Применение липохитоолигосахаридов для инициирования раннего цветения и развития плодов у растений
Описывается приемлемая для сельского хозяйства композиция для стимулирования раннего образования бутонов или цветения у небобовых плодоовощных культур, декоративных растений, сельскохозяйственных культур или грунтовых культур, содержащая один или несколько липохитоолигосахаридов (LCOs) в эффективном количестве, а также применение композиции, содержащей LCOs для стимулирования раннего образования бутонов или цветения у небобовых плодоовощных культур, декоративных растений, сельскохозяйственных культур или грунтовых культур; способ стимулирования раннего образования бутонов, цветения и/или плодоношения у небобовых и бобовых культур. Техническим результатом является увеличение урожая, связанного с инициированием раннего цветения, увеличением числа бутонов и цветков и более ранним развитием плодов у небобовых и бобовых культур по сравнению с условиями без применения LCOs. 8 н. и 6 з.п. ф-лы, 14 табл., 24 ил.
Область, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится вообще к области садоводства, включая, но не ограничиваясь этим, цветы, фрукты, овощи, орехи, дерн, травы, пряности, декоративные кусты и деревья, водные растения и грибы, выращиваемые под открытым небом или в теплицах, или в комнатах как для продажи, так и для личных целей, и к сельскому хозяйству и, более конкретно, к применению липохитоолигосахаридов (LCOs) и композиций на их основе для индуцирования раннего цветения, увеличения числа бутонов и цветов, раннего плодоношения, раннего созревания плодов и увеличения урожая у растений, и к способам индуцирования раннего цветения и начала раннего плодоношения у растений при воздействии LCOs, и к композициям на основе LCOs.
Предпосылки создания изобретения
В настоящее время наблюдается повышенный интерес к роли LCOs и композиций на их основе в ускорении прорастания семян растений, прорастания всходов и росте растений как при выращивании сельскохозяйственных культур, так и продуктов садоводства, для бобовых и небобовых растений. Композиции для ускорения прорастания семян и роста растений описаны в заявке РСТ/СА99/00666, опубликованной 3 февраля 2000 г., WO 00/04778. Проявляется интерес и к возможному действию LCOs на фотосинтез растений, в заявке РСТ/СА00/01192, опубликованной 19 апреля 2001 г., WO 01/26465 А1, описано применение LCOs и композиций на основе LCOs для ускорения фотосинтеза растений. Химическое строение LCOs описано в патентах США №№5175149, 5521011 и 5549718. Известны также синтетические LCOs.
Большой интерес в области сельскохозяйственных растений, особенно, в области промоторов роста растений и физиологических процессов, протекающих в них, проявляется к LCOs, которые могут влиять на эти процессы. Prithiviraj et al. в Planta (2003), 216: 437-445, описывают некоторые наблюдаемые физиологические изменения в растениях-хозяевах и не хозяевах.
Известно, что LCOs высвобождаются симбиотическими бактериями Rhizobia, в основном, рода Generarhizobium, Bradyrhizobium, Sinorhizobium, Mesorhizobium и Azorhizobium и т.п., причем семейство Rhizobiacese находится в состоянии таксономического поступления. В обеих вышеуказанных международных заявках приводится анализ особого симбиотического взаимодействия Rhizobia с бобовыми растениями-хозяевами в процессе образования клубеньков и связанной с этим фиксации атмосферного азота в этих органах, а также взаимодействия сигнала от растения к бактериям и сигнала от бактерий к растению, связанного с этой симбиотической связью. Хотя имеются многочисленные сведения влияния LCOs на физиологию растения-хозяина, проявляется растущий интерес к влиянию LCOs на рост растений в отношении растений-хозяев и не хозяев, особенно, путем применения веществ без необходимого выращивания микроорганизма и симбиотического взаимоотношения с растениями.
Объем сведений, относящихся к возможной роли LCOs в растениях-хозяевах и не хозяевах и в процессах, связанных с ускорением роста растений, продолжает расти, особенно при наличии практического интереса к влиянию LCOs на физиологию растений и процессам, относящимся к увеличению урожая культур, не только по отношению к обычным сельскохозяйственным культурам как хозяевам, так и не хозяевам, но также и по отношению к продуктам садоводства.
Таким образом, продолжает существовать необходимость в изучении влияния LCOs на процесс роста растений, процессов клубнеобразования и фиксации азота в бобовых растениях-хозяевах и прорастания, всхода и фотостимуляции бобовых и небобовых растений. В особенности, существует необходимость в изучении роли LCOs в инициировании образования бутонов и цветения, начала образования почек, плодоношения и развития, особенно, по отношению к росту и созреванию растений как бобовых, так и небобовых, и влиянию на урожай культур. Данное изобретение служит удовлетворению этих и других потребностей.
Сущность изобретения
Данное изобретение относится к применению LCOs для инициирования раннего цветения и образования бутонов, усиления цветения и образования бутонов и раннего развития плодов у бобовых и небобовых растений по сравнению с цветением и развитием плодов в условиях без применения LCOs, и для ускорения роста растений и увеличения связанного с этим урожая. Данное изобретение относится также к сельскохозяйственным композициям, содержащим эффективное количество, по меньшей мере, одного LCO и приемлемый в сельском хозяйстве носитель, ассоциируемым с ранним цветением и образованием бутонов, увеличением цветения и образования бутонов, ранним созреванием растений и ранним инициированием развития плодов по сравнению с условиями без применения LCOs,
и с ускоренным ростом и большими урожаями культур. Данное изобретение относится далее к способам, использующим LCOs, и композициям на основе одного или нескольких LCOs и приемлемых в сельском хозяйстве носителей, ассоциируемым с ранним цветением и образованием бутонов, увеличением цветения и образования бутонов, ранним созреванием растений и ранним инициированием развития плодов у бобовых и небобовых растений по сравнению с условиями без применения LCOs, и ускорению роста и повышению урожая и др., как показано в нижеследующих примерах.
