Композиція для стимулювання росту рослин або насіння, способи обробки рослин та насіння, композиція для покриття насіння

1. Композиція для стимулювання росту рослин або насіння, яка містить суміш L- і D-стереоізомерів піроглутамату в співвідношенні L до D у межах від приблизно 80:20 до приблизно 97:3 і середовище-носій для застосування вказаних L- і D-стереоізомерів піроглутамату до цільової рослини. 2. Композиція за п.1, у відповідності до якого вказане співвідношення стереоізомерів L до D складає від приблизно 80:20 до приблизно 95:3. 3. Композиція за п.1, у відповідності до якого вказане середовище-носій являє собою водний розчин, який включає поверхнево-активну речовину і змочувальний засіб. 4. Композиція за п.3, у відповідності до якого вказана композиція додатково містить гербіцид. 5. Композиція за п.4, у відповідності до якого вказаний гербіцид являє собою 2,4дихлорофеноксіоцтову кислоту. 6. Спосіб обробки рослин, який включає обробку цільової рослини композицією, яка містить суміш L- і D-стереоізомерів піроглутамату в співвідношенні L до D у межах від приблизно 80:20 до 2 (19) 1 3 90021 4 18. Композиція для покриття насіння, яка містить як один з компонентів суміш L- і D-стереоізомерів піроглутамату в співвідношенні L до D у межах від приблизно 80:20 до приблизно 97:3. Даний винахід був створений при урядовій підтримці у відповідності до Договору №W-7405-ENG36, який був укладений Міністерством енергетики США. Уряд має певні права на винахід. Даний винахід відноситься, у загальних рисах, до вибраних композицій, які містять пролін, і до використання таких пролінвмісних композицій для поліпшення росту рослин, для поліпшення проростання насіння, для захисту рослин від вибраних стресових умов і тому подібне. Багато напрямів сільськогосподарської діяльності є надзвичайно чутливими до часових факторів, причому витрати і доходи залежать від швидкого товарообігу культур сільськогосподарського призначення або від прагнення бути першим на ринку. Таким чином, швидкий ріст рослин є економічно важливою ціллю для багатьох напрямів агрономічного бізнесу, пов'язаного з вирощуванням високотоварних культур, наприклад, овочів, ягід і бананів, а також для тепличних господарств і промислових розплідників. Важливість вдосконалених технологій в області рослинництва зросла, оскільки, про що свідчать спостереження, врожайність багатьох добре освоєних культур останніми роками має тенденцію залишатися на одному рівні. На прискорення росту рослин, як на ціль, зверталася увага в численних дослідженнях механізмів регулювання росту рослин, які й досі залишаються не повністю зрозумілими. Зокрема, повне розуміння не було досягнуте для механізмів регулювання росту рослин, що координують метаболізм вуглецю і азоту, який повинен мати основний вплив на ріст і розвиток рослин. Аналогічними бажанню досягти швидкого росту рослин є і інші важливі для сільського господарства фактори розвитку рослин, включаючи такі фактори, як, наприклад: тривалість часу до проростання насіння, рівномірність проростання, тобто, приблизно одночасне проростання, врожайність і коефіцієнт повного проростання насіння. В патенті США №5,922,649, Pehu et al., показано застосування композиції, зокрема, гліцинбетаїнової композиції, для поліпшення врожайності рослин. В патенті США №6,831,040, Unkefer et al., показано застосування пролінів, наприклад, 2гідрокси-5-оксопроліну, 5-оксопроліну (2-піролідон5-карбонової кислоти) і їхніх сумішей, до рослин, що сприяє їхньому росту. Підтримування ефективної концентрації в рослині однієї із сполук, 2оксоглутарамату і піроглутамату, або їх обох надзвичайно бажано. Підвищення концентрації 2оксоглутарамату може привести до поліпшених показників, якісних