本发明是关于促进植物生长,确切地说,是一种促进植物的光合作用和成根作用从而促进植物生长的方法。 一种增加植物生产物质的能力的方法是:增强它的光合作用的能力。以往已经做过的促进植物光合作用的尝试是:通过选择地层或采用化学手段,例如,已经知道胆碱盐类就具有促进植物生长的作用。美国专利US-4309205公开了一种提高土壤中生长的植物的花和果的数量和质量的方法,该方法是,至少用一种置于水介质中的有效数量的无毒胆碱盐,在成熟植物的繁殖期内作用于该植物,以增加和改进植物的花和果的数量和质量。美国专利US-4488901公开了一种增强植物抗冻能力的方法,该方法是,在温度下降之前,至少用分子式为HOnNH2(式中:n是2-5的整数)的一种化合物或者它的N,N,N-三甲基四价铵盐的水溶液处理栽培植物。
本发明在寻求一种通过化学处理能够有效地促进植物的光合作用和成根作用的物质方面作了长期的工作,现已经发现,某种氨基乙醇衍生物具有显著地促进植物光合作用和成根作用的能力。
根据本发明,提供一种促进植物生长的方法,该方法是,施用一个有效数量的至少一种选自由分子式为:
式中:R代表一个C2-5烷基、C2-5链烯基或C2-5炔基簇;X代表一个氢原子、一个C2-8烷基羰基、氨基甲酰基、苯甲酰基、氯甲基羰基、甲氧羰基簇或-PO3H2
的化合物簇及其可为农作物吸收的盐类所组成的活性化合物组的活性化合物于植物的茎、叶、根或种子。
在分子式(Ⅰ)中,由R代表的C2-5烷基簇可以是直链或者支链的,包括,如:乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基和叔戊基。C2-5链烯基簇也可以是直链的或支链的,包括,如:乙烯基、烯丙基、甲代烯丙基、2-丁烯基、3-丁烯基和2-(3-甲基)丁烯基。C2-5炔基簇的例子是:乙炔基、2-丙炔基和丁炔基。
由X代表的C2-8烷基羰基簇中的烷基部分可以是直链的或支链的,C2-8烷基羰基簇的具体例子包括:乙酰、丙酰、正丁酰、异丁酰、正戊酰、己酰和辛酰。
R以具有2-4个碳原子的烷基簇和一个甲代烯丙基簇为佳,而X应优先选取一个氢原子或者一个C2-4烷基羰基簇。
为农业所能接受的分子式(Ⅰ)的化合物的盐类包括,例如:氢卤化物盐,诸如氢氯化物、氢溴化物;无机酸盐,如磷酸盐、硝酸盐、硫酸盐和碳酸盐;有机酸盐,如乙酸盐、柠檬酸盐、乳酸盐和L(+)-酒石酸盐。所有这些盐以氢氯化物和氢溴化物为佳。
分子式(Ⅰ)所表示的化合物或其盐类可以通过:
(a).由分子式:
式中:X如上文所规定
表示的N,N-二甲基胆胺与分子式为:
R-Hal (Ⅲ)
式中:Hal代表一个卤原子,而R如上文所规定的一种卤化物反应生成,以获得一种化合物,其分子式表示为:
式中:R如上文所规定
或者通过:
(b).由分子式(Ⅳ)的一种化合物(在这里X是一个氢原子)与构成分子式(Ⅰ)(在这里,X如上文所规定,但除去氢原子)的化合物的C2-8烷基羰基卤、C2-8链烯酸酐、氨基甲酰卤、苯甲酰卤、氯乙酰卤或者磷酸反应制备生成。
下面介绍一些具体的制备过程
制备例1
一个100ml的长颈瓶中,装入8.91g的N,N-二甲基胆胺,加入30ml的(二)乙醚,摇动混合物,再加入11.45g的烯丙基氯。该混合物在室温下摇动2天,最后所产生的白色沉淀物用吸液过滤的方法收集,用二甲醚洗净,然后放进干燥机中减压下干燥,得到9.01g(产量:55%)的下列分子式的化合物。
(在表一中给出的第四号化合物)
制备例2
一个50ml的长颈瓶中,装入4.46g的N,N-二甲基胆胺和7.0g的正丁基溴,该混合物在室温下摇动15小时,然后做与例1一样的后续工作,得到10.46g(产量:93%)下列分子式的化合物。
