CN104093829A - 慢生根瘤菌菌株 - Google Patents
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Abstract
根据本发明分离出大豆慢生根瘤菌的新分离株并且它们具有独特的性质。这些慢生根瘤菌是促进植物生长的根际细菌(PGPR),具有优异的耐干性/抗干性,并且增强豆科植物生长的整体性能。
Description
对生物材料保藏的引用
本申请包含对生物材料保藏的引用,其保藏并入本文以作参考。有关完整信息参阅表1。
技术领域
本发明涉及具有增强的特性包括但不限于增强的抗干性的分离的慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)细菌。
背景技术
为了保持健康生长,植物必须从其生长的土壤中提取多种元素。这些元素包括氮和所谓的微量营养素(例如,铜、铁和锌),但许多土壤缺乏这些元素或其仅以不易被植物吸收的形式包含这些元素(一般认为必需元素不易被植物吸收,除非它们以溶解形式存在于土壤中)。氮对于大多数植物而言是必需元素,因为它在氨基酸、蛋白质、核苷酸、核酸、叶绿素、辅酶的合成中以及在植物的整个生长和健康中起作用。为了抵消这种缺乏,一般将缺乏元素的来源施加至土壤中,以提高生长速率和从作物植物获得的产率。例如,通常将硝酸盐和/或铵加至土壤中,以抵消可用氮的缺乏。
在作物科学领域中,众所周知许多栽培作物要求土壤对植物提供相对大量的氮。对需要通过土壤获得氮的那些植物,值得注意的例外是来自豆科家族的植物。
具体地,豆科植物相对于非豆科植物的独特之处在于其具有将大气中的氮固定为氨的能力。将大气中的氮固定为植物可用氮源的能力避免了植物从土壤中得到氮的需求。但是,固氮要求在豆科植物与土壤内的天然(native)细菌之间有共生关系。在这种共生关系中研究最广泛的伙伴之一是属于慢生根瘤菌属或根瘤菌属(Rhizobium)的细菌。Gresshoff,P.(1999).Identification of Plant Genes Involved in Plant-MicrobeInteractions.Stacey,G.&Keen,T.(Ed.),Plant-Microbe Interactions(4thed.)(Ch.6).St.Paul:APS Press.
共生通常是通过在植物与微生物以及微生物与植物之间的复杂的双向信号传导的交换而实现的。通常,植物因子如类黄酮和类黄酮的类似物质诱导细菌定殖至豆科植物的根系节结中(Gresshoff,1999)。一旦细菌定殖根系节结,细菌影响植物的形态变化,即根毛卷曲和新的根部器官-根瘤的形成(Gresshoff,1999)。根瘤可以对于定殖植物建立适合于使根瘤诱导细菌分化成固氮共生菌或类菌体的新的生理环境(Gresshoff,1999)。
为了帮助植物与微生物之间的双向信号传导的共生交换,通常将细菌如慢生根瘤菌涂覆在种子上。为了延长微生物在种子上的生存力,理想的是该微生物能耐受干燥和通常的干燥环境条件。
对具有增强的抗干性的微生物仍存在需求。
发明内容
本文描述的是具有增强的抗干性(特别是当该新菌株与其亲本株,例如慢生根瘤菌,亲本株USDA 532C比较时)的新的菌株。本发明人已针对其抗干性分离并测试了相当数量的细菌菌株。
如通篇所公开的,分离的菌株为慢生根瘤菌属的菌株。特别地,分离的菌株为大豆慢生根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum)菌株。甚至更具体地,分离的菌株是选自以下的分离的大豆慢生根瘤菌菌株:
具有保藏检索号NRRL B-50608的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50609的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50610的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50611的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50612的菌株,或上述保藏菌株的至少两种或更多种的组合。
本文还描述了包含载体和一种或多种本文所描述的细菌菌株的组合物。在实施方式中,该组合物包含一种或多种植物信号分子。在一个实施方式中,该组合物包含至少一种脂壳寡糖(LCO)。在另一个实施方式中,该组合物包含至少一种壳寡糖(CO)。在又一实施方式中,该组合物包含至少一种类黄酮。在又一实施方式中,该组合物包括茉莉酸或其衍生物。在另一实施方式中,该组合物包含亚油酸或其衍生物。在又一实施方式中,该组合物包含亚麻酸或其衍生物。在又一实施方式中,该组合物包含卡里金(karrikin)。
本文进一步描述的是用于提高植物或植物部分的生长的方法,包括使植物或植物部分与一种或多种本文所述的细菌菌株接触。该方法包括将一种或多种本文所述的细菌菌株的接种物引至土壤中。在另一实施方式中,该方法包括将一种或多种细菌菌株的接种物作为种子包衣引至土壤中。
本文还描述了用于增强植物固氮的方法,包括在包含一种或多种本文所述的细菌菌株的土壤中培养植物。在一个实施方式中,植物是豆科植物、非豆科植物或其组合。在另一实施方式中,该植物是选自大豆、菜豆(bean)、苜蓿、三叶草、玉米、莴苣、番茄、马铃薯、黄瓜、及其组合的植物。
本文进一步描述的是涂覆有本文所述的细菌菌株的种子。
附图说明
图1是当与亲本株USDA 532C的抗干性相比时比较的抗干性突变体的初步筛选的图示。
图2是当与亲本株USDA 532C的抗干性相比时比较的抗干性突变体的二次筛选的图示。
图3是当与亲本株USDA 532C的抗干性相比时比较的抗干性突变体的三次筛选的图示。
图4是当与亲本株USDA 532C的抗干性相比时比较的抗干性突变体的四次筛选的图示。
图5是当在零(0)和十四(14)天与亲本株USDA 532C的抗干性相比时选择的抗干性突变体的抗干性的条形图图示。
图6是当在七(7)和十四(14)天与亲本株USDA 532C的抗干性相比时选择的抗干性突变体的抗干性的条形图图示。
具体实施方式
所公开的菌株已被分离出并测试其溶解磷的能力。这在下面提供的“实施例”部分中详细描述。所公开的实施方式进一步涉及组合物,种子包衣,提高供植物从土壤摄取的磷的可利用性的方法,以及提高植物的磷摄取的方法,该方法包括在含有磷源的土壤中培养植物。
定义:
如本文所使用的,单数形式“一”和“该”(a,an,the)也意在包括复数形式,除非上下文中另有明确说明。
如本文所使用的,术语“生物学纯的培养物”意指基本没有生物污染的并具有遗传一致性从而使得从中取得的不同传代培养物将呈现基本相同的基因型和表型的培养物(例如,培养物具有至少60%、至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%、至少91%、至少92%、至少93%、至少94%、至少95%、至少96%、至少97%、至少98%、至少99%、最高100%纯的纯度)。
如本文所使用的,术语“分离和/或分离的(isolate,isolates,isolating,and/or isolated)等”意指所提及的材料从通常发现该材料的环境中移出。
如本文所使用的,术语“接种物”意指任何形式的细菌细胞或孢子,当温度、湿度等条件有利于细菌生长时其能够在土壤上或土壤内传播。
如本文所使用的,术语“孢子”具有其为本领域内技术人员所公知和理解的正常含义,且一般是指处于其休眠、保护的状态的微生物。
如本文所使用的,术语具体元素的“来源”意指至少在所考虑的土壤条件下并不使元素完全可用于植物摄取的该元素的化合物。
如本文所使用的,术语“有效量”、“有效浓度”或“有效剂量”意指足以导致植物或植物部分的生长增加或固氮增加的一种或多种细菌分离株的量、浓度、或剂量。以绝对值表示的实际有效剂量取决于以下因素,包括但不限于,待施用细菌分离株的土地的尺寸(例如,面积、总英亩数等)、可能使细菌分离株的活性增加或降低的其它活性或惰性成分之间的协同或拮抗相互作用、以及组合物中和/或作为种子处理剂的细菌分离株的稳定性。细菌组合物的“有效量”、“有效浓度”或“有效剂量”可以例如通过常规的剂量响应实验加以确定。
如本文所使用的,术语“载体”或“农艺学上可接受的载体”意指任何可用于向种子、土壤、植物或植物部分递送活性物质(例如,细菌菌株)的材料。
如本文所使用的,术语“土壤相容的载体”意指任何可添加至土壤而不会造成/具有对植物生长、土壤结构、土壤排水等的不利影响的物质。
如本文所使用的,术语“种子相容的载体”意指任何可添加至种子而不会造成/具有对种子、从种子生长的植物、种子萌发等的不利影响的材料。
如本文所使用的,术语“农业上有益的成分”意指任何能够引起或提供农业上有益和/或有用的作用的试剂或试剂的组合。
如本文所使用的,“至少一种生物学活性成分”意指本文所描述的一种或多种细菌分离株以外的生物学活性成分(例如,信号分子、其它微生物等)。
如本文所使用的,术语“干燥(desiccation)”意指极干的状态,例如,没有湿气和/或水的条件。术语“抗干性”和/或“耐干性”旨在涵盖生物体承受和/或存活和/或忍受极干条件的能力。
如本文所使用的,术语“固氮”、“大气中氮的固定”或“氮固定”等意在涵盖以下的生物学过程,其中分子氮或大气中的氮被转化成一种或多种含氮(N)化合物,包括但不限于,氨、铵盐、尿素和硝酸盐。
如本文所使用的,术语“固氮生物体”意指任何能够将分子氮或大气中的氮转化成一种或多种含氮(N)化合物(包括但不限于,氨、铵盐、尿素和硝酸盐)的生物体(如,固氮生物)。
如本文所使用的,术语“溶磷”等意指将不溶性磷酸盐(例如,磷酸岩等)转化成可溶性磷酸盐形式。
如本文所使用的,术语“溶磷生物体”意指任何能够将不溶性磷酸盐转化成可溶性磷酸盐形式的生物体。
如本文所使用的,术语“植物”和“植物部分”意指所有植物和植物种群,例如期望的和不期望的野生植物或作物植物(包括天然存在的作物植物)。作物植物可以是植物,其可以通过常规植物育种和优化方法或通过生物技术和遗传工程方法或通过这些方法的组合来获得,包括转基因植物且包括受植物育种者权利保护或不受其保护的植物品种。植物部分应被理解为指植物在地面上方和下方的所有部分和器官,例如地上部(shoot)、叶、花和根,可提及的实例为叶、针叶、柄(stalk)、茎(stem)、花、子实体、果实、种子、根、根瘤、块茎和根茎。植物部分还包括收获的材料和无性和有性繁殖材料(例如,插条、块茎、根茎、分株和种子等)。
如本文所使用的,术语“根瘤”意在包括但不限于,决定型根瘤、非决定型根瘤或其组合。决定型根瘤和非决定型根瘤的实例在领域内是公知的并记载于Denison,R.F.,2000,The Amer.Naturalist.156(6):567-576。决定型根瘤见于大豆属(Glycine)、百脉根属(Lotus)或菜豆属(Phaseolus)物种且形状为圆形和球形(Denison,2000)。决定型根瘤仅生长有限的时间——通常几个星期(Denison,2000)。相比于决定型根瘤,非决定型根瘤见于苜蓿属(Medicago)、车轴草属(Trifolium)和豌豆属(Pisium)物种,具有细长的形状并持续增长(Denison,2000)。术语“占瘤率”是本领域公知的术语。McDermottT.R.&Graham,P.H.,Appl.and Environ.Microbiol.55(10):2493-2498。本领域公知,尽管有少数例外,单个根瘤将只包含一种细菌菌株。Johnston,A.W.B.,等人,1974,J.Gen.Microbiol87:343-350;Dunham,D.H.&Baldwin,I.L.,1931,Soil Science32:235-249;Johnson,H.W.,等人,1963,Agrono.J.55:269-271;Dudman,W.F.&Brockwell,J.,1968,J.Agricul.Res.19:739-747;Nicol,H.&Thorton,H.G.,1941,Proc.Roy.Soc.B130,32-59;Hughes,D.Q.,&Vincent,J.M.,1942,Proc.of theLinnenan Soc.of New South Wales67:142-152;和Vincent,J.M.&Waters,L.M.,1953,J.Gen.Microbiol.9:357-370。
如本文所使用的,术语“增强的植物生长”意指增加的植物产量(例如,以蒲式耳/英亩为单位测量的增加的生物量、增加的果实数或其组合)、增加的根数、增加的根质量、增加的根体积、增加的叶面积、增加的植物挺立(stand)、增加的植物强健度、增加的植物重量(例如、植物或植物部分的总干重、植物或植物部分的总鲜重等等)或其组合。
如本文所使用的,“增强的竞争性”和/或“增强的结瘤”被定义为,细菌菌株具有一定百分比的占瘤率,例如至少50%、至少55%、至少60%、至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少85%、至少90%、至少91%、至少92%、至少93%、至少94%、至少95%、至少96%、至少97%、至少98%、至少99%、最高100%的占瘤率。
如本文所使用的,术语“温度耐受性”意指细菌菌株能够生长的温度范围,例如,细菌菌株能够生长的最高和最低温度。
