专利名称：改善植物对草甘膦耐受性的方法
技术领域：
本发明涉及改善某些基因修饰植物对草甘膦(glyphosate)使用的耐受性的方法。
现今从市场上可以获得一系列的经基因修饰以表现出对草甘膦耐受性的栽培种，这些栽培种在许多地方均有种植。
这种具有草甘膦抗性的栽培种包括，例如糖用甜菜、油菜、大豆、棉花和玉米。未来可能还会涵盖其它的植物。
草甘膦是除草剂Roundup的活性成分。它对几乎所有的植物品种都具有毒性活性(非选择性)，因此被称之为通用除草剂已在世界范围内使用了大约25年(例如用于防治休闲地的杂草)。由于这种非选择性作用，使得用于防治例如大豆、油菜或玉米栽培中的杂草的用途在原理上是不可行的，因为栽培种也会受到损害。只有在借助基因工程方法开发出草甘膦抗性栽培种的情况下，才能在这里用Roundup防治杂草。因此，Roundup被称为Roundup耐受性栽培种的补充除草剂(complementary herbicide)。
草甘膦喷洒到叶片上，再在植物体内转移(内吸作用)。对土壤的作用非常低。草甘膦抑制了多数植物新陈代谢中的EPSP合酶。这种酶是产生必要的芳族氨基酸所必不可少的。如果在施用Roundup之后不能产生这些氨基酸，则植物会停止生长，并在数天后死亡。
土壤细菌根癌土壤杆菌(Agrobacterium tumefaciens)的CP-4EPSP合酶的基因，由于与植物EPSP合酶的结构差异而不受草甘膦的抑制作用，将这种基因转移到基因修饰的栽培种上。这样，植物在有草甘膦的情况下也可以产生芳族氨基酸。
由此，植物就应在施用草甘膦时不受到损害。然而，这并非是不受限制的。而且，已知草甘膦的施用会在施用时间、施用量及施用频率方面受到某些限制。还已知在4叶期后施用草甘膦可引起对植物的损害(参见Pline，W.，Ph.D.Thesis North Carolina State University，2002；http//www.cals.ncsu.edu/agcomm/magazine/spring02/when-roun.htm)。在4叶期后的阶段使用草甘膦尤其对油菜和棉花是极危险的(参见Roundup Original，Complete Directions for Use，Label of20.November 2002 und Roundup WeatherMAX，Complete Directionsfor Use，Label of 4.November 2002)。例如，在油菜中可出现以下损害叶子变黄、叶细胞坏死、抑制生长、开花延迟、花朵变形、花细胞坏死、未成熟芽损失、雄蕊和柱头变形、花粉数减少、花粉变形、花粉育性病症、花蛋白质减少、产量减少。棉花叶子变黄、叶细胞坏死、抑制生长、开花延迟、花朵变形、花细胞坏死、未成熟芽损失、空穴化(cavitation)、雄蕊和柱头变形、花粉数减少、花粉变形、花粉育性病症、花蛋白质减少、产量减少。
由US 6,407,316已知用草甘膦的异丙基胺盐处理经吡虫啉(imidacloprid)处理过的种子长成的草甘膦抗性棉花(Roundup ReadyCotton)。如果处理在4叶期时进行，则45天后芽数量比未经吡虫啉处理的对照样提高了18％，而62天后芽和棉桃数的总和与未处理对照样持平。如果在6叶期时处理，则40天后的芽数量比未经吡虫啉处理的对照样减少14％，尽管57天后芽和棉桃数的总和以及由此产量比未处理对照样高出约14％。
然而，这种方法的缺点是，经吡虫啉种子处理后安全药效所必需的植物体内活性成分浓度——取决于每单位种子的活性化合物施用量；取决于活性成分吸收条件的变化，例如特别是土壤水分有效性、温度、土壤类型、土壤质地、有机C含量、土壤中活性成分的吸收、活性成分的降解、以及种植方法如播种量、播种深度、行间隔、播行中种子的间隔、施肥以及特别是典型的种类特性(type-typical property)如种子大小、根系形成、吸收能力、植物中的分布以及活性成分在植物中的新陈代谢——会发生显著的变化，因此，对于4叶期后草甘膦喷雾处理Roundup Ready棉花和Roundup Ready油菜而言，并不总能保证实现想要的受损效果的降低。
本发明的任务是提供一种克服上述缺点的、能够在更长的时段里在特别是棉花和油菜的草甘膦抗性栽培种中使用草甘膦而不会引起植物损害的方法。
