本發(fā)明涉及通過UV暴露來提高作物產(chǎn)量和/或作物質(zhì)量的方法。

背景技術(shù)：

過去，用于提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量的方法通常依賴于化肥及其他化學品，或用于選擇有益性狀的遺傳育種計劃。或者，幾乎一直采用作物生長期間的環(huán)境因素如溫度或灌溉的細心操作或控制來提高作物產(chǎn)出。

這些系統(tǒng)具有某些優(yōu)點，但也存在某些缺點。

例如，化肥和化學品可導致環(huán)境污染，向作物施用費錢費時，并且經(jīng)常遭到消費者的反對。

遺傳育種具有許多優(yōu)點，但它可能是個緩慢的過程，并且經(jīng)常難以控制表型結(jié)果。例如，當一種商業(yè)上重要的性狀(如抗病性)有可能得到改善時，其代價可能是有害的性狀如味道或顏色。

最后，收獲前生長條件的仔細控制當然重要。然而，不管這種生長條件控制如何，不夠茁壯的植物仍經(jīng)常死于室外環(huán)境的應激，而這導致產(chǎn)量的凈損失。

以往，UV照射被視為對植物秧苗的有害處理。然而，最近幾年，研究已集中在采用紫外(UV)照射和可見光處理某些植物以改善防御/保護機制。

Behn等人的論文¹表明，生菜秧苗暴露于經(jīng)濾光的自然陽光(含UV-B、UV-A和可見光)導致了改善的耐逆性，但作為代價，導致了生物質(zhì)積累的損失，這被認為是由碳水化合物底物從生長向次級代謝(即，保護機制)的重新定向所導致的。當植物顯示出改善的防御/保護時，作物產(chǎn)量和質(zhì)量降低。

WO 2012/085336描述了用于遞送UV-A(315-400nm)、UV-B(280-315)、紫光和藍光(400-500nm)以及紅光和遠紅(600-800nm)光的組合的裝置，任選地其還與綠光和黃光(500-600nm)組合。該裝置用于處理樹苗，并且提示這防止了為了植物生長將植物從室內(nèi)環(huán)境移動至室外環(huán)境時的移植休克(transplantation shock)。具體而言，其公開了該裝置的處理縮短了樹苗的生長周期、提高了活苗的比例，并省去了生長過程中的一個工作階段(例如，不再需要遮陽簾)，因此提高了秧苗培育的經(jīng)濟性。然而，WO 2012/085336僅著眼于秧苗存活力和秧苗培育的經(jīng)濟性，并未著眼于提高作物產(chǎn)量和/或質(zhì)量。此外，其依賴于多個UV波段，這可能使處理過程變得復雜，并且/或者可能導致非所需的性狀，例如在Behn等人的論文中描述的那些。本說明書中引用的包括任何專利或?qū)＠暾堅趦?nèi)的所有參考文獻均在此通過引用并入本文。不承認任何參考文獻構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。對參考文獻的討論陳述了其作者的主張，申請人保留質(zhì)疑所引用文件的準確性和相關(guān)性的權(quán)利。應當明確理解，雖然本文提到了一些現(xiàn)有技術(shù)出版物，但該提及并不構(gòu)成承認任意這些文件形成新西蘭或任何其他國家的本領(lǐng)域公知常識的一部分。

在整個說明書中，詞語“包含”或其變化形式，如“包括”或“含有”，將被理解為暗示包括所述元素、整數(shù)或步驟，或元素、整數(shù)或步驟的組，但不排除任何其他元素、整數(shù)或步驟，或元素、整數(shù)或步驟的組。

本發(fā)明的目標是解決上述問題或至少為公眾提供有用的選擇。

通過僅僅作為例子而給出的后續(xù)說明，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點將更為明顯。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種處理植物秧苗以提高長期抗逆性(hardiness)并且/或者提高作物產(chǎn)量和/或作物質(zhì)量的方法，

其特征在于在后續(xù)生長階段之前，將所述植物秧苗暴露于具有僅在280-310nm之間的至少一個波長的紫外(UV)照射的步驟。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于向植物秧苗施加紫外(UV)照射的裝置，

其特征在于所述裝置被配置用于施加具有僅在280-310nm之間的至少一個波長的紫外(UV)照射。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種提高長期抗逆性和/或作物產(chǎn)量和/或作物質(zhì)量的方法，

其包括以下步驟：

(a)在后續(xù)生長階段之前，將一個或多個植物秧苗暴露于具有僅在280-310nm之間的至少一個波長的紫外(UV)光，

其特征進一步在于以下步驟：

(b)選擇或確定一個或多個植物秧苗的合適的抗逆性水平以進行后續(xù)生長階段。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了已使用本文所述的方法處理的植物秧苗、植物或可收獲的作物。

