通过施用海藻糖提高作物产量的方法
【专利摘要】一种在植物生长过程的任何时间(如作物播种前、播种期间或植物定植期间)通过外施海藻糖和/或海藻糖衍生物来提高和/或保持作物物种(包括马铃薯、甜菜、甘蔗、玉米、大豆等)的产量和/或生物量的方法。在作物生产早期应用所述方法，导致母代植物更健康且更具活力，从而从母代植物获得还原糖水平较低的更健康产物。
【专利说明】通过施用海藻糖提高作物产量的方法
[0001]发明背景1.【技术领域】
[0002] 本发明涉及向作物外施海藻糖和/或海藻糖衍生物以显示光合物和光合物的衍生物从“母代”植物至作物经济部分(如种子、块茎、果实等)的转运增强(光合物是经光合作用形成的化合物)。此外，所述外施可最优选在收获前不久进行，以从母体植物收回可用的光合物，否则这些光合物将最终成为田间废弃物而非纳入子细胞和下一代植物中。
[0003]所述海藻糖和/或海藻糖衍生物分子也可在种植时或在作物植物生长过程中的其他时间施用。这一早期施用导致作物更加健康、不易发生疾病和致死早衰。此外，对某些植物(如马铃薯)早期施用海藻糖导致植物的还原糖含量较低。当作物植物产物(如马铃薯片等)高温油炸时，还原糖含量高的植物会导致潜在的不健康情形。此外，若在作物植物生长的早期阶段施用，外源性信号分子不仅提高产量，还明显增强植物表观健康并提高经处理食物的健康性。
[0004]2.现有抟术描沭
[0005]海藻糖是由2个相连葡萄糖分子组成的二糖，其由植物、昆虫和其他生物广泛产生。海藻糖由某些昆虫和少数植物大量产生，但在多数植物中仅痕量存在。迄今为止，其已知的主要生物活性是以相对较高的天然丰度存在于某些生物的细胞中时作为冷冻保护剂，或者在冷冻保存过程中作为添加物。然而，近年来发现海藻糖和/或其相关形式即使以非常低丰度存在时也作为植物中极有力的信号分子起作用。海藻糖功能的一种形式是作为植物中碳水化合物生成和流通的中心协调物。部分地，它显示碳水化合物可用性的信号以促进生长或储备物的积累。它还抑制激酶SnRKl的活性，从而减少限制生长的关键因子。
[0006]先前公开的专利申请US2010/0024066描述了海藻糖_6_磷酸合酶在调节植物生长中的应用。该专利申请的背景部分指出，海藻糖是一种广泛分布的二糖，其存在于细菌、真菌、昆虫和植物中。
[0007]在多数情况下，海藻糖合成是两步过程，其中海藻糖-6-磷酸合酶(TPS)合成海藻糖-6-磷酸(T6P)，随后由T6P磷酸酶(TPP)去磷酸化成海藻糖。多数植物中虽然难以检测到海藻糖，但存在TPS和TPP基因的多种同源物。欧洲专利EP0901527公开了通过改变T6P水平来调节植物新陈代谢。更具体地，该欧洲专利描述了通过提高细胞内T6P可用性来增加植物产量。
[0008]上述模型是植物中的一条单向代谢通路:
[0009]
【权利要求】
1 .一种提高作物植物产量的方法，所述方法包含以下步骤， 制备分子信号溶液，所述分子信号溶液包含海藻糖和水或者海藻糖的改性形式和水或者水中的海藻糖衍生物， 向所述作物植物的叶或所述作物生长的土壤中或播种前的种子上施用所述分子信号溶液， 以一定比率施用所述分子信号溶液，从而使海藻糖或改性海藻糖或海藻糖衍生物的含量不足以作为所述植物的重要碳骨架或能量组分，但足以提高植物产量， 其中，所述分子信号溶液以每英亩10~500克海藻糖或改性海藻糖或海藻糖衍生物的比率施用。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述海藻糖或海藻糖的改性形式或海藻糖衍生物以每英亩50~500克的比率施用。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述作物植物的生长季末期向所述作物施用所述分子信号溶液。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述植物生长从种子发芽至作物发育完全的任何时期施用所述分子信号溶液。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于， 对所述作物植物施用的所述分子信号溶液提高植物中T-6-P的水平，由此增强从一年生作物植物中母代植物至所述母代植物上生长的未成熟子胚和子代植物的贮藏器官的近于完全的光合物转移。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述作物植物是饲料玉米植物，且所述方法包括以下步骤 在约V16生长期之后以约100克海藻糖/英亩的比率向所述饲料玉米植物的叶上施用所述分子信号溶液。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述作物植物是饲料玉米植物，且所述方法包括以下步骤 在约V16生长时或之前以约100克海藻糖/英亩的比率向所述饲料玉米植物的叶上施用所述分子信号溶液。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述作物植物是马铃薯植物，且所述方法包括以下步骤 在收获前约2周以约100克/英亩的比率向所述马铃薯植物施用所述分子信号溶液。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述作物是马铃薯植物，且所述方法包括以下步骤 在收获前约4周以约100克/英亩的比率向所述马铃薯植物喷洒所述分子信号溶液， 其中，所述方法对所述马铃薯植物中的还原糖浓度有效。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述作物植物是甜菜植物，且所述方法包括以下步骤 在收获前约2周以约300克/英亩的比率向所述甜菜植物的叶喷洒所述分子信号溶液。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述作物植物是甘蔗植物，且所述方法包括以下步骤 在收获前约4周以约450克/英亩的比率向所述植物的叶喷洒所述分子信号溶液。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述作物植物是小麦植物，且所述方法包括以下步骤 在收获前约4周以约100克/英亩的比率向所述小麦植物喷洒所述分子信号溶液。
【文档编号】A61K31/715GK103975057SQ201280053267
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2012年9月13日 优先权日:2011年9月13日
【发明者】J·H·世多乐, R·萨尔茨曼, A·利普泰 申请人:美国世多乐集团公司