JP2004512834A - 植物の病害を制御するための、Streptomycesの新規株 - Google Patents

植物の病害を制御するための、Streptomycesの新規株 Download PDF

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Abstract

ある特定の植物病原体に対してのみ抗真菌活性を示す、新規抗生物質産生Streptomyces sp.が提供される。植物を真菌感染から処置または予防する方法もまた提供され、この方法は、抗生物質産生Streptomyces sp.(その全てがNRRL受託番号B−30145を識別する特徴を有する)の有効量を適用する工程を包含する。本発明はまた、殺真菌性組成物に関し、この組成物は、この新規Streptomyces株ならびにこの株によって産生される抗生物質および代謝産物を、単独でか、または他の化学的農薬および生物学的農薬と組み合わせてかのいずれかで含む。

Description

【0001】
(発明の分野)
本発明は、バイオ農薬の分野にある。
【0002】
(発明の背景)
長年にわたり、種々の微生物が植物の病害を制御するために有用であるような生物学的活性を示すことが知られてきた。耕種学および園芸学において重要な種々の植物の病害を制御するための生物学的農薬を同定および開発する分野において進展が見られているが、使用されている農薬のほとんどは、なお、合成化合物である。これらの化学的抗真菌剤の多くは、EPAによって発癌物質と分類されており、そして野生生物および他の標的としてない種にとって毒性である。さらに、病原体は、化学的農薬に対して耐性を生じ得る(Schwinn et al.,1991)。
【0003】
生物学的な制御は、合成化学的抗真菌剤に対する魅力的な代替策を提供する。バイオ農薬(生存する生物およびこれらの生物によって天然に産生される化合物)は、より安全であり得、より生分解性であり得、かつ開発費用がそれほど高価でなくあり得る。
【0004】
ストレプトミセス属を含む放線菌類は、抗真菌剤代謝産物の生産体であることが知られている(Lechavalier and Waksman,1962;Lechavalier,1988)。いくつかの放線菌産生抗生物質(たとえば、ストレプトマイシンおよびテラマイシン)は、農業の状況において火傷病の制御のために慣用的に使用されている。
【0005】
ストレプトミセス属は、植物病原体に対して、インビトロおよびインビボの両方での活性を示してきた。Axelrood et al.(1996)は、Douglas−firの根から298種類の放線菌を分離した。これらの株の約30%は、Fusarium、Cylindrocarponおよび/またはPythiumに対して、インビトロで抗真菌活性を示した。Yuan and Crawford(1995)は、Streptomyces ludicus WYEC 108がマメまたは綿の種子でのポット試験において、強力なインビトロ抗真菌活性およびPythiumの根の腐敗の阻害の両方を示したことを報告した。Reddi and Rao(1971)は、トマトにおいてPythium立ち枯れ病およびStreptomyce ambofaciensでの綿のFusarium萎凋病を制御した。Rhozoctoniaの根の腐敗は、Streptomyces hygroscopicus var.geldanusによって制御された(Rothrock and Gottlieb,1984)。これらの著者は、その制御がこの株によって産生されたインサイチュでのゲルダナマイシン濃度に依存すると報告した。同じ著者はまた、Streptomyces herbaricolorおよびStreptomyces coeruleofuscusによる、Phytophthora megasperma var.sojaeからのダイズの保護を観察した(1984)。Chamberlain and Crawford(1999)は、S.hygroscopicus株YCED9による芝生の真菌病原体のインビトロおよびインビボでの拮抗作用を観察した。Crawford(1996)は、米国特許第5,527,526号において、植物病原体を制御するためのこの株の使用を特許化した。Suh(1998)は、Rhizoctonia solaniおよびPhytophtora capsiciに対して活性である2つのStreptomyces sp.を特許化した。Streptomyces griseoviridisのFusarium spp.および他の土壌病原体に対する産物は、MycostopTMとして上市されている。
【0006】
(発明の要旨)
ある特定の植物病原体に対してのみ抗真菌活性を示す新規抗生物質産生Streptomyces sp.が、提供される。NRRL受託番号B−30145の同定特性をすべて有する抗生物質産生Streptomyces sp.の有効量を適用することを含む、真菌感染からの植物の処置または保護の方法もまた提供される。本発明はまた、この新規Streptomyces株ならびにこの株によって産生される抗生物質および代謝産物を単独または他の化学的または生物学的農薬と組み合わせてのいずれかで含む抗真菌組成物に関する。
【0007】
抗生物質産生Streptomyces sp.は、全ブロス培養物中の懸濁液として、または抗生物質産生Streptomyce sp.の全ブロス培養物から得られる抗生物質含有上清として提供され得る。特定の抗真菌活性を示す新規ブタノール可溶性抗生物質およびこの新規ブタノール可溶性抗生物質を単離するためのプロセスもまた提供される。
【0008】
(詳細な説明)
本発明は、Alternaria,Phytophtora,Botrytis,RhizoctoniaおよびSclerotiniaのような特定の植物病原体に対してのみの抗真菌活性を伴う、Streptomyces sp.の新規株またはその改変体を提供する。この新規株は、NRRLにより1999年7月20日に、受託番号B−30145号として、特許手続上の微生物の寄託の国際的承認に関するブダペスト条約の規定のもとで寄託された。本発明はまた、このような細菌株またはそのような細菌株から得られた抗生物質含有上清もしくは純粋な抗生物質を用いた、植物における真菌病害を予防および処置する方法を包含する。本発明はまた、塩基および80℃で1時間での熱処理に対して安定性を有し、酸処理に対して不安定性を有する、10,000ダルトン未満の分子量を有するブタノール可溶性抗真菌抗生物質を包含する。