發(fā)明構(gòu)思和優(yōu)點的簡要概述

令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，這種處理植物秧苗的方法將提高作物產(chǎn)量和/或質(zhì)量。在用UV-B光譜中的特定波長處理植物秧苗與商業(yè)上重要的作物產(chǎn)量和質(zhì)量之間觀察到直接相關(guān)。這組波長的一部分并未在到達地球表面的陽光中發(fā)現(xiàn)，因此與使用自然陽光的任何形式的處理是有區(qū)別的。

此外，該處理似乎還實現(xiàn)了對應激如非生物性和生物性應激的期望或提高的抗逆性(即保護)。

例如，在初步試驗中，在黃瓜秧苗初始UV處理后12天的最終收獲時，在黃瓜的較老植物中顯示出對寒冷應激的抗性/保護增加(非生物性應激降低)。

作為另一個實例，在綠葉生菜(green lettuce)中，即便是較老植物，也顯示出對真菌病害的抗性增加(生物性應激降低)。這說明了UV處理在較老植物中的后續(xù)保護作用。重要的是，在這兩個實例中，收獲時的作物產(chǎn)量也得到提高。因此，本發(fā)明提供了提高的抗逆性，并且與Behn等人的論文不同，本文還提供了提高的作物產(chǎn)量和質(zhì)量。Behn等人的論文的教導與本發(fā)明的結(jié)果相去甚遠，因為其將讀者引向UV處理會導致植物以作物產(chǎn)量增加受損為代價建立保護機制。

此外，與Behn等人的論文不同，本發(fā)明的處理僅需要在一個確定的光譜中(特別是只需要該光譜的子集)的UV照射，而Behn等人的論文具有經(jīng)由經(jīng)濾光的自然陽光在UV-A、UV-B和可見光中的不經(jīng)控制的處理。目前并不清楚什么生化機制可能導致本發(fā)明中觀察到的結(jié)果，但或許也包括Behn等人的論文中的那些，因為與植物生長和保護有關(guān)的生物化學是復雜的，并且仍遠未被完全了解。

與用于提高抗逆性(例如，為避免移植休克)的現(xiàn)有技術(shù)廣譜UV處理方法不同，本發(fā)明采用僅在一個UV光譜內(nèi)(在UV-B內(nèi))的處理，這可以顯著簡化所需的處理過程和設(shè)備。

此外，許多處理利用陽光作為UV-B、UV-A和可見光的來源，導致缺少劑量的特異性，從而經(jīng)常產(chǎn)生不希望的和/或不可預測的結(jié)果。由于在處理中僅使用了單一確定波段中的具體波長，因此本發(fā)明得以避免這種不可預測性。這并不排除該植物秧苗可以在處理過程中暴露于其他背景光，但這不一定構(gòu)成該處理的一部分。

發(fā)明人驚訝地發(fā)現(xiàn)，使用在280-310nm之間的UV-B照射內(nèi)的特定且狹窄集中的范圍中的波長導致有益的結(jié)果。換言之，約310nm以上的UV-B光譜部分不產(chǎn)生觀察到的有益結(jié)果。如將進一步討論的，該UV-B光譜包括280nm至約315nm(然而，UV波段之間所定義的分隔是近似的，并且受制于文獻中的至少兩個常見變量，即包括UV-B上限320nm²)。在UV-B光譜內(nèi)的更廣泛的處理或不經(jīng)控制的UV處理可導致有害的結(jié)果是有可能的。發(fā)明人得到的初步結(jié)果支持該結(jié)論。

植物的長期抗逆性是指在收獲前，對植物的生長階段期間遭遇的應激如天氣災害、陽光照射、病害和/或蟲害襲擊的提高的抗性。不希望被理論約束，收獲時作物產(chǎn)量和/或質(zhì)量提高的商業(yè)上的最終結(jié)果被認為至少部分歸因于由該處理導致的長期抗逆性的提高。無論如何，作為該處理方法的結(jié)果，觀察到提高的作物產(chǎn)量和/或質(zhì)量的最終結(jié)果。

此外，發(fā)現(xiàn)使用在UV-B范圍外的UV照射(例如UV-A或UV-C波長)不會導致相同的結(jié)果。初步研究(未示出)支持此結(jié)論。同樣，在最佳實施方式部分中提供的初步研究顯示，當從UV-B光譜移出而進入例如UV-A光譜(400至315nm)時，有益效果將大幅降低或完全消失。

本發(fā)明旨在幫助因改善的味道、大小、形狀、顏色、質(zhì)地、外觀、保質(zhì)期和/或承受收獲后處理的能力而提高作物質(zhì)量。本發(fā)明的另一優(yōu)點是追蹤、選擇或預測在所述UV處理后將表現(xiàn)出提高的抗逆性和/或作物產(chǎn)量/質(zhì)量的植物的能力。這可能對減少收獲前的植物損耗是有益的，并因此提高了作物質(zhì)量和/或產(chǎn)量。

