CN108347941A - 使用含有二酰基脲或二芳基脲和至少一种金属配合物的具有协同作用的农业配方管理植物中的乙烯 - Google Patents

使用含有二酰基脲或二芳基脲和至少一种金属配合物的具有协同作用的农业配方管理植物中的乙烯 Download PDF

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Abstract

将含有至少一种二酰基脲或二芳基脲(例如N,N'‑二甲酰脲)和至少金属配合物(例如钴、镍、银或其他金属的金属配合物)的具有协同作用的农业配方施用于处于生理敏感期的植物，导致持久和完全的乙烯减少。这种具有协同作用的农业配方给予本领域技术人员调节重要的表型参数的能力，所述重要的表型参数引起各种重要的农艺学和园艺学性状，其改善作物产量参数超过其各种单独的组分对作物产量参数的改善。

Description

使用含有二酰基脲或二芳基脲和至少一种金属配合物的具有 协同作用的农业配方管理植物中的乙烯
相关申请的交叉引用
本申请根据35 U.S.C.119(e)要求于2015年10月7日提交的美国临时专利申请No.62/238,169的权益，其内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明大体上涉及一种含有二酰基脲或二芳基脲和至少一种金属配合物的具有协同作用的农业配方。
背景技术
乙烯是一种在工业和农业应用中广泛使用的气体碳氢化合物。它在植物细胞中自然地产生并在植物中调节细胞周期、自然成熟和衰老过程。在农业上，通常通过外源性施用乙烯、乙烯的前驱体和促进剂以及乙烯的抑制剂来调控乙烯浓度，从而控制细胞周期、作物对环境的反应、开花、果实保留和成熟。
在植物中的乙烯水平还通过活性氧物质的发出信号的途径作为对环境压力的直接反应而增加。其中，通过植物光合作用装置对太阳能的低效利用导致活性氧物质的积累，其随后发出1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)转化为细胞乙烯的信号。乙烯的这种积累抵消了植物激素平衡并导致作物提前衰退。
在农业中施用化学品得到广泛利用以抑制植物中的乙烯。通过这些实践，本领域技术人员可以在其耕作制度(cropping systems)中实现各种农艺学和园艺学的优势。这些影响包括但不限于增加果实保留，改善根结构以及减少环境压力反应而最终可以促进年轻(juvenility)，生长和其他产量参数，而导致产量增加。化学品的有效施用往往受到施用时机、作物类型、在授权施用的特定地区经济和管理活动的限制。
通过促进植物中的激素平衡和自然顶端优势，可以在贯穿于整个作物生命周期中利用对乙烯的充分抑制以促进年轻，并改善根结构。在开花和果实长大(sizing)期间的抑制可以增加开花和结果、果实尺寸和果实保留。在果实长大之后的抑制可以推迟成熟并延长耕作制度。在压力环境事件期间的乙烯抑制可以减少由所述压力导致的促进正常生长和发育并减少植物损坏的压力的作用。
众所周知元素钴及其溶液减少植物中的乙烯水平。钴通过积极地阻断ACC向乙烯的转变而起作用。这具有增加ACC池(pool)、导致植物细胞中有益的多胺的产生的附加的益处。然而，钴的施用仅在阻断这种途径方面部分地有效，因此细胞生理阶段和或环境因素可以压倒这种机制，从而乙烯的抑制不完全而最后破坏激素平衡，进而导致生产和施用功效的下降。
N,N'-二甲酰脲是一种专有的有机分子，其也能抑制植物中的乙烯产生。它通过淬灭(quenching)导致ACC向乙烯转化的活性氧物质信号而起作用。该分子在抑制过量的细胞乙烯方面显示出显著效果，从而维持激素平衡、植物生长和生产能力。然而，在有利于乙烯产生的条件下；N,N'-二甲酰脲受到它的细胞内浓度的限制。过量活性氧物质可以压倒N,N'-二甲酰脲的活性氧物质清除能力，并允许乙烯信号泄露通过，从而减少其功效。通过在过量活性氧生成期间以7至14天的时间间隔使用多种外源性施用来减少这种作用；但是这种使用模式仅在作物价值超过随着时间的施用成本的非常特定的情况中才是经济上可行。这限制了它在一些农业情况中的价值。
发明内容
将包括至少一种二酰基脲或二芳基脲(例如N,N'-二甲酰脲)和至少金属配合物(例如钴、镍、银或其他金属的金属配合物)的具有协同作用的农业配方，施用于处于生理敏感期的植物，提供了一种基础成分的协同交互作用，导致持久的和完全的乙烯减少。这个具有协同作用的农业配方给予本领域技术人员调节重要的表型参数的能力，所述重要的表型参数引起各种重要的农艺学和园艺学性状，其改善作物产量参数超过其各种单独的成分对作物产量参数的改善。