ознак і інших корисних результатів. Ці корисні результати можуть бути досягнуті шляхом обробки рослин 2-оксоглутараматом або піроглутаматом. На даний час способи, які мають на меті максимізацію корисних результатів шляхом застосування піроглутамату, вимагають, у загаль них рисах, регулярних, частих обробок для підтримки бажаних рівнів змісту сполуки. Авторами даного винаходу були проведені обширні дослідження композицій, включаючих ізомери L і D піроглутамату, в різних співвідношеннях і ефективності таких композицій в стимулюванні проростання насіння, росту рослин і їх врожайності. Авторами були знайдені переважні або оптимальні композиції для стимулювання такого росту рослин і їх врожайності. У відповідності до цілей даного винаходу, як це представлено варіантами його здійснення і широко проілюстровано в даному описі, даний винахід являє собою композицію, яка містить суміш L- і D-стереоізомерів піроглутамату в співвідношенні L до D у межах від приблизно 80:20 до приблизно 97:3; і середовище-носій для застосування вказаних стереоізомерів L- і D-піроглутамату до цільової рослини. Даний винахід являє собою також спосіб збільшення росту або врожайності цільової рослини шляхом обробки цільової рослини композицією, яка містить суміш L- і D-стереоізомерів піроглутамату в співвідношенні L до D у межах від приблизно 80:20 до приблизно 97:3, і середовище-носій для вказаних L- і D-стереоізомерів піроглутамату. Даний винахід являє собою також спосіб обробки насіння перед їхнім висаджуванням, який включає змочування насіння безпосередньо розчином композиції, яка містить суміш L- і Dстереоізомерів піроглутамату в співвідношенні L до D у межах від приблизно 80:20 до приблизно 97:3. Даний винахід являє собою також удосконалення до композиції, призначеної для виготовлення покриття для насіння, шляхом додавання суміші L- і D-стереоізомерів піроглутамату в співвідношенні L до D у межах від приблизно 80:20 до приблизно 97:3 як одного з компонентів композиції, призначеної для виготовлення покриття для насіння. Піроглутамат існує в двох формах, стереоізомерів D і L. Кожний з цих ізомерів проявляє активність в досягненні в рослинах бажаних корисних результатів. Комерційно доступний піроглутамат, синтезований з використанням процесу бактерійного бродіння, має стереохімічне співвідношення ізомеру L до ізомеру D, рівне приблизно 60:40. Даний винахід відноситься до композицій, які містять ізомери L і D піроглутамату в різних співвідношеннях, і до ефективності таких композицій для стимулювання проростання насіння, росту рослин і їх врожайності, і до стійкості до стресфакторів. Були знайдені переважні або оптимальні композиції для стимулювання такого росту рослин і їх врожайності. Зокрема, даний винахід відноситься до композицій, які містять суміші L- і Dстереоізомерів піроглутамату, які мають співвідношення стереоізомерів L до D від приблизно 80:20 до приблизно 97:3. Такі композиції корисні 5 також як середовища для пророщування насіння і можуть бути використані в покритті для насіння з метою прискорення проростання насіння. Крім того, даний винахід відноситься до ефективності або коефіцієнта використання композицій на основі піроглутамату, які мають вибране співвідношення стереоізомерів L і D для застосування в носії до цільових рослин для стимулювання росту рослин і їх врожайності. Композиція у відповідності до даного винаходу має властивості, які сприяють підвищенню продуктивності рослин. Наприклад, шляхом ретельного регулювання співвідношення стереоізомерів L:D у межах від приблизно 80:20 до приблизно 97:3 має місце несподівано більший ступень стимулювання росту рослин, чим це можливо при використанні одного з цих стереоізомерів окремо. Композиції