定義和優(yōu)選實施方案

在整個說明書中，短語“在后續(xù)生長階段之前”應被視為意指在植物秧苗被轉(zhuǎn)移至室外環(huán)境之前，或在一些情況下，根據(jù)植物秧苗的年齡、大小及其他特征或環(huán)境特性在特定時間點被保留在室內(nèi)。植物的生長階段通常是植物在收獲前展現(xiàn)出向成熟植物的明顯生長和發(fā)育的階段。

在整個說明書中，術(shù)語“抗逆性”應被視為意指植物承受或幫助保護免受作物生產(chǎn)期間的一種或多種應激的能力，并且其可導致收獲時更加期望的植物產(chǎn)量和/或質(zhì)量。

在整個說明書中，術(shù)語“植物秧苗”應被視為意指從種子發(fā)芽后的幼小植物。植物秧苗可以是蔬菜、水果、樹木、灌木、草本植物(herb)、原草(grass origin)等的秧苗。

在整個說明書中，術(shù)語“植物”應被視為意指最終用于作物或其他應用的成熟的植物秧苗。

雖然本發(fā)明具有針對蔬菜和水果作物生產(chǎn)的具體應用，但還可能可使用本發(fā)明提高其他類型植物如樹木、禾草(grass)、花、草本植物等的抗逆性。為簡單起見，本說明書的剩余部分將提及作物生產(chǎn)(特別是蔬菜)，然而應該理解這并非意在限制。

在整個說明書中，術(shù)語“作物”應被視為意指在其生長階段中的一些時間點通過人或機器收獲以供進一步使用或人類消費的栽培植物。然而，應理解，本方法針對禾草、樹木等的應用可以僅僅用于提高抗逆性，而沒有任何收獲的意圖。

在整個說明書中，術(shù)語“室內(nèi)”應被視為意指處所(housing)，通常是溫室、塑料大棚、沒有墻壁的遮陽布，或可使用人工照明的完全室內(nèi)系統(tǒng)。

在溫室的實例中，其可包括透明的墻壁和/或頂棚以允許自然光進入。可利用室內(nèi)處所允許進行最初的發(fā)芽和秧苗發(fā)育階段，并且在室外環(huán)境中的后續(xù)生長階段之前，在本發(fā)明的UV照射暴露期間予以使用。

優(yōu)選地，植物秧苗的處理在室內(nèi)進行。

在室內(nèi)進行處理的優(yōu)點是其可以在植物秧苗特別脆弱時幫助調(diào)節(jié)狀態(tài)。此外，其意味著用于施加UV處理的裝置可以被更好地保護和保障。然而，根據(jù)待處理的秧苗的情況和類型，可能本發(fā)明的處理還可以在室外環(huán)境下進行。

在整個說明書中，術(shù)語“移植”應被視為意指將植物秧苗轉(zhuǎn)移至室外環(huán)境如田地中以允許在最終收獲該作物之前繼續(xù)生長的行為。術(shù)語移植休克具體指植物在移植時遭受的應激或休克，例如，由于所觀察到的室內(nèi)與室外環(huán)境之間的不同陽光暴露導致的陽光休克。

在整個說明書中，術(shù)語“紫外(UV)照射”應被視為意指波長比可見光短但比X射線長并且在10nm至400nm(對應于3eV至124eV)范圍之間的電磁輻射。紫外(UV)照射光譜被認為是人類不可見的，因此有別于在約400nm至700nm的光譜中的可見光。

紫外光譜可進一步分解成UV-A(400-320nm)、UV-B(320-280nm)和UV-C(280-100nm)。

應理解，將LED燈配置用于施加例如以290nm為中心的峰值輻照波長的光。

與現(xiàn)有技術(shù)相反，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，將其他UV波長如UV-A或UV-C與特定的UV-B處理組合使用，被認為對于提供在提高的抗逆性和/或作物質(zhì)量以及/或者產(chǎn)量方面觀察到的有益效果而言是不必要的(并且實際上可能是有害的)。此外，280-310nm UV-B處理之外的其他波長無法替代觀察到的有益效果。因此，相對于使用超過一種光譜中的多個波長的處理方法，這體現(xiàn)了顯著的優(yōu)勢。

優(yōu)選的處理方案

應理解，優(yōu)選的劑量方案可以變化并且考慮到多個參數(shù)，包括：

-秧苗的類型，

-UV光的強度(W m^-2s^-1)，

-處理時長(天)，以及

-處理過程中每次UV施加之間的休息期(開啟/關(guān)閉)。

例如，可保持處理時長短至約2-4天，但因此可在處理期中使用更高強度的UV照射來提供充足的劑量。一種考慮是更高的強度將更可能導致秧苗損傷，因此在每次施加過程中足夠長的休息期可能是特別有用的。此外，與藍色和紅色可見光共同施加(如將在下文中討論的)可能是特別有用的。

