[发明专利]防止生理失调而不减弱光合作用的方法

说明书

交叉参考的相关申请

本申请是于1997年11月18日申请的美国专利申请08/972659的部分继续申请，该美国专利申请是于1997年3月5日申请的美国专利申请08/812301的部分继续申请，为其涉及本文公开的发明的教导，本文引用这两项申请作为参考。

发明领域

本发明涉及保护植物不受极端环境条件的伤害并且防止包括晒伤的生理失调而不减弱光合作用的方法。

发明背景

陆地上的粮食生产在上述土地环境中会经历极端的环境条件。环境条件包括气温、风速、光照水平、相对湿度和有效养分与水的变化。由于保护植物不受极端环境条件伤害的方法能增加粮食生产的产量和稳定性，因此需要这样的方法。

当叶片反射率被公认是缓和环境极端的方式时，这种技术导致光合作用降低。一般来说，叶面喷洒引起CO₂吸收(光合作用)率的长期降低并促进了叶的衰老。因此，尽管叶面施用反射材料可增加植物的存活率，但会出现不希望的蒸腾作用降低和光合作用降低。植物中的光合作用和蒸腾作用确实相关连，表现在蒸腾作用下降通常导致光合作用下降。

例如，为了防治称为“晒伤”的情况，向水果和蔬菜表面涂布反射涂层以减少水果表面过量的热和光(包括紫外线(UV)和红外线(IR))。尽管晒伤的确切原因是未知的，但晒伤是一种失调，表现为水果和蔬菜表面的变黑区。在晒伤区域下，水果组织被破坏并可能发展成病症。变色和罹病性增加使水果不适宜出售。施用反射处理的对策是为了通过反射热或通过阻挡包括UV和IR的光而降低水果的温度。

通过用水喷洒水果蒸发冷却降低水果温度可减少其他的苹果生理失调如水心病、木栓化和苦陷病。蒸发冷却也被用于减少晒伤。施用蒸发冷却通过增加植物可用水分和增加光合作用而使产量增加。然而，高成本、高维持费用和受水限制支配的可能性的负面是与蒸发冷却相联系的。

在多年生作物如乔性果树的生产中，当前生长季节的果实正在发育时，次年的花芽开始发端。实际上，植物可能或不能产生次年的花芽。花芽发育的许多生化信号之一是光合作用速率和光合衍生的碳水化合物对花芽发育的可用性。

碳水化合物的可用性受植物光合能力的限制，碳水化合物库在木质组织、叶片组织、发育中的花芽和发育中的果实的竞争碳水化合物需求之间分配。如果在花芽发端期，光合作用受到过热或缺水的限制，花芽发端减少，下一季产生的花较少。花数减少导致果实数减少。次年中，树木的果实数减少，因为当花芽发端时缺少竞争发育的果实，树木会长出过多数目的花芽。大量和少量果实的交替生产是不希望的情况，称为隔年结果”。

与隔年结果相关的问题被称为“过量落果”。在果实发育、树木生长和花芽发端的同时出现正常的落果。在生长季节中此时光合衍生的碳水化合物对所有生长组织是有限的，植物异常中断发育中的果实并限制花芽发端。当环境条件有害地影响或减少光合作用，落果过多。此外，紫外线和红外线辐照损害植物的光合机制并减少植物生产率。

使用了各种物质来(1)减少冬害；(2)为避免春冻延迟开花；和(3)防治紫外线损伤。然而，与向果实施用各种物质相关有许多问题。例如，尽管各种物质可解决上述三种问题的一种或多种，但这些物质易于减少光合作用。另一个问题涉及向植物提供使用惰性和低毒物质的困难。然而另一问题是容易地和/或彻底地清洗或漂洗水果表面的物质。

发明概述

本发明提供通过减少植物表面的过量的热和光并不减少光合作用来缓解晒伤和其他生理失调如水心病、木栓化和苦陷病的方法。本发明提供减少热应激和缺水的方法，由此降低产生隔年结果的可能。本发明还提供限制降低光合作用的极端环境的方法，由此增加碳水化合物的可用性，因此减少落果。

本发明提供增加植物细胞内含溶质的方法，由此增加细胞对冻结脱水的抵抗力。换句话说，增加细胞溶质内容物可在发生细胞死亡的温度以下降低出现冻结使细胞脱水的可能性。本发明还提供减少植物表面的紫外线辐照和降低这一环境应力并增加光合作用的方法。

本发明涉及增强植物如园艺作物的光合作用的方法，包括向植物表面施用有效量的一种或多种高反射性颗粒材料，该颗粒材料是细分散的，并且其中施用的颗粒能容许植物表面的气体交换。