用于杂草控制的方法和组合物的利记博彩app
【专利说明】用于杂草控制的方法和组合物
[0001]相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年3月15日提交的美国临时专利申请号61/787,620的权益，所述 临时专利申请以引用的方式整体并入本文。 发明领域
[0003] 本文所述的实施方案大体上涉及杂草管理领域。更具体来说，本文所述的实施方 案涉及含有用于改变植物的生理机能以及调节除草剂处理作用的多核苷酸分子的组合物。 进一步提供适用于杂草控制的方法和组合物。
[0004] 发明背景
[0005] 杂草是在农艺学环境中与栽培植物竞争，并且每年在作物损失以及花费努力以保 持杂草受到控制方面花费农民数十亿美元的植物。杂草也充当作物疾病和昆虫害虫的宿 主。在农业生产环境中由杂草引起的损失包括作物产量降低、作物质量降低、灌溉成本增 加、收获成本增加、土地价值降低、损伤家畜以及由杂草携带的昆虫和疾病所致的作物损 害。杂草导致这些影响所依的主要手段是：1)与作物植物竞争水、营养物、日光和其它生长 和发育必需品，2)产生导致人或动物健康问题的毒性或刺激性化学物质，3)产生巨大数量 的使农产品污染且使物种在农业土地中不灭的种子或营养繁殖部分或两者，以及4)在农业 和非农业土地上产生大量必须被处置的植被。除草剂耐受性杂草是几乎所有除草剂在使用 时所伴有的问题，对有效管理这些杂草存在需要。有超过365种杂草生物类型当前被除草剂 抗性行动委员会(Herbicide Resistance Action Committee，HRAC)、北美除草剂抗性行动 委员会（North American Herbicide Resistance Action Committee，NAHRAC)和美国杂草 科学协会(Weed Science Society of America，WSSA)鉴定为对一种或多种除草剂具有除 草剂抗性。
[0006]植物具有其中被输入核编码的蛋白质的叶绿体。输入功能是与叶绿体的正常活性 相关的关键过程。与叶绿体蛋白质输入和加工相关的基因包括但不限于编码在叶绿体的外 部被膜处的易位子(Toe)、在叶绿体的内部被膜处的易位子(Tic)、基质加工肽酶(SPP)和与 叶绿体蛋白质输入系统相关的侣伴蛋白样蛋白质的结构基因。可通过调节由植物核编码的 基因产生的输入蛋白质的水平来实现必需蛋白质输入叶绿体中。是除草剂作用的靶标的许 多酶是核编码的，并且被输入叶绿体中。
[0007] 本发明的实施方案提供适用于调节植物，特别是杂草植物中的基因表达以达成增 强对农艺学环境中的杂草的控制的目的以及管理除草剂抗性杂草的多核苷酸组合物。
[0008] 发明概述
[0009] 若干实施方案涉及一种植物控制的方法，其包括用包含多核苷酸、有机硅酮表面 活性剂和非多核苷酸除草剂的除草组合物处理需要控制的植物或植物的一部分，其中所述 多核苷酸与基因多核苷酸序列的区段基本上同一或基本上互补，其中由基因编码序列编码 的蛋白质是叶绿体蛋白质输入系统的选自由以下组成的组的组分:在叶绿体的外部被膜处 的易位子(Toc)、在叶绿体的内部被膜处的易位子(Tic)、基质加工肽酶(SPP)和与叶绿体蛋 白质输入系统相关的侣伴蛋白样蛋白质，其中所述处理的植物相对于用不含有所述多核苷 酸的除草组合物处理的类似植物对所述除草组合物中含有的所述非多核苷酸除草剂更敏 感。
[0010] 多核苷酸改变植物细胞叶绿体或质体中蛋白质的输入或蛋白质的加工的速率或 活性，由此向植物提供对除草剂的增加的敏感性。叶绿体蛋白质输入和加工、叶绿体代谢路 径、由植物核中编码的基因提供的叶绿素功能蛋白质在植物的正常生理机能中以及在植物 对如除草剂的作用的化学应激的应答中是关键的，或提供活性受除草剂抑制的蛋白质和 酶。