附图说明
从以下结合附图对本发明的优选实施例的详细描述中，本发明的特点和优点变得显而易见的，其中：
图1是显示与以每英亩1品脱施用每种单独的成分相比，以每英亩1品脱施用根据本发明的具有协同作用的农业配方的结果的一个图，其中所述农业配方中Stoller的BIO-与Stoller的2％螯合钴配合物的比例为1:1。
具体实施方式
本发明是一种有效的具有协同作用的农业配方，所述农业配方含有99.9-0.1重量％的至少一种二酰基脲或二芳基脲，以及0.1-99.9重量％的至少一种金属配合物。在一个实施例中，所述农业配方含有20-0.1重量％的至少一种二酰基脲或二芳基脲，优选为二甲酰脲(diformylurea)，以及0.1-20重量％的至少一种金属配合物，优选为钴的金属配合物。在一个实施例中，农业配方含有10-0.1重量％的至少一种二酰基脲或二芳基脲，优选为二甲酰脲，以及0.1-10重量％的至少一种金属配合物，优选为钴的金属配合物。在一个实施例中，农业配方含有5-0.1重量％的至少一种二酰基脲或二芳基脲，优选为二甲酰脲，以及0.1-5重量％的至少一种金属配合物，优选为钴-金属。在一个实施例中，所述农业配方含有2-0.1重量％的至少一种二酰基脲或二芳基脲，优选为二甲酰脲，以及0.1-2重量％的至少一种金属配合物，优选为钴-金属。在一个实施例中，所述农业配方含有2-0.5重量％的至少一种二酰基脲或二芳基脲，优选为二甲酰脲，以及0.5-2重量％的至少一种金属配合物，优选为钴-金属。在一个实施例中，所述农业配方含有1重量％的至少一种二酰基脲或二芳基脲，优选为二甲酰脲，以及1重量％的至少一种金属配合物，优选为钴-金属。
在本发明的一个实施例中，所述农业配方中至少一种二酰基脲或二芳基脲(优选为二甲酰脲)与至少一种金属配合物(优选为钴-金属)的重量比为90:10-10:90。在本发明的另一个实施例中，所述农业配方中至少一种二酰基脲或二芳基脲(优选为二甲酰脲)与至少一种金属配合物(优选为钴-金属)的重量比为75:25-25:75。在本发明的另一个实施例中，所述农业配方中至少一种二酰基脲或二芳基脲(优选为二甲酰脲)与至少一种金属配合物(优选为钴-金属)的重量比为60:40-40:60。在本发明的另一个实施例中，所述农业配方中至少一种二酰基脲或二芳基脲(优选为二甲酰脲)与至少一种金属配合物(优选为钴-金属)的重量比为52:48-48:52。在本发明的另一个实施例中，所述农业配方中至少一种二酰基脲或二芳基脲(优选为二甲酰脲)与至少一种金属配合物(优选为钴-金属)的重量比为1:1。
在本文列举的优选的实施例的一个实施例中，在农业配方中唯一另外的活性组分是可溶的苛性钾(K2O)。优选地，当添加可溶的苛性钾时，所述农业配方中至少一种二酰基脲或二芳基脲与至少一种金属配合物与可溶的苛性钾的重量比为1:1:1。在本发明的一个实施例中，所述农业配方包括与至少一种二酰基脲或二芳基脲和/或至少一种金属配合物相同量的可溶的苛性钾。在一个实施例中，农业配方含有2-0.5重量％的可溶的苛性钾，或1重量％可溶的苛性钾。
本发明对农业和园艺业中耕作制度管理和作物产量有益。在发芽和培植(establishment)期间施用这会导致根结构的改善。在开花时施用这会导致花的保留和结果率的增加。在果实长大时施用这会导致落果的减少，而当果实长大后施用这会导致成熟的推迟和耕作期的延长。例如，当与单独的N,N'-二甲酰脲或单独的钴或其他金属相比，当N,N'-二甲酰脲与钴或其他金属混合时会导致在持久的时间里乙烯减少的增加。
尽管本领域技术人员能够根据农业用途以所需的浓度制备所述具有协同作用的农业配方的水溶液，我们发现，含有大约0.001-1.0M的活性成分即二酰基脲或二芳基脲和金属配合物的溶液是有益的。含有大约0.001-0.050M的水溶液是目前优选的。尽管这些溶液可以以本领域技术人员所需的任何比率施用，我们发现，当以大约15-750ml每100lbs的比率施用时，前述浓度的水溶液提供良好的结果。本领域技术人员将会意识到，向喷洒在叶片上的水溶液中添加少量油和/或表面活性剂会改善反应产物对于叶片的附着以及植物对反应产物的吸收。合适的油包括饱和的和不饱和的油类、醇类、酯类和同时具有亲水和疏水官能团的其他化合物。典型的油类包括植物油类并包括向日葵油和大豆油。典型的生物学可接受的表面活性剂包括有机多磷酸盐和乙氧基壬基苯酚类。同样地，本领域技术人员可以针对每种所需的用途确定合适的浓度。然而，我们相信具有前述浓度的水溶液是普遍合适的。这些溶液应该以足以提供每英亩约1-100克的反应产物的比例施用。
