[0001] 本
发明涉及荚果密封剂组合物，其包含：a)葫芦脲、其衍
生物或其混合物；和b)干燥剂，并且更一般地，涉及葫芦脲、其衍生物或其混合物用于降低结荚作物的荚果落粒性的用途。
[0002] 荚果开裂(荚果破裂)是自然的
种子传播过程，由此产生含有种子的荚果的
植物物种得以繁殖。荚果具有坚固的
外壳，从而保护种子和内置脆质线以允许种子释放。对于诸如
油菜籽的商业结荚作物，荚果破裂是产量损失的主要原因。
[0003] 油菜籽和商业上重要的栽培种低芥酸油菜的成熟荚果对开口是敏感的。自然破裂发生在作物冠层受暴雨、
冰雹或大
风影响的地方。
收获过程中，可通过割晒(将
农作物切割并且将其堆成紧实的
料堆(一排收割的作物)以减少天气刺激下的荚果破裂)或直接抽穗(一次性操作将作物切粒并且脱粒)而发生物理破裂。典型的损失在潜在产量的8-20％w/w之间变化，但是据估计，在收获前和收获期间天气条件较差的季节，减少量多至50％w/w。因此，降低荚果对开口的敏感性增加了获得的产量的比例，因此提高了生产效率。
[0004] 油菜籽荚果破裂也增加无意间散落在土地上的种子数量(称为自生自长)。在典型的荚果
密度为每平方米6000-8000荚果的情况下，即使由于荚果破裂而造成的低百分比的产量损失，也可导致每平方米数千粒种子掉落到
土壤上。这些种子可以在土壤中存活数年，加剧了
杂草防治和
害虫活动。随着较为严格的作物
轮作，自生
幼苗的发芽导致诸如油质损失和为害虫提供绿色通道等不利条件。减少荚果破裂对于减少自生种群是重要的。
[0005] 减缓荚果破裂的策略包括：使用机械技术(例如收获期间的割晒)和干燥过程中使用辅料(例如荚果密封剂)来培育抗裂植株。
[0006] 因此，WO 99/15681(Biogemma UK Limited)公开参与荚果开裂过程的重组或分离的核酸。据称核酸可用于由于细胞壁分离而在收获前失去种子的所有作物。也公开调节开裂的方法，该方法包括用所述核酸转化或
转染来自植物的繁殖材料的步骤。这种方法的一个缺点是在抗裂性同时允许收获种子之间寻找平衡。另一个缺点是消费者对转基因作物的抵抗。
[0007] 割晒促进作物的干燥，并且导致甚至成熟。干燥农作物的另一种方法是施加化学干燥剂，例如
除草剂草甘膦和
敌草快二溴化物。就在作物成熟前，将干燥剂喷洒到作物上以
加速成熟。如果方法的应用时间不正确，则这两种方法都可导致不成熟和较小的种子，以及增加荚果破裂。
[0008] 荚果密封剂设计用于防止荚果在成熟期间分裂开口。典型的辅料是在荚果周围形成网眼的
聚合物，在风雨天期间保护荚果。
[0009] US 4 447 984(Sampson等人)公开用于降低或防止由于结种子体分裂而引起的种子过早释放或脱粒的方法，该方法包括在收获前不超过15天向植物施加包含二-1-对薄荷烯和/或聚合的二-1-对薄荷烯的组合物以在所述结种子体上提供半透性涂层。一个缺点是二-1-对薄荷烯为天然存在的物质，不能可持续地获取。另一个缺点是二-1-对薄荷烯对
水生生物有毒，并且引起
皮肤刺激和皮炎。
[0010] WO 2011/147721(Lamberti SpA)公开防止种子荚果过早开口的方法，该方法包括以下步骤：i)制备含水荚果密封剂组合物，其包含0.035至1.2％w/v的聚合度小于1500的羧甲基
纤维素，ii)在收获前的一个月内，在结荚作物上喷洒60至500l/ha的所述组合物。不幸的是，预期该组合物的聚合性质会导致在施涂时频繁地堵塞喷洒器
喷嘴。
[0011] WO 2016/046418(Brandon products Limited)公开用于减少荚果落粒性的组合物，该组合物包含
亚磷酸的盐。据称该组合物可以在荚果形成前施加于正在生长的植物，因为其作用于内部而不是外部。该组合物的缺点是其在使用过程中在作物中积聚。
[0012] 因此，仍然需要提供防止荚果破裂的方法。
发明内容
[0013] 因此，在第一方面，本发明涉及葫芦脲、其衍生物或其混合物用于降低结荚作物的荚果落粒性的用途。
