在棉花植物的田地中防治杂草的方法

在棉花植物的田地中防治杂草的方法
【专利摘要】本发明涉及通过将有效量的2,4-DB和有效量的草铵膦的混合物施用于需要防治的区域而在含有耐受植物生长素除草剂的棉花作物的田地中防治不期望植被的方法。
【专利说明】在棉花植物的田地中防治杂草的方法
[0001]优先权声明
[0002]本申请要求2011年4月27日提交的标题为“METHOD FOR CONTROLLING WEEDS INA FIELD OF COTTON PLANTS”的美国临时专利申请序列号61/479，533的提交日期的权益。
【技术领域】
[0003]本发明涉及在含有耐受植物生长素除草剂和草铵膦除草剂(auxin andglufosinate herbicide-resistant)的棉花作物的田地中防治不期望植被的方法,其包括将有效量的2，4-DB和草铵膦的混合物施用于需要防治的区域。
【背景技术】
[0004]在耐受植物生长素除草剂和草铵膦除草剂的棉花作物的田地中使用植物生长素除草剂和草铵膦除草剂的混合物来防治不期望植被，这可能引起对于作物的瞬时伤害(transient injury),所述伤害可延缓其发育。可见的瞬时伤害可以包括叶下垂(leafdroop)、卷叶病(leaf rolling)和叶柄弯曲(petiole curvature)的组合-共同称为偏上性(epinasty)。在施用后10天至14天可见的其它瞬时伤害包括叶片硕大(leafstrapping)、畸形(malformation)、和叶子的偏上性。这种瞬时的、早季(early-season)的伤害可以导致不期望的棉花作物成熟时间的延长，这使得栽培者承受了另外的费用和可能降低的总作物产量。
[0005]本发明提出并解决了作物伤害相关的问题，所述作物伤害相关的问题是由在含有耐受植物生长素除草剂和草铵膦除草剂的作物的田地中施用植物生长素除草剂和草铵膦的混合物来防治不期望植被所引起的，其包括由早季除草剂伤害导致的延迟的早熟。

【发明内容】

[0006]本发明的目的在于在含有耐受植物生长素除草剂和草铵膦除草剂的棉花作物的田地中防治不期望植被的方法，其包括将有效量的2，4-DB和草铵膦施用于需要防治的区域。
[0007]本发明的另一目的在于如下所述的方法:其中相对于酸相同量(acid equivalentamount)的2，4-D和草铵膦的混合物的施用，该方法对耐受除草剂的棉花作物的伤害率(injury)降低。
[0008]通过下列具体的说明，本发明的其它目的和优势对于本领域技术人员而言将变得显而易见，其中本发明的实施方式通过说明在实施本发明中所预期的最佳方式而简明描述。正如所认识到的那样，本发明能够具有其它的和不同的实施方式，并且其若干细节能够在多个明显的方面进行修改，这些都不会背离本发明。因此，应认为说明书在本质上是说明性的，而不是限制性的。
【具体实施方式】[0009]在下文中将更为全面地描述本发明。这些发明的确可以以多种不同的形式实施，并且不应将其解释为限于本申请阐述的实施方式；更确切地说，提供这些实施方式，以使得本申请满足可适用的法律要求。相同的数字始终指代相同的要素。
[0010]这些发明所属领域的技术人员将意识到本申请阐述的本发明的多种修改和其它实施方式具有前述说明书中提出的教导的权益。因此，应理解的是，本发明不限于所公开的特定实施方式，并且意图将修改和其它实施方式包括在所附权利要求的范围之内。尽管本申请中使用了特定的术语，但是仅在通用和描述性的意义上使用它们，而不以限制为目的。