【0009】
(定義)
単数形の形態「a」、「an」および「the」は、文脈が明確にそうではないと記述しない限り、複数形表示をも包含する。例えば、用語「細胞(a cell)」は、複数の細胞(その混合物を含む)を包含する。
【0010】
用語「含む」(包含する、comprising)とは、その組成物および方法が言及される要素を含むが、他のものを排除しないと意味することが意図される。「〜から本質的になる(consisting essentially of)」とは、組成物および方法を定義するために用いられるとき、その組み合わせに対して任意の本質的に重要な他の要素を排除することを意味する。したがって、本明細書において規定される要素から本質的になる組成物は、その単離および精製方法からの微量混合物および農学的に受容可能なキャリアを排除しない。「〜からなる(consisting of)」とは、本発明の組成物に適用することについて、他の成分の微量要素および実質的な方法工程を超えるものを排除することを意味する。これらの接続用語の各々によって定義される実施形態は、本発明の範囲内にある。
【0011】
本明細書において使用される「生物学的制御」は、第二の生物の使用による、病原体または昆虫の制御と定義される。生物学的制御の公知機構としては、根の表面における空間について、競合して出る(out−compete)真菌による根の腐敗を制御する腸内細菌を包含する。細菌毒素(例えば、抗生物質)は、病原体を制御するために用いられている。この毒素が単離され得、そしてその植物に直接適用され得るか、またはその細菌種がその毒素をインサイチュで生産するように投与され得る。
【0012】
用語「真菌」は、クロロフィルを欠いている広範な有核の胞子保有生物を含む。真菌の例としては、酵母、カビ、サビ菌類およびキノコが挙げられる。
【0013】
用語「細菌」は、明瞭な核を有さない任意の原核生物をいう。
【0014】
「農薬の」は、植物害虫の死亡率を増加するかまたは増殖速度を阻害する物質の能力を意味する。
【0015】
「殺真菌性の」は、真菌の死亡率を増加するかまたは増殖速度を阻害する物質の能力を意味する。
【0016】
「抗生物質」は、微生物を殺し得るかまたは阻害し得る任意の物質を含む。抗生物質は、微生物によってか、または合成プロセスもしくは半合成プロセスによって生成され得る。従って、この用語は、真菌を阻害するかまたは殺す物質(例えば、シクロへキサミドまたはナイスタチン)を含む。
【0017】
「抗真菌性の」は、真菌を殺すかまたは真菌の増殖を阻害する任意の物質を含む。
【0018】
用語「培養する(こと)」は、種々の種類の培地上または培地中の微生物の増殖をいう。「全ブロス培養物」は、細胞および培地を含む液体培養物をいう。「上清」は、ブロス中で増殖された細胞が、遠心分離、ろ過、沈降、または当該分野で周知の他の手段によって除去される場合に残った液体ブロスをいう。
【0019】
「有効量」は、有益な結果または所望の結果を達成するのに十分な量である。有効量は、1回以上の投与で投与され得る。処置および保護の点では、「有効量」は、真菌または細菌の病害状態の進行を軽減、安定化、逆転、減速または遅延させるのに十分な量である。
【0020】
「ポジティブコントロール」は、農薬活性を有することが知られている化合物を意味する。「ポジティブコントロール」としては、市販の化学的農薬を含むがこれらに限定されない。用語「ネガティブコントロール」は、農薬活性を有さないことが知られている化合物を意味する。ネガティブコントロールの例は、水または酢酸エチルである。
【0021】
用語「溶媒」は、溶液中の別の物質を保持する任意の液体を含む。「溶媒抽出可能な」は、溶媒中に溶解し得、そして溶媒から単離され得る任意の化合物をいう。溶媒の例としては、酢酸エチルのような有機溶媒が挙げられるが、これらに限定されない。
【0022】
用語「代謝産物」は、農薬活性を有する微生物の発酵の任意の化合物、物質または副産物をいう。上に定義された抗生物質は、微生物に対して代謝産物特異的に活性である。
【0023】
用語「変異体」は、親株の改変体ならびに殺菌剤活性が親株によって発現されるよりも大きい変異体または改変体を得るための方法をいう。「親株」は、変異誘発の前の本来のStreptomyces株として本明細書中に定義される。このような変異体を得るために、親株は、N−メチル−N’−ニトロ−N−ニトロソグアニジン、エチルメタンスルホンのような化学薬品で、またはγ照射、x線照射、もしくはUV照射を使用する照射によって、または当業者に周知の他の手段によって、処理され得る。
【0024】
「組成物」は、活性薬剤および別の化合物、キャリアまたは組成物、不活性(例えば、検出剤または標識もしくは液体キャリア)または活性(例えば、アジュバント)の組み合わせを意味する。農業用キャリアの例は、以下に提供される。
【0025】
本発明者らは、特定の植物病原体に対してのみ抗真菌活性を有する、Streptomyces sp.の新規な抗生物質生成株NRRL受託番号B−30145およびその変異体を記載する。培養物から単離された上清ならびに培養物を含む組成物がまた提供される。さらなる局面において、組成物は、少なくとも1つの化学的または生物学的な農薬をさらに含む。
【0026】
Streptomyces sp.株によって生成された代謝産物はまた、本発明によって提供される。この代謝産物は、植物病原性真菌に対する活性を示し、熱安定性および塩基安定性であり、酸に不安定であり、そして10,000ダルトン未満の分子量を有する。例として、この代謝産物は、約925〜約865の間の分子量[M+H]を有し得る。
【0027】