Неожиданно оказалось, что композиции по настоящему изобретению влияют на развитие не только бобовых культур, но также и разнообразных многочисленных небобовых растений, включая сельскохозяйственные культуры, садовые и клумбовые растения, что сказывается в инициировании более раннего цветения и образования бутонов, усилении цветения и образования бутонов, более ранней зрелости и более раннем развитии плодов и повышении урожая по сравнению с условиями без применения LCOs и др., что показано в нижеследующих примерах.
Согласно данному изобретению в случае бобовых и небобовых растений введение эффективного количества одного или нескольких LCO или композиций на основе одного или нескольких LCO и приемлемых в сельском хозяйстве носителей инициирует образование бутонов и/или цветение на более ранней стадии, повышение общего числа бутонов и/или цветов и вызывает также более раннее развитие плодов и созревание растений по сравнению с условиями без применения LCOs, включая повышение урожая. Введение LCOs для этой цели может включать нанесение на листья или стебли, или нанесение вблизи семян, корней или растений. Этими методами изобретение не ограничивается, оно может включать другие методы, которые очевидны для специалиста, включая введение микроорганизмов, выделяющих LCOs, вблизи семян или саженцев на любой стадии всхода или поблизости от растения, включая близость к корням и корневым волоскам. То же самое относится к введению LCOs независимо от микроорганизмов, выделяющих эти вещества.
Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением предусматривается способ инициирования раннего цветения, увеличения образования бутонов и цветов и раннего развития плодов и созревания плодов у бобовых и небобовых растений, ассоциируемый с ростом растений и урожаем, включающий обработку растения эффективным количеством одного или нескольких LCO или композицией, содержащей приемлемое в сельском хозяйстве эффективное количество одного или нескольких LCO
вместе с приемлемым в сельском хозяйстве носителем или носителями, причем это эффективное количество влияет на инициирование раннего цветения и/или образования бутонов и/или увеличения числа бутонов и/или цветов и/или раннего развития плодов и/или роста растений и/или увеличения урожая по сравнению с необработанным растением и др., как показано в нижеследующих примерах. Подходящие для применения по изобретению LCO включают LCO, описанные в указанных ранее международных заявках и патентах.
Композиции по изобретению следует рассматривать как включающие одно или несколько различных веществ LCO, а также одно или несколько веществ, отличных от LCO, включая, без ограничения, один или несколько видов бактерий и/или других веществ или агентов, ускоряющих рост или приспособленность растений, и смеси таких композиций.
Авторы данной заявки первыми показали, что подтверждено опытами в теплице и в полевых условиях, описанных ниже, что композиция, содержащая LCO, оказывает значительное влияние на развитие бобовых и небобовых растений, инициируя раннее цветение и/или образование бутонов, увеличивая образование бутонов и/или цветов и раннее развитие плодов и/или увеличение урожая по сравнению с условиями без применения LCO, и ускоряет созревание растений, их рост, и приводит к повышению связанного с этим урожая. Не ограничивающие примеры растений включают двудольные и однодольные растения и бобы.
Из опытов, приведенных ниже, следует, что можно предсказать, что такие результаты будут относиться к сельскохозяйственным культурам и растениям для личного использования, бобовым и небобовым растениям, включая, но не ограничиваясь этим, цветы, фрукты, овощи, орехи, клубни, дерн, травы, пряные растения, декоративные кусты и деревья, водные растения и грибы, выращиваемые на полях или в теплицах для сельскохозяйственных, торговых и личных целей. Учитывая приведенные в данной заявке примеры и полученные результаты, специалист сможет адаптировать данное изобретение к самым различным растениям как бобовым, так и небобовым, для сельскохозяйственных, садоводческих и личных целей, включая, но не ограничиваясь этим, растения семейств: Fabaceae, Brassicaceae, Solonaceae, Chenopodiaceae, Asteraceae, Malvaceae, Cucurbitaceae и Роасеае.
Термин «LCO», используемый в данном описании, относится, в общем, к фактору Nod, который контролируется, по меньшей мере, одним модулирующим геном, общим для Rhizobia, то есть штаммов бактерий, которые участвуют в симбиотической взаимосвязи фиксации азота с бобовым растением, и которые служат фитогормонами микроорганизм - растение, вызывающими образование клубеньков у бобовых, и способствуют окраске клубеньков растений симбиотическими микроорганизмами. LCOs включают производные олигосахаридов, включая те, которые содержат на одном конце конденсированные жирные кислоты. Не ограничивающие примеры LCOs описаны в патентах США №№5175149, 5321011 и 5549718. Данное изобретение иллюстрируется, в частности LCOs из Bradyrhizobium janonicum, но не ограничивается ими.
Применение, композиции и способы согласно данному изобретению относятся к инициированию раннего цветения и/или образования бутонов, и/или увеличения числа бутонов и/или цветов, и/или раннего развития плодов, и/или роста растений, и/или увеличения урожая при субоптимальных или ограничивающих или не ограничивающих условиях окружающей среды. Такие субоптимальные или ограничивающие условия включают, но не ограничиваются этим, ограничение или субоптимальные условия нагрева, рН воды, содержание азота в почве и т.п.
Эффективное количество LCO при применении композиций и способов по изобретению означает, что это количество является достаточным для проявления статистически значительного раннего образования бутонов и/или цветения, и/или более обильного цветения и/или образования бутонов, и/или раннего развития плодов и/или ускоренной зрелости, и/или ускоренного роста растений и связанного с этим повышения урожая.
Под близостью к семенам, корню или растению следует понимать любое месторасположение семян, корня или растения, где растворимые вещества или композиции по изобретению будут в действительном контакте с указанными семенами, корнем или растением.
