CN111163639B - 对植物的由花斑病病毒和细菌引起的感染的治疗 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了使用基于微生物的产物用于治疗某些植物病原体的组合物和方法。特别地,本发明涉及使用有益的微生物和/或其生长副产物来治疗包括花斑病病毒的植物病原病毒,以及植物病原细菌。在某些实施方式中,生长副产物是生物表面活性剂。

Description

对植物的由花斑病病毒和细菌引起的感染的治疗
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年09月28日提交的美国临时专利申请号62/564,517的权益,该临时专利申请通过引用方式以其整体并入本文。
背景技术
花斑病病毒是一组植物病原体,会影响超过150种不同类型的植物,并可能对其造成显著破坏。数以百万计的种植者的部分甚至全部农作物已经被花斑病病毒破坏。可以被花斑病病毒感染的最常见的农作物植物包括土豆、葫芦、秋葵、辣椒、黄瓜、香瓜、南瓜、西红柿、烟草、玫瑰、郁金香、甜菜、李子、菜豆等许多。
有多种病毒属于“花斑病(mosaic)”疾病,每种病毒都属于多种属之一,例如,菜豆金色黄花斑病毒属(Begomovirus)(例如,木薯(cassava)花斑病病毒)、马铃薯Y病毒属(Potyvirus)(例如,李子痘病毒(pox virus))、烟草花叶病毒属(Tobamovirus)(例如,烟草花斑病病毒)等,以及属于许多其他属。花斑病病毒种的实例包括苜蓿花斑病病毒、甜菜花斑病病毒、木薯花斑病病毒、豇豆花斑病病毒、黄瓜花斑病病毒、黍属(panicum)花斑病卫星病毒(satellite virus)、李子痘病毒痘病毒、南瓜花斑病病毒、烟草花斑病病毒、郁金香嵌纹病毒(breaking virus)和西葫芦黄花斑病病毒。尽管这些病毒中的大多数被认为是ssRNA病毒,但有些是ssDNA病毒或被认为是未指定的病毒。
即使这些病毒中的许多病毒具有与特定植物的“绑定”名称,实际上,同一病毒也可能具有大量宿主。例如,尽管烟草花斑病病毒(TMV)以发现它的第一个植物的名字命名(烟草),但它感染了150多种不同类型的植物。受TMV影响的植物中有蔬菜、杂草和花卉。特别是,这种病毒每年会破坏西红柿、辣椒和许多观赏植物。
花斑病病毒破坏首先以看起来呈斑驳、卷曲或扭曲的绿叶的形式出现。通常情况下,这些叶片会在其上发展出淡黄色斑点,增加其斑驳的外观,并且植物的生长可能会受阻,尤其是在季节早期感染时。在葫芦科(南瓜、葫芦、黄瓜、笋瓜)中,例如,受到影响的地方可能被瘤层(wart)覆盖,或者可选地果实的皮可能褪色且变得光滑。虽然花斑病病毒可能不会杀死植物,但其对植物生长和整体健康的影响会极大地影响农作物提供的(deliver)具有经济价值的产品的数量。例如,水果可能变得太苦而无法食用,或者可能破坏水果的颜色、质量或成熟。
花斑病病毒在各种植物中越冬,包括未从园林或农作物中清除的植物中的碎屑,以及樟脑草(catnip)、商陆(pokeweed)、益母草(motherwort)、马利筋(milkweed)和野生黄瓜植物。蚜虫和黄瓜甲虫以其为食,并在受感染植物和健康植物之间行进时传播这种疾病。该病毒还可以通过人类活动、工具和设备进行传播。因此,使用漂白剂(bleach)对园林工具、木桩、扎带、盆、温室长椅等进行手洗和消毒对于种植者减少污染风险至关重要。疾病在季节中传播得越早,受到花斑病病毒严重破坏的植物数量就越多。此外,当条件潮湿时,病毒特别容易传播。
除病毒性植物病原体外,细菌性植物病原体也能导致严重的和经济损失疾病。但是,与感染宿主细胞内部的病毒相反,细菌在细胞之间的空间中生长而不是侵入它们。大多数植物性病原细菌属于以下属:欧文菌属(Erwinia)、果胶杆菌属(Pectobacterium)、泛菌属(Pantoea)、土壤杆菌(Agrobacterium)、假单胞菌属(Pseudomonas)、青枯菌(Ralstonia)、伯克霍尔德(Burkholderia)、食酸菌属(Acidovorax)、黄单胞菌属(Xanthomonas)、棍状杆菌属(Clavibacter)、链霉菌属(Streptomyces)、木杆菌属(Xylella)、螺原体属(Spiroplasma)和植物病原菌质体(Phytoplasma)。其中一些害虫感染的症状可能包括斑点、叶和果实上的花斑病斑纹或疹突(pustule)、臭块茎腐烂(smellytuber rot)、虫瘿(gall)、过度生长、萎蔫、叶片斑、斑点和枯萎、痂(scab)、腐蚀(canker),及甚至植物的死亡。
一些植物病原细菌产生毒素或注入特殊蛋白质,这导致宿主细胞死亡,或者它们产生分解植物细胞及其壁的关键结构成分的酶。这些有害生物(pest)以各种方式传播,并且可以行进很远的距离,例如,它们可能被雨水溅散,或者被风、鸟或昆虫携带,并且像病毒一样,可以通过人类活动传播。无论如何散布,但是细菌的病原体都必须通过开口,诸如伤口或气孔,以穿透植物的内部。
一旦植物被诸如花斑病病毒的病毒性疾病感染,就无法治愈。通常对于细菌性疾病,焦点也不在于治愈疾病,而在于预防感染或传播。例如,减少与植物接触的携带疾病的昆虫的数量,或减少与作物或田地相邻的多年生杂草或其他植物的数量,可以是一种有效的预防措施;但是,这通常需要使用刺激性的化学农药或除草剂。抗生素可用于防治某些细菌,但这会导致耐药菌株。因此,最有效的方法包括使用对某些有害生物(pest)菌株具有抗性的工程化植物。但是,由于可以感染植物的病毒和细菌种类繁多,使用这种方法可能很难防范多种病原体。
广泛的经济危害可能是由于某些植物疾病对植物和农作物的广泛感染所致,这些疾病可在园林、农作物和温室中蔓延。这还可能对消费者可获得的粮食作物的供应产生巨大影响。因此,需要一种安全且环保的方法来治疗包括花斑病病毒的植物病原病毒以及植物病原细菌。
发明内容
本发明提供微生物及其生长的副产物,诸如生物表面活性剂,用于治疗某些植物的病原体感染。特别地,本发明涉及使用有益的微生物和/或其生长副产物,对包括花斑病病毒的植物病原病毒,以及植物病原细菌的治疗。有利地,本发明的基于微生物的产物和方法环保、无毒且合算。
在某些实施方式中,本发明提供基于微生物的组合物,其中所述组合物包括一种或多种有益的微生物和/或一种或多种微生物生长的副产物。组合物还可以包含在其中产生有益的微生物和/或生长副产物的发酵培养基。微生物生长的副产物可以是由组合物的微生物产生的副产物,或者是可以在其他地方产生并添加到组合物中的副产物。
在一个实施方式中,组合物仅包含微生物生长的副产物,而没有有益的微生物。例如,在一个实施方式中,该组合物仅包括在其中培养有益微生物的发酵培养液。
微生物生长的副产物可以是纯化的或粗制的形式。在优选的实施方式中,所述生长的副产物是选自糖脂(例如,槐糖脂、鼠李糖脂、海藻糖脂或甘露糖赤藓糖醇脂(mannosylerythrithol lipid))和脂肽(例如,表面活性素、伊枯草菌素(iturin)、地衣素(lichenysin)和芬枯草菌素(fengycin))的生物表面活性剂。在一个示例性的实施方式中,生长的副产物是槐糖脂(SLP)。
在一些实施方式中,粗制形式的生物表面活性剂可以采取液体混合物的形式,所述液体混合物包含由培养产生生物表面活性剂的微生物所得到的生物表面活性剂沉淀物和发酵培养液。这种粗制形式的生物表面活性剂和培养液溶液可包含约0.001%至约75%、约20%至约70%、约35%至约65%、约40%至约60%、约45%至约55%,或约50%纯的生物表面活性剂。
在某些实施方式中,根据本发明的有益的微生物是产生生物表面活性剂的微生物。在特定的实施方式中,微生物是产生生物表面活性剂的酵母,诸如作为实例的球拟假丝酵母(Starmerella bombicola)。在另一个实施方式中,微生物是产生生物表面活性剂的嗜杀酵母(killer yeast),例如,异常毕赤酵母(Pichia anomala)(异常威克汉姆酵母(Wickerhamomyces anomalus))。这些酵母能够产生糖脂生物表面活性剂。
在一个实施方式中,有益的微生物是非病原体的产生生物表面活性剂的细菌,诸如作为实例的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)或解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)。这两个种都是某些脂肽生物表面活性剂的有效生产者。
可以单独使用基于微生物的产物,或可以将其与有助于增强对花斑病病毒和细菌引起的植物病原体的治疗的其他化合物组合使用。
在某些实施方式中,可以向治疗中添加粘附物质,以延长产物对植物叶片的粘附力。例如,基于多糖的物质,例如黄原胶,可用作对本发明的组合物的粘附剂。
在某些实施方式中,本发明的组合物比例如单独的纯化的微生物代谢物具有优势,这些优势可以包括以下一项或多项:高浓度的甘露糖蛋白(乳化剂)作为酵母细胞壁的外表面的一部分;β-葡聚糖(乳化剂)在酵母细胞壁中的存在;在培养物中生物表面活性剂的存在;及在培养物中溶剂和/或其他代谢物(例如乳酸、乙醇等)的存在。
本发明进一步提供用于培养基于微生物的组合物的方法。可以通过从小到大规模的培养方法获得组合物。这些培养方法包括但不限于浸没培养/发酵、固态发酵(solidstate fermentation;SSF)和杂交(例如,浸没基体系统)、修改和/或其组合。
本发明因为例如有能力高效地递送和使用具有活性代谢物的新鲜发酵培养液,故而可以用于各种独特的环境:细胞、微生物繁殖体和/或细胞成分与发酵培养液的混合物;具有活细胞的组合物;具有包括活细胞的高密度细胞的组合物;短期订单(short-order)的基于微生物的产物;和偏远地点的基于微生物的产物。
在一些实施方式中,提供用于治疗花斑病病毒和/或细菌性植物病原体的方法,其中所述方法包括使有益的微生物和/或微生物的生长的副产物与被病原体的感染的植物的一部分接触。在某些实施方式中,该方法包括将根据本发明描述的基于微生物的组合物施加至植物。
可以将基于微生物的组合物与植物和/或与植物的周围环境直接接触。在某些实施方式中,组合物与被感染植物的叶片或枝叶接触。在其他实施方式中,组合物与受影响的植物的任何部分,例如根、种子、茎、花或果实接触。此外,组合物可以与整个植物和/或植物周围的环境,诸如土壤接触。
