[发明专利]用于促进植物生长和提高产量的脂壳寡糖联用组合物

说明书

背景技术

在农业生产中，通过将可获得的大气氮变成植物可利用的形式， 固氮起着至关重要的作用。在豆科植物中，植物与根瘤菌科(根瘤菌) 的固氮细菌之间的共生互作促进植物生长和提高作物产量。当植物释 放类黄酮化合物时引发该共生互作，所述类黄酮化合物刺激土壤中的 根瘤菌产生“结瘤因子”。结瘤因子是诱发植物根部中的早期结瘤作 用的信号化合物，其导致包含固氮根瘤菌的根瘤的形成。尽管该过程 通常在豆科植物中随着时间天然发生，但是农业生产已经发展至更早 地启动该过程。该过程包括向种子或土壤提供固氮细菌，并且将结瘤 因子于种植之前或种植时直接施用至种子或土壤。

通过不同于结瘤的方式，结瘤因子近年来已经显示出还促进豆科 和非豆科植物的发芽、生长和提高产量(US 6,979,664；Prithivaraj 等，Planta 216：437-445，2003)。尽管结瘤因子对结瘤作用的作用 已经被广泛研究并总结，例如Ferguson and Mathesius，J.Plant Growth Regulation 22：47-72，2003，然而不依赖于结瘤作用的结 瘤因子的作用机理还未充分公开。结瘤因子施用于豆科和非豆科植物 的种子刺激作物和园艺植物品种的发芽、出苗、植物生长和产量，如 US6,979,664和US5,922,316所描述。结瘤因子还显示出促进根部的 发育(Olah，et al.，The Plant Journal 44：195-207，2005)。还证 实叶部施用结瘤因子促进作物和园艺植物品种的光合作用 (US7,250,068)，以及结果和开花(WO 04/093,542)。

结瘤因子是脂壳寡糖化合物(LCO’s)。该化合物由在非还原端具有 N-连接的脂肪酰基链的β-1，4-连接的N-乙酰基-D-葡萄糖胺 (“GlcNAc”)残基的寡聚骨架组成。LCO’s在骨架中的GlcNAc残基数、 脂肪酰链的长度和饱和度以及还原和非还原糖残基的取代方面有所不 同。LCO结构是各根瘤菌种类所特有的，并且各菌株可以产生具有不 同结构的多种LCO’s。在豆科植物的共生关系中，LCO’s是宿主专一性 的主要决定子(primary determinants)(Diaz，Spaink，和Kijne， Mol.Plant-Microbe Interactions 13：268-276，2000)。

在细菌生长期间，对于所给定的根瘤菌的属和种而言，通过加入 适宜的类黄酮可以刺激LCO合成。类黄酮分子与根瘤菌相结合，并且 启动细菌基因以生产特定的LCO’s，所述的LCO’s释放到发酵培养基 中。在自然界中，豆科植物释放适当的类黄酮，其与土壤根瘤菌相结 合，启动用于LCO生产的基因。这些LCO’s通过细菌释放入土壤中， 与豆科植物的根部相结合，并且引发植物基因表达的级联(其刺激豆 科植物根部上的固氮瘤结构的形成)。可选地，经修饰的和合成的LCO 分子可以通过基因工程或化学合成来生产。相同分子结构的合成LCO’s 与植物相互作用，并且以与天然生产的分子相同的方式刺激结瘤作用。

壳多糖和脱乙酰壳多糖也由GlcNAc残基组成，是真菌细胞壁和昆 虫和甲壳动物类的外骨骼的主要成分。这些组分已经被施用于广谱的 作物和园艺植物的种子、根和叶。壳多糖和脱乙酰壳多糖组分提高对 抗植物病原体的保护作用，部分地，通过刺激植物产生壳多糖酶、降 解壳多糖的酶(Collinge，等人，The Plant Journal 3：31-40，1993)。

类黄酮是具有通过三个碳桥连接的两个芳环的通式结构的酚类化 合物。类黄酮是由植物产生的，并且具有多种功能，例如有益信号分 子，以及对抗昆虫、动物、真菌和细菌的保护作用。类黄酮的种类包 括查耳酮、花色素、香豆素、黄酮、黄烷醇、黄酮醇、黄烷酮和异黄 酮(Jain和Nainawatee，J.Plant Biochem.&Biotechnol.11：1-10， 2002；Shaw等人，Environmental Microbiol.11：1867-1880，2006)。

发明内容