Streptomyces sp.株によって生成される1つ以上の代謝産物は、約215nmと200nmとの間でUV吸収を示す。この代謝産物は、プロパルギルアルコールセグメント[C=C−CH(OH)]、酸素化メチン炭素(X−CH−Y)または糖部分を含むがこれらに限定されない種々の分子から構成され得る。例として、この代謝産物は、少なくとも2つのプロパルギルセグメント、いくつかの酸素化メチン炭素(例として、例えば、5〜10)および/または糖部分を含み得る。あるいは、Streptomyces sp.株によって生成される1つ以上の代謝産物は、同じ炭素骨格を共有し得、そして酸素化の程度で異なり得る。
【0028】
本発明はまた、Streptomycesによって生成され、以下を包含する方法に従って単離される代謝産物を含む抗真菌性組成物を提供する:
(a)Streptomyces sp.株NRRL受託番号B−30145の同定特徴の全てを有する、NRRL受託番号B−30145またはその変異体の全ブロス培養物を非イオン性吸着ポリマー樹脂にローディングする工程;
(b)アルコールで代謝産物を溶出する工程;
(c)抗真菌活性を示す溶出液の画分についてのバイオアッセイを用いて工程(b)の溶出液をスクリーニングする工程;
(d)工程(c)の抗真菌活性を示す溶出液の画分をHPLCカラムにローディングする工程;および
(e)有機溶媒でこの代謝産物を溶出する工程。
【0029】
この方法は、工程(b)の前に樹脂を水で洗浄する工程、および工程(e)の溶出液をバイオアッセイを用いてスクリーニングして、抗真菌活性を示す画分を選択する工程、をさらに包含する。
【0030】
工程(a)の全ブロス培養物は、非イオン性吸着ポリマー樹脂への添加の前に、凍結乾燥され得、そして水溶液(例えば、水)で再懸濁され得る。好ましい実施形態において、樹脂に添加される全ブロス培養物は、ホモジナイズされた無細胞全ブロス培養物である。使用され得る非イオン性吸着ポリマー樹脂の例としては、Supelco Sepabead SP−207またはSupelco Diason HP−20が挙げられるが、これらに限定されない。
【0031】
工程(b)における代謝産物を除去するために使用される溶出液は、アルコールまたは水性アルコールの勾配であり得る。例として、メタノールまたは水性メタノールの勾配は、溶出液として使用され得る(例えば、実施例6)。
【0032】
工程(c)のバイオアッセイは、抗真菌活性を評価する任意のアッセイであり得る。このようなバイオアッセイの例としては、寒天拡散アッセイまたはスライド発芽アッセイが挙げられるが、これらに限定されない。例えば、バイオアッセイは、Monilinia fructicolaおよび/またはAlternaria brassicicolaを用いる発芽アッセイであり得る。
【0033】
工程(d)で使用され得るHPLCカラムの例としては、C−18またはC−8が挙げられるが、これらに限定されない。HPLCカラムから代謝産物を取り出すために使用され得る有機溶媒の例としては、アセトニトリル−水勾配が挙げられるが、これに限定されない(例えば、実施例6)。
【0034】
代謝産物はまた、キャリアと共にか、あるいは少なくとも1つの化学的または生物学的な農薬と共に、組成物として処方され得る。
【0035】
本発明内で、組成物の良好な分散および吸着を達成するために、分散および吸着を補助する成分と共に、全ブロス培養物、上清および/または代謝産物/抗生物質を処方することが有利であり得る。適切な処方物(可溶性になった粉末、顆粒などであり、これらは、適切な培地など(流動可能な水溶液および水性懸濁液、および乳化可能な濃縮物のような液体)の中でマイクロカプセル化され得る)が、当業者に公知である。他の適切な処方物は、当業者に公知である。
【0036】
株、培養物、上清および単離された代謝産物は、有効量の活性処方物を植物、果実または根に適用することによって、真菌感染から植物、果実、および根を保護または処置するのに有用である。この処方物は、Alternaria solani、Botrytis cinerea、Rhizoctonia sp.、Sclerotinia sp.およびPhytophthora sp.からなる群より選択される真菌によって引き起こされる感染を処置または予防するのに特に適している。
【0037】
本明細書中に引用される全ての特許および刊行物は、参考として援用される。これらについての完全な引用文献の列挙は、図面の簡単な説明の直前の明細書の終わりに見出され得る。
【0038】
以下の実施例は、本発明を例示するために提供される。これらの実施例は、限定することを意図されない。
【0039】
(実施例)
(実施例1)
(株NRRL受託番号B−30145の特徴付け)
NRRL受託番号B−30145を、16S rRNA配列決定に基づいて同定した。16S rRNA遺伝子データ配列を作成するために使用したプロトコル(Acculab Customer Handbook v.1.0)を、以下のように記載する。
【0040】
16S rRNA遺伝子を、細菌コロニーから単離されゲノムDNAからPCR増幅した。増幅のために使用したプライマーは、E.coli位置005および531に対応する。増幅産物を、Microcon 100(Amicon)分子量カットオフ膜を使用して、過剰のプライマーおよびdNTPから精製し、そしてアガロースゲル上で産物の一部を電気泳動することによって、質および量についてチェックする。
【0041】
16S rRNA増幅産物のサイクル配列決定を、AmpliTaq FS DNAポリメラーゼおよびdRhodamine染色ターミネーターを使用して実施する。過剰の色素標識ターミネーターを、Sephadex G−50スピンカラムを使用して、配列決定反応から除去する。この産物を遠心分離によって回収し、減圧下で乾燥し、ローディングの準備ができるまで−20℃で凍結する。サンプルを、ホルムアミド/ブルーデキストラン/EDTAの溶液中で再懸濁し、そしてローディングの前に変性する。サンプルを、ABI Prism 377 DNAシーケンサーで電気泳動する。データを、PE/Applied Biosystem’s DNA編集およびアセンブリソフトウェアを使用して分析する。一旦得られると、配列を、MicroSeqTM配列分析ソフトウェアを使用して、PE/Applied Biosystem’s MicroSeqTMデータベースに対して比較する。配列をまた、GenBankおよびRibosomal Database Project(RDP)に対して比較する。
