专利名称：逆转植物的乙烯抑制剂效应的方法
技术领域：
本发明一般涉及逆转植物和植物材料(plant material)的乙烯抑制剂效应的方法，尤其涉及逆转各种乙烯效应，包括先前暴露于环丙烯衍生物及其组合物的植物和植物材料中的植物成熟和降解作用的方法。
众所周知，乙烯能够引起植物或植物机体结构，例如花朵，叶子，果实和蔬菜的早亡。乙烯还促进叶子变黄和生长迟缓以及果实、花朵和叶子的过早脱落。在果实、蔬菜和其他农产品的情况下，乙烯影响了成熟过程。这种活性被认为是通过与植物或植物机体结构中的特定乙烯受体的相互作用来获得。除了乙烯以外的许多化合物与该受体相互作用一些模拟了乙烯的作用；其他防止了乙烯与受体结合，从而对抗了乙烯的作用。为了解决这些乙烯诱发的效应，目前很活跃和大量的研究涉及研究防止或减低乙烯对植物的有害作用的途径。
Sisler等人的美国专利No.5,100,462披露了用重氮环戊二烯及其衍生物对抗植物中的乙烯效应的方法。Sisler等人的美国专利No.5,518,988披露了环丙烯及其衍生物，包括1-甲基环丙烯作为乙烯结合的有效阻断剂的用途。此类化合物和化合物的组合物对于抑制乙烯对植物和植物材料的作用非常有效。
在大多数情况下，当植物或植物材料用乙烯抑制剂处理时，该效果不是持久的。在一段时间之后，植物或植物材料恢复其正常的成熟过程，例如成熟或降解。然而，在某些情况下，该成熟过程永久被抑制或成熟的速度可以永久降低。此外，当一组一种以上的植物或植物材料同时用乙烯抑制化合物处理时，它们没有全部在相同的时间或以相同的速度恢复成熟过程。这在板条箱或容器内的植物或植物材料要出售时出现了一个问题。问题是商业机构需要板条箱或容器内的植物或植物材料具有大致相同的成熟期，以便出售给消费者。当植物或植物材料的类型是以部分成熟的状态运输，而需要在消费之前进一步成熟时，该问题尤其严重。此类植物例如包括鳄梨，桃子，梨，番木瓜和香蕉。
发明人已经发现了逆转乙烯抑制剂对植物和植物材料效应的方法。该方法包括下列步骤a)让植物或植物材料暴露于乙烯；b)降低植物或植物材料周围的二氧化碳水平；和c)将植物或植物材料保持在等于或低于30℃的温度下。
术语“植物”在本文中以一般的含义使用，例如包括木本茎干(woody-stemmed)的植物如树和灌木；草本植物；蔬菜，水果，坚果，农作物和观赏植物。用本文所述的方法处理的植物例如包括整个植物和它的任何部分，如大田作物，盆栽植物，种子，插瓶花(茎和花)，以及收获的水果和蔬菜。
对于本发明来说，在用本发明的方法处理之前，植物或植物材料已经用抑制植物或植物材料中乙烯效应的试剂处理。优选，该试剂是与植物或植物材料中的乙烯受体结合的物质。更优选，该试剂是环丙烯或环丙烯衍生物。更优选，该试剂具有下列通式 其中1)各R1、R2、R3和R4独立地是下式的基团-(L)n-Z其中i)n是0-12的整数；ii)各L独立地选自D1，D2，E或J中的一种，其中
D1具有下列结构式 或 D2具有下列结构式 或 E具有下列结构式 或 和J具有下列结构式 或-C≡C-
其中A)各X和Y独立地是下式的基团-(L)m-Z；和B)m是0-8的整数；和C)彼此相邻的E基团不超过2个和J基团不彼此相邻。
iii)各Z独立地选自A)氢，卤素，氰基，硝基，亚硝基，叠氮基，氯酸根，溴酸根，碘酸根，异氰酸根，异氰基，异硫氰酸基，五氟硫代，或B)基团G，其中G是未取代或取代、不饱和、部分饱和或饱和的、单环、二环、三环或稠合的碳环或杂环体系，其中1)当该环体系含有3或4元杂环时，该杂环含有1个杂原子；2)当该环体系含有5元或5元以上杂环或多环杂环时，该杂环或多环杂环含有1-4个杂原子；3)各杂原子独立地选自N，O和S；4)取代基的数目是0-5和各取代基独立地选自X；2)各化合物中非氢原子的总数是≤50；以及它的对映异构体，立体异构体，盐和它们的混合物。