施加时微生物可以是活的(或有生存力的)或非活性的。当利用活微生物时,微生物可以就地生长并在现场产生活性化合物。因此,可以在治疗地点(例如园林)容易并连续地实现高浓度的微生物。以这种方式,该方法可以进一步包括添加材料以在施加期间增强微生物生长。在一个实施方式中,添加的材料是营养物来源,诸如,作为实例的氮、硝酸盐、磷、镁和/或碳的来源。
在一些实施方式中,该方法包括使受影响的植物与微生物和/或生长副产物在产生它们的发酵培养基中接触。在一些实施方式中,该方法包括简单地将发酵培养基和/或微生物生长的副产物施加至植物。生长副产物可以被纯化或处于粗制形式。在优选的实施方式中,生长的副产物是生物表面活性剂,诸如糖脂或脂肽。在一种示例性的实施方式中,生物表面活性剂是槐糖脂。
该方法可以进一步包括施加一种或多种物质以增强病原体的防治效果,诸如作为实例的施加粘附物质,以延长该产物对植物的粘附力。
有利地,可以使用本发明而不将大量无机化合物释放到环境中。另外,组合物和方法利用可生物降解且毒理学安全的成分。因此,本发明可以作为“绿色”疗法用于治疗病毒和细菌植物病原体。
具体实施方式
本发明提供微生物及其生长的副产物,诸如生物表面活性剂,用于治疗某些植物性病原体的感染。特别地,本发明使用有益的微生物和/或其生长副产物,提供用于治疗包括花斑病病毒的植物病原病毒,以及植物病原细菌的组合物和方法。有利地,本发明的基于微生物的产物和方法是环保的、无毒的和成本有效的。
选定的定义
如本文中使用的,提及“基于微生物的组合物”意指包含作为微生物或其他细胞培养物生长的结果所产生的成分的组合物。因此,基于微生物的组合物可以包含微生物本身和/或微生物生长的副产物。微生物可以处于营养状态、孢子形态、菌丝体形态、任何其他微生物繁殖体形态或这些的混合物。微生物可以为浮游生物或生物膜形式,或者二者的混合物。生长的副产物可以是例如代谢物(例如生物表面活性剂)、细胞膜成分、表达的蛋白和/或其他细胞成分。微生物可以是完整的或裂解的。细胞可能完全不存在,或者例如以每毫升组合物1×104、1×105、1×106、1×107、1×108、1×109、1×1010、1×1011、1×1012、1×1013个或以上细胞或繁殖体的浓度存在。如本文中使用的,繁殖体是可以形成新生和/或成熟有机体的微生物的任何部分,包括但不限于细胞、分生孢子、胞囊、孢子(例如,繁殖孢子、内生孢子和外生孢子)、菌丝体、芽孢和种子。
本发明进一步提供“基于微生物的产物”,其是在实践中要被施加以获得所需的结果的产物。基于微生物的产物可以仅仅是从微生物培养过程收获的基于微生物的组合物。可选地,基于微生物的产物可以包含已经添加的其他组分。这些另外的组分可以包括例如稳定剂、缓冲剂、载剂(carrier)(例如水或者盐溶液)、支持进一步的微生物生长而添加的营养物、非营养物生长促进剂,和/或有利于微生物和/或已施加其的环境中的组合物的追踪的制剂。基于微生物的产物还可以包含基于微生物的组合物的混合物。基于微生物的产物还可以包含已经以某种方式诸如但不限于过滤、离心、裂解、干燥、纯化等处理的基于微生物的组合物的一种或多种成分。
如本文所用,“收获的(harvested)”是指从生长器皿中移出一些或全部基于微生物的组合物。
如本文所用,“生物膜(biofilm)”是微生物诸如细菌的复杂聚集体,其中细胞彼此粘附。生物膜中的细胞在生理上不同于同一有机体的浮游细胞,该浮游细胞是可在液体培养基中漂浮或游浮的单细胞。
如本文所用,“分离的(isolated)”或“纯化的(purified)”核酸分子、多核苷酸、多肽、蛋白质或有机化合物诸如小分子(例如,下文描述的那些)或其他化合物基本上不含其他化合物,诸如与其天然结合的(associated)细胞材料。例如,纯化的或分离的多核苷酸(核糖核酸(RNA)或脱氧核糖核酸(DNA))不含在其天然存在状态下位于其侧翼的基因或序列。纯化的或分离的多肽不含在其天然存在状态下位于其侧翼的氨基酸或序列。纯化的或分离的微生物菌株可以从其天然存在的环境中移出。因此,分离的菌株可以作为例如生物学纯的培养物存在,或作为与载剂结合的孢子(或其他形式的菌株)存在。
如本文所用,“生物纯的培养物(biologically pure culture)”是从其天然结合的材料中分离出来的一种。在优选的实施方式中,已经从所有其他活细胞中分离培养物。在进一步优选的实施方式中,与自然界中存在的相同微生物的培养物相比,生物纯的培养物具有有利的特征。有利的特征可以是,例如,增加其生长的一种或多种副产物的产量。
在某些实施方式中,纯化的化合物按重量计为感兴趣的化合物的至少60%(干重)。优选地,制剂按重量计为感兴趣的化合物的至少75%、更优选至少90%、并且最优选至少99%。例如,纯化的化合物按重量计为所期望化合物的至少90%、91%、92%、93%、94%、95%、98%、99%或100%(w/w)的化合物。通过任何合适的标准方法测量纯度,例如,通过柱色谱法、薄层色谱发或高效液相色谱(high-performance liquid chromatography;HPLC)分析法测量纯度。
“代谢物(metabolite)”是指由代谢产生的任何物质(例如生长的副产物)或参与特定代谢过程所必需的物质。代谢物可以是有机化合物,其是代谢的起始原料(例如葡萄糖)、中间体(例如乙酰-辅酶A)或终产物(例如正丁醇)。代谢物的实例可包括但不限于酶、毒素、酸、溶剂、醇、蛋白质、碳水化合物、维生素、矿物质、微量元素、氨基酸、聚合物和表面活性剂。
本文提供的范围被理解为该范围内的所有数值的统称。例如,1至20的范围应理解为包括由1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20,以及上述整数之间的所有中间小数值诸如例如1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8和1.9组成的组中的任何数字、数字组合或子范围。关于子范围,特别考虑从该范围的任一端点延伸的“嵌套子范围(nested sub-range)”。例如,示例性范围1至50的嵌套子范围可以在一个方向上包括1至10、1至20、1至30和1至40,或者在另一个方向上包括50至40、50至30、50至20和50至10。
如本文所用,“减少(reduces)”是指至少1%、5%、10%、25%、50%、75%或100%的负向更改。
如本文所用,“参考(reference)”是指标准或对照条件。
如本文所用,“表面活性剂(surfactant)”是指使两种液体之间或液体和固体之间的表面张力(或界面张力)降低的化合物。表面活性剂用作例如洗涤剂、润湿剂、乳化剂、发泡剂和分散剂。“生物表面活性剂(biosurfactant)”是由活的有机体产生的表面活性剂。
如本文所用,“农业”是指用于食物、纤维、生物燃料、药品、化妆品、补品、观赏目的和其他用途的植物和/或真菌的培养和繁殖。根据本发明,农业还可以包括园艺、环境美化、造园、植物保护、果树栽培和树木栽培。农业中进一步包括对土壤的护理、监测和维护。
如本文所用,“病原(pathogenic)”有机体”是能够在另一有机体中引起疾病的任何有机体。通常,病原有机体是感染原,并且可以包括例如,细菌、病毒、真菌、霉菌、原生动物、朊毒体(prion)、寄生虫、蠕虫和藻类。
如本文所用,“有害生物(pest)”是除人类以外的对人类或人类涉及的(例如,农业、园艺、畜牧业生产、水产养殖)有破坏性、有害的和/或不利的任何有机体。在某些但不是全部的情况下,有害生物可能是病原体的有机体。有害生物可能引起感染、侵染和/或疾病或成为感染、侵染和/或疾病的媒介体,或者它们可能仅以活组织为食或对活组织造成其他物理伤害。有害生物可以是单细胞或多细胞有机体,包括但不限于病毒、真菌、细菌、寄生虫和/或线虫。
如本文所用,“治疗(treatment)”是指根除、改善、减轻、改良或逆转疾病、病症或失调的体征或症状。治疗可以包括但不要求完全治愈疾病、病症或失调,这意味着治疗还可以包括部分的根除、改善、减轻、改良或逆转。另外,治疗可以包括延迟疾病、病症或失调的体征或症状的发作,或延迟疾病、病症或失调向更严重的疾病、病症或失调的发展。
如本文所使用的,关于病原体或有害生物使用的术语“防治(control)”延伸到杀死、禁止(disabling)、固定(immobilizing)或减少病原体和/或有害生物的种群数量的行为,或以其他方式使病原体和/或有害生物变为基本上不会引起疾病或其他伤害。
与“包括(including)”或“含有(containing)”同义的过渡术语“包括(包含)”是包含性的或开放性的,并且不排除另外的、未列举的要素或方法步骤。相反,过渡短语“由......组成(consisting of)”排除了权利要求中未指定的任何要素、步骤或组分。过渡短语“基本上由......组成(consisting essentially of)”将权利要求的范围限制于指定的材料或步骤“和那些不会对要求保护的发明的基本和新颖特征(一个或多个)产生实质影响的材料或步骤”。
除非特别说明或从上下文中显而易见,否则如本文所用,术语“或(or)”应理解为包括在内。除非特别说明或从上下文中显而易见,否则如本文所用,术语“一个(a,an)”和“该(the)”应理解为单数或复数。
除非特别说明或从上下文中显而易见,否则如本文所用,术语“约(about)”应理解为在本领域的正常耐受范围内,例如,在平均值的2个标准偏差内。约可以理解为在所述数值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%或0.01%之内。
本文中对变量的任何定义中的化学基团列表的叙述包括该变量作为任何单个组或所列组的组合的定义。本文对变量或方面的实施方式的叙述包括作为任何单个实施方式或与任何其他实施方式或其部分组合的实施方式。
本文引用的所有参考文献均通过引用整体并入本文。
基于微生物的组合物
本发明提供基于微生物的组合物,其中所述组合物包括一种或多种有益的微生物和/或一种或多种微生物生长的副产物。组合物可以包括在其中产生微生物和/或生长副产物的发酵培养基。微生物生长的副产物可以是由组合物的微生物产生的,或他们可以在其他地方产生并添加到组合物中。
