ES2824098T3 - Compuestos y métodos para mejorar el rendimiento de las plantas - Google Patents

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Abstract

Un método para aumentar una característica de crecimiento de una planta o para aumentar la eficiencia de uso de un nutriente de una planta, o mejorar la capacidad de una planta para superar el estrés que comprende aplicar una composición que comprende cetosuccinamato, cetosuccinamato dimérico, 3-carbamoil-2,4-dihidroxi-6- oxo-piperidin-2,4-dicarboxilato; ácido 4-amino-2,4-dioxobutanoico; ácido (S)-4-oxo-2-azetidincarboxílico; ácido (R)-4- oxo-2-azetidincarboxílico; ácido 4,8-dioxo-1,5-diazocan-2,6-dicarboxílico; o ácido 2,6-dihidroxi-4,8-dioxo-1,5- diazocan-2,6-dicarboxílico o una sal del mismo, a la planta o a un material de propagación de la planta.

Description

DESCRIPCIÓN
Compuestos y métodos para mejorar el rendimiento de las plantas
Campo técnico
La invención se refiere a composiciones y métodos para mejorar las características de crecimiento de una planta, aumentando la eficiencia del uso de los nutrientes de una planta, o mejorando la capacidad de una planta para superar el estrés.
Antecedentes
A medida que la población humana aumenta en todo el mundo y la tierra de labranza disponible continúa destruyéndose o viéndose de otro modo comprometida, la necesidad de lograr sistemas de agricultura más efectivos y sostenible se convierte en algo de interés crucial para la raza humana. La mejora en la producción de biomasa, rendimiento de los cultivos, contenido de proteínas, índices de crecimiento de las plantas, etc. representan objetivos principales en el desarrollo de sistemas agrícolas que puedan responder de forma más efectiva a los desafíos económicos y ambientales.
El nitrógeno se considera un elemento limitante del crecimiento critico en el cultivo y la producción de las plantas. Es un componente clave de la clorofila y los aminoácidos y se encuentra en el trifosfato de adenosina (ATP) y los ácidos nucleicos. Las plantas adquieren nitrógeno de la atmósfera en forma de gas N2 y/o del suelo (p. ej., fertilizantes y descomposición de la materia orgánica) pero solo pueden utilizar el elemento en forma reducida (p. ej., NH3). La conversión de nitrógeno atmosférico (N2) en amoníaco (NH3) es la "fijación de nitrógeno" y se lleva a cabo mediante la enzima "nitrogenasa" por un grupo especializado de procariotas que tienen una relación simbiótica con la planta. Las plantas pueden asimilar fácilmente el NH3 y usar la molécula como base para la producción de componentes biológicos fundamentales (p. ej., clorofila y aminoácidos) que promueven el crecimiento y la producción de la planta.
Desafortunadamente, la fijación de nitrógeno es una etapa limitante para adquirir NH3 , y como resultado, la agricultura moderna ha suplementado con fertilizantes a base de nitrógeno producidos industrialmente. Ese uso generalizado de fertilizantes ha conducido a problemas ecológicos en todo el mundo, tales como la formación de zonas costeras muertas (debido principalmente a la escorrentía en arroyos y océanos), lo cual tiene un impacto dramático para la vida salvaje marina.
Como resultado, sigue existiendo la necesidad de composiciones y métodos mejorados, rentables y ecológicamente racionales para mejorar el crecimiento de las plantas, producción de biomasa, rendimiento de grano, etc.
Ta et al., "Utilization of the Amide Groups of Asparagine and 2-Hydroxysuccinamic Acid by Young Pea Leaves", Plant Physiology, 75(3):527-530, 1984 es un estudio dirigido a determinar el destino del nitrógeno procedente del grupo amida de la asparagina en hojas jóvenes de guisante.
El documento US 2012/0090365 está dirigido a una enmienda orgánica del suelo que comprende un cultivo aeróbico vivo de microorganismos beneficiosos, que comprende bacterias y hongos beneficiosos, y aditivos y extractos de plantas. Esta enmienda del suelo puede incluir opcionalmente composiciones que actúan como tensioactivo para mejorar la absorción de herbicidas en las malas hierbas para impedir el crecimiento y la propagación de las malas hierbas, incluyendo opcionalmente ciertos aminoácidos que incluyen arginina que pueden derivarse del ácido acetosuccinámico.
Lloyd et al., "2-Hydroxysuccinamic Acid: A Product Of Asparagine Metabolism In Plants", Biochemical and Biophysical Research Communications, 81(1):186-192, 1978 se refiere a la evaluación del perfil metabólico de la asparagina en las plantas y al aislamiento del 2-hidroxisuccinamato como metabolito de la asparagina. Lloyd et al muestra que el carbono de la asparagina o del 2-cetosuccinamato se acumula predominantemente como 2-hidroxisuccinamato y divulga la administración de 2-cetosuccinamato a tejidos vegetales desprendidos.
Guitton, "Nitrogen Metabolism in Gymnosperms. Enzymic Biosynthesis of Asparagine From Alpha-Ketosuccinamic Acid In Pinus Pinea", CAPLUS - 1963:449568: Compt. Rend., 257(2):506-7, 1963, se refiere a una preparación enzimática de endospermo desgrasado y cotiledones de plántulas de pino de 15 días para catalizar la formación de asparagina a partir de a-cetosuccinamato.
El documento US 2007/0105719 se refiere al uso de derivados de prolina, tal como piroglutamato, para mejorar el crecimiento o rendimiento de las plantas.
El documento WO 01/54500 se refiere al uso de los derivados de prolina, tal como 2-hidroxi-5-oxoprolina, para mejorar el crecimiento y rendimiento de las plantas.
Sumario
La invención se refiere a métodos para aumentar las características de crecimiento de una planta, aumentando la eficiencia del uso de nutrientes de una planta, o mejorando la capacidad de una planta para superar el estrés que comprende aplicar una composición que comprende cetosuccinamato, un derivado del mismo o una sal del mismo, a la planta o a un material de propagación de la planta. La invención también se refiere a composiciones que comprenden cetosuccinamato, o un derivado del mismo, o una sal del mismo; un vehículo; y opcionalmente, un compuesto estimulante del crecimiento de las plantas. En cada caso, el derivado de cetosuccinamato, cuando está presente, se selecciona de cetosuccinamato dimérico, 3-carbamoil-2,4-dihidroxi-6-oxopiperidin-2,4-dicarboxilato; ácido 4-amino-2,4-dioxobutanoico; ácido (S)-4-oxo-2-azetidincarboxílico; ácido (R)-4-oxo-2-azetidincarboxílico; ácido 4,8-dioxo-1,5-diazocan-2,6-dicarboxílico; o ácido 2,6-dihidroxi-4,8-dioxo-1,5-diazocan-2,6-dicarboxílico.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 representa un diagrama metabólico de la asimilación de nitrógeno en plantas como se entiende en la técnica. La asimilación de nitrógeno y el metabolismo primario (líneas continuas) comienza con la formación de glutamina por la combinación de glutamato y amoníaco catalizada por la glutamina sintetasa (GS). A continuación, se dona un nitrógeno de la glutamina al 2-oxoglutarato para formar glutamato. El aspartato y la asparagina se forman a partir del esqueleto de carbono del oxalacetato y un nitrógeno del glutamato y otro de la glutamina. El 2-oxoglutaramato y el cetosuccinamato se forman a partir de glutamina y asparagina, respectivamente (líneas discontinuas).
Descripción detallada de las realizaciones ilustrativas
La presente invención elimina o minimiza las presentes desventajas ecológicas y económicas de la suplementación con nitrógeno industrial para cultivos maximizando la capacidad de las plantas para utilizar el nitrógeno disponible, reduciendo así la cantidad de suplementación requerida. La presente invención se refiere a métodos para mejorar ciertos aspectos del rendimiento de las plantas aplicando una composición que comprende cetosuccinamato, o una sal del mismo, a la planta o a un material de propagación de la planta. Los derivados de cetosuccinamato, o sales del mismo, también pueden usarse en los métodos de la invención, donde los derivados comprenden cetosuccinamato dimérico, 3-carbamoil-2,4-dihidroxi-6-oxopiperidin-2,4-dicarboxilato; ácido 4-amino-2,4-dioxobutanoico; ácido (S)-4-oxo-2-azetidincarboxílico; ácido (R)-4-oxo-2-azetidincarboxílico; ácido 4,8-dioxo-1,5-diazocan-2,6-dicarboxílico; o ácido 2,6-dihidroxi-4,8-dioxo-1,5-diazocan-2,6-dicarboxílico.
