JP2023549694A - How to produce livestock with a low carbon footprint - Google Patents
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Abstract
本発明は、家畜生産時のカーボンフットプリントを削減する組成物及び方法を提供する。微生物ベースの土壌処理組成物は、家畜飼料生産からの温室効果ガス排出を削減し、さらに、家畜動物の健康及び生産性を改善する。【選択図】図1The present invention provides compositions and methods for reducing the carbon footprint of livestock production. Microbial-based soil treatment compositions reduce greenhouse gas emissions from livestock feed production and further improve the health and productivity of livestock animals. [Selection diagram] Figure 1
Description
関連出願を相互参照
本出願は、2020年11月1日出願の米国仮出願第63/108,392号及び2020年11月30日出願の米国仮出願第63/119,284号の優先権を主張するものであり、内容を参照することにより援用される。
CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application receives priority from U.S. Provisional Application No. 63/108,392, filed November 1, 2020, and U.S. Provisional Application No. 63/119,284, filed November 30, 2020. This content is incorporated herein by reference.
大気中の熱を捕捉するガスは、「温室効果ガス」又は「GHG」と呼ばれ、二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素及びフッ素化ガスを含む(非特許文献8、6)。「カーボンフットプリント」とは、個人、組織、事象や製品によって直接的及び間接的に引き起こされるGHG総排出量である。それは、製品やサービスの寿命(材料生産、製造、使用、及び寿命末期)のあらゆる段階から生じる排出量を合計することによって計算される。製品の寿命、すなわちライフサイクルを通して、異なるGHGが排出され、それぞれに、大気中に熱を捕捉する能力の大小がある。これらの差は、二酸化炭素等価(CO2e)の単位で、各気体の地球温暖化係数(GWP)を計算することによって明確にされ、カーボンフットプリントは、比較を容易にするために、単一単位とする(非特許文献10)。 Gases that trap heat in the atmosphere are called "greenhouse gases" or "GHGs" and include carbon dioxide, methane, nitrous oxide, and fluorinated gases (8, 6). "Carbon footprint" is the total amount of GHG emissions caused directly and indirectly by an individual, organization, event or product. It is calculated by summing emissions from all stages of a product or service's life (material production, manufacturing, use, and end-of-life). Different GHGs are emitted throughout a product's life, or lifecycle, and each has a greater or lesser ability to trap heat in the atmosphere. These differences are accounted for by calculating the global warming potential (GWP) of each gas, in units of carbon dioxide equivalents ( CO2e ), and carbon footprints are expressed simply for ease of comparison. One unit (Non-Patent Document 10).
世界中のモニタリングステーションからの最新の測定、及び南極及びグリーンランドからの氷の層に捕捉された気泡からの古い空気の測定に基づいて、GHGの地球大気濃度は過去数百年にわたって著しく上昇している(非特許文献8、例えば、6、15)。 Based on the latest measurements from monitoring stations around the world, as well as measurements of stale air from bubbles trapped in ice layers from Antarctica and Greenland, global atmospheric concentrations of GHGs have increased significantly over the past several hundred years. (Non-patent Document 8, e.g. 6, 15).
特に、1700年代に産業革命が始まって以来、化石燃料の燃焼、森林の伐採、その他活動の実施等により、大気中のGHGの量に、人間の活動が関与してきた。大気中に排出されるGHGの多くは、10年から数千年に及ぶ長期間にわたって存在する。時が経つにつれて、これらのガスは、化学反応によって、又は大気からGHGを吸収する海洋及び植生等の排出吸収源によって、大気から除去される。 In particular, since the beginning of the Industrial Revolution in the 1700s, human activities have contributed to the amount of GHG in the atmosphere, such as by burning fossil fuels, clearing forests, and conducting other activities. Most of the GHGs emitted into the atmosphere exist for long periods ranging from 10 years to several thousand years. Over time, these gases are removed from the atmosphere by chemical reactions or by emission sinks such as oceans and vegetation that absorb GHGs from the atmosphere.
世界の首脳は、条約や他の国家間協定を通じて、GHG排出量の増加を抑制し、及び/又は様々な活動のカーボンフットプリントを削減することを試みている。そのような試みの1つは、カーボンクレジットシステムの使用によるものである。カーボンクレジットは、1トンの二酸化炭素を排出する権利、又は同等のGHGを表す取引可能な証明書又は許可証の総称である。典型的なカーボンクレジットシステムでは、運営機関が、事業者の排出できるGHG排出量の割当量を設定する。これらの割当を超えると、事業者は、全てのカーボンクレジットを使用していない他の事業者から追加の排出権を購入する必要がある。 World leaders are attempting to limit the growth of GHG emissions and/or reduce the carbon footprint of various activities through treaties and other agreements between nations. One such attempt is through the use of carbon credit systems. Carbon credits are a collective term for tradable certificates or permits representing the right to emit one ton of carbon dioxide, or GHG equivalent. In a typical carbon credit system, a governing body sets a quota for the GHG emissions that businesses can emit. Beyond these quotas, operators will be required to purchase additional emissions credits from other operators who are not using all their carbon credits.
カーボンクレジットシステムの目標は、これらのクレジットの取引から利益を得るために、企業がより多くのグリーンな技術、機械及び慣行に投資することを奨励することである。国連気候変動枠組条約(UNFCCC)の京都議定書では、排出権の取引を含むGHG削減のための政策によって、多くの国々が国際的に拘束されることに合意している。米国は、京都議定書に拘束されておらず、米国には中央国家排出量取引システムはないが、カリフォルニア州や北東州のグループ等、いくつかの州がこのような取引システムを採用し始めている。 The goal of the carbon credit system is to encourage businesses to invest in more green technology, machinery and practices in order to profit from trading these credits. Under the Kyoto Protocol of the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC), many countries have agreed to be internationally bound by policies to reduce GHG emissions, including trading in emissions credits. Although the United States is not bound by the Kyoto Protocol and does not have a central national emissions trading system, several states, such as California and a group of northeastern states, have begun to adopt such trading systems.
著しいカーボンフットプリントを有する産業の1つの特定の領域は、食品の製造、すなわち、主に、二酸化炭素、亜酸化窒素及びメタンの排出をもたらす農業及び家畜の生産である。 One particular area of industry with a significant carbon footprint is food manufacturing, ie, agricultural and livestock production, which primarily results in emissions of carbon dioxide, nitrous oxide, and methane.
特に、例えば、ウシ、ヒツジ、バッファロー、ヤギ、シカ及びラクダ等の反芻動物の家畜は、それらの独特な消化器系のためにメタン生成に寄与する。反芻動物は、4つの胃区画、すなわち、第二胃、第一胃、第三胃及び第四胃を有する。第一胃は、特に、二酸化炭素やメタン等のガス状副生成物を生成するバイオフィルム形成メタン生成細菌のための嫌気性発酵容器として機能する。発酵によって生成される約130~250ガロンを超える第一胃ガスは、毎日1頭の乳牛からのげっぷによる。 In particular, ruminant livestock such as cows, sheep, buffalo, goats, deer and camels contribute to methane production due to their unique digestive systems. Ruminants have four gastric compartments: the abomasum, rumen, abomasum, and abomasum. The rumen functions as an anaerobic fermentation vessel, especially for biofilm-forming methanogenic bacteria that produce gaseous byproducts such as carbon dioxide and methane. The approximately 130-250+ gallons of rumen gas produced by fermentation comes from the burps of one dairy cow each day.
非反芻動物を含む他の動物も、腸内GHG生成に寄与する。例えば、ブタ、げっ歯類、サル、ウマ、ラバ、ロバ、サイ、カバ、クマ、家禽及びある種の他の鳥類は、それらの消化系においてメタン生成細菌も含有する。 Other animals, including non-ruminants, also contribute to intestinal GHG production. For example, pigs, rodents, monkeys, horses, mules, donkeys, rhinos, hippos, bears, poultry, and certain other birds also contain methanogenic bacteria in their digestive systems.
腸内発酵に加えて、家畜糞尿もGHG排出源となり得る。糞尿には、貯蔵及び加工中にGHG排出につながる可能性のある2つの成分、すなわち、メタン排出に変換される可能性のある有機物と間接的に亜酸化窒素排出につながる窒素とが含まれている。メタン生成細菌が、ラグーン、尾鉱池又は保持タンクに保持されているときに、糞尿中の有機物を分解すると、メタンが排出される。さらに、アンモニア(NH3)の形態の窒素は、貯蔵及び加工の間に、糞尿から排出される。アンモニアは、後に、亜酸化窒素に変換される(非特許文献1)。 In addition to enteric fermentation, livestock manure can also be a source of GHG emissions. Manure contains two components that can lead to GHG emissions during storage and processing: organic matter, which can be converted to methane emissions, and nitrogen, which can indirectly lead to nitrous oxide emissions. There is. Methane is released when methanogenic bacteria decompose organic matter in manure when retained in lagoons, tailings ponds, or holding tanks. Additionally, nitrogen in the form of ammonia ( NH3 ) is excreted from manure during storage and processing. Ammonia is later converted to nitrous oxide (Non-Patent Document 1).
例えば、消化器系の生物消滅(defaunation)、さらにはメタン菌に対するワクチン接種を含む、家畜の腸内及び糞便ベースのメタン排出を削減するための方法が存在するが、これらの戦略は、有益な腸内微生物の数を削減すること、そして、これらの方法は、微生物適応のために長続きしない。他の既知の戦略には、例えば、メタン菌及び原生動物を直接阻害することによって、又はメタン生成を削減するために、水素イオンをメタン菌から離す方向とすることによって、腸発酵を操作するために、特に、家畜放牧牧草地のための食物変更が含まれる。大部分の抗メタン生成化合物は高価であり、短寿命であり、一貫性がなく、高濃度を必要とし、H2受容体を含有せず、バイオフィルムの形態でメタン菌に影響を及ぼさず、及び/又は腸内で容易に破壊及び/又は排泄される化合物を含む。 For example, methods exist to reduce intestinal and fecal-based methane emissions in livestock, including defaunation of the digestive system and even vaccination against methanogens, but these strategies are unlikely to be beneficial. Reducing the number of gut microbes, and these methods are short-lived due to microbial adaptation. Other known strategies include for manipulating enteric fermentation, for example by directly inhibiting methanogens and protozoa, or by directing hydrogen ions away from methanogens to reduce methane production. This includes, among other things, food modification for livestock grazing pastures. Most anti-methanogenic compounds are expensive, short-lived, inconsistent, require high concentrations, do not contain H2 receptors, do not affect methanogens in the form of biofilms, and/or contain compounds that are easily destroyed and/or excreted in the intestine.
さらなる戦略には、改善された動物管理慣行が含まれている。GHG排出原単位と動物効率との間には直接的な関連があると考えられている。動物がより生産的であればあるほど(例えば、肉及び/又は乳製品生産)、環境影響はより低くなる(製品単位当たり)。例えば、より効率的な動物は、より多くの食物窒素タンパク質を保持し、従って、糞便及び尿中の窒素の排泄がより少なくなる。効率を高めるためのいくつかの方法には、動物の栄養要求量を削減するための品種改良及び遺伝子改変が含まれる。しかしながら、品種改良は予測不可能であり、時間がかかる可能性があり、遺伝子改変による動物の健康及びウェルビーイングへの影響は不明である(非特許文献1)。 Further strategies include improved animal management practices. It is believed that there is a direct relationship between GHG emission intensity and animal efficiency. The more productive the animal is (eg meat and/or dairy production), the lower the environmental impact (per unit of product). For example, more efficient animals retain more dietary nitrogen protein and therefore excrete less nitrogen in their feces and urine. Some methods to increase efficiency include breeding and genetic modification to reduce the nutritional requirements of animals. However, breeding can be unpredictable and time-consuming, and the impact of genetic modification on animal health and well-being is unknown (Non-Patent Document 1).
畜産部門のもう1つの重要な態様は、飼料(feed)の生産と加工であり、これは産業のGHG排出量のほぼ半分に寄与する。そのようなGHG排出は、例えば、土地利用の変化、肥料及び農薬の製造及び使用、排泄され農場に適用される糞尿、農業機械及び操作、飼料加工、及び飼料輸送から生じる。 Another important aspect of the livestock sector is feed production and processing, which contributes to almost half of industry's GHG emissions. Such GHG emissions result from, for example, land use change, fertilizer and pesticide manufacturing and use, manure excreted and applied to farms, agricultural machinery and operations, feed processing, and feed transportation.
世界中で収穫された世界的なバイオマス(例えば、トウモロコシ及び他のまぐさ(forage))のほぼ60%が、飼料又は床敷材として家畜サブシステムに入る。土壌二酸化炭素の排出は、土壌炭素ダイナミクス(例えば、植物残渣の分解、土壌有機物の鉱化、土地利用の変化等)、合成肥料及び農薬の製造、ならびに農場での農作業における化石燃料の使用の結果として生じる。有機及び無機肥料を土壌に適用すると、亜酸化窒素が排出される。これらの肥料は、作物の取り込み前に浸出及び脱窒によって損失を受けやすい(非特許文献2)。 Approximately 60% of the global biomass harvested around the world (eg, corn and other forage) enters the livestock subsystem as feed or bedding material. Soil carbon dioxide emissions are the result of soil carbon dynamics (e.g. decomposition of plant residues, mineralization of soil organic matter, land use change, etc.), the production of synthetic fertilizers and pesticides, and the use of fossil fuels in agricultural practices on farms. arises as When organic and inorganic fertilizers are applied to soil, nitrous oxide is emitted. These fertilizers are subject to loss through leaching and denitrification prior to crop uptake (Non-Patent Document 2).
畜産業は、例えば、食肉及び乳製品の製造にとって重要であるが、気候変動に対する懸念の高まり及びGHG排出の削減の必要性により、畜産部門のカーボンフットプリントを削減しながら、家畜に給餌する改善されたアプローチが求められている。 The livestock industry is important, for example, for the production of meat and dairy products, but increasing concerns about climate change and the need to reduce GHG emissions have led to improvements in feeding livestock while reducing the livestock sector's carbon footprint. A tailored approach is required.
本発明は、家畜の生産のための環境に優しい方法を提供する。本発明は、さらに、例えば、飼料生産態様と畜産的態様を含む、畜産チェーン内の多くの場面において有益な結果を達成するための、微生物ベースの生成物、同様に、これらの生成物の使用を提供する。利点を挙げると、本発明は、畜産のカーボンフットプリントを削減するために、有機の非GMO成分及び環境に優しい方法を利用する。 The present invention provides an environmentally friendly method for livestock production. The invention further relates to microbial-based products, as well as the use of these products, to achieve beneficial results in many situations within the livestock chain, including, for example, feed production aspects and husbandry aspects. I will provide a. Advantageously, the present invention utilizes organic, non-GMO ingredients and environmentally friendly methods to reduce the carbon footprint of livestock farming.
特定の実施形態において、本発明の方法は、二酸化炭素、メタン、及び亜酸化窒素等のGHGを含む、それから生じるGHG排出を削減する方法で、家畜動物の給餌及び生産を容易にする。 In certain embodiments, the methods of the invention facilitate the feeding and production of livestock animals in a manner that reduces GHG emissions resulting therefrom, including GHGs such as carbon dioxide, methane, and nitrous oxide.
好ましい実施形態において、本方法は、低カーボンフットプリントの家畜飼料が栽培される農業的態様と、低カーボンフットプリントの飼料が家畜動物に給餌される畜産的態様とを含む。 In a preferred embodiment, the method includes an agricultural aspect in which a low carbon footprint livestock feed is grown and a livestock aspect in which the low carbon footprint feed is fed to a livestock animal.
一実施形態において、農業的態様は、微生物ベースの土壌処理組成物を、自然火災や野焼きによって浄化された区画を含む、農地の区画に適用することを含み、土壌処理組成物は、農地の植物及び/又は土壌に、1つ以上の直接的又は間接的利益を提供する。これらの利益としては、例えば、植物の健康及び成長の改善(地上と地下の両方)、植物タンパク質及び/又は栄養素含有量の改善、肥料使用量の削減、土壌中の炭素の隔離の強化、土壌微生物叢の多様性の改善、土壌中の水及び/又は栄養素の分散の改善、及び/又は植物根による土壌栄養素の取り込みの増加を挙げることができる。 In one embodiment, the agricultural aspect includes applying a microbial-based soil treatment composition to a plot of agricultural land, including a plot cleared by natural fire or burning, and the soil treatment composition comprises applying a microbial-based soil treatment composition to a and/or provide one or more direct or indirect benefits to the soil. These benefits include, for example, improved plant health and growth (both above and below ground), improved plant protein and/or nutrient content, reduced fertilizer usage, enhanced carbon sequestration in the soil, Mention may be made of improving the diversity of the microbial flora, improving the distribution of water and/or nutrients in the soil, and/or increasing the uptake of soil nutrients by plant roots.
特定の実施形態において、土壌処理組成物は、1つ以上の有益な微生物を含む。好ましい実施形態において、有益な微生物は、リポペプチド及び/又は糖脂質等の界面活性剤;抗菌及び免疫調節効果を有する生物活性化合物;ポリケチド;酸;ペプチド;抗炎症化合物;プロテアーゼ、アミラーゼ、及び/又はリパーゼ等の酵素;ならびにアミノ酸、ビタミン、及び他の栄養素のうち1つ以上を生成することができる非病原性の土壌定着(soil-colonizing)する真菌、酵母、及び/又は細菌である。 In certain embodiments, the soil treatment composition includes one or more beneficial microorganisms. In a preferred embodiment, beneficial microorganisms include surfactants such as lipopeptides and/or glycolipids; bioactive compounds with antibacterial and immunomodulatory effects; polyketides; acids; peptides; anti-inflammatory compounds; proteases, amylases, and/or or enzymes such as lipase; and non-pathogenic soil-colonizing fungi, yeasts, and/or bacteria that can produce one or more of amino acids, vitamins, and other nutrients.
好ましい実施形態において、微生物は、例えば、Trichoderma spp.、Bacillus spp.、Wickerhamomyces anomalus、Myxococcus xanthus、Pseudomonas chlororaphis、Starmerella bombicola、Saccharomyces boulardii、Pichia occidentalis、Pichia kudriavzevii、Meyerozyma guilliermondii、菌根菌、窒素固定剤(例えば、Azotobacter vinelandii)及び/又はカリウム動員剤(例えば、Frateuria aurantiaから選択される、非病原性の細菌、酵母、及び/又は真菌である。 In a preferred embodiment, the microorganism is, for example, Trichoderma spp. , Bacillus spp. , Wickerhamomyces anomalus , Myxococcus xanthus , Pseudomonas chlororaphis , Starmerella bombicola , Saccharomyces boulardii , Pichia occidentalis , Pichia kudriavzevii , Meyerozyma guilliermondii , mycorrhizal fungi, nitrogen fixing fungi Agent ( Azotobacter vinelandii ) and/or potassium mobilizing agents (eg, non-pathogenic bacteria, yeasts, and/or fungi selected from Frateuria aurantia ).
組成物中の微生物及び他の成分の種及び比率は、例えば、処理が行われる地理的領域、植物を消費する家畜動物の種、処理時の農地の健康状態、ならびに他の要因に従って決定することができる。このように、組成物は、任意の所定の場所に合わせてカスタマイズすることができる。 The species and proportions of microorganisms and other ingredients in the composition may be determined according to, for example, the geographical area in which the treatment is carried out, the species of domestic animal that consumes the plant, the health of the agricultural land at the time of treatment, and other factors. I can do it. In this way, the composition can be customized for any given location.
特定の例示的な実施形態において、土壌処理組成物は、第1の微生物及び第2の微生物、その増殖副生成物、ならびに、任意で、1つ以上の栄養源を含む。具体的な例示的実施形態において、第1の微生物は、Trichoderma harzianumであり、第2の微生物は、Bacillus amyloliquefaciens(例えば、B. amyloliquefaciens NRRL B-67928)である。 In certain exemplary embodiments, the soil treatment composition includes a first microorganism and a second microorganism, growth byproducts thereof, and, optionally, one or more nutrient sources. In a specific exemplary embodiment, the first microorganism is Trichoderma harzianum and the second microorganism is Bacillus amyloliquefaciens (eg, B. amyloliquefaciens NRRL B-67928).
一実施形態において、土壌処理組成物は、微生物増殖副生成物をさらに含み、これは例えば、微生物が培養された発酵培地、及び/又は培養からの任意の残余栄養素を含むことができる。増殖副生成物は、例えば、バイオサーファクタント、酵素及び/又は溶媒を含む、細胞増殖の結果として生成される代謝産物又は他の生化学物質をさらに含むことができる。 In one embodiment, the soil treatment composition further comprises microbial growth by-products, which can include, for example, the fermentation medium in which the microorganism was cultured, and/or any residual nutrients from the culture. Growth byproducts can further include metabolites or other biochemicals produced as a result of cell growth, including, for example, biosurfactants, enzymes, and/or solvents.