Краткое описание чертежей
Изобретение описано выше в общем, далее описан предпочтительный вариант данного изобретения, иллюстрированный нижеследующими примерами, в которых даны ссылки на чертежи,
Фиг.1 иллюстрирует влияние дозы LCO и тайминга на завязывание плодов на томатах Cobra (те же данные, что в Таблице 2).
На Фиг.2 показано влияние дозы LCO и тайминга на число плодов томатов Cobra (те же данные, что в Таблице 2).
На Фиг.2-1 показано ускорение раннего цветения и общее число цветков у тепличных томатов при нанесении LCO на листья.
На Фиг.2-2 показано ускорение раннего созревания и общее число плодов у тепличных томатов при нанесении LCO на листья.
На Фиг.2-3 показано влияние применения LCO на раннее цветение и количество цветков у Marigolds (календулы).
На Фиг.2-4 показано влияние LCO на количество ягод у земляники.
На Фиг.2-5 показано влияние применения LCO при внесении в почву на количество ранних плодов томатов-черри.
На Фиг.2-6 показано ускорение раннего плодоношения и количество плодов у томатов при применении LCO.
На Фиг.2-7 показано ускорение плодоношения у томатов при применении LCO.
На Фиг.2-8 показано совокупное число созревших плодов у томатов при применении 50 мг/растение LCO один раз на различных стадиях роста.
На Фиг.2-9 показано совокупное число созревших плодов у томатов при применении 50 мг/растение LCO один раз на различных стадиях роста.
На Фиг.2-10 показано влияние применения LCO на ускорение раннего цветения кайенского перца.
На Фиг.2-11 показано влияние применения LCO на ускорение созревания плодов кайенского перца.
На Фиг.3 показано влияние дозы LCO и тайминга на количество цветков у томатов Cobra (те же данные, что в Таблице 1).
На Фиг.4 показано влияние дозы LCO и тайминга на число цветков у томатов Cobra (те же данные, что в Таблице 1).
На Фиг.5 показано влияние дозы LCO и тайминга на число цветков у томатов Cobra (те же данные, что в Таблице 3).
На Фиг.6 показано влияние дозы LCO и тайминга на количество плодов томатов Cobra (те же данные, что в Таблице 4).
На Фиг.7 показано влияние дозы LCO на урожай томатов Cobra (те же данные, что в Таблице 5).
На Фиг.8 показано влияние LCO на цветение томатов.
На Фиг.9 показано влияние LCO на индуцирование цветения Arabidopsis thaliana.
На Фиг.10 показано влияние LCO на индуцирование цветения Arabidopsis thaliana.
На Фиг.11 показана зависимость урожая плодов на растении от дозы LCO у томатов (вместе с Фиг.13).
Другие цели, преимущества и признаки данного изобретения станут более очевидными из дальнейшего описания предпочтительных форм выполнения изобретения, которые не ограничивают, как и сопутствующие чертежи, объем настоящего изобретения.
Описание предпочтительных форм выполнения изобретения
Нижеследующие эксперименты проводились для изучения влияния применения LCO на инициирование цветения и развитие плодов растения-хозяина в теплицах и в полевых условиях.
Опыты 1 и 2: Влияние LCO на развитие томатов в теплице.
Проводились два эксперимента по изучению влияния LCO на развитие томатов.
Опыт 1: Использовали сорт Cobra (гибрид) для изучения оптимальной дозы между 10 и 100 нг/растение при одном или двух применениях и различной среде для введения LCO. Выбранные количества были крайними значениями доз, определенных ранее при полевых испытаниях. Испытанная среда для доставки LCO представляла собой воду, Apex и центрифугированный Apex. Первое применение LCO осуществляли через 10 дней после пересадки. Вторично LCO применяли через 2 недели после первого применения. Были определены следующие параметры: число листьев, высота растений, число гроздей, число цветков, число плодов. Наблюдение проводилось непрерывно примерно в течение 2 месяцев, с перерывами в одну неделю, пока рост растений (корней) не ограничивался горшками.
Статистически значимая разница в раннем урожае была отмечена для необработанных контрольных томатов и томатов, обработанных 50 нг LCO при двукратной обработке (см. Таблицу 5, Фиг.7, вес плодов). Другие применяемые дозы не сказывались значительно на повышении урожая по сравнению с контрольными растениями. Наблюдалась статистически значимая разница в весе плодов Cobra при обработке 50 нг LCO и контрольными растениями. Обработка 50 нг приводила к однородным результатам при применении разной среды для доставки. Повышение раннего урожая при применении 50 нг LCO показало потенциальную возможность применения LCO в качестве ускорителя роста томатов.
Между количеством цветов и количеством плодов в любое время не было статистической разницы. Однако двукратное введение 50 нг/растение LCO обеспечило значительно большее количество ранних цветов и обеспечило также более ранний и самый высокий урожай. Точно также не было значительной разницы в числе плодов при введении LCO. Плоды появились через 48 дней после пересадки и через 38 дней после первой обработки LCO и через 24 дня после второй обработки. При обработке 10 нг LCO наблюдалось незначительное увеличение количества плодов по сравнению с другими обработками и контрольными растениями.
Изучение первого графика в опыте 1 (Фиг.5, Таблица 3) показывает ускорение цветения на 4-5 дней по сравнению с контрольными растениями, и второй график показывает ускорение плодоношения на 8-9 дней по сравнению с контрольными растениями (горизонтальная линия между линиями, отражающими обработку). Раннее плодоношение может возникать вследствие раннего цветения.
При обработке LCO не было значительной разницы в количестве цветков. Бутоны появились через 30 дней после пересадки и через 20 дней после первой обработки. Цветки начали раскрываться через 40 дней после пересадки и через 30 дней после первой обработки. У растений, обработанных 50 нг LCO, наблюдалось больше цветков, чем при других обработках и у контрольных растений, на 21% и на 14% на 15 января и на 22 января. В другие дни количество цветков было таким же, как при другой обработке и у контрольных растений.