如本文所使用的,术语“市售菌株”意指市售的细菌菌株,例如,USDA 532C、USDA 110、USDA 123、USDA 127、USDA 129等,Cregan,P.B.,等人,1989,Appl.and Enviro.Microbiol.55(10):2532-2536。
如本文所使用的,术语“微量营养素”意指植物生长、植物健康、和/或植物发育所需要的营养素。
如本文所使用的,术语“生物刺激素”意指任何能够增强植物和土壤内代谢或生理过程的物质。
如本文所使用的,术语“润湿剂”意指任何能够降低和/或减小水的表面张力的物质。
菌株:
在一个实施方式中,本文所描述的分离的菌株为固氮细菌菌株。在另一个实施方式中,菌株为慢生根瘤菌。在进一步的方面中,菌株源自慢生根瘤菌菌株,包括但不限于选自Bradyrhizobium bete、Bradyrhizobium canariense、埃氏慢生根瘤菌(Bradyrhizobium elkanii)、西表岛慢生根瘤菌(Bradyrhizobium iriomotense)、大豆慢生根瘤菌、Bradyrhizobium jicamae、辽宁慢生根瘤菌(Bradyrhizobiumliaoningense)、Bradyrhizobium pachyrhizi和圆明慢生根瘤菌(Bradyrhizobium yuanmingense)的菌株。在又一实施方式中,菌株是大豆慢生根瘤菌菌株。
在又一实施方式中,分离的菌株是如下的慢生根瘤菌属菌株,当在一段时间内,例如至少1天、至少2天、至少3天、至少4天、至少5天、至少6天、至少1周、至少2周、至少3周、至少4周、至少1个月、至少2个月、至少3个月、至少4个月、至少5个月、至少6个月、至少1年或更长内,将分离的慢生根瘤菌菌株的存活率与亲本菌株例如亲本菌株大豆慢生根瘤菌USDA 532C的存活率比较时,其在基本上无水的环境中具有增强/增加的细菌存活率。
在又一实施方式中,分离的菌株是如下的慢生根瘤菌属菌株,当将该分离的慢生根瘤菌菌株的存活率与亲本菌株例如亲本菌株大豆慢生根瘤菌USDA 532C的存活率比较时,其在基本上无水的环境中具有增强/增加的存活率,其中在基本上无水的环境中的增加的存活率包括在以下环境中的增加的细菌存活率,该环境为至少70%的无水,例如至少75%、至少80%、至少85%、至少85%、至少90%、至少91%、至少92%、至少93%、至少94%、至少95%、至少96%、至少97%、至少98%、至少99%、最高100%无水的环境。
在另一实施方式中,分离的菌株是如下的慢生根瘤菌属菌株,当与市售菌株例如商业菌株大豆慢生根瘤菌USDA 532C比较时其具有以下的增强/优越的特性,其中增强/优越的特性包括但不限于:
a.增强的定殖大豆植物的竞争力;和
b.增强的促进大豆植物生长的效力。
在又一实施方式中,分离的菌株是如下的慢生根瘤菌属菌株,其具有增强/优越的定殖植物的竞争力。在又一实施方式中,分离的菌株是如下的慢生根瘤菌属菌株,其具有增强/优越的促进植物生长的效力。在又一实施方式中,分离的菌株是如下的慢生根瘤菌属菌株,其具有增强/优越的定殖植物的竞争力和增强/优越的促进植物生长的效力。
在本发明的又一方面,分离的菌株是如下的慢生根瘤菌属菌株,其具有增强/优越的温度耐受性。
在本发明的又一方面,分离的菌株是如下的慢生根瘤菌属菌株,其对草甘膦具有天然抗性。
在又一实施方式中,菌株是选自以下的大豆慢生根瘤菌菌株:
具有保藏检索号NRRL B-50608的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50609的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50610的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50611的菌株;和
具有保藏检索号NRRL B-50612的菌株。
在具体的实施方式中,菌株可以是一种或多种上面提及的保藏菌株(例如,包括至少两种上述菌株、至少三种上述菌株、至少四种上述菌株,最多包括所有的上述菌株)。
在实施方式中,菌株是具有保藏检索号NRRL B-50608的菌株。在实施方式中,菌株是具有保藏检索号NRRL B-50609的菌株。在实施方式中,菌株是具有保藏检索号NRRL B-50610的菌株。在实施方式中,菌株是具有保藏检索号NRRL B-50611的菌株。在实施方式中,菌株是具有保藏检索号NRRL B-50612的菌株。
在另一实施方式中,细菌培养物具有与至少一种保藏菌株或至少两种上述保藏菌株的组合(包括多于两种,例如至少两种上述菌株、至少三种上述菌株、至少四种上述菌株,最多包括所有的上述菌株)相同的性质/特性。细菌培养物的性质/特性包括但不限于,细菌菌株具有增强和/或优越的抗干性。在又一实施方式中,菌株是慢生根瘤菌的菌株,当将抗干性与细菌的亲本菌株例如亲本菌株大豆慢生根瘤菌USDA 532C的抗干性和/或耐干性相比时,其具有增强和/或优越的抗干性。
在另一方面,本发明的分离的细菌菌株包括基于16S rDNA序列同一性与任何上述菌株密切相关的菌株。关于使用16S rDNA序列同一性确定细菌相关性,参见Stackebrandt E等人,“Report of the ad hoccommittee for the re-evaluation of the species definition in bacteriology,”Int J Syst Evol Microbiol.52(3):1043-7(2002)。在实施方式中,至少一种菌株基于16S rDNA序列同一性与任何上述菌株至少95%相同,基于16S rDNA序列同一性与任何上述菌株至少96%相同,基于16S rDNA序列同一性与任何上述菌株至少97%相同,基于16S rDNA序列同一性与任何上述菌株至少98%相同,基于16S rDNA序列同一性与任何上述菌株至少98.5%相同,基于16S rDNA序列同一性与任何上述菌株至少99%相同或者基于16S rDNA序列同一性与任何上述菌株至少99.5%相同。
本文所描述的慢生根瘤菌细菌,特别是具有保藏检索号NRRLB-50608、NRRL B-50609、NRRL B-50610、NRRL B-50611和NRRLB-50612的菌株可以根据本领域内已知方法进行培养。
得到的材料可以作为种子处理剂直接用于组合物中,或者可收获孢子,经离心浓缩,配制,然后利用空气干燥、冷冻干燥或流化床干燥技术进行干燥(Friesen T.,Hill G.,Pugsley T.,Holloway G.,andZimmerman D.2005,Experimental determination of viability loss ofPenicillium bilaiae conidia during convective air-drying Appl MicrobiolBiotechnol68:397-404),以产生可湿性粉剂。
如以下在“材料和方法”部分中以更多细节示出的,上述保藏菌株于2012年10月1日按照国际承认用于专利程序的微生物保存布达佩斯条约的条款保藏在美国典型培养物保藏中心(ATCC),邮政信箱1549,马纳萨斯,VA 20108,USA。
组合物:
在另一方面,本发明涉及包含载体和一种或多种本文所述的保藏菌株(或是孢子形式或是营养状态的菌株)的接种物的组合物。在某些实施方式中,组合物可以是液体、浆液、固体或粉末(可湿性粉剂或干粉末)的形式。在另一实施方式中,组合物可以是种子包衣形式。液体、浆液或粉末(例如,可湿性粉剂)形式的组合物可适于涂覆种子。当用于涂覆种子时,组合物可被施用至种子使其干燥。在其中组合物是粉末(例如可湿性粉剂)的实施方式中,可能在施用至种子之前需要将液体例如水添加至粉末。其他载体的实例包括湿的糠,将其干燥、过筛并施用至事先涂覆有粘合剂如阿拉伯树胶的种子。
载体:
在配制后,本文所描述的载体将使得保藏的细菌菌株可以保持有效(例如,能够固氮)和可存活。本文描述的载体的非限制性实例包括液体、浆液或固体(包括可湿性粉剂或干粉末)。在实施方式中,载体是如本文所描述的土壤相容的载体。
在一个实施方式中,载体是液体载体。可用作本文所公开的组合物的载体的液体的非限制性实例包括水、水溶液或非水溶液。在一个实施方式中,载体是水。在另一实施方式中,载体是水溶液,如糖水。在另一实施方式中,载体是非水溶液。如果使用液体载体,该液体(例如,水)载体可进一步包含生长培养基以培养所保藏的细菌菌株。用于保藏的细菌菌株的合适生长培养基的非限制性实例包括阿拉伯糖-葡糖酸盐(AG)、酵母提取物甘露醇(YEM)、G16培养基或本领域技术人员已知的与之相容的任何培养基,和/或为保藏细菌菌株提供生长营养物。
在另一实施方式中,载体是浆液。在实施方式中,浆液可包含粘着剂、液体或其组合。设想粘着剂可以是能够将接种物(例如,一种或多种保藏菌株)粘附至目标基质(例如,种子)的任何试剂。粘着剂的非限制性实例包括藻酸盐、矿物油、糖浆、阿拉伯树胶、蜂蜜、甲基纤维素、牛奶、壁纸贴和其组合。适合于浆液的液体的非限制性实例包括水或糖水。
在另一实施方式中,载体是固体。在具体的实施方式中,固体是粉末。在一个实施方式中,粉末是可湿性粉剂。在另一实施方式中,粉末是干粉末。在另一实施方式中,固体是颗粒剂。可用作用于本文所公开组合物的载体的固体的非限制性实例包括泥炭、小麦、小麦壳、研磨的麦秸、糠(例如,湿化的糠,非湿化的糠)、蛭石、纤维素、淀粉、土壤(巴氏灭菌或未巴氏灭菌的)、石膏、滑石、粘土(例如高岭土、膨润土、蒙脱土)和二氧化硅凝胶。
任选的农业有益成分:
本文所公开的组合物可包含一种或多种任选的成分。任选成分的非限制性实例包括一种或多种生物活性成分、微量营养素、生物刺激素、防腐剂、聚合物、湿润剂、表面活性剂或其组合。
生物活性成分:
本文所述的组合物可任选包含一种或多种本文所述的生物活性成分。生物活性成分的非限制性实例包括信号分子(例如,脂壳寡糖(LCO)、壳寡糖(CO)、几丁质化合物、类黄酮、茉莉酸或其衍生物、亚油酸或其衍生物、亚麻酸或其衍生物、卡里金等)以及有益微生物(例如,根瘤菌、慢生根瘤菌、中华根瘤菌(Sinorhizobium spp.)、固氮根瘤菌(Azorhizobium spp.)等)。
信号分子:
在实施方式中,本文所述的组合物包含一种或多种信号分子。在一个实施方式中,该一种或多种信号分子是一种或多种LCO。在另一实施方式中,该一种或多种信号分子是一种或多种几丁质化合物。在又一实施方式中,该一种或多种信号分子是一种或多种CO。在又一实施方式中,该一种或多种信号分子是一种或多种类黄酮或其衍生物。在又一实施方式中,该一种或多种信号分子是一种或多种非类黄酮的nod基因诱导剂(如,茉莉酸、亚油酸、亚麻酸以及它们的衍生物)。在又一实施方式中,该一种或多种信号分子是一种或多种卡里金或其衍生物。在又一实施方式中,该一种或多种信号分子是一种或多种LCO、一种或多种几丁质化合物、一种或多种CO、一种或多种类黄酮化合物及其衍生物、一种或多种非类黄酮nod基因诱导剂及其衍生物、一种或多种卡里金及其衍生物、或其任何信号分子的组合。
LCO:
在领域内也称为共生Nod信号或Nod因子的脂壳寡糖化合物(LCO)由在非还原端缩合有N-连接的脂酰链的β-l,4-连接的N-乙酰基-D-葡糖胺(“GIcNAc”)残基的寡糖骨架构成。LCO在骨架中GIcNAc残基的数目、脂酰链的长度和饱和度、以及还原和非还原糖残基的取代方面不同。LCO的例子如以下式I所示:
其中:
G是己糖胺,其可以例如在氮上被乙酰基取代,在氧上被硫酸根、乙酰基和/或醚基取代,
R1、R2、R3、R5、R6和R7可以相同或不同,表示H、CH3CO--、CxHyCO--(其中x是0~17的整数,且y是1~35的整数)、或任何其它酰基例如氨基甲酰基,
R4表示含有至少12个碳原子的单、二或三不饱和的脂肪链,且n是1~4的整数。
LCO可以得自(分离自和/或纯化自)例如根瘤菌的细菌,诸如根瘤菌、慢生根瘤菌、中华根瘤菌(Sinorhizobium spp.)和固氮根瘤菌(Azorhizobium spp.)。LCO结构对于各个这些细菌物种是特有的,并且各个菌株可以产生多种具有不同结构的LCO。例如,来自草木樨中华根瘤菌(S.meliloti)的具体LCO已记载于美国专利第5,549,718号中,具有式II:
其中,R表示H或CH3CO--,且n等于2或3。
更加具体的LCO包括NodRM、NodRM-1、NodRM-3。当被乙酰化时(R=CH3CO--),它们分别变成AcNodRM-1和AcNodRM-3(美国专利第5,545,718号)。
来自大豆慢生根瘤菌的LCO记载于美国专利第5,175,149和5,321,011号中。广泛而言,它们是包括甲基岩藻糖的五糖植物激素。大量的这些源自大豆慢生根瘤菌的LCO被记载:BjNod-V(C18:1);BjNod-V(AC,C18:1)、BjNod-V(C16:1);和BjNod-V(AC,C16:0),其中“V”表示存在五个N-乙酰基葡糖胺;“Ac”表示乙酰化;“C”后面的数字表明脂肪酸侧链中碳的数目;且“:”后面的数字表示双键的数目。