本方法は、適用中に微生物の増殖を増進するために材料を適用すること(例えば、植物及び/又は微生物の増殖を促進するために発芽増進剤、プレバイオティクス及び/又は栄養素を添加すること)をさらに含むことができる。一実施形態において、栄養源は、例えば、マグネシウム、リン酸塩、窒素、カリウム、セレン、カルシウム、硫黄、鉄、銅、亜鉛、タンパク質、ビタミン及び/又は炭素の供給源を含むことができる。一実施形態において、プレバイオティクスは、例えば、ケルプ抽出物、フルボ酸、キチン、フミン酸塩及びフミン酸のうちの1つ以上を含むことができる。 The method includes applying materials to enhance microbial growth during application (e.g., adding germination enhancers, prebiotics and/or nutrients to promote plant and/or microbial growth). ) may further be included. In one embodiment, the nutrient source can include, for example, sources of magnesium, phosphate, nitrogen, potassium, selenium, calcium, sulfur, iron, copper, zinc, protein, vitamins, and/or carbon. In one embodiment, the prebiotic can include, for example, one or more of kelp extract, fulvic acid, chitin, humate, and humic acid.
いくつかの実施形態において、本発明の方法は、例えば、除草剤、肥料、殺虫剤及び/又は土壌改良剤等の追加の農業成分を適用することをさらに含む。好ましくは、追加の成分は、非毒性であり、環境に優しい。正確な材料及びその量は、本開示によって利益の得られる土壌科学者によって決定することができる。 In some embodiments, the methods of the invention further include applying additional agricultural ingredients such as, for example, herbicides, fertilizers, pesticides, and/or soil conditioners. Preferably, the additional ingredients are non-toxic and environmentally friendly. The exact materials and amounts thereof can be determined by soil scientists who can benefit from this disclosure.
特定の実施形態において、土壌処理組成物を、植物の一部と接触させる。特定の実施形態において、組成物を、植物の1本以上の根と接触させる。組成物は、例えば、根に噴霧又は浸漬することによって、直接的に、及び/又は、例えば、植物が成長する土壌(例えば、根圏)に組成物を投与することによって、間接的に、根に適用することができる。組成物は、植え付け前又は植え付け時に植物の種子に、又は植物の任意の他の部分及び/又はその周囲環境に適用することができる。 In certain embodiments, a soil treatment composition is contacted with a portion of a plant. In certain embodiments, the composition is contacted with one or more roots of a plant. The composition can be applied directly to the roots, for example, by spraying or dipping the roots, and/or indirectly, for example, by administering the composition to the soil in which the plant grows (e.g., the rhizosphere). It can be applied to The composition can be applied to the seed of the plant before or at the time of planting, or to any other part of the plant and/or its surrounding environment.
本発明の方法は、農地の維持のために使用される標準的な方法及び設備を利用することができる。例えば、土壌処理組成物は、潅漑システムを使用して液体形態で適用することができる。さらに、組成物は、ブロードキャストスプレッダー、ドロップスプレッダー、ハンドヘルドスプレッダー、又はハンドヘルドスプレーヤー等の手動スプレッダーを使用して適用することができる。 The method of the present invention can utilize standard methods and equipment used for agricultural maintenance. For example, soil treatment compositions can be applied in liquid form using an irrigation system. Additionally, the composition can be applied using a manual spreader, such as a broadcast spreader, drop spreader, handheld spreader, or handheld sprayer.
いくつかの実施形態において、農地は、例えば、ブルーグラス、バミューダグラス、フェスク、バッファローグラス等を含む草を含む。その他まぐさ、例えば、広葉草本、雑草及び低木、同様に、飼料作物、例えば、トウモロコシ、エンバク、及び大麦も、土壌処理組成物で処理することができる。いくつかの実施形態において、組成物は、放牧地に適用することができ、場合によっては、植生を促進するために野焼きが行われている。 In some embodiments, the farmland includes grasses including, for example, bluegrass, bermudagrass, fescue, buffalograss, and the like. Other forages, such as forbs, weeds and shrubs, as well as forage crops, such as corn, oats, and barley, can also be treated with the soil treatment composition. In some embodiments, the composition can be applied to pasture, and in some cases, burning has been conducted to promote vegetation.
一実施形態において、本方法は、穀物飼育家畜、同様に穀物仕上げ家畜を生産するカーボンフットプリントを削減するために使用することができ、穀物は、本方法の農業的態様に従って生産される、低カーボン穀物及び/又はその副生成物(例えば、可溶性物質添加乾燥蒸留穀物、DDGS)である。 In one embodiment, the method can be used to reduce the carbon footprint of producing grain-fed livestock as well as grain-finished livestock, where the grain is produced according to the agronomic aspects of the method. carbon grain and/or its by-products (eg, solubles added dried distillers' grain, DDGS).
一実施形態において、本方法の農業的態様は、家畜を給餌及び/又は仕上げするために生成される従来栽培の高カーボンフットプリント穀物と比較して、草の飼料価値を増加させることができる。 In one embodiment, the agronomic aspects of the method can increase the feed value of grass compared to conventionally grown high carbon footprint grains produced for feeding and/or finishing livestock.
牧草(pasture)又は牧草飼育(grass-fed)家畜の市場性を増進させることによって、及び/又は、低カーボンフットプリント法を用いて生産された家畜穀物を給餌することによって、本発明は、土地利用の変化を削減し、肥料及び農薬の製造及び使用を削減し、飼料の加工及び輸送に使用されるものを含む、化石燃料を燃焼させる農業機械の動作を削減することによって、家畜飼料産業のカーボンフットプリントを削減することができる。 By increasing the marketability of pasture or grass-fed livestock and/or by feeding livestock grains produced using low carbon footprint methods, the present invention of the livestock feed industry by reducing utilization changes, reducing the production and use of fertilizers and pesticides, and reducing the operation of fossil fuel-burning agricultural machinery, including those used to process and transport feed. Carbon footprint can be reduced.
これは、例えば、農地の区域における栄養炭素利用及び貯蔵の増進、土壌中の炭素隔離の増加、土壌ベースのGHG排出の削減、農業窒素ベースの施肥慣行の改善、土壌微生物叢における生物多様性の改善、及び農業土壌管理の改善によって達成することができる。 This can be achieved, for example, by increasing nutrient carbon utilization and storage in areas of agricultural land, increasing carbon sequestration in soils, reducing soil-based GHG emissions, improving agricultural nitrogen-based fertilization practices, and increasing biodiversity in soil microbiota. improvement, and improved agricultural soil management.
特定の実施形態において、栄養炭素利用の増進は、例えば、植物の葉の増加、茎及び/又はステムの直径の増加、根の成長の増進、及び/又は面積単位当たりの植物の数の増加の形態とすることができる。 In certain embodiments, increasing nutrient carbon utilization includes, for example, increasing plant leaves, increasing stem and/or stem diameter, increasing root growth, and/or increasing the number of plants per area unit. It can be in the form of
特定の実施形態において、土壌隔離の増加は、例えば、植物の根の成長(例えば、長さ及び密度)の増加、植物によって分泌される有機化合物の微生物による取り込みの増加(植物の根からの分泌物を含む)、及び土壌の微生物定着の改善の形態とすることができる。 In certain embodiments, increased soil sequestration may include, for example, increased plant root growth (e.g., length and density), increased microbial uptake of organic compounds secreted by the plant (ex. (including substances), and can be in the form of improving soil microbial colonization.
特定の実施形態において、本方法は、土壌から排出されるメタン、二酸化炭素及び/又は亜酸化窒素/それらの前駆体等のGHGの量を削減することができる。 In certain embodiments, the method can reduce the amount of GHGs such as methane, carbon dioxide and/or nitrous oxide/their precursors emitted from soil.
特定の実施形態において、改善された農業施肥慣行、土壌生物多様性、及び/又は土壌管理は、窒素に富む肥料の削減、同様に、植物の根圏への1つ以上の有益な微生物の接種の形態とすることができる。例えば、好ましい実施形態において、土壌処理組成物の微生物が、根圏に定着し(colonize)、根がその中で成長している植物に、保護、水分補給及び栄養を含む複数の利益を提供することができる。従って、本方法は、一部又は全ての肥料、殺虫剤、及び/又は他の土壌改良剤を1つ以上の有益な土壌微生物に置き換えることによって、亜酸化窒素排出を削減することができる。 In certain embodiments, improved agricultural fertilization practices, soil biodiversity, and/or soil management include reducing nitrogen-rich fertilizers, as well as inoculating the plant rhizosphere with one or more beneficial microorganisms. It can be in the form of For example, in preferred embodiments, the microorganisms of the soil treatment composition colonize the rhizosphere and provide multiple benefits to the plants whose roots are growing therein, including protection, hydration, and nutrition. be able to. Accordingly, the method can reduce nitrous oxide emissions by replacing some or all fertilizers, pesticides, and/or other soil amendments with one or more beneficial soil microorganisms.
特定の実施形態において、本方法は、家畜動物が植物を摂取するように、農業的態様に従って生産された植物を家畜動物が利用できるようにすることを含む、畜産的態様をさらに含む。一実施形態において、家畜動物は、自由放牧のために農業的態様に従って処理された農地の区域に配置される。一実施形態において、植物は、処理された農地から収穫され、低カーボンフットプリントの飼い葉(fodder)、穀物及び/又は他の形態の緩い飼料(loose feed)として動物に提供される。 In certain embodiments, the method further includes a husbandry aspect that includes making plants produced according to the agricultural aspect available to the livestock animal so that the livestock animal ingests the plant. In one embodiment, livestock animals are placed in areas of agricultural land treated according to agricultural practices for free grazing. In one embodiment, plants are harvested from treated farmland and provided to animals as low carbon footprint fodder, grain and/or other forms of loose feed.
一実施形態において、例えば、穀物仕上げ家畜を生産するときに通例であるように、給餌方法の組み合わせが利用される。 In one embodiment, a combination of feeding methods is utilized, as is customary, for example, when producing grain-finishing livestock.
一実施形態において、本方法の畜産的態様は、家畜の消化、肥料及び大規模生産から生じるGHG排出を削減する方法で、家畜動物の健康及び/又は生産性を増進させることによって、家畜産業のカーボンフットプリントを削減する。 In one embodiment, the animal husbandry aspect of the method improves the livestock industry by promoting the health and/or productivity of livestock animals in a way that reduces GHG emissions resulting from livestock digestion, fertilizers, and large-scale production. Reduce your carbon footprint.
これらの利益には、例えば、改善された飼料効率が挙げられ、これは、改善された動物の健康及び生殖能力、改善された肉及び乳製品の量及び栄養品質、ならびに従来生産されたトウモロコシ等の高カーボンフットプリント飼料作物への依存性の削減をもたらす。改善された飼料効率の1つの具体的かつ重要な利点は、飼料窒素使用量の増加であり、これは、消化器系で生成されるアンモニア及び亜酸化窒素、ならびに家畜の廃棄物の削減をもたらす。加えて、飼料効率の改善は、動物の生産性の改善をもたらすことができ、これは、所与の量の製品を生産するために必要とされる飼料及び/又はGHG排出動物がより少ないことを意味する。 These benefits include, for example, improved feed efficiency, which translates into improved animal health and fertility, improved meat and dairy quantities and nutritional quality, and conventionally produced corn, etc. resulting in reduced dependence on high carbon footprint feed crops. One specific and important benefit of improved feed efficiency is an increase in feed nitrogen usage, which results in a reduction in ammonia and nitrous oxide produced in the digestive system, as well as livestock waste. . In addition, improved feed efficiency can result in improved animal productivity, which means less feed and/or GHG emitting animals are required to produce a given amount of product. means.
一実施形態において、畜産的態様は、土壌処理組成物を家畜糞尿に直接適用して、微生物による糞尿の分解の増加を促進する一方で、そこから排出されるGHGの量を削減することをさらに含むことができる。いくつかの実施形態において、糞尿への組成物の適用は、肥料が、最終的に家畜動物のための飼料となる農地用の合成窒素に富む肥料の代わりに利用できるので、カーボンフットプリントの削減にさらに寄与する。 In one embodiment, the livestock aspect further includes applying the soil treatment composition directly to livestock manure to promote increased microbial degradation of the manure while reducing the amount of GHGs emitted therefrom. can be included. In some embodiments, application of the composition to manure reduces the carbon footprint because the fertilizer can be used in place of synthetic nitrogen-rich fertilizers for agricultural land that ultimately becomes feed for livestock animals. further contribute to
いくつかの実施形態において、本発明の方法は、カーボンクレジット使用量を削減するために、畜産家及び/又は家畜飼料供給者によって利用することができる。従って、特定の実施形態において、本方法は、当該技術分野における標準的な技術を使用して、畜産家及び/又は家畜飼料供給者による、メタン、二酸化炭素及び/又は他の有害な大気ガス、及び/又はそれらの前駆体(例えば、窒素及び/又はアンモニア)の生成の削減に対する方法の効果を評価するための測定を行うことをさらに含むことができる。 In some embodiments, the methods of the invention can be utilized by livestock producers and/or livestock feed suppliers to reduce carbon credit usage. Accordingly, in certain embodiments, the method includes the method of removing methane, carbon dioxide, and/or other harmful atmospheric gases by livestock producers and/or livestock feeders using standard techniques in the art. and/or their precursors (e.g., nitrogen and/or ammonia).
利点を挙げると、特定の実施形態において、本発明は、例えば、飼料作物及び牧草地の成長及び活力の促進;農地土壌の栄養含有量の改善;土壌水分及び水の利用効率の改善の促進;土壌微生物叢の多様性の増進;肥料使用量の削減;穀物依存性の削減を伴う牧草の飼料価値の増大;家畜動物及び糞尿からの腸内GHG排出の削減;飼料から筋肉への変換の改善;家畜動物の生産性、例えば、肉及び乳量及び栄養品質の改善;ならびにその他によって、肉、乳製品、及びその他の動物ベースの製品を生産及び消費する環境持続可能性を改善する解決策を提供する。 Among the advantages, in certain embodiments, the present invention promotes, for example, the growth and vigor of forage crops and pastures; improves the nutrient content of agricultural soils; promotes improvements in soil moisture and water use efficiency; Increasing the diversity of soil microbiota; reducing fertilizer use; increasing the feed value of pasture with reduced dependence on grains; reducing enteric GHG emissions from livestock and manure; improving feed-to-muscle conversion solutions to improve the environmental sustainability of producing and consuming meat, dairy, and other animal-based products; by improving the productivity of livestock animals, such as meat and milk yields and nutritional quality; and by other means; provide.
本発明は、低カーボンフットプリントの家畜を生産するための環境に優しい方法を提供し、本方法は、農業的態様及び/又は畜産的態様を含み、
農業的態様は、家畜に給餌するための植物が生育している、又は生育するであろう農地を、土壌栄養素及び水分含有量及び分散を増進し、植物の健康及び成長を増進し、植物タンパク質含有量を増進し、窒素に富む肥料の使用量を削減し、並びに/又は、土壌及び/若しくは植物体中の炭素隔離を増進する技術を用いて造成することを含み、
畜産的態様は、家畜動物が植物を摂取するように、農地において生産された植物を家畜動物に利用可能にすることを含み、
農業的態様は、伝統的な農業技術と比較して温室効果ガスの排出を削減し、好ましい実施形態において、畜産的態様は、家畜動物の健康及び生産性の改善をもたらす。
The present invention provides an environmentally friendly method for producing livestock with a low carbon footprint, the method comprising an agricultural aspect and/or a husbandry aspect;
Agricultural aspects improve farmland where plants are growing or will grow for feeding livestock by increasing soil nutrient and moisture content and distribution, promoting plant health and growth, and improving plant protein content. using techniques that increase carbon content, reduce the use of nitrogen-rich fertilizers, and/or enhance carbon sequestration in the soil and/or plants;
Husbandry aspects include making plants produced in agricultural land available to livestock animals so that they ingest the plants;
The agricultural aspects reduce greenhouse gas emissions compared to traditional agricultural techniques, and in preferred embodiments, the animal husbandry aspects result in improved health and productivity of livestock animals.
利点を挙げると、本発明は、畜産のカーボンフットプリントを削減するために、有機の非GMO成分及び環境に優しい方法を利用することができる。 Advantageously, the present invention can utilize organic, non-GMO ingredients and environmentally friendly methods to reduce the carbon footprint of livestock farming.
「カーボンフットプリント」は、本明細書では、人間の活動によって直接的もしくは間接的に排出されるか、又は製品やサービスの全ライフサイクルにわたって蓄積される二酸化炭素(CO2)及び他のGHGの総量の尺度として定義される。単なる一例として、トラックによる何マイルにもわたる輸送を必要とする製品(例えば、収穫された飼料穀物)は、輸送を必要としない代替製品(例えば、牧草地で生育する草)よりも大きなカーボンフットプリントを有する。 “Carbon footprint” is defined herein as the amount of carbon dioxide (CO 2 ) and other GHGs emitted directly or indirectly by human activities or accumulated over the entire life cycle of a product or service. Defined as a measure of total quantity. As just one example, a product that requires transportation over many miles by truck (e.g., harvested feed grain) has a larger carbon footprint than an alternative product that does not require transportation (e.g., grass grown in a pasture). Has a print.
カーボンフットプリントは、LCA(ライフサイクルアセスメント)方法を用いて計算したり、化石燃料のエネルギー使用からの即時属性排出に制限することができる。ライフサイクルアセスメント(LCA、ライフサイクル解析、エコバランス、クレードル・トゥ・グレーブ解析としても知られる)は、その存在によって引き起こされ、又は必要とされる、特定の製品又はサービスの環境影響の調査及び評価である。カーボンフットプリントのライフサイクルの概念は、全て包括的であり、炭素排出を引き起こす可能性のある全ての原因を含むことを意味する。言い換えれば、全ての直接的(現場内、内部)及び間接的排出(現場外、外部、具体化、上流、下流)を考慮する必要がある。 Carbon footprints can be calculated using LCA (life cycle assessment) methods or limited to immediately attributable emissions from fossil fuel energy use. Life cycle assessment (also known as LCA, life cycle analysis, ecobalance, cradle-to-grave analysis) is the investigation and evaluation of the environmental impacts of a particular product or service caused or required by its existence. It is. The carbon footprint life cycle concept is all-encompassing, meaning it includes all sources that can cause carbon emissions. In other words, all direct (on-site, internal) and indirect emissions (off-site, external, embodied, upstream, downstream) need to be considered.
通常、カーボンフットプリントは、CO2当量として表される。二酸化炭素当量とは、あるGHGの混合物と量について、特定のタイムスケール(一般に100年間)で測定された場合に、同じ地球温暖化係数(GWP)を有するCO2の量を表す量である。従って、二酸化炭素当量は、時間積分放射強制力を反映している。ガスの二酸化炭素当量は、ガスの質量とGWPとを乗算することによって得られる。以下の単位が一般的に使用される。
a)国連気候変動パネルIPCCによる:10億メートルトンのCO2当量(GtCO2換算)、
b)産業:百万メートルトンの二酸化炭素当量(MMTCDE)、
c)車両の場合:二酸化炭素当量g/km(gCDE/km)。
Carbon footprint is usually expressed as CO2 equivalents. A carbon dioxide equivalent is a quantity that represents the amount of CO2 that has the same global warming potential (GWP) for a given GHG mixture and amount when measured over a particular timescale (generally 100 years). Therefore, carbon dioxide equivalents reflect time-integrated radiative forcing. The carbon dioxide equivalent of a gas is obtained by multiplying the mass of the gas by the GWP. The following units are commonly used:
a) According to the United Nations Climate Change Panel IPCC: billion metric tons of CO 2 equivalents (GtCO 2 equivalents);
b) Industry: Million Metric Tons of Carbon Dioxide Equivalent (MMTCDE);
c) For vehicles: g carbon dioxide equivalent/km (gCDE/km).
例えば、メタンのGWPは21であり、亜酸化窒素のGWPは310である。これは、メタンと亜酸化窒素のそれぞれ100万メトリックトンの排出が、二酸化炭素の21及び310百万メトリックトンの排出に相当することを意味する。 For example, the GWP of methane is 21 and the GWP of nitrous oxide is 310. This means that emissions of 1 million metric tons of methane and nitrous oxide, respectively, correspond to emissions of 21 and 310 million metric tons of carbon dioxide.
カーボンフットプリントを計算又は推定するための種々の方法が当技術分野に存在し、本発明で使用することができる。 Various methods for calculating or estimating carbon footprints exist in the art and can be used in the present invention.
利点を挙げると、好ましい実施形態において、本発明は、家畜用のまぐさベース、飼い葉ベース、及び/又は穀物ベースの飼料を生産するカーボンフットプリントを削減することを含む、家畜を生産するカーボンフットプリントを削減するのに有用である。 Advantageously, in a preferred embodiment, the present invention reduces the carbon footprint of producing livestock, including reducing the carbon footprint of producing forage-based, fodder-based, and/or grain-based feed for livestock. Useful for reducing printing.
「低カーボンフットプリント」とは、家畜飼料を生産し、家畜にこの飼料を給餌する全ライフサイクルにわたって、家畜/動物ベースの製品が最終的に人間の消費者によって消費されるまで、単位時間当たりに排出される二酸化炭素及び他のGHGの量の負の変化を意味する。CO2及び/又は他のGHG排出量の負の変化は、例えば、少なくとも0.25%、0.5%、1%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%又は100%である。 “Low carbon footprint” means that over the entire life cycle of producing livestock feed and feeding livestock with this feed, the livestock/animal-based product is means a negative change in the amount of carbon dioxide and other GHGs emitted. The negative change in CO2 and/or other GHG emissions is, for example, at least 0.25%, 0.5%, 1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100%.