можуть бути також ефективні при захисті рослин від стрес-факторів, наприклад, обумовлених навмисним або необережним застосуванням гербіциду. Крім того, ці композиції можуть бути застосовані як середовища для пророщування або використані в композиції, призначеної для виготовлення покриття для насіння, з метою забезпечення прискореного проростання насіння. У відповідності до одного варіанту здійснення даного винаходу композиції, які містять суміш L- і D-стереоізомерів піроглутамату в співвідношенні стереоізомерів L до D у межах від приблизно 80:20 до приблизно 97:3 можуть бути об'єднані з середовищем-носієм, як це відоме з попереднього рівня техніки. Наприклад, композиції можуть бути присутні у воді, включаючи дистильовану і водопровідну воду, в удобрювальному розчині або в гербіцидному розчині. Гербіцид може являти собою агрохімічний продукт, наприклад, 2,4-D (2,4дихлорофеноксиоцтову кислоту) і тому подібне. Фахівець в даній області техніки зміг би знайти різні удобрювальні і гербіцидні розчини, які можуть бути використані. Проте, піроглутаматні композиції у відповідності до даного винаходу найбільш просто об'єднувати з водою. У відповідності до іншого варіанту здійснення даного винаходу композиції, які містять суміш L- і D-стереоізомерів піроглутамату в співвідношенні стереоізомерів L до D у межах від приблизно 80:20 до приблизно 97:3 можуть бути об'єднані в композиції, призначені для виготовлення покриття для насіння; композиції, призначені для виготовлення покриття для насіння, добре відомі в даній області техніки. Фахівцям в даній області техніки відомі різні композиції, призначені для виготовлення покриття для насіння, які можуть бути використані. Піроглутаматні композиції у відповідності до даного винаходу можуть бути просто додані у вигляді одного компоненту у відомі композиції, призначені для виготовлення покриття для насіння. Такі відомі композиції, призначені для виготовлення покриття для насіння, часто являють собою композиції на основі полімерів або глин і можуть бути використані для захисту насіння від пошкодження під час зберігання і на стадіях висаджування, від несприятливих природних умов після висаджування, для захисту насіння від комах, грибків і тому подібне шляхом використання добавок, 90021 6 наприклад, фунгіцидів і інсектицидів, або для стимулювання потенційного проростання в найбільш бажаний період часу, що може залежати від температури, вогкості і тому подібного. Покриття, призначені для нанесення на насіння, використовуються також для створення сполук, які покращують загальні показники росту рослин або проростання насіння. Наприклад, може бути розроблено полімерне покриття, яке руйнується при заздалегідь вибраних температурах або рівнях вогкості, внаслідок чого насіння може бути висаджено раніше, ніж це передбачено оптимальним часом проростання, і покриття насіння затримає проростання до тих пір, поки природні умови не стануть відповідними. Композиція може також включати носій. Під терміном "носій" мається на увазі органічний або неорганічний природний або синтетичний матеріал, з яким активний матеріал, тобто, суміш L- і Dстереоізомерів піроглутамату, може бути зв'язаний для полегшення його застосування до рослини, до насіння або до грунту поблизу насіння і/або рослин. Носій може також полегшити транспортування насіння і/або рослин або роботу з ними. Підкладкою може служити тверда речовина (наприклад, глини, природні або синтетичні силікати, смоли і віск) або рідина (наприклад, вода, спирти, кетони, нафтові фракції, хлоровані вуглеводні і зріджені гази). Піроглутаматні композиції у відповідності до даного винаходу можуть також включати одну або більше поверхнево-активних речовин, які можуть