此外，應理解，可改變UV暴露時間、秧苗在發(fā)芽后暴露于UV的時機、溫度、周期數(shù)、具體的UV波長中的每一個以適應不同的植物品種，但這仍保持在本發(fā)明的精神之內(nèi)。

優(yōu)選地，本方法包括將植物秧苗暴露于UV光約2-15天。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，對于大多數(shù)秧苗類型，少于約兩天的處理無法提供充足的劑量。超過約15天的處理沒有提供任何實際的優(yōu)勢，并且在商業(yè)上將更多地成為不必要的負擔。

更加優(yōu)選地，本方法包括將植物秧苗暴露于UV光約4至7天。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在4至7天之間的處理提供了有益的時間范圍，同時還控制劑量中的其他因素，如UV強度，以避免對秧苗的不必要的損傷。優(yōu)選地，本方法包括將植物秧苗暴露于循環(huán)的UV光暴露。

在一個實例中，UV暴露可以按照為期七天的約12小時開啟、12小時關(guān)閉的方式予以提供。在另一個實例中，可以在一周內(nèi)每天提供10分鐘的UV暴露。應理解，不同的條件可以適應不同的植物品種和/或種植者期望的特定結(jié)果。

優(yōu)選地，本方法包括在處理期間將溫度維持在約12℃至35℃之間。

這可能對在處理階段中避免溫度對秧苗的損傷是有用的。

優(yōu)選地，本發(fā)明包括暴露于約280-305nm之間的UV波長。

令人驚訝地，初步結(jié)果顯示，在較窄的UV-B光譜帶內(nèi)，特別是在280-305nm之間，有益效果是最明顯的。

超過305nm仍觀察到有益結(jié)果，但在繼續(xù)移動超過約310nm的波長后，該有益結(jié)果急劇下降。

例如，峰值為319nm的UV光處理仍在光譜的UV-B波段范圍內(nèi)，但似乎未產(chǎn)生期望的效果。本發(fā)明令人驚訝地使用了在UV-B光譜的短波范圍內(nèi)的波長，其中一部分存在于到達地球表面的陽光的自然光譜之外。在試驗中，未觀察到UV-A光譜中的UV處理(354nm處)對提高抗逆性有效，UV-C光譜中的處理亦然(270nm處；數(shù)據(jù)未示出)。

更優(yōu)選地，本發(fā)明包括暴露于約280-290nm之間的峰值UV波長。

在初步試驗中，采用峰值在280-290nm之間的UV光處理顯示出最令人滿意的結(jié)果。

應理解，該處理方法實際上可能僅包括在280-310nm之間的特定波長(或至少波長峰值)，因此，提供期望的效果無須覆蓋整個范圍。

同樣，應理解，本發(fā)明的關(guān)鍵在于，該處理包括在僅280-310nm內(nèi)的至少一個峰值波長，但由于由UV-B照射導致的鐘形曲線峰，所施加的該UV光中的極少量可部分超出280-310nm的范圍。應認為所描述的本發(fā)明包含這樣的不明顯的背景照射。該作用將是微小的，并且將被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解為對本發(fā)明的益處沒有真正的影響。

任選地，在對給定植物物種的方法處理期間，可在280–310nm范圍內(nèi)改變波長。同樣地，可以同時施加在UV-B光譜內(nèi)的不同波長的組合。

優(yōu)選地，本方法還包括將植物秧苗暴露于在400至800nm范圍內(nèi)的可見光。該可見光可以與UV光同時施加或單獨施加。

值得注意的是，可見光不是UV光，因此可與處理中采用UV-B和UV-A兩者的Behn等人的論文和WO 2012/085336中的現(xiàn)有技術(shù)處理相區(qū)別。

包含可見光被認為特別有益于幫助防止可能由根據(jù)本發(fā)明的UV暴露導致的對植物的任何DNA損傷。它還可以幫助使得通過UV暴露獲得的有益的抗逆性特征占優(yōu)勢。

優(yōu)選地，該處理包括400至500nm，或更優(yōu)選455至492nm之間的藍色可見光。

藍色可見光被認為特別有益于幫助避免UV損害DNA的潛在有害作用。換言之，藍光被認為有利于光修復。

優(yōu)選地，該處理包括655-680nm之間的紅色可見光。

紅色可見光的益處是對植物生長的互補效應，如莖桿生長的調(diào)節(jié)。紅光是本方法的有用但非必需的元素。

同樣，處理條件可取決于所采用裝置的類型，因為特定的裝置在施加UV光方面可能特別有效。

針對不同秧苗類型的應用

優(yōu)選地，植物秧苗選自水果和蔬菜。

優(yōu)選地，植物秧苗選自綠葉生菜、紅葉生菜、番茄、黃瓜、西蘭花、草本作物和茄子。

雖然并不限于這些作物，但申請人已經(jīng)清楚地說明了由所請求保護的處理方法導致的作物產(chǎn)量和/或質(zhì)量的提高。這些作物還代表了特別適用該方法的商業(yè)上重要的作物。然而，基于這樣的示例，顯然該方法還可不受限制地適用于多種其他的作物類型。