El cetosuccinamato, también conocido en la técnica como 2-oxosuccinamato, L-oxosuccinamato, alfacetosuccinamato, 3-carbamoil-2-oxopropanoato, y 4-amino-2,4-dioxobutanoato, tiene la siguiente estructura:
Figure imgf000003_0001
El cetosuccinamato también puede existir en forma de un dímero, que también está dentro del alcance de la invención. Ralph A Stephani and Alton Meister 1971 "Structure of the dimeric a-ketoanalogue of asparagine" J. Biol Chem.
246:7115-7118. "Derivados de cetosuccinamato", como se utiliza en el presente documento, se refiere a compuestos químicos que se derivan del cetosuccinamato mediante un proceso químico o físico. El derivado puede ser un análogo estructural y/o funcional. Los derivados de cetosuccinamato incluyen, por ejemplo, los compuestos indicados en la Tabla 1.
Tabla 1
Figure imgf000003_0002
(continuación)
Figure imgf000004_0001
El cetosuccinamato, así como derivados del mismo, se puede comprar o sintetizar como se describe en el presente documento o mediante medios conocidos por los expertos con conocimientos ordinarios en la materia. Véase, por ejemplo, Meister A., J. Biol. Chem., (1953) 200:571-589; Weygand, Freidrich and Heinz-Jurgen Dietrich 1954 Synthese von 1.5-diaza-cyclooctan-dion-(4.8)-dicarbonsaure-(2.6) Chemische Berichte 87(4): 482-488.
Las composiciones de la invención se pueden aplicar usando cualquiera de los métodos conocidos en la técnica, tales como, por ejemplo, pulverización, irrigando, recubrimiento, emersión, inyección, o cualquier combinación de los mismos.
Los métodos de la presente invención incluyen aumentar una característica de crecimiento de una planta que comprende aplicar una composición que comprende cetosuccinamato, o un derivado del mismo, o una sal del mismo, a la planta o a un material de propagación de la planta, donde los derivados comprenden cetosuccinamato dimérico, 3-carbamoil-2,4-dihidroxi-6-oxopiperidin-2,4-dicarboxilato; ácido 4-amino-2,4-dioxobutanoico; ácido (S)-4-oxo-2-azetidincarboxílico; ácido (R)-4-oxo-2-azetidincarboxílico; ácido 4,8-dioxo-1,5-diazocan-2,6-dicarboxílico; o ácido 2,6 dihidroxi-4,8-dioxo-1,5-diazocan-2,6-dicarboxílico. Los expertos en la materia entenderán que "características del crecimiento" incluye, por ejemplo, biomasa, peso del tejido foliar, número de nodulación, masa de nodulación, actividad de nodulación, número de inflorescencias, número de brotes, número de flores, número de tubérculos, masa de tubérculos, masa de bulbos, contenido de aceite, número de semillas, masa total de semillas, masa promedio de semillas, tasa de emergencia foliar, masa radicular, peso total del tejido subterráneo, rendimiento de frutos o frutos secos cosechables, contenido de proteína vegetal y almidón, tasa de acumulación de biomasa, tasa de emergencia de brotes, tasa de crecimiento de brotes, peso promedio del fruto, tasa de germinación, tasa de emergencia de las plántulas o cualquier combinación de las mismas. En ejemplos de realizaciones de la invención, los métodos tendrán como resultado un aumento de la biomasa, peso del tejido foliar, número de nodulación, masa de nodulación, actividad de nodulación, número de inflorescencias, número de brotes, número de flores, número de tubérculos, masa de tubérculos, masa de bulbos, número de semillas, masa total de semillas, tasa de emergencia foliar, tasa de emergencia de brotes, tasa de emergencia de plántulas, o cualquier combinación de los mismos. Mediante el uso de la composición y métodos de la invención, la característica de crecimiento de una planta aumentará en comparación con el crecimiento de una planta en ausencia de las composiciones y métodos de la invención.
Otras realizaciones de la invención se refieren a métodos para aumentar la eficiencia del uso de los nutrientes de una planta que comprende aplicar una composición que comprende cetosuccinamato, o un derivado del mismo, o una sal del mismo, a la planta o a un material de propagación de la planta. La "eficiencia del uso de nitrógeno (EUN)", como se utiliza en el presente documento, se refiere a una medida de la producción de los cultivos por unidad de fertilizante nitrogenado. Para la mayoría de los sistemas agrícolas, más del 50 % y hasta el 75 % del nitrógeno aplicado al campo no es utilizado por la planta y se pierde por lixiviación en el suelo o por escorrentía en las aguas superficiales. El aumento de la EUN, por lo tanto, aumenta la eficiencia.
La EUN puede medirse mediante métodos conocidos por un experto con conocimientos ordinarios en la materia. Una medida de la producción de cultivos relacionada con la EUN es la eficiencia de uso del nitrógeno. Otra medida de la producción de cultivos relacionada con la EUN es la eficiencia del uso del nitrógeno total. Otras medidas de la EUN incluyen diferentes medidas de rendimiento. Por ejemplo, la EUN puede referirse a un mayor contenido o concentración de proteínas en las hojas, granos u otros tejidos u órganos vegetales. La EUN puede referirse también a un mayor contenido o concentración de aminoácidos en las hojas, granos u otros tejidos u órganos vegetales. Una combinación de mayor contenido o concentración de proteínas y aminoácidos en las hojas, granos u otros tejidos u órganos vegetales también es una medida de la EUN.
Otras realizaciones de la invención se refieren a métodos para mejorar la capacidad de una planta para superar el estrés que comprende aplicar una composición que comprende cetosuccinamato, o un derivado del mismo, o una sal del mismo, a la planta o a un material de propagación de la planta, donde los derivados comprenden cetosuccinamato dimérico, 3-carbamoil-2,4-dihidroxi-6-oxopiperidin-2,4-dicarboxilato; ácido 4-amino-2,4-dioxobutanoico; ácido (S)-4-oxo-2-azetidincarboxílico; ácido (R)-4-oxo-2-azetidincarboxílico; ácido 4,8-dioxo-1,5-diazocan-2,6-dicarboxílico; o ácido 2,6-dihidroxi-4,8-dioxo-1,5-diazocan-2,6-dicarboxílico. "Estrés", como se utiliza en el presente documento, se refiere a cualquier factor externo indeseable. Por ejemplo, los métodos de la invención aumentan la capacidad de una planta para superar el estrés biótico. El "estrés biótico" es un estrés que se produce como resultado del daño infligido a una planta por otros organismos vivos, por ejemplo, insectos, virus, hongos, parásitos, malas hierbas y animales. Los métodos de la invención también aumentan la capacidad de una planta para superar el estrés abiótico. El "estrés abiótico" es un estrés que se produce como resultado de factores no vivos, por ejemplo, sol, viento, incendios, inundaciones y sequías. Los métodos de la invención también aumentan la capacidad de una planta para superar el estrés químico, tales como el debido a pesticidas, fungicidas, herbicidas, antibacterianos o composiciones antivirales.
Las plantas que pueden beneficiarse de los métodos descritos en el presente documento incluyen plantas monocotiledóneas y plantas dicotiledóneas. Estas incluyen, pero sin limitación, granos, legumbres, plantas productoras de fibras, plantas productoras de aceite, plantas productoras de tubérculos, plantas productoras de almidón, hierbas, vid, frutas, hortalizas, plantas florales y árboles. Los tipos concretos de plantas dentro del alcance de la invención incluyen, por ejemplo, trigo, avena, arroz, maíz, judía, soja, cebada, algodón, canola, lino, legumbres, uva, bayas, tomate, vid, naranja, frutos secos, tabaco, alfalfa, patata, cacahuete y Arabidopsis.