本发明组合物中使用的LCO可以从产生LCO的细菌菌株,例如固氮根瘤菌属、慢生根瘤菌属(包括大豆慢生根瘤菌)、中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)、根瘤菌属(包括豌豆根瘤菌(R.leguminosarum))、中华根瘤菌属(包括草木樨中华根瘤菌(S.meliloti))的菌株以及遗传工程改造为产生LCO的菌株中获得(即,分离和/或提纯)。
本发明还包括使用从菌根真菌例如球囊菌(Glomerocycota)群组真菌(如根内球囊菌(Glomus intraradicus))获得(即,分离和/或提纯)的LCO的组合物。获自这些真菌的代表性LCO的结构描述于WO 2010/049751和WO 2010/049751中(其中所述的LCO也称作“Myc因子”)。
本发明的组合物还包括合成型LCO化合物例如WO 2005/063784中所述者以及通过基因工程产生的重组型LCO的用途。基本的天然出现的LCO结构可以含有在天然出现的LCO中发现的修饰或取代,例如以下文献中所述:Spaink,Crit.Rev.Plant Sci.54:257-288(2000);和D'Haeze等人,Glycobiology12:79R-105R(2002)。构建LCO的前体寡糖分子(CO,如下文所述,在本发明中也可用作植物信号分子)也可以通过基因工程改造的有机体合成,例如Samain等人,Carb.Res.302:35-42(1997);Samain等人,J.Biotechnol.72:33-47(1999)中的那样。
LCO可以以多种纯度形式进行利用,并且可以单独使用或以LCO产生细菌或真菌的培养物的形式进行使用。提供基本纯的LCO的方法包括,简单地从LCO与微生物的混合物中去除微生物细胞,或通过LCO溶剂相分离以及之后的HPLC色谱而继续分离并纯化LCO分子,例如在美国专利第5,549,718号中记载的。通过重复的HPLC可以增强纯化,且可以将纯化的LCO分子进行冻干以用于长期储存。
CO:
本领域已知壳寡糖(CO)是β-1-4连接的N-乙酰基葡糖胺结构,其被鉴别为几丁质寡聚物,也被鉴别为N-乙酰基壳寡糖。CO具有独特且不同的侧链修饰,这使其与几丁质分子[(C8H13NO5)n,CAS No.1398-61-4]和壳聚糖分子[(C5H11NO4)n,CAS No.9012-76-4]不同。描述CO的结构和制备的代表性文献如下:Van der Holst等人,Current Opinion inStructural Biology,11:608-616(2001);Robina等人,Tetrahedron58:521-530(2002);Hanel等人,Planta232:787-806(2010);Rouge等人Chapter27,"The Molecular Immunology of Complex Carbohydrates"inAdvances in Experimental Medicine and Biology,Springer Science;Wan等人,Plant Cell21:1053-69(2009);PCT/F100/00803(9/21/2000);以及Demont-Caulet等人,Plant Physiol.120(1):83-92(1999)。用于制备重组型CO的方法是本领域内已知的。参见,例如Samain等人(同上);Cottaz等人,Meth.Eng.7(4):311-7(2005)以及Samain等人,J.Biotechnol.72:33-47(1999)。
几丁质化合物:
作为真菌细胞壁以及昆虫和甲壳类动物的外骨骼的主成分的几丁质和壳聚糖也由GIcNAc残基构成。几丁质化合物包括几丁质(IUPAC:N-[5-[[3-乙酰氨基-4,5-二羟基-6-(羟甲基)环氧乙烷-2基]甲氧基甲基]-2-[[5-乙酰氨基-4,6-二羟基-2-(羟甲基)环氧乙烷-3-基]甲氧基甲基]-4-羟基-6-(羟甲基)环氧乙烷-3-基]乙酰胺)、和壳聚糖(IUPAC:5-氨基-6-[5-氨基-6-[5-氨基-4,6-二羟基-2(羟甲基)环氧乙烷-3-基]氧-4-羟基-2-(羟甲基)环氧乙烷-3-基]氧-2(羟甲基)环氧乙烷-3,4-二醇)。
这些化合物可以商购自例如Sigma-Aldrich,或者可以从昆虫、甲壳类动物的壳或真菌细胞壁制得。制备几丁质和壳聚糖的方法为领域内已知,并已记载于例如美国专利第4,536,207号(由甲壳类动物的壳制备)、Pochanavanich等人,Lett.Appl.Microbiol.35:17-21(2002)(由真菌细胞壁制备)和美国专利第5,965,545号中(由蟹壳以及市售壳聚糖的水解进行制备)。可以得到小于35%至大于90%去乙酰化的去乙酰化几丁质和壳聚糖,且其涵盖较广范围的分子量,例如小于15kD的低分子量壳聚糖寡聚体和0.5~2kD的几丁质寡聚体;分子量为约15kD的“实用级(practical grade)”壳聚糖;和高达70kD的高分子量壳聚糖。配制用于种子处理的几丁质和壳聚糖组合物也市售可得。市售产品包括,例如(Plant Defense Boosters,Inc.)和BEYONDTM(Agrihouse,Inc.)。
类黄酮:
类黄酮是具有两个芳族环由三碳桥连接的一般结构的酚类化合物。类黄酮由植物产生并具有多种功能,例如,作为有益的信号传导分子,以及作为对抗昆虫、动物、真菌和细菌的保护物质。类黄酮的分类包括查耳酮、花青素、香豆素、黄酮、黄烷醇、黄酮醇、黄烷酮和异黄酮。参见,Jain等人,J.Plant Biochem.&Biotechnol.11:1-10(2002);Shaw等人,Environmental Microbiol.11:1867-80(2006)。
可用于本发明组合物中的代表性类黄酮包括木犀草素、芹黄素、柑橘黄酮、槲皮素、莰非醇、杨梅黄酮、漆树黄酮、异鼠李素、藿香黄酮醇(pachypodol)、鼠李黄素、橙皮素、柚皮素、芒柄花素、圣草酚、高圣草酚、紫杉叶素、二氢栎精、二氢莰非醇、染料木黄酮、大豆黄素、黄豆黄素、儿茶素、没食子儿茶素、儿茶素3-没食子酸酯、没食子儿茶素3-没食子酸酯、表儿茶素、表没食子儿茶素、表儿茶素3-没食子酸酯、表没食子儿茶素3-没食子酸酯、矢车菊色素(cyaniding)、飞燕草色素、锦葵色素、花葵素、甲基花青素、3’-甲花翠素(petunidin)、或其衍生物。类黄酮化合物可以从例如NatlandInternational Corp.,Research Triangle Park,NC;MP Biomedicals,Irvine,CA;LC Laboratories,Woburn MA商购得到。类黄酮化合物可以从植物或种子中分离,例如,如在美国专利第5,702,752;5,990,291;和6,146,668号中所记载。类黄酮化合物还可以通过遗传工程有机体例如酵母来产生,如Ralston等人,Plant Physiology137:1375-88(2005)中所记载。
非类黄酮Nod基因诱导剂:
茉莉酸(JA,[1R-[1α,2β(Z)]]-3-氧代-2-(戊烯基)环戊烷乙酸)及其衍生物、亚油酸((Z,Z)-9,12-十八碳二烯酸)及其衍生物、和亚麻酸((Z,Z,Z)-9,12,15-十八碳三烯酸)及其衍生物也可以用于本发明的组合物中。茉莉酸及其甲酯(茉莉酸甲酯(MeJA)),统称为茉莉酮酸酯,是在植物中天然出现的十八烷(octadecanoid)类化合物。茉莉酸由小麦幼苗的根部产生,以及通过真菌微生物例如可可球二孢菌(Botryodiplodiatheobromae)和藤仓赤霉(Gibbrella fujikuroi)、酵母(酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae))以及大肠杆菌(Escherichia coli)的致病性菌株和非致病性菌株产生。亚油酸和亚麻酸在茉莉酸的生物合成过程中产生。茉莉酸、亚油酸和亚油酸(及它们的衍生物)被报道为根际细菌(rhizobacteria)nod基因表达或LCO产生的诱导物。参见,例如Mabood,Fazli,Jasmonates induce the expression of nod genes in Bradyrhizobiumjaponicum,2001年5月17日;以及Mabood,Fazli,"Linoleic and linolenicacid induce the expression of nod genes in Bradyrhizobium japonicum,"USDA 3,2001年5月17日。
可用于本发明组合物中的亚油酸、亚麻酸和茉莉酸的有用衍生物包括酯、酰胺、糖苷和盐。代表性的酯是其中亚油酸、亚麻酸或茉莉酸的羧基已被--COR基取代的化合物,其中R是--OR1基,其中R1为:烷基,例如C1~C8无支链或支链的烷基,如甲基、乙基或丙基;烯基,例如C2~C8无支链或支链的烯基;炔基,例如C2~C8无支链或支链的炔基;具有例如6~10个碳原子的芳基;或具有例如4~9个碳原子的杂芳基,其中杂芳基中的杂原子可以是例如N、O、P或S。代表性的酰胺是其中亚油酸、亚麻酸或茉莉酸的羧基已被--COR基取代的化合物,其中R是NR2R3基,其中R2和R3独立地为:氢;烷基,例如C1~C8无支链或支链的烷基,如甲基、乙基或丙基;烯基,例如C2~C8无支链或支链的烯基;炔基,例如C2~C8无支链或支链的炔基;具有例如6~10个碳原子的芳基;或具有例如4~9个碳原子的杂芳基,其中杂芳基中的杂原子可以是例如N、O、P或S。酯可以通过已知方法进行制备,例如酸催化的亲核加成,其中羧酸与醇在催化量的无机酸的存在下进行反应。酰胺也可以通过已知方法进行制备,例如通过使羧酸与合适的胺于中性条件下在偶联剂比如二环己基碳二亚胺(DCC)的存在下进行反应。亚油酸、亚麻酸和茉莉酸的合适的盐包括,例如碱加成盐。可以用作制备这些化合物的代谢上可接受的碱盐的试剂的碱包括源自阳离子例如碱金属阳离子(例如钾和钠)和碱土金属阳离子(例如钙和镁)的那些。这些盐可以通过将亚油酸、亚麻酸或茉莉酸的溶液与碱溶液混合在一起而容易地制备。盐可以从溶液中沉淀出,并通过过滤收集或可以通过其他方法例如通过溶剂蒸发而回收。
卡里金:
卡里金是插烯型4H-吡喃酮例如2H-呋喃并[2,3-c]吡喃-2-酮,包括其衍生物和类似物。这些化合物的实例由以下结构表示,或是其生物学可接受的盐:
其中:Z是O、S或NR5;R1、R2、R3和R4各自独立地为H、烷基、烯基、炔基、苯基、苄基、羟基、羟烷基、烷氧基、苯氧基、苄氧基、CN、COR6、COOR=、卤素、NR6R7或NO2;且R5、R6和R7各自独立地为H、烷基或烯基。这些化合物的生物学可接受的盐的实例可以包括与生物学可接受的酸形成的酸加成盐,其实例包括盐酸盐、氢溴酸盐、硫酸盐或硫酸氢盐、磷酸盐或磷酸氢盐、乙酸盐、苯甲酸盐、琥珀酸盐、富马酸盐、马来酸盐、乳酸盐、柠檬酸盐、酒石酸盐、葡糖酸盐;甲磺酸盐、苯磺酸盐和对甲苯磺酸。其它生物学可接受的金属盐可以包括与碱形成的碱金属盐,其实例包括钠盐和钾盐。该结构所包含的且可以适用于本发明的化合物的实例包括以下:3-甲基-2H-呋喃并[2,3-c]吡喃-2-酮(其中R1=CH3,R2、R3、R4=H)、2H-呋喃并[2,3-c]吡喃-2-酮(其中R1、R2、R3、R4=H)、7-甲基-2H-呋喃并[2,3-c]吡喃-2-酮(其中R1、R2、R4=H,R3=CH3)、5-甲基-2H-呋喃并[2,3-c]吡喃-2-酮(其中R1、R2、R3=H,R4=CH3)、3,7-二甲基-2H-呋喃并[2,3-c]吡喃-2-酮(其中R1、R3=CH3,R2、R4=H)、3,5-二甲基-2H-呋喃并[2,3-c]吡喃-2-酮(其中R1、R4=CH3,R2、R3=H)、3,5,7-三甲基-2H-呋喃并[2,3-c]吡喃-2-酮(其中R1、R3、R4=CH3,R2=H)、5-甲氧基甲基-3-甲基-2H-呋喃并[2,3-c]吡喃-2-酮(其中R1=CH3,R2、R3=H,R4=CH2OCH3)、4-溴-3,7-二甲基-2H-呋喃并[2,3-c]吡喃-2-酮(其中R1、R3=CH3,R2=Br,R4=H)、3-甲基呋喃并[2,3-c]吡啶-2(3H)-酮(其中Z=NH,R1=CH3,R2、R3、R4=H)、3,6-二甲基呋喃并[2,3-c]吡啶-2(6H)-酮(其中Z=N-CH3,R1=CH3,R2、R3、R4=H)。参 见,美国专利7,576,213。这些分子也称为卡里金。参见,Halford,“SmokeSignals”,Chem.Eng.News(2010年4月12日),第37-38页(报道在森林起火后,烟中所包含的卡里金或丁烯酸内酯起到生长刺激剂的作用并促使种子萌发,并且能滋补已储存的种子如玉米、西红柿、莴苣和洋葱)。这些分子是美国专利7,576,213的主题。
有益微生物:
在实施方式中,本文所述的组合物可包含一种或多种有益微生物。该一种或多种有益微生物可具有一种或多种有利的特性(例如,产生一种或多种本文所述的信号分子、提高营养素和水摄取、促进生长、促进种子萌发、促进出苗、打破植物的休眠或静止等等)。