いくつかの実施形態において、「カーボンフットプリント」という用語は、本明細書では「炭素原単位」及び「排出原単位」という用語と区別なく用いられる。「排出原単位」は、特定の活動又は工業プロセス(例えば、燃料の燃焼、家畜動物の生産、食器洗浄機の生産)の「原単位」に対する所与のGHGの排出率の尺度である。排出原単位には、例えば、燃焼した燃料の量、生産された家畜動物の数、生産された工業製品の量、移動した総距離、及び/又は生成された経済単位の数に対する排出量が含まれる。 In some embodiments, the term "carbon footprint" is used interchangeably herein with the terms "carbon intensity" and "emissions intensity." "Emissions intensity" is a measure of the emission rate of a given GHG for the "intensity" of a particular activity or industrial process (eg, fuel combustion, livestock production, dishwasher production). Emission intensity includes, for example, emissions relative to the amount of fuel burned, the number of livestock animals produced, the amount of industrial products produced, the total distance traveled, and/or the number of economic units produced. It will be done.
排出原単位は、製品の全ライフサイクルにわたって測定される。例えば、燃料の排出原単位は、燃料の探査、マイニング、収集、生産、輸送、流通、分配、燃焼の際に排出される全ての排出を含む、燃料のサプライチェーンに沿って排出される全てのGHG排出量を集計することによって計算される。 Emission intensity is measured over the entire life cycle of a product. For example, fuel emissions intensity measures all emissions emitted along the fuel supply chain, including all emissions emitted during fuel exploration, mining, collection, production, transportation, distribution, distribution, and combustion. Calculated by aggregating GHG emissions.
選択した定義
本明細書中で使用される場合、「農業」は、食品、繊維、バイオ燃料、医薬品、化粧品、サプリメント、装飾目的及び他の用途のための植物、藻類及び/又は真菌の栽培及び繁殖を意味する。本発明によれば、農業はまた、園芸、造園、園芸、植物保全、林業及び再植林、牧草及び草原修復、園芸、樹木栽培、樹木栽培、及び作物栽培学を含むことができる。さらに、農業には、土壌のケア、モニタリング及び維持が含まれる。
Selected Definitions As used herein, "agriculture" refers to the cultivation and cultivation of plants, algae, and/or fungi for food, fiber, biofuels, pharmaceuticals, cosmetics, supplements, decorative purposes, and other uses. means breeding. According to the invention, agriculture can also include horticulture, landscaping, horticulture, plant conservation, forestry and reforestation, pasture and grassland restoration, horticulture, arboriculture, arboriculture, and cropping. Additionally, agriculture includes soil care, monitoring and maintenance.
本明細書中で使用される場合、「バイオフィルム」は、細胞が互いに及び/又は表面に接着する、細菌等の微生物の複雑な凝集体である。バイオフィルム中の細胞は、液体培地中で浮遊又は泳動することができる単一細胞である同じ生物のプランクトン細胞とは生理学的に異なる。 As used herein, a "biofilm" is a complex aggregate of microorganisms, such as bacteria, in which cells adhere to each other and/or to surfaces. Cells in a biofilm are physiologically different from planktonic cells of the same organism, which are single cells that can float or migrate in liquid media.
本明細書で使用される場合、「従来の」農業及び畜産は、遺伝的に改変された生物(GMO)、濃縮動物飼養作業(CAFO)、ならびに肥料、殺虫剤及び/又は除草剤等の合成化学物質のうちの1つ以上を利用する。従来の農業及び畜産は、通常、極めて資源及びエネルギー集約的であり、かなりのGHG排出に寄与し得る。 As used herein, "conventional" agriculture and animal husbandry refers to genetically modified organisms (GMOs), concentrated animal feeding operations (CAFOs), and the synthesis of fertilizers, pesticides, and/or herbicides, etc. Utilizing one or more of the chemicals. Conventional agriculture and livestock farming are typically extremely resource and energy intensive and can contribute to significant GHG emissions.
本明細書で使用される場合、「消化器系」とは、消化、又は食物の摂取、及びそのエネルギーおよび排泄物への変換を可能にする、動物の体内の器官の系を指す。消化器系は、例えば、口腔、食道、素嚢、砂嚢、前脳室、胃、第一胃、第二胃、第三胃、第四胃、膵臓、肝臓、小腸、大腸(結腸)、盲腸、虫垂、及び/又は肛門を含む。消化に関連し、特定の動物に特異的である追加の器官または部分も想定される。 As used herein, "digestive system" refers to the system of organs within an animal's body that enables digestion, or ingestion of food and its conversion into energy and waste. The digestive system includes, for example, the oral cavity, esophagus, crop sack, gizzard, anterior ventricle, stomach, rumen, abomasum, abomasum, pancreas, liver, small intestine, large intestine (colon), and cecum. , appendix, and/or anus. Additional organs or parts related to digestion and specific to a particular animal are also envisioned.
本明細書中で使用される場合、「増進する」は、改善又は増加することを意味する。例えば、植物の健康の増進は、種子の発芽及び/又は出芽の増加、害虫及び/又は病気を防除する能力の改善、ならびに干ばつ及び/又は過剰潅水等の環境ストレス因子を生き残る能力の改善を含む、植物の成長及び繁殖能力の改善を意味する。増進された植物成長及び/又は増進された植物バイオマスは、地面の上下の両方で植物のサイズ及び/又は質量を増加させること(例えば、樹冠/葉の体積、高さ、幹のキャリパー、分岐枝の長さ、シュートの長さ、タンパク質含有量、根のサイズ/密度及び/又は全体的な成長指数を増加させること)、及び/又は植物が所望のサイズ及び/又は質量に達する能力を改善することを意味する。増進された収率は、例えば、植物当たりの果実、葉、根及び/又は塊茎の数及び/又はサイズを増加させることによって、及び/又は果実、葉、根及び/又は塊茎の品質を改善することによって(例えば、味、食感、ブリックス、クロロフィル含有量及び/又は色を改善することによって)、作物中の植物によって生産される最終製品を改善することを意味する。 As used herein, "enhance" means to improve or increase. For example, improving plant health includes increasing seed germination and/or emergence, improving the ability to control pests and/or diseases, and improving the ability to survive environmental stressors such as drought and/or over-irrigation. , which means improved plant growth and reproductive ability. Enhanced plant growth and/or enhanced plant biomass increases plant size and/or mass both above and below the ground (e.g. canopy/leaf volume, height, trunk caliper, branching). length, shoot length, protein content, root size/density and/or overall growth index) and/or improve the ability of the plant to reach a desired size and/or mass. It means that. The enhanced yield can be achieved, for example, by increasing the number and/or size of fruits, leaves, roots and/or tubers per plant and/or improving the quality of fruits, leaves, roots and/or tubers. by improving the final product produced by plants in a crop (e.g. by improving taste, texture, Brix, chlorophyll content and/or color).
本明細書で使用される場合、「農地」は、植物が人間の利益のために成長、栽培及び/又は管理される任意の土地区画を含む。農地には、
牧草地、又は、家畜が摂取する、主に、草、マメ科植物及び非草本植物を含む土地;
干し草又は他の動物飼い葉を収穫するために使用される、典型的には、放牧されていない区画である牧草地;
放牧地、家畜又は野生動物が摂取する、荒地及び手入れされた草地、低木地、森林地、湿地及び砂漠;ならびに
農作物が含まれる。
As used herein, "agricultural land" includes any parcel of land where plants are grown, cultivated, and/or managed for human benefit. In the farmland,
Pasture or land containing primarily grasses, legumes and non-herbaceous plants for consumption by livestock;
pasture, which is typically an ungrazed plot of land used for harvesting hay or other animal feed;
Includes grazing land, wild and cultivated grassland, shrubland, woodland, wetlands and deserts consumed by livestock or wildlife; and agricultural crops.
本明細書で使用される場合、「飼い葉(fodder)」は、家畜に給餌するために収穫されるか、又は他の方法で切断される任意の植物材料を意味する。飼い葉には、草、広葉草本、低木、アルファルファ、干し草、わら、マメ科植物、ナッツ、種子、果実、野菜及び/又は作物残渣が含まれ得るが、これらに限定されない。 As used herein, "fodder" means any plant material that is harvested or otherwise cut for feeding livestock. Fodder can include, but is not limited to, grasses, forbs, shrubs, alfalfa, hay, straw, legumes, nuts, seeds, fruits, vegetables, and/or crop residues.
本明細書で使用される場合、「まぐさ(forage)」は、農地の区画で生育し、家畜動物によって消費されるか、又は少なくとも食用である任意の植物材料を意味する。 As used herein, "forage" means any plant material that grows on a patch of agricultural land and is consumed by, or at least edible by, livestock animals.
本明細書で使用される場合、「穀物飼育(grain-fed)」家畜とは、家畜動物が、その生涯を通して、通常の食事の一部として穀物を消費することを意味する。穀物は、例えば、動物の全飼料供給量の少なくとも10%、少なくとも25%、少なくとも50%、少なくとも75%、少なくとも85%、少なくとも95%又は100%を構成することができる。穀物としては、トウモロコシ、オーツ、大麦、小麦、ソルガム、マイロ及びダイズが挙げられるが、これらに限定されない。 As used herein, "grain-fed" livestock means that the livestock animal consumes grain as part of its regular diet throughout its life. Grain can, for example, constitute at least 10%, at least 25%, at least 50%, at least 75%, at least 85%, at least 95% or 100% of the animal's total feed ration. Grains include, but are not limited to, corn, oats, barley, wheat, sorghum, milo, and soybeans.
いくつかの実施形態において、穀物飼育家畜は、「穀物仕上げ(grain-finished)」である。すなわち、家畜動物は、生涯の大半を、放牧及び/又は草やまぐさベースの飼料を摂取して過ごすが、最後の4~6ヶ月間は、例えば、大部分が穀物ベースの飼料を摂取する(例えば、カロリー摂取量の50%、60%、75%、又は90%を超える)ことを意味する。この穀物ベースの食餌は、多くの場合、トウモロコシ、小麦、及びマイロ等の高エネルギー穀物を含むが、一部の例では、動物がフィードロット穀物に加えて、ジャガイモ殻、テンサイ、及び干し草等の他の多様な飼料源も消費する。 In some embodiments, the grain-fed livestock is "grain-finished." That is, domestic animals spend most of their lives grazing and/or consuming grass and forage-based diets, but for the last four to six months of their lives, for example, consume predominantly grain-based diets. (e.g., more than 50%, 60%, 75%, or 90% of caloric intake). This grain-based diet often includes high-energy grains such as corn, wheat, and milo, but in some cases the animal feeds feedlot grains such as potato husks, sugar beets, and hay. They also consume a variety of other feed sources.
本明細書で使用される場合、「牧草飼育(grass-fed)」家畜とは、家畜動物が、離乳後に始まる、その全生涯にわたって草及びまぐさのみを摂取することを意味する。 As used herein, "grass-fed" livestock means that the livestock animal consumes only grass and forage throughout its entire life, beginning after weaning.
本明細書中で使用される場合、「単離された」又は「精製された」核酸分子、ポリヌクレオチド、ポリペプチド、タンパク質、小分子等の有機化合物(例えば、以下に挙げるようなもの)又はその他化合物は、自然状態で結合した細胞材料等の他の化合物を実質的に含まない。例えば、精製された又は単離されたポリヌクレオチド(リボ核酸(RNA)やデオキシリボ核酸(DNA))は、自然発生状態でその脇にある遺伝子や配列は含まない。精製された又は単離されたポリペプチドは、自然発生状態でその脇にあるアミノ酸や配列は含まない。精製された又は単離された微生物株は、自然に存在する環境から取り出される。このように、単離された株は、担体と結合した、例えば、生物学的に純粋な培養物として、又は芽胞(又は株のその他の形態)として存在する。 As used herein, an "isolated" or "purified" nucleic acid molecule, polynucleotide, polypeptide, protein, organic compound such as a small molecule (e.g., as listed below) or Other compounds are substantially free of other compounds such as naturally associated cellular materials. For example, a purified or isolated polynucleotide (ribonucleic acid (RNA) or deoxyribonucleic acid (DNA)) does not include the genes or sequences that flank it in its naturally occurring state. A purified or isolated polypeptide does not include the amino acids or sequences that naturally occur alongside it. A purified or isolated microbial strain is removed from its naturally occurring environment. Thus, the isolated strain exists, for example, as a biologically pure culture or as a spore (or other form of the strain) associated with a carrier.
特定の実施形態において、精製化合物は、目的の化合物の少なくとも60重量%である。好ましくは、調製物は、目的の化合物の少なくとも75重量%、より好ましくは、少なくとも90重量%、最も好ましくは、少なくとも99重量%である。例えば、精製化合物は、少なくとも90重量%、91重量%、92重量%、93重量%、94重量%、95重量%、98重量%、99重量%又は100重量%(w/w)の所望の化合物である。純度は、例えば、カラムクロマトグラフィー、薄膜クロマトグラフィー、高性能液体クロマトグラフィー(HPLC)分析等、適切な標準的な方法により測定される。 In certain embodiments, the purified compound is at least 60% by weight of the compound of interest. Preferably, the preparation is at least 75%, more preferably at least 90%, most preferably at least 99% by weight of the compound of interest. For example, the purified compound may contain at least 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 98%, 99% or 100% (w/w) of the desired It is a compound. Purity is determined by any suitable standard method, such as, for example, column chromatography, thin film chromatography, high performance liquid chromatography (HPLC) analysis.
「代謝産物」とは、代謝によって生成される任意の物質(例えば、増殖副生成物)又は特定の代謝プロセスに関与するのに必要な物質を指す。代謝産物は、代謝の出発材料、中間体又は最終生成物である有機化合物である。代謝産物の例としては、酵素、毒素、酸、ソルベント、アルコール、タンパク質、炭水化物、ビタミン、ミネラル、微量元素、アミノ酸、ポリマー、ポリケチド及び界面活性剤が挙げられるが、これらに限定されない。 "Metabolite" refers to any substance produced by metabolism (eg, a growth by-product) or necessary to participate in a particular metabolic process. Metabolites are organic compounds that are starting materials, intermediates or end products of metabolism. Examples of metabolites include, but are not limited to, enzymes, toxins, acids, solvents, alcohols, proteins, carbohydrates, vitamins, minerals, trace elements, amino acids, polymers, polyketides, and surfactants.
本明細書中で使用される場合、「メタン菌(methanogen)」は、代謝の副生成物としてメタンガスを生成する微生物である。メタン菌は、反芻動物及び非反芻動物(例えば、豚、家禽及び馬)の消化器系および代謝排泄物中に見出すことができる古細菌である。メタン菌としては、Methanobacterium spp.(例えば、M. formicicum)、Methanobrevibacter spp.(例えば、M. ruminantium)、Methanococcus spp.(例えば、M. paripaludis)、Methanoculleus spp.(例えば、M. bourgensis)、Methanoforens spp.(例えば、M. stordalenmirensis)、Methanofollis liminatans、Methanogenium wolfei、Methanomicrobium spp.(例えば、M. mobile)、Methanopyrus kandleri、Methanoregula boonei、Methanosaeta spp.(例えば、M. concilii、M. thermophile)、Methanosarcina spp.(例えば、M. barkeri、M. mazeii)、Methanosphaera stadtmanae、Methanospirillium hungatei、Methanothermobacter spp.及び/又はMethanothrix sochngeniiが挙げられるが、これらに限定されない。 As used herein, a "methanogen" is a microorganism that produces methane gas as a byproduct of its metabolism. Methanobacterium is an archaeal bacterium that can be found in the digestive systems and metabolic wastes of ruminants and non-ruminants (eg, pigs, poultry, and horses). Methanobacteria include Methanobacterium spp. (e.g. M. formicicum ), Methanobrevibacter spp. (e.g. M. ruminantium ), Methanococcus spp. (e.g. M. paripaludis ), Methanoculleus spp. (e.g. M. bourgensis ), Methanoforens. spp. (e.g. M. stordalenmirensis ), Methanofollis liminatans , Methanogenium wolfei , Methanomicrobium spp. (e.g. M. mobile ), Methanopyrus kandleri , Methanoregula boonei , Methanosaeta spp. (e.g. M. concilii , M. thermophile ), Methanosarcina spp. ( eg, M. barkeri , M. mazeii ), Methanosphaera stadtmanae , Methanospirillium hungatei , Methanothermobacter spp. , and/or Methanothrix sochngenii .
本明細書で使用される場合、「植物」という用語は、木質、観賞用もしくは装飾用、作物もしくは穀類、果実もしくは野菜、果実植物もしくは野菜植物、花もしくは樹木、大型藻類もしくは微細藻類、植物プランクトン及び光合成藻類(例えば、緑藻類Chlamydomonas reinhardtii)の任意の種を含むが、これらに限定されない。「植物」は、単細胞植物(例えば、微細藻類)及びコロニー(例えば、ボルボックス)又は植物の発達の任意の段階に存在する構造に大部分分化した複数の植物細胞も含む。そのような構造としては、果実、種子、シュート、根、茎、葉、花等が挙げられるが、これらに限定されない。さらに、植物は、例えば、芝生又は庭に自立でき、又は、それは例えば、果樹園、森林又は作物の一部として、多くの植物のうちの1つとすることができる。 As used herein, the term "plant" means woody, ornamental or ornamental, crop or cereal, fruit or vegetable, fruit or vegetable plant, flower or tree, macroalgae or microalgae, phytoplankton. and any species of photosynthetic algae (e.g., the green alga Chlamydomonas reinhardtii ). "Plant" also includes unicellular plants (eg, microalgae) and colonies (eg, volvox) or a plurality of plant cells that are largely differentiated into structures present at any stage of plant development. Such structures include, but are not limited to, fruits, seeds, shoots, roots, stems, leaves, flowers, and the like. Furthermore, the plant can be free-standing, for example in a lawn or garden, or it can be one of many plants, for example as part of an orchard, forest or crop.
「植物組織」という用語は、根、シュート、葉、花粉、種子及び腫瘍(tumors)又はこぶ(galls)中に存在するものを含む植物の分化組織及び未分化組織、ならびに培養中の細胞(例えば、単一細胞、プロトプラスト、胚、カルス等)を含む。植物組織は、植物体中、器官培養中、組織培養中、又は細胞培養中にあってもよい。本明細書で使用される「植物部分」という用語は、植物構造又は植物組織を指す。 The term "plant tissue" refers to differentiated and undifferentiated tissues of a plant, including those present in roots, shoots, leaves, pollen, seeds and tumors or galls, as well as cells in culture (e.g. , single cells, protoplasts, embryos, callus, etc.). The plant tissue may be in a plant, in organ culture, tissue culture, or cell culture. The term "plant part" as used herein refers to a plant structure or tissue.
ここに示す範囲は、範囲に含まれる値の全てについて簡潔にしたものである。例えば、1~50の範囲は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49又は50からなる群からの任意の数字、数字の組み合わせ、又は下位範囲を含むものとして、また、同じく、上述した整数間の途中の小数点の値、例えば、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8及び1.9も含むものと考えられる。下位範囲に関して、範囲のいずれかの終点から延びる「入れ子下位範囲」が、具体的に考えられる。例えば、1~50の例示範囲の入れ子の下位範囲は、一方向に1~10、1~20、1~30及び1~40、他方向に50~40、50~30、50~20及び50~10である。 The ranges shown here are concise versions of all values within the range. For example, the range 1 to 50 is 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 , 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46 , 47, 48, 49 or 50, including any number, combination of numbers, or subrange, and also the value of the intermediate decimal point between the above-mentioned integers, e.g. 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8 and 1.9 are also considered to be included. With respect to subranges, "nested subranges" extending from either endpoint of the range are specifically contemplated. For example, the nested subranges of the exemplary range 1 to 50 are 1 to 10, 1 to 20, 1 to 30, and 1 to 40 in one direction and 50 to 40, 50 to 30, 50 to 20, and 50 in the other direction. ~10.
本明細書中で使用される場合、「削減」とはマイナスの変更を意味し、「増加」とはプラスの変更を意味し、プラス又はマイナスの変更は、少なくとも0.25%、0.5%、1%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%又は100%である。 As used herein, "reduction" means a negative change and "increase" means a positive change, where a positive or negative change is at least 0.25%, 0.5% %, 1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% or 100%.
本明細書で使用される場合、「土壌処理」、「土壌改良」又は「土壌改良剤」は、土壌及び/又は根圏の特性を増進させるために土壌に添加される任意の化合物、材料、又は化合物もしくは材料の組み合わせである。土壌改良剤は、有機及び無機物質を含むことができ、さらに、例えば、肥料、農薬及び/又は除草剤を含むことができる。栄養素に富み、十分に排水されている土壌は、植物の成長及び健康に必須であり、従って、土壌の栄養素及び水分含有量を変化させることによって、植物バイオマスを増進するために土壌改良を使用することができる。土壌改良はまた、これらに限定されるものではないが、土壌構造(例えば、圧密の防止)、栄養濃度及び貯蔵能力の改善、乾燥土壌中の水分保持の改善、ならびに水分含有土壌中の排水の改善をはじめとする、土壌の多くの異なる品質を改善するために使用することもできる。 As used herein, "soil treatment," "soil amendment," or "soil conditioner" refers to any compound, material, or compound added to soil to enhance the properties of the soil and/or rhizosphere. or a combination of compounds or materials. Soil amendments can include organic and inorganic substances, and can further include, for example, fertilizers, pesticides and/or herbicides. Nutrient-rich, well-drained soil is essential for plant growth and health, and therefore soil amendments are used to increase plant biomass by changing the nutrient and water content of the soil. be able to. Soil amendments also include, but are not limited to, improving soil structure (e.g., prevention of compaction), nutrient concentration and storage capacity, improving water retention in dry soils, and improving drainage in water-containing soils. It can also be used to improve many different qualities of soil, including remediation.