还更优选，该试剂是下式的环丙烯 其中R是氢或取代或未取代的烷基，烯基，炔基，环烷基，环烷基烷基，苯基或萘基；其中取代基各自独立地是卤素，烷氧基，取代或未取代的苯氧基。最优选，该试剂是1-甲基环丙烯(“MCP”)。
本发明能够用于逆转各种不同的乙烯抑制效应，比如花朵、水果和蔬菜的成熟和/或老化；树叶、花朵和果实的脱落；观赏植物比如盆栽植物，插瓶花，灌木，种子，和蛰伏秧苗的寿命的缩短；在某些植物(例如豌豆)中的生长的抑制，生长的刺激(例如水稻)，生长素活性，末端生长的抑制，顶端优势的控制，分支的增加，分蘖的增加，植物形态的改变，对植物病原体如真菌的易感性的改变，植物的生物化学组成的改变(如相对于茎干面积增加叶子的面积)，开花和种子发育的中断或抑制，倒伏效应，种子萌芽的刺激和打破休眠，以及激素或偏上生长作用。
植物或植物材料与乙烯的接触可以使用各种技术来进行。唯一的要求是该技术使得植物或植物材料暴露于紧邻植物附近的可测定浓度的乙烯中。优选，将该植物或植物材料禁闭在容器，例如包装物，箱子，板条箱，仓库，控制温度和/或压力的房间，运输容器，卡车车身或托运车，和其他类型的储存设施中。乙烯抑制效应的逆转程度取决于乙烯的浓度和暴露的时间。该暴露可以是连续或间断的。优选，乙烯的浓度是至少百万分之10(“ppm”)，更优选至少25ppm，还更优选至少50ppm，和最优选至少90ppm。典型的浓度是大约100ppm。
当植物或植物材料成熟时，它们呼吸和产生二氧化碳。本发明的方法规定，降低在植物或植物材料周围正常存在的二氧化碳的水平。优选，二氧化碳的浓度低于1体积％。而且，乙烯抑制效应的逆转程度取决于二氧化碳的浓度和暴露的时间。
在植物或植物材料暴露于乙烯的过程中，温度应该保持在本领域技术人员所认为的该特定植物或植物材料的正常存放温度或低于该正常存放温度。术语“存放温度”是指植物或植物材料在商业中为了正常成熟、出售或这两种情况而保持的温度。该温度典型地在冷冻温度以上和典型地低于30℃，优选低于25℃，更优选20-25℃，最优选22-24℃。
如上所述，暴露于乙烯能够通过使用连续气流或使用间歇周期来进行。当使用间歇周期时，植物或植物材料可以封闭在容器内，然后首先暴露于乙烯，随后让容器通风，以保持适当的二氧化碳的水平。二氧化碳水平还能够通过使用涤气器、过滤器、吸收剂或它们的结合来降低。典型的间歇周期是其中所含有的植物或植物材料暴露于乙烯达6-12小时，然后使容器通风达0.5小时的周期。这种周期可以根据所希望获得的乙烯抑制的逆转状态而时常重复。
本发明的方法持续到植物或植物材料达到所需的成熟期为止。在某些情况下，这可以是部分成熟期，在其他情况下，是完全成熟期，即“现售”期。所需的成熟期可以根据植物或植物材料的类型和植物或植物材料在商业渠道中的环节而改变。也就是说，在某些情况下，植物或植物材料即将准备用于消费。在其他情况下，它可以是在植物或植物材料被消费前的某一时间。在后一种情况下，所需的成熟期将比前一种情况早。
对于某些植物和植物材料，植物或植物材料所保持的相对湿度能够影响成熟的速度。例如，鳄梨在90-95％的相对湿度下成熟更快和更均匀。然而，高相对湿度的缺点是疾病，例如炭疽病和梗端腐烂能够更普遍。所以，在大多数情况下，使用本发明的方法处理的植物和植物材料周围的相对湿度优选是≤80％，更优选75-80％。
除非另有规定，本文使用的所有百分率按重量表示，所有份数是重量份，并且包含端值和可以组合。所有比率是重量比和所有比率范围包含端值且可组合。所有范围包含端值并可以组合。