裝置

應理解，用于實施本發(fā)明的裝置可以是根據(jù)由同一申請人于2014年2月10日在先提交的新西蘭專利申請?zhí)?21039描述的裝置，該在先申請的全部內(nèi)容在此通過引用并入本申請。

如NZ 621039中描述的本申請人的裝置具有施加除本發(fā)明中描述的處理之外的多種處理的能力。然而，可以依照本文所述的方法配置該裝置來專門處理植物秧苗，并且認為它是用起來特別有用的裝置。

具體而言，該裝置具有施加預定的UV劑量方案(如本申請中描述的那些)的能力，并且其中可以容易地調(diào)整和控制在本發(fā)明中優(yōu)選使用的參數(shù)。

優(yōu)選地，該裝置包括移動式傳送帶，該傳送帶在處理期間改變至少一個光發(fā)射器與目標區(qū)域的相對位置。在最佳實施方式中，我們將其稱為移動陣列光處理。

以這種方式，當傳送帶使光發(fā)射器的位置移動時，可以在處理階段中方便地和準確地處理大量的植物秧苗。

優(yōu)選地，該裝置經(jīng)由發(fā)光二極管(LED)施加根據(jù)本發(fā)明的UV光。

此外，本申請人的裝置具有共同施加可見光的能力，由于以上討論的原因，該能力是有益的。

定量或預測抗逆性和/或提高的作物產(chǎn)量或質(zhì)量的潛在方法

應理解，存在一系列可用于評估幼小植物的方法，但目前不存在單個且完全有效的方法，特別是當與如本文所述使用UV光促進作物在收獲時的產(chǎn)量和/或質(zhì)量有關(guān)時。

用于評估本發(fā)明的益處的一種這樣的方法是如下文詳細描述的“抗逆性指數(shù)”。這是一種與植物響應于該處理的關(guān)鍵組合生理變化有關(guān)的、用于評價秧苗對UV光的響應的集成方法。換言之，觀察到同時出現(xiàn)的幾種關(guān)鍵生理響應是植物已經(jīng)以某種方式響應了處理的一種指示，該方式對長期植物生長及隨后提高的作物產(chǎn)量和/或質(zhì)量應當是有益的。

應理解，不同作物類型、品種和生長位置的秧苗可能需要修正的抗逆性指數(shù)，以便充分評價這些特定秧苗中的抗逆性。對于抗逆性指數(shù)的修正可包括根據(jù)需要與其他秧苗或生長環(huán)境變量的整合。

抗逆性指數(shù)

在整個說明書中，術(shù)語抗逆性指數(shù)根據(jù)下面提供的算式來定義，

其中：

H＝抗逆性

SDW＝幼苗(shoot)干重

SSLW＝幼苗比葉重

SLA＝幼苗葉面積

^T＝經(jīng)處理的植物；并且

^N＝未處理的植物。

幼苗比葉重(SSLW)被定義為每單位葉面積的葉干重的比值，而術(shù)語幼苗葉面積(SLA)被簡單地定義為葉面積。

此外，應理解，“1/SLA”函數(shù)的使用可以僅僅是為了提供正的H值以方便引用，而并非是本發(fā)明必需的。

沒有該1/SLA函數(shù)，在某些情形下H值可能更難理解(但并非不可能)。這是因為在一些情況下，H值可能隨抗逆性提高而降低。當由于根據(jù)本發(fā)明的UV暴露導致植物的幼苗葉面積(SLA)增加時，可能出現(xiàn)此結(jié)果。在一些植物品種中，這種SLA的增加可被視為抗逆性的提高。

但是，在其他植物品種中，UV處理可導致SLA增加，這可能實際上提高了該品種的抗逆性。在這樣的情況下，如下所示調(diào)整抗逆性指數(shù)以使得SLA不是1/SLA可能是有益的。

無論如何，顯然抗逆性指數(shù)是可以調(diào)整的，并且可以能夠解釋植物品種中的這些差異。

例如，可將H值在3.01至15之間的植物秧苗鑒定為在處理后表現(xiàn)出提高的抗逆性的植物秧苗。

下限H值3.01反映了三個值中的每一個均應該展現(xiàn)出大于或等于1的值，從而反映出由UV處理造成的植物秧苗的積極變化。因此，H值15代表了對植物抗逆性的非常顯著的提高或預測。