本明細書で使用される場合、「界面活性剤」は、相間の表面張力(又は界面張力)を低下させる化合物を指す。界面活性剤は、例えば、洗剤、湿潤剤、乳化剤、発泡剤、及び分散剤として作用する。「バイオサーファクタント」は、生物が生成する界面活性剤である。 As used herein, "surfactant" refers to a compound that reduces the surface tension (or interfacial tension) between phases. Surfactants act, for example, as detergents, wetting agents, emulsifiers, blowing agents, and dispersants. A "biosurfactant" is a surfactant produced by living organisms.
移行句「含む」は、「有する」、「含有する」と同義であり、包括的で、制限がなく、追加の、列挙されていない、要素や方法ステップを排除しない。対照的に、移行句「からなる」は、請求項で指定していない要素、ステップや成分を排除する。移行句「から実質的になる」は、請求項の範囲を、指定した材料やステップ、そして請求した発明の、「基本かつ新規な特徴に実質的に影響しないもの」に限定する。「含む」という用語の使用は、列挙した要素「からなる」又は「から実質的になる」他の実施形態が意図される。 The transitional phrase "comprising" is synonymous with "having" and "containing," and is inclusive, open-ended, and does not exclude additional, unlisted elements or method steps. In contrast, the transitional phrase "consisting of" excludes any element, step or ingredient not specified in the claim. The transitional phrase "consisting essentially of" limits the scope of the claim to the specified materials and steps and to those "that do not materially affect the essential novel features" of the claimed invention. Use of the term "comprising" contemplates other embodiments "consisting of" or "consisting essentially of" the listed elements.
特に断りのない限り、本明細書で用いる「又は」という用語は、包括的と考えられる。特に断りのない限り、本明細書で用いる「1つの(a)」、「及び(and)」ならびに「前記(the)」は単数又は複数と考えられる。 Unless stated otherwise, the term "or" as used herein is considered inclusive. Unless otherwise specified, "a," "and," and "the" as used herein may be considered singular or plural.
特に断りのない限り、本明細書で用いる「約」は、通常の許容範囲と考えられ、例えば、平均の2標準偏差以内である。「約」は、表示値の10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%又は0.01%以内と考えられる。 Unless otherwise specified, "about" as used herein is considered to be within normal tolerances, eg, within two standard deviations of the mean. "About" means 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0.5%, 0.1%, 0. It is considered to be within 0.05% or 0.01%.
本明細書の可変要素の定義において、化学基の列挙には、単一の基又は列挙した基の組み合わせとしての可変要素の定義が含まれる。本明細書の可変基や態様についての実施形態の列挙には、単一の実施形態や他の実施形態やその一部との組み合わせとしての実施形態が含まれる。 In the definitions of variables herein, a recitation of a chemical group includes definitions of the variable as a single group or a combination of recited groups. The recitation of embodiments for variables and aspects herein includes embodiments as a single embodiment or in combination with other embodiments or portions thereof.
本明細書に引用されている全ての参考文献は、その全体が参照により本明細書に援用される。 All references cited herein are incorporated by reference in their entirety.
低カーボンフットプリント家畜の生産方法
特定の実施形態において、例えば、二酸化炭素、メタン、及び亜酸化窒素等のGHGを含む、家畜動物から生じるGHG排出を削減する方法で、家畜動物の給餌及び生産を容易にする方法が提供される。
Low Carbon Footprint Livestock Production Methods In certain embodiments, feeding and producing livestock animals in a manner that reduces GHG emissions resulting from livestock animals, including, for example, GHGs such as carbon dioxide, methane, and nitrous oxide. A method is provided to facilitate.
好ましい実施形態において、本方法は、農業的態様及び畜産的態様を含む。 In preferred embodiments, the method includes agricultural and livestock aspects.
農業的態様
一実施形態において、本発明の農業的態様は、これらの技術を用いない飼料生産から排出されるGHGと比較した場合に、総GHG排出量の削減をもたらす技術を用いて家畜飼料を生産することを含む。
Agricultural Aspects In one embodiment, agricultural aspects of the invention provide for producing livestock feed using technologies that result in a reduction in total GHG emissions when compared to GHG emitted from feed production without these technologies. Including producing.
より具体的には、特定の実施形態において、本方法の農業態様は、家畜に給餌するのに適した植物が生育する、又は生育するであろう農地の区域に、1つ以上の有益な微生物及び/又はその増殖副生成物を含む微生物ベースの土壌処理組成物を適用することを含み、土壌処理組成物は、農地中の植物及び/又は土壌に1つ以上の直接的又は間接的な利益を提供し、1つ以上の利益は、農地の栽培及び/又は管理からのGHG排出の削減に寄与する。 More specifically, in certain embodiments, the agricultural aspects of the method include adding one or more beneficial microorganisms to an area of agricultural land where plants suitable for feeding livestock grow or will grow. and/or its growth by-products, the soil treatment composition having one or more direct or indirect benefits to plants and/or soil in agricultural land. and the one or more benefits contribute to reducing GHG emissions from the cultivation and/or management of agricultural land.
これらの利益としては、例えば、植物の健康及び成長の改善(地上と地下の両方)、植物タンパク質及び/又は栄養素含有量の改善、土壌微生物叢の多様性の改善、土壌中の水及び/又は栄養素の分散の改善、及び/又は植物の根による栄養素の取り込みの増加を挙げることができる。 These benefits include, for example, improved plant health and growth (both above and below ground), improved plant protein and/or nutrient content, improved soil microbial diversity, water and/or Mention may be made of improved distribution of nutrients and/or increased uptake of nutrients by the roots of the plant.
一実施形態において、本方法の農業的態様は、農地の区域における栄養炭素利用及び貯蔵の増進、土壌中の炭素隔離の増加、土壌GHG排出の削減、農業窒素ベースの施肥慣行の改善、土壌微生物叢における生物多様性の改善、及び農業土壌管理の改善によって、家畜飼料生産のカーボンフットプリントを削減させる。 In one embodiment, the agricultural aspects of the method include enhancing nutrient carbon utilization and storage in areas of agricultural land, increasing carbon sequestration in soil, reducing soil GHG emissions, improving agricultural nitrogen-based fertilization practices, improving soil microbial Reduce the carbon footprint of livestock feed production by improving biodiversity in grasslands and improving agricultural soil management.
特定の実施形態において、栄養炭素利用の増進は、例えば、植物の葉の増加、茎及び/又はステムの直径の増加、根の成長の増進、及び/又は面積単位当たりの植物の数の増加の形態とすることができる。 In certain embodiments, increasing nutrient carbon utilization includes, for example, increasing plant leaves, increasing stem and/or stem diameter, increasing root growth, and/or increasing the number of plants per area unit. It can be in the form of
特定の実施形態において、土壌炭素隔離の増加は、例えば、植物の根の成長の増加(例えば、長さ及び密度)、植物によって分泌されるGHG前駆体/有機化合物の微生物による取り込みの増加(植物の根からの分泌物を含む)、及び土壌の微生物定着の増加の形態とすることができる。 In certain embodiments, increasing soil carbon sequestration may include, for example, increasing plant root growth (e.g., length and density), increasing microbial uptake of GHG precursors/organic compounds secreted by plants (plant (including secretions from the roots of the soil) and increased microbial colonization of the soil.
いくつかの実施形態において、土壌GHG排出の削減には、土壌から排出されるメタン、二酸化炭素、及び/又は亜酸化窒素/その前駆体の量の削減が含まれる。例えば、いくつかの実施形態において、これは、水ストレスの削減及び/又は植物の水使用効率の増加によって達成することができる。多量の土壌水分は、例えば、土壌温度の低下及び植物への栄養輸送の増加をもたらし、その両方が、土壌中のGHG排出及び遊離GHG前駆体分子の削減をもたらす土壌呼吸の削減に寄与する。さらに、いくつかの例示的な実施形態において、本方法は、土壌を通る水の移動を促進することができ、土壌の脱酸素をもたらし得る水の浸水及び貯留を防止し、嫌気性メタン生成微生物の成長を促進する。 In some embodiments, reducing soil GHG emissions includes reducing the amount of methane, carbon dioxide, and/or nitrous oxide/its precursors emitted from the soil. For example, in some embodiments this can be achieved by reducing water stress and/or increasing water use efficiency of the plant. Large amounts of soil moisture result in, for example, lower soil temperatures and increased nutrient transport to plants, both of which contribute to reduced soil respiration resulting in reduced GHG emissions and free GHG precursor molecules in the soil. Further, in some exemplary embodiments, the method can promote water movement through the soil, prevent water flooding and retention that can result in deoxygenation of the soil, and prevent anaerobic methanogenic microbial promote the growth of
特定の実施形態において、改善された農業肥料適用、改善された土壌生物多様性、及び/又は改善された土壌管理は、植物の根圏に1つ以上の有益な微生物を接種する形態とすることができる。例えば、好ましい実施形態において、土壌処理組成物の微生物は、根圏に定着し、根がその中で成長している植物に、保護、水分補給及び栄養を含む複数の利益を提供することができる。従って、本方法は、窒素及びアンモニア等の亜酸化窒素前駆体を生成する、窒素に富む肥料、農薬、及び/又は他の土壌改良剤の使用を置き換える、又は削減することができる。 In certain embodiments, the improved agricultural fertilizer application, improved soil biodiversity, and/or improved soil management is in the form of inoculating the rhizosphere of the plant with one or more beneficial microorganisms. I can do it. For example, in preferred embodiments, the microorganisms of the soil treatment composition can colonize the rhizosphere and provide multiple benefits to the plants in which the roots are growing, including protection, hydration, and nutrition. . Accordingly, the present method can replace or reduce the use of nitrogen-rich fertilizers, pesticides, and/or other soil amendments that produce nitrogen and nitrous oxide precursors such as ammonia.
特定の実施形態において、植物のタンパク質含有量は、本方法による処理の結果として増加する。タンパク質含有量は、当技術分野で公知の従来の実験室アッセイを用いて測定することができる。 In certain embodiments, the protein content of the plant is increased as a result of treatment according to the present methods. Protein content can be measured using conventional laboratory assays known in the art.
穀物ベースの食餌を与えられる多くの家畜動物は、動物の栄養要求を満たすためにタンパク質補給を必要とする。タンパク質欠乏は、食欲の低下、体重減少、成長不良、不妊症、及び乳生産の低下を引き起こし得る。従って、タンパク質含有量の増加は、所望のレベルの生産性を達成するために必要とされる飼料の量を削減させることによって、家畜動物の飼料効率を改善するのに有益である。 Many livestock animals fed grain-based diets require protein supplementation to meet the animal's nutritional needs. Protein deficiency can cause decreased appetite, weight loss, poor growth, infertility, and reduced milk production. Therefore, increasing protein content is beneficial in improving the feed efficiency of livestock animals by reducing the amount of feed required to achieve a desired level of productivity.
利点を挙げると、農業的態様は、家畜に給餌するために生産され、輸送される従来栽培の穀物への依存の削減に寄与する。いくつかの実施形態において、これは、草の飼料価値を増加させ、炭素隔離する牧草地及び森林の植林に利用可能な土地空間を増加させ、及び/又は草食肉及び乳製品、その他の低カーボンフットプリント動物製品の市場性を増進させることができる。 Among the advantages, the agricultural aspect contributes to reducing dependence on conventionally grown grains that are produced and transported to feed livestock. In some embodiments, this increases the forage value of grasses, increases the land space available for pasture and forest plantations that sequester carbon, and/or increases the land space available for grassland and other low-carbon The marketability of footprint animal products can be enhanced.
いくつかの実施形態において、本方法は、かかる方法が必要で、及び/又は草食家畜を生産するより経済的である場合、穀物飼育及び/又は穀物仕上げ家畜を生産するカーボンフットプリントを削減することができる。例えば、ほとんどの家禽類は、穀物飼育家畜である。 In some embodiments, the methods reduce the carbon footprint of producing grain-fed and/or grain-finishing livestock where such methods are necessary and/or more economical than producing herbivorous livestock. I can do it. For example, most poultry are grain-fed livestock.
本方法が有用であり得る植物のタイプには、1以上の家畜動物の食用となる任意の植物種が含まれ、例えば、一年草のブルーグラス(Poa annua)、一年草のライグラス(Lolium multiflorum)、カナダブルーグラス(Poa compressa)、チューイングフェスク(Festuca rubra)、コロニアルベントグラス(Agrostis tenuis)、クリーピングベントグラス(Agrostis palustris)、クレステッドコムギ(Agropyron desertorum)、フェアウェイコムギ(Agropyron cristatum)、ハードフェスク(Festuca longifolia)、ケンタッキーブルーグラス(Poa pratensis)、オーチャードグラス(Dactylis glomerate)、ペレニアル来グラス(Lolium perenne)、レッドフェスク(Festuca rubra)、レッドトップ(Agrostis alba)、ラフブルーグラス(Poa trivialis)、シープフェスク(Festuca ovine)、スムーズブロムグラス(Bromus inermis)、トールフェスク(Festuca arundinacea)、チモシー(Phleum pretense)、ベルベットベントグラス(Agrostis canine)、ウィーピングアルカリグラス(Puccinellia distans)、ウェスタンウィートグラス(Agropyron smithii)、バミューダグラス(Cynodon spp.)、セントアウグスティングラス(Stenotaphrum secundatum)、ノシバ(Zoysia spp.)、バヒアグラス(Paspalum notatum)、カーペットグラス(Axonopus affinis)、センチピードグラス(Eremochloa ophiuroides)、キクユグラス(Pennisetum clandesinum)、シーショアパスパルム(Paspalum vaginatum)、フロラタム(Stenotaphrum secundatum "Floratam")、ブルーグラマ(Bouteloua gracilis)、バッファローグラス(Buchloe dactyloids)、サイドオーツグラマ(Bouteloua curtipendula)フォックステール、ブロメグラス、オーチャードグラス、クアックグラス及びカナリーグラスが含まれる。 Types of plants for which the method may be useful include any plant species that is edible to one or more livestock animals, such as annual bluegrass (Poa annua), annual ryegrass (Lolium multiflorum), Canadian bluegrass (Poa compressa), chewing fescue (Festuca rubra), colonial bentgrass (Agrostis tenuis), creeping bentgrass (Agrostis palustris), crested wheat (Agropyron desertorum), fairway wheat (Agropyron cristatum), hard fescue ( Festuca longifolia), Kentucky bluegrass (Poa pratensis), orchard grass (Dactylis glomerate), perennial grass (Lolium perenne), red fescue (Festuca rubra), red top (Agrostis alba), rough bluegrass (Poa trivialis), sheep Fescue (Festuca ovine), smooth bromegrass (Bromus inermis), tall fescue (Festuca arundinacea), timothy (Phleum pretense), velvet bentgrass (Agrostis canine), weeping alkaligrass (Puccinellia distans), western wheatgrass (Agropyron smithii), Bermuda grass (Cynodon spp.), St. Augustine grass (Stenotaphrum secundatum), Zoysia spp., Bahia grass (Paspalum notatum), Carpet grass (Axonopus affinis), Centipede grass (Eremochloa ophiuroides), Kikuyu grass (Pennisetum clandesinum), Seashore Paspalum vaginatum, floratum (Stenotaphrum secundatum "Floratam"), blue grama (Bouteloua gracilis), buffalo grass (Buchloe dactyloids), side oat grama (Bouteloua curtipendula) foxtail, brome grass, orchard grass, quack grass and canary grass is included.
さらなる植物としては、例えば、ハトエンドウ、クイーンズランドアロー、コムフリー、サツマイモ、ナスチウム、チョコ、アルファルファ、ダックウィード、トレフォイル、アブラナ種、クローバ、ミレット、ソルガム、ダイズ、桑、トウモロコシ、オーツ、大麦、小麦、コットン種子、サフラワー、ヒマワリ、ピーナッツ、落花生、リンゴ、どんぐり、及び発芽マメ科植物が挙げられる。 Further plants include, for example, pigeon pea, Queensland arrow, comfrey, sweet potato, nasturtium, chocolate, alfalfa, duckweed, trefoil, rapeseed, clover, millet, sorghum, soybean, mulberry, corn, oats, barley, wheat, Includes cottonseed, safflower, sunflower, peanuts, peanuts, apples, acorns, and sprouted legumes.
畜産的態様
特定の実施形態において、本方法は、家畜に農業的態様に従って生産された植物を給餌すること、及び任意で、農業的態様に従って微生物ベースの土壌処理組成物で動物の糞尿を処理することを含む、畜産的態様をさらに含む。
Husbandry Aspects In certain embodiments, the method comprises feeding livestock with plants produced in accordance with an agronomic aspect, and optionally treating animal manure with a microbial-based soil treatment composition in accordance with an agronomic aspect. It further includes animal husbandry aspects, including:
より具体的には、特定の実施形態において、畜産的態様は、家畜動物が植物を摂取するように、農業的態様に従って生産された植物を家畜動物が利用できるようにすることを含む。一実施形態において、家畜動物は、自由放牧のために農業的態様に従って処理された農地に配置される。 More specifically, in certain embodiments, the husbandry aspect includes making plants produced according to the agricultural aspect available to the livestock animal so that the livestock animal ingests the plant. In one embodiment, livestock animals are placed on farmland treated according to agricultural practices for free grazing.
一実施形態において、植物は、処理された農地から収穫され、低カーボンフットプリント飼い葉、穀物及び/又は他の形態の緩い飼料として動物に提供される。収穫された植物を家畜に輸送するのに必要な距離は、最小限、例えば、10マイル未満であるのが好ましい。いくつかの実施形態において、収穫された植物は、家畜が徘徊する、及び/又は放牧されるのと同じ農地から得られるのがさらに好ましい。 In one embodiment, plants are harvested from treated farmland and provided to animals as low carbon footprint fodder, grain, and/or other forms of loose feed. Preferably, the distance required to transport harvested plants to livestock is minimal, eg, less than 10 miles. In some embodiments, it is further preferred that the harvested plants are obtained from the same agricultural land where livestock roam and/or graze.
一実施形態において、組み合わせ給餌方法が利用される。例えば、いくつかの実施形態において、家畜は、穀物仕上げであり、家畜動物が仕上げられる牧草地、同様に、穀物及び他の飼料源は、本方法の農業的態様に従って処理される。 In one embodiment, a combination feeding method is utilized. For example, in some embodiments, the livestock is grain-finished, and the pasture on which the livestock animals are finished, as well as the grain and other feed sources, are processed according to the agronomic aspects of the method.
いくつかの実施形態において、農業的態様に従って生産される植物材料は、家畜動物に提供される前に加工される。例えば、いくつかの実施形態において、植物材料は発酵される。 In some embodiments, plant material produced according to agricultural aspects is processed before being provided to livestock animals. For example, in some embodiments, the plant material is fermented.
一実施形態において、加工された植物材料は、サイレージであり、葉をベースとした飼い葉を発酵及び貯蔵する製品であり、冬季の間、保存された家畜飼料源として使用することができる。 In one embodiment, the processed plant material is silage, a product that ferments and stores leaf-based fodder that can be used as a preserved livestock feed source during the winter months.
一実施形態において、加工された植物材料は、アルコールを生成するために穀物を発酵させる副生成物である。一実施形態において、加工された穀物は、醸造大麦の不溶性副生成物である醸造者の使用済み穀物である。一実施形態において、加工された植物材料は、蒸留穀物、トウモロコシやコメのような未発酵穀物残渣である蒸留穀物である。蒸留穀物は、乾燥によってさらに加工されて、可溶性物質を含む乾燥蒸留穀物(DDGS)を生成することができ、これは、家畜用の高タンパク質飼料添加物として一般に使用される。 In one embodiment, the processed plant material is a byproduct of fermenting grain to produce alcohol. In one embodiment, the processed grain is brewer's spent grain, which is an insoluble by-product of brewing barley. In one embodiment, the processed plant material is distiller's grain, which is unfermented grain residue, such as distiller's grain, corn or rice. Distillers' grains can be further processed by drying to produce dried distillers' grains (DDGS) containing soluble materials, which is commonly used as a high protein feed additive for livestock.
「家畜」動物は、本明細書で使用する場合、「家畜化された」動物であり、動物とヒトとの間に共生的な関係が存在するように、ヒトによって継続的な数世代にわたって影響を受け、繁殖し、改変され、及び/又は制御された種を意味する。特に、家畜動物には、食品、繊維及び労働等の商品を生産するために農業又は工業環境で飼育された動物が含まれる。家畜という用語に含まれる動物の種類には、アルパカ、ラマ、ブタ(豚)、ウマ、ラバ、ロバ、ラクダ、イヌ、反芻動物、ニワトリ、シチメンチョウ、アヒル、ガチョウ、モルモット、モルモット、及びスクワブが含まれ得るが、これらに限定されない。 A "domesticated" animal, as used herein, is an animal that has been "domesticated" and has been influenced by humans over successive generations such that a symbiotic relationship exists between the animal and the human. means a species that has been subjected to, propagated, modified and/or controlled. In particular, domestic animals include animals raised in agricultural or industrial settings to produce goods such as food, fiber and labor. Types of animals included in the term livestock include alpacas, llamas, pigs, horses, mules, donkeys, camels, dogs, ruminants, chickens, turkeys, ducks, geese, guinea pigs, guinea pigs, and squabs. However, it is not limited to these.