Опыт 2: Сорт Cobra использовали для проверки оптимальных доз LCO. Испытывали дозы, равные 50 нг и 75 нг LCO на растение, обрабатывали один раз (через 2 недели после пересадки) и второй раз (через 4 недели после пересадки). Число образцов увеличивали до 20 растений.
При дозе 50 нг/растение наблюдалась значительная разница в числе цветков по сравнению с контрольными растениями во время трех первых наблюдений (см. Таблицу 1) (см. влияние дозы и тайминга на количество цветков у томатов Cobra, опыт 2). Позже влияние обработки на цветение исчезло, но это было ожидаемым из-за характеристик цветения томатов. Определение количества цветков в опыте 2 для томатов Cobra (Фиг.3 и 4) показывает ускорение цветения примерно на 3 дня при дозе 50 нг при том же количестве цветков, что и у контрольных растений. При обработке с дозой 50 нг LCO два раза происходит значительное увеличение числа плодов в течение первых 4 недель по сравнению с контрольными растениями. Большее число плодов (Таблица 2) (см. гистограмму для количества плодов Cobra, опыт 2) объясняется более ранним цветением. График, показывающий влияние дозы и тайминга на развитие плодов Cobra, опыт 2 (Фиг.1 и 2) демонстрирует, что обработка с дозой 50 нг/растение дважды ускоряет эквивалентное появление плодов на две недели по сравнению с контрольными растениями.
| Таблица 1 Влияние различных концентраций LCO на количество цветков томатов Cobra в теплице |
||||||
| Обработка | К-во цветков/растение (28 февр) | К-во цветков/растение (7 марта) | К-во цветков/растение (14 марта) | К-во цветков/растение (21 марта) | К-во цветков/растение (28 марта) | К-во цветков/растение (4 апреля) |
| 50 мг LCO, 1 раз | 0.0 b | 2.5 ab | 7.4 ab | 4.55 | 23.95 | 32.45 |
| 50 мг LCO, 2 раза | 0.2 а | 3.2 a | 8.4 a | 16.0 | 25.15 | 32.2 |
| 75 мг LCO, 1 раз | 0.0 b | 2.85 ab | 7.35 ab | 14.2 | 21.4 | 28.0 |
| 75 мг LCO, 2 раза | 0.0 b | 3.25 a | 7.35 ab | 15.4 | 23.35 | 31.0 |
| 500 ч/млн., 1 раз на поверхность | 0.0 b | 1.9 b | 5.8 b | 12.85 | 21.65 | 32.0 |
| Значимость* | P=0,0006 | P=0,03 | P=0,05 | Р=0,168 | Р=0,156 | Р=0,368 |
| *Значимость проявляется при Р<0,05 | ||||||
| Примечания: Посев: 6 января; пересадка: 7 февраля; первая обработка: 21 февраля; вторая обработка: 7 марта 2003 г.; (томаты Cobra в теплице). |
| Таблица 2 Влияние различных концентраций LCO на количество плодов томатов Cobra в теплице |
||||
| Обработка | К-во цветков/растение (14 марта) | К-во цветков/растение (21 марта) | К-во цветков/растение (28 марта) | К-во цветков/растение (4 апреля) |
| 50 мг LCO, 1 раз | 0.05 b | 0.25 d | 0.525 с | 1.3 b |
| 50 мг LCO, 2 раза | 0.75 а | 1.8 а | 2.025 а | 2.5 a |
| 75 мг LCO, 1 раз | 0.45 ab | 0.9 be | 1.15 bc | 1.45 b |
| 75 мг LCO, 2 раза | 0.6 ab | 1.0 b | 1.325 ab | 1.9 ab |
| 500 ч/млн., 1 раз на поверхность | 0.1 b | 0.4 cd | 0.7 bc | 1.4 b |
| Значимость* | P=0,03 | P<0,0001 | P<0.0001 | P=0,01 |
| *Значимость проявляется при Р<0,05 | ||||
| Примечания: Посев: 6 января; пересадка: 7 февраля; первая обработка: 21 февраля; вторая обработка: 7 марта 2003 г.; (томаты Cobra в теплице). |
Результаты: Влияние величины дозы LCO на развитие томатов Cobra в теплице.
Саженцы Cobra пересаживали через 32 дня после посева семян, первую обработку проводили 10 дней спустя, вторую - через 14 дней после первой обработки. Плоды собирали через 6 недель после второй обработки.
Результаты: Влияние величины дозы LCO на развитие томатов Cobra в теплице.
| Таблица 3 Количество цветков/растение |
|||||
| Обработка | Дата | ||||
| 30 декабря | 7 января | 15 января | 22 января | 31 января | |
| Контроль | 0,7 | 2 | 4,2 | 5,8 | 8,9 |
| 10 нг | 1,2 | 2,4 | 4,4 | 5,6 | 8,1 |
| 50 нг | 0,97 | 2,5 | 5,2 | 6,7 | 8,7 |
| 100 нг | 0,9 | 2,2 | 4,4 | 6,2 | 8,7 |
| Среднее значение | 0,9425 | 2,275 | 4,55 | 6,075 | 8,6 |
При использовании различных доз LCO не наблюдалось значительной разницы в количестве цветков. Бутоны появились через 30 дней после пересадки и через 20 дней после первой обработки. Цветки начали открываться через 40 дней после пересадки и через 30 дней после первой обработки. У растений, обработанных 50 нг LCO, было больше цветков, чем у растений, обработанных другим количеством LCO, и у контрольных растений на 21% и 14% на 15 января и на 22 января.