有利地,根据本发明的基于微生物的组合物是无毒的(即,摄入毒性大于5g/kg),并且可以以高浓度施加而不会对例如皮肤或消化道造成刺激。因此,本发明在有生命的有机体诸如农民和种植者的存在下,施加基于微生物的组合物特别有用。
在某些实施方式中,本发明利用产生生物表面活性剂的微生物。有益的微生物可以呈活性或非活性形式,或者组合物可以包含活性和非活性微生物的组合。
在特定的实施方式中,微生物是产生生物表面活性剂的酵母,诸如作为实例的球拟假丝酵母。在另一个实施方式中,微生物是产生生物表面活性剂的嗜杀酵母,例如,异常毕赤酵母(异常威克汉姆酵母)。这些酵母是糖脂生物表面活性剂的有效生产者。
在一个实施方式中,有益的微生物是产生生物表面活性剂的细菌,诸如枯草芽孢杆菌或解淀粉芽孢杆菌。这些种是某些脂肽生物表面活性剂的有效生产者。
在某些实施方式中,组合物可以包含含有活的和/或无活性培养物和/或微生物和/或任何残留营养物产生的微生物代谢物的发酵培养液。发酵产物无需提取或纯化即可直接使用。如果需要,使用文献中描述的标准提取和/或纯化方法或技术可以容易地实现提取和纯化。
此外,组合物可以例如按重量计至少为1%、5%、10%、25%、50%、75%或100%培养液。发酵培养液的生物质含量可以为例如5g/l至180g/l或更高,或0%至100%的任何值,包括其间所有百分比。在一个实施方式中,培养液的固体含量为10g/l至150g/l。
在一个实施方式中,组合物仅包含微生物生长的副产物。它可以是纯化的或粗制的(例如,未纯化的)形式。
在一些实施方式中,本发明的组合物的生长的副产物是生物表面活性剂。例如,生物表面活性剂可以是糖脂生物表面活性剂,所述糖脂生物表面活性剂包括槐糖脂(SLP)、甘露糖赤藓糖醇脂(MEL)、鼠李糖脂(RLP)和/或海藻糖脂(TL)。生物表面活性剂也可以是脂肽诸如作为实例的表面活性素、伊枯草菌素、芬枯草菌素和/或地衣素。
在某些实施方式中,糖脂是SLP、MEL或它们的组合。MEL是由例如蚜虫拟酵母(Pseudozyma aphidis)大量生产的。例如,SLP由例如球拟假丝酵母(Starmerella yeast)和毕赤酵母(Pichia yeast)产生的。
在某些实施方式中,生物表面活性剂是SLP。至少存在八个结构上不同的槐糖脂。SLP化学组合物是由槐糖(sophorose)和脂肪酸或酯基形成的。大环内酯和游离酸结构在槐糖环的伯羟基位置被乙酰化到不同程度。槐糖脂的主要成分是17-羟基十八烷酸(17-hydroxyoctadecanoic acid)及其相应的内酯。另外,油酸的不饱和C-18脂肪酸可以不变地转移到槐糖脂中。
在一些实施方式中,可以通过球拟假丝酵母的发酵来合成槐糖脂的天然混合物。
在一些实施方式中,粗制形式的生物表面活性剂可以采取液体混合物的形式,该液体混合物包含由培养产生生物表面活性剂的微生物产生的发酵培养液中的生物表面活性剂沉淀物。该粗制形式的生物表面活性剂溶液可包含约0.001%至约75%、约30%至约70%、约35%至约65%、约40%至约60%、约45%至约55%、或约50%的纯的生物表面活性剂。
在某些实施方式中,本发明的组合物中的生物表面活性剂例如SLP的浓度范围为0.001%至5.0%,优选为0.1%至0.5%,或0.2%。
本发明的有益的微生物和基于微生物的组合物具有可用于治疗包括花斑病病毒的病毒和细菌植物病原体疾病的许多性质。例如,根据本发明的生物表面活性剂可以抑制微生物对多种表面的粘附,防止生物膜的形成,并且可以具有强大的乳化和破乳性质。
在某些实施方式中,本发明的组合物具有优于例如单独的纯化的微生物代谢物的优势,缘于以下一项或多项的原因:高浓度的甘露糖蛋白(乳化剂)作为酵母细胞壁的外表面的一部分;β-葡聚糖(也是乳化剂)在酵母细胞壁中的存在;及在培养物中生物表面活性剂、溶剂和/或其他代谢物(例如乳酸、乙醇等)的存在。
可以将其它的成分添加至基于微生物的组合物,以增强其抗病原体的活性。优选地,这些添加剂被认为是有机的或环保的。例如,组合物中可包括粘附物质、人/动物抗病毒化合物、抗菌化合物、精油、萜烯、乳化剂、螯合试剂或任何其他抗病原体的物质。
添加剂还可以包括缓冲剂、载剂、在相同或不同设施生产的其他基于微生物的组合物、粘度调节剂、防腐剂、微生物生长营养物、示踪剂、杀虫剂、其他微生物、表面活性剂、乳化剂、润滑剂、溶解度控制剂、pH调节剂、防腐剂、稳定剂和紫外线抗性剂。
在一个实施方式中,该组合物可进一步包含缓冲剂,该缓冲剂包括有机和氨基酸或它们的盐,以使pH稳定在优选值附近。合适的缓冲剂包括但不限于柠檬酸盐、葡糖酸盐、酒石酸盐、苹果酸盐、乙酸盐、乳酸盐、草酸盐、天冬氨酸盐、丙二酸盐、葡庚糖酸盐、丙酮酸盐、半乳糖酸盐、葡糖二酸盐、丙醇二醇盐(tartronate)、谷氨酸盐、甘氨酸、赖氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、半胱氨酸、精氨酸及其混合物。也可以使用磷酸和亚磷酸或它们的盐。合成的缓冲剂适合使用,但优选使用天然缓冲剂,诸如有机和氨基酸或它们的盐。
在进一步的实施方式中,pH调节剂包括氢氧化钾、氢氧化铵、碳酸钾或碳酸氢钾、盐酸、硝酸、硫酸及其混合物。
基于微生物的组合物的pH值应适合感兴趣的微生物。在某些实施方式中,最终的基于微生物的组合物的pH在5.0至9.0、6.0至8.0,或优选7.0至7.5的范围内。
在一个实施方式中,基于微生物的组合物中可以包括另外的成分诸如盐的水溶液制剂,诸如碳酸氢钠或碳酸钠、硫酸钠、磷酸钠或磷酸二氢钠。
在某些实施方式中,本发明的基于微生物的组合物进一步包括载剂。载剂可以是本领域已知的任何合适的载剂,其允许将酵母或酵母副产物递送至目标植物和/或土壤。
在进一步的实施方式中,酵母产物以例如液体悬浮液、乳剂、冷冻或喷雾干燥的粉末、颗粒、粒状或凝胶的形式供应。
生产完后,可以直接使用基于微生物的组合物,而不需要进一步稳定化、保存和储存。有利地,这些基础微生物的组合物的直接使用保存了微生物的高生存力,减少了来自外来剂和不期望的微生物的污染的可能性,并保持了微生物生长的副产物的活性。
可以将从微生物生长产生的微生物和/或培养液从其中进行培养的生长器皿中移出,并通过例如管道输送转移用于立即使用。
在其他实施方式中,考虑例如预期的用途、预想的应用方法、发酵罐的尺寸以及从微生物生长设施到使用场所的任何运输方式,可以将组合物(微生物、培养液或微生物和培养液)置于适当大小的容器中。因此,放置基于微生物的组合物的容器可以是例如1加仑至1,000加仑或更多。在某些实施方式中,容器是2加仑、5加仑、25加仑或更大。
当从生长容器中收获基于微生物的组合物时,当将收获的产物放入容器和/或通过管道输送(或以其他方式运输使用)时,可以添加其他成分。添加剂可以是,例如,本文所述的那些添加剂,以及其他添加剂,诸如前生物试剂(prebiotic)、土壤改良剂和特定于预期用途的其他组分。
任选地,组合物可在使用前储存。储存时间优选短时间。因此,储存时间可以少于60天、45天、30天、20天、15天、10天、7天、5天、3天、2天、1天或12小时。在优选的实施方式中,如果产物中存在活细胞,则将产物储存在较冷的温度下,诸如例如低于20℃、15℃、10℃或5℃。另一方面,生物表面活性剂组合物通常可以在环境温度下储存。
微生物菌株
根据本发明的有益的微生物可以是例如,非病原细菌、酵母和/或真菌。这些微生物可以是天然的或基因改造的微生物。例如,微生物可以用特定基因转化以展现特定特征。微生物也可以是所期望的菌株的突变体。如本文所用,“突变体(mutant)”是指参考微生物的菌株、遗传变异体或亚型,其中突变体与参考微生物相比具有一种或多种遗传变异(例如,点突变、错义突变、无义突变、缺失、复制、移码突变或重复扩展(repeat expansion))。制备突变体的方法在微生物学领域中是众所周知的。例如,为此目的广泛使用紫外突变作用(UV mutagenesis)和亚硝基胍(nitrosoguanidine)。
在优选的实施方式中,微生物是产生生化物的微生物,该产生生化物的微生物能够产生例如生物表面活性剂和/或其他有用的代谢物。
在一个实施方式中,微生物是酵母或真菌。根据当前本发明适合使用的酵母和真菌种类包括短梗霉属(Aureobasidium)(例如出芽短梗霉菌(A.pullulan))、布拉氏霉(Blakeslea)、念珠菌(Candida)(例如,细尖假丝酵母(C.apicola)、水解假丝酵母(C.bombicola))、虫霉属(Entomophthora)、酵母菌属(Saccharomyce)(例如,布拉迪酵母(S.boulardii sequela)、酿酒酵母(S.cerevisiae)、圆酵母(S.torula))、克鲁斯酵母(Issatchenkia)、被孢霉(Mortierella)、菌根(Mycorrhiza)、青霉菌(Penicillium)、须霉属(Phycomyces)、拟酵母属(Pseudozyma)(例如,蚜虫拟酵母)、假丝酵母属(Starmerella)(例如,球拟假丝酵母)和/或木霉菌属(Trichoderma)(例如,里氏木霉(T.reesei)、哈茨木霉(T.harzianum)、钩状木霉(T.hamatum)、绿色木霉(T.viride)。
在某些实施方式中,微生物是被称为“嗜杀酵母(killer yeast)”的任何酵母,其特征在于通过分泌毒性蛋白或糖蛋白,而菌株自身对毒性蛋白或糖蛋白免疫。这些可以包括,例如,念珠菌(Candida)(例如,诺达念珠菌(C.nodaensis))、隐球菌属(Cryptococcus)、德巴利氏酵母属(Debaryomyces)(例如,汉氏德巴利氏酵母(D.hansenii))、孢汉逊酵母(Hanseniaspora)(例如,葡萄有孢汉逊酵母(H.uvarum)、汉逊酵母(Hansenula)、克鲁维酵母菌属(Kluyveromyces)(例如,法弗克鲁维酵母(K.phaffii))、毕赤酵母(例如,异常毕赤酵母(p.anomala)、季也蒙毕赤酵母(P.guielliermondii)、香柏毕赤酵母(P.occidentalis)、库德毕赤酵母(P.kudriavzevii))、酿酒酵母(Saccharomyces)(例如,啤酒酿酒酵母(S.cerevisiae))、球拟酵母(Torulopsis)、黑穗病菌(Ustilago)(例如,玉米黑穗病菌(U.maydis))、威克汉姆酵母(Wickerhamomyces)(例如,异常威克汉姆酵母)、拟威尔酵母(Williopsis)(例如,威廉拟威尔酵母(W.mrakii))、接合酵母(Zygosaccharomyces)(例如拜氏接合酵母(Z.bailii))等。