[0011]本发明涉及在含有耐受植物生长素除草剂和草铵膦除草剂的棉花作物的田地中防治不期望植被的方法，其包含将有效量的2，4-DB和草铵膦施用于需要防治的区域。 [0012]除非另外说明，否则本说明书中所使用的术语“除草剂”指阻碍或以其它方式杀死不期望的、多余的植物(例如但不限于有害的或令人烦恼的杂草、阔叶植物、禾本植物和莎草)的分子或分子的组合；并且它可以以该方式用于作物保护。短语“有效量”意为产生可观察到的降低多余植物生长期望效果所必需的除草剂的量，所述效果包括如下效果:植物枯斑，植物死亡，生长抑制，繁殖抑制，增殖抑制，和消除、破坏、或以其它方式减少不期望的、多余的植物的出现和活性。不期望的、多余的植物包括耐除草剂(herbicide-tolerant)的杂草，如耐草甘膦的杂草。
[0013]“植物生长素除草剂”包括具有芳氧基链烧酸酯(aryloxyalkanoate)化学结构的除草剂，如苯氧基乙酸酯植物生长素(如2，4_D和MCPA)、苯氧基丁酸酯植物生长素(如2，4-DB和MCPB)和吡唳氧基乙酸酯(pyridyloxyacetate)植物生长素(如氟草烟和三氯批氧乙酸)。
[0014]许多耐受植物生长素除草剂的基因可以用于本发明的植物。可以转化棉花作物，使其包括在为一种酶(即芳氧基链烷酸酯加双氧酶(AAD))编码的耐受基因家族(标记为AAD)中的任一种，随后该基因使植物生长素除草剂原位(in planta)失活。这种耐受除草剂性可以通过AAD-1 (最初得自Sphingobium herbicidovorans)、AAD-12 (最初得自Delftia acidovorans)和 AAD-13 基因来赋予，如 PCT 公开 W0 2005/107437、PCT 公开 TO2007/053482 和 PCT 公开 US 2010/0251432A1 中所公开的。
[0015]草铵膦是作用方式不同于植物生长素除草剂的另一种除草剂。对采用PAT基因转化的植物提供了抗草铵膦性，所述PAT基因最初从Streptomyces viridochromogenes中分离出来，并且首次公开于US 5273894A中。
[0016]通过常规方法，将草铵膦和植物生长素除草剂(如2，4-DB)的混合物施用于需要杂草防治的区域。“区域”意图包括土壤、种子和秧苗、以及长成的植被。当在生长的任意阶段或在种植或发芽(emergence)之前将2，4_DB和草铵膦的混合物直接施用于植物或植物所在区域时，通过2，4-DB和草铵膦的混合物显示了除草活性。所观察到的效果取决于所防治的植物的品种、植物的生长阶段、稀释的施用参数和喷雾液滴大小、固体组分的粒度、使用时的环境条件、所使用的具体化合物、所使用的具体辅料和载体、土壤类型等、以及化学品的施用量。如本领域已知的那样，可以调整这些和其它因素，以促进预定的除草作用。通常地，优选将2，4-DB和草铵膦的混合物芽后施用于相对不成熟的不期望植被，从而实现对杂草的最大防治。
[0017]棉花(棉花(Gossypium spp.))是世界上最重要的纺织纤维作物，并且它是世界上最重要的含油种子作物之一。棉花植物提供了人类食物、家畜饲料、和工业原料的来源。将棉花种子进行压榨用于烹饪油，残留的棉花种子粗磨粉(meal)用于动物饲料。棉花的工业用途包括烛芯、合股线(twine)、纸张和多种织品。
[0018]棉属(genus Gossypium)非常庞大，目前包括50个品种。棉花(Gossypium)的两个四倍体(tetraploid)品种具有称为皮棉(lint)的可纺种子纤维。这两个品种是G.hirsutum(称为美国高地棉(American Upland cotton))和 G.barbadense (称为皮玛棉(Pima cotton))。
[0019]棉花是具有完全花(perfect flowers)的双子叶植物，即棉花在同一个花上具有雄蕊(产生花粉的器官)和单独的雌蕊(接收花粉的器官)。栽培的棉花的花由三角形的苞环绕，形成通常所称的棉蕾(squares)。花包含具有5个花瓣的张开的花冠、支撑雄蕊簇和形成包封花柱的管的雄蕊柱(staminal column)。复雌蕊由3至5个具有在花粉囊上突出的柱头的心皮组成。子房发育成3室至5室的孢蒴(capsule)或圆荚(boll)。在各腔(lock)或各室内安置7个至9个种子。在开花之前的日子,扭曲的花冠从棉蕾中冒出。在开花当天，花冠张开，并且发生花粉脱落。在开花之后的日子花冠变红，不久后从植物上落下。伴随着花粉囊的张开和柱头上花粉的脱落或随着通过昆虫在柱头上堆积花粉，而发生授粉。