二酰基脲或二芳基脲
正如美国专利6,040,273所描述的，其内容明确引入本文作为参考，本发明优选的二酰基脲或二芳基脲是羧酸和脲的反应产生，所述脲具有式
其中R1.、R2、R3和R4是相同的或者不同的，选自氢，具有1-6个碳原子的取代和未取代的烷基、烯丙基、乙烯基和烷氧基，取代和未取代的苯基和卤化物。优选地，本发明的反应产物是N,N'-二甲酰脲或N,N'-二乙酰脲。在一个实施例中，这些反应产物通过使具有式RCOOH的羧酸反应而制备，其中R选自氢、具有1-6个碳原子的取代和未取代的烷基、烯丙基、乙烯基和烷氧基，取代的和未取代的苯基和卤化物。典型的酸包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸和柠檬酸。优选R选自氢和具有1-3个碳原子的未取代的烷基。目前最优选的酸是甲酸或乙酸。这些羧酸与具有式(NHR')2CO的取代的或未取代的脲反应，其中每个R'是相同的或者不同的，并且选自氢、取代的和未取代的具有1-6个碳原子的烷基、取代的和未取代的具有1-6个碳原子的烷氧基、取代和未取代的苯基和卤化物。未取代的脲是目前最优选的反应物。在其最优选的实施例中，本发明包含脲和甲酸的反应产物，即N,N'-二甲酰脲(Ν,Ν'-diformylurea)，具有下式
此外，所述农业配方可以包括二芳基脲包括但不限于，氯吡脲，具有通式
我们发现所述反应将在贯穿于整个宽的温度范围下进行，例如约10℃至约140℃，仅受反应物和产物的沸点限制。尽管可通过任何常规手段加热以加速这些反应的速率，但我们发现本发明的方法可方便地在约15℃至约40℃，优选在室温下，即约20℃至约30℃的温度范围内进行。这些反应看起来略微放热。甲酸和脲形成二甲酰脲的反应在室温下在24小时内进行完全。优选将反应混合物搅拌至澄清，然后保持静止直至反应产物结晶形成。我们相信反应是通过消除两个水分子而进行的。脲和甲酸的反应如下进行：H2NCOH2+2RCOOH→RCONHCONHCOR+2H2O。在该反应中，甲酸与每个脲氮上的一个氢反应以产生N,N'-二甲酰脲。因此，对于每摩尔脲，反应混合物优选包含约2摩尔羧酸。
在这种农业配方中含有的至少一种二酰基脲或二芳基脲的商业实施例包括BIO-(由美国德克萨斯州休斯顿的Stoller Enterprises,Inc.制造)。另外，参见美国专利6448440和美国专利6710085，其内容通过引用并入本文。
金属配合物
所述金属配合物可以以含有选自碱土金属、过渡金属、硼及其混合物的金属的水溶液提供。在一个实施例中，所述金属选自钙、镁、锌、铜、锰、硼、铁、钴、钼及其混合物。优选的金属是钴。当含有金属时，金属可以以约0.001至约10.0重量％，优选约0.001至约5.0重量％，更优选1至3重量％的范围存在于水溶液。在本发明的一个实施例中，使用在水溶液中含有约2重量％螯合钴的STOLLE的2％螯合钴配合物(由美国德克萨斯州休斯敦的StollerEnterprises,Inc.制造)。在本发明的一个实施例中，金属配合物包括但不限于金属氧化物、金属卤化物、金属硫酸盐和/或螯合金属。在本发明的一个实施例中，金属配合物是金属硫酸盐，优选硫酸钴。
以下示例用于说明本发明的一个实施例。然而，本领域普通技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以从这些优选实施例修改得到其他农业配方。
示例
番茄果实保留
正如本领域技术人员可以证明的，乙烯的产生导致加速落果。Stoller的BIO-是一种二甲酰脲制剂(formulation)，通过缓解压力来缓解乙烯的压力作用。Stoller的2％螯合钴配合物在乙烯合成中阻断末端酶(ACCO)。如图1所示，我们发现，与以每英亩1品脱施用每种的单独成分相比，以每英亩1品脱施用根据本发明的具有协同作用的农业配方显着减少了落果，所述农业配方中BIO-(其中含有2重量％二甲酰脲)与Stoller的2％螯合钴配合物(其中含有2重量％硫酸钴)的比例为1:1。
虽然已经根据优选实施例公开了本发明，但应该理解的是，在不脱离由所附权利要求限定的本发明范围的情况下，可以对其做出许多附加修改和变化。

