые растения сравнивали с контрольными растениями. Не было обнаружено различий в жизнеспособности контрольных растений и опытных растений, покрытых шелком. Также не было обнаружено различий между нанесением покрытия распылением и покрытием погружением (Фиг. 1). Кроме того, не было обнаружено различий между покрытием растений гидрогелем шелка и раствором шелка. Можно отметить, что покрытие растений гидрогелем шелка, а также растворами шелка не влияет на жизнеспособность растений.
Пример 4: Защита растений, покрытых шелком, от заражения вредителями
Чтобы продемонстрировать защиту покрытых шелком растений от заражения вредителями, были выбраны два типичных примера сельскохозяйственных вредителей: слизни и тли.
a) Защита растений, покрытых шелком, от заражения слизнями:
Листья салата покрывали погружением согласно примеру 2 в растворе шелка с концентрацией белка 1,2% при комнатной температуре и сушили в течение 1 часа. В качестве контроля один лист погружали в воду. Листья салата собирали с одного растения. Трех слизней собирали с одного и того же растения. Листья салата помещали на пищевую пленку, которую увлажняли водой. Трех слизней помещали посередине между двумя листьями салата. Через 14 часов определяли зараженность листьев салата от трех слизней. Все три слизня поразили контрольный лист. Поражений на листьях салата, покрытых шелком, не наблюдалось (Фигура 2).
b) Защита растений от заражения тлями путем нанесения покрытия погружением:
Растения гороха покрывали гидрогелем шелка согласно примеру 2 в течение 1 мин с концентрацией белка 1,0% при комнатной температуре. Контрольное растение обрабатывали водой также как и растение с покрытием. После сушки в течение ночи растения гороха выдерживали в закрытом контейнере с гороховыми тлями. Зараженность растений тлями контролировали в течение 6 дней. Заражение контрольного растения тлями было значительно выше по сравнению с растением, покрытым шелком, в течение 6 дней (см. Таблицу 1). В таблице 1 показана физическая защита растений гороха от заражения тлями путем нанесения покрытия погружением (количество тлей на покрытом шелком растении по сравнению с контрольным растением относительно времени заражения).
Таблица 1: Физическая защита растений гороха от заражения тлями путем нанесения покрытия погружением.
Время после первого контакта с тлями
Количество тлей на контрольном растении гороха
Количество тлей на растении гороха, покрытом шелковым гидрогелем
День 0 (3,5 часа)
3
1
День 1 (24 часа)
13
4
День 2 (49 часов)
25
7
День 2 (78 часов)
25
12
День 3 (96 часов)
30
14
День 3 (124 часа)
40
24
День 6 (146 часов)
31
25
c) Защита растений от заражения тлями путем нанесения покрытия распылением:
Растения гороха покрывали раствором шелка путем распыления по примеру 2 с концентрацией белка 1,2% при комнатной температуре. Контрольное растение обрабатывали водой также как и растение с покрытием. После сушки в течение 4 часов растения гороха хранили в закрытом контейнере с гороховыми тлями. Заражение растений тлями контролировали в течение 5 дней. Заражение контрольного растения тлями было значительно выше по сравнению с растением, покрытым шелком, в течение 5 дней (см. Таблицу 2). Можно отметить, что тли предпочитают непокрытые контрольные растения и избегают растений, покрытых шелком. В таблице 2 показана физическая защита растений гороха от заражения тлями путем нанесения покрытия распылением (количество и поведение тлей на покрытых шелком растении по сравнению с контрольным растением в зависимости от времени заражения).
Таблица 2: Физическая защита растений гороха от заражения тлями путем нанесения покрытия распылением.
Время после первого контакта с тлями
Описание
15 мин (день 1)
Через 15 мин четыре тли атаковали контрольное растение и сразу же начали высасывать первый лист. Никакого дальнейшего движения или поиска оптимальных мест не наблюдалось.
25 мин (день 1)
Сначала тлями заражали растение, покрытое шелком. Тли исследуют растение и перемещаются вверх и вниз, чтобы найти на нем пятна без покрытия. Постоянного сосания на одном месте не наблюдалось.