[0020]“植物”意指整株植物、植物器官(如叶、茎、根等)、种子、植物细胞、繁殖体、其晶胚和后代。植物细胞可以是分化的或非分化的(如愈合组织、悬浮培养细胞、原生质体、叶细胞、根细胞、韧皮部细胞和花粉)。
[0021]“转基因植物”或 “转化植物”("transformed plants ")或“稳定转化”("stably transformed")的植物、细胞或组织指如下所述的植物:所述植物已将外长植物的核酸序列或DNA片段引入或结合到所述植物细胞中。“稳定转化”意在表示，被引入到植物中的核苷结构可结合到植物的基因组中并且能够通过其后代进行遗传。
[0022]除草活性化合物4_(2，4- 二氯苯氧基)丁酸或2，4_DB和草铵膦描述于例如Tomlin, Clive (editor) (2009) “The Pesticide Manual,，，Fifteenth Edition, BritishCrop Protection Council (BCPC)，306-308 页和 587-589 页中。
[0023]可用于制备本发明的除草混合物的合适的农业辅料和载体为本领域技术人员公知。可以使用的液体载体包括水、甲苯、二甲苯、石脑油、作物油、丙酮、甲基乙基酮、环己酮、三氯乙烯、全氯乙烯、乙酸乙酯、乙酸戊酯、乙酸丁酯、丙二醇单甲醚和二甘醇单甲醚、甲醇、乙醇、异丙醇、戊醇、乙二醇、丙二醇、甘油等。针对浓缩物的稀释选择时，水通常是选择的载体。可以使用的固体载体包括滑石、叶蜡石粘土、二氧化硅、凹凸棒石粘土(attapulgusclay)、高岭土、娃藻土(kieselguhr)、白垩、娃藻土(diatomaceous earth)、石灰、碳酸钙、膨润土、漂白土、棉籽壳、小麦粉、大豆粉、浮石、木粉、胡桃壳粉、木质素等。
[0024]通常期望将一种或多种表面活性剂添加到本发明的组合物中。这样的表面活性剂有利地用于固体组合物和液体组合物两者，特别是设计成在施用之前用载体稀释的那些。表面活性剂性质上可以是阴离子的、阳离子的或非离子的，可以用作乳化剂、润湿剂、悬浮剂、或针对其它目的的试剂。典型的表面活性剂包括烷基硫酸的盐，例如月桂基硫酸二乙醇铵；烷基芳基磺酸盐，例如十二烷基苯磺酸钙；烷基酚-环氧烷烃加成产物，例如壬基酚-C18乙氧基化物；醇-环氧烷烃加成产物，例如十三烷基醇-C16乙氧基化物；皂，例如硬脂酸钠；烷基萘-磺酸盐，例如二丁基萘磺酸钠；磺基琥珀酸盐的二烷基酯，例如二(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠；山梨糖醇酯，例如油酸山梨糖醇酯；季胺，例如月桂基三甲基氯化铵；脂肪酸的聚乙二醇酯，例如聚乙二醇硬脂酸酯；环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段共聚物；和磷酸一烷基酷和憐酸二烷基酷的盐。
[0025]通常用于农业组合物的其它添加剂包括增容剂、消泡剂、隐蔽剂、中和剂和缓冲液、防腐蚀剂、染料、增香剂、散布剂、渗透助剂、粘着剂、分散剂、增稠剂、防冻剂、抗菌剂等。组合物也可以包含其它相容组分，例如，其它除草剂、植物生长调节剂(plant growthregulants)、杀真菌剂、杀虫剂等,并且可以与液体肥料或固体配制，特别是肥料载体例如硝酸铵、脲等。