[0014] 在本发明的第二方面，提供用于降低结荚作物的荚果落粒性的方法，所述方法包括将葫芦脲、其衍生物或其混合物施加于结荚作物。
[0015] 使用多种葫芦脲作为荚果密封剂的油菜籽作物试验表明，与商业产品相比，作物的产量相当或得到提高。试验也表明，使用葫芦脲作为荚果密封剂时观察到的自生自长水平与商业产品相当。
[0016] 在本发明的第三方面，荚果密封剂组合物包含：
[0017] a)葫芦脲、其衍生物或其混合物；和
[0018] b)干燥剂。
具体实施方式
[0019] 本发明提供葫芦脲、其衍生物或其混合物用于降低结荚作物的荚果落粒性的用途。
[0020] 本发明进一步提供用于降低结荚作物的荚果落粒性的方法，其包括将葫芦脲、其衍生物或其混合物施加于结荚作物。
[0021] 葫芦脲是有空腔有机化合物家族的成员，一般的葫芦脲结构基于由亚甲基桥连接的甘脲子单元的环状排列。
[0022] 葫芦脲化合物的制备和纯化在本领域中已充分描述。例如，Lagona等人(Angew.Chem.Int.Ed.,2005,44,4844-4870)综述了葫芦脲化合物的合成和性质，包括葫芦脲家族中的衍生物、类似物和同源物。
[0023] 例如，葫芦[8]脲(CB[8]；CAS 259886-51-6)是桶形容器分子，其具有八个重复的如结构1所示的甘脲单元，内部空腔体积为479立方埃。CB[8]使用标准技术容易地合成，也商购可得(例如Sigma-Aldrich,MO,USA)。
[0024]
[0025] 葫芦脲可以选自CB[5]、CB[6]、CB[7]、CB[8]、CB[10]，和选自CB[5]、CB[6]、CB[7]、CB[8]、CB[9]、CB[10]、CB[11]、CB[12]、CB[13]和CB[14]的两种或更多种葫芦脲的混合物。优选葫芦脲为CB[6]。
[0026] 或者，葫芦脲为两种或更多种葫芦脲的混合物，所述葫芦脲选自CB[5]、CB[6]、CB[7]、CB[8]、CB[9]、CB[10]、CB[11]、CB[12]、CB[13]和CB[14]。优选葫芦脲为CB[6]。
[0027] 当CB[5]存在于混合物中时，CB[5]的浓度可以为约0.1重量％至约99重量％，更特别地约0.5重量％至约75重量％，更特别地约1重量％至约50重量％，更特别地约2重量％至约40重量％，更特别地约10重量％至约30重量％，更特别地约20重量％至约25重量％，基于混合物中的葫芦脲的总重量。
[0028] 当CB[6]存在于混合物中时，CB[6]的浓度可以为约0.1重量％至约99重量％，更特别地约1重量％至约75重量％，更特别地约5重量％至约60重量％，更特别地约40重量％至约70重量％，更特别地约35重量％至约55重量％，基于组合物中的葫芦脲的总重量。
[0029] 当CB[7]存在于混合物中时，CB[7]的浓度可以为约0.1重量％至99重量％，更特别地约5重量％至约75重量％，更特别地约10重量％至约60重量％，更特别地约20重量％至约50重量％，更特别地约20重量％至约30重量％，基于组合物中的葫芦脲的总重量。在一种实施方案中，CB[7]的浓度为小于35重量％，基于组合物中的葫芦脲的总重量。
[0030] 当CB[8]存在于混合物中时，CB[8]的浓度可以为约0.1重量％至99重量％，更特别地约0.5重量％至约75重量％，更特别地约1重量％至约30重量％，更特别地约2重量％至约20重量％，更特别地约3重量％至约15重量％，基于组合物中的葫芦脲的总重量。
[0031] 混合物可包含至少两种不同的选自CB[5]、CB[6]、CB[7]和CB[8]的葫芦脲。优选地，当混合物包含至少两种不同的选自CB[5]、CB[6]、CB[7]和CB[8]的葫芦脲时，CB[5]、CB[6]、CB[7]和/或CB[8]的总浓度为大于75重量％，更特别地大于约90重量％，更特别地大于约99重量％，按混合物中的葫芦脲的总重量计。当混合物包含至少两种不同的选自CB[5]、CB[6]、CB[7]和CB[8]的葫芦脲时，混合物的剩余组分可以选自CB[4]、CB[9]和CB[10]至CB[20]，或者作为单一大小的葫芦脲或者作为这些大小的葫芦脲的混合物。