День 2
Сильное поражение тлями контрольного растения. Тли сразу находят место для высасывания первого листа.На покрытом шелком растении можно было найти всего несколько тлей. Тли много двигаются, чтобы найти места для сосания.
День 3
Значительно больше тлей на контрольном растении.
День 4
Значительно больше тлей на контрольном растении. Жизнеспособность контрольного растения плохая по сравнению с растением, покрытым шелком.
День 5
Количество тлей в контейнере увеличилось. Жизнеспособность контрольного растения плохая по сравнению с растением, покрытым шелком.
Оба метода, т.е. покрытие погружением и распыление, подходят для покрытия растений шелком, чтобы предотвратить заражение тлями. Оба состава, т.е. гидрогель шелка и раствор шелка, подходят для покрытия растений шелком для предотвращения заражения тлями. Предпочтительно следует использовать нанесение раствора шелка распылением. В частности, покрывая растения шелком, можно было значительно уменьшить первоначальное заражение тлями в течение первых часов. Кроме того, тли не могут найти места для сосания и перемещаться вверх и вниз по покрытому шелком растению. Было показано, что жизнеспособность растений, покрытых шелком, была лучше по сравнению с контрольным растением через 1-5 дней после заражения тлями.
Эксперименты наглядно показывают, что шелковое покрытие позволяет защитить растения от заражения вредителями. Примеры результатов можно применить к обычным вредителям в целом.
Пример 5: фиксация агрохимических аналогов на растениях
Для демонстрации фиксации агрохимических аналогов на растениях был выбран типичный пигмент: индигокармин. Пигмент имеет такую же растворимость в воде, что и стандартные пестициды, гербициды и фунгициды (10 г/л). Гидрогель шелка и раствор шелка с концентрацией белка от 1% до 2% использовали для распыления и погружения растений для фиксации агрохимических аналогов. Гидрогель шелка или раствор шелка, соответственно, смешивали с пигментом индигокармином в концентрации (5 мг/мл). В качестве контроля индигокармин смешивали с деионизированной водой в концентрации 5 мг/мл (водный раствор индигокармина). Растворы для покрытия гидрогеля шелка и раствора шелка были изготовлены согласно примеру 2.
Покрытие погружением
Для нанесения покрытия погружением листья различных растений полностью погружали в растворы для покрытия шелком (1,1% белка шелка), содержащие индигокармин (5 мг/мл) и контрольный водный раствор индигокармина, при комнатной температуре. После высыхания в течение 30-180 мин моделировали ливневый дождь с нанесением воды из лейки. Можно отметить, что листья были покрыты более гомогенным раствором шелка, содержащим индигокармин, чем листья, покрытые контрольным водным раствором индигокармина. При имитации дождя с листьев, покрытых раствором шелка, содержащим индигокармин, смывалось меньше пигмента по сравнению с листьями, покрытыми контрольным водным раствором индигокармина.
Покрытие распылением
Для нанесения покрытия распылением раствор шелка (1,0%) и гидрогель шелка (2,0%), содержащий индигокармин (5 мг/мл соответственно) и контрольный водный раствор индигокармина, распыляли на различные растения при комнатной температуре. Гидрогель шелка (2%) использовался для покрытия банановых растений распылением. Раствор шелка (1,0%) использовали для распыления покрытия на растения. После высыхания в течение 10-180 мин моделировали ливневый дождь с применением лейки. Как для раствора гидрогеля шелка (2,0%), так и для раствора шелка (1,0%) можно отметить, что растения были покрыты более стабильно и гомогенно при использовании гидрогеля шелка и раствора шелка, содержащих индигокармин, чем растения, покрытые контрольным водным раствором индигокармина. При имитации дождя с растений смывалось меньше пигмента в случае растений, покрытых гидрогелем шелка и раствором шелка, содержащих индигокармин, по сравнению с листьями, покрытыми контрольным водным раствором индигокармина.
Примеры экспериментов с пигментом индигокармином показывают, что с помощью гидрогеля шелка, а также раствора шелка возможна фиксация малых органических молекул на растениях. Оба способа, т.е. покрытие погружением и распыление, подходят для фиксации небольших органических молекул на растениях. Предпочтительно использовать распылительное покрытие. В частности, можно добиться более однородного покрытия растений органическими молекулами, применяя шелк, при этом при имитации ливневого дождя с растений смывается меньше пигмента при нанесении шелка в качестве фиксирующего агента по сравнению с обычными способами нанесения небольших молекул на растения.