【0042】
16S rRNA配列決定の結果は、Streptomyces sp.としてNRRL受託番号B−30145を同定した。この株は、配列決定結果によって示唆されるように、S.mashuensis種(以前はStreptoverticillium mashuense)または関連した種に属し得る。最高の一致は、98%一致スコアを有するStreptomyces mashuensisであった。
【0043】
(実施例2:インビトロ培養(ゾーンアッセイ)における植物病原体に対するNRRL受託番号B−30145の活性)
NRRL受託番号B−30145を、2つの異なるインビトロアッセイを利用して、一連の異なる植物病原体に対して試験した。寒天拡散(ゾーン)アッセイは、寒天培地の表面にいずれかの植物病原体芽胞を塗布して、増殖が完全にない部分(entire lawn of growth)を生成する工程、またはペトリ皿(ここで増殖し、寒天にコロニー形成する)の中心に配置した菌糸体の寒天プラグを利用する工程からなる。吸引ポンプに取り付けたピペットを用いて、直径約7.0mmの円形状に寒天を取り除いた。NRRL受託番号B−30145の醗酵サンプルを、既知の標準物チェックおよび水チェックとともに各穴に添加する。プレートを、各病原体の助けとなる環境条件下で3〜4日間インキュベートする。結果は、穴の周りの病原体増殖のないゾーンまたは穴の周りの病原体増殖の量が非常に減少したゾーン、または影響なしからなる。ゾーンのサイズおよび型を各サンプルについて記録する。NRRL受託番号B−30145の寒天拡散アッセイにおける結果を表1に示す。寒天拡散における結果は、変動性であった;寒天の中を通る拡散は、阻害され得る。
【0044】
(表1:寒天拡散(ゾーン)アッセイにおける選択された植物病原体に対するNRRL受託番号B−30145の活性)
Alternaria brassicicola  ゾーンなし/弱い活性
Botrytis cinerea         弱い活性
Monilinia fructicola     ゾーンなし
Phytophthora capsici     中程度の活性
Pythium sp.              弱い活性
Colletotrichum acutatum  ゾーンなし
Rhizoctonia solani       ゾーンなし
Sclerotinia sclerotiorum ゾーンなし。
【0045】
NRRL受託番号B−30145の病原体スペクトルを試験するために行ったインビトロアッセイの第2の型は、スライド発芽アッセイであった。種々の希釈度のNRRL受託番号B−30145の醗酵サンプルを、ガラスの凹型スライド(直径18mm、深さ1.75mmのくぼみ付きの25mm×75mm)に添加し、等量の病原体芽胞をサンプルと混合した。スライドを、密閉したプラスチック箱の中で、湿らせた紙タオルの上で一晩室温にてインキュベートした。結果を、複合顕微鏡を用いて100倍で、醗酵サンプル/芽胞懸濁サンプルを観察することにより決定する。代表的な結果は、病原体の芽の発芽の欠除、または非常に減少した発芽および/もしくは増殖からなる。さらに、病原体芽胞からの最初の増殖の種々の型の異常が生じ得る。NRRL受託番号B−30145の活性のスペクトルを表2に示す。芽胞発芽の完全な阻害が、低濃度の醗酵サンプルで生じた。
【0046】
(表2:スライド発芽アッセイにおける選択された植物病原体に対するNRRL受託番号B−30145の活性)
Alternaria brassicicola  発芽なし
Alternaria dauci         発芽なし
Botrytis cinerea         発芽なし
Monilinia fructicola     発芽なし。
【0047】
(実施例3:植物バイオアッセイ試験における植物病原体に対するNRRLの活性)
NRRL受託番号B−30145の活性を、トマト葉枯れ病(Phytophthora infestans)、トマトべと病(Alternaria solani)、灰色カビ病(Botrytis cinerea)、芝生 brown patch病(Rhizoctonia sp.)、および落花生白絹病(Sclerotinia minor)に対して試験した。全ての試験を、代表的な企業規模の温室条件下で種子から生長した植物材料を用いて、実験室において制御された環境下で行った。
【0048】
(トマト葉枯れ病−Phytophthora infestans)
この病原体を、遮光して、16℃にて標準的ペトリ皿においてライ麦寒天上で増殖させる。胞子嚢を、水をプレートからあふれさせ、菌糸体を掻き取って胞子嚢を除くことにより回収する。胞子嚢懸濁液をチーズクロスに通し、定量し、1.0×10に調節する。美術用エアブラシを用いて40psiでNRRL受託番号B−30145の醗酵サンプルを、流出するように、3葉期から5葉期におけるトマト実生に噴霧する。処理した実生を室温で少なくとも2時間風乾し、次いで、携帯型噴霧器を用いてこのトマト実生の上表面に軽く噴霧することにより、胞子嚢懸濁液を接種する。接種した実生を、水を満たしたソリッドボトム平箱に配置し、次いで、葉の湿気を維持するためにプラスチックドームで覆う。平箱を、プラスチックドームで覆ったまま連続して4日間、14時間の光周期の下で20℃にてインキュベートする。次いで、実生を、0〜5までの病害等級付け尺度(0は症状なし、そして5は、75%以上の葉に病原体がコロニー形成した)に基づいて、等級付けする。葉枯れ病試験の代表的な例を、表3に示す。
【0049】
(表3:葉枯れ病病原体Phytophthora infestansに対するNRRL受託番号B−30145で処理したトマト実生の結果)
【0050】
【表1】
Figure 2004512834