Las composiciones de la invención se pueden aplicar antes de la emergencia (antes de que las plántulas emerjan o aparezcan por encima del suelo) o después de la emergencia (después de que las plántulas emerjan o aparezcan por encima del suelo) de la planta. Las composiciones de la invención se pueden aplicar directamente a la planta o a una parte de la planta, por ejemplo, una hoja, una raíz, un tejido foliar, follaje, un brote, una flor, una célula vegetal, un tejido vegetal o una combinación de los mismos. Las composiciones de la invención también se pueden aplicar al medio de crecimiento.
Las composiciones de la invención se pueden aplicar también a un material de propagación de la planta. Por ejemplo, las composiciones de la invención se pueden aplicar a una semilla, un grano, un fruto, un tubérculo, un rizoma, una espora, un esqueje, un gajo, un tejido meristemático, una célula vegetal, fruto seco, o un embrión.
Las composiciones de la invención incluyen cetosuccinamato, o un derivado del mismo como se define anteriormente, o una sal del mismo y un vehículo tal como los que se usan habitualmente en la técnica. Las composiciones pueden ser una solución acuosa, una solución no acuosa, una suspensión, un gel, una espuma, una pasta, un polvo, un polvo fino, un sólido o una emulsión. Particularmente preferidas son las formulaciones acuosas.
La concentración del cetosuccinamato, o un derivado del mismo, como se define anteriormente, o una sal del mismo, será la concentración necesaria para lograr el efecto deseado, que puede ser determinado por el experto en la materia sin una experimentación excesiva. Por ejemplo, las composiciones de la invención pueden incluir cetosuccinamato o un derivado del mismo como se define anteriormente, o una sal del mismo en una concentración de aproximadamente 0,1 |jM a aproximadamente 10 mM. En realizaciones preferidas, la concentración es de aproximadamente 0,1 mM a aproximadamente 10 mM. En otras realizaciones, la concentración es de aproximadamente 0,1 j M a aproximadamente 2000 j M. Incluso en otras realizaciones más, la concentración es de aproximadamente 1 j M a aproximadamente 250 j M, en donde el uso del término "aproximadamente" significa la media ± 20% del intervalo indicado.
Además del cetosuccinamato, o un derivado del mismo, como se define anteriormente, o una sal del mismo, las composiciones de la invención pueden incluir opcionalmente al menos un compuesto estimulante del crecimiento de las plantas. El cetosuccinamato, o un derivado del mismo, como se define anteriormente, o una sal del mismo, puede estar presente en cualquier proporción con el otro compuesto estimulante del crecimiento de las plantas. Por ejemplo, la proporción entre cetosuccinamato, o un derivado del mismo, como se define anteriormente, o una sal del mismo, y el otro compuesto o compuestos estimulantes del crecimiento de las plantas, puede estar en el intervalo de 99:1 a 1:99. En otras realizaciones, la proporción es 90:10. En otras realizaciones más, la proporción es 80:20. Incluso en otras realizaciones más, la proporción es 70:30. En realizaciones adicionales, la proporción es 60:40. En otras realizaciones más, la proporción es 50:50. En realizaciones adicionales, la proporción es 40:60. En otras realizaciones más, la proporción es 30:70. En otras realizaciones, la proporción es 20:80. Incluso en otras realizaciones más, la proporción es 10:90.
Dichos otros compuestos estimulantes del crecimiento son conocidos en la técnica per se. Los compuestos estimulantes del crecimiento de las plantas particularmente preferidos para usar en las composiciones de la invención incluyen, por ejemplo, ácido (R)-2-hidroxi-5-oxopirrolidin-2-carboxílico, ácido (S)-5-oxopirrolidin-2-carboxílico y combinaciones de los mismos. Véase, por ejemplo, la Solicitud Publicada de los Estados Unidos n.° 2007/0105719.
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ácido (R)-2-hidroxi-5-oxopirrolidin-2-carboxílico
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ácido (S)-5-oxopirrolidin-2-carboxílico
Las composiciones de la invención también pueden incluir componentes adicionales usados habitualmente en la técnica, por ejemplo, humectantes, adyuvantes, antioxidantes, estabilizantes, macronutrientes vegetales, micronutrientes vegetales, plaguicidas, fungicidas, antivíricos, antibacterianos, herbicidas y combinaciones de los mismos.
Las composiciones de la invención también pueden incluir microbios, por ejemplo microbios o microrrizas fijadores de nitrógeno.
Las composiciones de la invención también pueden incluir materiales de propagación de plantas, por ejemplo, semillas, granos, esporas y similares.
El tratamiento de las plantas, su material de propagación y/o sustratos de crecimiento se puede realizar, por ejemplo, de tal manera que la planta, una parte de la misma, su material de propagación y/o su sustrato de crecimiento se trate con un cetosuccinamato, un derivado del mismo como se define anteriormente, o una sal del mismo, y opcionalmente, otro compuesto estimulante del crecimiento de las plantas. La planta, su material de propagación y/o su sustrato de crecimiento pueden tratarse una vez o más de una vez. Por ejemplo, en regímenes de tratamiento que incluyen tratar más de una vez, el intervalo de tiempo entre los tratamientos debe ser tal que pueda producirse el efecto deseado. El intervalo de tiempo puede ser de segundo(s); minuto(s), hora(s), día(s), semana(s) y mes(es).
Como alternativa, la planta, su material de propagación y/o su sustrato de crecimiento pueden tratarse con cetosuccinamato, o un derivado del mismo como se define anteriormente, o una sal del mismo, y otro compuesto estimulante del crecimiento de las plantas en forma separada, siendo posible realizar el tratamiento con los compuestos activos individuales simultáneamente o en sucesión. En el caso de tratamientos sucesivos, el intervalo de tiempo entre los tratamientos debe ser tal que pueda producirse el efecto deseado. El intervalo de tiempo puede ser de segundo(s); minuto(s), hora(s), día(s), semana(s) y mes(es).
Para cualquier escenario de tratamiento descrito en el presente documento, es posible aplicar los compuestos a diferentes sujetos (siendo sujetos, en el presente contexto, planta, material de propagación, y sustrato de crecimiento), esto es, por ejemplo, tratar la semilla con cetosuccinamato, o un derivado del mismo como se define anteriormente, o una sal del mismo, y aplicar el compuesto estimulante del crecimiento de las plantas, a la planta que se desarrolla a partir de la semilla y/o tratar su sustrato de crecimiento con el mismo. Como alternativa, tratar la semilla con el compuesto estimulante del crecimiento de las plantas y aplicar cetosuccinamato, o un derivado del mismo como se define anteriormente, o una sal del mismo, a la planta que se desarrolla a partir de la semilla y/o tratar su sustrato de crecimiento con el mismo. También se puede buscar una combinación de los dos enfoques descritos anteriormente.
En otro escenario de tratamiento, la semilla se puede tratar con cetosuccinamato, o un derivado del mismo, como se define anteriormente, o una sal del mismo en combinación con micronutrientes, macronutrientes, otros compuestos que promueven la característica de crecimiento de las plantas, pesticidas y/o herbicidas.
En otro escenario de tratamiento, la semilla puede tratarse antes de la siembra o también a través del sustrato de crecimiento en donde se siembra, por ejemplo durante la siembra en forma de lo que se conoce como aplicación en surco. En esta forma de aplicación, el cetosuccinamato o un derivado del mismo como se define anteriormente, o una sal del mismo y/o el otro compuesto estimulante del crecimiento de las plantas se colocan en el surco esencialmente al mismo tiempo que la semilla.
También se pueden buscar diversas proporciones de tratamiento. Por ejemplo, la proporción entre compuesto cetosuccinamato y compuesto estimulante del crecimiento de las plantas puede variar de 99:1 a 1:99 (o 99:1, 98:2, 97:3, 96:4, 95:5, 94:6, 93:7, 92:8, 91:9, 90:10, 89:11, 88:12, 87:13, 86:14, 85:15, 84:16, 83:17, 82:18, 81:19, 80:20, 79:21, 78:22, 77:23, 76:24, 75:25, 74:26, 73:27, 72:28, 71:29, 70:30, 69:31, 68:32, 67:33, 66:34, 65:35, 64:36, 63:37, 62:38, 61:39, 60:40, 59:41, 58:42, 57:43, 56:44, 55:45, 54:46, 53:47, 52:48, 51:49, 50:50, 49:51, 48:52, 47:53, 46:54, 45:55, 44:56, 43:57, 42:58, 41:59, 40:60, 39:61, 38:62, 37:63, 36:64, 35:65, 34:66, 33:67, 32:68, 31:69, 30:70, 29:71, 28:72, 27:73, 26:74, 25:75, 24:76, 23:77, 22:78, 21:79, 20:80, 19:81, 18:82, 17:83, 16:84, 15:85, 14:86, 13:87, 12:88, 11:89, 10:90, 9:91, 8:92, 7:93, 6:94, 5:93, 4:96, 3:97, 2:98 o 1:99). La proporción puede aplicarse en proporciones de concentración molar o proporciones en peso.