--->
СПИСОК ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ
<110>  AMSilk GmbH
<120>  ПРИМЕНЕНИЕ СТРУКТУРНОГО ПОЛИПЕПТИДА ДЛЯ ПОКРЫТИЯ РАСТЕНИЙ
<130>  558-101 PCT
<150>  EP 18 189 505.3
EP 19 154 685.2
<151>  2018 08 17
2019 01 31
<160>  4
<170>  PatentIn version 3.5
<210>  1
<211>  35
<212>  Белок
<213>  Искусственная последовательность
<220>
<223>  синтетическая
<220>
<221>  ДОМЕН
<222>  (1)..(35)
<223>  Модуль C (ADF-4)
<400>  1
Gly Ser Ser Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ser Gly Pro Gly Gly
1               5                   10                  15
Tyr Gly Pro Glu Asn Gln Gly Pro Ser Gly Pro Gly Gly Tyr Gly Pro
20                  25                  30
Gly Gly Pro
35
<210>  2
<211>  35
<212>  Белок
<213>  Искусственная последовательность
<220>
<223>  синтетическая
<220>
<221>  ДОМЕН
<222>  (1)..(35)
<223>  Модуль Cc
<400>  2
Gly Ser Ser Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ala Ser Gly Pro Gly Gly
1               5                   10                  15
Tyr Gly Pro Glu Asn Gln Gly Pro Cys Gly Pro Gly Gly Tyr Gly Pro
20                  25                  30
Gly Gly Pro
35
<210>  3
<211>  124
<212>  Белок
<213>  Искусственная последовательность
<220>
<223>  на основе ADF-3
<220>
<221>  ДОМЕН
<222>  (1)..(124)
<223>  NR3 (ADF-3)
<400>  3
Gly Ala Ala Ser Ala Ala Val Ser Val Gly Gly Tyr Gly Pro Gln Ser
1               5                   10                  15
Ser Ser Ala Pro Val Ala Ser Ala Ala Ala Ser Arg Leu Ser Ser Pro
20                  25                  30
Ala Ala Ser Ser Arg Val Ser Ser Ala Val Ser Ser Leu Val Ser Ser
35                  40                  45
Gly Pro Thr Asn Gln Ala Ala Leu Ser Asn Thr Ile Ser Ser Val Val
50                  55                  60
Ser Gln Val Ser Ala Ser Asn Pro Gly Leu Ser Gly Cys Asp Val Leu
65                  70                  75                  80
Val Gln Ala Leu Leu Glu Val Val Ser Ala Leu Val Ser Ile Leu Gly
85                  90                  95
Ser Ser Ser Ile Gly Gln Ile Asn Tyr Gly Ala Ser Ala Gln Tyr Thr
100                 105                 110
Gln Met Val Gly Gln Ser Val Ala Gln Ala Leu Ala
115                 120
<210>  4
<211>  109
<212>  Белок
<213>  Искусственная последовательность
<220>
<223>  на основе ADF-4
<220>
<221>  ДОМЕН
<222>  (1)..(109)
<223>  NR4 (ADF-4)
<400>  4
Gly Ala Tyr Gly Pro Ser Pro Ser Ala Ser Ala Ser Val Ala Ala Ser
1               5                   10                  15
Arg Leu Ser Ser Pro Ala Ala Ser Ser Arg Val Ser Ser Ala Val Ser
20                  25                  30
Ser Leu Val Ser Ser Gly Pro Thr Asn Gly Ala Ala Val Ser Gly Ala
35                  40                  45
Leu Asn Ser Leu Val Ser Gln Ile Ser Ala Ser Asn Pro Gly Leu Ser
50                  55                  60
Gly Cys Asp Ala Leu Val Gln Ala Leu Leu Glu Leu Val Ser Ala Leu
65                  70                  75                  80
Val Ala Ile Leu Ser Ser Ala Ser Ile Gly Gln Val Asn Val Ser Ser
85                  90                  95
Val Ser Gln Ser Thr Gln Met Ile Ser Gln Ala Leu Ser
100                 105
<---