3.01至15的H值范圍被認為是有益的，因為該范圍對應于更可能承受室外環(huán)境中的典型應激的總體植物特性。

即使很小的H值增加也可能意味著相當大的相對抗逆性特性的提高。例如，H值增加0.1表明相對抗逆性提高10％。

應理解，測量H值通常需要破壞植物秧苗。因此，在選擇批次或從一個批次中選擇單個植物秧苗之前，可使用來自一個批次的單個測試秧苗確定該批次的代表性H值。

定量或預測抗逆性和/或提高的作物產(chǎn)量或質(zhì)量的備選方法

用于評估或預測抗逆性和/或收獲時的作物產(chǎn)量的備選方法包括：

-相對生長速率，或“RGR”(第一與第二時間點之間的生長參數(shù)變化除以時間點之間的天數(shù)，相對于第一時間點時的原始大小而表示)(這經(jīng)常用于測量收獲時間點時的實際作物產(chǎn)量)

-引入葉子的酚類化學物質(zhì)含量的增加；

-引入秧苗光合健康的提高；和/或

-引入秧苗下胚軸長度的減少。

申請人已在紅葉生菜、黃瓜、蕃茄、茄子和綠葉生菜中進行了初步試驗。

發(fā)現(xiàn)如本文所述的處理方法以及抗逆性指數(shù)和/或RGR的使用對于說明與抗逆性和/或后續(xù)提高的作物產(chǎn)量或質(zhì)量有關(guān)的有益結(jié)果是特別有用的。另外，該方法允許這樣的機制，該機制用于選擇經(jīng)歷相同或相似UV處理的秧苗或相關(guān)秧苗以進行后續(xù)生長階段，或使用特定UV劑量方案以進行后續(xù)秧苗處理。

例如，顯示出開始具有增加的抗逆性指數(shù)的秧苗通常隨后繼續(xù)提供作物產(chǎn)量和質(zhì)量的提高。

或者，可根據(jù)初步試驗的RGR微調(diào)后續(xù)處理，以進一步改善結(jié)果。優(yōu)點總結(jié)

-提供有益結(jié)果僅需要使用在特定波長范圍內(nèi)的UV-B；

-觀察到該方法有利地提高多種植物的作物產(chǎn)量和/或質(zhì)量；

-觀察到該方法增加秧苗干重、增加葉重或比葉重并且/或者減少葉面積；

-該方法還顯示保護植物免受包括天氣災害、病害和蟲害襲擊在內(nèi)的應激，否則該應激可能對脆弱的植物是有害的。

-在初步研究中觀察到該方法對多種植物很好地起效。

附圖簡述

通過以下僅作為示例給出的說明并且參考附圖，本發(fā)明的進一步的方面將變得更為明顯，在附圖中：

圖1對UV光譜的分析，以提供有益的抗逆性結(jié)果

用于實施本發(fā)明的最佳實施方式

實施例1-UV光提高抗逆性和/或作物產(chǎn)量的實例應用

使綠葉生菜在蛭石中發(fā)芽，當子葉出現(xiàn)時將其轉(zhuǎn)移至標準的盆栽混合土中。在400μmol m^-2s^-1的可見光強度下以14hr/10hr光/暗的光周期將植物保持10天。

然后，使用LED(發(fā)光二極管)陣列將植物暴露于峰值為290nm的窄帶UV劑量下。同時，使用LED(發(fā)光二極管)陣列將一部分相同的生菜植物群體暴露于峰值在354nm的窄帶UV劑量下。

在暴露于背景可見光的同時，將植物暴露于UV劑量達七天。在七天的UV處理結(jié)束時，將植物種植在鄰近的室外場地位置處的旋耕(rotivated)土壤床中，其中選擇那些破壞性地收獲的植物以用于評價平均抗逆性指數(shù)(H)的三個測定的變量。

然后將植物留在場地位置，經(jīng)受場地天氣條件為期11周。在場地生長11周結(jié)束時評價重復的六株植物的總幼苗鮮重，即莖和葉的合重。總幼苗鮮重是許多作物植物的最終收獲產(chǎn)量大小的關(guān)鍵指標。

結(jié)果在以下表1中示出。很明顯，與用354nm的UV光(在UV-B光譜外)處理的樣品相比，根據(jù)本發(fā)明用290nm的UV光處理的樣品顯示出在場地中11周時的總幼苗鮮重的顯著增加。

相比而言，在7天UV處理階段結(jié)束時，根據(jù)本發(fā)明利用抗逆性指數(shù)確定的H值顯示將提供對長期植物抗逆性以及作物產(chǎn)量和/或質(zhì)量的有效預測和/或選擇方法。

