[发明专利]提高作物产量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于提高作物产量的甜菜碱的用途。本发明具体涉及用以提高作物产量的甜菜碱和助剂的组合用途。根据本发明，能在正常和恶劣的条件下提高产量，干扰生长的恶劣条件包括诸如低温，干燥，高盐度或存在环境毒物。本发明也涉及甜菜碱和助剂的复合物，用甜菜碱和助剂处理的作物，以及由这些作物制备的产物。

背景

生长的环境和条件显著影响作物的产量。优化生长环境和条件通常伴随优质高产。在不良生长条件下，质量和产量随之恶化。

作物的生理性质优选地由培育方法控制，既可为传统的培育方法，也可为诸如基因重组的方法。

迄今，已开发有几种不同的有关培育技术的解决方法，以期改善生长条件并提高作物产量。对本领域的技术人员，在适宜的生长地点选育相应的作物是不言而喻的。在生长期，可通过积械方法保护作物，如各种薄纱或塑料，或是在温室中培育作物。为提高产量，通常使用灌溉和肥料。表面活性剂也常与农药，保护剂和矿物同时施用。表面活性剂提高了物质向植物细胞的渗透，因此提高并增加了上述试剂的效果并同时降低了其对环境的有害作用。可是，培育技术中各种不同的方法常常是费力和不切实际的，其效果也有限(温室大小有限的，薄纱提供的保护有限，等等)，更由于这些方法在实施时的规模庞大，相应的成本也昂贵得多。目前，尚未见有经济可行的化学解决方法，用以保护作物免受恶劣环境条件的影响。

不同作物对干燥的敏感性不同，但对于作物的产率而言，水的供应比其它任何环境因素更重要。通常使用灌溉足以保证水的供应。可是，灌溉与健康和环境问题密切相关，例如水资源的极度下降，水质的恶化和农用土地的恶化。据实地计算，世界上约一半的人为灌溉土地受涝害和盐化的侵害。这一的问题的严重性及其涉及的范围体现在，世界上有255,000,000公顷灌溉土地，它们占全世界水消耗的70％。仅在美国，主要在18个西部州地区和该国的东南部就有超过20,000,000公顷的灌溉地。这些地区仅用于灌溉的水耗量就占全部水消耗的83％。另应注意的是，灌溉水的用量逐年增加，尤其在工业国家。除此而外，灌溉的另一缺点是成本高。

另一个严重的恶劣因素是土壤的盐度。能用不同的方法定义土壤的盐度；根据通常的定义，如土壤中可溶盐分的含量达到足以干扰所培育作物中几种作物种类的生长和产量时，则曰土壤已盐化。最常见的盐是氯化钠，但与盐水的来源和盐的溶解性有关，其它盐也以不同的组合方式存在。

对于生长在含盐地的作物，从有负渗透压的土壤获得足够的水是困难的。高浓度的钠和氯离子对作物是有害的。另一问题是矿物的缺乏，这出现在钠离子与所需钾离子竞争的场合，然而，对于细胞生长，需要渗透调节和pH稳定。尤其当钙离子浓度低时会出现此问题。

作物的产率和它们对土壤盐度的敏感性也与作物种类有关。盐生植物需相对高的氯化钠含量以保证最优生长，而甜土植物对盐的耐受性低，甚或在盐浓度已较低时其生长也受显著抑制。对同一培育作物种类，不同的培育品种之间甚至也有大的差异。同一作物种类或同种培育品种对盐的耐受性也随诸如生长阶段有变化。在低的或中等盐度时，甜土植物的较慢生长并不以特殊征侯的形式(如萎黄病)显现，但表现出作物生长迟缓，叶的颜色较正常为黑。而且，叶的总面积下降，二氧化碳同化作用降低，且蛋白质合成受到抑制。

一定的程度上，作物能适应恶劣的条件。这种能力与作物种类密切相关。由于前述恶劣条件，某些作物开始产生一种称脱落酸(ABA)的生长激素，借以封闭作物的气孔，因而减小恶劣条件的伤害。可是，ABA对作物的产出能力也有不利影响。ABA引起例如叶，花和不成熟果实坠落并抑制新叶子的形成，这自然导致产量的下降。

业已发现，恶劣的条件尤其是水的缺乏会导致某些酶活性的严重下降，如硝酸盐还原酶和苯丙氨酸解氨酶。另一方面，α-淀粉酶和核糖核酸酶活性增加。至今未见有基于这些发现保护作物的化学解决方法。

另外也发现，在恶劣的条件下，某些含氮化合物和氨基酸(如脯氨酸和甜菜碱)在某些植物的生长区域积存。先有技术的文献讨论了这些累积物的功能和意义。一方面认为，该累积物是恶劣条件的副产物，因此对细胞有害；另一方面推测，它们可保护细胞(Wyn Jones R.G.和Storey R著。植物抗旱生理学及生物化学[The Physiology and Biochemistry of DroughtResistance in Plants]，Paleg L.G.和Aspinall D编辑，学术出版社[Academic Press]，Sydney，Australia，1981)。