特定の実施形態において、家畜動物は、「反芻動物」又は特化された腸内微生物叢の助けを借りて消化する前に、植物ベースの食品を発酵させるのに適した区画化された胃を利用する哺乳動物である。反芻動物には、例えば、ウシ、ヒツジ、ヤギ、アイベックス、キリン、シカ、ヘラジカ、ムース、カリブー、トナカイ、アンテロープ、ガゼル、インパラ、ヌー及びカンガルーが含まれる。 In certain embodiments, the domestic animal has a compartmentalized stomach suitable for fermenting plant-based foods before digestion with the aid of a "ruminant" or specialized gut microbiome. It is a mammal that is used. Ruminants include, for example, cows, sheep, goats, ibex, giraffes, deer, elk, moose, caribou, reindeer, antelope, gazelles, impalas, wildebeest and kangaroos.
特定の例示的な実施形態において、家畜動物は、ウシ科のウシ亜科に属する反芻動物である牛である。牛には、家畜及び/又は野生種が含まれる。具体的な例としては、スイギュウ、アノア、タマラウ、オーロックス、バンテン、グアー、ガヤル、ヤク、コウプレイ、家畜肉及び乳牛(例えば、ウシ(Bos taurus)、コブウシ(Bos indicus))、雄牛、去勢牛、コブウシ、サオラ、バイソン、バッファロー、ヨーロッパ野牛、ボンゴ、クーズー、キューウェル、ブッシュバック、ニアラ、シタツンガ及びイランドが挙げられるが、これらに限定されない。 In certain exemplary embodiments, the domestic animal is a cow, a ruminant belonging to the subfamily Bovidae of the family Bovidae. Cattle include livestock and/or wild species. Specific examples include buffalo, anoa, tamaraw, aurochs, banteng, guar, gayar, yak, kouprey, meat and dairy cattle (e.g. Bos taurus, Bos indicus), bulls, castrations. Includes, but is not limited to, cows, oxen, saola, bison, buffalo, European buffalo, bongo, kudu, kewel, bushbuck, nyala, sitatunga, and yam.
特定の実施形態において、本方法に従って植物を摂取する結果として、家畜動物の成長、筋肉性、受胎能及び/又は乳生産の増加につながる。これは、例えば、植物のタンパク質含有量の増加に起因し得る。 In certain embodiments, ingesting plants according to the present methods results in increased growth, muscularity, fertility and/or milk production in domestic animals. This may be due, for example, to an increase in the protein content of the plant.
特定の実施形態において、家畜動物による製品が、その食餌が他の穀物及び飼い葉よりも、本方法に従って処理されたより牧草をより多く含む場合、ヒトの消費にとってより栄養価が高い。例えば、牧草飼育ビーフは、脳及び心臓の健康にとって重要でより高いレベルのオメガ-3脂肪酸を含有することが知られている。 In certain embodiments, products from livestock animals are more nutritious for human consumption if their diets include more grass than other grains and forage treated according to the present methods. For example, grass-fed beef is known to contain higher levels of omega-3 fatty acids, which are important for brain and heart health.
土壌処理組成物
本発明は、微生物又は他の細胞培養物の増殖の結果として生成された成分を含む組成物である「微生物ベースの組成物」を利用するものである。このように、微生物ベースの組成物は、微生物自体及び/又は微生物増殖副産物を含むことができる。微生物は、栄養状態、胞子又は分生子形態、菌糸形態、任意の他の形態の繁殖体、又はこれらの混合物である。微生物は、プランクトンであっても、バイオフィルム形態であっても、又は両方の混合物であってもよい。増殖副産物は、例えば、代謝産物、細胞膜成分、タンパク質、及び/又は他の細胞成分であってよい。微生物は、無傷であっても溶解されていてもよい。好ましい実施形態において、微生物は、微生物ベースの組成物中に、それらが増殖した増殖培地と共に存在する。微生物は、例えば、組成物グラム当たり又はml当たり、少なくとも1×104、1×105、1×106、1×107、1×108、1×109、1×1010、1×1011、1×1012、1×1013以上のCFUの濃度で存在してもよい。
Soil Treatment Compositions The present invention utilizes "microbial-based compositions," which are compositions that include components produced as a result of the growth of microbial or other cell cultures. Thus, microbial-based compositions can include the microorganism itself and/or microbial growth by-products. The microorganism can be in vegetative form, in spore or conidial form, in hyphal form, in any other form of propagules, or in mixtures thereof. The microorganisms may be planktonic, in biofilm form, or a mixture of both. Growth by-products may be, for example, metabolites, cell membrane components, proteins, and/or other cell components. Microorganisms may be intact or lysed. In a preferred embodiment, the microorganisms are present in the microorganism-based composition together with the growth medium in which they were grown. For example, the microorganisms may be present in at least 1 x 10 4 , 1 x 10 5 , 1 x 10 6 , 1 x 10 7 , 1 x 10 8 , 1 x 10 9 , 1 x 10 10 , 1 per gram or per ml of the composition. It may be present at a concentration of CFU of x10 11 , 1 x 10 12 , 1 x 10 13 or more.
本発明の組成物の微生物は、小規模から大規模に及ぶ培養プロセスを通して得ることができる。これらの培養プロセスには、浸漬培養/発酵、固相発酵(SSF)、及びこれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。 The microorganisms of the compositions of the invention can be obtained through cultivation processes ranging from small to large scale. These culture processes include, but are not limited to, submerged culture/fermentation, solid phase fermentation (SSF), and combinations thereof.
組成物は、例えば、少なくとも1重量%、5重量%、10重量%、25重量%、50重量%、75重量%、又は100重量%の増殖培地であってよい。組成物中のバイオマスの量はで、例えば、0重量%~100重量%、10重量%~75重量%、又は25重量%~50重量%のいずれであてもよく、これらの間の全てのパーセンテージが含まれる。 The composition may be, for example, at least 1%, 5%, 10%, 25%, 50%, 75%, or 100% growth medium by weight. The amount of biomass in the composition may be, for example, from 0% to 100%, from 10% to 75%, or from 25% to 50%, and all percentages therebetween. is included.
発酵生成物は、抽出又は精製して、又は抽出又は精製せずに、直接使用してよい。所望であれば、文献に記載されている標準的な抽出及び/又は精製方法又は技術を用いて、容易に抽出及び精製することができる。 The fermentation product may be used directly, with or without extraction or purification. If desired, it can be readily extracted and purified using standard extraction and/or purification methods or techniques described in the literature.
本発明に有用な微生物は、例えば、細菌、酵母及び/又は真菌の非植物病原性、土壌定着株とすることができる。微生物は、活性もしくは不活性形態、又は栄養細胞、胞子及び/又は任意の他の形態の繁殖体の形態であってよい。微生物は、天然又は遺伝的に改変された微生物であってもよい。例えば、微生物は、特定の特徴を示すために特定の遺伝子で形質転換されてもよい。また、微生物は、所望の株の突然変異体であってもよい。本明細書中で使用される場合、「変異体」は、基準微生物の株、遺伝的変異体又はサブタイプを意味し、ここで、変異体は、基準微生物と比較して、1つ以上の遺伝的変異(例えば、点変異、ミスセンス変異、ナンセンス変異、欠失、重複、フレームシフト変異又は反復拡大)を有する。変異体を作製するための手順は、微生物学的分野において周知である。例えば、UV突然変異誘発及びニトロソグアニジンは、この目的のために広く使用されている。 Microorganisms useful in the invention can be, for example, non-phytopathogenic, soil-colonizing strains of bacteria, yeasts and/or fungi. Microorganisms may be in active or inactive form, or in the form of vegetative cells, spores and/or any other form of propagules. The microorganism may be a natural or genetically modified microorganism. For example, microorganisms may be transformed with particular genes to exhibit particular characteristics. The microorganism may also be a mutant of the desired strain. As used herein, "variant" means a strain, genetic variant or subtype of a reference microorganism, where a variant has one or more Having a genetic variation (eg, a point mutation, missense mutation, nonsense mutation, deletion, duplication, frameshift mutation or repeat expansion). Procedures for creating mutants are well known in the microbiological art. For example, UV mutagenesis and nitrosoguanidine are widely used for this purpose.
好ましい実施形態において、微生物ベースの土壌処理組成物の有益な微生物は、リポペプチド及び/又は糖脂質等の界面活性剤;抗菌及び免疫調節効果を有する生物活性化合物;ポリケチド;酸;ペプチド;抗炎症化合物;プロテアーゼ、アミラーゼ、及び/又はリパーゼ等の酵素;ならびにアミノ酸、ビタミン、及び他の栄養素のうち1つ以上を生成することができる非病原性の土壌定着可能な真菌、酵母、及び/又は細菌である。 In a preferred embodiment, the beneficial microorganisms of the microbial-based soil treatment composition include surfactants such as lipopeptides and/or glycolipids; bioactive compounds with antimicrobial and immunomodulatory effects; polyketides; acids; peptides; anti-inflammatory non-pathogenic soil-colonizing fungi, yeasts, and/or bacteria capable of producing chemical compounds; enzymes such as proteases, amylases, and/or lipases; and one or more of amino acids, vitamins, and other nutrients. It is.
一実施形態において、微生物は、酵母又は真菌である。本発明による使用に適した酵母及び真菌種としては、Aureobasidium(例えばA. pullulans)、Blakeslea、Candida(例えば、C. apicola、C. bombicola、C. nodaensis)、Cryptococcus、Debaryomyces(例えば、 D. hansenii)、Entomophthora、Hanseniaspora(例えば、H. uvarum)、Hansenula、Issatchenkia、Kluyveromyces(例えば、K. phaffii)、Mortierella、mycorrhizal fungi、Penicillium、Phycomyces、Pichia(例えば、P. anomala、P. guilliermondii、P. occidentalis、P. kudriavzevii)、Pleurotus spp.(例えば、 P. ostreatus)、Pseudozyma(例えば、P. aphidis)、Saccharomyces(例えば、S. boulardii、S. cerevisiae、S. torula)、Starmerella(例えば、S. bombicola)、Torulopsis、Trichoderma(例えば、T. reesei、T. harzianum、T. hamatum、T. viride)、Ustilago(例えば、 U. maydis)、Wickerhamomyces(例えば、W. anomalus)、Williopsis(例えば、W. mrakii)、Zygosaccharomyces(例えば、Z. bailii)等が挙げられる。 In one embodiment, the microorganism is a yeast or fungus. Yeast and fungal species suitable for use according to the invention include Aureobasidium (e.g. A. pullulans ), Blakeslea , Candida (e.g. C. apicola , C. bombicola , C. nodaensis ), Cryptococcus , Debaryomyces (e.g. D. hansenii) . ), Entomophthora , Hanseniaspora (e.g. H. uvarum ), Hansenula , Issatchenkia , Kluyveromyces (e.g. K. phaffii ), Mortierella , mycorrhizal fungi , Penicillium , Phycomyces , Pichia (e.g. P. anomala , P. guilliermondii , P. occidentalis ) , P. kudriavzevii ), Pleurotus spp. (e.g., P. ostreatus ), Pseudozyma (e.g., P. aphidis ), Saccharomyces (e.g., S. boulardii , S. cerevisiae , S. torula ), Starmerella (e.g., S. bombicola) ), Torulopsis , Trichoderma (e.g. T. reesei , T. harzianum , T. hamatum , T. viride ), Ustilago (e.g. U. maydis ), Wickerhamomyces (e.g. W. anomalus ), Williopsis (e.g. W. mrakii) ), Zygosaccharomyces (for example, Z. bailii ), etc.
本明細書で使用される場合、「菌根菌」は、植物の根と非寄生性菌根関係を形成する任意の種の菌類を含む。真菌は、外生菌根菌及び/又は内生菌根菌であり得、そのサブタイプ(例えば、アーバスキュラー、エリコイド、及び蘭の菌根)を含む。 As used herein, "mycorrhizal fungi" includes any species of fungi that form a non-parasitic mycorrhizal relationship with the roots of plants. The fungi can be ectomycorrhizal and/or endomycorrhizal, including subtypes thereof (eg, arbuscular, ericoid, and orchid mycorrhizae).
本発明による菌根菌としては、グロムス属、担子菌門、子嚢菌門、接合菌門、ビョウタケ目、タバコウロコタケ目、同様に、Acaulospora spp.(例えば、A. alpina、A. brasiliensis、A. foveata)、Amanita spp.(例えば、A. muscaria、A. phalloides)、Amphinema spp.(例えば、A. byssoides、A. diadema、A. rugosum)、Astraeus spp.(例えば、A. hygrometricum)、Byssocorticium spp.(例えば、B. atrovirens)、Byssoporia terrestris(例えば、B. terrestris sartoryi、B. terrestris lilacinorosea、B. terrestris aurantiaca、B. terrestris sublutea、B. terrestris parksii)、Cairneyella spp(例えば、C. variabilis)、Cantherellus spp.(例えば、C. cibarius、C. minor、C. cinnabarinus、C. friesii)、Cenococcum spp.(例えば、C. geophilum)、Ceratobasidium spp.(例えば、C. cornigerum)、Cortinarius spp.(例えば、C. austrovenetus、C. caperatus、C. violaceus)、Endogone spp.(例えば、E. pisiformis)、Entrophospora spp. (例えば、E. colombiana)、 Funneliformis spp.(例えば、F. mosseae)、Gamarada spp.(例えば、G. debralockiae)、Gigaspora spp.(例えば、G. gigantean、G. margarita)、Glomus spp.(例えば、G. aggregatum、G. brasilianum、G. clarum、G. deserticola、G. etunicatum、G. fasciculatum、G. intraradices、G. lamellosum、G. macrocarpum、G. monosporum、G. mosseae、G. versiforme)、Gomphidius spp.(例えば、G. glutinosus)、Hebeloma spp.(例えば、H. cylindrosporum)、Hydnum spp.(例えば、H. repandum)、Hymenoscyphus spp.(例えば、H. ericae)、Inocybe spp.(例えば、I. bongardii、I. sindonia)、Lactarius spp.(例えば、L. hygrophoroides)、Lindtneria spp.(例えば、L. brevispora)、Melanogaster spp.(例えば、M. ambiguous)、Meliniomyces spp.(例えば、M. variabilis)、Morchella spp.、Mortierella spp.(例えば、M. polycephala)、Oidiodendron spp.(例えば、O. maius)、Paraglomus spp.(例えば、P. brasilianum)、Paxillus spp.(例えば、P. involutus)、Penicillium spp.(例えば、P. pinophilum、P. thomili)、Peziza spp.(例えば、P. whitei)、 Pezoloma spp.(例えば、P. ericae)、Phlebopus spp.(例えば、P. marginatus)、Piloderma spp.(例えば、P. croceum)、Pisolithus spp.(例えば、P. tinctorius)、Pseudotomentella spp.(例えば、P. tristis)、Rhizoctonia spp.、Rhizodermea spp.(例えば、R. veluwensis)、Rhizophagus spp.(例えば、R. irregularis)、Rhizopogon spp.(例えば、R. luteorubescens、R. pseudoroseolus)、Rhizoscyphus spp.(例えば、R. ericae)、Russula spp.(例えば、R. livescens)、Sclerocystis spp.(例えば、S. sinuosum)、Scleroderma spp.(例えば、S. cepa、S. verrucosum)、Scutellospora spp.(例えば、S. pellucida、S. heterogama)、Sebacina spp.(例えば、S. sparassoidea)、Setchelliogaster spp.(例えば、S. tenuipes)、Suillus spp. (例えば、S. luteus)、Thanatephorus spp.(例えば、T. cucumeris)、Thelephora spp.(例えば、T. terrestris)、Tomentella spp.(例えば、T. badia、T. cinereoumbrina、T. erinalis、T. galzinii)、Tomentellopsis spp.(例えば、T. echinospora)、Trechispora spp.(例えば、T. hymenocystis、T. stellulata、T. thelephora)、Trichophaea spp.(例えば、T. abundans、T. woolhopeia)、Tulasnella spp.(例えば、T. calospora)及びTylospora spp.(例えば、T. fibrillose)に属する種が挙げられるがこれらに限定されるものではない。 Mycorrhizal fungi according to the present invention include the genus Glomus, the phylum Basidiomycota, the phylum Ascomycota, the phylum Zygomycota, the order Bacteriales, the orders Nicotiana, as well as Acaulospora spp. (e.g. A. alpina , A. brasiliensis , A. foveata ), Amanita spp. (e.g. A. muscaria , A. phalloides ), Amphinema spp. (e.g. A. byssoides , A. diadema , A. rugosum ), Astraeus spp. (e.g. A. hygrometricum ), Byssocorticium spp. (e.g. B. atrovirens ), Byssoporia terrestris (e.g. B. terrestris sartoryi , B. terrestris lilacinorosea , B. terrestris aurantiaca , B. terrestris sublutea , B. terrestris parksii ), Cairneyella spp (e.g. C. variabilis ) , Cantherellus spp. (e.g. C. cibarius , C. minor , C. cinnabarinus , C. friesii ), Cenococcum spp. (e.g. C. geophilum ), Ceratobasidium spp. (e.g. C. cornigerum ), Cortinarius spp. (e.g. For example, C. austrovenetus , C. caperatus , C. violaceus ), Endogone spp. (e.g. E. pisiformis ), Entrophospora spp. (e.g. E. colombiana ), Funneliformis spp. (e.g. F. mosseae ), Gamarada spp. ( e.g. G. debralockiae ), Gigaspora spp. (e.g. G. gigantean , G. margarita ), Glomus spp. (e.g. G. aggregatum , G. brasilianum , G. clarum , G. deserticola , G. etunicatum , G. fasciculatum , G. intraradices , G. lamellosum , G. macrocarpum , G. monosporum , G. mosseae , G. versiforme ), Gomphidius spp. (e.g. G. glutinosus ), Hebeloma spp. (e.g. H. cylindrosporum ) , Hydnum spp. (e.g. H. repandum ), Hymenoscyphus spp. (e.g. H. ericae ), Inocybe spp. (e.g. I. bongardii , I. sindonia ), Lactarius spp. (e.g. L. hygrophoroides ), Lindtneria spp. (e.g. L. brevispora ), Melanogaster spp. (e.g. M. ambiguous ), Meliniomyces spp. (e.g. M. variabilis ), Morchella spp. , Mortierella spp. (e.g. M. polycephala ), Oidiodendron spp. (e.g. O. maius ), Paraglomus spp. (e.g. P. brasilianum ), Paxillus spp. (e.g. P. involutus ), Penicillium spp. (e.g. P. pinophilum , P. thomili ), Peziza spp. (e.g. , P. whitei ), Pezoloma spp. (e.g., P. ericae ), Phlebopus spp. (e.g., P. marginatus ), Piloderma spp. (e.g., P. croceum ), Pisolithus spp. (e.g., P. tinctorius ), Pseudotomentella spp. (e.g. P. tristis ), Rhizoctonia spp. , Rhizodermea spp. (e.g. R. veluwensis ), Rhizophagus spp. (e.g. R. irregularis ), Rhizopogon spp. (e.g. R. luteorubescens , R. pseudoroseolus) . ), Rhizoscyphus spp. (e.g. R. ericae ), Russula spp. (e.g. R. livescens ), Sclerocystis spp. (e.g. S. sinuosum ), Scleroderma spp. (e.g. S. cepa , S. verrucosum ), Scutellospora spp. (e.g. S. pellucida , S. heterogama ), Sebacina spp. (e.g. S. sparassoidea ), Setchelliogaster spp. (e.g. S. tenuipes ), Suillus spp. (e.g. S. luteus ), Thanatephorus spp. ( e.g., T. cucumeris ), Thelephora spp. (e.g., T. terrestris ), Tomentella spp. (e.g., T. badia , T. cinereoumbrina , T. erinalis , T. galzinii ), Tomentellopsis spp. (e.g., T. echinospora ), Trechispora spp. (e.g. T. hymenocystis , T. stellulata , T. thelephora ), Trichophaea spp. (e.g. T. abundans , T. woolhopeia ), Tulasnella spp. (e.g. T. calospora ) and Tylospora Examples include, but are not limited to, species belonging to T. spp. (e.g., T. fibrillose ).
特定の実施形態において、本発明は、Glomeromycota門、Glomus属、Gigaspora属、Acaulospor属、Sclerocystis属及びEntrophospora属由来の真菌を含む、内菌根菌を利用する。内菌根菌の例としては、Glomus aggregatum、Glomus brasilianum、Glomus clarum、Glomus deserticola、Glomus etunicatum、Glomus fasciculatum、Glomus intraradices (Rhizophagus irregularis)、Glomus lamellosum、Glomus macrocarpum、Gigaspora margarita、Glomus monosporum、Glomus mosseae(Funneliformis mosseae)、Glomus versiforme、Scutellospora heterogama及びSclerocystis spp.が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 In certain embodiments, the invention utilizes endomycorrhizal fungi, including fungi from the phylum Glomeromycota , Glomus , Gigaspora , Acaulospor , Sclerocystis , and Entrophospora . Examples of endomycorrhizal fungi include Glomus aggregatum , Glomus brasilianum , Glomus clarum , Glomus deserticola , Glomus etunicatum , Glomus fasciculatum , Glomus intraradices ( Rhizophagus irregularis ), Glomus lamellosum , Glomus macrocarpum , Gigaspora margarita , Glomus monosporum , Glomus mosseae ( Funneliformis mosseae ), Glomus versiforme , Scutellospora heterogama and Sclerocystis spp .