[0032] 混合物可以包含CB[5]、CB[6]、CB[7]和CB[8]，优选10-30％w/w总的葫芦脲CB[5]，30-70％w/w总的葫芦脲CB[6]，15-50％w/w总的葫芦脲CB[7]和3-30％w/w总的葫芦脲CB[8]。更优选地，混合物包含CB[5]、CB[6]、CB[7]和CB[8]，更优选15-25％w/w总的葫芦脲CB[5]，35-55％w/w总的葫芦脲CB[6]，20-35％w/w总的葫芦脲CB[7]，3-15％w/w总的葫芦脲CB[8]以及小于1重量％的葫芦脲CB[9]和高级葫芦脲。
[0033] 上述葫芦脲的重量％基于混合物中(所有大小)的葫芦脲的总重量。
[0034] 葫芦脲的衍生物是具有一个、两个、三个、四个或更多个取代的甘脲单元的结构。因此，葫芦脲化合物的衍生物由结构2表示，
[0035]
[0036] 其中n为4至20的整数；对于各甘脲单元，各X为O、S或NR3；-R1和-R2各自独立地选自-H和以下任选取代的基团：-R3、-OH、-OR3、-COOH、-COOR3、-NH2、-NHR3和-N(R3)2，其中-R3独1 2 3
立地选自任选取代的C1-20烷基、C6-20芳基和C5-20杂芳基；或者其中-R 和/或-R为-N(R)2，两个-R3一起形成C5-7杂环，或-R1和-R2一起形成C4-6亚烷基从而与尿嘧啶骨架一起形成C6-8
碳环。
[0037] 甘脲单元之一可以为取代的甘脲单元，因此对于n-1个甘脲单元，-R1和-R2各自独立地为-H。
[0038] n可以为5、6、7、8、9、10、11或12，优选n为5、6、7或8。
[0039] 每个X可以为O，或者每个X为S。
[0040] R1和R2可以各自独立地为H。
[0041] 任选地，对于每个单元，R1和R2之一为H，另一个独立地选自-H和以下任选取代的基团：-R3、-OH、-OR3、-COOH、-COOR3、-NH2、-NHR3和-N(R3)2。任选地，对于一个单元，R1和R2之一为H，另一个独立地选自-H和以下任选取代的基团：-R3、-OH、-OR3、-COOH、-COOR3、-NH2、-NHR3和-N(R3)2。对于该选择，剩余的甘脲单元使得R1和R2各自独立地为H。
[0042] -R3可以为C1-20烷基，优选为C1-6烷基。优选的-R3上的取代基选自：-R4、-OH、-OR4、-SH、-SR4、-COOH、-COOR4、-NH2、-NHR4和-N(R4)2，其中-R4选自任选取代的C1-20烷基、任选取代的C6-20芳基和任选取代的C5-20杂芳基。优选地，-R3上的取代基独立地选自-COOH和-COOR4。
[0043] 优选地，-R4与-R3不同。优选地，-R4为未取代的。
[0044] 在-R1和/或-R2为-OR3、-NHR3或-N(R3)2的情况下，则-R3优选为C1-6烷基。优选地，-R3取代有取代基-OR4、-NHR4或-N(R4)2。每个-R4为C1-6烷基并且其自身优选为取代的。
[0045] 葫芦脲通常衍生化以改善其在载体中的悬浮性、更一般地改善其配制和处理。
[0046] 实践中，葫芦脲及其衍生物通常与作为制造残基和/或添加剂的离子物种一起存在。添加剂可用于提高葫芦脲在水中的
溶解度，所述添加剂例如
硫酸铵、氢
氧化铵、碳酸铵或
硝酸铵，特别是硫酸铵。优选地，用于提高
水溶性的添加剂与葫芦脲的摩尔比为0.2:1至20:1、优选1:1至10:1、最优选1:1至5:1。
[0047] 因此，离子物种可以选自卤素离子、硫酸根、
甲酸根、碳酸根、硝酸根、乙酸根、磷酸根、氢氧根、
碱金属离子、碱土金属离子和季铵盐。相应的盐可以选自碳酸钠、碳酸铵、
碳酸氢钠、