在一个实施方式中,有益微生物包括一种或多种产生一种或多种本文所述的信号分子的细菌。在又一实施方式中,细菌是来自以下的细菌:根瘤菌属(例如解纤维素根瘤菌(R.cellulosilyticum)、大田市根瘤菌(R.daejeonense)、菜豆根瘤菌(R.etli)、山羊豆根瘤菌(R.galegae)、高卢根瘤菌(R.gallicum)、贾氏根瘤菌(R.giardinii)、海南根瘤菌(R.hainanense)、洪特拉根瘤菌(R.huautlense)、木兰根瘤菌(R.indigoferae)、豌豆根瘤菌(R.leguminosarum)、黄土根瘤菌(R.loessense)、羽扇豆根瘤菌(R.lupini)、R.lusitanum、草木樨根瘤菌(R.meliloti)、蒙古根瘤菌(R.mongolense)、R.miluonense、岩黄芪根瘤菌(R.sullae)、热带根瘤菌(R.tropici)、居水根瘤菌(R.undicola)和/或杨凌根瘤菌(R.yanglingense))、固氮根瘤菌属(例如茎瘤固氮根瘤菌(A.caulinodans)和/或德贝莱纳固氮根瘤菌(A.doebereinerae))、中华根瘤菌属(例如S.abri、粘着中华根瘤菌(S.adhaerens)、美洲中华根瘤菌(S.americanum)、木本树中华根瘤菌(S.aboris)、费氏中华根瘤菌(S.fredii)、S.indiaense、柯斯帝中华根瘤菌(S.kostiense)、鸡眼草中华根瘤菌(S.kummerowiae)、苜蓿中华根瘤菌(S.medicae)、草木樨中华根瘤菌(S.meliloti)、墨西哥中华根瘤菌(S.mexicanus)、莫雷兰中华根瘤菌(S.morelense)、萨赫勒中华根瘤菌(S.saheli)、多宿主中华根瘤菌(S.terangae)和/或新疆中华根瘤菌(S.xinjiangense))、中慢生根瘤菌属(合欢中慢生根瘤菌(M.albiziae)、紫穗槐中慢生根瘤菌(M.amorphae)、查克中慢生根瘤菌(M.chacoense)、鹰嘴豆中慢生根瘤菌(M.ciceri)、华癸中慢生根瘤菌(M.huakuii)、百脉根中慢生根瘤菌(M.loti)、地中海中慢生根瘤菌(M.mediterraneum)、M.pluifarium、北方中慢生根瘤菌(M.septentrionale)、温带中慢生根瘤菌(M.temperatum)和/或天山中慢生根瘤菌(M.tianshanense))的菌及其组合。在具体实施方式中,有益微生物选自豌豆根瘤菌、草木樨根瘤菌、草木樨中华根瘤菌及其组合。在另一实施方式中,有益微生物是豌豆根瘤菌。在另一实施方式中,有益微生物是草木樨根瘤菌。在另一实施方式中,有益微生物是草木樨中华根瘤菌。
在另一实施方式中,该一种或多种有益微生物包括一种或多种解磷微生物。解磷微生物包括真菌和细菌菌株。在实施方式中,解磷微生物包括选自以下菌属的物种:不动杆菌属(Acinetobacter spp.)(例如,乙酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaceticus)等)、节杆菌属(Arthrobacterspp.)、节丛孢属(Arthrobotrys spp.)(例如少孢节丛孢菌(Arthrobotrysoligospora)等)、曲霉属(Aspergillus spp.)(例如黑曲霉(Aspergillus niger)等)、固氮螺菌属(Azospirillum spp.)(例如Azospirillum halopraeferans等)、芽孢杆菌属(Bacillus spp.)(例如解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)、萎缩芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus)、环状芽孢杆菌(Bacillus circulans)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)等)、伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia spp.)(例如洋葱伯克霍尔德菌(Burkholderia cepacia)、越南伯克霍尔德菌(Burkholderia vietnamiensis)等)、假丝酵母属(Candida spp.)(例如克瑞斯假丝酵母(Candida krissii)等)、金色单胞菌属(Chryseomonas spp.)(例如浅黄金色单胞菌(Chryseomonas luteola)等)、肠杆菌属(Enterobacter spp.)(例如产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)、阿氏肠杆菌(Enterobacter asburiae)、肠杆菌(Enterobacter spp.)、泰洛肠杆菌(Enterobacter taylorae)等)、正青霉属(Eupenicillium spp.)(例如微细正青霉(Eupenicillium parvum)等)、微小杆菌属(Exiguobacteriumspp.)、克雷伯氏菌属(Klebsiella spp.)、克吕沃尔菌属(Kluyvera spp.)(例如栖冷克吕沃尔菌(Kluyvera cryocrescens)等)、微杆菌属(Microbacterium spp.)、毛霉属(Mucor spp.)(例如多枝毛霉(Mucorramosissimus)等)、拟青霉属(Paecilomyces spp.)(例如蝙蝠蛾拟青霉(Paecilomyces hepialid)、马昆德拟青霉(Paecilomyces marquandii)等)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus spp.)(例如浸麻类芽孢杆菌(Paenibacillusmacerans)、胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)等)、青霉属(Penicillium spp.)(例如拜赖青霉(Penicillium bilaiae,早先称为Penicillium bilaii)、微白青霉(Penicillium albidum)、桔灰青霉(Penicilliumaurantiogriseum)、产黄青霉(Penicillium chrysogenum)、黄暗青霉(Penicillium citreonigrum)、桔青霉(Penicillium citrinum)、指状青霉(Penicillium digitatum)、常现青霉(Penicillium frequentas)、褐青霉(Penicillium fuscum)、Penicillium gaestrivorus、光孢青霉(Penicilliumglabrum)、灰黄青霉(Penicillium griseofulvum)、纠缠青霉(Penicilliumimplicatum)、微紫青霉(Penicillium janthinellum)、淡紫青霉(Penicilliumlilacinum)、微黄青霉(Penicillium minioluteum)、蒙大拿青霉(Penicilliummontanense)、黑青霉(Penicillium nigricans)、草酸青霉(Penicilliumoxalicum)、Penicillium pinetorum、嗜松青霉(Penicillium pinophilum)、产紫青霉(Penicillium purpurogenum)、Penicillium radicans、放射青霉(Penicillium radicum)、雷斯青霉(Penicillium raistrickii)、皱褶青霉(Penicillium rugulosum)、简青霉(Penicillium simplicissimum)、离生青霉(Penicillium solitum)、变幻青霉(Penicillium variabile)、毡毛青霉(Penicillium velutinum)、鲜绿青霉(Penicillium viridicatum)、灰绿青霉(Penicillium glaucum)、Penicillium fussiporus和扩展青霉(Penicilliumexpansum)等)、假单胞菌属(Pseudomonas spp.)(例如Pseudomonascorrugate、荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)、Pseudomonas lutea、草假单胞菌(Pseudomonas poae)、恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)、斯氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)、平凡假单胞菌(Pseudomonastrivialis)等)、沙雷氏菌属(Serratia spp.)(例如粘质沙雷氏菌(Serratiamarcescens)等)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas spp.)(例如嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)等)、链霉菌属(Streptomycesspp.)、链孢囊菌属(Streptosporangium spp.)、Swaminathania属(例如Swaminathania salitolerans等)、硫杆菌属(Thiobacillus spp.)(例如氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)等)、孢圆酵母属(Torulosporaspp.)(例如球有孢圆酵母(Torulospora globosa)等)、弧菌属(Vibrio spp.)(例如解蛋白弧菌(Vibrio proteolyticus)等)、黄色杆菌属(Xanthobacterspp.)(例如敏捷黄色杆菌(Xanthobacter agilis)等)、黄单胞菌属(Xanthomonas spp.)(例如野油菜黄单胞菌(Xanthomonas campestris)等)、及其组合。
在具体实施方式中,该一种或多种解磷微生物是真菌青霉属的菌株。在另一实施方式中,该一种或多种青霉菌属物种为拜赖青霉、P.gaestrivorus或其组合。
在另一实施方式中,有益微生物是一种或多种菌根。特别地,该一种或多种菌根是内生菌根(也称作泡囊丛枝菌根、VAM、丛枝菌根、或AM)、外生菌根或其组合。
在一个实施方式中,该一种或多种菌根是球囊菌门以及球囊霉(Glomus)属和巨孢囊霉(Gigaspora)属的内生菌根。在又一实施方式中,内生菌根是聚丛球囊霉(Glomus aggregatum)、Glomus brasilianum、明球囊霉(Glomus clarum)、沙漠球囊霉(Glomus deserticola)、幼套球囊霉(Glomus etunicatum)、集球囊霉(Glomus fasciculatum)、根内球囊霉(Glomus intraradices)、单孢球囊霉(Glomus monosporum)、或摩西球囊霉(Glomus mosseae)、珠状巨孢囊霉(Gigaspora margarita)、或其组合的菌株。
在另一实施方式中,该一种或多种菌根是担子菌门(Basidiomycota)、子囊菌门(Ascomycota)和接合菌门(Zygomycota)的外生菌根。在又一实施方式中,外生菌根是双色蜡蘑(Laccariabicolor)、红蜡蘑(Laccaria laccata)、彩色豆马勃(Pisolithus tinctorius)、Rhizopogon amylopogon、Rhizopogon fulvigleba、浅黄根须腹菌(Rhizopogon luteolus)、Rhizopogon villosuli、光硬皮马勃(Sclerodermacepa)、黄硬皮马勃(Scleroderma citrinum)、或其组合的菌株。
在又一实施方式中,该一种或多种菌根是杜鹃花类菌根(ecroidmycorrhiza)、浆果莓类菌根(arbutoid mycorrhiza)、或水晶兰类菌根(monotropoid mycorrhiza)。丛枝和外生菌根与许多属于杜鹃花目的植物形成杜鹃花类菌根,而与一些杜鹃花目形成浆果莓类菌根和水晶兰类菌根。所有的兰花在其生命周期的某个阶段是真菌异养的(mycoheterotrophic),并与一些担子菌真菌形成兰花菌根。在一个实施方式中,菌根可以是优选子囊菌门的杜鹃花类菌根,例如石楠柔膜菌(Hymenoscyphous ericae)或树粉孢属真菌(Oidiodendron sp.)。在另一实施方式中,菌根还可以是优选担子菌门的浆果莓类菌根。在又一实施方式中,菌根可以是优选担子菌门的水晶兰类菌根。在又一实施方式中,菌根可以是优选丝核菌属的兰科菌根。
微量营养素:
在又一实施方式中,本文所述的组合物可包含一种或多种有益的微量营养素。用于本文所述的组合物中的微量营养素的非限制性实例包括:维生素(例如维生素A、维生素B复合体(即,维生素B1、维生素B2、维生素B3、维生素B5、维生素B6、维生素B7、维生素B8、维生素B9、维生素B12、胆碱)、维生素C、维生素D、维生素E、维生素K、类胡萝卜素(α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、隐黄质、叶黄素、番茄红素、玉米黄质等)、巨量矿物质(如磷、钙、镁、钾、钠、铁等)、微量矿物质(如硼、钴、氯化物、铬、铜、氟化物、碘、铁、锰、钼、硒、锌等)、有机酸(如乙酸、柠檬酸、乳酸、苹果酸、牛磺酸等)以及其组合。在具体实施方式中,组合物可包含磷、硼、氯、铜、铁、锰、钼、锌或其组合。