El cetosuccinamato, o un derivado del mismo como se define anteriormente, o una sal del mismo, y/o el compuesto estimulante del crecimiento de las plantas se pueden formular, en las preparaciones listar para usar, en forma suspendida, emulsionada o disuelta, ya sea de manera conjunta o por separado. Las formas de uso dependen completamente de los fines previstos.
El cetosuccinamato, o un derivado del mismo como se define anteriormente, o una sal del mismo, y/o el compuesto estimulante del crecimiento de las plantas se pueden emplear como tales, en forma de sus formulaciones o las formas de uso preparadas a partir de ellas, por ejemplo en forma de soluciones directamente pulverizables, espumas, polvos, suspensiones o dispersiones, también suspensiones o dispersiones acuosas, oleosas muy concentradas u otras suspensiones o dispersiones, emulsiones, dispersiones oleosas, pastas, polvos finos, polvos o gránulos de rastreo. La aplicación habitualmente se realiza mediante pulverización, brumización, atomización, dispersión o vertido. Las formas de uso y los métodos de uso dependen de los fines previstos.
Dependiendo de la presentación en donde estén presentes las preparaciones listas para usar de cetosuccinamato, o un derivado del mismo como se define anteriormente, o una sal del mismo y/o el compuesto estimulante del crecimiento de las plantas, comprenden uno o más vehículos líquidos o sólidos, opcionalmente tensioactivos y opcionalmente otros adyuvantes que se utilizan convencionalmente para la formulación de tratamientos de las plantas. Las composiciones para tales formulaciones son bien conocidas por los expertos en la materia.
Las formas de uso acuosas se pueden preparar por ejemplo a partir de concentrados de emulsión, suspensiones, pastas, polvos humectables o gránulos dispersables en agua añadiendo agua. Para preparar emulsiones, pastas o dispersiones oleosas, el cetosuccinamato, o un derivado del mismo como se define anteriormente, o una sal del mismo, y/o el compuesto estimulante del crecimiento de las plantas, como tales o disueltos en un aceite o disolvente, se pueden homogeneizar en agua mediante un humectante, adhesivo, dispersante o emulsionante. Sin embargo, también es posible preparar concentrados que consisten en cetosuccinamato, o un derivado del mismo como se define anteriormente, o una sal del mismo, y/o el compuesto estimulante del crecimiento de las plantas, humectante, adhesivo, dispersante o emulsionante y, si es apropiado, disolvente o aceite, y dichos concentrados son adecuados para la dilución con agua.
Las concentraciones de cetosuccinamato, o un derivado del mismo como se define anteriormente, o una sal del mismo, y/o el compuesto estimulante del crecimiento de las plantas en las preparaciones listar para usar pueden variar en intervalos sustanciales. En general, están entre 0,0001 y 10 %, preferentemente entre 0,01 y 1 % (% en peso de cetosuccinamato total, o un derivado del mismo como se define anteriormente, o sal del mismo y/o el contenido de compuesto estimulante del crecimiento de las plantas basado en el peso total de la preparación lista para usar).
Es posible añadir, al cetosuccinamato, o un derivado del mismo como se define anteriormente, o una sal del mismo, y/o el compuesto estimulante del crecimiento de las plantas, aceites de varios tipos, humectantes, adyuvantes, herbicidas, fungicidas e insecticidas que sean distintos al cetosuccinamato, o un derivado del mismo como se define anteriormente, o una sal del mismo y/o el compuesto estimulante del crecimiento de las plantas empleado de acuerdo con la invención, nematicidas, otros pesticidas tales como bactericidas, fertilizantes y/o reguladores del crecimiento, si es apropiado solo justo antes de su uso. Estos se pueden mezclar con cetosuccinamato, o un derivado del mismo como se define anteriormente, o una sal del mismo y/o el compuesto estimulante del crecimiento de las plantas empleado de acuerdo con la invención en una proporción de 99:1 a 1:99 (o 99:1, 98:2, 97:3, 96:4, 95:5, 94:6, 93:7, 92:8, 91:9, 90:10, 89:11, 88:12, 87:13, 86:14, 85:15, 84:16, 83:17, 82:18, 81:19, 80:20, 79:21, 78:22, 77:23, 76:24, 75:25, 74:26, 73:27, 72:28, 71:29, 70:30, 69:31, 68:32, 67:33, 66:34, 65:35, 64:36, 63:37, 62:38, 61:39, 60:40, 59:41, 58:42, 57:43, 56:44, 55:45, 54:46, 53:47, 52:48, 51:49, 50:50, 49:51, 48:52, 47:53, 46:54, 45:55, 44:56, 43:57, 42:58, 41:59, 40:60, 39:61, 38:62, 37:63, 36:64, 35:65, 34:66, 33:67, 32:68, 31:69, 30:70, 29:71, 28:72, 27:73, 26:74, 25:75, 24:76, 23:77, 22:78, 21:79, 20:80, 19:81, 18:82, 17:83, 16:84, 15:85, 14:86, 13:87, 12:88, 11:89, 10:90, 9:91, 8:92, 7:93, 6:94, 5:93, 4:96, 3:97, 2:98 o 1:99). La proporción puede aplicarse en proporciones de concentración molar o proporciones en peso.
Es posible añadir, al cetosuccinamato, o un derivado del mismo como se define anteriormente, o una sal del mismo, y/o el compuesto estimulante del crecimiento de las plantas, aceites de varios tipos, humectantes, adyuvantes, herbicidas, fungicidas e insecticidas que sean distintos al cetosuccinamato, o un derivado del mismo como se define anteriormente, o una sal del mismo y/o el compuesto estimulante del crecimiento de las plantas empleado de acuerdo con la invención, nematicidas, otros pesticidas tales como bactericidas, fertilizantes y/o reguladores del crecimiento. En un aspecto, el cetosuccinamato, o un derivado del mismo como se define anteriormente, o una sal del mismo, y/o el compuesto estimulante del crecimiento de las plantas, se puede combinar con nematicidas, otros pesticidas tales como bactericidas, fertilizantes y/o reguladores del crecimiento antes de aplicar la combinación. a una planta o material de propagación de la planta.
Las formulaciones se preparan de manera conocida, p. ej., extendiendo cetosuccinamato, o un derivado del mismo como se define anteriormente, o una sal del mismo y/o el compuesto estimulante del crecimiento de las plantas con disolventes y/o vehículos, si se desea utilizando sustancias tensioactivas, es decir, emulsionantes y dispersantes. Los disolventes/sustancias auxiliares que son adecuadas son esencialmente: agua, disolventes aromáticos (por ejemplo productos de Solvesso, xileno), parafinas (por ejemplo fracciones minerales), alcoholes (por ejemplo, metanol, butanol, pentanol, alcohol bencílico), cetonas (por ejemplo, ciclohexanona, metil hidroxi cetona, alcohol de diacetona, óxido de mesitilo, isoforona), lactonas (por ejemplo gamma-butirolactona), pirrolidonas (pirrolidona, N-metilpirrolidona, N-etilpirrolidona, n-octilpirrolidona), acetatos (diacetato de glicol), glicoles, glicerol, dimetilamidas de ácidos grasos, ácidos grasos y ésteres de ácidos grasos. En principio, también se pueden usar mezclas de disolventes.
Vehículos tales como minerales naturales molidos (p. ej., caolines, arcillas, talco, tiza) y minerales sintéticos molidos (por ejemplo, sílice altamente dispersa, silicatos); emulsionantes tales como emulsionantes no iónicos y aniónicos (por ejemplo, éteres de alcoholes grasos de polioxietileno, alquilsulfonatos y arilsulfonatos) y dispersantes tales como licores residuales de lignina-sulfito y metilcelulosa.