代表性杂草靶标基因序列是本发明的方面，这些包括但不限于T OC159(SEQIDN0:l-117)、Toc33(SEQIDN0:118-155)、Toc34(SEQIDN0:156-247)、Toc75(SEQIDN0:248-348)、0EP80(349-485)、Tocl32(SEQ ID N0:486-569)、Toc64(SEQ ID NO:1628-1638)、Tic 110(SEQ ID N0:570-722)、Tic20(SEQ ID N0:723-771)、Tic21(SEQ ID N0:772-840)、 Tic40(SEQ ID N0:841-912)、基质加工肽酶（SPP)(SEQ ID N0:913-1130)、Tic100 (SEQ ID N0:1131-1207)、Tic56(SEQ ID N0:1208-1263)、Tic22(SEQ ID N0:1609-1615)、Tic55(SEQ ID NO: 1616-1623)、Tic62(SEQ ID NO: 1624-1627)以及叶绿体蛋白质输入系统侣伴蛋白， 例如HSP93(SEQ ID NO :1596-1608)和HSP70(SEQ ID NO :1584-1595)。
[0011] 在一些实施方案中，本发明包括一种包含多核苷酸分子和有机硅酮组合物或化合 物的组合物，所述多核苷酸分子具有至少19个连续核苷酸，并且与编码植物叶绿体输入蛋 白质的基因序列的一部分是至少85%同一的。在一些实施方案中，本发明包括一种包含多 核苷酸分子和有机硅酮组合物或化合物的组合物，所述多核苷酸分子具有至少25、30、35、 40、45、50或大于50个连续核苷酸，并且与编码植物叶绿体输入蛋白质的基因序列的一部分 是至少85%同一的。多核苷酸片段可为正义或反义88〇麻或881?麻、(181?麻、或(18〇麻、或 dsDNA/RNA杂交物，并且在本文中称为"叶绿体蛋白质输入系统触发多核苷酸"。叶绿体输入 蛋白质系统基因的代表性触发多核苷酸序列包括但不限于表2、3、5和6中说明的那些多核 苷酸，并且是本发明的方面。
[0012] 在一些实施方案中，本发明包括一种进一步包含所述多核苷酸中的两个或更多个 的任何组合的除草组合物，其中至少一个是与基因多核苷酸序列的区段基本上同一或基本 上互补的多核苷酸，其中由基因编码序列编码的蛋白质是叶绿体蛋白质输入系统的选自由 以下组成的组的组分:在叶绿体的外部被膜处的易位子(Toc)、在叶绿体的内部被膜处的易 位子(Tic)、基质加工肽酶(SPP)、侣伴蛋白样蛋白质，并且另一个是与除草剂靶标蛋白质多 核苷酸基因序列的区段基本上同一或基本上互补的多核苷酸，其中所述编码除草剂靶标蛋 白质或除草剂解毒酶的基因序列选自由以下组成的组:5_烯醇丙酮酰基莽草酸-3-磷酸合 成酶(EPSPS)、乙酰羟酸合成酶或乙酰乳酸合成酶(ALS)、乙酰基-辅酶A羧化酶(ACC酶）、二 氢蝶酸合成酶、八氢番茄红素去饱和酶(PDS)、原紫质IX加氧酶(ΡΡ0)、羟基苯基丙酮酸二加 氧酶(HPPD)、对氨基苯甲酸合成酶、谷氨酰胺合成酶(GS)、草铵膦耐受性谷氨酰胺合成酶、 1-脱氧-D-木酮糖5-磷酸(D0XP)合成酶、二氢蝶酸(DHP)合成酶、苯丙氨酸氨解酶(PAL)、谷 胱甘肽S-转移酶(GST)、光合体系II的D1蛋白、单加氧酶、细胞色素 P450、纤维素合成酶、β-微管蛋白和丝氨酸羟甲基转移酶。
[0013] 组合物可包括一种或多种与叶绿体输入蛋白质或输入加工酶基因多核苷酸的一 部分基本上同一或基本上互补的多核苷酸片段以及一种或多种非多核苷酸除草剂，例如可 包括但不限于以下之中的成员的除草剂:酰胺除草剂、芳族酸除草剂、含砷除草剂、苯并噻 唑除草剂、苯甲酰基环己二酮除草剂、苯并呋喃基烷基磺酸酯除草剂、氨基甲酸酯除草剂、 环己烯肟除草剂、环丙基异噁唑除草剂、二甲酰亚胺除草剂、二硝基苯胺除草剂、二硝基酚 除草剂、二苯醚除草剂、二硫代氨基甲酸酯除草剂、卤化脂族除草剂、咪唑啉酮除草剂、无机 除草剂、腈除草剂、有机磷除草剂、噁二唑酮除草剂、噁唑除草剂、苯氧基除草剂、苯二胺除 草剂、吡唑除草剂、哒嗪除草剂、哒嗪酮除草剂、吡啶除草剂、嘧啶二胺除草剂、嘧啶基氧基 苯甲基胺除草剂、嘧啶基硫代苯甲酸酯除草剂、季铵除草剂、硫代氨基甲酸酯除草剂、硫代 碳酸酯除草剂、硫脲除草剂、三嗪除草剂、三嗪酮除草剂、三唑除草剂、三唑酮除草剂、三唑 并嘧啶除草剂、尿嘧啶除草剂和脲除草剂。