(表一中给出的第3号化合物)
制备例3
一个50ml的长颈瓶中,装入4.24g(20毫摩尔)具有下列分子式的化合物和10.21g(100毫摩尔)
乙酸酐,让它们在100℃的温度下反应5小时,冷却后加入无水乙醚,沉淀一种具有下面分子式的化合物(表一中的第15号化合物)的晶体。将这种晶体通过过滤收集,干燥,然后熔解于无水乙醇中,再加入无水乙醚,晶粒就会从无水乙醚中再结晶出来。(产量:72.6%)
制备例4
让3.07g(20毫摩尔)分子式为:
的化合物与14.06g(100毫摩尔)苯甲酰氯按例3所述的步骤反应,再结晶得出一种化合物(表一中的第18号化合物),其分子式为:
(产量:78.5%)
制备例5
将由2.65g(0.02摩尔)N,N-二甲基氨基甲酰基胆胺、1.6g(0.025摩尔)氯代乙烷和10ml乙腈组成的混合物装入100ml的高压釜中,在100℃的温度下加热5小时,溶剂用蒸发器蒸发掉,最终的晶体从乙醇-乙醚中再结晶出来,得到一种分子式为:
的化合物。(表一中的第26号化合物)产量:27.9%
制备例6
将3.07g(0.02摩尔)分子式为:
的固体化合物逐渐加入11.29g(0.1摩尔)的氯乙酰氯中,将混合物在室温下摇动5小时,然后加入乙醚,油状沉淀物即被分离出来,用乙醚洗涤、结晶。晶体从乙醇-乙醚中再结晶出来,得到一种分子式为:
的化合物(表一中的第24号化合物)。产量:70.8%。
用制备举例1-6中同样的方法,可以获得表一中所列的具有分子式(Ⅰ)的化合物或其盐类。表一中也列出了在制备举例1-6中所获得的化合物。
在这些化合物中,以编号为1、3、6、14、17和22的几种化合物为好,尤以6、14、17三种化合物为好,因为它们以较小剂量就能达到较高的效应。
分子式(Ⅰ)的化合物或它们的农作物能吸收的盐类(从种属上说被叫做本发明的活性化合物)具有增进植物的光合作用和/或成根作用及促进植物生长的功能。根据本发明,对能够促进哪种植物的生长并没有特别的限止,它们可以包括各种农作物或者园艺栽培植物,具体地说,包括谷物,诸如:稻谷、小麦、大麦和玉米;豆科植物,如:大豆;地下具有块茎或球茎的植物,如:洋葱、大蒜和土豆;根茎可食的蔬菜,如:甜菜、胡萝卜;水果,如:桃子、柿子、葡萄和苹果;果可食的蔬菜,如,西红柿和黄瓜;叶可食的蔬菜,如莴苣、洋白菜、花菜和菠菜;还有郁金香和大波斯菊等花。
本发明所说的活性化合物可以根据需要,用惯用的农业上允许的载体或稀释剂配制成任何公知的形态,如可湿性粉剂、粒状、水溶液、浓乳剂或者水的悬浮液。由于它们能为农作物所接受,所以对于经常使用的配方的载体或稀释剂没有特别的限制。如,滑石和膨润土就可以用作可湿性粉剂和粒状物的载体。施加活性化合物的水溶液是最受欢迎的形式。
在最后得到的配方中,本发明所说的活性化合物以重量计算占1-75%,最佳状态是30-75%。这样的配方中,还包含有其他
常用的对农作物有积极作用的组分,如化肥、杀虫剂或杀菌剂。
这样的配方中还希望包括有表面活性剂,表面活性剂的含量以重量计0.02-20%,尤以0.1-5%为最好。借助于这种形式的配方来增进活性组分的吸收作用和渗透作用。优先选用的表面活性剂可以是非离子表面活性剂,如聚氧乙烯烷基醚(如:聚氧乙烯十二(烷)基醚)和阴离子表面活性剂,比如:十二烷基磺化三乙醇胺盐。
本发明所说的活性化合物可以通过任何先前已知的方法使用,如它可以喷洒到成熟植物的茎和叶上;浇灌到靠近植物根系的部分;种子最好用含有本发明所说的活性化合物的溶液浸种。
