[发明专利]利用亚磷酸盐作为养分并作为杂草及藻类防治剂的植物栽培系统

说明书

优先权申请的交叉引用

根据35U.S.C.§119(e)、巴黎公约优先权、和任何的及所有的其他的适用的法律，本申请基于并要求以下申请的权益：2010年12月7日提交的美国临时专利申请序列号61/420,735；2011年5月20日提交的美国临时专利申请序列号61/488,500；和2011年12月6日提交的美国临时专利申请序列号61/567,590。这些优先权申请为了所有目的通过引用整体并入本文。

其他资料的交叉引用

本申请通过引用2010年5月27日公布的PCT专利申请号WO2010/058298 A2并入本文。

引言

土壤肥力和杂草生长的问题已导致过度施用磷酸盐（Pi）作为肥料以刺激所需植物的生长，及过度施用除草剂以防治不需要的植物(即杂草)。这些物质的使用增加了生产成本和食品价格并造成严重的环境问题。例如，磷酸盐价格快速增长，如果维持使用现状，预测目前的高级储备只能维持50至100年。更糟的是，过度磷酸盐施肥的环境代价是无法计数的：磷酸盐径流进入河流、湖泊、和海洋引起藻类水华，造成氧气耗尽的“死水区域”。过度使用除草剂已在世界许多地区产生了高抗性杂草。对于施肥和杂草防治的可替代方法的需求是迫切的。

Herrera-Estrella等人的PCT专利申请号WO 2010/058298 A2描述了能够在作为磷源的亚磷酸盐（Phi）上生长的转基因植物。需要经改进的栽培系统来利用转基因植物。

概述

本公开内容提供了用于利用亚磷酸盐作为养分来支持转基因植物的生长并作为不需要的生物体的防治剂的植物栽培系统，包括方法、设备、植物、和组合物，所述不需要的生物体，除了其他的以外，如杂草和/或藻类。在示例性的方法中，施用有效量的亚磷酸盐至基质、和/或至基质之上的枝叶，以促进转基因植物的生长和/或作为杀死杂草和/或直接抑制转基因植物附近的杂草生长的杂草防治剂。在另一种示例性的方法中，检测土壤的磷酸盐含量，并基于磷酸盐含量选择并施用用于支持转基因植物生长及防治杂草的有效量亚磷酸盐。在又另一种示例性的方法中，使用亚磷酸盐来防治水培系统中的藻类。

附图简述

图1是根据本公开内容的方面，在各种条件下被耕作的土地区域的一系列不连续的图解示图，来说明利用亚磷酸盐作为养分及杂草防治剂的示例性的植物栽培系统的优点。

图2是根据本公开内容的方面，利用亚磷酸盐作为养分和藻类防治剂的另一个示例性的植物栽培系统即水培系统的图解视图。

图3是根据本公开内容的方面，说明使用亚磷酸盐的植物栽培的示例性方法的流程图。

图4展示了根据本公开内容的方面，说明在拟南芥（Arabidopsis）转基因株系中ptxD基因的稳定插入和表达的示例性数据。

图5展示了根据本公开内容的方面，使用野生型植株和表达亚磷酸盐氧化还原酶的转基因植株实施的生长实验的示例性的摄影数据。

图6展示了根据本公开内容的方面，生长在补充磷酸盐或亚磷酸盐的培养基中的野生型拟南芥和烟草植株的示例性的摄影数据。

图7是根据本公开内容的方面，展示生长在固体基质中的野生型和转基因植株的生物量产量和磷含量的示例性数据的两张图片。

图8展示了根据本公开内容的方面，在转基因烟草株系中ptxD基因的检测和表达的示例性数据。

图9展示了根据本公开内容的方面，转基因烟草植株使用亚磷酸盐作为磷的唯一来源的示例性的摄影数据。

图10展示了根据本公开内容的方面，施用磷酸盐或亚磷酸盐的野生型和转基因烟草植株的生产能力、光合作用和亚磷酸盐含量的示例性数据。

图11展示了根据本公开内容的方面，磷的可利用性对野生型和转基因植株发育的影响的示例性数据。

图12展示了根据本公开内容的方面，说明使用亚磷酸盐来获得转基因植株的施肥及杂草防治的示例性的摄影数据。

图13展示了根据本公开内容的方面，在转基因烟草植株与不同杂草之间的竞争性实验中的生物量产量的示例性数据。