实施例实施例1评价本发明方法的典型试验如下进行按照收获所在地的商业惯例在生理成熟期(≤21％干物质和12％油含量)收获Hass变种鳄梨。根据标准商业方法加工鳄梨包装箱。
一组这样的箱子迅速地在冷储存条件(大约6℃/43°F和85-90％相对湿度(“RH”))下暴露于200ppb的1-MCP中达12小时。第二组完整的未处理的鳄梨包装箱在与处理果实的相同条件下保持相同的时间。
各组处理和未处理的鳄梨包装箱然后保持在严格模拟从墨西哥到美国/加拿大的冷藏拖车(6℃/43°F和90％RH)中6天运输的条件下，或保持在智利国内市场的暂时储存加转运的条件下。第二组鳄梨包装箱保持在模拟从墨西哥到欧洲/日本或从智利到美国/欧洲的冷藏海洋集装箱(6℃/43°F常规空气和90％RH)中20天船运的条件下。
在6天或20天模拟装运/暂时冷藏的最后，将一整套的鳄梨包装箱置于室内条件下(22-24℃/72-75°F和75-80％RH)自然成熟。另一组包装箱进行乙烯处理(100ppm，22-24℃/72-75°F和75-80％RH)以加速它们的成熟。
当暴露于或不暴露于乙烯时，鳄梨果肉逐渐变热(从接近6℃/43°F到大约22-24℃/72-75°F)。果实预调节和乙烯处理同时进行，以缩短达到“现售”期的时间。果肉温度不超过25℃/77°F。
用连续乙烯气流或采用乙烯的间歇周期并根据需要通风(例如6-12小时乙烯处理和1/2小时通风)，以保持CO2浓度在1％水平以下来进行乙烯处理。在上述两种情形下均可以使用CO2涤气器、过滤器和/或吸收剂来减少CO2积累。
乙烯处理持续到所要处理的果实的每日果肉软化评价达到“现售”硬度(接近51b)为止。对不用乙烯催熟的果实进行类似的果肉软化的监测。
所有处理和未处理的鳄梨样品然后转移到储存条件(24℃/75°F和55-60％RH)，以便进行测定它们达到“现吃期”(1-31b)的天数和果实保持在该理想的上市成熟期的实际天数的每日评价。
这种评价的结果将证实本发明的方法逆转1-MCP乙烯抑制效应的效力。
实施例2如上所述用1-MCP处理鳄梨，在模拟的冷藏条件下保存6天，然后根据本发明的方法用100ppm水平的乙烯处理。保持二氧化碳水平低于1％。在0日(1-MCP处理)，开始乙烯处理日(6+0日)以及此后的3日和5日(6+3和6+5日)评价认为成熟的鳄梨的百分率和鳄梨的硬度。这些评价的结果在表1和2中给出。
表1 认为成熟的果实的百分率
表2硬度(按牛顿-Nw计)
这些数据证明了本发明的方法逆转乙烯抑制剂1-MCP效应的效力。
权利要求
1.逆转乙烯抑制剂对植物和植物材料的效应的方法，包括下列步骤a)将植物或植物材料暴露于乙烯；b)降低植物或植物材料周围的二氧化碳水平；和c)将植物或植物材料保持在等于或低于30℃的温度下。
2.权利要求1的方法，进一步包括将植物或植物材料周围的相对湿度保持在≤80％的步骤。
3.权利要求1的方法，其中植物或植物材料间歇地暴露于乙烯。
4.权利要求1的方法，其中植物或植物材料保存于容器内。
5.权利要求4的方法，其中容器中的二氧化碳水平通过间歇地使容器通风来保持在≤1％。
6.权利要求1的方法，其中植物或植物材料选自木本茎干植物；草本植物；蔬菜，水果，农作物和观赏植物。
7.权利要求1的方法，其中该植物或植物材料选自鳄梨，桃子，梨，番木瓜和香蕉。
全文摘要
本发明一般涉及逆转植物和植物材料的乙烯抑制剂效应的方法，尤其涉及逆转各种乙烯效应，包括先前暴露于环丙烯衍生物及其组合物的植物和植物材料中的植物成熟和降解作用的方法。
文档编号A01N3/00GK1640232SQ200410100728
公开日2005年7月20日 申请日期2004年12月10日 优先权日2003年12月23日
发明者J·A·贝尔特伦 申请人:罗姆和哈斯公司