сприяти проникненню активних компонентів в рослини. Такі поверхнево-активні речовини включають аніоногенну, катіоногенну, неіоногенну і амфіоногенну поверхнево-активну речовину. Аніоногенні поверхнево-активні речовини включають алкіларилетоксилати, етоксилати жирної кислоти, етоксилати рослинних масел, етоксилати ефіру сорбіту і жирної кислоти або інші алкоксилати. Відповідні поверхнево-активні речовини можуть включати додецилсульфат натрію і сполуку С9Н19-(фенілен)-(ОСН2СН2)9ОН, відому також як Nonoxynol-9 або NP-9 . Піроглутаматні композиції у відповідності до даного винаходу можуть також включати один або більше змочувальних засобів, наприклад, гліцерин і тому подібне. Піроглутаматні композиції у відповідності до даного винаходу можуть бути застосовані до рослин будь-яким з широкого ряду способів. Наприклад, такі композиції можуть бути нанесені безпосередньо на корені рослин, шляхом обприскування листя рослин, шляхом нанесення на грунт навколо рослин і тому подібне. Переважно, композиції можуть бути застосовані шляхом обприскування листя рослин. Способи і піроглутаматні композиції у відповідності до даного винаходу можуть бути застосовні до декоративних рослин або до декоративних культур, але особливо корисні для обробки товарних сільськогосподарських культур. Приклади рослин і сільськогосподарських культур, які можуть бути оброблені у відповідності до даного винаходу, включають: однодольні рослини, наприклад сорго, 7 90021 рис, пшеницю, кукурудзу, ячмінь, овес, і трав'яний пласт, тобто, трави; дводольні рослини, наприклад, троянди і фруктові дерева, включаючи яблуню, вишню і персик; виткі рослини, включаючи виноград і тому подібне, хрестоцвітні (наприклад, броколі, капусту кольорову, капусту брюссельську, капусту кормову, капусту коров'ячу, редьку і капусту городню); пасльонові (картоплю, томат і перець, включаючи перець зелений, перець (стручковий) пекучий і тому подібне); і, бобові, наприклад, сою, квасолю звичайну кущову і тому подібне. Піроглутаматні композиції і спосіб у відповідності до даного винаходу значно покращують ріст і врожайність рослин, наприклад, кількість і якість урожаю. Піроглутаматні композиції і спосіб у відповідності до даного винаходу можуть бути економічно вигідними, а підвищення врожайності може 8 бути економічно прибутковим і значним. Наприклад, кількість зібраного урожаю вівса свідчила про його підвищення при відповідному вживанні описаних сумішей L- і D-стереоізомерів піроглутамату. Даний винахід більш детально описаний в представлених нижче прикладах, які носять виключно ілюстративний характер, оскільки фахівцям в даній області техніки будуть очевидні численні модифікації і зміни. Приклад 1 Окремі партії саджанців вівса піддали однократній обробці з використанням серій сумішей ізомерів піроглутамату, представлених в таблиці 1. Протягом наступних 28 днів для відстежування швидкості росту рослин підраховували кількість листя. Таблиця 1 Серії композицій Номер серії №1 №2 №3 №4 №5 №6 №7 №8 №9 №10 №11 №12 №13 (контроль) L-ізомер D, % 0 60 70 80 90 95 96 97 98 99 99,6 100 0 Краща швидкість росту рослин, яку визначали по загальній кількості листя порівняно з днями після початку обробки, була зареєстрована при наступних співвідношеннях ізомерів L/D: 80/20; 90/10; і 95/5. Кожне з цих співвідношень перевершувало стандартний комерційно доступний матеріал, співвідношення L/D в якому складає 60/40 (серія №2). D-ізомер, % 100 40 ЗО 20 10 5 4 3 2 1 0,4 0 0 Приклад 2 Овес з прикладу 1 контролювали також по числу паростків з листям подовженої форми, яке з'являлося на 28 день після обробки. Цей параметр відноситься до потенційної врожайності зернових культур. Таблиця 2 містить дані про паростки з листям подовженої