在一个实施方式中,微生物是球拟假丝酵母,它是槐糖脂生物表面活性剂的有效生产者。在另一个实施方式中,本发明利用嗜杀酵母,诸如作为实例的异常威克汉姆酵母(异常毕赤酵母)。还可以设想其他密切相关的物种,例如,假丝酵母属(Starmerella)、威克汉姆酵母属(Wickerhamomyces)和/或毕赤酵母属分支的其它成员。
在某些实施方式中,有益的微生物是细菌,包括革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌。细菌可以是例如土壤杆菌(例如,放射形土壤杆菌(A.radiobacter))、固氮菌属(Azotobacter)(定氮菌(A.vinelandii)、褐色球形固氮菌(A.chroococcum))、固氮螺菌(Azospirillum)(例如,巴西固氮螺菌(A.brasiliensis)、芽胞杆菌属(Bacillus)(例如,解淀粉芽孢杆菌(B.amyloliquifaciens)、坚强芽孢杆菌(B.firmus)、侧孢芽孢杆菌(B.laterosporus)、地衣芽孢杆菌(B.licheniformis)、巨大芽孢杆菌(B.megaterium)、胶质芽孢杆菌(B.mucilaginosus)、枯草芽孢杆菌)、弗拉特氏菌属(Frateuria)(例如,金黄弗拉特氏菌(F.aurantia))、细杆菌属(Microbacterium)(例如,产左聚糖细杆菌(M.laevaniformans)、泛菌属(例如,成团泛菌(P.agglomerans))、假单胞菌属(Pseudomonas)(例如,绿脓假单胞菌(P.aeruginosa)、金色绿针假单胞菌亚种(克吕沃尔氏菌属)(P.chlororaphis subsp.aureofaciens(Kluyver))、恶臭假单胞菌(P.putida))、根瘤菌属某些种(Rhizobium spp.)、红螺菌属(Rhodospirillum)(例如,深红红螺菌(R.rubrum))和/或鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)(例如,少动鞘氨醇单胞菌(S.paucimobilis))。
在一个实施方式中,该微生物是能够产生脂肽生物表面活性剂的芽孢杆菌的菌株,诸如作为实例的枯草芽孢杆菌或解淀粉芽孢杆菌。
在一个实施方式中,枯草芽孢杆菌的菌株是枯草芽孢杆菌位点B1或B2变种,它们是例如表面活性素和其他生物表面活性剂以及生物聚合物的有效生产者。在与本文公开的教导相一致的程度上,该说明书通过引用并入国际公开号WO 2017/044953 A1。
根据本发明可以使用其他微生物菌株,包括例如能够累积大量生物表面活性剂、甘露糖蛋白、β-葡聚糖和/或其他有用的代谢物的其他菌株。
根据本发明的微生物的生长
本发明利用微生物的培养方法和微生物代谢物和/或微生物生长的其他副产物的生产方法。本发明进一步利用适合于所需规模的微生物培养和微生物代谢物的生产的培养过程。这些培养过程包括但不限于浸没培养/发酵、固态发酵(SSF)、以及修饰、杂交(例如,浸没基体(submerged matrix))和/或其组合。
如本文所用,“发酵”是指在受控条件下细胞的培养和生长。生长可能是有氧的或厌氧的。
在一个实施方式中,本发明提供用于生产生物质(例如,活细胞材料)、细胞外代谢物(例如小分子和排泄蛋白)、残留营养物和/或细胞内成分(例如酶和其他蛋白质)的材料和方法。
根据本发明使用的微生物生长器皿可以是用于工业用途的任何发酵罐或培养反应器。在一个实施方式中,该器皿可具有功能控制器/传感器或可连接至功能控制器/传感器以测量培养过程中的重要参数,诸如pH、氧气、压力、温度、湿度、微生物密度和/或代谢物浓度。
在进一步的实施方式中,所述器皿还能够监测器皿内微生物的生长(例如细胞数和生长期的测定)。可选地,可以从器皿中取出每日样品,并通过本领域已知的技术诸如稀释涂布技术进行计数。稀释涂布是一种简单的用于估算样品中有机体数量的技术。该技术还可以提供用以比较不同环境或治疗的指标。
所述方法可为生长培养物提供氧合作用(oxygenation)。一个实施方式利用空气的慢速运动来去除低氧含量的空气并引入含氧空气。在浸没发酵的情况下,含氧空气可以是每天通过机械装置补充的环境空气,所述机械装置包括用于机械搅拌液体的叶轮以及用于将气体的气泡供应到液体中以将氧气溶解到液体中的空气喷布器(air sparger)。
在一个实施方式中,所述方法包括给培养补充氮源。例如,氮源可以是硝酸钾、硝酸铵、硫酸铵、磷酸铵、氨、尿素和/或氯化铵。这些氮源可以单独使用,或可以两种或以上组合使用。
该方法可进一步包括给培养补充碳源。所述碳源通常是碳水化合物诸如葡萄糖、蔗糖、乳糖、果糖、海藻糖、甘露糖、甘露醇和/或麦芽糖;有机酸,诸如乙酸、富马酸、柠檬酸、丙酸、苹果酸、丙二酸和/或丙酮酸;醇诸如乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、异丁醇和/或丙三醇;脂肪和油类诸如大豆油、芥花子油(canola oil)、米糠油、橄榄油、玉米油、芝麻油和/或亚麻籽油等。这些碳源可单独使用或两种或以上组合使用。
在一个实施方式中,培养基包括用于微生物的生长因子和痕量营养物。当生长的微生物不能产生它们所需要的所有维生素时,这是尤其优选的。培养基也可含有无机营养物,其包括诸如铁、锌、铜、锰、钼和/或钴的痕量元素。此外,可以包括维生素、必需氨基酸和微量元素的来源,例如,以面粉或膳食的形式,诸如玉米粉,或以提取物的形式,诸如酵母提取物、马铃薯提取物、牛肉提取物、大豆提取物、香蕉皮提取物等,或以纯化形式。还可以包括氨基酸,诸如例如,可用于蛋白质生物合成的氨基酸。
在一个实施方式中,也可包括无机盐。可用无机盐可以是磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠、硫酸镁、氯化镁、硫酸铁、氯化铁、硫酸锰、氯化锰、硫酸锌、氯化铅、硫酸铜、氯化钙、氯化钠、碳酸钙和/或碳酸钠。这些无机盐可单独使用或以两种或以上的组合使用。
在一些实施方式中,培养方法可以进一步包括在培养过程之前和/或在培养过程期间在培养基中添加另外的酸和/或抗菌剂。抗菌剂或抗生素用于保护培养物免受污染。
此外,还可以添加消泡剂,以防止在浸没培养期间产生气体时泡沫的形成和/或积聚。
混合物的酸碱度应适合于感兴趣的微生物。缓冲剂和pH调节剂诸如碳酸盐和磷酸盐可用于将pH值稳定在优选值附近。当金属离子以高浓度存在时,可能需要在培养基中使用螯合试剂。
用于培养微生物和产生微生物的副产物的方法和设备可以分批的、准连续的过程或连续的过程进行。
微生物可以以浮游生物形式或作为生物膜生长。在生物膜的情况下,所述器皿内可装有基质,微生物可以在基质上以生物膜状态生长。该系统还可具有例如施加促进因素(诸如剪切应力)以促进和/或改善生物膜生长特征的能力。
在一个实施方式中,微生物的培养方法是在约5℃至约100℃下执行,优选在15至60℃下执行,更优选在25至50℃下执行。在进一步的实施方式中,培养可以在恒定温度下连续执行。在另一个实施方式中,培养可以经受变化的温度。
在一个实施方式中,该方法和培养过程中使用的是无菌设备。诸如反应器/器皿的培养设备可与消毒单元例如高压釜分离但又相连。培养设备还可具有在接种开始之前就地消毒的消毒单元。可以通过本领域已知的方法对空气进行消毒。例如,可使环境空气在被引入器皿之前通过至少一个过滤器。在其他实施方式中,可以对培养基进行巴氏消毒,或者任选地完全不加热,以利用低水活性和低pH来防治不期望的细菌生长。
在一个实施方式中,本发明通过在适于生长和代谢物产生的条件下培养本发明的微生物菌株,进一步提供了用于生产微生物代谢物的方法,所述微生物代谢物诸如例如,生物表面活性剂、酶、蛋白质、乙醇、乳酸、β-葡聚糖、肽、代谢中间体、多元不饱和脂肪酸和脂质;以及任选地纯化代谢物。通过该方法产生的代谢物含量可以是,例如,至少20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%或90%。
在浸没发酵的情况下,发酵培养液的生物质含量可以是例如5g/L至180g/L或更高。在一个实施方式中,培养液的固体含量为10g/L至150g/L。
细胞浓度可以是例如每克最终产物的1x 109、1x 1010、1x 1011、1x 1012或1×1013个细胞或孢子。
由感兴趣的微生物产生的微生物生长副产物可保留在微生物中或分泌到生长培养基中。培养基可含有稳定微生物生长副产物活性的化合物。
在一个实施方式中,在培养完成后(例如在达到例如所期望细胞密度或特定代谢物密度)去除所有微生物培养组合物。在该批次程序中,收获第一批产物后开始一个全新的批次。
在另一个实施方式中,在任何一次仅去除发酵产物的一部分。在本实施方式中,具有活细胞、孢子、分生孢子、菌丝和/或菌丝体的生物质作为新培养批次的接种剂保持在器皿中。去除的组合物可以是无细胞培养基或含有细胞、孢子或其它繁殖的繁殖体和/或其组合。以这种方式就形成了一个准连续系统。
有利地,该方法不需要复杂的设备或高能耗。感兴趣的微生物可以以小规模或大规模地在现场培养和被利用,甚至可以与它们的培养基混合。
有利地,基于微生物的产物可以在偏远的场所生产。微生物生长设施可以通过利用例如太阳能、风能和/或水力发电而在电网外运行。
基于微生物的产物的制备
本发明的一种基于微生物的产物仅仅是包含微生物和/或由微生物产生的微生物代谢物和/或任何残留营养物的发酵培养液。发酵产物可以直接使用而无需提取或纯化。如果需要,使用文献中描述的标准提取和/或纯化方法或技术可以容易地实现提取和纯化。
基于微生物的产物中的微生物可以是活性形式或非活性形式。基于微生物的产物可以包含活性和非活性微生物的组合。
可以将从微生物生长产生的微生物、微生物生长副产物和/或培养液从生长器皿中移出,并通过例如管道输送转移用于立即使用。