| Таблица 4 Количество плодов/растение |
||||
| Обработка | Дата | |||
| 7 января | 15 января | 22 января | 31 января | |
| Контроль | 0,1 | 1,6 | 2 | 2,7 |
| 10 нг | 0,3 | 1,8 | 2,1 | 2,5 |
| 50 нг | 0,33 | 2,2 | 2,5 | 2,9 |
| 100 нг | 0,37 | 1,7 | 2,1 | 2,6 |
| Среднее значение | 0,275 | 1,825 | 2,175 | 2,675 |
| Примечание: см. Таблицу 3 выше. |
Применение LCO привело к более раннему завязыванию плодов, через 3-4 недели после обработки. Оптимальная доза - 50 нг/растение.
| Таблица 5 Вес плодов (г/растение) |
||||
| Основа | Обработка | |||
| 0 нг | 10 нг | 50 нг | 100 нг | |
| Вода | 92,81 | 96,11 | 108,99 | 88,57 |
| Бактериальный носитель | 74,14 | 97,97 | 103,32 | 66,26 |
| Надосадочная бактериальная жидкость | 61,65 | 67,2 | 100,48 | 109,13 |
| Среднее значение | 76,2 | 87,09 | 104,26 | 87,99 |
| Примечание: см. Таблицу 3 выше. |
Наблюдалась статистически значимая разница между результатами (вес плодов) в случае обработки 50 нг LCO и контрольными растениями Cobra. При дозе LCO 50 нг получались более однородные результаты при применении различных сред для доставки. Увеличение раннего урожая при обработке 50 нг LCO показало, что LCO являются потенциальными ускорителями роста томатов. Вода была оптимальным носителем для LCO в этом опыте.
Эксперименты 1 и 2.
Сущность эксперимента: влияние LCO на цветение томатов. Проводили два эксперимента с целью изучения влияния LCO на цветение томатов в теплице.
В общем, LCO индуцировали раннее цветение в обоих экспериментах (Фиг.8 и 9).
Эксперимент 1: Обработка LCO индуцировала цветение у растений, число которых было на 1 день оценки на 25% больше, чем у контрольных образцов. Это увеличение наблюдалось во время всего эксперимента, разница достигала 35% на 4 день оценки. Обработка LCO вызывала 3-дневный сдвиг во времени цветения, то есть более 80% обработанных LCO растений цвели на 3 дня раньше, чем контрольные не обработанные растения. Раннее цветение приводит к более раннему завязыванию плодов и соответственно более раннему развитию плодов, что, в свою очередь, приводит к более высокому урожаю томатов.
Эксперимент 2: Первоначальная оценка цветения томатов снова подтвердила, что обработка LCO инициирует раннее цветение томатов. Первоначально наблюдалась разница в 10% между обработанными LCO растениями и контрольными. Эта разница увеличилась на 20% на 3 день оценки. Первоначальные данные, полученные в этом эксперименте, подтверждают результаты предыдущего и свидетельствуют о том, что обработка LCO индуцирует раннее цветение растений.
Эксперименты 3 и 4.
Сущность эксперимента: влияние LCO на цветение Arabidopsis thaliana.
Проводили два эксперимента с целью изучения влияния LCO на цветение растения, используя экспериментальную модель растения Arabidopsis thaliana.
В общем, LCO индуцируют раннее цветение в обоих экспериментах (Фиг.10 и 11).
Растения обрабатывали LCO в различных концентрациях. Было установлено, что обработка с концентрацией 10-7 М наиболее эффективна для индуцирования цветения. У 80% растений, обработанных LCO, цветки раскрывались на 4 дня раньше, чем у контрольных растений, обработанных поверхностно-активным веществом. LCO индуцировал более раннее и более однородное цветение.
Эксперимент 5: Обработка листьев клумбовых растений LCO.
Это исследование проводилось в домашних условиях. Семена садовых растений выбирали из семян (Norseco, Montreal), выращиваемых на подносах со средой Pro-Mix (NB, торговый знак) и затем растения пересаживали в подносы с 36 и 32 лунками, содержащие ту же среду. Рост растений происходил в комнате при освещении. Примерно за 2 недели до ожидаемого цветения, 16 проросших растений обрызгивали LCO с различными концентрациями, часть растений осталась необработанной. Результаты приведены в Таблице 5А, оценивались образование бутонов и количество раскрывшихся цветков.
| Таблица 5А Влияние LCO на развитие декоративных растений. |
||
| Обработка | Общее число бутонов Impatiens | Общее число бутонов календулы |
| Контрольные растения | 68 | 26 бутонов и 1 цветок |
| 20 мл/16 растений, к-ция 10-7 М LCO | 71 | 26 бутонов и 0 цветков |
| 50 мл/16 растений, к-ция 3×10-8 М LCO | 66 | 34 бутона и 3 цветка |
| 20 мл/16 растений, к-ция 10-8 М LCO | 85 | 24 бутона и 1 цветок |
| 20 мл/16 растений, к-ция 10-9 М LCO | 65 | 25 бутонов и 2 цветка |
Было отмечено, что в случае календулы (Marigolds) обработка LCO во всех концентрациях привела к появлению 3 бутонов, при концентрации 50 нг два растения имели 4 бутона на растение.
Опыт 3: Влияние LCO, нанесенных на листья, на цветение и урожай.
Летние полевые испытания на исследовательской ферме Macdonald College.
Исследования проводили с целью определения влияния LCO, нанесенных на листья, на увеличение урожая томатов. Для определения возможных концентраций опыт проводили с логарифмическим увеличением концентрации от 1 нг до 1000 нг/растение при однократном распылении и при двукратном распылении на половину растений. Результаты приведены на Фиг.12 и в Таблицах 6 и 7.