Los tensioactivos adecuados son sales de metales alcalinos, metales alcalinotérreos y amonio de ácido lignosulfónico, ácido naftalenosulfónico, ácido fenolsulfónico, ácido dibutilnaftalenosulfónico, sulfonatos de alquilarilo, SDS, alquilsulfatos, alquilsulfonatos, sulfatos de alcoholes grasos, ácidos grasos y éteres glicólicos de alcoholes grasos sulfatados, además de condensados de naftaleno sulfonado y derivados de naftaleno con formaldehído, condensados de naftaleno o de ácido naftalenosulfónico con fenol y formaldehído, polioxietilen octil-fenil éter, isooctilfenol etoxilado, octilfenol, nonilfenol, alquilfenil poliglicol éteres, poliglicoléter de tributilfenilo, éter poliglicólico de triestearilfenilo, alquilaril poliéter alcoholes, condensados de alcohol y alcohol graso/óxido de etileno, aceite de ricino etoxilado, poli(alquiléteres de oxietileno), polioxipropileno etoxilado, alcohol laurílico, poliglicol éter acetal, ésteres de sorbitol, licores residuales de ligninosulfitos y metilcelulosa.
Las sustancias adecuadas para la preparación de soluciones directamente pulverizables, emulsiones, pastas o dispersiones oleosas son fracciones de aceites minerales de punto de ebullición medio a alto, tales como el queroseno o el gasóleo, además de aceites de alquitrán de hulla y aceites de origen vegetal o animal, alifáticos, cíclicos y aromáticos, por ejemplo tolueno, xileno, parafina, tetrahidronaftaleno, naftalenos alquilados o sus derivados, metanol, etanol, propanol, butanol, ciclohexanol, ciclohexanona, óxido de mesitilo, isoforona, disolventes fuertemente polares, por ejemplo dimetilsulfóxido, 2-pirrolidona, N-metilpirrolidona, butirolactona y agua.
Se pueden preparar polvos, materiales para esparcir y polvos finos mezclando o moliendo conjuntamente las sustancias activas con un vehículo sólido.
Se pueden preparar gránulos, por ejemplo gránulos recubiertos, gránulos impregnados y gránulos homogéneos, uniendo los principios activos a vehículos sólidos. Ejemplos de vehículos sólidos son tierras minerales tales como sílice, geles, silicatos, talco, caolín, tierra de batán, caliza, cal, creta, ocre, loess, arcilla, dolomita, tierra de diatomeas, sulfato de calcio, sulfato de magnesio, óxido de magnesio, materiales sintéticos molidos, fertilizantes, tales como, por ejemplo, sulfato de amonio, fosfato de amonio, nitrato de amonio, ureas y productos de origen vegetal, tales como harina de cereales, harina de corteza de árbol, harina de madera y harina de cáscara de nuez, polvos de celulosa y otros vehículos sólidos.
Las formulaciones para el tratamiento de semillas pueden comprender adicionalmente aglutinantes y/o gelificantes y, si es apropiado, colorantes.
En general, las formulaciones comprenden de 0,01 a 95 % en peso, preferentemente de 0,1 a 90 % en peso, en particular de 5 a 50 % en peso, del principio activo. Los principios activos se emplean en una pureza de 90 % a 100 %, preferentemente de 95 % a 100 % (de acuerdo con el espectro de RMN).
Para el tratamiento de semillas, las formulaciones relevantes tendrán unas concentraciones de cetosuccinamato, o un derivado del mismo, o una sal del mismo, y/o el compuesto estimulante del crecimiento de las plantas de 0,001 % a 80 % (o 0,001 %), 0,005 %, 0,01 %, 0,02 %, 0,03 %, 0,04 %, 0,05 %, 0,06 %, 0,07 %, 0,1 % en peso, preferentemente de 0,1 a 40 % en peso, en las preparaciones listar para usar.
"Sustrato de crecimiento", también denominado "medio de crecimiento", como se utiliza en el presente documento, se refiere a cualquier tipo de sustrato en donde la planta crece o crecerá, tal como el suelo (p. ej., en una maceta, en las orillas o en el campo), agua o medios artificiales y cualquier suplemento adicional relacionado con el crecimiento (p. ej., fertilizante) o la protección de la planta (p. ej., pesticida).
"Macronutriente NPKS" o "macronutriente", como se utiliza en el presente documento, se refiere a nutrientes de nitrógeno (N), fósforo (P), potasio (K) y azufre (S).
Micronutriente, como se utiliza en el presente documento, se refiere a cualquier nutriente que se requiere para el crecimiento y/o reproducción de las plantas.
"Bacteria fijadora de nitrógeno", como se utiliza en el presente documento, se refiere a una bacteria que tiene la capacidad de fijar o reducir nitrógeno (N2) de la atmósfera para formar amoníaco NH3).
La "eficiencia del uso de nitrógeno (EUN)", como se utiliza en el presente documento, se refiere a una medida de la producción de los cultivos por unidad de fertilizante nitrogenado. La EUN puede medirse mediante múltiples métodos diferentes conocidos por un experto con conocimientos ordinarios en la materia. Además, la EUN puede referirse a la eficiencia del uso de nitrógeno en fertilizantes o a la eficiencia del uso de nitrógeno total. También puede incluir diferentes medidas de rendimiento. Por ejemplo, puede usarse para referirse a un aumento de los compuestos nitrogenados en la planta, tal como un aumento del contenido o concentración de proteínas en las hojas, granos u otros tejidos u órganos vegetales. Para la mayoría de los sistemas agrícolas, más del 50 % y hasta el 75 % del nitrógeno aplicado al campo no es utilizado por la planta y se pierde por lixiviación en el suelo o por escorrentía en las aguas superficiales.
"Nodulación", como se utiliza en el presente documento, se refiere al peso del nódulo, número de nódulos y tasa de crecimiento del nódulo.
"Compuesto estimulante del crecimiento de las plantas", como se utiliza en el presente documento, se refiere a un compuesto capaz de mejorar el rendimiento de la planta o aumentar una característica de crecimiento de una planta cuando la planta y/o el material de propagación de la planta se trata con una cantidad eficaz del compuesto.
"Rendimiento de la planta", como se utiliza en el presente documento, se refiere a una medida de una o más de las siguientes características: número de brotes, biomasa foliar (peso), y inflorescencias. La mejora del rendimiento de la planta puede darse por lograda cuando cualquiera de las características anteriores aumenta en una planta. Por ejemplo, es ampliamente aceptado por los expertos en la materia que el aumento del número de brotes en un cultivo aumenta el rendimiento de semillas. Además, el aumento de la cantidad o tasa de biomasa foliar indica el tamaño y la tasa de crecimiento de la planta.
"Material de propagación", como se utiliza en el presente documento, se refiere al material a partir del cual se puede cultivar una planta completa. Los ejemplos no limitantes de material de propagación, incluyen semillas, granos, frutas, tubérculos, el rizoma, esporas, esquejes, gajos, tejido meristemático, células vegetales individuales y cualquier forma de tejido vegetal a partir del que se pueda cultivar una planta completa.
"Sales", como se utiliza en el presente documento, se refiere a formas iónicas de cualquiera de los compuestos de la invención en combinación con cualquier contraión adecuado. Las sales deben ser solubles o suspendibles en las composiciones de la invención. Por ejemplo, las sales de los compuestos de la invención se pueden formar a partir de aniones de los compuestos descritos con cationes metálicos tales como cationes de metales alcalinos (litio, sodio, potasio, cesio y rubidio), cationes de metales alcalinotérreos (magnesio, calcio, estroncio, bario y similares), y cationes de metales pesados (cobre, plata, mercurio, cinc, cadmio, cromo, manganeso, hierro, cobalto, níquel, aluminio, estaño y plomo). Las sales de los compuestos descritos también se pueden formar a partir de cationes onio, por ejemplo cationes de amonio, cationes de sulfonio, cationes de sulfoxonio y cationes de fosfonio. Las sales de los compuestos de la invención se pueden formar también a partir de cationes de los compuestos descritos con aniones tales como cloruro, bromuro y similares.