在其他实施方式中,考虑例如预期的用途、预想的应用方法、发酵罐的尺寸以及从微生物生长设施到使用场所的任何运输方式,可以将组合物(微生物、代谢物和/或培养液)置于适当大小的容器中。因此,放置基于微生物的组合物的容器可以是例如1加仑至1,000加仑或更多。在其他实施方式中,容器是2加仑、5加仑、25加仑或更大。
当从生长器皿中收获基于微生物的组合物时,当将收获的产物放入容器和/或通过管道输送(或以其他方式运输使用)时,可以添加其他成分。添加剂可以是,例如,本文所述的那些添加剂,以及其他,诸如乳化剂、润滑剂、溶解度控制剂、pH调节剂、前生物试剂(prebiotic)、土壤改良剂和特定于预期用途的其他组分。
在一个实施方式中,该组合物可进一步包含缓冲剂,该缓冲剂包括有机和氨基酸或它们的盐。合适的缓冲剂包括柠檬酸盐、葡糖酸盐、酒石酸盐、苹果酸盐、乙酸盐、乳酸盐、草酸盐、天冬氨酸盐、丙二酸盐、葡庚糖酸盐、丙酮酸盐、半乳糖酸盐、葡糖二酸盐、丙醇二醇盐、谷氨酸盐、甘氨酸、赖氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、半胱氨酸、精氨酸及其混合物。也可以使用磷酸和亚磷酸或它们的盐。合成缓冲剂适合使用,但优选使用天然缓冲剂,诸如上面列出的有机和氨基酸或它们的盐。
在进一步的实施方式中,pH调节剂包括氢氧化钾、氢氧化铵、碳酸钾或碳酸氢钾、盐酸、硝酸、硫酸或混合物。
在一个实施方式中,制剂中可以包括其他成分诸如如聚质子酸盐的水性制剂,诸如碳酸氢钠或碳酸钠、硫酸钠、磷酸钠、磷酸二氢钠。
有利地,根据本发明,基于微生物的产物可以包括其中生长有微生物的培养液。该产物可以是例如至少按重量计培养液的1%、5%、10%、25%、50%、75%或100%。产物中生物质的量按重量计可以为例如0%至100%的任何数,包括其间所有百分比。
任选地,产物可在使用前储存。储存时间优选短时间。因此,储存时间可以少于60天、45天、30天、20天、15天、10天、7天、5天、3天、2天、1天或12小时。在优选的实施方式中,如果产物中存在活细胞,则将产物储存在较冷的温度下,诸如例如低于20℃、15℃、10℃或5℃。另一方面,生物表面活性剂组合物通常可以在环境温度下储存。
可以将其它的成分添加至基于微生物的组合物,以增强其抗病原体的活性。优选地,这些添加剂被认为是有机的或环保的。例如,组合物中可以包括粘附物质、人/动物抗病毒化合物、抗菌化合物、精油、萜烯、乳化剂、螯合试剂或任何其他抗病原体的物质。在极端情况下,例如,对于特定作物的大规模破坏,也可以在本治疗的同时使用抗生素和/或抗病毒药物。
在某些实施方式中,可以将粘附物质添加到治疗中,以延长产物对植物的叶片的粘附力。可以使用聚合物,诸如带电荷的聚合物或基于多糖的物质,例如,黄原胶、瓜尔胶、果聚糖、木聚糖(xylinan)、结冷胶(gellan gum)、凝胶多糖(curdlan)、支链淀粉、右旋糖酐(dextran)等。
在优选的实施方式中,使用商品级的黄原胶作为粘附剂。胶的浓度应基于商品中胶的含量来选择。如果黄原胶是高纯的,则0.001%(w/v–黄原胶/溶液)就足够了。
在某些实施方式中,例如,如果针对革兰氏阴性细菌的治疗效果不如预期,则可以通过添加螯合试剂来增强本发明的治疗产物用于治疗植物性病原体的革兰氏阴性细菌的疾病。
如本文所用,“螯合试剂(chelating agent)”或“螯合剂(chelator)”是指能够通过形成络合物而从系统中去除金属离子的活性试剂,使得该金属离子不能轻易地参与或催化氧自由基的形成。有利地,所述螯合试剂通过将例如革兰氏阴性细菌的细胞壁修饰成更易于进行表面活性剂治疗,而增强抗菌剂生物表面活性剂的功效。因此,渗透革兰氏阴性细菌的能力拓宽了本发明的治疗能力范围。
适用于本发明的螯合试剂的实例包括但不限于二巯基琥珀酸(DMSA)、2,3-二巯基丙烷磺酸(DMPS)、α-硫辛酸(ALA)、硫胺四氢糠基二硫醚(thiamine tetrahydrofurfuryldisulfide:TTFD)、青霉胺、乙二胺四乙酸(EDTA)和柠檬酸。在优选的实施方式中,螯合试剂是浓度为0.1%至1.0%(v/v)的EDTA。
治疗病毒和细菌植物病原体的方法
本发明可用于通过在例如农业、园艺、温室、环境美化等中治疗植物和/或作物的感染,侵染和/或疾病来增强植物的培养。有利地,该方法可用于防治病原体和/或可用于防止这种有机体从一种植物传播到另一种植物。
在一些实施方式中,提供了用于治疗花斑病病毒和/或细菌性植物病原体的方法,其中所述方法包括使有益的微生物和/或此微生物的生长的副产物与被病原体感染的植物的一部分接触。在某些实施方式中,该方法包括将根据本说明书描述的基于微生物的组合物施加至植物。有利地,此组合物可以杀死、减轻、竞争性抑制植物病原体的生长和/或通过任何其他手段防治植物的病原体。此外,该方法可以提高植物的免疫和/或病原体防御能力,而不使用刺激性化学物质或抗生素。
如本文所使用的,本方法的“施加(application)”可以包括使基于微生物的产物与植物和/或其周围环境直接接触。微生物产物可以以液体或干粉形式喷洒至植物,或以凝胶或糊状形式施加至植物。可以用产物的液体或干燥制剂,例如通过灌溉系统以液体溶液或以可溶颗粒或粒状形式处理土壤。
可以将基于微生物的组合物与植物直接接触和/或与植物的周围环境直接接触。在某些实施方式中,施加包括使基于微生物的产物与被感染的植物的叶片或枝叶接触。在其他实施方式中,使组合物与受影响的植物的任何部分,例如根、茎、花或果实接触。此外,可以使组合物与整个植物接触和/或接触到植物周围的环境,诸如土壤。
在一个实施方式中,该方法包括将包含球拟假丝酵母酵母和/或其生长副产物的基于微生物的产物施加至植物或植物的部分。在另一个实施方式中,有益的微生物是异常威克汉姆酵母。在又一个实施方式中,有益的微生物是产生脂肽的细菌,诸如作为实例的枯草芽孢杆菌或解淀粉芽孢杆菌。
施加时,微生物可以是活的(或有生存力的)或非活性的。当利用活微生物时,微生物可以就地生长并在现场产生活性化合物。因此,可在治疗地点(例如,园林)容易并持续地实现高浓度的微生物。以这种方式,所述方法可以进一步包括在施加期间添加材料以增强微生物生长。在一个实施方式中,所添加的材料为营养物来源,诸如作为实例的氮、硝酸盐、磷、镁和/或碳的来源。
在一些实施方式中,该方法包括使受影响的植物与微生物和/或产生它们的发酵培养基中的生长副产物接触。在一些实施方式中,该方法包括简单地将发酵培养基和/或微生物生长的副产物施加至植物。生长副产物可以被纯化或处于粗制形式。在优选的实施方式中,生长的副产物是生物表面活性剂,诸如糖脂或脂肽。在一个示例性的实施方式中,生物表面活性剂是槐糖脂。
该方法可以进一步包括施加一种或多种物质以增强病原体的防治效果,诸如作为实例的施加粘附物质,以延长该产物对植物的粘附力。在一个实施方式中,粘附物质是黄原胶。可以与该组合物一起施加的其他物质包括,例如,具有抗病毒和/或抗菌性质的环保的或有机的物质,精油、萜烯、乳化剂、螯合试剂或任何其他抗病原体的物质。在极端情况下,例如,对于特定作物的大规模破坏,也可以在本治疗的同时施加抗生素和/或抗病毒药物。
目标病原体
除所有形式的花斑病病毒外,对本发明有用的影响植物的病毒感染的实例包括但不限于:香石竹潜病毒(Carlavirus)、白麻属(Abutilon)、大麦病毒(Hordeivirus)、马铃薯Y病毒属、玉米线条病毒(Mastrevirus)、杆状DNA病毒(Badnavirus)、呼肠病毒(Reoviridae)、斐济病毒(Fijivirus)、矮缩病毒(Oryzavirus)、致植物退化病毒(Phytoreovirus)、真菌呼肠孤病毒(Mycoreovirus)、黑麦草花叶病毒(Rymovirus)、小麦花叶病毒(Tritimovirus)、甘薯病毒(Ipomovirus)、大麦黄花叶病毒(Bymovirus)、南瓜花叶病毒(Cucumovirus)、黄矮病毒(Luteovirus)、菜豆金色黄花叶病毒、弹状病毒(Rhabdoviridae)、番茄斑萎病毒(Tospovirus)、豇豆花叶病毒(Comovirus)、南方菜豆花叶病毒(Sobemovirus)、线虫传多面体病毒(Nepovirus)、烟草脆裂病毒(Tobravirus)、甜菜坏死黄脉病毒(Benyvirus)、真菌传棒状病毒(Furovirus)、花生丛簇病毒(Pecluvirus)、马铃薯帚状顶部病毒(Pomovirus);苜蓿花斑病病毒;甜菜花斑病病毒;木薯花斑病病毒;豇豆花斑病病毒;黄瓜花斑病病毒;黍属花斑病卫星病毒;李子痘病毒;南瓜花斑病病毒;烟草花斑病病毒;郁金香嵌纹病毒;和南瓜黄花斑病病毒。
对本发明有用的影响植物的细菌感染的实例包括但不限于假单胞菌属(例如,萨氏土壤杆菌(P.savastanoi)、丁香假单胞菌致病变种(Pseudomonas syringaepathovars));青枯雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum);土壤杆菌(例如,根癌土壤杆菌(A.tumefaciens));黄单胞菌属(例如,水稻黄单胞菌水稻致病变种(X.oryzaepv.Oryzae);野油菜黄单胞菌致病变种(X.campestris pathovars);地毯草黄单胞菌致病变种(X.axonopodis pathovars));欧文菌属(例如,解淀粉欧文氏菌(E.amylovora));木杆菌属(例如,苛求拟木杆菌属(X.fastidiosa));细菌性软腐病菌(Dickeya)(例如,达旦提迪基氏菌(D.dadantii)和茄狄基氏菌(D.solani));果胶杆菌属(例如,胡萝卜软腐果胶杆菌(P.carotovorum)和黑腐果胶杆菌(P.atrosepticum));棍状杆菌属(例如,密执安棍状杆菌(C.michiganensis)和腐败棍状杆菌(C.sepedonicus));柑橘黄龙病菌(CandidatusLiberibacter asiaticus);泛菌属;青枯菌(Ralstonia);伯克霍尔德;食酸菌属;链霉菌属;螺原体属;和植物病原菌质体。
可以单独使用基于微生物的产物,也可以将其与其他化合物组合使用,以高效治疗病原体的有害生物,包括诸如花斑病病毒和细菌等病毒。SLP治疗对革兰氏阴性细菌的疗效不如对其他有害生物和/或微生物有效。然而,本发明的治疗产物可以被增强用于治疗植物性病原体的革兰氏阴性细菌的疾病。这可以通过向产物中添加螯合试剂来实现。