Интерес представляли созревшие плоды, которые собирали 2 и 3 раза в неделю, записывая каждый раз вес плодов и количество плодов на растении. Было известно, что плоды возникают на опыленных цветках, что увеличение количества опыленных растений приводит к увеличению количества плодов. На Фиг.12 показано совокупное количество собранных (красных) плодов на обработку. В случае однократной обработки LCO дозы 10 и 100 нг/растение ускоряли созревание плодов примерно на 10 дней по сравнению с контрольными растениями. Это ускорение позволило растениям обеспечить большее количество завязавшихся и созревших плодов в сезон при таких обработках (см. Фиг.12, см. высоту над кривой для контрольных растений и Таблицы 6 и 7, где показаны величины веса и количества собранных плодов). В Таблице 6 показаны величины веса и количества созревших плодов в течение всего сезона, можно видеть, что средний вес томатов не зависит от обработки. Таким образом, увеличение общего веса собранных плодов было обусловлено увеличением количества собранных плодов, что показывают полученные данные. Таблица 7 показывает, что увеличение урожая за сезон было статистически значимым - 17% в случае однократной обработки 10 нг LCO/растение, что согласуется с данными Таблицы 6, где эта величина также увеличилась примерно до 20%.
Количество плодов на обработанных растениях увеличилось на 17-20% вследствие увеличения числа цветков, способных к опылению.
Из Фиг.12 видно, что наблюдался сдвиг в сторону раннего цветения, когда растения обрабатывали LCO в определенных концентрациях, причем концентрации, требовавшиеся для физиологического изменения, типичного для фитогормона, находились в очень узком интервале при низких концентрациях, а большие и меньшие концентрации не приводили к нужному результату.
Выводы:
1. Обработка не влияет на размер томатов.
2. Обработка определяет число томатов и величину урожая.
3. Все дозы, превышающие 10 нг LCO/растение, приводили к увеличению урожая.
4. Наиболее эффективные дозы равны 10 и 100 нг/растение.
5. Двукратная обработка не приводит к значительному повышению урожая по сравнению с однократной обработкой.
Эксперимент 6: Обработка листьев LCO на различных стадиях роста.
Саженцы томатов (на стадии 6 листа) пересаживали в землю на ферме. Растения поливали в день пересадки и затем в течение всего периода, когда пересыхала почва. Перед пересадкой на поле для томатов применяли удобрение (20-20-20) в дозе 250 кг/га. Все растения томатов подвязывали к палкам, когда на них стало много плодов. Урожай плодов (в таблице) определялся по совокупности в конце сезона.
По сравнению с необработанными растениями, LCO приводили к увеличению числа плодов (до 38,4%) и общего веса плодов (до 27,8%). Пять из девяти обработок привели к значительному увеличению количества плодов по сравнению с контрольными растениями. В случае однократной обработки LCO лучшее время равно 20-40 дней после пересадки. Многократная обработка привела к повышению урожая по сравнению с однократной обработкой, но эти результаты не были значительными.
Эксперимент 7: Нанесение LCO на листья перца.
13 саженцев перца (Camelot, на стадии 6 листа) пересаживали двумя рядами на участке (3,5×2,5 м2). Ряды накрывали черной пластиковой мульчирующей пленкой шириной 65 см за неделю до пересадки. Раствор удобрения (10-52-10) в количестве 250 ч/млн, вносили через дырки в пленке при пересадке (около 250 мл/растение). Ирригационную систему включали дважды в неделю на 4 часа каждый раз в зависимости от влажности почвы. Растения обрызгивали LCO через 14 дней после пересадки (5 мл/растение) и через 27 дней после пересадки (50 мл/растение). Нанесение LCO на листья привело к значительному увеличению числа плодов на ранних стадиях (примерно на 1 плод на растение). Обработка 141 нг/растение (5 мл раствора с концентрацией 2×10-8 М) обеспечивала лучшие результаты.
Эксперимент 8: Нанесение LCO на листья кукурузы.
Удобрение (36-12-18) вносили на поле для кукурузы перед посевом в количестве 500 кг/га. Для посева зерен кукурузы применяли машину для посадки. Размер опытного участка составлял 4×4,5=18 м2, на каждом участке высевали 6 рядов. Для защиты початков кукурузы от енотов и других животных растения сладкой кукурузы были окружены электрическим забором вокруг участков после появления пестиков у початков. LCO применяли один раз через 40 дней после посадки и/или два раза - через 40 дней после посадки и через 58 дней после посадки, в количестве 200 л/га при первой обработке и 300 л/га при второй обработке. Кукурузу собирали через 80 дней после посадки с двух средних рядов, початки длиной 12 см или более считались годными к продаже.
Нанесение LCO на листья с концентрацией 10-8-10-7 М привело к значительному увеличению числа початков сладкой кукурузы. Общий вес початков и количество початков, годных к продаже, не увеличивались в этих экспериментах, так как было необходимо собрать урожай до достижения полной зрелости всех початков.
Эксперимент 9: Влияние LCO на урожай зерна.
На поле для зерна перед посевом вносили удобрение (36-12-18) в количестве 500 кг/га. Для посева зерна (cv. DK376, HU 2650, обработанное Fludioxnil) использовали машину. Для защиты колосьев от птиц в двух средних рядах накрывали пластиковыми сетками после появления колосьев. LCO наносили в количестве 200 л/га при первой обработке через 40 дней после посева и 400 л/га при второй обработке через 58 дней после посева. Урожай с двух средних рядов, которые были защищены от птиц, собирали комбайном через 152 дня после посева. Количество колосьев значительно возросло при всех видах обработки LCO по сравнению с контрольными растениями, за исключением дозы 10-8 М при двукратной обработке. Общий урожай зерна увеличился при всех видах обработки, за исключением дозы 10-8 М при двукратной обработке.
Эксперимент 10: Влияние LCO на развитие томатов Ridgetwon.