[0014] 在本发明的另一方面，如本文所述的含有多核苷酸分子的组合物可在用一种或多 种除草化合物处理植物之前、与之同时、或之后施用以提供对栽培植物的田地中的非所要 植物的控制。
[0015] 附图简述
[0016] 以下附图形成本说明书的一部分，并且被包括来进一步说明本发明的某些方面。 本文所述的实施方案可通过参照这些附图中的一个或多个，结合本文呈现的具体实施方案 的详细描述来更充分了解。本发明实施方案可根据对附图的以下描述来更充分了解：
[0017] 图1 ·用革巴向0EP80的dsRNA触发多核苷酸处理长芒苋(Amaranthus palmeri)。
[0018] 发明详述
[0019] 提供的是提供对植物叶绿体蛋白质输入系统或输入加工酶基因的调控和/或调节 的方法和含有多核苷酸的组合物，所述基因例如包括但不限于Tocl59、Toc33、Toc34、 Toc75、0EP80、Tocl32、Ticll0、Tic20、Tic21、Tic40、Tic100 、Tic56、Toc64、Tic22、Tic55、 Tic62、基质加工肽酶以及叶绿体蛋白质输入系统侣伴蛋白，例如Hsp93和Hsp70。
[0020] 叶绿体必须以翻译后方式自胞质液输入它们的超过95%的蛋白质补充物。绝大多 数叶绿体蛋白质以前体蛋白质(前蛋白）形式在胞质液中合成，并且以翻译后方式输入细胞 器中。大多数运往类囊体膜、基质和内部被膜的蛋白质被合成来具有称为前序列或转运序 列的氨基末端延伸部分，其在输入之后被蛋白水解移除。含有可裂解转运肽的前蛋白以GTP 调控方式由称为T0C复合物的外部被膜易位子的受体识别。前蛋白穿过含水孔跨越外部被 膜，接着被转移至内部被膜中的称为TIC复合物的易位子。T0C和TIC易位子在易位过程期间 共同起作用。完成输入需要能量，其可能由基质中分子侣伴蛋白以ATP依赖性方式发挥作用 所产生。基质加工肽酶接着裂解转运序列以产生蛋白质的成熟形式，其可折叠成它的天然 形式。调控表达或编码靶标杂草物种的叶绿体蛋白质输入系统中涉及的酶的植物基因多核 苷酸序列说明于SEQ ID N0:1-1263和SEQ ID N0:1584-1638中。与叶绿体蛋白质输入系统 基因的区段同源或互补的代表性多核苷酸触发分子说明于表2(SEQ ID N0:1264-1483)、表 3(SEQ ID N0:1483-1534)、表5(SEQ ID N0:1535-1573)和表6(SEQ ID N0:1574-1583)以及 SEQ ID NO: 1639和1640中。用一种或多种触发多核苷酸处理植物会增强植物对一种或多种 化学除草剂的敏感性。
[0021] 叶绿体是植物的关键细胞器。它们不仅是光合作用的中心，而且细胞膜的氨基酸、 脂质组分和脂肪酸由叶绿体合成，并且它们使氮气还原成氨和其它有机化合物。
[0022] 方法的各个方面可应用于管理农艺学和其它栽培环境中的各种杂草植物。
[0023] 提供以下定义和方法以更好阐释本发明，以及在实施本文所述的实施方案方面指 导本领域普通技术人员。除非另外指示，否则术语应由相关领域普通技术人员根据常规用 法加以理解。当以单数形式提供术语时，本发明者也预期通过那个术语的复数形式来描述 本发明的方面。
[0024] 杂草植物是与栽培植物竞争的植物，具有特别重要性的那些包括但不限于作物生 产中的重要侵袭性和有害杂草以及除草剂抗性生物类型，例如苋属种（Amaranthus species)-白苋（A.albus)、北美苋（A.blitoides)、绿穗苋（A.hybridus)、长芒苋 (八.卩&11^1'；〇、鲍威氏苋(六.卩0￥611；!_；〇、反枝苋(六.代奸0：[161118)、刺苋(六.8卩；!_1108118)、糙果 苋(A. tuberculatus)和皱果苋(A. viridis);膝草属种(Ambrosia species)-三裂叶膝草 (八.奸丨：[^(13)、美洲豚草(八.31^6111181：[>0113);黑麦草属种(]^〇1；!_111118。