目标植物
如本文所用,“植物”是指如本文所定义的用于农业中的任何植物。例如,该植物可以在园林中单独存在,或者它可以是许多植物其中之一,例如作为果园或农作物的一部分。适用于本发明的植物的实例包括但不限于谷物和草(例如,小麦、大麦、黑麦、燕麦、大米、玉米、高粱、谷物)、甜菜(例如,糖用甜菜或饲料甜菜);水果(例如,葡萄、草莓、树莓、黑莓、苹果状果子(pomaceous fruit)、核果(stone fruit)、浆果类(soft fruit)、苹果、梨、李子、桃子、杏仁、樱桃或浆果);豆类作物(leguminous crops)(例如,菜豆、小扁豆、豌豆或大豆);油类作物(例如,油菜(oilseed rape)、芥末、罂粟、橄榄、向日葵、椰子、蓖麻、可可粉或花生);葫芦(例如,西葫芦、黄瓜、南瓜或甜瓜);纤维植物(例如,棉花、亚麻、大麻或黄麻);柑橘类水果(例如,橙子、柠檬、葡萄柚或橘子);蔬菜(例如,菠菜、莴苣、芦笋、圆白菜、胡萝卜、洋葱、西红柿、土豆或灯笼椒);樟科(例如鳄梨、肉桂(Cinnamonium)或樟脑);以及烟草、坚果、药草、香料、药用植物、咖啡、茄子、甘蔗、茶、胡椒、葡萄藤、槐花、泽泻科(theplantain family)、乳胶植物、切花(cut flower)和观赏植物。
可以从本发明的产物和方法的应用中受益的植物种类包括但不限于:行间作物(例如玉米、大豆、高粱、花生、土豆等)、田间作物(例如苜蓿、小麦、谷物等)、乔木作物(例如核桃、巴旦木、山核桃、榛子、开心果等)、柑橘作物(例如橙子、柠檬、葡萄柚等)、水果作物(例如苹果、梨、草莓、蓝莓、黑莓等)、草坪作物(例如草皮(sod))、观赏作物(例如花卉、藤蔓等)、蔬菜(例如西红柿、胡萝卜等)、藤生作物(例如葡萄等)、林木(例如松树、云杉、桉树、杨树等)、管理的牧草(用于支持放牧牲畜的任何植物的混合)。
可受益于本发明的产物和方法的其他植物包括所有属于绿色植物总科的植物,特别是单子叶植物和双子叶植物,包括饲料或牧草豆科作物、观赏性植物、食用作物、选自以下的乔木或灌木:槭属某些种(Acer spp.)、猕猴桃属某些种(Actinidia spp.)、秋葵属某些种(Abelmoschus spp.)、波罗麻、冰草属某些种、剪股颖、葱属某些种、苋属某些种、滨草、凤梨、番荔枝属某些种、芹菜、落花生属某些种、桂木属某些种、芦笋、燕麦属某些种(Avenaspp.)(例如饲用燕麦、野燕麦、红燕麦、叶用野燕麦(A.fatua var.sativa)、杂种燕麦)、杨桃、刺竹属的某个种、冬瓜、巴西坚果、甜菜、芸苔属某些种(例如欧洲油菜、芫菁[加拿大油菜、欧洲油菜、白菜型油菜])、卡达巴木、茶树、美人蕉、大麻、辣椒属某些种、金碗苔草、番木瓜、大花假虎刺、山核桃属某些种、红花、栗属某些种、爪哇木棉、栽培菊苣、樟属某些种、西瓜、柑橘属某些种、椰子属某些种、咖啡属某些种、芋头、可乐树属某些种、黄麻属某个种、芫荽、榛属某些种、山楂属某些种、番红花、南瓜属某些种、黄瓜属某些种、莱蓟属某些种、胡萝卜、山蚂蝗属某些种、龙眼、薯蓣属某些种、柿树属某些种、稗属某些种、油棕属(例如非洲油棕、美洲油棕)、龙爪稷、画眉草、蔗茅属某个种、枇杷、桉树属某个种、番樱桃、荞麦属某些种、山毛榉属某些种、高羊茅、无花果、金橘属某些种、草莓属某些种、银杏、大豆属某些种(例如栽培大豆、黄豆或野生大豆)、陆地棉、向日葵属某些种(例如观赏向日葵)、萱草、木槿属某些种、大麦属某些种(例如栽培大麦)、甘薯、胡桃属某些种、莴苣、香豌豆属某些种、兵豆、亚麻、荔枝、莲属某些种、八棱丝瓜、羽扇豆属某些种、地杨梅、番茄属某些种(Lycopersicon spp.)(例如普通番茄、圣女果(L.lycopersicum)、梨形番茄)、硬皮豆属某些种、苹果属某些种、西印度樱桃、曼密苹果、芒果、木薯属某些种、人心果、紫花苜蓿、草木犀属某些种、薄荷属某些种、中国芒、苦瓜属某些种、黑桑、芭蕉属某些种、烟草属某些种、木犀榄属某些种、仙人掌属某些种、鸟足豆属某些种、稻属某些种(例如亚洲栽培稻、宽叶野生稻)、糜子、柳枝稷、西番莲、欧洲防风、狼尾草属某个种、鳄梨属某些种、香芹、虉草、菜豆属某些种、梯牧草、海枣属某些种、芦苇、酸浆属某些种、松属某些种、开心果、豌豆属某些种、早熟禾属某些种、科杨属某些种、牧豆树属某些种、李属某些种、番石榴属某些种、石榴、砂梨、栎属某些种、萝卜、波叶大黄、茶藨子属某些种、蓖麻、悬钩子属某些种、甘蔗属某些种、柳属某个种、接骨木属某些种、黑麦、胡麻属某些种、白芥属某个种、茄属某些种(例如马铃薯、红茄或番茄)、高粱、菠菜属某些种、蒲桃属某些种、万寿菊属某些种、罗晃子、可可树、三叶草属某些种、鸭茅状摩擦禾、小黑麦、小麦属某些种(例如,小麦、硬粒小麦、圆锥小麦、冬小麦、马卡小麦、浮小麦、单粒小麦或者小麦胚芽)、小金莲花、旱金莲、越桔属某些种、蚕豆属某些种、豇豆属某些种、紫罗兰、葡萄属某些种、玉米、沼生菰、枣属等。
感兴趣的植物进一步的实例包括但不限于玉米(corn)(玉米(Zea mays))、芸苔属某个种(例如甘蓝型油菜、白菜、芥菜型油菜),特别是那些用作种子油来源的芸苔属样品、苜蓿(紫花苜蓿)、水稻(rice)(水稻(Oryza sativa))、黑麦(rye)(黑麦(Secalecereale))、高粱(sorghum)(高粱(Sorghum bicolor)、高粱(Sorghum vulgare))、小米(例如珍珠粟(pearl millet)(御谷(Pennisetum glaucum))、黄米(糜子)、谷子(foxtailmillet)(谷子(Setaria italica))、龙爪稷(finger millet)(龙爪稷(Eleusinecoracana))、向日葵(sunflower)(向日葵(Helianthus annuus))、红花(safflower)(红花(Carthamus tinctorius))、小麦(普通小麦)、大豆(soybean)(大豆(Glycine max))、烟草(tobacco)(烟草(Nicotiana tabacum))、马铃薯(potato)(马铃薯(Solanum tuberosum))、花生(peanuts)(花生(Arachis hypogaea))、棉花(海岛棉、陆地棉)、甘薯(sweet potato)(甘薯(Ipomoea batatus))、木薯(cassava)(木薯(Manihot esculenta))、咖啡(咖啡属某些种)、椰子(椰子树)、菠萝(pineapple)(菠萝(Ananas comosus))、柑橘树(柑橘属某些种)、可可(可可树)、茶(茶树)、香蕉(芭蕉属某些种)、鳄梨(avocado)(鳄梨(Perseaamericana))、无花果(fig)(无花果(Ficus casica))、番石榴(guava)(蕃石榴(Psidiumguajava))、芒果(mango)(芒果(Mangifera indica))、油橄榄(olive)(油橄榄(Oleaeuropaea))、番木瓜(papaya)(番木瓜(Carica papaya))、腰果(腰果树)、澳洲坚果(macadamia)(澳洲坚果(Macadamia integrifolia))、巴旦木(almond)(巴旦木(Prunusamygdalus))、糖用甜菜(甜菜)、甘蔗(甘蔗属某些种)、燕麦、大麦、蔬菜、观赏植物和针叶树。
蔬菜包括番茄(tomatoes)(番茄(Lycopersicon esculentum))、莴苣(lettuce)(例如莴苣(Lactuca sativa))、菜豆(green beans)(菜豆(Phaseolus vulgaris))、利马豆(lima beans)(利马豆(Phaseolus limensis))、豌豆(香豌豆属某些种),以及黄瓜属的成员诸如黄瓜(cucumber)(黄瓜(C.sativus))、香瓜(cantaloupe)(香瓜(C.cantalupensis))和甜瓜(musk melon)(甜瓜(C.melo))。观赏植物包括杜鹃花(杜鹃花属某些种)、绣球花(hydrangea)(绣球花(Macrophylla hydrangea))、木槿属(木槿)、玫瑰(蔷薇属某些种)、郁金香(郁金香属某些种)、水仙花(水仙属某些种)、矮牵牛属(矮牵牛)、康乃馨(carnation)(康乃馨(Dianthus caryophyllus))、一品红(poinsettia)(一品红(Euphorbiapulcherrima))和菊花。可用于实施实施方式的针叶树包括例如松树诸如火炬松(loblollypine)(火炬松(Pinus taeda))、湿地松(slash pine)(湿地松(Pinus elliotii))、西黄松(ponderosa pine)(西黄松(Pinus ponderosa))、扭叶松(lodgepole pine)(扭叶松(Pinuscontorta))和辐射松(Monterey pine)(辐射松(Pinus radiata));花旗松(Douglas-fir)(花旗松(Pseudotsuga menziesii));西部铁杉(加拿大铁杉);西加云杉(白云杉);红杉(北美红杉);冷杉诸如银杉(胶冷杉)和香脂冷杉(加拿大香脂冷杉);以及雪松诸如西部红雪松(北美乔柏)和阿拉斯加黄杉(黄扁柏)。实施方式的植物包括农作物(例如玉米、苜蓿、向日葵、芸苔属植物、大豆、棉花、红花、花生、高粱、小麦、谷子和烟草等),诸如玉米和大豆植物。