Эксперимент проводили в Ridgetwon College, University of Guelph, Ridgetown, Ontario). Томаты пересаживали в два ряда, длина 7 м, ширина 1,65 м. Обработку LCO проводили 3 раза, за 2 недели до цветения (28 день после пересадки), через две недели после цветения (через 52 дня после пересадки) и через 6 недель после цветения (через 69 дней после пересадки). Опрыскивание осуществляли при помощи специального ручного распылителя с СО2 для небольших участков с двумя форсунками, распыляя 200 л/га. Данные определяли для 38 растений на участок, повторяли 4 раза, то есть всего наблюдали за 152 растениями. Ранние плоды собирали 20 августа 2003 г. Нанесение LCO на листья за 2 недели до и после цветения привело к увеличению числа плодов на 20%, а также к повышению веса плодов на 16%.
Эксперимент 11: Нанесение LCO на листья томатов в теплице
Томаты высевали и пересаживали в горшки (25,4 см) через 30 дней в теплице. Растения обрызгивали 5 мл (50 нг) раствора LCO на растение через 10 дней после пересадки и через 14 дней после пересадки (50 нг×2). Отмечали данные о цветении через 28 дней после пересадки.
LCO приводили к более раннему цветению томатов, при этом однократное применение с дозой 50 нг/растение оказалось более эффективным, чем двухкратное. Во всех случаях LCO обеспечивали лучшее развитие томатов по сравнению с контрольными растениями. См. Фиг.2-1.
У тех же растений (Фиг.2-1) отмечали данные для плодов через 28 дней после пересадки. В этот момент на контрольных растениях не было плодов, однако нанесение LCO на листья привело к раннему завязыванию плодов в тепличных условиях. Обработка 50 нг LCO один раз привела к увеличению завязей плодов, примерно на 1 плод/растение. См. Фиг.2-2.
Эксперимент 12: Применение LCO для обработки календулы (Marigold).
Цветы высевали в ящик с 32 ячейками и наносили LCO на листья через 4 недели после посева (1 мл/растение с LCO в разных концентрациях, 4 ящика/обработка). Отмечали данные с начала появления первого цветка.
Более высокие дозы LCO (100-200 нг/растение) улучшали цветение в первые 2 недели после нанесения, в то время как более низкие дозы (10-50 нг/растение) давали лучший результат через 3 недели после нанесения. Лучшие результаты проявлялись в ускорении цветения на 2 дня и в увеличении количества цветков на 8% через 25 дней. См. Фиг.2-3.
Эксперимент 13: Применение LCO для обработки земляники.
LCO с тремя разными дозами наносили на листья полевой земляники в один и тот же день, как показано на Фиг.2-4. Ягоды собирали 2-3 раза в неделю, начиная через 24 дня после нанесения LCO.
Обработка LCO в количестве 10-8 М (70 нг/растение) обеспечила более раннее завязывания ягод и увеличение их числа от 7 до 30% через 3-7 недель после обработки.
Эксперимент 14: Обработка LCO томатов черри.
Саженцы томатов черри (возраст 5 недель) пересаживали в теплице в горшочки (12,7 см). Готовили растворы LCO в воде и вносили 50 мл/растение в почву в горшке после пересадки. Зрелые плоды (оранжевые или красные) собирали через 8 недель после пересадки.
Обработка почвы LCO привела к увеличению количества плодов. Лучший результат на ранней стадии обеспечил LCO с дозой 10 нг/растение. См. Фиг.2-5.
Эксперимент 15: Влияние LCO на количество и урожай ранних плодов.
Саженцы красных томатов (Mountain Spring) пересаживали на стадии 4-го листа. На каждый участок 3,5×2,5 м2 пересаживали 7 растений в один ряд. Ряд накрывали черной пластиковой мульчирующей пленкой шириной 65 см за 1 неделю до пересадки. Через дырочки в пленке вносили раствор удобрения (10-52-10) с концентрацией 250 ч/млн, при пересадке (примерно 250 мл/растение). Дважды в неделю в зависимости от степени влажности почвы на 4 часа включали ирригационную систему. Через 15 дней после пересадки обрызгивали растения LCO (5 мл/растение), через 29 дней после пересадки эту процедуру повторяли (20 мл/растение). Плоды собирали через 67 дней после пересадки.
Обработка LCO обеспечила значительное увеличение количества ранних плодов и их веса, но не привела к увеличению среднего размера плодов. Оптимальная доза составила 75 нг/растение. См. Фиг.2-6 и 2-7.
Эксперимент 16: Влияние обработки LCO на количество и вес плодов в конце сезона.
Пересаживали саженцы томатов (на стадии 6-го листа). Растения поливали в день пересадки и в случае очень сухой почвы в течение всего сезона. На поле перед пересадкой вносили удобрение (20-20-20) в количестве 250 кг/га. Вес растения с большим количеством плодов привязывали к палкам. В конце сезона через 115 дней после пересадки подсчитывали совокупный урожай.
Данные свидетельствуют, что лучшие результаты обеспечила обработка через 20-40 дней после пересадки. Во время этого периода однократная обработка с дозой 50 нг привела к увеличению числа плодов на 33% и веса плодов. См. Фиг.2-8 и 2-9.
Эксперимент 17: Влияние LCO на цветение и плодоношение жгучего перца.
Саженцы (30 дней) пересаживали в горшки (12,7 см) и через 20 дней (20 DAT) первый раз распыляли LCO в количестве 2 мл/растение (50 нг/растение). Второе распыление проводили через 3 недели (41 DAT) после первого. Через 5 недель (55 DAT) после первой обработки собирали данные.
Однократная или двухкратная обработка LCO привела через 5 недель к увеличению числа ранних цветков на 5% и на 40% соответственно, по сравнению с контрольными растениями. См. Фиг.2-10 и 2-11.