[0026]活性成分在本发明的除草组合物中的浓度通常为约0.001至约98重量％。通常使用约0.01至约90重量％的浓度。在设计用作浓缩物的组合物中，活性成分的存在浓度通常为约5至约98wt%，优选为约10至约90wt%。这样的组合物通常在施用之前用惰性载体例如水稀释。通常施用于杂草或杂草所在地的稀释的组合物通常包含约0.0001至约lwt%的活性成分和优选地包含约0.001至约0.05wt%的活性成分。
[0027]在本发明的方法中，在作物播种前、作物芽前(pre-emergence)、和作物芽后同等地可进行2，4-DB和草铵膦的除草剂混合物的施用。优选芽前和/或芽后早期施用。“芽前”定义为在作物植物从土地中发芽之前的期间除草剂的施用。“芽后”定义为在作物植物从土地中发芽之后的期间除草剂的施用，其中除草剂接触作物植物的叶子。优选地，在芽后和在棉花作物的营养生长期将2，4-DB和草铵膦的混合物施用于棉花作物。
[0028]可以将本发明的植物生长素和草铵膦化合物的除草混合物与一种或多种其它除草剂联合施用，从而防治更为广泛多种的不期望植被。当与其它除草剂联用时，本发明所描述的混合物可以与其它一种或多种除草剂进行配制、与其它一种或多种除草剂釜混合、或与其它一种或多种除草剂相续施用。可以与本发明的混合物联用的一些除草剂包括草甘膦(glyphosate)、百草枯(paraquat)、ALS-抑制剂(如磺酰脲、咪唑啉酮、三唑并嘧唳磺酰苯胺等)、ΗΡΗ)抑制剂(如甲基磺草酮(mesotrione)、异<卩生草酮(isoxaflutole)等)、ΡΡ0抑制剂(如批草醚(pyraflufen)、氟磺胺草醚(fomesafen)等)、麦草畏(dicamba)、溴苯腈(bromoxynil)、芳氧基链烧酸酯、芳氧基苯氧基丙酸酯(通常称为“fop”除草剂,如喹禾灵(quizalofop))、植物生长素、以及其它除草剂，它们中的某些可能需要基因工程来赋予作物对这些除草剂的选择性。
[0029]本发明混合物可以通过使用常规地面或高空喷粉机、喷雾器、和粒料施用器，通过添加到灌溉水，和通过本领域技术人员已知的其它常规方法施用于杂草或它们的所在地。
[0030]在本发明的一方面，相对于有效量的2，4-D和草铵膦的施用，由施用有效量的2，4-DB和草铵膦弓|起的对耐受除草剂的棉花作物的伤害率降低。由除草剂引起的伤害率的降低有利地减少了作物上的应力(stress)，从而可能减少作物成熟的时间，或甚至使栽培者节省费用并且增加总作物产量。
[0031]尽管不意图受任何理论约束，但是假定2，4-DB不是强力的除草剂，直至其进行原位的氧化。这一另外的代谢步骤和/或其它因素导致了 AAD-转化的植物耐受2，4-DB施用的能力与耐受2，4-D施用的能力相比有所增加。这个观念可以应用于所有的AAD-转化的作物，但是尤其有用的是当应用于具有较低耐受2，4-D性质的AAD-转化的作物(包括棉花)时。
[0032]“伤害率”意指本领域技术人员所目测评定的偏上性(具有叶下垂、卷叶病和叶柄弯曲)的树叶的百分比。相比于2，4-D和草铵膦的混合物，由2，4-DB和草铵膦的混合物引起的降低的伤害率在施用这些除草剂之后的数分钟内可观察到，并且在那之后的一段延长的时间段内(如施用后2小时至施用后30天，包括施用后3小时至施用后19天，还包括施用后6小时至施用后24小时)可继续观察到。
[0033]本发明还可适用于转基因的耐受植物生长素除草剂的棉花作物，所述棉花作物包含一种或多种耐受其它除草剂的基因，包括但不限于耐受草甘膦基因、耐受ALS(咪唑啉酮、磺酰脲)基因、耐受第二(second)芳氧基链烷酸酯基因、耐受HPH)基因、耐受ΡΡ0基因和耐受草铵膦基因，从而提供适合于更为广泛和更为强力的杂草防治的耐受除草剂植物和耐受除草剂性质的管理选项。