6(^68)-多花黑麦草 (L.multiflorum)、硬直黑麦草（L.rigidium)、多年生黑麦草（L perenne);马唐属种 (Digitaria species)-两耳草(D. insular is);大戟属种(Euphorbia species)-白荀渥渥 草（E · heterophy 1 la);地肤属种（Kochia species)-扫帚草（K · scoparia);高粱属种 (Sorghum species)-假高粱（S · halepense);白酒草属种（Conyza species)-香丝草 (C.bonariensis)、加拿大蓬（C· canadensis)、苏门白酒草（C· sumatrensis);虎尾草属种 (Chi or is specie s)_截头虎尾草(C. truncate);稗属种(Echinochola species)-光头稗 (E.colona)、大骨草(Ε· crus-galli);穆属种(Eleusine species)-牛筋草(Ε· indica);早 熟禾属种(P〇a species)--年生早熟禾(P. annua);车前属种(Plantago species)-长叶车 前草(？.131106〇13七3);燕麦属种(八￥61^8。6(^68)-野燕麦(八.€3七皿）；藜属种（〇16110^0(1；!_11111 species)-灰藜(C.album);狗尾草属种（Setaria species)-狗尾草(S. viridis);苘麻属种 (Abu ti Ion species)-苘麻（A .theophrasti);番薯属种（Ipomoea species);田菁属种 (Sesbania species);山扁豆属种(Cassia species);黄花稳属种（Sida species);臂形草 属种（Brachiaria species)和前属种（Solanum species) 〇
[0025] 见于栽培区域中的其它杂草植物物种包括大穗看麦娘（Alopecurus myos uroides)、不实野燕麦(Avena sterilis)、长颖燕麦(Avena sterilis ludoviciana)、车前 臂形草（Brachiaria plantaginea)、双雄雀麦（Bromus diandrus)、硬雀麦（Bromus rigidus)、洋狗尾草(Cynosurus echinatus)、升马唐(Digitaria ciliaris)、止血马唐 (Digitaria i schaemum)、马唐（Digitaria sanguinalis)、稻稗（Echinochloa oryzicola)、水稗(Echinochloa phyllopogon)、路易斯安纳野泰(Eriochloa punctata)、 大麦草（Hordeum glaucum)、墙大麦（Hordeum leporinum)、田间鸭嘴草（Ischaemum rugosum)、千金子（Leptochloa chinensis)、欧黑麦草（Lolium persicum)、小藹草 (Phalaris minor)、变形藹草(Phalaris paradoxa)、筒轴茅(Rottboellia exalta)、大狗 尾草（Setaria faberi)、巨狗尾草（Setaria viridis var，robusta_alba schreiber)、狗 尾草变种（Setaria viridis var，robusta_purpurea)、Snowdenia polystachea、苏丹高粱 (Sorghum Sudanese)、泽泻（Alisma plantago-aquatica)、凹头苋（Amaranthus lividus)、 青苋（Amaranthus quitensis)、耳基水苋（Ammania auriculata)、红花水苋（Ammania coccinea)、臭春黄菊（Anthemis cotula)、阿披拉草（Apera spica-venti )、圆叶虎耳 (Bacopa rotundifolia)、三叶鬼针草（Bidens pilosa)、Bidens subaltemans、非洲芥末 (Brassica tournefortii)、旱雀麦（Bromus t ec torum)、小果亚麻养（Came 