"Bacteria simbiótica" como se utiliza en el presente documento, se refiere a bacterias fijadoras de nitrógeno que entran en relación con su planta hospedadora específica (planta leguminosa). Los ejemplos no limitativos incluyen la simbiosis entre Bradyrhizobium japonicum y su hospedador Glycine max (soja), y Sinorhizobium meliloti y su hospedador, Medicago sativa (alfalfa). En estas relaciones, cada miembro de la asociación se beneficia de la presencia del otro; la planta recibe nitrógeno fijo de la bacteria y el simbionte bacteriano recibe esqueletos de carbono de la planta. Estas asociaciones residen en estructuras radiculares especializadas denominadas nódulos que comienzan a formarse cuando se inicia la relación.
Se entiende que los intervalos proporcionados en el presente documento son una forma abreviada de todos los valores comprendidos en el intervalo. Por ejemplo, se entiende que un intervalo de 1 a 50 incluye cualquier número, combinación de número o subintervalo del grupo que consiste en 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49 o 50 (así como fracciones de los mismos a menos que el contexto indique claramente lo contrario). Cualquier intervalo de concentración, intervalo de porcentaje, intervalo de relación o intervalo de número entero se entiende que incluye el valor de cualquier número entero dentro del intervalo citado y, cuando sea adecuado, fracciones del mismo (tal como una décima y una centésima de un número entero), a menos que se indique otra cosa. Asimismo, cualquier intervalo numérico citado en el presente documento que se refiere a cualquier característica física, tal como subunidades de polímeros, tamaño o espesores, debe entenderse que incluyen cualquier número entero comprendido en el intervalo enumerado, a menos que se indique otra cosa. Como se utiliza en el presente documento, "aproximadamente" o "que consiste esencialmente en la media ± 20 % del intervalo, valor o estructura indicada, a menos que se indique otra cosa. Como se utiliza en el presente documento, los términos "incluye" y "comprende" son abiertos y se usan como sinónimos. Debe entenderse que los término "un", "una" y "uno" tal como se usan en el presente documento se refieren a "uno o más" de los componentes enumerados. El uso de la alternativa (p. ej., "o") debe entenderse que significa o bien uno, ambos o cualquier combinación de los mismos de las alternativas
A menos que se indique otra cosa, los términos técnicos que se utilizan a lo largo de esta memoria descriptiva son de acuerdo con el uso convencional salvo que se especifique lo contrario. Pueden encontrarse definiciones de términos comunes sobre biología molecular en Benjamin Lewin, Genes V, publicado por Oxford University Press, 1994 (ISBN 0-19-854287-9); Kendrew et al. (eds.), The Encyclopedia of Molecular Biology, publicado por Blackwell Science Ltd., 1994 (ISBN 0-632-02182-9); y Robert A. Meyers (ed.), Molecular Biology and Biotechnology: a Comprehensive Desk Reference, publicado por VCH Publishers, Inc., 1995 (ISBN 1-56081-569-8).
Ejemplos
Ejemplo 1: Síntesis de ácido 4-amino-2,4-dioxobutanoico
Véase, por ejemplo, Meister A., J. Biol. Chem., (1953) 200:571-589.
Ejemplo 2: Tratamiento de plantas de trigo
Este ejemplo muestra que el tratamiento de plantas de trigo con cetosuccinamato, solo o en combinación con otro compuesto estimulante del crecimiento de las plantas, aumenta la biomasa, la longitud de los tallos y las inflorescencias, lo que generalmente se denomina mejora del rendimiento de las plantas o aumento de una característica de crecimiento de una planta.
El grupo de control y los grupos de tratamiento utilizaron Glenn, una variedad de trigo de primavera. El grupo de control y cada uno de los grupos de tratamiento consistió en 15 plantas.
La formulación de control era una solución acuosa base que tenía un tensioactivo (dodecilsulfato de sodio a 700 mg/l; SDS) y humectante (glicerol a 2 ml/l) a pH 7 (en lo sucesivo "solución base").
Las formulaciones de tratamiento contenían la solución base junto con cetosuccinamato (Formulación de tratamiento n.° 1), solución base con L-piroglutamato (Formulación de tratamiento n.° 2) o cetosuccinamato y L-piroglutamato (Formulación de tratamiento n.° 3; una proporción 60:40 de L-piroglutamato:cetosuccinamato). Estas formulaciones se resumen en la Tabla 2 siguiente.
Tabla 2
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El trigo de primavera se plantó el día 1 y se cultivó en un invernadero con una duración de día natural. Todas las plantas se alimentaron con una mezcla completa de nutrientes comercializada (Flora Gro Bloom; GenHydro), que proporcionaba NO3 y NH4 como la fuente de nitrógeno en una proporción de 10:1. Cada grupo se trató diariamente, comenzando el Día 10, mediante pulverizador foliar, con sus respectivas formulaciones.
Aproximadamente 70 días después de la plantación, se contó el número de brotes para el grupo de control y el grupo de Formulación de tratamiento n.° 1 (compuesto de cetosuccinamato solo). El número de brotes/grupo (15 plantas) se muestra en la Tabla 3 siguiente.
Tabla 3
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Los datos de la Tabla 4 muestran que las plantas tratadas con cetosuccinamato (Formulación de tratamiento n.° 1) tenían un mayor número de brotes en comparación con el número de brotes del grupo de control.
Las plantas se recolectaron el Día 91 y se midieron el peso del tejido foliar (en gramos) y el número de inflorescencias/planta. La Tabla 4 siguiente resume las medidas tomadas.
Tabla 4
Figure imgf000011_0002
Los datos de la Tabla 5 muestran que las plantas tratadas con cetosuccinamato solo (Formulación de tratamiento n.° 1), L-piroglutamato solo (Formulación de tratamiento n° 2) y la proporción 60:40 de L-piroglutamato: cetosuccinamato (Formulación de tratamiento n.° 3) mostraban un aumento del peso del tejido foliar en comparación con el grupo de control, y un aumento del número de inflorescencias/planta en comparación con el grupo de control.
Ejemplo 3: Tratamiento de plantas de soja
Este ejemplo muestra que el tratamiento de plantas de soja con cetosuccinamato aumenta la biomasa foliar y de los nódulos, lo que generalmente se denomina mejora del rendimiento de las plantas.
El grupo de control y los grupos de tratamiento utilizaron una variedad de soja comercializada. El grupo de control y cada uno de los grupos de tratamiento consistió en 15 plantas. La formulación de control fue la Solución base (véase el Ejemplo 2). La formulación de tratamiento contenía la Solución base junto con cetosuccinamato (Formulación de tratamiento n° 1). Estas formulaciones se resumen en la Tabla 5 siguiente.
Tabla 5
Figure imgf000012_0003
Las plantas de soja se cultivaron en un invernadero con una duración de día natural. El sustrato de crecimiento fue turba (húmeda), vermiculado para horticultura (húmedo) y arena en volúmenes iguales. El porcentaje de humedad del suelo se mantuvo de aproximadamente 20 % a aproximadamente 30 % de saturación. Todas las plantas se alimentaron semanalmente con una mezcla completa de nutrientes comercializada (Flora Gro) con KCl para sustituir al nitrógeno y CoCb añadido para proporcionar este oligoelemento. El inoculante NDURE® se mezcló con el sustrato antes de sembrar la soja. Cada grupo fue tratado diariamente mediante pulverización foliar 10 después de la siembra/inoculación con sus respectivas formulaciones.
Las plantas se cosecharon 91 días después de la siembra y se midieron el peso del tejido foliar (en gramos) y el peso de los nódulos (mg)/planta. La Tabla 6 siguiente resume las medidas tomadas.
Tabla 6
Figure imgf000012_0002
Los datos de la Tabla 7 muestran que las plantas tratadas con cetosuccinamato solo (Formulación de tratamiento n° 1) mostraban un aumento del peso de tejido foliar en comparación con el grupo de control, y un aumento del peso de los nódulos/planta en comparación con el grupo de control.
Ejemplo 4: Tratamiento de plantas de alfalfa
Este ejemplo muestra que el tratamiento de plantas de alfalfa con cetosuccinamato, solo o en combinación con otro compuesto estimulante del crecimiento de las plantas (p. ej. L-piroglutamato), aumenta la biomasa, lo que generalmente se denomina mejora del rendimiento de las plantas.