现已发现，在向草甘膦抗性植物喷雾施用一种或多种新烟碱类(neonicotinoid)杀昆虫剂之后，随后施用的草甘膦与之前未喷雾杀昆虫剂的植物相比，可以导致更少的植物损害。而且可施用草甘膦的时期也得以延长。还发现，也可以在单独施用草甘膦会引起植物损害的时间点喷雾施用含一种或多种新烟碱类杀昆虫剂和草甘膦的混合物。此外，还发现，在对草甘膦抗性植物进行吡虫啉种子处理并且随后进行一种或多种新烟碱类杀昆虫剂喷雾处理之后，随后施用的草甘膦与之前未经吡虫啉处理的植物相比，可以导致更少的植物损害，而且可使用草甘膦的时期也得以延长。还发现，在用吡虫啉处理种子之后，也可以在单独施用草甘膦会引起植物损害的时间点随后喷雾施用含一种或多种新烟碱类杀昆虫剂和草甘膦的混合物。
可以在种子种植前、种植期间或种植后，用一种或多种新烟碱类杀昆虫剂处理种植草甘膦抗性植物的土地。
新烟碱类杀昆虫剂可由以下结构式(I)表示 其中Het 代表选自以下杂环的杂环2-氯吡啶-5-基、2-甲基吡啶-5-基、1-氧化-3-吡啶子基(1-oxido-3-pyridinio)、2-氯-1-氧化-5-吡啶子基、2，3-二氯-1-氧化-5-吡啶子基、四氢呋喃-3-基、5-甲基-四氢呋喃-3-基、2-氯噻唑-5-基，A 代表-N(R1)(R2)或S(R2)，其中R1代表氢、C1-C6烷基、苯基-C1-C4烷基、C3-C6环烷基、C2-C6烯基或C2-C6炔基，并且R2代表C1-C6烷基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、-C(＝O)-CH3或苄基，R 代表C1-C6烷基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、-C(＝O)-CH3或苄基，或者与R2一起代表以下基团之一-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-、-CH2-O-CH2-、-CH2-S-CH2-、-CH2-NH-CH2-、-CH2-N(CH3)-CH2-，并且X 代表N-NO2、N-CN或CH-NO2，(参见，例如EP-A1-192 606、EP-A2-58O 533、EP-A2-376 279、EP-A2-235 725)。
特别提出本发明可使用的以下化合物。
本发明优选使用的一种化合物为噻虫嗪(thiamethoxam)。
噻虫嗪由EP A2 0 580 553已知，并具有以下结构， 本发明优选使用的另一种化合物为噻虫胺(clothianidin)。
噻虫胺由EP A2 0 376 279已知，并具有以下结构， 本发明优选使用的另一种化合物为噻虫啉(thiacloprid)。
噻虫啉由EP A2 0 235 725已知，并具有以下结构， 本发明优选使用的另一种化合物为呋虫胺(dinotefuran)。
呋虫胺由EP A1 0 649 845已知，并具有以下结构， 本发明优选使用的另一种化合物为啶虫脒(acetamiprid)。
啶虫脒由WO A1 91/04965已知，并具有以下结构，
本发明优选使用的另一种化合物为烯啶虫胺(nitenpyram)。
烯啶虫胺由EP A2 0 302 389已知，并具有以下结构， 本发明优选使用的另一种化合物为吡虫啉。
吡虫啉由EP 0 192 060已知，并具有以下结构， 本发明更优选使用的化合物为吡虫啉和噻虫啉。本发明最优选使用吡虫啉。
本发明中，术语草甘膦也包括草甘膦的盐，例如铵盐、异丙基胺盐、钾盐、钠盐和三甲基锍盐(草硫膦(glyphosate-trimesium))。
在分别施用(顺序喷雾)新烟碱和草甘膦时，首先向植物施用新烟碱。为此，将新烟碱转化为常规喷雾制剂。
这种制剂通过已知方法制备，例如将活性成分与稀释剂混合，即与液体溶剂混合，同时任选使用表面活性剂，即乳化剂和/或分散剂和/或发泡剂。
在使用水作为溶剂时，也可以使用例如有机溶剂作为辅助溶剂。适合的液体溶剂主要是芳香性化合物，例如二甲苯、甲苯或烷基萘；氯化芳香性化合物和氯化脂族烃，例如氯苯、氯乙烯或二氯甲烷；脂族烃，例如环己烷或石蜡，如天然油馏分，矿物油和植物油；醇类，例如丁醇或乙二醇及其醚和酯；酮类，例如丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮或环己酮；强极性溶剂，例如二甲基甲酰胺和二甲基亚砜，以及水。