1 ina microcarpa)、茼蒿（Chrysanthemum coronarium)、田野寬丝子（Cuscuta campestris)、异 型莎草(Cyperus difformis)、Damasonium minus、播娘嵩(Descurainia sophia)、细叶二 行芥（Diplotaxis tenuifolia)、车前叶蓝蓟（Echium plantagineum)、三蕊沟繁缕 (Elatine triandra var，pedi cellata)、白荀渥渥草(Euphorbia heterophylla)、卷莖寥 (Fallopia convolvulus)、7jC虱草（Fimbristylis miliacea)、鼠由辦花（Galeopsis tetrahit)、据据藤（Galium spurium)、向日葵（Helianthus annuus)、假苍耳（Iva xanthifolia)、单刚毛狗尾草（Ixophorus unisetus)、变色牵牛（Ipomoea indica)、圆叶牵 牛（Ipomoea purpurea)、毛莖薯（Ipomoea sepiaria)、蕹菜（Ipomoea aquatic)、三裂叶薯 (Ipomoea triloba)、毒萬苣（Lactuca serriola)、黄花绒叶草（Limn ocharis flava)、直 立石龙尾(Limnophila erecta)、无柄花石龙尾(Limnophila sessilif lora)、美洲母草 (Lindernia dubia)、美洲母草主变种（Lindernia dubia var，major)、狭叶母草 (Lindernia micrantha)、陌上草（Lindernia pr o cu mbens)、冰叶曰中花 (Mesembryanthemum crystal 1 inum)、雨久花（Monochor ia korsakowi i )、甲鸟舌草 (Monochoria vaginalis)、球果芥（Neslia paniculata)、虞美人（Papaver rhoeas)、银胶 菊（Parthenium hysterophorus)、Pentzia suff 1'11七;!_(3〇8&、小藹草、野萝卜（1^卩11&11118 raphanistrum)、秋冬萝卜（Raphanus sativus)、皱果养(Rapistrum rugosum)、印度节节菜 原变种(Rotala indica var，uliginosa)、冠果草(Sagittaria guyanensis)、蒙特登慈姑 (Sagi ttaria mon tevidensis)、矮慈姑（Sagittaria pygmaea)、俄国大蓟（Sal sola iberica)、萤蔺欧万斯变种（Scirpus juncoides var，ohwianus)、北水毛花（Scirpus 11111(31'011&七118)、金色狗尾草（36七&1'1&11^6806118)、刺金午时花（31(13 8卩；!_1108&)、野芥 (Sinapis arvensis)、車戈叶播娘嵩（Sisymbrium orientale)、大蒜芥（Sisymbrium thellungii )、东方龙葵（Solanum ptycanthum)、花叶潰苦菜（Sonchus asper)、苦苣菜 (Sonchus oleraceus)、甜高粱（Sorghum bicolor)、繁缕（Stellaria media)、薪蓂 (Thlaspi arvense)、苍耳（Xanthium strumarium)、南非金盏草(Arctotheca calendula)、 苏门白酒草（Conyza sumatrensis)、革命菜（Crass ocephalum crepidiodes)、萼距花 (Cuphea carthagenenis)、Epilobium adenoc aulon、费城飞莲（Erigeron phi lade lphi cus)、少根紫萍（Land。