氯化铵、氯化锂、
氯化钠、氯化
钾、氯化
钙、溴化铵、溴化锂、溴化钠、溴化钾、溴化钙、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、
氢氧化铵、氢氧化铷、氢氧化铯、氢
氧化钙、氢氧化镁、氢氧化锶、氢氧化钡、碘化锂、碘化钠、碘化钾、碘化钙、硝酸铵、硫酸钠、
硫酸钾、硫酸锂、硫酸钙、硫酸铵、甲烷磺酸铵、甲烷磺酸锂、甲烷磺酸钠、甲烷磺酸钾和甲烷磺酸钙。
[0048] 葫芦脲、其衍生物或其混合物的施加浓度为0.025-100g/公顷，优选0.5-2.5g/公顷，最优选0.5-1.5g/公顷。通常通
过喷洒结荚作物进行施加。
[0049] 葫芦脲、其衍生物或其混合物优选与干燥剂如草甘膦、草丁膦或敌草快同时施加于作物。敌草快优选为二溴化物衍生物。
[0050] 结荚作物选自期望抑制开裂影响的那些。因此，结荚作物可以选自豆科(Fabaceae)、亚麻科(Linacaea)或十字花科(Brassicaceae)植物。更特别地，结荚作物可以选自野豌豆属、菜豆属、豇豆属、鹰嘴豆属、豌豆属、山黧豆属、兵豆属、扁豆属、大豆属、四棱豆属、木豆属、黎豆属、瓜尔豆属、刀豆属、硬皮豆属、羽扇豆属、亚麻属和芸苔属。甚至更特别地，结荚作物可以选自蚕豆(Vicia faba)(蚕豆(fava bean))、红花菜豆
(Phaseoluscoccineus)(红花菜豆(runner bean))、金甲豆(Phaseolus lunatus)(利
马豆(limabean))、菜豆(Phaseolus vulgaris)(普通菜豆(common bean))、赤豆
(Vignaangularis)(赤豆(adzuki bean))、绿豆(Vigna Radiata)(绿豆(mung bean))、豇豆(Vigna unguiculata)(豇豆(cowpea))、鹰嘴豆(Cicer arietinum)(鹰嘴豆(chickpea))、豌豆(Pisum sativum)(豌豆(pea))、兵豆(Lens culinaris)(兵豆(lentil))、大豆(Glycine max)(大豆(soybean))、木豆(Cajanus cajan)(木豆(pigeonpea))、瓜尔豆(Cyamopsis tetragonoloba)(瓜尔豆(guar))、白羽扇豆(Lupinusalbus)(羽扇豆(lupine bean))、亚麻(Linum usitatissimum)(亚麻籽(linseed))和甘蓝型油菜(Brassica napus)(油菜籽(rapeseed))。优选地，所述结荚作物为甘蓝型油菜(油菜籽)或大豆(Glycine max)(大豆(soybean))。
[0051] 为了本
说明书的目的，术语甘蓝型油菜(油菜籽)包括密切相关的甘蓝型油菜和低芥酸油菜(商业上重要的低芥酸水平的油菜品种)。
[0052] 当重均种子水分(weight average seed moisture)为小于40％w/w、优选35％w/w、最优选30％w/w时，葫芦脲、其衍生物或其混合物通常施加于结荚作物。另外并且可选地，当至少20％、优选至少25％、更优选至少30％的荚果成熟时，葫芦脲、其衍生物或其混合物可以施加于结荚作物。在生长周期的这一点上，大多数种子已达到生理成熟。
[0053] 本发明也提供荚果密封剂组合物，其包含：
[0054] a)葫芦脲、其衍生物或其混合物；和
[0055] b)干燥剂。
[0056] 上文关于葫芦脲脲、其衍生物的描述比照适用于荚果密封剂组合物。
[0057] 组合物可以包含0.01-100g/l、更优选0.01-10g/l的葫芦脲、其衍生物或其混合物。
[0058] 干燥剂可以选自草甘膦、草丁膦或敌草快。敌草快优选为二溴化物衍生物。
[0059] 组合物可以进一步包含除草剂、杀
真菌剂、
杀虫剂、
肥料、微量营养素、乳化剂、湿润剂、
增稠剂、