特定の実施形態において、微生物は、グラム陽性及びグラム陰性細菌を含む細菌である。細菌は、例えば、Agrobacterium(例えば、A. radiobacter)、Azotobacter(A. vinelandii, A. chroococcum)、Azospirillum(例えば、A. brasiliensis)、Bacillus(例えば、B. amyloliquefaciens、B. circulans、B. firmus、B. laterosporus、B. licheniformis、B. megaterium、B. mucilaginosus、B. coagulans、B. subtilis)、Frateuria(例えば、F. aurantia)、Microbacterium(例えば、M. laevaniformans)、myxobacteria(例えば、Myxococcus xanthus、Stignatella aurantiaca、Sorangium cellulosum、Minicystis rosea)、Pantoea(例えば、P. agglomerans)、Pseudomonas(例えば、P. aeruginosa、P. chlororaphis subsp. aureofaciens(Kluyver)、P. putida)、Rhizobium spp., Rhodospirillum(例えば、R. rubrum)、Sphingomonas(例えば、S. paucimobilis)及び/又はThiobacillus thiooxidans(Acidothiobacillus thiooxidans)であってもよい。 In certain embodiments, the microorganism is a bacterium, including gram-positive and gram-negative bacteria. Bacteria include, for example, Agrobacterium (e.g. A. radiobacter ), Azotobacter ( A. vinelandii, A. chroococcum ), Azospirillum (e.g. A. brasiliensis), Bacillus (e.g. B. amyloliquefaciens , B. circulans , B. firmus , B. laterosporus , B. licheniformis , B. megaterium , B. mucilaginosus , B. coagulans , B. subtilis ), Frateuria (e.g. F. aurantia), Microbacterium (e.g. M. laevaniformans ), myxobacteria (e.g. Myxococcus xanthus , Stignatella aurantiaca , Sorangium cellulosum , Minicystis rosea ), Pantoea (e.g. P. agglomerans ), Pseudomonas (e.g. P. aeruginosa , P. chlororaphis subsp. aureofaciens ( Kluyver ), P. putida ), Rhizobium spp., Rhodospirillum (e.g. R. rubrum), Sphingomonas (eg S. paucimobilis ) and/or Thiobacillus thiooxidans ( Acidothiobacillus thiooxidans ).
例示的な一実施形態において、組成物は、Wickerhamomyces anomalus菌NRRL Y-68030を含む。 In one exemplary embodiment, the composition comprises Wickerhamomyces anomalus NRRL Y-68030.
他の例示的な実施形態において、組成物は、Bacillus subtilis B4 NRRL B-68031を含む。利点を挙げると、いくつかの実施形態において、B4株は、増進量のリポペプチドバイオサーファクタント、特に、サーファクチンを生成することができる。いくつかの実施形態において、B4は「界面活性剤過剰生成」である。例えば、株は少なくとも0.1~10g/L、例えば、0.5~1g/Lのバイオサーファクタント、又は、例えば、他のB. subtilis細菌と比較して、少なくとも10%、25%、50%、100%、2倍、5倍、7.5倍、10倍、12倍、15倍又はそれ以上を生成し得る。例えば、いくつかの実施形態において、ATCC39307を参照株として用いることができる。 In other exemplary embodiments, the composition comprises Bacillus subtilis B4 NRRL B-68031. Advantageously, in some embodiments, the B4 strain is capable of producing enhanced amounts of lipopeptide biosurfactants, particularly surfactin. In some embodiments, B4 is "surfactant overproduction." For example, the strain may contain at least 0.1 to 10 g/L of biosurfactant, such as 0.5 to 1 g/L, or, for example, at least 10%, 25%, 50% as compared to other B. subtilis bacteria. , 100%, 2x, 5x, 7.5x, 10x, 12x, 15x or more. For example, in some embodiments, ATCC39307 can be used as a reference strain.
例示的な実施形態において、組成物は、Trichoderma spp.真菌及びBacillus spp.細菌を含む。いくつかの実施形態において、Bacillus微生物は、土壌中のリン化合物を可溶化することができる。 In an exemplary embodiment, the composition comprises Trichoderma spp. fungi and Bacillus spp. bacteria. In some embodiments, Bacillus microorganisms are capable of solubilizing phosphorus compounds in soil.
特定の実施形態において、Trichodermaは、T. harzianumであり、BacillusはB. amyloliquefaciensNRRL B-67928である。 In certain embodiments, the Trichoderma is T. harzianum and the Bacillus is B. amyloliquefaciens NRRL B-67928.
Wickerhamomyces anomalusNRRL Y-68030微生物の培養物は、Agricultural Research Service Northern Regional Research Laboratory (NRRL),1400 Independence Ave、S.W.,Washington,DC、20250,USAに寄託されている。寄託は、寄託機関によって受託番号NRRL Y-68030を割り当てられ、2021年5月10日に寄託された。 Wickerhamomyces anomalus NRRL Y-68030 microorganism culture was obtained from Agricultural Research Service Northern Regional Research Laboratory (NRRL), 1400 Independence Av. e, S. W. , Washington, DC, 20250, USA. The deposit was assigned accession number NRRL Y-68030 by the depositary institution and was deposited on May 10, 2021.
B. subtilis B4微生物の培養物は、Agricultural Research Service Northern Regional Research Laboratory(NRRL),1400 Independence Ave,S.W.,Washington、DC、20250、USAに寄託されている。寄託は、寄託機関によって受託番号NRRL B-68031を割り当てられ、2021年5月10日に寄託された。 Cultures of the B. subtilis B4 microorganism were obtained from the Agricultural Research Service Northern Regional Research Laboratory (NRRL), 1400 Independence Ave, S.A. W. , Washington, DC, 20250, USA. The deposit was assigned accession number NRRL B-68031 by the depositary institution and was deposited on May 10, 2021.
B. amyloliquefaciens「B.amy」微生物の培養物は、Agricultural Research Service Northern Regional Research Laboratory(NRRL)、1400 Independence Ave、S.W.,Washington,DC、20250,USAに寄託されている。この寄託物は寄託所によって受託番号NRRL B-67928が付与されており、2020年2月26日に寄託された。 Cultures of the B. amyloliquefaciens " B.amy " microorganism were obtained from the Agricultural Research Service Northern Regional Research Laboratory (NRRL), 1400 Independence Ave, S.A. W. , Washington, DC, 20250, USA. This deposit has been assigned accession number NRRL B-67928 by the depository and was deposited on February 26, 2020.
本培養物はそれぞれ、37CFR 1.14及び35U.S.C122に基づいて特許商標局長が権利を有すると決定したものに対して、本特許出願の係属中に培養物へのアクセスが利用可能であることを保証する条件下で寄託されている。寄託物は、対象出願の対応出願又はその子孫出願がされている国において、外国特許法により要求されているように利用可能である。しかしながら、寄託物の利用可能性は、政府の措置によって付与された特許権の無効化において本発明を実施するためのライセンスを構成しないことを理解されたい。 The main cultures were tested at 37CFR 1.14 and 35U, respectively. S. C122 to which the Commissioner of Patents and Trademarks is determined to be entitled, under conditions that ensure that access to the culture will be available during the pendency of this patent application. The deposit will be available as required by foreign patent law in the countries in which the subject application's counterpart or descendant applications are filed. However, it is to be understood that the availability of a deposit does not constitute a license to practice the invention upon invalidation of patent rights granted by governmental action.
さらに、本培養物寄託物はそれぞれ、微生物の寄託に関するブダペスト条約の規定に従い、保管され、公衆に利用可能にされる、すなわち、寄託物のサンプルの提供のための最新の要求の後、少なくとも5年間、及び、いずれの場合も、寄託の日の後少なくとも30年間、又は培養物を開示することができる特許の実施可能期間、生存可能で汚染されないようにするために必要な全ての注意をもって保管される。寄託者は、寄託の条件のために、要求されたときにサンプルを提供することができない場合、寄託物を交換する義務を承認するものとする。本培養寄託物の公衆への利用可能性に関する全ての制限は、それを開示する特許の付与に際して取消不能に除去される。 Furthermore, each main culture deposit shall be archived and made available to the public in accordance with the provisions of the Budapest Treaty on the Deposit of Microorganisms, i.e. at least 5 days after the latest request for the provision of a sample of the deposit. stored with all care necessary to keep it viable and free from contamination be done. The depositor acknowledges the obligation to replace the deposit if, due to the terms of the deposit, it is not possible to provide samples when requested. All restrictions on the availability of this Culture Deposit to the public are irrevocably removed upon the granting of a patent disclosing it.
一実施形態において、組成物は、1~99重量%のTrichoderma及び99~1重量%のBacillusを含むことができる。いくつかの実施形態において、Trichoderma対Bacillusの細胞数比は、約1:9~約9:1、約1:8~約8:1、約1:7~約7:1、約1:6~約6:1、約1:5~約5:1、又は約1:4~約4:1である。 In one embodiment, the composition can include 1-99% Trichoderma and 99-1% Bacillus by weight. In some embodiments, the Trichoderma to Bacillus cell number ratio is about 1:9 to about 9:1, about 1:8 to about 8:1, about 1:7 to about 7:1, about 1:6. to about 6:1, about 1:5 to about 5:1, or about 1:4 to about 4:1.
一実施形態において、組成物は、約1×106~1×1012、1×107~1×1011、1×108~1×1010、又は1×109CFU/mlのTrichodermaを含む。 In one embodiment, the composition comprises about 1×10 6 to 1×10 12 , 1×10 7 to 1×10 11 , 1×10 8 to 1×10 10 , or 1×10 9 CFU/ml of Trichoderma including.
具体的な一実施形態において、組成物は、約1×106~1×1012、1×107~1×1011、1×108~1×1010、又は1×109CFU/mlのBacillusを含む。 In one specific embodiment, the composition has about 1×10 6 to 1×10 12 , 1×10 7 to 1×10 11 , 1×10 8 to 1×10 10 , or 1×10 9 CFU/ Contains ml of Bacillus .
特定の実施形態において、微生物は、土壌中の窒素、カリウム、リン及び/又は他の微量栄養素を固定及び/又は可溶化することができるものである。 In certain embodiments, the microorganism is one that is capable of fixing and/or solubilizing nitrogen, potassium, phosphorus and/or other micronutrients in the soil.
一実施形態において、微生物は、例えば、Azospirillum、Azotobacter、Chlorobiaceae、Cyanothece、Frankia、Klebsiella、rhizobia、Trichodesmium、Bacillus及びいくつかの古細菌の種から選択される窒素固定細菌又はジアゾ栄養生物である。特定の実施形態において、窒素固定細菌は、Azotobacter vinelandiiである。他の特定の実施形態において、窒素固定微生物は、B.amy又はB4株である。 In one embodiment, the microorganism is a nitrogen-fixing bacterium or diazotroph selected from, for example, Azospirillum , Azotobacter , Chlorobiaceae , Cyanothece , Frankia , Klebsiella , rhizobia , Trichodesmium , Bacillus and some archaeal species. In certain embodiments, the nitrogen-fixing bacterium is Azotobacter vinelandii . In other specific embodiments, the nitrogen-fixing microorganism is a B.amy or B4 strain.
他の実施形態において、微生物は、例えば、Wickerhamomyces anomalus、Bacillus mucilaginosus、Frateuria aurantia又はGlomus mosseaeから選択されるカリウム動員微生物、又はKMBである。特定の実施形態において、カリウム動員微生物は、Frateuria aurantiaである。他の具体的な実施形態において、カリウム動員微生物は、Wickerhamomyces anomalus、例えば、NRRL Y-68030株である。 In other embodiments, the microorganism is a potassium mobilizing microorganism selected from, for example, Wickerhamomyces anomalus , Bacillus mucilaginosus , Frateuria aurantia or Glomus mosseae , or KMB. In certain embodiments, the potassium mobilizing microorganism is Frateuria aurantia . In other specific embodiments, the potassium mobilizing microorganism is Wickerhamomyces anomalus , eg, strain NRRL Y-68030.
特定の実施形態において、微生物は、リン動員微生物、例えば、Wickerhamomyces anomalusである。この微生物は、有益な有機酸及びバイオサーファクタントを生成し、土壌中での栄養素及び水の動員、可溶化及び吸収を助ける。さらに、W. anomalusは、ホスフェートを利用可能な形態の無機リンに動員する酵素フィターゼを生成する。さらに、W. anomalusは、酢酸エチルを生成し、これは、特定の実施形態において、多くの植物血管細菌病原体によって形成されるもの等のバイオフィルムを分解することができる。 In certain embodiments, the microorganism is a phosphorus mobilizing microorganism, such as Wickerhamomyces anomalus . The microorganisms produce beneficial organic acids and biosurfactants that aid in the mobilization, solubilization and absorption of nutrients and water in the soil. Additionally, W. anomalus produces the enzyme phytase, which mobilizes phosphate into usable forms of inorganic phosphorus. Additionally, W. anomalus produces ethyl acetate, which, in certain embodiments, can degrade biofilms such as those formed by many plant angiobacterial pathogens.
他の具体例としては、限定されるものではないが、Pleurotus ostreatus、Debaryomyces hansenii、Saccharomyces cerevisiae、Saccharomyces boulardii及びBacillus licheniformisが挙げられる。 Other examples include, but are not limited to, Pleurotus ostreatus , Debaryomyces hansenii , Saccharomyces cerevisiae , Saccharomyces boulardii , and Bacillus licheniformis .
特定の実施形態において、1つ以上の微生物は、1×106~1×1012、1×107~1×1011、1×108~1×1010、又はそれぞれ1×109CFU/mlの濃度で存在する。 In certain embodiments, the one or more microorganisms contain 1×10 6 to 1×10 12 , 1×10 7 to 1×10 11 , 1×10 8 to 1×10 10 , or 1×10 9 CFU each. It is present at a concentration of /ml.
一実施形態において、本組成物の微生物は、全組成物の約5~20重量%、又は約8~15重量%、又は約10~12重量%含まれる。 In one embodiment, the microorganism of the composition comprises about 5-20%, or about 8-15%, or about 10-12% by weight of the total composition.
組成物中の微生物及び他の成分の種及び比率は、例えば、処理される植物、植物が成長している土壌タイプ、処理時の植物の健康、同様に、他の要因に従ってカスタマイズすることができる。 The species and proportions of microorganisms and other ingredients in the composition can be customized according to, for example, the plant being treated, the soil type in which the plant is growing, the health of the plant at the time of treatment, as well as other factors. .
一実施形態において、植物及び/又はその周囲環境に適用される微生物の組み合わせは、所与の植物及び/又は環境に合わせてカスタマイズされる。利点を挙げると、いくつかの実施形態において、微生物の組み合わせは、植物の健康、成長及び/又は収穫量を増進するために、互いに相乗的に作用する。 In one embodiment, the combination of microorganisms applied to a plant and/or its surrounding environment is customized to a given plant and/or environment. Advantageously, in some embodiments, the combination of microorganisms acts synergistically with each other to enhance plant health, growth, and/or yield.
本発明の微生物及び微生物ベースの組成物は、植物の健康、成長、及び/又は収量を増進するのに有用な多くの有益な特性を有する。例えば、組成物は、精製形態か粗形態のいずれかで、微生物の増殖から生じる生成物、例えば、バイオサーファクタント、タンパク質及び/又は酵素を含み得る。 The microorganisms and microorganism-based compositions of the present invention have many beneficial properties useful for promoting plant health, growth, and/or yield. For example, the composition may contain products resulting from the growth of microorganisms, such as biosurfactants, proteins and/or enzymes, in either purified or crude form.
一実施形態において、本組成物の微生物は、バイオサーファクタントを生成することができる。他の実施形態において、バイオサーファクタントは、他の微生物によって別々に生成され、精製形態か粗形態のいずれかで組成物に添加することができる。粗形態バイオサーファクタントは、例えば、バイオサーファクタント生成微生物の培養から生じる残りの発酵培地中の細胞増殖のバイオサーファクタント及び他の生成物を含むことができる。この粗型バイオサーファクタント組成物は、約0.001%~約90%、約25%~約75%、約30%~約70%、約35%~約65%、約40%~約60%、約45%~約55%、又は約50%の純粋なバイオサーファクタントを含むことができる。 In one embodiment, the microorganism of the composition is capable of producing biosurfactant. In other embodiments, the biosurfactant can be produced separately by other microorganisms and added to the composition in either purified or crude form. Crude form biosurfactant can include, for example, biosurfactant and other products of cell growth in the remaining fermentation medium resulting from the cultivation of biosurfactant-producing microorganisms. The crude biosurfactant composition may contain about 0.001% to about 90%, about 25% to about 75%, about 30% to about 70%, about 35% to about 65%, about 40% to about 60%. , about 45% to about 55%, or about 50% pure biosurfactant.
バイオサーファクタントは、細菌、真菌、及び酵母等の様々な微生物によって生成される重要な部類の二次代謝産物を形成する。両親媒性分子として、微生物バイオサーファクタントは、液体、固体、及び気体の分子間の表面及び界面張力を減少させる。さらに、本発明によるバイオサーファクタントは、生分解性であり、低い毒性を有し、土壌中の不溶性化合物を可溶化及び分解するのに有効であり、低コスト及び再生可能資源を使用して生成することができる。それらは、種々の表面への望ましくない微生物の付着を阻害し、バイオフィルムの形成を防止し、強力な乳化及び解乳化特性を有することができる。さらに、バイオサーファクタントは、濡れ性を改善し、土壌中の肥料、栄養素、及び水の均一な可溶化及び/又は分配を達成するために使用することができる。 Biosurfactants form an important class of secondary metabolites produced by various microorganisms such as bacteria, fungi, and yeast. As amphiphilic molecules, microbial biosurfactants reduce surface and interfacial tension between molecules of liquids, solids, and gases. Furthermore, the biosurfactant according to the invention is biodegradable, has low toxicity, is effective in solubilizing and degrading insoluble compounds in soil, and is produced at low cost and using renewable resources. be able to. They can inhibit the attachment of unwanted microorganisms to various surfaces, prevent the formation of biofilms, and have strong emulsifying and demulsifying properties. Additionally, biosurfactants can be used to improve wettability and achieve uniform solubilization and/or distribution of fertilizers, nutrients, and water in the soil.
本方法によるバイオサーファクタントは、例えば、低分子量糖脂質(例えば、ソホロ脂質、セロビオース脂質、ラムノ脂質、マンノシルエリスリトール脂質及びトレハロース脂質)、リポペプチド(例えば、サーファクチン、イチュリン、フェンギシン、アンスロファクチン及びリケニシン)、フラボ脂質、リン脂質(例えば、カルジオリピン)、ならびにリポタンパク質、リポ多糖-タンパク質複合体、及び多糖-タンパク質-脂肪酸複合体等の高分子量ポリマーから選択することができる。 Biosurfactants according to the present method include, for example, low molecular weight glycolipids (e.g., sophorolipids, cellobiose lipids, rhamnolipids, mannosylerythritol lipids, and trehalose lipids), lipopeptides (e.g., surfactin, iturin, fengycin, anthrofactin, and lichenisin). ), flavolipids, phospholipids (eg, cardiolipin), and high molecular weight polymers such as lipoproteins, lipopolysaccharide-protein complexes, and polysaccharide-protein-fatty acid complexes.
組成物は、0.001%~10%、0.01%~5%、0.05%~2%、及び/又は0.1%~1%の濃度で1つ以上のバイオサーファクタントを含むことができる。 The composition comprises one or more biosurfactants at a concentration of 0.001% to 10%, 0.01% to 5%, 0.05% to 2%, and/or 0.1% to 1%. I can do it.
利点を挙げると、本発明に従って、土壌処理組成物は、微生物の各々が増殖された培地を含んでいてもよい。組成物は、例えば、少なくとも1重量%、5重量%、10重量%、25重量%、50重量%、75重量%、又は100重量%の増殖培地であってよい。 Advantageously, according to the invention, the soil treatment composition may include a medium in which each of the microorganisms is grown. The composition may be, for example, at least 1%, 5%, 10%, 25%, 50%, 75%, or 100% growth medium by weight.
発酵培地は、生きた及び/又は不活性培養物、バイオサーファクタント、酵素、及び/又は他の代謝産物等の精製又は粗形態の増殖副生成物、及び/又は任意の残留栄養素を含有することができる。組成物中のバイオマスの量は、例えば、約0.01重量%~100重量%、約1重量%~90重量%、約5重量%~約80重量%、又は約10重量%~約75重量%のいずれかであってよい。 The fermentation medium may contain live and/or inert cultures, growth by-products in purified or crude form, such as biosurfactants, enzymes, and/or other metabolites, and/or any residual nutrients. can. The amount of biomass in the composition can be, for example, about 0.01% to 100%, about 1% to 90%, about 5% to about 80%, or about 10% to about 75% by weight. It may be either %.
一実施形態において、異なる種の微生物を別々に増殖させ、次いで一緒に混合して土壌処理組成物を生成する。一実施形態において、微生物は、B. amyloliquefaciens及びM. xanthusと共培養することができる。 In one embodiment, different species of microorganisms are grown separately and then mixed together to produce the soil treatment composition. In one embodiment, the microorganism can be co-cultured with B. amyloliquefaciens and M. xanthus .