It ia punctata)、北美独行菜（Lepidium virgini cum)、 雨久花、少花龙葵（Solanum americanum)、龙葵（Solanum nigrum)、欧洲福克斯泰尔羊茅 (Vulpia bromoides)、黄鹤菜（Youngia japonica)、下轮叶黑藻（Hydrilla verticil lata)、垂花飞廉(Carduus nutans)、意大利蓟（Carduus pycnocephalus)、黄星蓟 (Centaurea solstitialis)、丝路蓟（Cirsium arvense)、节节草(Commelina diffusa)、田 旋花(Convolvulus arvensis)、野胡萝KDaucus carota)、止血马唐、孔雀稗(Echinochloa crus-pavonis)、水虱草、_瓣花、锯锯藤、直立石龙尾、淡甘菊(Matricaria perforate)、虞 美人、乌头叶毛茛（Ranunculus acris)、翅果假吐金菊（Soliva sessilis)、尖瓣花 (Sphenoclea zeylanica)、繁缕、三叉针茅（Nassella trichotoma)、智利针草（Stipa neesiana)、匍匍翦股颖（Agrostis stoloni fera)、篇蓄（Polygonum aviculare)、日本看 麦娘(Alopecurus japonicus)、菌草(Beckmannia syzigachne) inflate) >Echinochloa erecta、马齿苋（Portulaca oleracea)和欧洲千里光（Senecio vulgaris)。所有植物都含有叶绿体输入蛋白质系统基因，其序列可被分离，并且根据本文 所述的方法选择适用于改变植物的生理机能以及使得植物对除草剂更敏感的多核苷酸。
[0026] 可被添加至如本文所述的组合物中的在本文中被称为非多核苷酸除草剂的众多 化学除草剂是可用的，所述除草剂提供多物种杂草控制或针对难以控制的杂草物种的替代 性作用模式，其例如是包括但不限于以下的除草剂家族的成员：1，5_二芳基吡唑除草剂、2-硫代嘧啶除草剂、3-CF3-苯除草剂、乙酰胺除草剂、酰胺除草剂、氨基丙烯酸酯除草剂、氨基 三嗪除草剂、芳族酸除草剂、含砷除草剂、芳基氨基丙酸除草剂、芳基羧酰胺除草剂、芳基环 二酮除草剂、芳基氧基苯氧基-丙酸酯除草剂、唑羧酰胺除草剂、唑并嗪酮除草剂、唑并三嗪 除草剂、苯甲酰胺除草剂、苯磺酰胺除草剂、二苯甲基除草剂、苯并咪唑除草剂、苯并呋喃除 草剂、苯并呋喃基烷基磺酸酯除草剂、苯甲酰肼除草剂、苯甲酸除草剂、苯并苯基甲酮除草 剂、苯并噻二嗪酮除草剂、苯并噻唑除草剂、苯并噻唑乙酸酯除草剂、苯并噁唑除草剂、苯甲 酰基环己二酮除草剂、苯甲基氧基甲基异噁唑除草剂、苯甲基吡唑除草剂、苯甲基吡啶除草 剂、苯甲基啼啶酮除草剂、联吡啶鑰除草剂、氨基甲酸酯除草剂、氯乙酰胺除草剂、氯乙酰胺 除草剂、氯碳酸除草剂、环己二酮除草剂、环己烯肟除草剂、环丙基异噁唑除草剂、二芳基醚 除草剂、二羧酰亚胺除草剂、二氢吡喃羧酰胺除草剂、二酮基-环氧化物除草剂、二酮基哌嗪 除草剂、二硝基苯胺除草剂、二硝基酚除草剂、二苯醚除草剂、二苯基呋喃酮除草剂、二硫代 氨基甲酸酯除草剂、氟代烯除草剂、草甘膦（Glyphosate)除草剂、卤化脂族除草剂、 Hydantocidin除草剂、羟基吡唑除草剂、咪挫啉酮除草剂、Π 引唑除草剂、讳二酮除草剂、无机 除草剂、异噁唑除草剂、异噁唑砜除草剂、异噁唑烷酮除草剂、烟酸酰肼除草剂、腈除草剂、 腈-酰胺除草剂、硝基吡唑除草剂、N-苯基邻苯二甲酰亚胺除草剂、有机砷除草剂、有机磷酸 酯除草剂、有机磷除草剂、氧杂双环庚烷除草剂、噁二唑除草剂、噁二唑苯甲酰胺除草剂、噁 二唑酮除草剂、噁唑除草剂、噁唑烷二酮除草剂、氧基乙酰胺除草剂、苯氧基除草剂、苯氧基 炔除草剂、苯氧基羧酸除草剂、苯氧基哒嗪醇除草剂、苯基链烷酸酯除草剂、苯基氨基甲酸 酯除草剂、苯二胺除草剂、苯基乙基脲除草剂、苯基咪唑除草剂、苯基异噁唑除草剂、苯基吡 唑除草剂、苯基吡唑啉除草剂、苯基哒嗪除草剂、苯基吡啶除草剂、苯基吡咯烷酮除草剂、次 膦酸除草剂、膦酸酯除草剂、磷酰胺酯除草剂、二硫代磷酸酯