[0034]对于芽后施用，通常使用的施用率为约0.1至约2，240克酸等价物/公顷(g ae/ha),优选为lg ae/ha至1，120g ae/ha。对于芽前施用，通常使用的施用率为约lg ae/ha至约2，240g ae/ha。指定的较高施用率通常得到对广泛多种的不期望植被的非选择性防治。较低的施用率一般得到选择性防治，并且可用于棉花作物所在地。在本发明的实施方式中，对于芽后操作2，4-DB的优选施用率为至少280g ae/ha,优选为约280g ae/ha至约2，240g ae/ha。对于芽后操作草铵膦的优选施用率为至少300g ae/ha,优选为约300g ae/ha 至约 1, 000g ae/ha。
[0035]在前述说明中，阐述了多种具体的细节，如具体的材料、结构、化学物质、方法等，从而提供对本发明的更 好的理解。然而，可以在不采取特定阐述的细节的情况下实施本发明。在其它情况中，为了避免使本发明产生歧义，未具体地描述公知的工艺(processing)结构。
[0036]在本申请中展示和描述了本发明的优选实施方式，以及其多功能性的一些实施例。应理解的是，本发明能够在多种其它组合和环境中使用，并且本发明能够在本申请所表达的本发明理念的范围内进行变化或修改。
[0037]实施例
[0038]包括了下列实施例，以说明本发明的某些优选实施方式。这些实施例不应解释为对权利要求的限制。本领域技术人员应意识到，下列实施例中公开的技术代表了用于举例说明其实施的优选方式的特定方法。然而，本领域技术人员根据本发明公开内容应意识到在不脱离本发明的精神和范围的情况下，在这些特定的实施方式中可以进行诸多变化，而仍然能够得到相同或类似的结果。
[0039]采用AAD-1或AAD-12基因转化的棉花植物编码了芳氧基链烷酸酯加双氧酶(AAD)蛋白。采用PAT基因转化的棉花植物编码了草铵膦乙酰转移酶(phosphinotricinacetyltransferase) (PAT)蛋白。因此，采用AAD基因和PAT基因二者转化的棉花植物对植物生长素除草剂和草铵膦除草剂二者都具有耐受性。
[0040]在下列实施例中使用这些转化的植物来说明对植物生长素除草剂(特别是2，4-DB和2，4-D)当与草铵膦除草剂混合时的耐受性。AAD_1、AAD_12或PAT还可以用作植物转化期间和在育种区中的可选择性标记。针对在植物中的耐受除草剂性质AAD-1基因本身首次公开于W0 2005/107437中(也可见US 2009-0093366)。针对在植物中的耐受除草剂性质AAD-12基因本身首次公开于WO 2007/053482 (A2)中(也可见US 2005731044P)。针对在植物中的耐受除草剂性质PAT基因本身首次公开于US 5273894A。
[0041]实施例1
[0042]与草铵膦混合的2，4-DB和2，4_D在采用AAD-1和PAT转化的棉花中提供类似的杂草防治
[0043]在位于Greenville,MS (3个区域)；Chula, GA ;Macon County, GA ；Attapulgus, GA ；Memphis, TN ；Newport, AR ;和Fresno, CA附近的9个田地地点进行实验,该实验比较与草铵膦混合的2，4-DB和与草铵膦混合的2，4-D在采用AAD-1和PAT基因转化的棉花中防治杂草的功效。实验设计是每个地点重复4次，以随机化的完全模块(randomized completeblocks)的方式处理小块土地。各小块土地具有两列棉花植物，列长6.1米。对于单一施用处理，杂草和棉花植物的目标在于5厘米至15厘米高。对于总共四个处理物，除草剂处理物由下列物质组成:Butyrac 200 (2, 4-DB)和Weedar 64 (2，4_D),它们各自以两种不同的浓度(840g ae/ha 和 1120g ae/ha)与 542g ae/ha 的 Ignite280 (草铵膦)混合。在除草剂施用后三周，每周对各杂草品种进行一次目测评定，评定出被杀死的或显示出严重的除草剂有关的伤害的植物的百分比(其中0%表示无活性，100%表示所有目标植物死亡)。