在其中本文所述的组合物可包含磷的某些实施方式中,可以设想的是可提供任何合适的磷源。在一个实施方式中,磷可以从来源得到。在另一实施方式中,合适的磷源包括能够通过一种或多种微生物(例如拜赖青霉等)增溶的磷源。
在一个实施方式中,磷可源自磷酸岩来源。在另一实施方式中,磷可源自包含一种或多种磷源的肥料。市售可得的制造的磷酸盐肥料有许多类型。一些常见类型为,含有磷酸岩、磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸一钙、过磷酸盐(super phosphate)、三过磷酸盐(triple super phosphate)和/或聚磷酸铵的肥料。所有这些肥料通过在大规模肥料制造设施中对不溶性天然磷酸岩进行化学加工而产生,且产品昂贵。通过本发明的方式,可以降低这些肥料施用至土壤的量并仍然维持从土壤中摄取的相同量的磷。
在又一实施方式中,磷可以源自有机磷源。在进一步的具体实施方式中,磷源可包括有机肥料。有机肥料是指从天然来源获得的土壤改良剂,其至少保障最低限百分比的氮、磷酸盐和碳酸钾。有机肥料的非限制性实例包括植物和动物副产品、岩石粉末、海草、接种物和调理剂。这些通常可在园艺中心并通过园艺供应公司得到。特别地,磷的有机来源来自骨粉、肉粉、动物粪肥、堆肥、污水污泥或海鸟粪或其组合。
在又一实施方式中,磷可以源自磷源的组合,包括但不限于,磷酸岩,包含一种或多种磷源(例如,磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸一钙、过磷酸盐、三过磷酸盐、聚磷酸铵等)、一种或多种有机磷源的肥料,以及其组合。
生物刺激素:
在一个实施方式中,本文所述的组合物可包含一种或多种有益的生物刺激素。生物刺激素可增强代谢或生理过程,如呼吸、光合作用、核酸摄取、离子摄取、营养输送或其组合。生物刺激素的非限制性实例包括海藻提取物(例如泡叶藻(ascophyllum nodosum))、腐殖酸(例如腐殖酸钾)、褐菌酸、肌醇、甘氨酸以及其组合。在另一实施方式中,组合物包含海藻提取物、腐殖酸、褐菌酸、肌醇、甘氨酸以及其组合。
聚合物:
在一个实施方式中,本文所述的组合物可进一步包含一种或多种聚合物。在农产业中聚合物的非限制性用途包括农业化学品输送、重金属去除、保水和/或水输送以及其组合。Pouci等人,Am.J.Agri.&Biol.Sci.,3(1):299-314(2008)。在一个实施方式中,该一种或多种聚合物是天然聚合物(例如,琼脂、淀粉、藻酸盐、果胶、纤维素等)、合成聚合物、可生物降解的聚合物(例如,聚己内酯、聚交酯、聚乙烯醇等)或其组合。
对于可用于本文所述的组合物的聚合物的非限制性列表,参见Pouci等人,Am.J.Agri.&Biol.Sci.,3(1):299-314(2008)。在一个实施方式中,本文所述的组合物包括纤维素、纤维素衍生物、甲基纤维素、甲基纤维素衍生物、淀粉、琼脂、藻酸盐、果胶、聚乙烯吡咯烷酮以及其组合。
润湿剂:
在一个实施方式中,本文所述的组合物可进一步包含一种或多种润湿剂。润湿剂通常用于土壤,特别是疏水性土壤,以改善水对土壤的渗透和/或渗入。润湿剂可以是佐剂、油、表面活性剂、缓冲剂、酸化剂或其组合。在实施方式中,润湿剂是表面活性剂。在实施方式中,润湿剂是一种或多种非离子表面活性剂、一种或多种阴离子表面活性剂或其组合。在又一实施方式中,润湿剂是一种或多种非离子表面活性剂。
适用于本文所述组合物的表面活性剂在“表面活性剂”部分提供。
表面活性剂:
适用于本文所述组合物的表面活性剂可以是非离子表面活性剂(例如,半极性和/或阴离子和/或阳离子和/或两性离子)。设想表面活性剂将尽可能少地对一种或多种保藏菌株和/或一种或多种有益微生物的活性造成损害。表面活性剂可以润湿并乳化土壤和/或泥土。设想在所描述组合物中使用的表面活性剂对包含在制剂内的微生物具有低毒性。进一步设想的是在所描述组合物中使用的表面活性剂具有低的植物毒性(即,物质或物质组合对植物的毒性程度)。可使用单一的表面活性剂或数种表面活性剂的混合物。
阴离子表面活性剂
阴离子表面活性剂或阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂的混合物也可以用于组合物中。阴离子表面活性剂是具有在水溶液中为阴离子的或带负电状态的亲水性部分的表面活性剂。本文所述的组合物可包含一种或多种阴离子表面活性剂。阴离子表面活性剂可以是水溶性的阴离子表面活性剂、水不溶性的阴离子表面活性剂、或水溶性阴离子表面活性剂与水不溶性阴离子表面活性剂的组合。阴离子表面活性剂的非限制性实例包括磺酸、硫酸酯、羧酸及其盐。水溶性阴离子表面活性剂的非限制性实例包括烷基硫酸盐、烷基醚硫酸盐、烷基酰胺醚硫酸盐、烷基芳基聚醚硫酸盐、烷基芳基硫酸盐、烷基芳基磺酸盐、甘油一酸酯硫酸盐、烷基磺酸盐、烷基酰胺磺酸盐、烷基芳基磺酸盐、苯磺酸盐、甲苯磺酸盐、二甲苯磺酸盐、异丙基苯磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基二苯醚磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、烷基萘磺酸盐、石蜡磺酸盐、木质素磺酸盐、烷基磺基琥珀酸盐、乙氧基化磺基琥珀酸盐、烷基醚磺基琥珀酸盐、烷基酰胺磺基琥珀酸盐、烷基磺基琥珀酰胺酸盐、烷基磺基乙酸盐、烷基磷酸盐、磷酸酯、烷基醚磷酸盐、酰基肌氨酸盐(acyl sarconsinate)、酰基羟乙基磺酸盐(acyl isethionate)、N-酰基牛磺酸盐、N-酰基-N-烷基牛磺酸盐、烷基羧酸盐、或其组合。
非离子表面活性剂
非离子表面活性剂是当溶解或分散在水性介质时不带电荷的表面活性剂。在本文所述的组合物的至少一个实施方式中,使用一种或多种非离子表面活性剂,因为其提供所需的湿润和乳化作用且不显著抑制孢子的稳定性和活性。非离子表面活性剂可以是水溶性非离子表面活性剂、水不溶性非离子表面活性剂、或水溶性非离子表面活性剂与水不溶性非离子表面活性剂的组合。
水不溶性非离子表面活性剂
水不溶性非离子表面活性剂的非限制性实例包括烷基和芳基:甘油醚、乙二醇醚、乙醇酰胺、磺酰胺(sulfoanylamide)、醇、酰胺、醇乙氧基化物、甘油酯、乙二醇酯、甘油酯和乙二醇酯的乙氧基化物、基于糖的烷基多糖苷、聚氧乙烯化脂肪酸、链烷醇胺冷凝物、链烷醇酰胺、叔炔二醇(tertiary acetylenic glycol)、聚氧乙烯化硫醇、羧酸酯和聚氧乙烯化聚氧丙二醇、山梨聚糖脂肪酸酯、或其组合。也包括EO/PO嵌段共聚物(EO是环氧乙烷,PO是环氧丙烷)、EO聚合物和共聚物、聚胺和聚乙烯吡咯烷酮。
水溶性非离子表面活性剂
水溶性非离子表面活性剂的非限制性实例包括山梨聚糖脂肪酸醇乙氧基化物和山梨聚糖脂肪酸酯乙氧基化物。
非离子表面活性剂的组合
在一个实施方式中,本文所述的组合物包含至少一种或多种非离子表面活性剂。在一个实施方式中,组合物包含至少一种水不溶性非离子表面活性剂和至少一种水溶性非离子表面活性剂。在又一实施方式中,组合物包含具有大致相同长度碳链的非离子表面活性剂的组合。
其它表面活性剂
在另一实施方式中,本文所述的组合物还可以包含有机硅表面活性剂、用于硅氧烷基的和矿物油基的防沫剂中的表面活性剂的硅氧烷基防沫剂。在又一实施方式中,本文所述的组合物还可以包含脂肪酸的碱金属盐(例如,脂肪酸的水溶性碱金属盐和/或脂肪酸的水不溶性碱金属盐)。
除草剂:
在一个实施方式中,本文所述的组合物可进一步包含一种或多种除草剂。在具体的实施方式中,除草剂可以是苗前(pre-emergent)除草剂、苗后(post-emergent)除草剂、或其组合。
合适的除草剂包括化学除草剂、天然除草剂(例如生物除草剂、有机除草剂等)或其组合。合适的除草剂的非限制性实例包括苯达松、氟锁草醚、氯嘧磺隆、乳氟禾草灵、广灭灵、吡氟禾草灵、草铵膦、草甘膦、稀禾定、咪唑乙烟酸、甲氧咪草烟、氟磺胺草醚、氟烯草酸、灭草喹、烯草酮、二甲戊乐灵;3,4-二甲基-2,6-二硝基-N-戊烷-3-基-苯胺;N-(1-乙基丙基)-2,6-二硝基-3,4-二甲代苯胺;拿草特(pronamide);炔苯酰草胺(propyzamide);3,5-二氯-N-(1,1-二甲基丙炔基)苯甲酰胺;3,5-二氯-N-(1,1-二甲基-2-丙炔基)苯甲酰胺;N-(1,1-二甲基丙炔基)-3,5-二氯苯甲酰胺;S-乙基-N-乙基硫代环己烷氨基甲酸酯(S-ethylN-ethylthiocyclohexanecarbamate);氟乐灵;2,6-二硝基-N,N-二丙基-4-(三氟甲基)苯胺;草甘膦;N-(膦酰基甲基)甘氨酸;及其衍生物。在一个实施方式中,根据本公开使用的一种或多种除草剂包括拿草特(市场上被称为);炔苯酰草胺;3,5-二氯-N-(1,1-二甲基丙炔基)苯甲酰胺;3,5-二氯-N-(1,1-二甲基-2-丙炔基)苯甲酰胺;N-(1,1-二甲基丙炔基)-3,5-二氯苯甲酰胺;草灭特,S-乙基-N-乙基硫代环己烷氨基甲酸酯(市场上被称为);氟乐灵;2,6-二硝基-N,N-二丙基-4-(三氟甲基)苯胺;草甘膦;N-(膦酰基甲基)甘氨酸;及其衍生物。含有这些化合物中的每一种的市售产品容易可得。组合物中除草剂的浓度将通常与所标记的对于特定除草剂的使用量相对应。
杀真菌剂:
在一个实施方式中,本文所述的组合物可进一步包含一种或多种杀真菌剂。可用于本文所述的组合物的杀真菌剂将适当地针对较广范围的病原体表现出活性,病原体包括但不限于疫霉属(Phytophthora)、丝核菌属(Rhizoctonia)、镰孢菌属(Fusarium)、腐霉菌属(Pythium)、拟茎点霉属(Phomopsis)或核盘菌属(Selerotinia)和层锈菌属(Phakopsora)及其组合。
可以适合用于本文所公开的组合物的市售杀真菌剂的非限制性实例包括RIVAL或ALLEGIANCE FL或LS(Gustafson,Plano,TX)、WARDEN RTA(Agrilance,St.Paul,MN)、APRON XL、APRONMAXX RTA或RFC、MAXIM4FS或XL(Syngenta,Wilmington,DE)、CAPTAN(Arvesta,Guelph,Ontario)和PROTREAT(Nitragin Argentina,Buenos Ares,Argentina)。在这些和其他市售杀真菌剂中的活性成分包括,但不限于,咯菌腈、精甲霜灵、嘧菌酯和甲霜林。市售杀真菌剂最适合根据制造商的说明以推荐的浓度进行使用。
杀虫剂:
在一个实施方式中,本文所述的组合物可进一步包含一种或多种杀虫剂。可用于本文所述的组合物的杀虫剂将适当地针对较广范围的昆虫表现出活性,昆虫包括但不限于,线虫、切根虫、蛴螬、玉米根虫、种蝇、跳甲、麦长蝽、蚜虫、叶壳、椿象及其组合。
可以适合用于本文所公开的组合物的市售杀虫剂的非限制性实例包括CRUISER(Syngenta,Wilmington,DE)、GAUCHO和PONCHO(Gustafson,Plano,TX)。在这些和其他市售杀虫剂中的活性成分包括噻虫嗪、噻虫胺、和吡虫啉。市售杀虫剂最适合根据制造商的说明以推荐的浓度进行使用。
方法
在另一方面,公开了使用本文所述的保藏菌株和组合物的方法。
在一个实施方式中,描述了用于增强植物生长的方法。该方法包括将植物或植物部分与选自以下的一种或多种细菌菌株的接种物接触:
具有保藏检索号NRRL B-50608的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50609的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50610的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50611的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50612的菌株;或
两种或更多种菌株的混合物。
在具体的实施方式中,接种物可以包含一种或多种上述的保藏菌株(例如,包括至少两种的上述菌株,至少三种的上述菌株,至少四种的上述菌株,最多包括所有的上述菌株)。
在实施方式中,接种物包含具有保藏检索号NRRL B-50608的菌株。在实施方式中,接种物包含具有保藏检索号NRRL B-50609的菌株。在实施方式中,接种物包含具有保藏检索号NRRL B-50610的菌株。在实施方式中,接种物包含具有保藏检索号NRRL B-50611的菌株。在实施方式中,接种物包括具有保藏检索号NRRL B-50612的菌株。
在又一实施方式中,将植物或植物部分与一种或多种保藏细菌菌株的接种物接触的步骤包括将植物或植物部分与本文所述的一种或多种组合物相接触。可以使接种物或组合物根据本领域技术人员已知的方法接触植物或植物部分。非限制性实例包括犁沟引入、涂覆种子等。在具体的实施方式中,接触步骤包括本文所描述的接种物或组合物的犁沟引入。在具体的实施方式中,接触步骤包括本文所描述的接种物或组合物的种子上(种子包衣)引入。