新烟碱处理通常可在达到可控害虫的损害阈值(damagethreshold)之后进行，并且，为了提升植物健康状况和产量，也可以遵照说明书中的地区施用指导在植物出苗后直至即将采收前在考虑到规定的采收间隔下进行。对于作为例如TRIMAX SC 480-经批准的尤其是喷雾施用于棉花，USA(EPA Reg.No.264-783)-的活性成分的吡虫啉而言，允许在直至采收前14天以7天的喷雾间隔喷雾施用5次。此处，每公顷的TRIMAX SC 480最大单次剂量为52.7g吡虫啉活性成分，每公顷及栽培季的TRIMAX SC 480最大总剂量为263.3g吡虫啉活性化合物。根据经验，鉴于通常的地区侵染进程，TRIMAX SC 480在棉花的4叶期至10叶期之间集中使用。
对于具有Roundup Ready Gene的棉花的草甘膦苗后处理，例如，建议从出苗至4叶期以1.6l Roundup WeatherMAX/公顷施用。RoundupWeatherMAX中每升含660g草甘膦K盐，对应每升540g草甘膦酸等同物。对于4叶期后的可导致整个栽培损失的大规模杂草侵染情况，可以1.61/公顷再另外进行一次苗后处理，这次处理也被称为“营救处理(rescue treatment)”，然而，该处理可导致显著的植物损害以及由此产量的减少。
对于具有Roundup Ready基因的油菜的草甘膦苗后处理，例如，建议从出苗至最长6叶期以0.8-1.17l Roundup WeatherMAX/公顷施用，此时，在4叶期后不应超过施用多于例如0.8l Roundup WeatherMAX，因为有可能会引起植物损害和产量的减少。草甘膦优选以通常的市售制剂形式使用，例如Roundup Original、Roundup WeatherMAX、RoundupOriginal II、Roundup Original Max、Roundup Ultra、RoundupUltraDry、Roundup UltraMAX、Roundup UltraMAX II、Touchdown IQ、Touchdown HiTech、Touchdown Total。
在经本发明处理的植物中，由草甘膦处理引起的损害显著减少，并且/或者可进行草甘膦处理的时期得以显著延长，特别是在直至必要的草甘膦处理前7天以推荐剂量使用吡虫啉——例如TRIMAX SC 480-进行喷雾处理的情况下。这样做的优点是，例如，可以通过在说明书所述的棉花或油菜关键发育期之后施用草甘膦，来处理好依赖于天气的杂草防治延迟或杂草防治措施有效性不足问题，而且所引起的植物损害也显著更少。另一个优点，可以从喷雾嘴或喷雾杆交叠的区域内的损害的减少中看到。植物损害的实例包括叶子变黄、叶细胞坏死、抑制生长、开花延迟、花朵变形、花细胞坏死、未成熟花芽损失、空穴化、雄蕊和柱头变形、花粉数减少、花粉变形、花粉育性病症、花蛋白质减少、产量减少。
在结合施用新烟碱和草甘膦时，两种活性成分既可作为桶混制剂(tankmixture)中经批准的单一市售产品形式施用于植物，也可以为预混(ready-mixed)的制剂。适合的包含两种活性成分的预制制剂可以从常用的制剂类型中选择。
本发明使用的桶混制剂或预制制剂的新烟碱及草甘膦酸等同物的含量，可在较宽的范围内变化。一般而言，按照生产商所给出的施用量就可获得较大的成功。已经证实，约50-100g吡虫啉/公顷的施用量和850至1750g草甘膦酸/公顷的施用量是特别有利的。
本发明所述的化合物包含至少一种新烟碱和草甘膦，该混合物是新的，并且也是本发明的主题。
本发明的混合物可以在直至采收前14天施用于植物，而这时单独使用草甘膦会导致显著的植物损害。这样做的优点是，例如，可以通过在说明书所述的棉花或油菜关键发育期之后施用草甘膦，来处理好依赖于天气的杂草防治延迟或杂草防治措施有效性不足问题，而且所引起的植物损害也显著更少。另一个优点，可以从喷雾嘴或喷雾杆交叠的区域内的损害的减少中看到。
本发明的另一方面为，经一种或多种新烟碱类杀昆虫剂处理的草甘膦抗性植物的种子的用途。
在本发明的背景下，将杀昆虫剂单独施用于种子，或以适合制剂的形式施用。优选在种子稳定得足以在采收和播种之间的任何时间点不受损害的状态下，对种子进行处理。通常，所使用的种子已脱离植物，并且已与花序、茎、壳、毛或果肉分离。
一般而言，在种子处理过程中必须注意，应对本发明药剂和/或其它添加剂施用于种子的量进行选择，以使种子的萌芽不受损害并且长出的植物不受损害。对于以某些量施用时会表现出植物毒性的活性化合物，必须首先要关注这一点。