草坪草包括但不限于:一年生早熟禾(annual bluegrass)(一年生早熟禾(Poaannua));一年生黑麦草(annual ryegrass)(黑麦草(Lolium multiflorum));加拿大早熟禾(Canada bluegrass)(加拿大早熟禾(Poa compressa));紫羊茅(Chewings fescue)(紫羊茅(Festuca rubra));细弱剪股颖(colonial bentgrass)(细弱剪股颖(Agrostistenuis));匍匐翦股颖(creeping bentgrass)(匍匐翦股颖(Agrostis palustris));沙生冰草(crested wheatgrass)(沙生冰草(Agropyron desertorum));扁穗冰草(fairwaywheatgrass)(扁穗冰草(Agropyron cristatum));硬羊茅(hard fescue)(硬羊茅(Festucalongifolia));草地早熟禾(Kentucky bluegrass)(草地早熟禾(Poa pratensis));鸭茅(orchardgrass)(鸭茅(Dactylis glomerate));多年生黑麦草(perennial ryegrass)(多年生黑麦草(Lolium perenne));紫羊茅(red fescue)(紫羊茅(Festuca rubra));小糠草(redtop)(小糠草(Agrostis alba));粗茎早熟禾(rough bluegrass)(粗茎早熟禾(Poatrivialis));羊茅(sheep fescue)(羊茅(Festuca ovine));无芒雀麦(smoothbromegrass)(无芒雀麦(Bromus inermis));苇状羊茅(tall fescue)(苇状羊茅(Festucaarundinacea));梯牧草(timothy)(梯牧草(Phleum pretense));绒毛翦股颖(velvetbentgrass)(绒毛剪股颖(Agrostis canine));碱茅(weeping alkaligrass)(碱茅(Puccinellia distans));蓝茎冰草(western wheatgrass)(蓝茎冰草(Agropyronsmithii));狗牙根(狗牙根属某些种);圣奥古斯汀草(St.Augustine grass)(圣奥古斯汀草(Stenotaphrum secundatum));结缕草(结缕草属某些种);百喜草(Bahia grass)(百喜草(Paspalum notatum));地毯草(carpet grass)(地毯草(Axonopus affinis)),假俭草(centipede grass)(假俭草(Eremochloa ophiuroides));狼尾草(kikuyu grass)(狼尾草(Pennisetum clandesinum));海滨雀稗(seashore paspalum)(海滨雀稗(Paspalumvaginatum));格兰马草(blue gramma)(格兰马草(Bouteloua gracilis));野牛草(buffalo grass)(野牛草(Buchloe dactyloids));垂穗草(sideoats gramma)(垂穗草(Bouteloua curtipendula))。
感兴趣的植物包括提供感兴趣的种子的谷类植物、油料种子植物和豆科植物。感兴趣的种子包括谷物种子诸如玉米、小麦、大麦、大米、高粱、黑麦、谷子等。油料种子植物包括棉花、大豆、红花、向日葵、芸苔属、玉米、苜蓿、棕榈、椰子、亚麻、蓖麻、橄榄等。豆科植物包括菜豆类和豌豆类。菜豆类包括瓜尔豆、刺槐豆、葫芦巴、大豆、菜豆、豇豆、绿豆、利马豆、蚕豆、扁豆、鹰嘴豆等。
基于微生物的产物的本地生产
在本发明的某些实施方式中,微生物生长设施以所需的规模生产新鲜的、高密度的感兴趣的微生物和/或微生物生长副产物。微生物生长设施可位于施加地点处或在施加地点附近。该设施以分批地、准连续或连续培养方式生产高密度基于微生物的组合物。
本发明的微生物生长设施可以位于将使用基于微生物的产物的场所(例如,养鱼场)。例如,微生物生长设施可以距离使用场所小于300、250、200、150、100、75、50、25、15、10、5、3或1英里。
因为基于微生物的产物是在现场或施加地点附近产生的,而不需要常规生产的稳定化、保存、长期储存和广泛的运输过程,所以可以产生更高密度的活微生物,因此需要用于现场施加的体积小得多的基于微生物的产物。这允许按比例缩小生物反应器(例如,较小的发酵罐;较少的起始原料、营养物、pH控制剂和消泡剂等的供应),这使系统高效。此外,本地生产有利于产物的便携性。
基于微生物的产物的本地产生也促进了生长培养液包括在产物中。该培养液可以包含发酵期间产生的特别适合本地使用的试剂。
本地生产的高密度、健硕的微生物培养物在现场比已经经历营养(vegetative)细胞稳定化或已经处于供应链中一段时间的那些微生物培养物更有效。与传统产物——其中细胞已经与发酵生长培养基中存在的代谢物和营养物分离——相比,本发明的基于微生物的产物是特别有利的。减少的运输时间允许按照当地需求所要求的时间和体积生产和交付新批次的微生物和/或其代谢物。
本发明的微生物生长设施产生新鲜的基于微生物的组合物,该基于微生物的组合物包含微生物本身、微生物代谢物、和/或微生物在其中生长的培养液的其他成分。如果需要的话,组合物可以具有高密度的营养细胞、灭活细胞(inactivated cell)或营养细胞、灭活细胞、繁殖芽子、菌丝体和/或其他微生物繁殖体的混合物。有利地,可以定制组合物以在指定场所使用。在一个实施方式中,微生物生长设施位于将使用基于微生物的产物的地点上或在将使用基于微生物的产物的地点附近。
有利地,这些微生物生长设施提供解决当前问题的方案,该问题是依赖于遥远的工业规模的生产者,其产物质量因上游处理延迟、供应链瓶颈、不适当的储存以及其他突发事件而受到影响,这些事件妨碍例如有存活力的高细胞计数和/或繁殖体计数产物和相关的其中微生物最初生长的培养液和代谢物的及时交付和应用。
有利地,在优选的实施方式中,本发明的系统利用天然存在的本地微生物及其代谢副产物的能力来治疗植物病原细菌。可以基于例如耐盐性、在高温下生长的能力以及使用序列的遗传学鉴定来鉴定本地微生物。此外,微生物生长设施通过定制基于微生物的产物以提高与目的地地理位置的协同作用的能力,提供制造的多功能性。
各个器皿的培养时间可以是例如1天至2周或更长。培养产物可以以多种不同方式中的任何一种来收获。
在例如发酵的24小时内的本地生产和交付产生纯的、高微生物密度组合物和基本上更低的运输成本。鉴于开发更有效和更强大的微生物接种剂的快速发展的前景,消费者将从这种快速交付基于微生物的产物的能力中极大受益。
实施例
从以下通过说明的方式给出的实施例可以更好地理解本发明及其许多优点。以下实施例说明了本发明的一些方法、应用、实施方式和变异体。它们不应被视为限制本发明。可以对本发明进行许多改变和修饰。
实施例1:槐糖脂发酵
对于本发明,通过在1000ml水中含有100克葡萄糖、5克酵母提取物、1克尿素和100克芥花子油的发酵培养基中发酵球拟假丝酵母来合成槐糖脂的天然混合物。发酵5-7天后,通过沉淀收集槐糖脂。在添加额外量的相同营养培养基后,发酵继续进行3天,然后收集另一部分SLP。
从该发酵过程中产生两种不同的产物:一种包含纯SLP,一种包含含有SLP的球拟假丝酵母培养物。
实施例2:用于叶面治疗的SLP溶液的制备
通过球拟假丝酵母发酵获得的沉淀的SLP可用于生产用于治疗植物的各种类型的花斑病病毒的产物。沉淀的SLP通常包含不多于50%的水;但是,无需进一步浓缩即可制备此类治疗产物。治疗产物包含0.1至0.5%(v/v)的未纯化SLP。
实施例3:用于叶面治疗的含有球拟假丝酵母细胞的SLP溶液的制备
另一种类型的治疗产物可以使用球拟假丝酵母培养物来治疗花斑病病毒,以及其他微生物病原体,诸如病原体的革兰氏阳性细菌。可以在便携式、可分配的反应器中生产该培养物,该反应器可以紧邻施加地点提供产品的本地生产。
培养过程产生含有至多4g/L的SLP的250加仑纯的球拟假丝酵母培养物。将所得培养物稀释至少10倍,产生至少2500加仑的治疗产物。
实施例4:被花斑病病毒感染的黄瓜植物的治疗
本发明用于治疗被花斑病病毒感染的黄瓜植物。用包含0.2%的SLP组合物治疗黄瓜植物的叶片。持续三天将SLP组合物喷涂到叶片表面上。
在开始治疗后不到五天,叶片上的花斑病斑消失了,并且叶片看上去很健康。
实施例5:SLP对革兰氏阳性细菌的治疗
用0.5%的SLP溶液治疗带有大量革兰氏阳性细菌枯草芽孢杆菌的培养皿。治疗后2天内,观察到无培养物生长的晕圈(halo)(直径超过半英寸)。

Claims (8)

1.一种治疗由花斑病病毒引起的植物病原体疾病的方法,所述方法包括使包含有益的微生物和/或其生长产物的组合物与受花斑病病毒影响的植物接触,其中,所述有益的微生物是球拟假丝酵母或异常威克汉姆酵母,所述生长产物是生物表面活性剂,其中所述生物表面活性剂是槐糖脂。
2.根据权利要求1所述的方法,其中将所述组合物施加至植物的枝叶。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述组合物包括其中产生微生物和/或生长的副产物的发酵培养液。
4.根据权利要求3所述的方法,其中所述方法包括使从所述有益的微生物中分离的所述发酵培养液与植物接触。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述生物表面活性剂是浓度为0.1%至0.5%的槐糖脂。
6.根据权利要求1所述的方法,进一步包括与所述组合物一起将粘附物质施加至植物。
7.根据权利要求6所述的方法,其中所述粘附物质是多糖。
8.根据权利要求7所述的方法,其中所述多糖是浓度为0.001%w / v的黄原胶。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX2020006748A (es) 2017-12-26 2020-11-09 Locus Ip Co Llc Composiciones de conservacion de alimentos organicos.
CA3085343A1 (en) 2017-12-28 2019-07-04 Locus Ip Company, Llc Oral health composition comprising purified biosurfactants and/or their derivatives
CA3099285A1 (en) 2018-05-08 2019-11-14 Locus Agriculture Ip Company, Llc Microbe-based products for enhancing plant root and immune health