在某些实施方式中,将植物或植物部分与一种或多种保藏细菌菌株的接种物接触的步骤包括以每公顷1×101-1×108个菌落形成单位,更优选以每公顷1×106-1×1012个菌落形成单位的量将接种物引至土壤中。在其它某些实施方式中,将植物或植物部分与一种或多种保藏细菌菌株的接种物接触的步骤包括引入保藏细菌菌株作为涂有1×101-1×108个菌落形成单位/种子的种子,更优选1×102-1×106个菌落形成单位/种子的种子。
在另一方面,该方法包括在包含一种或多种细菌菌株的土壤中培养植物。该方法包括:
a)使用选自以下的一种或多种细菌菌株的接种物来处理土壤:
具有保藏检索号NRRL B-50608的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50609的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50610的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50611的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50612的菌株;或
两种或更多种菌株的混合物;以及
b)在处理过的土壤中培养植物。
在具体的实施方式中,接种物可以包含一种或多种上述的保藏菌株(例如,包括至少两种的上述菌株,至少三种的上述菌株,至少四种的上述菌株,最多包括所有的上述菌株)。
在实施方式中,接种物包含具有保藏检索号NRRL B-50608的菌株。在实施方式中,接种物包含具有保藏检索号NRRL B-50609的菌株。在实施方式中,接种物包含具有保藏检索号NRRL B-50610的菌株。在实施方式中,接种物包含具有保藏检索号NRRL B-50611的菌株。在实施方式中,接种物包含具有保藏检索号NRRL B-50612的菌株。
使用一种或多种保藏细菌菌株的接种物处理土壤的步骤包括使用一种或多种本文所述的组合物处理土壤。接种物或组合物可根据本领域技术人员已知的方法引入土壤中。非限制性实例包括犁沟处理、涂覆种子等。在具体的实施方式中,处理步骤包括本文所描述的接种物或组合物的犁沟处理。在具体的实施方式中,处理步骤包括本文所描述的接种物或组合物的种子上(种子包衣)处理。
在具体的实施方式中,使用一种或多种保藏细菌菌株的接种物处理土壤的步骤包括使用一种或多种本文所述的组合物处理土壤。在某些实施方式中,使用一种或多种保藏细菌菌株的接种物处理土壤的步骤包括以每公顷1×101-1×108个菌落形成单位,更优选以每公顷1×106-1×1012个菌落形成单位的量使用接种物处理土壤。在其它某些实施方式中,使用一种或多种保藏细菌菌株的接种物处理土壤的步骤包括引入保藏细菌菌株作为涂有1×101-1×108个菌落形成单位/种子的种子,更优选1×102-1×106个菌落形成单位/种子的种子。
在另一实施方式中,方法进一步包括种植植物或植物部分的步骤。种植步骤可以发生在处理步骤之前、之后或期间。在一个实施方式中,种植步骤发生在处理步骤之前。在另一实施方式中,种植步骤发生在处理步骤期间(例如,种植步骤与处理步骤同时发生,种植步骤与处理步骤基本上同时发生等)。在又一实施方式中,种植步骤发生在处理步骤之后。
在另一实施方式中,方法进一步包括将土壤经受一种或多种本文所述的农业有益成分的步骤。在一个实施方式中,将土壤经受一种或多种农业有益成分的步骤发生在处理步骤之前、期间、之后或同时进行。在一个实施方式中,将土壤经受一种或多种如本文所述的农业有益成分的步骤发生在处理步骤之前。在另一实施方式中,将土壤经受一种或多种如本文所述的农业有益成分的步骤发生在处理步骤期间。在又一实施方式中,将土壤经受一种或多种如本文所述的农业有益成分的步骤发生在处理步骤之后。在又一实施方式中,将土壤经受一种或多种如本文所述的农业有益成分的步骤与处理步骤同时发生(例如,使用一种或多种本文所述的组合物处理土壤等)。
在又一实施方式中,本发明包括处理种子的方法,包括对种子施用选自以下的一种或多种细菌菌株的接种物:
具有保藏检索号NRRL B-50608的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50609的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50610的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50611的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50612的菌株;或两种或多种菌株的混合物。
在具体的实施方式中,处理种子的方法可包含一种或多种上述的保藏菌株(例如,包括至少两种的上述菌株,至少三种的上述菌株,至少四种的上述菌株,最多包括所有的上述菌株)。
在实施方式中,处理种子的方法包括向种子施用具有保藏检索号NRRL B-50608的菌株。在实施方式中,处理种子的方法包括向种子施用具有保藏检索号NRRL B-50609的菌株。在实施方式中,处理种子的方法包括向种子施用具有保藏检索号NRRL B-50610的菌株。在实施方式中,处理种子的方法包括向种子施用具有保藏检索号NRRLB-50611的菌株。在实施方式中,处理种子的方法包括向种子施用具有保藏检索号NRRL B-50612的菌株。
在又一实施方式中,方法进一步包括向种子施用一种或多种农业有益成分的步骤。在另一实施方式中,该方法包括向种子施用本文所述的任何组合物。
在又一实施方式中,方法包括在基本上无水分的环境中将种子与至少一种或多种分离的细菌菌株的接种物储存一段时间,例如,至少1天、至少2天、至少3天、至少4天、至少5天、至少6天、至少1周、至少2周、至少3周、至少4周、至少1个月、至少2个月、至少3个月、至少4个月、至少5个月、至少6个月、至少1年或更久。在该方法的一个方面,种子是豆科植物的种子。在另一方面,该豆科植物种子为大豆种子。
本文所述的方法可能用于改善下述生长条件,其导致任何类型的植物的磷摄取和/或产量增加。在一个具体的实施方式中,植物选自非豆科、豆科、芸苔属(Brassica spp.)、谷物、水果、蔬菜、坚果、花卉和草皮。特别地,谷物是小麦、玉米、稻、燕麦、黑麦、大麦。特别地,豆类为小扁豆、鹰嘴豆、菜豆(bean)、大豆、豌豆、苜蓿。
在另一具体的实施方式中,植物选自苜蓿、稻、小麦、大麦、黑麦、燕麦、棉花、向日葵、花生、玉米、马铃薯、甘薯、菜豆、豌豆、鹰嘴豆、小扁豆、菊苣、蜗居、苣荬菜、卷心菜、抱子甘蓝、甜菜、欧洲防风草、芜菁、花椰菜、嫩茎花椰菜、芜菁、萝卜、菠菜、洋葱、大蒜、茄子、胡椒、芹菜、胡萝卜、南瓜(squash)、南瓜(pumpkin)、西葫芦(zucchini)、黄瓜、苹果、梨、甜瓜、柑橘、草莓、葡萄、树莓、菠萝、大豆、烟草、番茄、高粱和甘蔗。
种子涂覆
在另一方面,种子被涂覆有选自以下的一种或多种细菌菌株:
具有保藏检索号NRRL B-50608的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50609的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50610的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50611的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50612的菌株;或
两种或更多种菌株的混合物。
在具体的实施方式中,种子涂覆有一种或多种上述的保藏菌株(例如,包括至少两种的上述菌株,至少三种的上述菌株,至少四种的上述菌株,最多包括所有的上述菌株)。
在实施方式中,种子涂覆具有保藏检索号NRRL B-50608的菌株。在实施方式中,种子涂覆具有保藏检索号NRRL B-50609的菌株。在实施方式中,种子涂覆具有保藏检索号NRRL B-50610的菌株。在实施方式中,种子涂覆具有保藏检索号NRRL B-50611菌株。在实施方式中,种子涂覆具有保藏检索号NRRL B-50612的菌株。
在一个实施方式中,种子可以用本文描述的任何组合物以多种方式但优选通过喷洒或滴液进行处理。喷洒和滴液处理可以通过配制本文描述的组合物,并通过连续处理系统(其已校准为以预定速率与种子的连续流成比例地施加处理)例如卧筒式处理器将组合物喷洒或滴到种子上而进行。也可以采用分批系统,其中将预定批量的种子和本文描述的组合物输送至混合器。用于进行这些工序的系统和装置可以商购自许多供应商,例如Bayer CropScience(Gustafson)。
在另一实施方式中,处理涉及涂覆种子。一种这样的工序涉及用本文描述的组合物涂覆圆形容器的内壁,添加种子,然后转动容器以使种子与内壁和组合物接触,在领域内称为“容器涂覆”的工序。种子可以通过涂覆方法的组合进行涂覆。浸泡通常涉及使用液体形式的所述组合物。例如,种子可以浸泡约1分钟至约24小时(例如,至少1min、5min、10min、20min、40min、80min、3hr、6hr、12hr、24hr)。
在某些实施方式中,涂覆有一种或多种本文所述的组合物的种子将包含每种子1×101-1×108,更优选1×102-1×106菌落形成单位的一种或多种保藏细菌菌株。
实施例
下列实施例是出于示例说明的目的而提供,并且其不旨在限制本文所主张的本发明的范围。技术人员想到的示例性实施例中的任何变化旨在落入本发明的范围之内。
材料与方法
生物材料的保藏
以下生物材料已经根据布达佩斯条约的条款保藏在美国国家农业应用研究中心微生物基因组和生物操作研究单位(NRRL)(1815N.University Street,Peoria,IL61604,USA),并给出以下检索号:
表1:生物材料的保藏
鉴定 | 保藏检索号 | 保藏日期 |
大豆慢生根瘤菌 | NRRL B-50612 | 2011年11月30日 |
大豆慢生根瘤菌 | NRRL B-50611 | 2011年11月30日 |
大豆慢生根瘤菌 | NRRL B-50610 | 2011年11月30日 |
大豆慢生根瘤菌 | NRRL B-50609 | 2011年11月30日 |
大豆慢生根瘤菌 | NRRL B-50608 | 2011年11月30日 |
已经在以下条件下保藏了菌株,该条件确保,在本专利申请的悬而未决期间,对于专利和商标委员会根据37C.F.R.§1.14和35U.S.C.§122授权的人可以接触到培养物。保藏品代表所保藏菌株的纯培养物。在提交本申请或其后续申请对等物的国家中,如果外国专利法需要,保藏品是可得的。然而,应当理解的是,保藏品的可得性并不构成对于破坏由政府行政批准的专利权来实施本发明的许可。
培养基
表2:G16培养基的成分
表3 在4℃储藏长达6个月的痕量元素储液
组成(g/L DDW) | g/L |
六水氯化镍(II)NiCl2·6H2O | 0.69 |
五水硫酸铜CuSO4·5H2O | 0.22 |
硼酸H3BO3 | 7.87 |
一水硫酸锰MnSO4·H2O | 5.06 |
七水硫酸锌ZnSO4·7H2O | 0.61 |
钼酸钠Na2MoO4·2H2O | 0.61 |
氯化钴(II)六水合物CoCl2·6H2O | 0.66 |
*在灭菌之前对痕量元素添加所有其他组分
表4 维生素储液-过滤灭菌然后在4℃储藏长达6个月
组成(g/L DDW) | g/L |
盐酸硫胺素 | 1.38 |
泛酸 | 0.55 |
**在培养基灭菌并冷却后添加维生素,通常在接种时进行
表5 酵母提取物甘露醇(YEM)培养基的成分
实施例I:确定USDA
532C的99.99%杀灭率
下面的实验由三(3)个研究组成,进行这些实验以确定亲本菌株大豆慢生根瘤菌USDA 532C的99.99%杀灭率。
将亲本菌株USDA 532C在两个10ml G16(表2-4)和YEM(表5)一次性培养管(VWR,18x150mm,#47729-583)中培养两天并收获以获得最高的细胞浓度。这通过将两个培养管合成一管并将细胞浓缩至2ml而实现。将大约50个大豆种子(品种Stine RR1108-4)在包含5%家用漂白溶液的50ml无菌的一次性离心管(Fisher brand,#06-443-18)中表面灭菌30秒,并利用无菌去离子(DI)水漂洗。灭菌步骤重复5次。将种子立即置于灭菌的陪替式培养皿(Petri dish)中并在层流罩下干燥。一旦种子完全干燥并被转移至250ml烧杯中,将1.5ml浓缩的亲本菌株USDA 532C培养物加至种子。将种子在烧杯中旋动,以均匀地涂覆种子并使其在罩下干燥。容纳种子的烧杯被包裹有蓝色的灭菌纸且留在罩中直到实验完成。在零时、一周每两天以及每周取时间点,直到发生完全的细胞死亡。结果列于表6中。
表6:研究1的CFU/种子和百分比杀灭率
天数 | CFU/种子 | 百分比杀灭率 |
0 | 3.06x108 | 0.00 |
3 | 3.72x107 | 87.86 |
7 | 4.20x106 | 98.63 |
14 | 3.07x106 | 99.00 |
18 | 6.43x105 | 99.79 |
24 | 2.87x105 | 99.91 |
37 | 2.64x104 | 99.99 |
如表6所示,亲本菌株USDA532C的初始CFU/种子为3.06×108且在37天CFU为2.64×108。从时间0至37天的百分比杀灭率计算为99.99%。