El grupo de control y los grupos de tratamiento utilizaron una variedad Ladak de alfalfa. El grupo de control y cada uno de los grupos de tratamiento consistió en 15 plantas. La formulación de control fue la Solución base. Véase el Ejemplo 2. Las formulaciones de tratamiento contenían la solución base junto con cetosuccinamato (Formulación de tratamiento n.° 1), solución base con L-piroglutamato (Formulación de tratamiento n.° 2) o cetosuccinamato y L-piroglutamato (Formulación de tratamiento n.° 3; una proporción 50:50 de L-piroglutamato:cetosuccinamato). Estas formulaciones se resumen en la Tabla 7 siguiente.
Tabla 7
Figure imgf000012_0001
Las plantas de alfalfa se cultivaron en un invernadero con una duración de día natural. Todas las plantas se alimentaron con medios exentos de nitrógeno (Columbia sin nitrógeno). El sustrato de crecimiento fue turba (húmeda), vermiculado para horticultura (húmedo) y arena en volúmenes iguales. El porcentaje de humedad del suelo se mantuvo de aproximadamente 20 % a aproximadamente 30 % de saturación. El inoculante NDURE se mezcló con el sustrato antes de sembrar las semillas de alfalfa. Cada grupo fue tratado diariamente mediante pulverización foliar 10 después de la siembra con sus respectivas formulaciones. Los tratamientos fueron en días alternos.
Las plantas se cosecharon 85 días después de la siembra y se midieron el peso del tejido foliar (en gramos). La Tabla 8 siguiente resume las medidas tomadas.
Tabla 8
Figure imgf000013_0001
Los datos de la Tabla 8 muestran que las plantas tratadas con cetosuccinamato solo (Formulación de tratamiento n.° 1), L-piroglutamato solo (Formulación de tratamiento n° 2) y la proporción 50:50 de L-piroglutamato: cetosuccinamato (Formulación de tratamiento n.° 3) mostraban un aumento del peso del tejido foliar en comparación con el grupo de control.
Ejemplo 5: Medición del contenido de proteína vegetal
La proteína foliar es una indicación de la eficiencia del uso de nitrógeno en las plantas, el potencial que tiene la planta para desarrollarse completamente y maximizar la producción de sus semillas y frutos. También es una medida del valor nutricional del tejido vegetal. Por ejemplo, los tejidos foliares de leguminosas alfalfa se utilizan como forraje para enriquecer la composición proteica de la dieta de un animal. La proteína foliar se medirá en plantas tratadas de acuerdo con la invención y se comparará con plantas de control no tratadas de la misma especie cultivadas en las mismas condiciones y con la misma composición y niveles de nutrientes.
Las muestras de hojas se tomarán de hojas en la misma posición en el dosel y estarán en la misma etapa de desarrollo. Serán hojas completamente expandidas de al menos un tercio del tamaño máximo de hoja para la especie. Las plantas que servirán de ejemplo serán al menos una planta monocotiledónea tal como trigo, arroz o cebada y al menos una planta dicotiledónea tal como soja, alfalfa, lechuga o pimientos. La proteína se medirá utilizando el ensayo de proteínas de Bradford estándar utilizando el reactivo de Bradford de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Este reactivo se basa en el colorante azul brillante G y el complejo de colorante proteico que se forma está relacionado cuantitativamente con la densidad óptica a 595 nm.
Las plantas que se tratan con cetosuccinamato, o un derivado del mismo como se define anteriormente, o en combinación con otro nutriente o compuesto estimulante del crecimiento de las plantas, tendrán una característica de crecimiento de la planta incrementada (por ejemplo, contenido de proteína incrementado) en comparación con una planta no tratada.
Ejemplo 6: Medición del contenido de aminoácidos de la planta
La reserva de aminoácidos libres en las hojas de las plantas tratadas de acuerdo con la invención se comparará con las de las plantas de control no tratadas de la misma especie y se cultivarán en las mismas condiciones de cultivo y proporcionarán la misma composición y niveles de nutrientes. La reserva de aminoácidos reflejará el estado general del metabolismo del nitrógeno en las plantas.
El contenido de la reserva de aminoácidos reflejará la solidez general del metabolismo de una planta y proporcionarán información sobre el flujo a través de ciertas vías de biosíntesis de aminoácidos que son importantes para propiedades tan importantes como protegerse de ciertos tipos de herbicidas. En particular, cualquier agente que mejore la biosíntesis de aminoácidos proporcionará una medida de la protección contra las acciones de los herbicidas que se dirigen a la biosíntesis de aminoácidos. La protección es muy deseable para el cultivo que se va a proteger del herbicida que se utiliza para reducir las malas hierbas que compiten con el cultivo.
Para los herbicidas que se dirigen a la acetolactato sintasa (tal como Osprey), cualquier agente que aumente la biosíntesis de isoleucina y valina proporcionará protección. Lo mismo ocurre con los herbicidas que se dirigen a la biosíntesis de aminoácidos aromáticos, tal como el glifosato, y se esperaría que cualquier agente que aumente la biosíntesis de aminoácidos aromáticos proporcione protección contra estos herbicidas.
Se espera que cualquier agente que estimule la síntesis de glutamina proporcione protección contra los herbicidas que contienen glufosinato, un herbicida dirigido a la glutamina sintetasa. Estos se comercializan con nombres tales como BASTA, RELY, FINALE y otros nombres.
El crecimiento de las plantas tratadas de acuerdo con la invención y los representantes de los herbicidas dirigidos a la biosíntesis de aminoácidos se compararán con las plantas tratadas únicamente con el herbicida. El cetosuccinamato se analizará utilizando el protocolo y la dosis eficaz estándar; el herbicida se utilizará a niveles que van desde menos de hasta su dosis letal recomendada completa. Las dosis de prueba estarán entre el 10 % y el 100 % de la dosis letal recomendada. El crecimiento de las plantas se caracterizará utilizando métodos estándar que incluyen la biomasa final (ya sea de las regiones foliares o de las raíces o de la planta entera) y el seguimiento de la emergencia de hojas, brotes o flores. Las especies de plantas que se analizarán deberán representar monocotiledóneas (trigo, arroz o cebada) y dicotiledóneas (soja, algodón, pimientos, lechugas u otras hortalizas).
Se espera que una planta que se trata, o una semilla de una planta que se trata, o el suelo donde se cultiva una planta que se trata, de acuerdo con la invención, tendrá una característica de crecimiento de la planta incrementada (por ejemplo, biosíntesis de aminoácidos incrementada y/o mejorada) en comparación con una planta sin tratar o una semilla sin tratar o un suelo sin tratar.
Ejemplo 7: Germinación y desarrollo de las plántulas
Método para el tratamiento de semillas
Se añadió la concentración de tratamiento deseada de cetosuccinamato a una solución acuosa de Tween 80 al 0,01 % y el pH se ajustó a neutro con KOH. Las semillas se sumergieron en la solución para mojarlas y se dejaron secar al aire antes de plantar, un proceso que requirió menos de 15 min.
Germinación
En la alfalfa (variedad Ladak) 3 días después del inicio de la germinación sobre una toalla de papel húmeda a 18,3­ 23,8 °C (65-75 °F), se observó el siguiente porcentaje de germinación. Semillas de control sin tratar: 80 %, semillas tratadas con cetosuccinamato 0,1 mM: 88 % y semillas tratadas con cetosuccinamato 1 mM: 93 %. Se utilizaron al menos 30 semillas en cada grupo.
En la soja (variedad Viking) 22 días después del tratamiento y del inicio de la germinación sobre una toalla de papel húmeda a 23,8-29,4 °C (75-85 °F), se observó el siguiente porcentaje de germinación. 2 de los 20 controles habían roto el pericarpio mientras que 9 de las 20 semillas tratadas con cetosuccinamato (10 mM) habían roto el pericarpio.
24 horas después del tratamiento, 6 de los 20 controles habían roto el pericarpio y 12 de las 20 semillas tratadas con cetosuccinamato habían roto el pericarpio.