在該實施例中，與以354nm處理的樣品的H值2.96相比，根據(jù)本發(fā)明以290nm處理的樣品的H值為3.04。兩個樣品之間0.08的差異對應于抗逆性提高約10％的預測。該預測與從溫室轉(zhuǎn)移后11周時在場地中觀察到的初步結(jié)果良好對應。

雖然在初步研究中僅測試了生菜，但預計許多其他作物和/或其他植物會表現(xiàn)出所觀察到的相同有益結(jié)果。正在許多蔬菜作物和草本植物中進行繼續(xù)試驗，以進一步在不同物種中例證本發(fā)明。

表1.植物抗逆性響應(6株植物的平均值±1個標準誤差)

*表示根據(jù)t-檢驗，與354nm處理相比顯著提高(P<0.05)。

實施例2-綠葉生菜病害和場地評估的鮮重

在(根據(jù)本發(fā)明)UV處理后24小時，將如上所述生長的綠葉生菜秧苗種植在帶有核盤菌(Sclerotina)真菌病的生菜場地種植位置。根據(jù)新西蘭專利申請?zhí)?21039，使用移動式光陣列處理方法。UV劑量方案包括在2周大的植物中使用0.16798W m^-2s^-1[峰值波長為303nm]處理7天(12小時開啟/12小時關(guān)閉)。

在UV處理結(jié)束后24小時進行評價，以確定與未處理的秧苗相比，根據(jù)本發(fā)明UV處理的秧苗的植物的“抗逆性”。表2中的結(jié)果顯示，在UV處理后不久，處理的秧苗的葉面積(或作為抗逆性指數(shù)的成分的‘SLA’)降低，該降低是已經(jīng)獲得提高的抗逆性的指示。

表2

*表示根據(jù)t-檢驗，與無UV處理相比顯著降低(P<0.05)。

然后在處理后5周時，評價所有植物中的病害發(fā)生率和鮮重。結(jié)果在以下表3中示出。

結(jié)果顯示，UV處理的生菜秧苗顯示出增加的鮮重，并且通過描述表現(xiàn)出病害感染的特定嚴重程度的植物數(shù)目的等級量表所評價的，還顯示出更高的真菌抗性。

表3

*表示根據(jù)t-檢驗，與無UV處理相比顯著降低(P<0.05)。

實施例3-紅葉生菜抗逆性和作物產(chǎn)量的評價

在如上所述生長、然后在UV處理后進行場地種植的紅葉生菜秧苗上進行了試驗，以確定請求保護的UV處理與對照組相比的效果。根據(jù)新西蘭專利申請?zhí)?21039，使用移動式光陣列處理方法。UV劑量方案包括在2周大時使用0.06374W m^-2s^-1[峰值波長為286nm]處理7天(12小時開啟/12小時關(guān)閉)。

結(jié)果在以下表4中示出。在9天的外部停留期后，在UV處理的植物中測得3.08的H值。此外，與無UV對照相比，在處理后9天以及在場地種植后5周的最終收獲時，UV處理的樣品顯示出鮮重和葉面積的明顯提高。

表4

UV處理后的收獲[7天]

9天的外部停留期后的收獲

5周的場地種植期后的最終收獲

實施例4-黃瓜抗逆性和作物產(chǎn)量的評價

在黃瓜秧苗(使用如上所述的生長條件)上進行了試驗，以確定請求保護的UV處理與對照組相比的效果。根據(jù)新西蘭專利申請?zhí)?21039，使用移動式光陣列處理方法。UV劑量方案包括在2周大時使用0.06374W m^-2s^-1[峰值波長為286nm]處理7天(12小時開啟/12小時關(guān)閉)。

結(jié)果在以下表5中示出。與無UV處理的樣品相比，在處理后7天時(在外部生長期期間)，UV處理的樣品顯示出更低的鮮重。但是，到第12天時，UV處理的樣品表現(xiàn)出高于在無UV處理的樣品中觀察到的鮮重值。與未處理的樣品相比，在UV處理的樣品中，在第7天至第12天之間，UV處理的樣品中植物的葉面積也增加得更多。該實施例說明了對于處理后的數(shù)日(或數(shù)周)間，UV處理方法在植物生產(chǎn)力方面的‘跳板’效應。

表5

UV處理后的收獲[7天]

12天的外部停留期后的最終收獲

進行了進一步的測試以評價黃瓜的耐寒性。結(jié)果在以下表6中示出。結(jié)果顯示，根據(jù)本發(fā)明的UV處理導致黃瓜植物的抗逆性提高。

表6

12天外部停留期后的冷應激植物損傷評分

每個處理評價了總共49株植物：％是到第12天具有特定應激得分的植物的數(shù)目。

實施例5-番茄抗逆性和作物產(chǎn)量的評價

在(如上所述生長的)番茄秧苗上進行了試驗，以確定請求保護的UV處理與對照植物相比的效果。根據(jù)新西蘭專利申請?zhí)?21039，使用移動式光陣列處理方法。UV劑量方案包括在3周大時使用0.06374W m^-2s^-1[峰值波長為286nm]處理7天(12小時開啟/12小時關(guān)閉)。