重复该过程,除了将G16用作初始生长培养基。结果提供于表7。
表7:研究2的CFU/种子和百分比杀灭率
天数 | CFU/种子 | 百分比杀灭率 |
0 | 2.01x109 | 0.00 |
2 | 3.13x108 | 84.41 |
6 | 3.26x107 | 98.38 |
10 | 9.14x106 | 99.55 |
16 | 3.50x106 | 99.83 |
22 | 1.40x106 | 99.93 |
29 | 3.38x105 | 99.98 |
37 | 6.23x104 | 100.00 |
如表7所示,当G16被用作初始生长培养基时,杀灭率经29至37天达到99.99%。
完成第三个干燥研究以确定G16和YEM培养基是否影响亲本菌株USDA 532C的干燥速度。结果分别提供在表8和表9中。
表8:在G16培养基中培养的亲本菌株USDA 532C的CFU/种子和百分比杀灭率
天数 | CFU/种子 | 百分比杀灭率 |
0 | 2.95x109 | 0.00 |
2 | 8.69x107 | 97.06 |
7 | 2.93x107 | 99.01 |
14 | 1.68x107 | 99.43 |
21 | 2.11x106 | 99.93 |
28 | 7.50x104 | 100.00 |
表9:在YEM培养基中培养的亲本菌株USDA 532C的CFU/种子和百分比杀灭率
天数 | CFU/种子 | 百分比杀灭率 |
0 | 2.90x108 | 0.00 |
2 | 3.46x106 | 98.81 |
7 | 1.81x106 | 99.38 |
14 | 1.31x106 | 99.55 |
21 | 7.33x105 | 99.75 |
28 | 7.00x104 | 99.98 |
如表8和表9所示,当在G16或YEM培养时,亲本菌株USDA 532C的干燥速率没有差别。对第三个研究,在约28天观察到99.99%的杀灭率,其类似于在同上研究一(1)和二(2)所观察到的(见上文)。
实施例II:使用甲磺酸乙酯(EMS)确定USDA 532C的杀灭率
进行下面实验以确定诱变剂甲磺酸乙酯(EMS)对亲本菌株USDA532C产生99.9-99.99%杀灭率的施用率。尽管突变方法可以出于效率而演变,但该比率确定法将成为用于产生耐干燥的推定突变体的诱变方案的一部分。
接种物制备:
将亲本菌株USDA 532C在六个10ml YEM一次性培养管中培养两天并将5ml培养物接种至四个含有50ml YEM培养基的250ml烧瓶中。将该烧瓶在30℃摇床中培育2天。随后在Sorvall RC 6离心机中将烧瓶中的培养物在8,000rpm下在50ml一次性无菌管中离心10分钟并合并成一个管。将沉淀重新悬浮于4ml的新鲜YEM培养基中并分离到四个1.5ml微离心管中。这些管将各自代表用于诱变处理的不同施用率。
诱变过程:
一旦培养物已被等分到单独的管中且诱变剂EMS(Sigma,C3H8O3S,FW 124.16,#M0880-1G)被加入各管中,将管剧烈涡旋并置于空的250ml烧瓶中。将含有反应管的烧瓶在30℃在摇床中培育30分钟。在培育期后,立即使用0.16M硫代硫酸钠(STS,FisherChemical,Na2S2O3*5H2O,FW 248.18,#S445-3)溶液将管洗涤5次,以使诱变剂失活。洗涤后,使用21规格注射器针头(BD 1ml21G1 Latex Free SyringeNeedle,0.8mmx25mm,#309624)剪切反应管中的细胞,完成稀释并将其铺在YEMA板上。在30℃下孵育五天后可细胞计数,并计算EMS施用率的百分比杀灭。为计算每个施用率的百分比杀灭率,使用以下等式:([0μl EMS的细胞计数(对照)-(μl EMS的细胞计数(处理))÷0μl EMS的细胞计数(对照)]×100%)。该实验后的所有其它实验使用该公式计算百分比杀灭率。结果提供在表10中。
表10:EMS的初始比率以确定亲本菌株USDA 532C的诱变上限
施用率 | 细胞计数(大约cfu/ml) |
0μl EMS(对照) | 108cfu/ml |
1μl EMS | 结果类似于0μl EMS 107cfu/ml |
10μl EMS | 结果类似于1μl EMS |
100μl EMS | 100%杀灭率 |
如表10所示,使用的EMS的初始比率为0μl、1μl、10μl和100μl。在0μl、1μl和10μl EMS之间没有差别,但100μl EMS造成100%杀灭。
重复并细化实验以确定可接受的杀灭率。参阅表11-17。
表11:细化EMS比率以确定对亲本菌株USDA 532C的99.9%杀灭率
施用率 | 细胞计数(大约cfu/ml) | 百分比杀灭率 |
0μl EMS(对照) | 2.49x109cfu/ml | |
15μl EMS | 2.24x109cfu/ml | 10.17% |
25μl EMS | 1.72x109cfu/ml | 30.92% |
50μl EMS | 1.67x101cfu/ml | 100% |
根据初始的发现,使用的EMS量被收窄至0μl、15μl、25μl和50μlEMS。如表11所示,对15μl和25μl EMS施用,百分比杀灭率为10.17%至30.92%,对50μl为100%。
表12:对亲本菌株USDA 532C的EMS施加率的额外细化
施用率 | 细胞计数(大约cfu/ml) | 百分比杀灭率 |
0μl EMS(对照) | 4.70x109cfu/ml | |
25μl EMS | 1.27x109cfu/ml | 73.09% |
35μl EMS | 5.37x108cfu/ml | 88.58% |
50μl EMS | 2.93x102cfu/ml | 100% |
从表11确定,25μl EMS的杀灭率仍然太低。表12的施用量为0μl、25μl、35μl和50μl EMS。由于减少的洗涤,25μl EMS的施用具有比表11结果更高的杀灭率;因此,杀灭率比预期较高。然而,即使当使用35μl EMS时,88.58%的杀灭率仍然过低。见表12。
表13:对亲本菌株USDA 532C的EMS施加率的额外细化
施用率 | 细胞计数(大约cfu/ml) | 百分比杀灭率 |
0μl EMS(对照) | 3.93x109cfu/ml | |
40μl EMS | 6.97x108cfu/ml | 82.26% |
45μl EMS | 8.57x107cfu/ml | 97.82% |
50μl EMS | 2.65x105cfu/ml | 99.99% |
所用的EMS的量增加至40μl、45μl和50μl EMS。EMS剂量率导致82.26%-99.99%的百分比杀灭范围。参阅表13。
表14:重复表13中所用的施用率
施用率 | 细胞计数(大约cfu/ml) | 百分比杀灭率 |
0μl EMS(对照) | 7.07x1011cfu/ml | |
40μl EMS | 1.35x109cfu/ml | 99.81% |
45μl EMS | 5.27x108cfu/ml | 99.93% |
50μl EMS | 2.19x106cfu/ml | 100% |
利用相同的EMS率,对表13中提供的结果在表14中进行再次重复,这次百分比杀灭率对40μl EMS为99.81%,对45μl EMS为99.93%,对50μl EMS为100%。当使用45μl EMS时,观察到99.9%的期望杀灭率,重复施用。参阅表15。
表15:重复表14中使用的施用率
施用率 | 细胞计数(大约cfu/ml) | 百分比杀灭率 |
0μl EMS(对照) | 1.51x108cfu/ml | |
45μl EMS | 3.33x104cfu/ml | 99.98% |
50μl EMS | 4.33x101cfu/ml | 100% |
重复45μl EMS的施加率,以确定是否表14中的结果是否是可重复的。45μl EMS的杀灭率为99.98%。参阅表15。
实施例III:诱变
进行以下实验以使用经典诱变如化学诱变来产生亲本菌株USDA532C的推定耐干燥突变体。
接种物制备:
通过使用10ul无菌塑料环(Fisher brand,#22-363-600)从USDA532C的新鲜平板取一环细胞,并在1.5ml一次性微离心管中在1ml无菌的去离子(DI)水中混合细胞,来制备亲本菌株USDA 532C的细胞悬浮液。将该细胞悬浮液接种至两个含有50ml YEM培养基的250ml烧瓶中,以达到最终0.01的光密度(OD)OD600nm。在30℃下将烧瓶温育三天并合并两个烧瓶中的培养物。将培养物在Sorvall RC 6Plus离心机中在8,000rpm下离心20分钟。弃去上清液并将沉淀重悬于30ml DI水中。对浓缩的培养物取OD,并在OD=0.05下被接种至10个含有50ml YEM培养基的250ml烧瓶中。在用于诱变的培养之前,将这些烧瓶于30℃摇床上培育2天。
诱变过程:
将10个烧瓶中的培养物合并至1L的离心瓶中。记录合并的培养物的光密度,并将培养物在Sorvall RC6离心机中在8,000rpm下离心20分钟。弃去大部分的上清液,在离心瓶中保留大约30ml的上清液。将上清液与沉淀混合并将其转移至50ml无菌的一次性离心管中。获取并记录浓缩的培养物的OD。将1ml浓缩的培养物置于6个1.5ml一次性微离心管中。将微离心管离心并弃去上清液。这样重复3次以上或直至沉淀的大小达到微离心管中的0.1ml标记。在添加诱变剂甲磺酸乙酯(EMS)前,使用无菌的1ml21规格注射器针头将细胞与1ml新鲜YEM培养基充分混合。加至各管的诱变剂的比率包含高剂量和低剂量,中间剂量在实验II所述的高剂量和低剂量之间。
在加入EMS后,立即将反应管置于空的250ml烧瓶中并在30℃下温育30分钟。温育后,利用Eppendorf离心机5415D将反应管在13,200rpm下离心1分钟。弃去反应管的上清液。通过使用1ml的0.16M硫代硫酸钠(STS)洗涤5次并通过涡旋该管进行剧烈混合使反应管中的诱变剂失活。对于每个洗涤周期,在涡流后离心该反应管并弃去上清液。在第五次之后,将反应管全部合并至1个15ml一次性管中用于富集过程。
实施例IV:富集和干燥
进行以下实验以富集和干燥亲本菌株USDA 532C的突变细胞,并消除野生型(wild type escapes)且增加推定的突变群体,并使得更易于分离具有耐干燥特征的突变体。
将亲本菌株USDA 532C进行实施例III中所述的诱变过程。通过将0.5ml反应物接种至两个50ml YEM烧瓶中并在30℃摇床中将细胞温育两天,浓缩亲本菌株USDA 532C的突变群体。两天后,通过将细胞涂覆至大豆种子和膜过滤器并经历干燥条件,使培养物干燥。在将其用于涂覆大豆种子和膜过滤器之前,将来自浓缩步骤的培养物调节至0.5的OD600nm。
涂覆大豆种子:
使用0.5ml的培养物涂覆四十个无菌大豆种子。将种子置于100ml无菌烧杯中以在层流罩下干燥并利用蒸压纸(autoclave paper)覆盖。获取三份样品的种子,以获得种子的初始CFU。对于每个样品,将三个种子置于含有5ml无菌DI水的15ml一次性管中,并在将悬浮液连续稀释并涂布在YEMA板上之前使其在管内膨胀约两小时。在富集种子之前,剩余的种子保持涂覆,将烧杯置于罩下四天。
为了富集种子,将20个种子置于含有新鲜50ml YEM的250ml烧瓶中。当种子富集时还获取最终CFU,以确定细胞群的百分比杀灭率。对第二个时间点进行与初始时间点相同的采样。在将含种子的培养物温育两天后,通过在除去上清液之前允许碎片沉淀以除去任何种子碎片来收获培养物。将培养物的上清液离心并在培养物用于涂覆新组的大豆种子之前使用无菌DI水洗涤沉淀物。重复该过程直到细胞培养物的计算百分比杀灭率小于80%。一旦达到80%,该细胞群可准备用于分离推定突变体用于确认实验。
涂覆膜过滤器:
为了控制大豆种子的不一致性和污染问题,将膜过滤器用作细胞涂覆的替代培养基。对于膜过滤器,将1ml培养物用于涂覆durapore滤膜(Millipore,0.22μm,PVDF,#GVWP02500)和isopore滤膜(Millipore,0.4μm,聚碳酸酯,#HTTP02500)的膜过滤器。对于每种过滤器,通过使用25mm的Easy Pressure Syringe Filter Holder(VWR,#28144-109)涂覆十五个过滤器,并将过滤器置于含有两片无菌的定性的125mm Whatman滤纸(Whatman,#1001125)的无菌陪替式培养皿中。一旦过滤器在层流罩下被干燥,通过将一个过滤器置于含5ml无菌DI水的15ml一次性管中并通过涡流混合,对各类型的过滤器获取三份初始CFU。在15ml管中浸泡2小时后,稀释过滤器悬浮液并将其涂布至YEMA板。在过滤器在罩下干燥3天后,将八个过滤器加至具有50ml新鲜YEM的250ml烧瓶中并在30℃下温育3天。
获取最终CFU,同时浓缩过滤器以获得百分比杀灭率的计算值。如初始CFU,同样的方法被用于最终CFU。重复涂覆和干燥的过程直到百分比杀灭率小于80%。达到80%后,选择单菌落分离物以进行进一步确认。
实施例V:确认推定的突变体
以下实验是通过将其在种子施用后在种子上的存活率与原始亲本菌株大豆慢生根瘤菌菌株USDA 532C进行比较来确定推定的抗干性突变体。