サンプルは、NRRL受託番号B−30145の異なる醗酵物である。
D.I.は、病害指数である。
【0051】
(トマトべと病−Alternaria solani)
この病原体を、まず、プレート全体が覆われるまで、14時間の光の下で22〜25℃にて、市販のDifco ポテトデキストロース寒天(PDA)上で増殖させる。次いで、真菌および寒天培地を約10mmの小さな正方形に切り、真菌の面を上にして特殊な胞子形成培地(S培地:1リットルあたり、20g スクロース、20g 炭酸カルシウム、20g Bacto−agar)に置いた。このS培地プレートに薄い水の層を張って、病原体の完全な胞子形成が生じるまで14時間の光の下で22〜25℃にて2〜3日インキュベートする。次いで、プレートから水をあふれさせ、正方形状の寒天をプレートから掻き取る。懸濁液をチーズクロスに通し、芽胞を定量し、1.0×10に調節する。次いで、先に記載のように、美術用エアブラシを用いて、流出するまで、3葉期から5葉期に、トマト実生に噴霧する。処理した実生を乾燥させ、次いで、胞子嚢懸濁液を接種する。実生を、先に記載したように平箱に配置し、覆い、14時間の光周期の下で25℃にてインキュベートする。実生を、先に記載のように、0〜5までの尺度に基づいて等級付けする。代表的試験の結果を、表4に示す。
【0052】
(表4.べと病病原体Alternaria solaniに対するNRRL受託番号B−30145の活性)
【0053】
【表2】
Figure 2004512834
D.I.は病害指数である。
【0054】
(コショウ灰色カビ病−Botrytis cinerea)
この病原体を、真菌増殖によりプレートが完全に覆われるまで(7〜9日間)、22℃にて14時間の光周期の下で標準的PDA上で増殖させる。芽胞を、プレートから水をあふれさせ、次いで、スパチュラで穏やかに掻き取って芽胞を除くことにより回収する。この芽胞懸濁液をチーズクロスに通し、定量し、1.5×10に調節する。コショウ実生を、4葉期から6葉期まで生長させ、醗酵サンプルを、先に記載のように、美術用エアブラシを用いて葉の上面に噴霧する。処理した実生に接種し、平箱に配置し、プラスチックドームで覆う。平箱を2.5日間遮光して20℃に置く。実生を、先に記載のように、0〜5までの尺度に対して等級付けする。表5は、2回の代表的試験の結果を示す。
【0055】
(表5.Botrytis cinereaに対するNRRL受託番号B−30145の活性)
【0056】
【表3】
Figure 2004512834
D.I.は病害指数である。
【0057】
(芝生 brown patch−Rhizoctonia sp.)
2mlの醗酵サンプルを、1ヶ月齢の芝生実生(コヌカグサ)の6セルポットの各セルに添加した。Rhizoctonia sp.の2〜3日齢培養物の4mmの菌糸体プラグを土壌表面に置いた。各処理を6回反復した。接種したポットをプラスチック平箱に置き、プラスチックドームで覆った。この平箱を光の棚(light rack)に置き(16時間/日)、室温でインキュベートした。病害の重篤度を、接種して5〜6日後に評価し、水処理コントロールと比較した。この結果は、NRRL受託番号B−30145がRhizoctoniaに対して抑制活性を有することを示した(表6)。
【0058】
(表6.Rhizoctinia sp.によって生じる芝生病に対するNRRL受託番号B−30145の効力)
【0059】
【表4】
Figure 2004512834
「+」=軽度の症状、「+++」=重度の症状。
【0060】
(ピーナッツ白絹病(southern blight)−Sclerotinia minor)
最初の2葉段階のピーナッツ実生を、NRRL受託番号B−30145で処理し、そして4mmの菌糸体プラグを、その処理した植物を乾かした後に、各茎の基部に配置する。播種された植物を、結露チャンバ中で2日間インキュベートし、その後、カバードームで封をしたプラスチックフラット中に配置した。このフラットを、室温にて10日間、光ラック(16Hr/日)上でインキュベートした。病害の重篤度を、水で処理したコントロールと比較して評価した。結果(表7)は、1×でのNRRL受託番号B−30145全ブロスが、Sclerotinia minorに対するいくらかの制御活性を有することを示した。
【0061】
(表7.ピーナッツ白絹病に対するNRRL受託番号B−30145の効力)
【0062】
【表5】
Figure 2004512834
「+/−」は、強い抑制を示し、0は、感染を示さず、「+」=軽度の症状であり、「+++」=重度の症状である。
【0063】
(実施例5)
(NRRL受託番号B−30145によって生成される抗真菌代謝産物)
NRRL受託番号B−30145の全ブロスを、酢酸エチル画分、ブタノール画分および水画分に分画した。各画分を、胞子発芽アッセイにおいて、Alternaria brassicicolaに対して試験した。Alternaria胞子を、各サンプル中の存在下で、40μlのサンプルおよび20μlの病原胞子を含有する凹型顕微鏡スライドにおいて発芽させた。約16時間後、胞子を顕微鏡下で観察し、それらが発芽したか否かを確認する。水コントロール(100%の発芽および増殖=スコア5)と比較して発芽がないこと(スコア0)が、その試験したサンプルの活性を示す。種々のNRRL受託番号B−30145画分でのAlternaria発芽アッセイの結果を、以下に示す(上記の0〜5評点でのスコア)。
【0064】
【表6】
Figure 2004512834
この代謝産物は、ブタノール可溶性画分において明らかであり、そして酢酸エチル中には容易に抽出され得ない。この代謝産物の他の特徴を決定した。この分子は、10,000分子量カットオフのフィルターを通過することが示され、これは、この代謝産物が、10,000ダルトン未満であることを示す。この活性は、塩基で処理した場合にも、80℃にて1時間加熱した場合にも失われなかった。この活性は、酸で処理した場合に失われた(Alternariaに対するスコアが、0〜5に増加した)。
【0065】