特定の実施形態において、土壌処理組成物は、土壌処理組成物に使用される胞子型微生物の発芽を増進するための発芽増進剤を含む。特定の実施形態において、発芽促進剤は、例えば、L-アラニン及び/又はL-ロイシン等のアミノ酸である。一実施形態において、発芽促進剤は、マンガンである。 In certain embodiments, the soil treatment composition includes a germination enhancer for promoting germination of spore-form microorganisms used in the soil treatment composition. In certain embodiments, the germination promoter is an amino acid such as, for example, L-alanine and/or L-leucine. In one embodiment, the germination promoter is manganese.
一実施形態において、組成物は、1つ以上の脂肪酸を含む。脂肪酸は、組成物の微生物によって生成、及び/又は別々に生成、追加の成分として含めることができる。特定の好ましい実施形態において、脂肪酸は、14~20個の炭素の炭素骨格を有する飽和長鎖脂肪酸、例えば、ミリスチン酸、パルミチン酸又はステアリン酸である。いくつかの実施形態において、2つ以上の飽和長鎖脂肪酸の組み合わせが組成物に含まれる。いくつかの実施形態において、飽和長鎖脂肪酸は、メタン生成を阻害し、及び/又はメタン菌の細胞膜透過性を増加させることができる。 In one embodiment, the composition includes one or more fatty acids. The fatty acids can be microbially produced and/or produced separately and included as an additional component of the composition. In certain preferred embodiments, the fatty acid is a saturated long chain fatty acid with a carbon backbone of 14 to 20 carbons, such as myristic acid, palmitic acid or stearic acid. In some embodiments, a combination of two or more saturated long chain fatty acids is included in the composition. In some embodiments, saturated long chain fatty acids can inhibit methane production and/or increase cell membrane permeability of methanogens.
一実施形態において、組成物は、ビタミン及び/又はミネラルを任意の組み合わせで含む。本発明の組成物において使用されるビタミンは、例えば、ビタミンA、E、K3、D3、B1、B3、B6、B12、C、ビオチン、葉酸、パントテン酸、ニコチン酸、塩化コリン、イノシトール及びパラ-アミノ-安息香酸を含むことができる。ミネラルとしては、例えば、カルシウム、マグネシウム、リン、カリウム、ナトリウム、塩素、硫黄、クロム、コバルト、銅、ヨウ素、鉄、マンガン、モリブデン、ニッケル、セレン、及び亜鉛等が挙げられる。他の成分としては、抗酸化剤、β-グルカン、胆汁酸塩、コレステロール、酵素、カロテノイド、及び他の多くが挙げられるが、これらに限定されない。 In one embodiment, the composition includes vitamins and/or minerals in any combination. Vitamins used in the compositions of the invention include, for example, vitamins A, E, K3, D3, B1, B3, B6, B12, C, biotin, folic acid, pantothenic acid, nicotinic acid, choline chloride, inositol and para- Amino-benzoic acid may be included. Examples of minerals include calcium, magnesium, phosphorus, potassium, sodium, chlorine, sulfur, chromium, cobalt, copper, iodine, iron, manganese, molybdenum, nickel, selenium, and zinc. Other ingredients include, but are not limited to, antioxidants, beta-glucans, bile salts, cholesterol, enzymes, carotenoids, and many others.
いくつかの実施形態において、組成物は、例えば、海藻(例えば、Asparagopsis taxiformis)、ケルプ、3-ニトロオキシプロパノール、アントラキノン、イオノフォア(例えば、モネンシン及び/又はラサロシド)、ポリフェノール(例えば、サポニン、タンニン)、Yucca schidigeraエキス(ステロイドサポニン生成植物種)、Quillaja saponariaエキス(トリテルペノイドサポニン生成植物種)、有機硫黄(例えば、ニンニクエキス)、フラボノイド(例えば、ケルセチン、ルチン、ケンペロール、ナリンギン及びアントシアニジン;緑色柑橘類果実、ローズヒップ及びブラックカーラントからのバイオフラボノイド)、カルボン酸、及び/又はテルペン(例えば、d-リモネン、ピネン及び柑橘類エキス)を含むことができる。 In some embodiments, the compositions include, for example, seaweed (e.g., Asparagopsis taxiformis ), kelp, 3-nitrooxypropanol, anthraquinones, ionophores (e.g., monensin and/or lasalocid), polyphenols (e.g., saponins, tannins). , Yucca schidigera extract (steroidal saponin-producing plant species), Quillaja saponaria extract (triterpenoid saponin-producing plant species), organic sulfur (e.g. garlic extract), flavonoids (e.g. quercetin, rutin, kaempferol, naringin and anthocyanidins; green citrus fruits, bioflavonoids from rose hips and black currants), carboxylic acids, and/or terpenes (eg, d-limonene, pinene, and citrus extracts).
一実施形態において、組成物は、好ましくは、土壌、種子、植物全体、又は植物部分(根、塊茎、ステム、茎、芽、花及び葉を含むが、これらに限定されない)への適用のために製剤化される。特定の実施形態において、組成物は、例えば、液体、粉塵、顆粒、微小顆粒、ペレット、湿潤性粉末、流動性粉末、エマルジョン、マイクロカプセル、油、又はエアロゾルとして製剤化される。 In one embodiment, the composition is preferably for application to soil, seeds, whole plants, or plant parts including, but not limited to, roots, tubers, stems, stems, buds, flowers and leaves. It is formulated into In certain embodiments, the compositions are formulated as, for example, liquids, dusts, granules, microgranules, pellets, wettable powders, flowable powders, emulsions, microcapsules, oils, or aerosols.
組成物の効果を改善又は安定化するために、組成物を好適なアジュバントと混合し、次いで、必要に応じて、そのまま又は希釈後に使用することができる。好ましい態様において、組成物は、液体、濃縮液体、又は水及び他の成分と混合して液体生成物を形成することができる乾燥粉末又は顆粒として処方される。 In order to improve or stabilize the effectiveness of the composition, the composition can be mixed with suitable adjuvants and then used as is or after dilution, if desired. In preferred embodiments, the composition is formulated as a liquid, a concentrated liquid, or a dry powder or granules that can be mixed with water and other ingredients to form a liquid product.
一実施形態において、組成物は、乾燥生成物の貯蔵及び輸送中の浸透圧を促進するために、浸透物質として、又はそれに加えて、グルコース(例えば、糖蜜の形態で)、グリセロール及び/又はグリセリンを含むことができる。 In one embodiment, the composition comprises glucose (e.g. in the form of molasses), glycerol and/or glycerol as or in addition to the osmotic agent to promote osmotic pressure during storage and transport of the dry product. can include.
組成物は、単独で、又は植物の健康、成長及び/又は収量を効率的に増進するために、及び/又は微生物の増殖を補うために、他の化合物及び/又は方法と組み合わせて使用することができる。例えば、一実施形態において、組成物は、マグネシウム、リン、窒素、カリウム、セレン、カルシウム、硫黄、鉄、銅、亜鉛等の植物及び/又は微生物の成長を増進するための栄養素及び/又は微量栄養素、及び/又はケルプ抽出物、フルビン酸、キチン、フミン酸塩及び/又はフミン酸等の1つ以上のプレバイオティクスを含み、及び/又は、同時に適用することができる。いくつかの実施形態において、組成物の微生物は、これらの物質を生成及び/又は提供する。正確な材料及びその量は、本開示の利益を有する栽培者又は農業科学者であれば決めることができる。 The compositions may be used alone or in combination with other compounds and/or methods to effectively promote plant health, growth and/or yield and/or to supplement microbial growth. I can do it. For example, in one embodiment, the composition contains nutrients and/or micronutrients for enhancing plant and/or microbial growth, such as magnesium, phosphorus, nitrogen, potassium, selenium, calcium, sulfur, iron, copper, zinc, etc. , and/or one or more prebiotics such as kelp extract, fulvic acid, chitin, humates and/or humic acids, and/or can be applied simultaneously. In some embodiments, the microorganism of the composition produces and/or provides these substances. The exact ingredients and amounts thereof can be determined by a grower or agricultural scientist having the benefit of this disclosure.
組成物は、他の農業化合物及び/又は作物管理システムと組み合わせて使用することもできる。一実施形態において、組成物は、任意で、例えば、天然及び/又は化学殺虫剤、忌避剤、除草剤、肥料、水処理剤、非イオン性界面活性剤及び/又は土壌改良剤を含むことができ、又はそれらと共に適用することができる。しかしながら、好ましくは、組成物は、ベノミル、ドデシルジメチルアンモニウムクロリド、二酸化水素/ペルオキシ酢酸、イマジリル、プロピコナゾール、テブコナゾール、又はトリフルミゾールを含まず、及び/又はこれらと共に使用されない。 The compositions can also be used in combination with other agricultural compounds and/or crop management systems. In one embodiment, the composition may optionally include, for example, natural and/or chemical pesticides, repellents, herbicides, fertilizers, water treatment agents, non-ionic surfactants and/or soil conditioners. or can be applied together with them. Preferably, however, the composition does not contain and/or is not used with benomyl, dodecyldimethylammonium chloride, hydrogen dioxide/peroxyacetic acid, imadylyl, propiconazole, tebuconazole, or triflumizole.
組成物が相溶性化学添加剤と混合される場合、化学物質は、好ましくは、本発明の組成物を添加する前に水で希釈される。 When the composition is mixed with compatible chemical additives, the chemicals are preferably diluted with water before adding the composition of the invention.
さらなる成分、例えば、緩衝剤、担体、同じ又は異なる施設で生成された他の微生物ベースの組成物、粘度調整剤、防腐剤、微生物増殖のための栄養素、追跡剤、殺生物剤、他の微生物、界面活性剤、乳化剤、潤滑剤、溶解度制御剤、pH調節剤、防腐剤、安定剤及び超耐性剤を組成物に添加することができる。 Additional components, such as buffers, carriers, other microbial-based compositions produced in the same or different facilities, viscosity modifiers, preservatives, nutrients for microbial growth, tracers, biocides, other microorganisms , surfactants, emulsifiers, lubricants, solubility control agents, pH adjusters, preservatives, stabilizers and super-resistant agents can be added to the composition.
微生物ベースの組成物のpHは、目的の微生物に適したものとする。好ましい実施形態において、組成物のpHは、約3.5~7.0、約4.0~6.5、又は約5.0である。 The pH of the microorganism-based composition will be appropriate for the microorganism of interest. In preferred embodiments, the pH of the composition is about 3.5-7.0, about 4.0-6.5, or about 5.0.
任意で、組成物は、使用前に貯蔵することができる。貯蔵時間は短いのが好ましい。従って、貯蔵時間は、60日未満、45日未満、30日未満、20日未満、15日未満、10日未満、7日未満、5日未満、3日未満、2日未満、1日未満、又は12時間未満であってもよい。好ましい実施形態において、生細胞が生成物中に存在する場合、生成物は、例えば、20℃、15℃、10℃、又は5℃未満等の低温で保存される。 Optionally, the composition can be stored prior to use. Preferably, the storage time is short. Therefore, storage time is less than 60 days, less than 45 days, less than 30 days, less than 20 days, less than 15 days, less than 10 days, less than 7 days, less than 5 days, less than 3 days, less than 2 days, less than 1 day, Or it may be less than 12 hours. In preferred embodiments, if live cells are present in the product, the product is stored at low temperatures, such as, for example, below 20°C, 15°C, 10°C, or 5°C.
しかしながら、微生物ベースの組成物は、さらなる安定化、保存、及び貯蔵なしに用いてよい。利点を挙げると、これらの微生物ベースの組成物の直接使用によって、微生物の高い生存率が保たれ、異物(foreign agents)及び望ましくない微生物からの汚染の可能性が削減され、微生物増殖副生成物の活性が維持される。 However, microbial-based compositions may be used without further stabilization, preservation, and storage. Among the advantages, the direct use of these microbial-based compositions preserves high microbial viability, reduces the possibility of contamination from foreign agents and undesirable microorganisms, and eliminates microbial growth by-products. activity is maintained.
他の実施形態において、組成物は、例えば、意図される用途、意図される適用方法、発酵容器のサイズ、及び微生物増殖施設から使用場所への任意の輸送モードを考慮して、適切なサイズの容器中に配置され得る。従って、微生物ベースの組成物が配置される容器は、例えば、1パイント~1,000ガロン以上であってもよい。特定の実施形態において、容器は、1ガロン、2ガロン、5ガロン、25ガロン、又はそれ以上である。 In other embodiments, the composition is of a suitable size, taking into account, for example, the intended use, the intended method of application, the size of the fermentation vessel, and any mode of transportation from the microbial growth facility to the point of use. It can be placed in a container. Thus, the container in which the microbial-based composition is placed may be, for example, from 1 pint to 1,000 gallons or more. In certain embodiments, the container is 1 gallon, 2 gallons, 5 gallons, 25 gallons, or more.
適用方法
利点を挙げると、好ましい実施形態において、本発明による微生物ベースの組成物は、非毒性であり、例えば、ヒト又は他の非有害動物の皮膚又は消化管に刺激を引き起こすことなく、高濃度で適用することができる。従って、本発明は、微生物ベースの組成物の適用が、栽培者や家畜等の生きている生物の存在下で起こる場合に特に有用である。
Methods of Application Advantageously, in a preferred embodiment, the microbial-based composition according to the invention is non-toxic and can be applied in high concentrations, for example, without causing irritation to the skin or gastrointestinal tract of humans or other non-harmful animals. It can be applied in Accordingly, the present invention is particularly useful when the application of microbial-based compositions occurs in the presence of living organisms, such as growers or livestock.
本明細書で使用される場合、組成物又は生成物をある場所に「適用する」とは、組成物又は生成物がその場所に対して効果を有することができるように、組成物又は生成物をその場所と接触させることを指す。この効果は、例えば、微生物増殖及び定着、及び/又は代謝産物、酵素、バイオサーファクタントもしくは他の微生物増殖副生成物の作用によるものであり得る。適用の様式は、組成物の処方に依存し、例えば、噴霧、注ぎ、散布、注入、スプレッド、混合、ダンキング、霧化及びミスト化を含むことができる。処方には、例えば、液体、乾燥及び/又は水和粉末、流動性粉末、粉剤、顆粒、ペレット、エマルジョン、マイクロカプセル、ステーク、油、ゲル、ペースト及び/又はエアロゾルを含むことができる。例示的な実施形態において、組成物は、例えば、組成物を水に溶解することによって組成物が調製された後に適用される。 As used herein, "applying" a composition or product to a location means applying the composition or product to a location so that the composition or product can have an effect on that location. It refers to bringing something into contact with that place. This effect may be due to, for example, microbial growth and colonization and/or the action of metabolites, enzymes, biosurfactants or other microbial growth by-products. The mode of application depends on the formulation of the composition and can include, for example, spraying, pouring, dusting, injecting, spreading, mixing, dunking, atomizing and misting. Formulations can include, for example, liquids, dry and/or hydrated powders, free-flowing powders, powders, granules, pellets, emulsions, microcapsules, stakes, oils, gels, pastes and/or aerosols. In an exemplary embodiment, the composition is applied after the composition is prepared, for example, by dissolving the composition in water.
いくつかの実施形態において、組成物を農地の区域に適用する前に、本方法は、現地の条件についてその場所を評価すること、現地の条件についてカスタマイズされた組成物についての好ましい処方(例えば、微生物及び/又は増殖副生成物の種類、組合せ及び/又は比)を決定すること、ならびに好ましい処方を用いて組成物を生成することを含む。 In some embodiments, prior to applying the composition to an area of agricultural land, the method includes assessing the site for local conditions, determining a preferred formulation for the composition customized for local conditions (e.g., (types, combinations and/or ratios of microorganisms and/or growth byproducts) and producing compositions using preferred formulations.
現地の条件は、例えば、土壌条件(例えば、土壌種類、土壌微生物相の種、土壌有機含有量の量及び/又は種類、土壌中のGHG前駆体基質の量及び/又は種類、存在する肥料又は他の土壌添加剤又は改変物の量及び/又は種類);作物及び/又は植物条件(例えば、栽培されている植物の種類、数、年齢及び/又は健康);環境条件(例えば、現在の気候、季節、時節);その場所でのGHG排出の種類;組成物、その場所に関連するその他のものの適用の様式及び/又はレートを含むことができる。 Local conditions may include, for example, soil conditions (e.g. soil type, species of soil microbiota, amount and/or type of soil organic content, amount and/or type of GHG precursor substrates in the soil, fertilizers or (amounts and/or types of other soil additives or modifications); crop and/or plant conditions (e.g. type, number, age and/or health of plants being grown); environmental conditions (e.g. current climate the type of GHG emissions at the location; the mode and/or rate of application of the composition, and others relevant to the location.
評価後、組成物がこれらの現地の条件に合わせてカスタマイズできるように、組成物の好ましい処方を決定することができる。次いで、組成物を、好ましくは、適用場所から300マイル以内、好ましくは、200マイル以内、さらにより好ましくは、100マイル以内の微生物増殖施設で培養することができる。 After evaluation, a preferred formulation of the composition can be determined so that the composition can be customized to these local conditions. The composition can then be cultured in a microbial growth facility, preferably within 300 miles, preferably within 200 miles, and even more preferably within 100 miles of the site of application.
いくつかの実施形態において、現地の条件は、定期的に、例えば、年1回、年2回、又は月1回で評価される。このようにして、組成式は、変化する現地の条件の独特の必要性を満たすために、必要に応じてリアルタイムで修正することができる。 In some embodiments, local conditions are evaluated on a regular basis, eg, once a year, twice a year, or once a month. In this way, the formula can be modified in real time as needed to meet the unique needs of changing local conditions.
一実施形態において、組成物が適用される場所は、植物が植えられる又は生育している(例えば、作物、畑、果樹園、林、牧草/草原又は森林)の土壌(又は根圏)である。本発明の組成物は、潅漑用流体と予め混合することができ、組成物は、土壌を通って浸透し、例えば、植物の根に送達されて、根マイクロバイオームに影響を及ぼすことができる。 In one embodiment, the site to which the composition is applied is the soil (or rhizosphere) where plants are planted or growing (e.g. crops, fields, orchards, woodlands, pastures/grasslands or forests). . Compositions of the invention can be premixed with irrigation fluids, and the compositions can penetrate through the soil and be delivered to, for example, plant roots to affect the root microbiome.
一実施形態において、組成物は、水の有る、又は水の無い、土壌表面に適用され、土壌適用の有益な効果は、降雨、スプリンクラー、洪水、又は点滴潅漑によって活性化され得る。 In one embodiment, the composition is applied to the soil surface, with or without water, and the beneficial effects of soil application can be activated by rainfall, sprinklers, flooding, or drip irrigation.
一実施形態において、部位は、植物又は植物部分である。組成物は、種子処理として、又は植物もしくは植物部分の表面に(例えば、根、塊茎、ステム、花、葉、果実、又は花の表面に)直接適用することができる。特定の実施形態において、組成物は、植物の1つ以上の根と接触する。組成物は、例えば、根に噴霧又は浸漬することによって、直接的に、及び/又は、例えば、植物が生育する土壌(又は根圏)に組成物を投与することによって、間接的に、根に適用することができる。この組成物は、植え付け前又は植え付け時に植物の種子に、又は植物の任意の他の部分及び/又はその周囲環境に適用することができる。 In one embodiment, the site is a plant or a plant part. The composition can be applied as a seed treatment or directly to the surface of a plant or plant part (eg, to the surface of roots, tubers, stems, flowers, leaves, fruits, or flowers). In certain embodiments, the composition contacts one or more roots of a plant. The composition can be applied to the roots directly, for example by spraying or dipping the roots, and/or indirectly, for example by administering the composition to the soil (or rhizosphere) in which the plant grows. Can be applied. The composition can be applied to the seeds of the plant before or at the time of planting, or to any other part of the plant and/or its surrounding environment.
一実施形態において、本方法は、大規模牧草又は農作物等の大規模環境で使用される場合、水、肥料、農薬又は他の液体組成物を供給するために使用される灌漑システムに接続されたタンクに本組成物を投与することを含むことができる。従って、植物及び/又は植物を取り囲む土壌は、例えば、土壌注入、土壌浸漬、センターピボット潅漑システムを使用すること、種子溝上への噴霧、マイクロジェット、浸漬噴霧器、ブーム噴霧器、スプリンクラー及び/又は滴下潅漑器によって、組成物で処理することができる。利点を挙げると、この方法は、数百エーカーの土地を処理するのに適している。 In one embodiment, the method is connected to an irrigation system used to supply water, fertilizer, pesticides or other liquid compositions when used in large-scale environments such as large-scale pastures or agricultural crops. The method may include administering the composition to a tank. Thus, the plants and/or the soil surrounding the plants can be irrigated, for example by soil injection, soil soaking, using center pivot irrigation systems, spraying over seed furrows, microjet, dip sprayers, boom sprayers, sprinklers and/or drip irrigation. Depending on the container, it can be treated with the composition. Advantages include: This method is suitable for treating hundreds of acres of land.
一実施形態において、本方法は、小規模農場や家畜牧場等のより小規模な設定で使用され、本方法は、ハンドヘルド式芝生及び庭噴霧器又は散布器を使用して、及び/又はハンドヘルド式散水缶を使用して、本組成物を適用することを含むことができる。 In one embodiment, the method is used in a smaller setting, such as a small farm or livestock ranch, and the method uses a handheld lawn and garden sprayer or spreader and/or a handheld watering system. The method can include applying the composition using a can.