Claims (13)

1.一种含有99.9-0.1重量％的至少一种二酰基脲或二芳基脲和0.1-99.9重量％的至少一种金属配合物的农业配方。
2.一种基本上由99.9-0.1重量％的至少一种二酰基脲或二芳基脲、0.1至99.9重量％的至少一种金属配合物以及可选的0.1至99.9重量％的可溶的苛性钾组成的农业配方。
3.如权利要求1或2所述的农业配方，其含有20至0.1重量％的至少一种二酰基脲或二芳基脲和0.1至20重量％的至少一种金属配合物。
4.如根据权利要求1或2所述的农业配方，其含有10至0.1重量％的至少一种二酰基脲或二芳基脲和0.1至10重量％的至少一种金属配合物。
5.如权利要求1或2所述的农业配方，其含有5至0.1重量％的至少一种二酰基脲或二芳基脲和0.1至5重量％的至少一种金属配合物。
6.如权利要求1或2所述的农业配方，其含有2至0.1重量％的至少一种二酰基脲或二芳基脲和0.1至2重量％的至少一种金属配合物。
7.如权利要求1或2所述的农业配方，其含有2至0.5重量％的至少一种二酰基脲或二芳基脲和0.5至2重量％的至少一种金属配合物。
8.如权利要求1或2所述的农业配方，其含有2至0.1重量％的至少一种二酰基脲或二芳基脲和0.1至2重量％的至少一种金属配合物。
9.如权利要求1或2所述的农业配方，其含有2至0.5重量％的至少一种二酰基脲或二芳基脲和0.5至2重量的至少一种金属配合物。
10.如权利要求1或2所述的农业配方，其含有1重量％的至少一种二酰基脲或二芳基脲和1重量％的至少一种金属配合物。
11.如权利要求1-10中任一项所述的农业配方，其中所述至少一种二酰基脲或二芳基脲是二甲酰脲。
12.如权利要求1-11中任一项所述的农业配方，其中所述至少一种金属配合物是钴-金属配合物。
13.如权利要求1-12中任一项所述的农业配方，其中所述至少一种金属配合物是硫酸钴。
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