Emergencia de plántulas en invernadero
Soja (variedad Viking)
Las semillas se plantaron en vermiculita, arena, turba (1:1:1) en el invernadero y se siguió la emergencia de las plántulas. La humedad en el sustrato de germinación/crecimiento se mantuvo entre el 15-20 % de saturación. La temperatura en el invernadero variaba entre 22,2-27,7 °C (72-82 °F). Bradyrhizobium japonicum (inóculo comercial) se mezcló en el sustrato antes de plantar.
Tres días después de la plantación se observó la siguiente emergencia de plántulas. Doce controles de 20 habían emergido del suelo. De las tratadas con cetosuccinamato (1 mM) habían emergido 16 de 20.
Alfalfa (variedad Ladak)
Las semillas se plantaron en vermiculita, arena, turba (1:1:2) en el invernadero y se siguió la emergencia de las plántulas. La temperatura en el invernadero variaba entre 22,2-27,7 °C (72-82 °F). Se mezcló un inóculo de Sinorhizobium meliloti (inóculo comercial) en el sustrato antes de plantar.
Aproximadamente 3 días después de la plantación, se observó la siguiente emergencia de plántulas. Control 58 %; Tratadas con cetosuccinamato (1 mM) 79 %.

Claims (22)

REIVINDICACIONES
1. Un método para aumentar una característica de crecimiento de una planta o para aumentar la eficiencia de uso de un nutriente de una planta, o mejorar la capacidad de una planta para superar el estrés que comprende
aplicar una composición que comprende cetosuccinamato, cetosuccinamato dimérico, 3-carbamoil-2,4-dihidroxi-6-oxo-piperidin-2,4-dicarboxilato; ácido 4-amino-2,4-dioxobutanoico; ácido (S)-4-oxo-2-azetidincarboxílico; ácido (R)-4-oxo-2-azetidincarboxílico; ácido 4,8-dioxo-1,5-diazocan-2,6-dicarboxílico; o ácido 2,6-dihidroxi-4,8-dioxo-1,5-diazocan-2,6-dicarboxílico o una sal del mismo, a la planta o a un material de propagación de la planta.
2. El método de la reivindicación 1, en donde el cetosuccinamato, cetosuccinamato dimérico, 3-carbamoil-2,4-dihidroxi-6-oxo-piperidin-2,4-dicarboxilato; ácido 4-amino-2,4-dioxobutanoico; ácido (S)-4-oxo-2-azetidincarboxílico; ácido (R)-4-oxo-2-azetidincarboxílico; ácido 4,8-dioxo-1,5-diazocan-2,6-dicarboxílico; o ácido 2,6-dihidroxi-4,8-dioxo-1,5-diazocan-2,6-dicarboxílico o una sal del mismo, se aplica al follaje.
3. El método de la reivindicación 1, en donde el cetosuccinamato, cetosuccinamato dimérico, 3-carbamoil-2,4-dihidroxi-6-oxo-piperidin-2,4-dicarboxilato; ácido 4-amino-2,4-dioxobutanoico; ácido (S)-4-oxo-2-azetidincarboxílico; ácido (R)-4-oxo-2-azetidincarboxílico; ácido 4,8-dioxo-1,5-diazocan-2,6-dicarboxílico; o ácido 2,6-dihidroxi-4,8-dioxo-1,5-diazocan-2,6-dicarboxílico o una sal del mismo, se aplica a una semilla.
4. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la aplicación es antes de la emergencia o después de la emergencia.
5. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la característica del crecimiento es la biomasa, peso del tejido foliar, número de nodulación, masa de nodulación, número de inflorescencias, número de brotes, tasa de germinación, tasa de emergencia de las plántulas o una combinación de las mismas.
6. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la composición es una solución acuosa, una solución no acuosa, una suspensión, un gel, una espuma, una pasta o una emulsión.
7. El método de la reivindicación 6, en donde la composición es una formulación acuosa.
8. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la composición es un polvo, un polvo fino o un sólido.
9. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la composición comprende además un tensioactivo, un humectante, un adyuvante, un antioxidante, un estabilizante, un macronutriente vegetal, un micronutriente vegetal, un pesticida, un fungicida, un antivírico, un antibacteriano, un herbicida o una combinación de los mismos.
10. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la composición además comprende un compuesto estimulante del crecimiento de las plantas.
11. El método de la reivindicación 10, en donde el compuesto estimulante del crecimiento de las plantas se selecciona del grupo de ácido (R)-2-hidroxi-5-oxopirrolidin-2-carboxílico, ácido (S)-5-oxopirrolidin-2-carboxílico y combinaciones de los mismos.
12. El método de la reivindicación 10 o la reivindicación 11, en donde la proporción entre cetosuccinamato, cetosuccinamato dimérico, 3-carbamoil-2,4-dihidroxi-6-oxopiperidin-2,4-dicarboxilato; ácido 4-amino-2,4-dioxobutanoico; ácido (S)-4-oxo-2-azetidincarboxílico; ácido (R)-4-oxo-2-azetidincarboxílico; ácido 4,8-dioxo-1,5-diazocan-2,6-dicarboxílico; o ácido 2,6-dihidroxi-4,8-dioxo-1,5-diazocan-2,6-dicarboxílico, y el compuesto estimulante del crecimiento de las plantas es de aproximadamente 50:50 a aproximadamente 40:60.
13. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el derivado de cetosuccinamato es 3-carbamoil-2,4-dihidroxi-6-oxopiperidin-2,4-dicarboxilato; ácido 4-amino-2,4-dioxobutanoico; ácido (S)-4-oxoazetidin-2-carboxílico; ácido 4,8-dioxo-1,5-diazocan-2,6-dicarboxílico; o una combinación de los mismos.
14. Una composición que comprende
cetosuccinamato, cetosuccinamato dimérico, 3-carbamoil-2,4-dihidroxi-6-oxopiperidin-2,4-dicarboxilato; ácido 4-amino-2,4-dioxobutanoico; ácido (S)-4-oxo-2-azetidincarboxílico; ácido (R)-4-oxo-2-azetidincarboxílico; ácido 4,8-dioxo-1,5-diazocan-2,6-dicarboxílico; o ácido 2,6-dihidroxi-4,8-dioxo-1,5-diazocan-2,6-dicarboxílico o una sal del mismo;
y
un compuesto estimulante del crecimiento de las plantas.
15. La composición de la reivindicación 14, en donde la formulación es una solución acuosa, una solución no acuosa, una suspensión, un gel, una espuma, una pasta o una emulsión.
16. La composición de la reivindicación 15, en donde la composición es una formulación acuosa.
17. La composición de la reivindicación 14, en donde la composición es un polvo, un polvo fino o un sólido.
18. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17, en done la proporción entre el compuesto estimulante del crecimiento de las plantas y el cetosuccinamato, cetosuccinamato dimérico, 3-carbamoil-2,4-dihidroxi-6-oxopiperidin-2,4-dicarboxilato; ácido 4-amino-2,4-dioxobutanoico; ácido (S)-4-oxo-2-azetidincarboxílico; ácido (R)-4-oxo-2-azetidincarboxílico; ácido 4,8-dioxo-1,5-diazocan-2,6-dicarboxílico; o ácido 2,6-dihidroxi-4,8-dioxo-1,5-diazocan-2,6-dicarboxílico, o la sal del mismo es de aproximadamente 50:50 a aproximadamente 40:60, en donde el uso del término "aproximadamente" significa la media ± 20% del intervalo indicado.
19. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18, en donde el compuesto estimulante del crecimiento de las plantas se selecciona del grupo de ácido (R)-2-hidroxi-5-oxopirrolidin-2-carboxílico, ácido (S)-5-oxopirrolidin-2-carboxílico y combinaciones de los mismos.
20. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 19, en donde el derivado de cetosuccinamato es 3-carbamoil-2,4-dihidroxi-6-oxopiperidin-2,4-dicarboxilato; ácido 4-amino-2,4-dioxobutanoico; ácido (S)-4-oxoazetidin-2-carboxílico; ácido 4,8-dioxo-1,5-diazocan-2,6-dicarboxílico; o una combinación de los mismos.
21. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 20, que comprende además un microbio.
22. La composición de la reivindicación 21, en donde el microbio es un microbio fijador de nitrógeno o una microrriza.
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