本发明所说的活性化合物的使用量的变化是随着所处理植物的类型、植物的生长阶段、使用方式、使用时机而变化的。例如,若喷洒到植物的茎和叶上,本发明所说的活性化合物的使用量一般是每公顷种植面积25-3000克,尤其是50-2000克。往叶子上施用,含有本发明所说的活性化合物的水溶液是一种最佳剂型,该水溶液的浓度为100-100000ppm(百万分之……),更好地是200-50000ppm。
一般来说,施用本发明所说的活性化合物的好的时机是当植物的光合作用处于高峰阶段,例如,理想的时机是在从繁殖生长期到收获这一段时间的几个时刻。但是,某些植物,在它的营养生长期施用会得到更理想的效果。换句话说,对施用时间的选择没有特别的限制。
在用本发明所说的活性化合物浇灌的情形下,一般是将浓度为1-5000ppm,最好是5-1000ppm的本发明的活性化合物的水溶液,以每公顷10-100立方米,最好是20-50立方米的用量施到靠近植物根系的部分。
当本发明所说的活性化合物被用来处理植物的种子时,比较合适的是,将种子在浓度为0.05-2000ppm,最好是0.1-1000ppm的水溶液中浸种约1-48小时,最好是4-24小时。
当本发明所说的活性化合物用于稻秧的生根或固根时,一般作法是,在稻秧移栽之前,至少是在移栽前10天,将本发明所说的活性化合物的水溶液浇灌到秧苗的根部。
本发明所说的活性化合物用在具体植物上的方法、时间、用量及预期效果概括如表二。
根据本发明,通过将分子式(Ⅰ)的化合物或其农作物所接受的盐施于植物,能大大提高植物的光合作用和成根作用,从而促进植物的生长。例如,本发明所说的活性化合物能够促进C3类植物,如稻谷、小麦、大麦、甜菜、甘薯、土豆、洋葱及C4类植物,如玉米、甘蔗的根系结构,培育它们的壮苗,在早期促进它们的生长,以及增加作物的收成。此外,它还可以增加水果如苹果、柿子、桃子、桔子、柠檬的甜度和个头,增加它们的着色及保持新鲜。另外,它还可以促进花如郁金香的球根尺寸增大,促进大波斯菊的开花等。
为了把本发明所说的活性化合物施于植物,它可以配制成可湿性粉剂,水溶液,水或油的悬浮液。下面给出几种典型配方。
配方举例1
水溶液-
第4号化合物50克,聚氧乙烯油醚10克,三乙醇胺十二烷基硫酸盐10克,与180克纯净水混合制备,得到一种含第4号化合物20%的水溶液。
通常,它要被稀释100-1000倍才使用。
配方举例2
可湿性粉剂-
第20号化合物50克,十二烷基苯磺酸钠盐2克,聚氧乙烯烷基芳基醚1克,滑石10克,膨润土37克,研成碎末均匀混合,得到一种含第20号化合物50%的可湿性粉剂。
本发明所说的活性化合物对植物生长极好的促进功效将由下面的实例得以证实。
试验例1
利用原生质体的光合作用-
将小麦(品种:Norin 61#)在育苗室内以蛭石作为土壤,培育10天。白天,在自然光线下,保持温度25℃,晚上保持在20℃。用常规的方法将原生质体从小麦中分离出来〔见《植物生理学》(Plant Physiol)1968.62.313-319〕。原生质体在光合作用时的效应使用氧电极通过下列步骤检验。
将原生质体用缓冲溶液中的试验化合物培育一分钟〔HEPES-KOH缓冲溶液(pH7.6),0.4M(摩尔)山梨醇,1mM(毫摩尔)EDTA(乙二胺四乙酸),0.3mM碳酸氢钠〕,然后,用光(100000Lux)照射,激发光合作用。将这种经过处理的原生质体的作用同没有处理的部分(不含试验化合物)相比较,结果如表三所示。
试验例2
使小麦种子吸水,并分为两组。每组种子撒布在预定量的蛭石上,在自然光下培育10天,育苗室温度,白天保持25℃,晚上保持