форми на 28 день для тих же серій сумішей ізомерів. Таблиця 2 Номер серії Паростки з листям подовженої форми 1 20 2 24 Кращі результати були зареєстровані при співвідношеннях ізомерів L/D у межах від 80/20 до 97/3. Кожне з цих співвідношень абсолютно очевидно перевершувало стандартний комерційно доступний матеріал, співвідношення L/D в якому складає 60/40 (серія №2). Приклад 3 Саджанці вівса обробили серіями сумішей ізомерів піроглутамату, представлених в таблиці 3. Протягом наступних 24 днів для відстежування швидкості росту рослин підраховували кількість листя. 3 17 4 34 5 33 6 37 7 29 8 31 9 23 10 22 11 26 12 24 13 19 Таблиця 3 Серії композицій Номер серії №1 №2 №3 №4 №5 №6 (контроль) L-ізомер D, % 77,5 80 85 90 92,5 0 D-ізомер, % 22,5 20 15 10 7,5 0 9 Краща швидкість росту рослин, яку визначали по загальній кількості листя порівняно з 1 днем після початку обробки в процентному відношенні, була зареєстрована при наступних співвідношеннях ізомерів L/D: 80/20, 90/10 і 92,5/7,5. Вивчення результатів, отриманих в прикладах 1-3, свідчить про те, що були досягнуті поліпшені показники для рослин з використанням співвідношення ізомерів L/D піроглутамату у межах між приблизно 80/20 і 97/3. Приклад 4 Трирічне насіння томату (Heinz # 9665) обробили аерованою водою (контрольний розчин) і різними розчинами піроглутаматної композиції (співвідношення ізомерів L:D 85:15). Насіння замочили (просочили) протягом чотирьох годин у відповідній рідині, а потім розкидали на папір для пророщування насіння в стандартних фітолотках (при 25°С в темноті). Початкову піроглутаматну композицію (при співвідношенні ізомерів 85:15) приготували з концентрацією 13,7 грамів на літр при показнику рН у межах між приблизно 6,0 і 6,5. Ця композиція згадується як стандартний розчин. Крім контрольного розчину насіння обробили при наступних кінцевих концентраціях піроглутаматної композиції: стандартний розчин (І); 1/10 стандартного розчину (II); 1/100 стандартного розчину (III); і 1/1000 стандартного розчину (IV). На 2 день спостерігали абсолютно очевидне стимулювання проростання в насінні, обробленому розчином з концентрацією 1/100 стандартного розчину (III) і розчином з концентрацією 1/1000 стандартного розчину (IV) в порівнянні з нульовим проростанням для контрольного розчину і для стандартного розчину (І) і розчином з концентрацією 1/10 стандартного розчину (II). Вивчення різного насіння, обробленого контрольним розчином, стандартним розчином (І) або розчином з концентрацією 1/10 стандартного розчину (II), показало, що яке-небудь набухання зародка або появу проростаючих зародкових корінців продемонстрував нульовий відсоток насіння. В порівнянні з цим, насіння, оброблене розчином з концентрацією 1/100 стандартного розчину (III) або розчином з концентрацією 1/1000 стандартного розчину (IV), продемонструвало, що приблизно 25 відсотків насіння мало набряклий зародок або проростаючі зародкові корінці. На 6 день після первинної обробки спостерігали наступні рівні проростання: для контрольного розчину 62 відсотків проростання; для стандартного розчину (І) нульовий відсоток проростання; для розчину з концентрацією 1/10 стандартного розчину (II) 64 відсотків проростання; для розчину з концентрацією 1/100 стандартного розчину (III) 86 відсотків проростання; і для розчину з концентрацією 1/1000 стандартного розчину (IV) 88 відсотків проростання. З цих результатів позитивними відзначені результати у відношенні: часу проростання зерен, тобто, швидкості проростання зерен; відсотка проростання; і швидкості розвитку саджанців. Приклад 5 Пшеницю, яка призначена для виробничого вирощування в польових умовах, піддали однок 90021 10 ратному обприскуванню піроглутаматною композицією (співвідношення ізомерів L:D 85:15) на стадії появи листа подовженої форми з використанням того ж оброблювального розчину, як це описано відносно обробки інших рослин. Урожай зерна зібрали на стадії зрілості; оброблені ділянки дали на 0,65 Т/га (7% збільшення) зерна (насіння) більше, ніж необроблені ділянки. Приклад 6 Столові сорти винограду, які призначені для виробничого вирощування в польових умовах, піддали двократному обприскуванню, перший раз при довжині нової виноградної лози, що з'явилася, 6-12 дюймів (152,40-305,79мм) і другий раз на 2 місяці пізніше. Піроглутаматну композицію (співвідношення ізомерів L:D 85:15) нанесли при витраті 25 грамів на акр (0,4га). Оброблені виноградні ділянки дали придатного для збору винограду на 13,5% більше (1045 стандартних ящиків), ніж необроблені ділянки (921 стандартних ящиків). Приклад 7 Випробування проводили з метою визначення ступеня попередження піроглутаматом збитку від стрес-фактора, який привноситься 2,4-D, в однодольній сільськогосподарській культурі, вівсі. Овес, що знаходився на стадії вирощування, обробили сумішшю піроглутамату (співвідношення ізомерів L:D 85:15) і 2,4-D, і його ріст контролювали Саджанці вівса, які інтенсивно пророщували в теплиці, обробили сумішшю 2,4-D і піроглутамату (13,5г/л). 2,4-D ввели в суміш при 1/4 рекомендованої польової концентрації; використали також суміш поверхнево-активна речовина/змочувальний засіб (Gly Surf Ρ) Оброблювальний розчин нанесли ранцевим обприскувачем R&D, використовуючи 2 проходи над рослинами з тим, щоб гарантувати отримання оброблювального розчину всіма рослинами. Визначили, що це моделює 1/2 дози польової концентрації. Ці рослини порівняли з рослинами, обробленими гербіцидом і сумішшю поверхнево-активна речовина/змочувальний засіб, а також з контрольними рослинами, обробленими сумішшю поверхневоактивна речовина/змочувальний засіб (контрольні рослини). Було встановлено, що рослини, оброблені 2,4D при 1/4 польової концентрації і піроглутаматом були крупніше тих, які обробили тільки 2,4-D. Середня маса свіжозрізаних рослин для контрольних рослин склала 10,4г, тоді як середня маса свіжозрізаних рослин, оброблених 2,4-D при 1/4 польової концентрації, склала 2,29г, а середня маса свіжозрізаних рослин, оброблених 2,4-D при 1/4 польової концентрації з піроглутаматом, склала 7,11г. Таким чином, введення піроглутамату з гербіцидом абсолютно очевидно зменшило негативний вплив гербіциду. Можливості цього включають як: (а) використання обробки рослин піроглутаматом в тих випадках, коли гербіцид може бути ненавмисно розпирснутим в надмірних кількостях; так і (b) безпосереднє використання комбінації як відповідного гербіциду, так і піроглутамату (із заздалегідь вибраним співвідношенням ізомерів L:D, наприклад 85:15). 11 90021 Приклад 8 Випробування проводили з метою демонстрації того, що рецептурний склад гербіциду (2,4-D) з додаванням піроглутамату (співвідношення ізомерів L:D 85:15) не знижує ефективність гербіцидної дії на дводольні рослини. Дві дводольні рослини, конюшину повзучу і березку пурпурну обробили нанесенням розчином з рекомендованою виробником польовою концентрацією і зміряли коефіцієнт знищення. Конюшина Комп’ютерна верстка Е. Гапоненко 12 повзуча і березка пурпурна, які знаходились на стадії росту, оброблені (по 25 рослин при кожній обробці) або тільки 2,4-D, або сумішшю 2,4-D і піроглутамату, були знищені з однаковою ефективністю, 100%. Хоча даний винахід описаний з посиланням на конкретні подробиці, не передбачається, що такі подробиці слід розглядати, як обмежуючі об'єм винаходи, за винятком їх включення і ступеня їх включення в прикладену формулу винаходу. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601