結(jié)果在以下表7中示出。當在第7天測量時，與無UV處理的樣品相比，UV處理的樣品顯示出鮮重、葉面積和干重的顯著增加。這與UV處理后7天時的總H值3.55等同。這支持由于番茄秧苗的UV處理，在收獲時將會有總體增加的產(chǎn)量。為說明這一點，在6天的外部停留期后，進行了植物生物質(zhì)的進一步收獲。該收獲表明，所描述的植物生長的增加在UV處理完成后還持續(xù)。

表7

UV處理后的收獲[7天]

6天的外部停留期后的最終收獲

實施例6-茄子抗逆性和作物產(chǎn)量的評價

在(如上所述生長的)茄子秧苗上進行了試驗，以確定請求保護的UV處理與對照組相比的效果。根據(jù)新西蘭專利申請?zhí)?21039，使用移動式光陣列處理方法。UV劑量方案包括在3周大時使用0.06374W m^-2s^-1[峰值波長為286nm]處理7天(12小時開啟/12小時關(guān)閉)。

結(jié)果在以下表8中示出。當在第7天測量時(緊接著UV處理之后)，與無UV處理的樣品相比，UV處理的樣品顯示出相似或更低的鮮重、葉面積和干重值。但是，在6天的外部停留期后，到第6天的最終收獲時，鮮重、葉面積、干重和比葉重全部都增加至超過在無UV處理樣品中觀察到的值。因此可從抗逆性指數(shù)(或與植物生長有關(guān)的任意一個或多個變量)觀察到有益的結(jié)果，其在UV處理后7天收獲時顯示3.01的H值。

該數(shù)據(jù)支持由于茄子秧苗的UV處理，在收獲時將會有總體增加的產(chǎn)量。

表8

UV處理后的收獲[7天]

6天的外部停留期后的最終收獲

實施例7-評價UV光譜的有益效果

進行了實驗以評價對綠葉生菜的植物生長調(diào)控(作為抗逆性的量度)有用的UV波長范圍。這通過評價幼苗干重(作為抗逆性指數(shù)的成分)來測量。使生菜植物如上所述生長，并使用一連串LED(發(fā)光二極管)陣列將其暴露于在選定波長峰值(其在表9中列出)處的一系列UV劑量(每個波長三種劑量)六天。沒有暴露于UV的對照植物用來與UV處理的植物進行比較。在照射期之后測量整個幼苗的葉干重。將幼苗葉干重測量值相對于未處理的對照進行表示，以推斷每個波段的劑量響應。這之后，基于上述的劑量范圍響應得出劑量響應。然后將選定的不同波長處的基于劑量的相對響應相對于303nm處的零點進行歸一化，并內(nèi)插以導出該抗逆性方面的光譜響應的描述(或量子效力(Quantum Effectiveness)；換言之，增加的值表示對于該給定波長，幼苗干重的增加)。該內(nèi)插的結(jié)果在表10中示出，并且為了清楚起見在圖1中繪出。可以看到，在低于290nm的波長處該抗逆性屬性的提高出現(xiàn)急劇下降，并且在304nm處，該抗逆性屬性的光譜響應降低至<1.0。

表9

表10示出了針對綠葉生菜的植物生長調(diào)控的內(nèi)插量子效力的表格。應理解，對于該實施例，使用線性內(nèi)插來內(nèi)插量子效力值，并且存在多種可以用于在量子效力值之間內(nèi)插的方法。

表10

在7天照射處理結(jié)束時，并且在室外環(huán)境中的植物生命后續(xù)部分之前，進行了幼苗干重測量。使用290-354nm的波長，并且初步結(jié)果在圖1中示出。在該初步研究中，由于所使用的LED在290nm處具有最低峰值照射，因此未測試280-290nm之間的波長。然而，從圖1中的曲線可以看出，可以看到朝向280nm的向上趨勢，并且該趨勢可以合理預期。

在一項類似的研究中(結(jié)果在以下表11中示出)顯示，即使在請求保護的280-310nm UV-B波長范圍外的微小波動也可以導致秧苗階段的抗逆性指數(shù)的大幅降低(從3.76至2.79)以及在70天最終收獲時植物葉面積提高的損失和/或缺乏(按相對于未處理對照植物的％測量)。此外，根據(jù)上述內(nèi)插的實施例，秧苗階段的植物干重在期望的處理波長范圍內(nèi)大幅提高。

表11

已經(jīng)僅通過示例的方式描述了本發(fā)明的各方面，但應理解，在不背離所附權(quán)利要求的范圍的情況下，可以對其進行修改和添加。