0.01% トルフルオロ酢酸(TFA)を含むアセトニトリル(ACN)/水勾配を使用する、オクタデシルシラン結合化シリカゲル(ODS)フラッシュクロマトグラフィーでのこのブタノール抽出物の分画により、0.01% TFAを含む50% アセトニトリル/水で溶出する活性画分を得た。画分を、活性について、Alternaria発芽アッセイ(0〜5評点スケール)において試験した。
【0066】
【表7】
Figure 2004512834
ODS HPLCによるさらなる精製によって、0.02% TFAを含む31% アセトニトリル/水での無勾配溶出から、2つの活性成分(画分6および7)が得られた。
【0067】
【表8】
Figure 2004512834
0.01% TFAを含む50% アセトニトリル/水でのフラッシュクロマトグラフィーによる活性画分のHPLCクロマトグラムならびに活性画分6および7のHPLCクロマトグラム(活性素因のUVスペクトルを含む)を、図1および2に示す。
【0068】
NRRL受託番号B−30145は、16S RNA配列決定によって、Streptomyces mashuensisに最も近縁に適合した。S.mashuensisに一般的に関連する抗細菌代謝産物とは異なり、NRRL受託番号B−30145の抗真菌活性は、ブタノールで抽出可能であった。S.mashuensisは、ストレプトマイシンを生成することが公知であり、ストレプトマイシンは、水溶性の抗細菌化合物である。S.mashuensisによって生成される別の抗生物質であるモナゾマイシン(Akasakiら、1963)は、NRRL受託番号B−30145の抗真菌活性画分が示すような、215〜220nmでのショルダーを示さない。
【0069】
抗真菌化合物はまた、近縁のおそらく同種のStreptomyces griseocarneum(American Type Culture Collection)に見出された。これらには、ポリフィロマイシン(Claridgeら、1986)(これは、紫色の化合物であり、その対応するUVスペクトルは、NRRL受託番号B−30145の活性画分に見られない)、ならびにHeptaenesトリコマイシン(KomoriおよびMorimoto、1989)およびグリセオカルニン(Camposら、1974)(これらの対応するUVスペクトルもまた、活性画分に存在しない)が挙げられる。この殺真菌活性は、ニュートラマイシン(酢酸エチルで抽出可能である)(MitscherおよびKunstmann、1969)にも存在しない。
【0070】
(実施例6)
(NRRL受託番号B−30145の抗真菌代謝産物のさらなる精製のためのさらなる方法)
(方法A)
凍結乾燥した全ブロス培養物を、水(2.0L)に再懸濁し、そして水で平衡化した非イオン性ポリマー樹脂を含むカラム(Supelco Sepabead SP−207;26×3.0cm)にロードした。カラムを水(200mL)で洗浄し、次いで、以下のような水性メタノールの勾配で洗浄した:(1)20:80 メタノール/水(200mL)、(2)40:60 メタノール/水(200mL)、(3)60:40 メタノール/水(200mL)、(4)80:20 メタノール/水(200mL)、および(5)メタノール(200mL)。
【0071】
バイオアッセイ結果(Monilinia fructicolaおよび/またはAlternaria brassicicolaでの発芽アッセイ)は、全ての画分が活性であることを示した。各画分を、アセトニトリル/メタノール/水を使用する、オクタデシルシラン結合化シリカゲル(ODS)HPLC(TOSOHASS ODS−80TS;10μm、21.5×30cm)で個々に分画した。溶媒系:溶媒A:アセトニトリル/メタノール/水 25:5:65、溶媒B:アセトニトリル/メタノール/水 65:5:30。勾配:溶媒Aで0分で開始し、25分間維持する。次いで、溶媒Bを50分間にわたって35%にまで増加させる。流速=6.0mL/分)。全ての画分は、ほぼ同じHPLCプロフィールを生じ、活性は、以下の2つの領域で得られた:ピークA(時間約55〜63分)およびピークB(時間約65〜70分)。
【0072】
ピークBを、別の逆相HPLCカラム(Phenomenex Luna Phenyl−Hexyl;5μm、250×10mm)でさらに分画した。溶媒系:溶媒A:アセトニトリル/メタノール/水 25:5:65、溶媒B:アセトニトリル/メタノール/水 65:5:30。勾配:溶媒Aで0分で開始し、15分間維持する。次いで、溶媒Bを25分間にわたって25%にまで増加させる。流速=2.0mL/分)。1つの大きい成分が単離された;しかし、分析用HPLC分析は、活性な代謝産物と共に溶出された、高UV吸収混入物を示した。従って、代替的な精製方法を使用した(方法B)。
【0073】
(方法B)
代替的に、ホモジナイズした無細胞全ブロス培養物を、非イオン性ポリマー樹脂(Supelco Diaion HP−20)中に通し、水で洗浄し、次いでメタノールで洗浄した。メタノール溶出物を、逆相HPLC(HP Zorbax Eclipse XDB−C8;5μm、150×4.6mm。溶媒系:溶媒A:アセトニトリル/メタノール/水 25:5:65、溶媒B:アセトニトリル/メタノール/水 65:5:30。勾配:溶媒Aで0分で開始し、溶媒Bを20分間で3%にまで増加させる。流速=0.8mL/分)でさらに分離し、方法Aで観察された同じ活性ピーク(ピークAおよびB)を得て、そしてUVおよびMS検出を使用する分析用HPLCによって確かめた。HPLCトレースを、図3に示す。
【0074】
(NRRL受託番号B−30145の活性代謝産物の特徴付け)
方法Aから得られた不純画分は、活性代謝産物の性質についてのいくつかの初期情報を提供した。LC MSは、分子量[M+H]=892.6を示し、UVスペクトルは、215〜220nmのショルダーを示した。1D NMRおよび2D NMRは、少なくとも2つのプロパルギルアルコールセグメント[C=C−CH(OH)]、いくつかの酸素化メチル炭素(X−CH−Y)、および可能性のある糖部分を示した。H NMRおよび13C NMRを、それぞれ、図4および5に示す。
【0075】