防腐剂、悬浮剂、抗漂移剂、离子性物质或其混合物中的任一种。另外，组合物通常进一步包含载体。载体的实例是水、乳液(包括多种乳液)、和
有机溶剂。载体可以是固体颗粒物质。
[0060] 当载体包含水时，组合物的pH可以为2-8、优选3-6。
[0062] 实施例1
[0063] 葫芦脲的混合物如下制备：在搅拌下制备甘脲(111g，0.781mol)在水(123mL，6.833mol)中的溶液。将硫酸(125mL，2.34mol)和福尔马林(116mL，1.56mol)加入到甘脲的溶液中，将混合物加热至100℃并且在搅拌下保持14小时。然后将反应混合物在3小时时间段内冷却至室温并且将冷却的反应混合物沉淀到甲醇(1000ml)中。将沉淀物过滤，用甲醇(1000ml)制浆，再次过滤，干燥。
[0064] 将混合物使用
核磁共振(1H NMR)成像确定为20-25重量％CB[5]，45-55重量％CB[6]，20-25重量％CB[7]，5-8重量％CB[8]，以及小于1重量％CB[9]和高级葫芦脲，基于混合物中葫芦脲的总重量。
[0065] 将葫芦[6]脲、葫芦[7]脲、葫芦[8]脲和不含葫芦[8]脲的葫芦脲的混合物各自从葫芦脲的混合物中根据Kim等人(J.Am.Chem.Soc.,2000,122(3),540–541)中所述的方法进行分离。简而言之，该方法依赖于不同葫芦脲在各种溶剂中的不同溶解度。
[0066] 制备葫芦脲的混合物和不含葫芦[8]脲的葫芦脲的混合物中的葫芦[6]脲、葫芦[7]脲、葫芦[8]脲的饱和水溶液(pH 5，NaOH)，然后测试包含羧基化合成乳胶聚合物(P1)和羧基化苯乙烯丁二烯共聚物(P2和P3)的不同制剂的商业聚合的荚果密封剂在英国北约克郡舍本的油菜籽(DK Extrovert(Monsanto Company))作物上的抵抗性。
[0067] 在2015年8月18日将种子以3.5kg/ha的施加率(相当于每平方米60粒种子的密度)
播种。在2016年7月18日，随机选择四
块12m×2m的样地，并且通过喷洒表1中所述的溶液进行处理。此时，作物的生长阶段为82-84(BBCH十进制系统的生长阶段规模)，即约30％荚果成熟，重均种子水分为约30-35％w/w(ISO 665:2000 Oilseeds:Determination of moisture and volatile matter content))。作物高度为130-150cm。对于所有处理剂的处理水平保持大致相同。除一种情况外，在所有情况下都使用干燥剂草甘膦，以平衡主总状花序和侧总状花序上的荚果成熟。表1总结了各种测试荚果密封处理。
[0068] 表1：荚果密封处理(“3+1”是指3l/公顷的第一处理组分和1l/公顷的第二处理组分)
[0069]
[0070]
[0071] 作物于2016年8月13日通过直接抽穗法收获。确定油菜籽的产量(公吨/公顷)和每平方米的自生种子数量(人工计数)，结果列于表2。
[0072] 表2：通过统计分析得到的表1所述荚果密封处理的产量(公吨/公顷)和每平方米的自生种子数量(人工计数)
[0073]
[0074] 尽管在统计学上任何一种处理剂之间的产量没有差异，但趋势是，处理剂9胜过任何其它处理剂，且包括葫芦脲的所有处理剂的性能至少与商业荚果密封剂相同。
[0075] 实施例2
[0076] 葫芦脲的混合物的饱和水溶液(pH 5)如下制备：将0.45g葫芦[n]脲粉末加入到500mL去离子水中，然后将其用置顶式混合机搅拌，以制备不透明的白色悬浮液，所述悬浮液包含未溶解的葫芦脲，其在静置时沉降。
[0077] 包含较高量的溶解的葫芦脲的饱和水溶液(pH 5)如下制备：将0.12g硫酸铵(Acros Organics)和0.60g葫芦[n]脲粉末加入到500mL去离子水中同时用置顶式混合机搅拌，以制备不透明的白色悬浮液，所述悬浮液包含少量未溶解的葫芦脲，其在静置时沉降。
[0078] 因此，观察到硫酸铵增加了葫芦脲在水中的溶解度。