(★)-:比没经过处理的部分减弱
±:与没经过处理的部分相同
+:比没经过处理的部分增加0-5%
++:比没经过处理的部分增加5-10%
+++:比没经过处理的部分增加10-15%
++++:比没经过处理的部分增加15%以上
20℃。将含有试验化合物和200ppm聚氧乙烯烷基芳基醚(表面活性剂)的水溶液喷洒到植物上。4天和6天以后,将原生质体从小麦中分离出来,用试验化合物处理过的和未处理的两部分,经叶绿素进行的光合作用的活度都用氧电极测出。结果如表四所示。
试验例3
每个试管中放入5粒芽长约2毫米的稻种(品种:Nihonbare),加入1ml(毫升)试验化合物的水溶液(pH值调到7)(不处理的种子仅加入水),在人造光照射和25℃条件下种子生长,第9天时,测出每棵植物地上部分(茎、叶)的长度及最长根的长度。其结果列入表五。
试验例4
容积约1升的钵,填满土壤,将玉米和大豆播入钵中,对玉米来说播入后14天,对大豆来说播入后30天,将所试验的化合物的水溶液,以每钵1ml(毫升)的量喷洒到叶子的表面,喷洒后二十天,将两种植物地上部分(茎、叶)收割、称重。其结果如表六所示
试验例5
将表七中每种试验化合物以表七所列每种剂量溶解于1000升水中,再加入200ppm聚氧乙烯烷基芳基醚作为表面活性剂。5月10日,小麦扬花之前30天,将水溶液喷洒到小麦的叶子上(品种:冬小麦“horoshiri),6月26号,收割麦子,并测出地上部分(茎、叶)的干重和产量。
对于未经过处理部分,仅喷洒水和表面活性剂的混合液,试验结果如表七所示。
试验例6
将种水稻的土装入“华格纳”盆中(Wagner Pots)(1/5000英亩),将化肥(含氮量10%,含磷量24%,含钾量16%)以每盆2克的用量作为底肥施入土壤中。5月25日,每一个盆中移栽6棵稻秧(品种:“Koshihikari”),且在温室中培育。8月7日(抽穗以后立即),将表八所列的每种试验化合物的水溶液(含有200ppm的聚氧乙烯烷基芳基醚作为表面活性剂),以表八所示的量喷洒到水稻的叶子上。
9月20日,水稻收获,测量改进过的水稻的产量,结果如表八表示。未经处理部分仅喷洒表面活性剂和水的混合液。
试验例7
十二月二十一日,将小麦(品种:Norin61#)播入盆中(1/85500英亩),一月六日(播种后半个月),每盆留下三棵生长状况相同的小麦单体(2.5簇叶),其余的齐根割去。将表九所列的各种试验化合物的水溶液以及作为对比用的浓度为1000ppm的盐酸胆碱盐水溶液,以每盆1ml的用量喷洒到小麦上。3月5日(两个月之后),测出地上部分(即茎、叶)的鲜重、干重(在105℃下干燥24小时后)及地上部分的高度。该试验四部分为一组在一个玻璃温室中进行。
结果如表九所示:
试验例8
收获之前一个月,将分别含有100ppm的第1、第6号化合物和200ppm聚氧乙烯烷基芳基醚(表面活性剂)的水溶液,以每公顷2500升的用量,用动力喷雾器喷洒到柿子树(无核品种)的各处。收获以后,将柿果连同浓度为38%的乙醇一起密封在聚乙烯袋中,乙醇占柿果重量的0.8%,而且,让其在室温下保持10天以去除鞣酸。打开袋子以后,测出柿果的重量,甜度和保鲜程度,结果如表十所示。
试验例9
将棉花铺在直径为5cm的筒状瓶的底部,并将表十一所列的各种试验化合物及作为对比用的浓度为1ppm的盐酸胆碱盐的水溶液,取10ml加入瓶中。将六粒已经过催育发芽的莴苣种子在瓶子底部放成一圈,在自然光照射(1500Lux)及25℃条件下生长七天。然后测出土地上部分(茎、叶)的高度和根系部分的长度,结果如表十一所示。