方法Bは、NMR分析のために十分な量を提供しなかったが、この方法によって、UVおよびMS検出法を使用するHPLC(オクチル結合化シリカゲル)による分析に十分な量の、よりきれいなピークが得られた。2つの大きなピーク(ピークAおよびB)が得られ、これらは、方法Aを使用して活性代謝産物として同定された同じ化合物(図3を参照)と一致する。全ての化合物のUVスペクトルが、215〜220nmでショルダーを示した。ピークAのLC MSは、以下の分子量を有する少なくとも3つの化合物の存在を示した:[M+H]=866.5、882.5および898.4(図6を参照)。同様に、ピークBは、以下の分子量を有する少なくとも3つの化合物を示した:[M+H]=892.5、908.5および924.5(図7を参照)。
【0076】
上記の本発明が、理解の明確化のために例示および実施例として幾分詳細に記載されているが、特定の変化および改変が実施されることが当業者に明らかである。従って、これらの説明および実施例は、本発明の範囲を制限するものとして解釈されるべきでなく、本発明は、添付の特許請求の範囲によって規定される。
【0077】
(参考文献)
【0078】
【表9】
Figure 2004512834
Figure 2004512834

【図面の簡単な説明】
【図1A】
図1Aは、活性画分6の分析HPLCクロマトグラムである。(Microsorb C18,10cm×4.6mm,100Å、流速1mL/分、220nmでのUV検出、アセトニトリル+0.05% TFA/水+0.05%勾配は以下のとおり:0〜30分、5〜65%;30〜40分、65〜100%;40〜45分、100%)。
【図1B】
図1Bは、図1Aに記載されるクロマトグラムにおいて14.755分で溶出される活性ピークのUVスペクトルである。
【図2A】
図2Aは、図1Aにおいて記載されるものと同じ条件下での活性画分7の分析HPLCクロマトグラムである。
【図2B】
図2Bは、図2Aに記載されるクロマトグラムにおいて16.146分に溶出される活性ピークのUVスペクトルである。
【図3】
図3は、方法Bにおいて記載されるDiaion HP−20樹脂工程からのメタノール溶離液のC−8HPLCクロマトグラムである。(HP Zorvax Eclips XDB−C8カラム、5μm、150×4.6mm、流速0.8mL 分、220nmでのUV検出、チャート速度2mm/分。溶媒A,25:5:70アセトニトリル/メタノール/水。溶媒B,65:5:30アセトニトリル/メタノール/水。勾配:0分において100%Aは、20分かけて3%Bに増加した)。
【図4】
図4は、精製方法Aから得られた半純粋活性代謝産物のH NMRスペクトル(400MHz、CDOD)である。
【図5】
図5は、精製方法Aから得られた半純粋活性代謝産物の13C NMRスペクトル(100MHz、CDOD)である。
【図6】
図6は、精製方法Bから得られるピークAのLC ESI−MS(液体クロマトグラフィーエレクトロスプレー衝撃−質量スペクトル)である。(Microsorb C18,10cm×4.6mm、100Å、流速1mL/分、アセトニトリル+0.02% TFA/水+0.02%勾配は以下のとおり:0〜30分、5〜65%;30〜40分、65〜100%;40〜45分、100%)。
【図7】
図7は、精製方法Bから得られるピークBのLC ESI−MS(液体クロマトグラフィーエレクトロスプレー衝撃−質量スペクトル)である。(Microsorb C18,10cm×4.6mm、100Å、流速1mL/分、アセトニトリル+0.02% TFA/水+0.02%勾配は以下のとおり:0〜30分、5〜65%;30〜40分、65〜100%;40〜45分、100%)。

Claims (48)

  1. Streptomyces sp.株NRRL受託番号B−30145およびその変異体の単離された純粋培養物であって、該培養物の全てがNRRL受託番号B−30145を識別する特徴を有する、培養物。
  2. 請求項1に記載の培養物から単離された上清。
  3. 請求項1に記載の培養物およびキャリアを含有する、組成物。
  4. 少なくとも1つの化学的農薬または生物学的農薬をさらに含有する、請求項3に記載の組成物。
  5. 請求項3〜4のいずれか1項に記載の組成物であって、該組成物は、水和剤、顆粒、水性懸濁物ならびに乳剤およびマイクロカプセル化処方物からなる群より処方される、組成物。
  6. 請求項1に記載のStreptomyces sp.株によって産生される代謝産物であって、植物病原性真菌に対する活性を示す、代謝産物。
  7. 熱安定性および塩基安定性であり、酸不安定性であり、そして約10,000ダルトン未満の間の分子量を有する、請求項6に記載の代謝産物。
  8. 約925から約865の間の分子量[M+H]を有する、請求項6に記載の代謝産物。
  9. 前記分子量が、866.5、882.5、898.4、892.5、908.5および924.5からなる群より選択される、請求項8に記載の代謝産物。
  10. 熱安定性および塩基安定性であり、酸不安定性であり、そして約925から約865の間の分子量[M+H]を有する、請求項6に記載の代謝産物。
  11. 前記分子量が、866.5、882.5、898.4、892.5、908.5および924.5からなる群より選択される、請求項10に記載の代謝産物。
  12. 図3に示される220nmでのクロマトグラムを有する、請求項6に記載の代謝産物。
  13. 約215nmと220nmとの間のUV吸収を示す、請求項6に記載の代謝産物。
  14. 図4に示されるH核磁気共鳴スペクトルを有する、請求項6に記載の代謝産物。
  15. 図5に示される13C核磁気共鳴スペクトルを有する、請求項6に記載の代謝産物。
  16. 請求項6に記載の代謝産物であって、該代謝産物は、プロパギルアルコールセグメント[C=C−CH(OH)]、酸素化メチン炭素(X−CH−Y)または糖部分からなる群より選択される1以上の分子を含む、代謝産物。
  17. 少なくとも2つのプロパギルアルコールセグメント[C=C−CH(OH)]を含む、請求項16に記載の代謝産物。