当对于种子或过滤器观察到80%杀灭率时,从最后的时间点随机挑取单菌落并分析一组诱变的推定突变体的耐干燥特征。将从每一组诱变结果挑取的二十个单菌落单独培养在含有50ml YEM培养基的250ml烧瓶中。将每种推定突变菌株在30℃摇床下温育三天并将每个菌株的OD调节至0.5。使用每种菌株涂覆30个未消毒的大豆种子,其中在由蒸压纸覆盖的100ml烧杯中具有0.5ml培养物。对第一轮在T=0,T=3,T=7天取时间点。针对各时间点获取三份种子样品,其中每个样本包括被置于15ml一次性管中5ml无菌DI水的三个种子。在稀释各样品并将其铺布至YEMA板之前让种子膨胀两小时。在将从每个时间点获得的细胞量与亲本菌株USDA 532C进行比较后,对任何表现优于亲本菌株的菌株进行第二轮确认。参见图1。对于第二轮,再次测试相比于野生型具有最好的耐干性的菌株的干燥性。参 见图2。在T=0,T=7和T=14天取时间点。对第二轮的推定突变体组进一步验证耐干性两次以上。参见图3-6。
对亲本菌株USDA 532C的二十株推定突变体进行分离和抗干性筛选。参见图1-3。在测试的20株推定菌株中,当与亲本菌株大豆慢生根瘤菌菌株USDA 532C的耐干性进行比较时,证实了5个推定突变菌株的耐干燥特征。参见图4-6。
实施例VI:确认的突变菌株的温室检测
进行以下实验以在温室中对推定突变菌株进行测试,从而测试突变菌株相对于亲本菌株USDA 532C的性能。
在温室中对与亲本菌株USDA 532C相比具有最佳耐干性的突变菌株测试其相对于亲本菌株USDA 532C的特性。在种子涂覆前将突变体和亲本菌株在50ml YEM中培养两天。各菌株在三个不同时间:种子涂覆后T=0,T=7和T=14天种植。在相同时间建立所有的时间点,但在指定时间种植种子。为了建立时间点,在100ml烧杯中使用0.5ml OD600nm=0.5的培养物涂覆30个大豆种子并且在种植前将T=0天的时间点在罩下静置30分钟。将其他两个时间点完全干燥并由蒸压纸覆盖。将来自后两个时间点的种子在稍后日期种植。在每个时间点,每盆种植两个种子,每菌株10盆。剩余的种子用于获得CFU以与T=0比较。在温室中生长9周后,对每个时间点从各植物收获大豆豆荚并分析干重以用于统计学显著性。
当将任意时间点下的突变菌株的大豆豆荚重量与亲本菌株比较时,在95%置信度无统计学显著性。这表明在使用突变菌株涂覆大豆种子时,突变菌株与亲本菌株之间没有影响大豆豆荚产率的特性差异。
总结段落
在权利要求和随附的说明书中定义本发明。本发明的附加方面在此通过编号的段落呈现。
1.一种选自以下的大豆慢生根瘤菌菌株的生物学纯的培养物:
具有保藏检索号NRRL B-50612的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50611的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50610的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50609的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50608的菌株,或至少两种或更多种所述菌株的组合。
2.根据段1所述的菌株,其中所述菌株具有优异的抗干性。
3.根据段2所述的菌株,其中所述抗干性与所述分离菌株的亲本菌株例如亲本菌株大豆慢生根瘤菌USDA 532C的所述抗干性相比较。
4.根据段2所述的菌株,其中所述优异的抗干性包括在一段时间内,例如至少1天、至少2天、至少3天、至少4天、至少5天、至少6天、至少1周、至少2周、至少3周、至少4周、至少1个月、至少2个月、至少3个月、至少4个月、至少5个月、至少6个月、至少1年或更长,当所述分离的慢生根瘤菌菌株的所述存活率与所述分离株的亲本菌株例如亲本菌株大豆慢生根瘤菌USDA 532C的所述存活率比较时,在基本上无水的环境中的增强的细菌存活率。
5.根据段2-4中任一项所述的菌株,其中在所述基本上无水的环境中的所述增强的存活率包括当所述分离的慢生根瘤菌菌株的所述存活率与所述分离株的亲本菌株例如亲本菌株大豆慢生根瘤菌USDA532C的所述存活率比较时,在至少70%无水,例如至少75%、至少80%、至少85%、至少85%、至少90%、至少91%、至少92%、至少93%、至少94%、至少95%、至少96%、至少97%、至少98%、至少99%、最多至100%无水环境的环境中的增加的细菌存活率。
6.一种组合物,包括一种或多种根据段1-5所述的分离的细菌菌株和农业合适的载体。
7.根据段6所述的组合物,其中所述组合物包括至少一种农业有益成分。
8.根据段7所述的组合物,其中所述至少一种农业有益成分包括一种或多种植物信号分子。
9.根据段8所述的组合物,其中所述植物信号分子是脂壳寡糖(LCO)。
10.根据段9所述的组合物,其中所述LCO是合成的。
11.根据段9所述的组合物,其中所述LCO是重组的。
12.根据段9所述的组合物,其中所述LCO是天然出现的。
13.根据段9所述的组合物,其中所述LCO从选自根瘤菌、中华根瘤菌和固氮根瘤菌的根瘤菌物种获得。
14.根据段9所述的组合物,其中所述LCO从大豆慢生根瘤菌获得。
15.根据段9所述的组合物,其中所述LCO从丛枝菌根真菌获得。
16.根据段8所述的组合物,其中所述植物信号分子是几丁质化合物。
17.根据段16所述的组合物,其中所述几丁质化合物是壳寡聚物(CO)。
18.根据段17所述的组合物,其中所述CO是合成的。
19.根据段18所述的组合物,其中所述CO是重组的。
20.根据段18所述的组合物,其中所述CO是天然出现的。
21.根据段8所述的组合物,其中所述植物信号分子是类黄酮。
22.根据段21所述的组合物,其中所述类黄酮选自木犀草素、芹黄素、柑橘黄酮、槲皮素、莰非醇、杨梅黄酮、漆树黄酮、异鼠李素、藿香黄酮醇(pachypodol)、鼠李黄素、橙皮素、柚皮素、芒柄花素、圣草酚、高圣草酚、紫杉叶素、二氢栎精、二氢莰非醇、染料木黄酮、大豆黄素、黄豆黄素、儿茶素、没食子儿茶素、儿茶素3-没食子酸酯、没食子儿茶素3-没食子酸酯、表儿茶素、表没食子儿茶素、表儿茶素3-没食子酸酯、表没食子儿茶素3-没食子酸酯、矢车菊色素(cyaniding)、飞燕草色素、锦葵色素、花葵素、甲基花青素、3’-甲花翠素(petunidin)、或其衍生物。
23.根据段8所述的组合物,其中所述植物信号分子是茉莉酸或其衍生物。
24.根据段8所述的组合物,其中所述植物信号分子是亚油酸或其衍生物。
25.根据段8所述的组合物,其中所述植物信号分子是亚麻酸或其衍生物。
26.根据段8所述的组合物,其中所述植物信号分子是卡里金。
27.根据段8-26中任一项所述的组合物,其中所述组合物包括至少两种不同的植物信号分子。
28.根据段27所述的组合物,其中所述农业有益成分是除草剂、杀虫剂或杀真菌剂。
29.根据段27所述的组合物,其中所述农业有益成分是至少一种解磷微生物。
30.根据段29所述的组合物,其中所述至少一种解磷微生物包括真菌青霉属的菌株。
31.根据段30所述的组合物,其中所述至少一种解磷微生物包括拜赖青霉菌株。
32.根据段31所述的组合物,其中拜赖青霉菌株选自NRRL 50162、NRRL 50169、ATCC 20851、ATCC 22348和ATCC 18309。
33.根据段30所述的组合物,其中所述至少一种解磷微生物包括P.gaestrivorus菌株。
34.根据段33所述的组合物,其中P.gaestrivorus菌株是NRRL50170。
35.一种处理种子的方法,包括将一种或多种段1所述的分离细菌菌株的接种物施用至所述种子。
36.根据段35所述的方法,其中对种子施用根据段6-34中任一项所述的组合物。
37.根据段35-36中任一项所述的方法,其中所述方法进一步包括在基本上无水的环境中将所述的处理种子储存一段时间的步骤,例如至少1天、至少2天、至少3天、至少4天、至少5天、至少6天、至少1周、至少2周、至少3周、至少4周、至少1个月、至少2个月、至少3个月、至少4个月、至少5个月、至少6个月、至少1年或更长。
38.根据段37所述的方法,其中所述种子是豆科植物种子。
39.根据段38所述的方法,其中所述豆科植物种子是大豆种子。
40.一种增强植物生长的方法,包括对植物、植物种子、或土壤周围的植物或植物种子施用段6-34中任一项所述的组合物。
41.根据段40所述的方法,其中所述种子是豆科植物种子。
42.根据段41所述的方法,其中所述豆科植物种子是大豆种子。
43.一种增强植物或植物部分的生长的方法,包括将植物或植物部分与一种或多种段1所述的菌株的接种物进行接触。
44.根据段43所述的方法,其中所述方法进一步包括使所述土壤经受一种或多种农业有益成分的步骤。
45.根据段43所述的方法,其中所述处理步骤包括将一种或多种段1所述的菌株的接种物作为组合物引入。
46.根据段43所述的方法,其中所述组合物是段6-34中任一项所述的组合物。
47.根据段43所述的方法,其中所述植物部分是植物种子。
48.根据段47所述的方法,其中所述种子是豆科植物种子。
49.根据段48所述的方法,其中所述豆科植物种子是大豆种子。
50.一种增强植物或植物部分的生长的方法,包括
a.使用一种或多种段1所述的菌株的接种物处理土壤;和
b.在处理过的土壤中培养植物或植物部分。
51.根据段50所述的方法,其中所述方法进一步包括在处理步骤之前、期间或之后种植植物或植物部分的步骤。
52.根据段50所述的方法,其中所述方法进一步包括使所述土壤经受一种或多种农业有益成分的步骤。
53.根据段50所述的方法,其中所述处理步骤包括将一种或多种段1所述的菌株作为组合物引入。
54.根据段50所述的方法,其中所述组合物是段6-34中任一项所述的组合物。
55.一种种子,其涂有段6-34中任一项所述的组合物。
在本文中描述并主张权利的本发明的范围不局限于本文公开的具体实施方式,因为这些实施方式意在作为本发明数个方面的示例说明。任何等同的实施方式意在包括于本发明范围内。确实,基于以上描述,除已经在本文示出且描述的那些外,本发明的多种改变对于本领域技术人员将是显然的。这些改变也意在落于所附权利要求的范围内。在冲突的情况下,包括定义的本公开内容将优先。
本文引用了多篇文献,其公开内容整体并入本文以作参考。
Claims (20)
1.一种选自以下的大豆慢生根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum)菌株的生物学纯的培养物:
具有保藏检索号NRRL B-50612的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50611的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50610的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50609的菌株;
具有保藏检索号NRRL B-50608的菌株,或至少两种或更多种所述菌株的组合。
2.一种组合物,包括一种或多种权利要求1所述的分离的细菌菌株和农业上合适的载体。
3.根据权利要求2所述的组合物,其中所述组合物包括至少一种农业上有益的成分。
4.根据权利要求3所述的组合物,其中所述至少一种农业上有益的成分包括一种或多种植物信号分子。
5.根据权利要求4所述的组合物,其中所述植物信号分子是脂壳寡糖(LCO)。
6.根据权利要求5所述的组合物,其中所述LCO是合成的。
7.根据权利要求5所述的组合物,其中所述LCO是重组的。
8.根据权利要求5所述的组合物,其中所述LCO是天然出现的。
9.根据权利要求4所述的组合物,其中所述植物信号分子是几丁质化合物。
10.根据权利要求9所述的组合物,其中所述几丁质化合物是壳寡聚物(CO)。
11.根据权利要求9所述的组合物,其中所述CO是合成的。
12.根据权利要求9所述的组合物,其中所述CO是重组的。
13.根据权利要求9所述的组合物,其中所述CO是天然出现的。
14.根据权利要求4所述的组合物,其中所述植物信号分子是类黄酮。
15.根据权利要求14所述的组合物,其中所述类黄酮选自木犀草素、芹黄素、柑橘黄酮、槲皮素、莰非醇、杨梅黄酮、漆树黄酮、异鼠李素、藿香黄酮醇(pachypodol)、鼠李黄素、橙皮素、柚皮素、芒柄花素、圣草酚、高圣草酚、紫杉叶素、二氢栎精、二氢莰非醇、染料木黄酮、大豆黄素、黄豆黄素、儿茶素、没食子儿茶素、儿茶素3-没食子酸酯、没食子儿茶素3-没食子酸酯、表儿茶素、表没食子儿茶素、表儿茶素3-没食子酸酯、表没食子儿茶素3-没食子酸酯、矢车菊色素(cyaniding)、飞燕草色素、锦葵色素、花葵素、甲基花青素、3’-甲花翠素(petunidin)、或其衍生物。
16.一种处理种子的方法,包括将一种或多种权利要求1所述的分离细菌菌株的接种物施用至所述种子。
17.根据权利要求16所述的方法,其中将权利要求2-15中任一项所述的组合物施用至种子。
18.根据权利要求16所述的方法,其中所述种子是豆科植物种子。
19.根据权利要求18所述的方法,其中所述豆科植物种子是大豆种子。
20.一种种子,其涂有权利要求2-15中任一项所述的组合物。
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