WO2021007482A1 (en) 2019-07-11 2021-01-14 Locus Agriculture Ip Company, Llc Use of soil and other environmental data to recommend customized agronomic programs
CR20220113A (es) * 2019-08-12 2022-07-05 Locus Agriculture Ip Co Llc Composiciones basadas en microbios para restaurar la salud del suelo y controlar plagas.
MX2022007819A (es) * 2019-12-23 2022-07-19 Locus Agriculture Ip Co Llc Productos a base de microbios para mejorar el crecimiento y el contenido de fitocannabinoides del cannabis.
CN111202096A (zh) * 2020-01-14 2020-05-29 河南农贝得农业科技有限公司 一种用于防治农作物病毒病的微生物菌剂及其制备方法
CN112359084B (zh) * 2020-12-02 2023-06-16 江西顺泉生物科技有限公司 一种枯草芽孢杆菌发酵产物中菌体蛋白的制备及防治应用
CN112616404B (zh) * 2020-12-03 2022-11-25 山东省葡萄研究院 一种葡萄补充硼、钙元素的叶面施用方法
EP4312550A1 (en) * 2021-03-26 2024-02-07 Suncor Energy Inc. Antibiofilm formulations comprising a polycarboxylic acid derivative, an essential oil, and a select biosurfactant
WO2022219565A1 (en) * 2021-04-16 2022-10-20 Northern Hemp Specialists Ltd. Soil amendment for solubilizng silicate in soil
CN114773107B (zh) * 2022-05-17 2023-05-02 云南省烟草公司丽江市公司 乙二胺四乙酸edta和液态有机肥在烟草病害防治中的应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD225324A1 (de) * 1984-07-09 1985-07-31 Univ Leipzig Partialsynthetische mittel zur chemotherapie pflanzlicher virosen
CN1554240A (zh) * 2003-12-26 2004-12-15 南京农业大学 枯草芽孢杆菌脂肽类生物农药和应用
CN104178537A (zh) * 2014-08-27 2014-12-03 齐鲁工业大学 一种槐糖脂农用抗菌素及其在治理作物真菌病害中的应用
WO2017044953A1 (en) * 2015-09-10 2017-03-16 Locus Solutions, Llc Enhanced microbial production of biosurfactants and other products, and uses thereof

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD248279A1 (de) * 1984-09-07 1987-08-05 Univ Leipzig Antiphytovirale therapie mit biogenen mitteln
JPS632901A (ja) * 1986-06-24 1988-01-07 Chisso Corp 植物ウイルス病防除剤
ZA95519B (en) * 1994-02-07 1995-09-28 Isk Biotech Corp Pesticidal micronutrient com psitions containing zinc oxide
US20040242501A1 (en) * 2003-03-20 2004-12-02 Gross Richard A. Spermicidal and virucidal properties of various forms of sophorolipids
KR100535912B1 (ko) * 2003-12-17 2005-12-09 주식회사 케이티앤지 신규한 미생물 바실러스 아밀로리쿼페이션스 케이티지비0202 및 이를 이용한 식물병원균의 방제방법
JP3902215B1 (ja) 2005-09-30 2007-04-04 サントリー株式会社 サーファクチンを含有する農作物のそうか病防除用組成物
US8664373B2 (en) 2008-10-28 2014-03-04 Kaneka Corporation Method for producing sophorose lipid
FR2941463B1 (fr) * 2009-01-27 2012-12-28 Lesaffre & Cie Souches de saccharomyces cerevisiae a aptitudes phytosanitaires
ES2569242T3 (es) * 2010-05-04 2016-05-09 Novozymes Biologicals, Inc. Cepa de Bacillus amyloliquefaciens
KR101624628B1 (ko) 2011-09-22 2016-05-26 대한민국 작물의 생육촉진 및 내한성 증강효과를 갖는 신규한 바실러스 발리스모티스 bs07m 균주 및 이를 포함하는 미생물제제
CA2851353A1 (en) * 2011-10-04 2013-04-11 SyntheZyme, LLC Modified sophorolipids for the inhibition of plant pathogens
US10681914B2 (en) * 2012-05-29 2020-06-16 Neozyme International, Inc. Non-toxic plant agent compositions and methods and uses thereof
JP2015181423A (ja) 2014-03-25 2015-10-22 株式会社アイエイアイ バチルス属に属する菌株、微生物製剤、及び植物の栽培方法
DE102014209346A1 (de) * 2014-05-16 2015-11-19 Evonik Degussa Gmbh Ertragssteigerung durch Sophorolipide
US20220071217A1 (en) * 2019-01-04 2022-03-10 Locus Agriculture Ip Company, Llc Microbial Hydrolysates for Agricultural Pest Control

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD225324A1 (de) * 1984-07-09 1985-07-31 Univ Leipzig Partialsynthetische mittel zur chemotherapie pflanzlicher virosen
CN1554240A (zh) * 2003-12-26 2004-12-15 南京农业大学 枯草芽孢杆菌脂肽类生物农药和应用
CN104178537A (zh) * 2014-08-27 2014-12-03 齐鲁工业大学 一种槐糖脂农用抗菌素及其在治理作物真菌病害中的应用
WO2017044953A1 (en) * 2015-09-10 2017-03-16 Locus Solutions, Llc Enhanced microbial production of biosurfactants and other products, and uses thereof

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Foliar application of the leaf-colonizing yeast Pseudozyma churashimaensis elicits systemic defense of pepper against bacterial and viral pathogens;Lee G et,al;《Scientific Reports》;20170110;第1-13页 *
Production of sophorolipid biosurfactants by multiplespecies of the Starmerella (Candida)bombicola yeast clade;Cletus P. Kurtzman et,al;《FEMS Microbiol Lett》;20101231;第140-146页 *
Systemic Resistance Induction of Tomato Plants against ToMV Virus by Surfactin Produced from Bacillus subtilis BMG02;Walaa Hussein et,al;《American Journal of Microbiological Research》;20161231;第4卷(第5期);第153-154页 *
微生物表面活性物质研究进展;高燕等;《农药学学报》;20081231;第10卷(第2期);第186-195页 *

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