  18. 請求項6〜17のいずれか1項に記載の代謝産物およびキャリアを含有する、組成物。
  19. 請求項6〜17のいずれか1項に記載の1より多い代謝産物およびキャリアを含有する、組成物。
  20. 少なくとも1つの化学的農薬または生物学的農薬をさらに含有する、請求項18に記載の組成物。
  21. 少なくとも1つの化学的農薬または生物学的農薬をさらに含有する、請求項19に記載の組成物。
  22. 請求項18に記載の組成物であって、該組成物は、水和剤、顆粒、水性懸濁物ならびに乳剤およびマイクロカプセル化処方物からなる群より処方される、組成物。
  23. 植物、果実および根を、真菌感染から予防または処置するための方法であって、該方法は、請求項1に記載のStreptomyces sp.株の有効量を、該植物、果実または根に適用する工程を包含する、方法。
  24. 前記感染が、Alternaria solani、Botrytis cinerea、Rhizoctonia sp.、Sclerotinia sp.およびPhytophthora sp.からなる群より選択される真菌によって引き起こされる、請求項23に記載の方法。
  25. 前記Streptomyces sp.株NRRL受託番号B−30145が、全ブロス培養物として適用される、請求項23に記載の方法。
  26. 前記Streptomyces sp.株NRRL受託番号B−30145が、上清として適用される、請求項23に記載の方法。
  27. 植物病原性真菌に対する活性を示す、Streptomyces sp.株NRRL受託番号B−30145の代謝産物が適用される、請求項23に記載の方法。
  28. 植物病原性真菌に対する活性を示す、Streptomyces sp.株NRRL受託番号B−30145の1より多い代謝産物が適用される、請求項27に記載の方法。
  29. 前記代謝産物が、約925から約865の間の分子量[M+H]を有する、請求項27に記載の方法。
  30. 前記代謝産物の分子量が、866.5、882.5、898.4、892.5、908.5および924.5からなる群より選択される、請求項29に記載の方法。
  31. 前記代謝産物が、熱安定性および塩基安定性であり、酸不安定性であり、そして約925から約865の間の分子量[M+H]を有する、請求項27に記載の方法。
  32. 前記分子量が、866.5、882.5、898.4、892.5、908.5および924.5からなる群より選択される、請求項31に記載の方法。
  33. 前記代謝産物が、図3に示される220nmでのクロマトグラムを有する、請求項27に記載の方法。
  34. 前記代謝産物が、約215nmと220nmとの間のUV吸収を示す、請求項27に記載の方法。
  35. 前記代謝産物が、図4に示されるH核磁気共鳴スペクトルを有する、請求項27に記載の方法。
  36. 前記代謝産物が、図5に示される13C核磁気共鳴スペクトルを有する、請求項27に記載の方法。
  37. 前記Streptomyces sp.株NRRL受託番号B−30145が、水和剤、顆粒、水性懸濁物、乳剤またはマイクロカプセルからなる群より選択される処方物として適用される、請求項23に記載の方法。
  38. 少なくとも1つの化学的農薬または生物学的農薬の有効量を適用する工程をさらに包含する、請求項23に記載の方法。
  39. 請求項27〜36のいずれか1項に記載の方法であって、前記Streptomyces sp.株NRRL受託番号B−30145の代謝産物が、水和剤、顆粒、水性懸濁物、乳剤またはマイクロカプセルからなる群より選択される処方物として適用される、方法。
  40. 前記処方物が、Streptomyces sp.株NRRL受託番号B−30145の1より多い代謝産物を含有する、請求項39に記載の方法。
  41. Streptomycesによって産生される代謝産物を含有する抗真菌性組成物であって、以下の工程:
    (a)その全てがNRRL受託番号B−30145を識別する特徴を有する、Streptomyces sp.株NRRL受託番号B−30145またはその変異体の全ブロス培養物を、非イオン性吸収ポリマー樹脂にロードする工程;
    (b)該代謝産物を、アルコールで溶出する工程;
    (c)工程(b)の溶出液を、抗真菌活性を示す溶出液の画分について、バイオアッセイを用いてスクリーニングする工程;
    (d)工程(c)の抗真菌活性を示す溶出液の画分を、HPLCカラムにロードする工程;および
    (e)有機溶媒で該代謝産物を溶出する工程、
    を包含する方法に従って単離される、抗真菌性組成物。
  42. 前記工程(b)の溶出液が、メタノールまたは水性メタノールの勾配である、請求項41に記載の組成物。
  43. 前記工程(c)のバイオアッセイが、寒天拡散アッセイまたはスライド発芽アッセイからなる群より選択される、請求項41に記載の組成物。
  44. 前記工程(e)の有機溶媒が、アセトニトリル−水勾配である、請求項41に記載の組成物。
  45. 植物、果実および根を、真菌感染から予防または処置するための方法であって、該方法は、請求項41に記載の組成物の有効量を、該植物、果実または根に適用する工程を包含する、方法。
  46. 前記感染が、Alternaria solani、Botrytis cinerea、Rhizoctonia sp.、Sclerotinia sp.およびPhytophthora sp.からなる群より選択される真菌によって引き起こされる、請求項45に記載の方法。
  47. 請求項45に記載の方法であって、前記Streptomyces sp.株NRRL受託番号B−30145が、水和剤、顆粒、水性懸濁物、乳剤またはマイクロカプセルからなる群より選択される処方物として適用される、方法。
  48. 少なくとも1つの化学的農薬または生物学的農薬の有効量を適用する工程をさらに包含する、請求項45に記載の方法。
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