[0044]对于几乎全部的目标品种和对于各周的测量，采用较高施用率(1120gae/ha)的2，4-DB或2，4-D，获得了较高的防治水平。因此，基于功效，对于与草铵膦混合从而在该耐受除草剂的棉花中防治杂草的2，4-DB和2，4-D，1120g ae/ha的施用率优选于840g ae/ha。在采用1120g ae/ha时，在施用后三周期间，防治率为>90%的杂草植物被杀死或严重伤害，除了耐受草甘膦的觅属(Am aranthus)植物(ΑΜΑΡΑ gly-res)以外。在施用后第三周的末期，ΑΜΑΡΑ gly-res植物与2，4-DB连同草铵膦的防治率为79%，ΑΜΑΡΑ gly-res植物与2，4-D连同草铵膦的防治率为75%。在将与草铵膦混合的2，4-DB或2，4-D施用于耐受该除草剂的棉花的小块土地后一周的杂草防治结果示于表1中。
[0045]表1
[0046]在ΑΑ?-1/ΡΑΤ-转化的棉花中，在施用各自与542 g ae/ha的草铵膦混合的1120 g ae/ha的2，4-DB或2，4-D后一周，杂草品种的百分比防治
率(n=36个小块土地)
【权利要求】
1.在含有耐受植物生长素除草剂和草铵膦除草剂的棉花作物的田地中防治不期望植被的方法，包括将有效量的2，4-DB和有效量的草铵膦的混合物施用于需要防治的区域。
2.权利要求1的方法，其中所述耐受植物生长素除草剂的棉花作物是耐受植物生长素除草剂和草铵膦除草剂的棉花作物，并且其中相对于酸相同量的2，4-D和草铵膦的混合物的施用，所述方法对所述耐受除草剂的棉花作物的伤害率降低。
3.权利要求2的方法，其中在施用后6小时，相对于酸相同量的2，4-D和草铵膦的混合物的施用，所述方法对所述耐受除草剂的棉花作物的伤害率降低。
4.权利要求2的方法，其中在施用后24小时，相对于酸相同量的2，4-D和草铵膦的混合物的施用，所述方法对所述耐受除草剂的棉花作物的伤害率降低。
5.权利要求1的方法，其中所述耐受植物生长素除草剂的棉花作物是耐受芳氧基链烷酸酯植物生长素除草剂的棉花作物。
6.权利要求2的方法，其中在施用后至多12天的任何时间段，相对于等价物量的2，4-D和草铵膦的混合物的施用，所述方法对所述耐受除草剂的棉花作物的伤害率降低。
7.权利要求5的方法，其中所述耐受芳氧基链烷酸酯除草剂的棉花作物是转基因棉花作物。
8.权利要求7的方法，其中所述转基因的耐受芳氧基链烷酸酯除草剂的棉花作物还包含至少一种耐受其它除草剂的基因。
9.权利要求5的方法，其中所述耐受芳氧基链烷酸酯除草剂的棉花作物包含编码AAD-1 (芳氧基链烷`酸酯加双氧酶)的基因。
10.权利要求5的方法，其中所述耐受芳氧基链烷酸酯除草剂的棉花作物包含编码AAD-12 (芳氧基链烷酸酯加双氧酶)的基因。
11.权利要求1的方法，其中所述2，4-DB的有效量为至少280克酸等价物/公顷，和其中所述草铵膦的有效量为至少300g ae/ha。
12.权利要求1的方法，其中所述2，4-DB的有效量为约280克酸等价物/公顷至约2，240克酸等价物/公顷，和其中所述草铵膦的有效量为约300gae/ha至约1，000g ae/ha。
13.权利要求1的方法，其中将2，4-DB和草铵膦的混合物施用于芽后的所述耐受植物生长素除草剂的棉花作物。
14.权利要求1的方法，其中在所述耐受植物生长素除草剂的棉花作物生长的营养阶段，将2，4-DB和草铵膦的混合物施用于芽后的所述耐受植物生长素除草剂的棉花作物。
15.权利要求1的方法，其中所述不期望植被包括耐受草甘膦的杂草。
16.权利要求1的方法，其包括将另外的除草剂施用于需要防治的区域。
【文档编号】A01H5/00GK103635082SQ201280031978
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年4月20日 优先权日:2011年4月27日
【发明者】J.S.里奇伯格, T.R.赖特, L.B.布拉克斯顿, A.E.罗宾逊 申请人:陶氏益农公司