本发明的药剂可直接施用，即在不含其它成分也不进行稀释的情况下施用。通常优选将药剂以适合的制剂形式施用于种子。适合的制剂及种子处理方法对本领域技术人员来说是已知的，并且在例如以下文献中有述US 4,272,417 A、US 4,245,432 A、US 4,808,430 A、US 5,876,739A、US 2003/0176428 A1、WO 2002/080675A1、WO 2002/028186 A2。
实施例将未经处理的以及经Gaucho(吡虫啉)处理的Stoneville ST 4892BR(Stoneville Seed Company，Memphis TN；草甘膦抗性(RR MON event1445)+苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)内毒素(MON event531)类型的棉花种子播种在装有标准化植物土壤的3升塑料容器中，在25℃、70-80％相对湿度的温室中生长，自然光照及人工光照(Na蒸汽灯)14小时。
出苗后在植物茎周围的上层土壤中引入相应量的Temik颗粒(涕灭威(aldicarb))进行土壤处理。在4叶期时用1l Gloria手动喷雾装置施用Trimax SC480(可由拜尔农作物科学提供)直至湿润滴下(dripping wet)，在6叶期时用5l背负式喷雾器以300l/ha(公顷)的水施用率施用Round Ultra(草甘膦，可由Monsanto提供)。结果示于下表中。
施用量1至6片叶子分支时的总细胞坏死率，％。
Roundup Ultra处理后15天6株测试植物的平均值未处理0Roundup Ultra SL 360 4.7l/ha 87.0Temik GR 15u 5.6kg u 101.3Roundup Ultra4.7l/haGaucho FS 600u 8.4ml/kg u 55.7Roundup Ultra4.7l/haTrimax SC 480+ 1.080+ 31.3Kinetic*u0.108l/ha uRoundup Ultra4.7l/haTemiku 5.6kg u 32.8Trimax+Kinetic*u 1.080+0.108l/ha uRoundup Ultra4.7l/haGaucho u 8.4ml/kg u 25.5Trimax+Kinetic*u 1.080+0.108l/ha uRoundup Ultra4.7l/hau＝顺序处理；*＝助剂(可由例如Helena Chemical Company Fresno，CA 93711提供)
权利要求
1.减少草甘膦抗性植物的植物损害的方法，其特征在于，在施用草甘膦之前喷雾施用一种或多种新烟碱类杀昆虫剂。
2.延长草甘膦抗性栽培种的可使用草甘膦的时期的方法，其特征在于，在施用草甘膦之前喷雾施用一种或多种新烟碱类杀昆虫剂。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述草甘膦抗性植物的种子经一种或多种新烟碱类杀昆虫剂的处理。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，在播种前、播种期间或播种后用一种或多种新烟碱类杀昆虫剂处理种植草甘膦抗性植物的土地。
5.减少对草甘膦抗性植物的植物损害的方法，其特征在于，喷雾施用草甘膦与一种或多种新烟碱类杀昆虫剂的混合物。
6.延长草甘膦抗性栽培种的可施用草甘膦的时期的方法，其特征在于，喷雾施用草甘膦与一种或多种新烟碱类杀昆虫剂的混合物。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，用一种或多种新烟碱类杀昆虫剂处理所述草甘膦抗性植物的种子。
8.根据权利要求5、6或7所述的方法，其特征在于，在播种前、播种期间或播种后用一种或多种新烟碱类杀昆虫剂处理种植草甘膦抗性植物的土地。
全文摘要
本发明涉及改善某些基因修饰的植物对草甘膦使用的耐受性的方法。
文档编号A01N51/00GK1993046SQ200580026423
公开日2007年7月4日 申请日期2005年7月21日 优先权日2004年8月3日
发明者M·迪尔, J·哈特曼, K-U·布鲁金, W·蒂勒特, R·斯蒂芬斯 申请人:拜尔农作物科学股份公司