30-ти дневные саженцы пересаживали в горшки (12,7 см) и через 20 дней (20 DAT) опрыскивали LCO в количестве 2 мл/растение (50 нг/растение). Вторую обработку проводили через 3 недели (41 DAT) после первой. Через 5 недель (55 DAT) после первой обработки LCO записывали нужные данные.
Однократное или двухкратно нанесение LCO приводило через 5 недель к увеличению количества ранних плодов до 159% и до 284% соответственно, по сравнению с контрольными растениями. См. Фиг.2-11.
Эксперимент 18: Обработка бобовых растений LCO.
Соевые бобы (short heat-unit, Nortman, HU 2425) сажали в количестве около 300 растений на участок (500000 растений/га). Растения вначале обрабатывали LCO на стадии цветения через 24 дня после посадки. Необходимые количества LCO (указаны выше) разбавляли дистиллированной водой, полученный раствор (2 л) наносили разбрызгиванием на 4 участка. Вторую обработку проводили на стадии образования стручков через 49 дней после посадки. Как и раньше, LCO разбавляли дистиллированной водой, 2 л раствора наносили на 4 участка. Растения, которые должны были обрабатываться один раз, опрыскивали LCO в первый раз, а растения, которые должны были обрабатываться два раза, опрыскивали во 2-ой раз. Для этой цели использовали разбрызгиватель под давлением CO2. Количество жидкости, подаваемой распылителем, контролировалось размером сопла. До разбрызгивания LCO сопло калибровали при помощи воды. Биомассу определяли через 58 дней после посадки, выкапывая вручную по 5 растений/участок. Окончательный урожай собирали при помощи комбайна с площади длиной 2 м до конца через 101 через день после посадки. Данные обрабатывали, используя программу SAS.
Хотя данное изобретение описано выше в предпочтительных примерах, оно может быть модифицировано в рамках данного изобретения, объем которого определяется нижеследующей формулой изобретения.
1. Приемлемая для сельского хозяйства композиция для стимулирования раннего образования бутонов или цветения у небобовых плодоовощных культур, декоративных растений, сельскохозяйственных культур или грунтовых культур, содержащая эффективное количество по меньшей мере одного липохитоолигосахарида с одним или несколькими приемлемыми для сельского хозяйства носителями.
2. Композиция по п.1, в которой по меньшей мере один липохитоолигосахарид представлен в концентрации примерно от 10-7 М до 10-9 М.
3. Композиция по п.1, в которой по меньшей мере один липохитоолигосахарид представлен в концентрации примерно от 10-8 М до 10-9 М.
4. Применение приемлемой для сельского хозяйства композиции, содержащей эффективное количество, по меньшей мере, одного липохитоолигосахарида с одним или несколькими приемлемыми для сельского хозяйства носителями, для стимулирования раннего образования бутонов или цветения у небобовых плодоовощных культур, декоративных растений, сельскохозяйственных культур или грунтовых культур.
5. Применение эффективного для сельского хозяйства количества липохитоолигосахаридов для стимулирования раннего образования бутонов или цветения у небобовых плодоовощных культур, декоративных растений, сельскохозяйственных культур или грунтовых культур.
6. Применение приемлемой для сельского хозяйства композиции, содержащей эффективное количество, по меньшей мере, одного липохитоолигосахарида с одним или несколькими приемлемыми для сельского хозяйства носителями, для стимулирования раннего образования бутонов, цветения и плодоношения у небобовых плодоовощных культур, декоративных растений, сельскохозяйственных культур или грунтовых культур.
7. Применение эффективного количества одного или нескольких липохитоолигосахаридов для стимулирования раннего образования бутонов или цветения и плодоношения, или увеличения количества цветков у небобовых плодоовощных культур, декоративных растений, сельскохозяйственных культур или грунтовых культур.
8. Способ стимулирования раннего образования бутонов, цветения и/или плодоношения у не бобовых плодоовощных культур, декоративных растений, сельскохозяйственных культур или грунтовых культур, включающий нанесение на небобовые плодоовощные культуры, декоративные растения, сельскохозяйственные культуры или грунтовые культуры композиции, содержащей эффективное количество одного или нескольких липохитоолигосахаридов с одним или несколькими приемлемыми для сельского хозяйства носителями; причем указанное количество эффективно для раннего образования бутонов, цветения или плодоношения у растения, или увеличения количества цветков по сравнению с условиями без обработки липохитоолигосахаридами.
9. Способ по п.8, в котором небобовые плодоовощные культуры, декоративные растения, сельскохозяйственные культуры или грунтовые культуры представляют собой растения из семейства Brassicaceae, Solonaceae, Chenopodiaceae, Asteraceae, Malvaceae, Cucurbitaceae или Роасеае.
10. Способ по п.8, в котором один или несколько липохитоолигосахаридов наносят в концентрации примерно от 10-7 М до 10-9 М.
11. Способ по п.10, в котором один или несколько липохитоолигосахаридов наносят в концентрации примерно от 10-8 М до 10-9 М.
12. Способ по п.8, в котором композицию наносят на семя, лист, стебель или корень растения.
13. Применение приемлемой для сельского хозяйства композиции, содержащей эффективное количество одного или нескольких липохитоолигосахаридов с одним или несколькими приемлемыми для сельского хозяйства носителями, для увеличения количества бутонов или цветов у растений.
14. Способ стимулирования раннего образования бутонов, цветения и/или плодоношения у бобовых культур, включающий нанесение на бобовую сельскохозяйственную культуру композиции, содержащей один или несколько приемлемых для сельского хозяйства носителей и один или несколько липохитоолигосахаридов в эффективном количестве, для стимулирования раннего образования бутонов, цветения или плодоношения, или для увеличения количества цветов на бобовых сельскохозяйственных культурах по сравнению с образованием бутонов, цветением, плодоношением, или количеством цветов на бобовых сельскохозяйственных культурах без обработки липохитоолигосахаридами.