植物及び/又はその環境は、植物を栽培するプロセス中の任意の時点で処理することができる。例えば、組成物は、種子が植え付けられる前、それと同時に、又は、後に、土壌に適用することができる。またそれは、植物が開花、果実化しているとき、及び落葉の間及び/又は後を含む、植物の発育及び成長の間のその後の任意の時点で適用することもできる。 The plants and/or their environment can be treated at any point during the process of cultivating the plants. For example, the composition can be applied to the soil before, at the same time as, or after the seeds are planted. It can also be applied at any subsequent time during plant development and growth, including when the plant is flowering, fruiting, and during and/or after defoliation.
カーボンフットプリントの削減
利点を挙げると、特定の実施形態において、本発明は、例えば、飼料作物及び牧草地の成長及び活力を促進すること;農業及び牧草地の土壌の栄養含有量を改善すること;土壌水分及び水の利用効率の改善を促進すること;土壌微生物叢の多様性を増進すること;肥料の使用量を削減すること;家畜飼料への穀物依存性を削減すること;家畜動物及び糞尿からの腸内GHG排出を削減すること;飼料効率を改善すること;肉及び乳の栄養品質を改善すること;その他によって、肉、乳、及び他の動物ベースの製品を生産及び消費する環境持続可能性を改善する解決策を提供する。
Reducing Carbon Footprint In certain embodiments, the present invention provides benefits such as promoting the growth and vigor of forage crops and pastures; improving the nutrient content of agricultural and pasture soils; promoting improvements in soil moisture and water use efficiency; increasing soil microbial diversity; reducing fertilizer use; reducing dependence on grains for livestock feed; reducing enteric GHG emissions from manure; improving feed efficiency; improving the nutritional quality of meat and milk; and the environment in which meat, milk, and other animal-based products are produced and consumed. Provide solutions that improve sustainability.
好ましい実施形態において、本発明の方法は、肉、内臓、乳製品、皮革、毛皮、羽毛、コラーゲン、卵、及び糞尿等の家畜及び動物ベースの製品を生産するカーボンフットプリントを削減するのに有用である。 In a preferred embodiment, the methods of the invention are useful for reducing the carbon footprint of producing livestock and animal-based products such as meat, offal, dairy products, leather, fur, feathers, collagen, eggs, and manure. It is.
本明細書で使用される場合、「削減」は負の変化を指し、用語「増加」は正の変化を指し、負又は正の変化は、少なくとも0.01%、0.1%、0.25%、0.5%、1%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、又は100%である。 As used herein, the term "reduction" refers to a negative change and the term "increase" refers to a positive change, where a negative or positive change is at least 0.01%, 0.1%, 0. 25%, 0.5%, 1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, or 100%.
いくつかの実施形態において、所望の削減は、比較的短い期間内、例えば、1週間、2週間、3週間、又は4週間以内に達成される。いくつかの実施形態において、所望の削減は、本方法を使用した後、例えば、1ヶ月、2ヶ月、3ヶ月、4ヶ月、5ヶ月又は6ヶ月以内に達成される。いくつかの実施形態において、所望の削減は、本方法を使用した後、1年、2年、3年、4年、又は5年以内に達成される。 In some embodiments, the desired reduction is achieved within a relatively short period of time, such as within one week, two weeks, three weeks, or four weeks. In some embodiments, the desired reduction is achieved within, for example, 1 month, 2 months, 3 months, 4 months, 5 months, or 6 months after using the method. In some embodiments, the desired reduction is achieved within 1, 2, 3, 4, or 5 years after using the method.
いくつかの実施形態において、本方法によるカーボンフットプリントの削減は、栄養カーボン利用及び貯蔵の増進、同様に、土壌中のカーボン隔離の増加を介して達成される。例えば、栄養炭素利用の増進は、例えば、植物の葉の増加、ステム及び/又は茎の直径の増加、根の成長の増進、及び/又は植物の数の増加の形態であり得る。 In some embodiments, carbon footprint reduction by the present methods is achieved through enhanced nutrient carbon utilization and storage, as well as increased carbon sequestration in the soil. For example, enhanced nutrient carbon utilization can be in the form of, for example, increased leaf size, increased stem and/or stalk diameter, increased root growth, and/or increased plant number.
さらに、土壌隔離の増加は、例えば、植物の根の成長の増加、植物によって分泌される有機化合物の微生物による取り込みの増加(植物の根からの分泌物を含む)、及び土壌及び根の微生物定着の改善の形態とすることができる。 Furthermore, increased soil sequestration may result in, for example, increased plant root growth, increased microbial uptake of organic compounds secreted by plants (including secretions from plant roots), and microbial colonization of soil and roots. It can be a form of improvement.
特定の一実施形態において、本方法は、大気中の二酸化炭素を削減する。植物のバイオマスを地上及び地下で増加させることによって、植物は、光合成中に炭素を固定し、炭素をバイオマスとして貯蔵することによって、カーボンシンクとして作用する。さらに、植物根バイオマスの増加は、微生物が定着し得る根の構造を増加させるだけでなく、適用された及び天然微生物バイオマスを供給する、植物根から浸出する糖及び他の栄養素の分泌速度及び量を増加させる。次に、微生物は、植物ベースの材料を、土壌中に貯蔵される炭素のレベルの増加に変換する。このように、地下の刺激された微生物集団(添加されたものと天然の両方)は、炭素の貯蔵システムとしてさらに役立つ。特定の実施形態において、微生物細胞バイオマスは、酵母バイオマスである。 In one particular embodiment, the method reduces atmospheric carbon dioxide. By increasing plant biomass above and below ground, plants act as carbon sinks by fixing carbon during photosynthesis and storing carbon as biomass. Furthermore, increased plant root biomass not only increases the root structures that can be colonized by microorganisms, but also increases the secretion rate and amount of sugars and other nutrients leached from plant roots, providing applied and natural microbial biomass. increase. Microorganisms then convert the plant-based materials into increasing levels of carbon that are stored in the soil. In this way, stimulated microbial populations below ground (both added and natural) further serve as a storage system for carbon. In certain embodiments, the microbial cell biomass is yeast biomass.
特定の実施形態において、カーボンフットプリントの削減は、改善された農業施肥慣行及び改善された農業土壌管理を介して達成される。 In certain embodiments, carbon footprint reduction is achieved through improved agricultural fertilization practices and improved agricultural soil management.
改善された農業施肥慣行は、例えば、窒素に富む肥料の削減、同様に、一部又は全ての肥料、殺虫剤、及び/又は他の土壌改良剤の、1つ以上の環境に優しい土壌微生物を含む組成物への置き換えの形態とすることができる。利点を挙げると、肥料及び他の化学物質の適用を減じることは、植物によって吸収されずに残った場合に、土壌及び地下水を汚染するこれらの化学物質の量を減じ、さらに他の水源への流出を減じる。さらに、施肥を減らすことによって、そのような施肥から生じる亜酸化窒素及び二酸化炭素の土壌排出量が減る。 Improved agricultural fertilization practices include, for example, the reduction of nitrogen-rich fertilizers, as well as the use of one or more environmentally friendly soil microorganisms in some or all fertilizers, pesticides, and/or other soil amendments. It can be in the form of a replacement for a composition containing. Among the benefits: Reducing the application of fertilizers and other chemicals reduces the amount of these chemicals that contaminate soil and groundwater if left unabsorbed by plants, and also reduces the amount of these chemicals that can be added to other water sources. Reduce runoff. Additionally, reducing fertilization reduces soil emissions of nitrous oxide and carbon dioxide resulting from such fertilization.
いくつかの実施形態において、改善された農業施肥は、家畜を飼育する植物が生育している、又は生育するであろう農地に施肥するために、家畜動物によって生成された肥料を利用する形態とすることができる。特定の実施形態において、土壌処理組成物は、貯蔵中に、肥料と混合することができる。微生物は、糞尿の分解の増加を促進する一方で、それから排出されるGHG、例えば、メタン、二酸化炭素及び/又は亜酸化窒素の量を減少させることができる。例えば、一実施形態において、組成物がバイオサーファクタント及び/又はバイオサーファクタントを生成する微生物を含む場合、組成物は、メタン菌に対して抗菌特性を示すことができる。他の実施形態において、組成物がキラー酵母、例えば、Wickerhamomyces anomalusを含む場合、組成物は、キラー酵母によって分泌される外毒素に起因するメタン生成微生物の制御に有効であり得る。 In some embodiments, improved agricultural fertilization involves the use of fertilizer produced by livestock animals to fertilize agricultural land where livestock plants are growing or will grow. can do. In certain embodiments, the soil treatment composition can be mixed with fertilizer during storage. Microorganisms can promote increased decomposition of manure while reducing the amount of GHGs emitted therefrom, such as methane, carbon dioxide and/or nitrous oxide. For example, in one embodiment, if the composition includes a biosurfactant and/or a microorganism that produces a biosurfactant, the composition can exhibit antimicrobial properties against methanogens. In other embodiments, when the composition includes a killer yeast, such as Wickerhamomyces anomalus , the composition can be effective in controlling methanogenic microorganisms due to exotoxins secreted by the killer yeast.
さらに、いくつかの実施形態において、組成物を肥料に適用することは、最終的に肥料が適用される農地の土壌に微生物を接種する能力に起因して、有機肥料としての肥料の価値を増進させる。肥料を生産した家畜は、飼料の窒素利用を増加させるため、それらの廃棄物の生成する窒素及びアンモニアは少なくなり、従って、循環的な効果には、より低いカーボンフットプリント肥料及び合成窒素に富む肥料の必要性の減少が含まれる。 Additionally, in some embodiments, applying the composition to the fertilizer increases the value of the fertilizer as an organic fertilizer due to its ability to inoculate microorganisms into the agricultural soil to which the fertilizer is ultimately applied. let Livestock that produce manure increase the nitrogen utilization of their feed, so their waste products produce less nitrogen and ammonia, and therefore the circular effect includes lower carbon footprint fertilizers and synthetic nitrogen enrichment. Includes reduced need for fertilizers.
本方法は、例えば、葉の体積の増加、ステム及び/又は茎の直径の増加、根の成長及び/又は密度の増加、及び/又は植物の数の増加を含む、植物の地上及び地下のバイオマスを増加させることができる。一実施形態において、これは、例えば、根圏の栄養素及び/又は水分保持特性を改善することによって、植物の根が成長している根圏の全体的な快適性を改善することによって達成される。 The method improves the above- and below-ground biomass of plants, including, for example, increasing leaf volume, increasing stem and/or stalk diameter, increasing root growth and/or density, and/or increasing plant number. can be increased. In one embodiment, this is achieved by improving the overall comfort of the rhizosphere in which the roots of the plant are growing, for example by improving the nutrient and/or water retention properties of the rhizosphere. .
従って、本発明は、家畜による過放牧、伐採、商業、都市及び/又は住宅開発、及び/又は投棄等の人為的原因により枯渇した農地の植林及び/又は回復に利益をもたらすことができる。いくつかの実施形態において、植生の量は、火災、疾病、又は他の自然ストレス因子及び/又は環境ストレス因子のために枯渇する。 Accordingly, the present invention can benefit the reforestation and/or restoration of agricultural land that has been depleted due to human causes such as overgrazing by livestock, logging, commercial, urban and/or residential development, and/or dumping. In some embodiments, the amount of vegetation is depleted due to fire, disease, or other natural and/or environmental stressors.
さらに、一実施形態において、本方法は、土壌及び/又は植物の根圏に有益な微生物を接種するために使用することができる。本微生物ベースの組成物の微生物は、例えば、好気性細菌、酵母、及び/又は真菌による、根及び/又は根圏、ならびに植物の維管束系の定着を促進することができる。 Furthermore, in one embodiment, the method can be used to inoculate the soil and/or the rhizosphere of plants with beneficial microorganisms. The microorganisms of the present microorganism-based compositions can, for example, promote the colonization of roots and/or rhizospheres and the vascular system of plants by aerobic bacteria, yeasts, and/or fungi.
特定の実施形態において、本方法は、空気及び/又は土壌から亜酸化窒素を直接除去するために使用することができる。例えば、本発明による特定の微生物(例えば、Dyadobacter fermenters)は、脱窒なしに土壌中で、亜酸化窒素を窒素に還元することができる。脱窒は、硝酸塩及び亜硝酸塩を分子窒素に還元することである。還元プロセスの中間体は、大気中に漏れる可能性がある亜酸化窒素等の窒素酸化物生成物を含む。 In certain embodiments, the method can be used to directly remove nitrous oxide from air and/or soil. For example, certain microorganisms according to the invention (eg, Dyadobacter fermenters ) are capable of reducing nitrous oxide to nitrogen in soil without denitrification. Denitrification is the reduction of nitrates and nitrites to molecular nitrogen. Intermediates of the reduction process include nitrogen oxide products, such as nitrous oxide, which can escape into the atmosphere.
一実施形態において、定着の促進は、土壌マイクロバイオームの生物多様性の改善をもたらすことができる。本明細書で使用される場合、生物多様性の改善とは、土壌内の微生物種の多様性を増加させることを指す。好ましくは、改善された生物多様性は、土壌中の嫌気性微生物に対する好気性細菌種、酵母種、及び/又は真菌種の比率を増加させることを含む。 In one embodiment, enhanced colonization can result in improved biodiversity of the soil microbiome. As used herein, improving biodiversity refers to increasing the diversity of microbial species within soil. Preferably, improved biodiversity comprises increasing the ratio of aerobic to anaerobic bacterial, yeast, and/or fungal species in the soil.
例えば、一実施形態において、本組成物の微生物は、根、土壌及び/又は根圏に定着することができ、Rhizobium及び/又はMycorrhizae等の他の栄養素固定微生物、ならびに植物バイオマス蓄積を促進する他の内因性及び/又は外因性の微生物の定着を促進することができる。 For example, in one embodiment, the microorganisms of the present composition are capable of colonizing the roots, soil and/or rhizosphere, and include other nutrient-fixing microorganisms such as Rhizobium and/or Mycorrhizae , as well as others that promote plant biomass accumulation. colonization of endogenous and/or exogenous microorganisms.
一実施形態において、土壌生物多様性及び根の定着は、生物刺激剤、又は微生物の増殖速度の増加を促進する物質を土壌に適用することによってさらに増進することができる。 In one embodiment, soil biodiversity and root colonization can be further enhanced by applying to the soil a biostimulant, or a substance that promotes an increase in the growth rate of microorganisms.
一実施形態において、改善された土壌生物多様性は、強化された栄養素の可溶化及び/又は取り込みを促進する。例えば、特定の好気性細菌種は、土壌を酸性化し、NPK肥料を植物利用可能な形態に可溶化することができる。 In one embodiment, improved soil biodiversity promotes enhanced nutrient solubilization and/or uptake. For example, certain aerobic bacterial species can acidify soil and solubilize NPK fertilizers into plant-available forms.
さらに他の実施形態において、本方法は、有害であるか、又は有益な土壌微生物と競合し得る土壌微生物による根圏の定着を防ぐ及び/又は抑止するために使用することができる。例えば、より多くの好気性微生物が土壌中に存在する場合、硝酸塩削減微生物等のより少ない嫌気性微生物が繁殖し、亜酸化窒素等の有害な大気副生成物を生成し得る。 In yet other embodiments, the method can be used to prevent and/or inhibit colonization of the rhizosphere by soil microorganisms that may be harmful or competitive with beneficial soil microorganisms. For example, if more aerobic microorganisms are present in the soil, fewer anaerobic microorganisms, such as nitrate-reducing microorganisms, can thrive and produce harmful atmospheric byproducts such as nitrous oxide.
一実施形態において、本方法は、根細胞の外層、例えば、根圏の根-土壌界面における有益な分子の浸透を増進するために使用することができる。 In one embodiment, the method can be used to enhance the penetration of beneficial molecules in the outer layer of root cells, eg, the root-soil interface of the rhizosphere.
本発明は、任意の種類の土壌、例えば、粘土、砂質土、シルト質土、ピーティ土、チョーク質土、ローム質土、及び/又はそれらの組み合わせのおける任意の数の品質を改善するために使用することができる。さらに、本方法及び組成物は、乾燥、水分含有、多孔質、枯渇、締固め土壌及び/又はそれらの組み合わせの品質を改善するために使用することができる。土壌は、根圏に存在する土壌、又は根圏の外側にある土壌を含むことができる。 The present invention is suitable for improving the quality of any number of soil types, such as clay, sandy, silty, peaty, chalky, loamy soils, and/or combinations thereof. It can be used for. Additionally, the methods and compositions can be used to improve the quality of dry, water-containing, porous, depleted, compacted soils, and/or combinations thereof. Soil can include soil present in the rhizosphere or soil outside the rhizosphere.
一実施形態において、本方法は、水含有土壌中の水の排水及び/又は散布を改善するために使用することができる。一実施形態において、本方法は、乾燥土壌中の保水性を改善するために使用することができる。 In one embodiment, the method can be used to improve drainage and/or dissemination of water in water-containing soils. In one embodiment, the method can be used to improve water retention in dry soil.
一実施形態において、本方法は、多孔質及び/又は枯渇した土壌中の栄養素の保持を改善するために使用することができる。 In one embodiment, the method can be used to improve nutrient retention in porous and/or depleted soils.
一実施形態において、本方法は、浸食された土壌の構造及び/又は栄養分含有量を改善するために使用することができる。 In one embodiment, the method can be used to improve the structure and/or nutrient content of eroded soil.
一実施形態において、本方法は、化学又は合成肥料を削減及び/又は置換するために使用することができ、組成物は、土壌中の窒素、カリウム、リン(又はリン酸塩)及び/又は他の微量栄養素を固定、可溶化及び/又は動員することができる微生物を含む。 In one embodiment, the method can be used to reduce and/or replace chemical or synthetic fertilizers, and the composition includes nitrogen, potassium, phosphorus (or phosphates) and/or other fertilizers in the soil. including microorganisms capable of fixing, solubilizing and/or mobilizing micronutrients.
特定の実施形態において、有害な大気ガスの削減は、動物起源と環境起源の両方のメタン生成微生物の削減を介して達成される。メタン生成微生物の削減は、例えば、糞尿及び/又は有機廃棄物の管理及び廃棄の増進、同様に、土地及び作物管理の増進の形態であり得る。 In certain embodiments, the reduction of harmful atmospheric gases is achieved through the reduction of methanogenic microorganisms of both animal and environmental origin. Reduction of methanogenic microorganisms may be in the form of, for example, enhanced management and disposal of manure and/or organic waste, as well as enhanced land and crop management.
一実施形態において、本方法の畜産的態様は、家畜の消化、糞尿及び高度に濃縮された大量生産から生じるGHG排出を削減するやり方で、家畜動物の健康及び/又は生産性を増進させることによって、家畜産業のカーボンフットプリントを削減する。 In one embodiment, the husbandry aspect of the method is performed by promoting the health and/or productivity of livestock animals in a manner that reduces GHG emissions resulting from livestock digestion, manure, and highly concentrated mass production. , reducing the carbon footprint of the livestock industry.
これらの利益には、例えば、改善された飼料効率、結果として改善された動物の健康及び生殖能力、改善された肉及び乳製品の量及び栄養品質、ならびに輸送される穀物等の高カーボンフットプリント飼料作物への依存性の削減が含まれ得る。改善された飼料効率の1つの具体的かつ重要な利点は、飼料窒素使用量の増加であり、これは、消化器系で生成されるアンモニア及び亜酸化窒素、及び家畜の廃棄物の減少をもたらす。 These benefits include, for example, improved feed efficiency, resulting improved animal health and reproductive performance, improved meat and dairy quantities and nutritional quality, and a higher carbon footprint of transported grain, etc. This may include reducing dependence on forage crops. One specific and important benefit of improved feed efficiency is an increase in feed nitrogen usage, which results in a reduction in ammonia and nitrous oxide produced in the digestive system and in livestock waste. .
いくつかの実施形態において、本発明の方法は、カーボンクレジット使用量を削減するために、畜産家又は家畜飼料提供者によって利用され得る。このように、特定の実施形態において、本方法は、当該技術分野における標準的な技術を使用して、二酸化炭素及び/又は他の有害な大気ガス、及び/又はその前駆体(例えば、窒素及び/又はアンモニア)の生成の削減に対する方法の効果を評価するための測定を行うことをさらに含むことができる。 In some embodiments, the methods of the invention may be utilized by livestock producers or livestock feed providers to reduce carbon credit usage. Thus, in certain embodiments, the method uses standard techniques in the art to remove carbon dioxide and/or other harmful atmospheric gases, and/or their precursors (e.g., nitrogen and The method may further include performing measurements to evaluate the effectiveness of the method for reducing the production of (or ammonia).
測定は、農地の区域への微生物ベースの組成物の適用後の特定の時点で行うことができる。いくつかの実施形態において、測定は、約1週間以下、2週間以下、3週間以下、4週間以下、30日以下、60日以下、90日以下、120日以下、180日以下、及び/又は1年以下経ってから行われる。 Measurements can be taken at specific points in time after application of the microbial-based composition to an area of agricultural land. In some embodiments, the measurement takes about 1 week or less, 2 weeks or less, 3 weeks or less, 4 weeks or less, 30 days or less, 60 days or less, 90 days or less, 120 days or less, 180 days or less, and/or This will take place after less than a year.
さらに、測定は、経時的に繰り返すことができる。いくつかの実施形態において、測定は、毎日、毎週、毎月、隔月、半毎月、半毎年、及び/又は毎年繰り返される。 Furthermore, measurements can be repeated over time. In some embodiments, measurements are repeated daily, weekly, monthly, bimonthly, semi-monthly, semi-annually, and/or annually.
特定の実施形態において、GHG生成の評価は、その場所からのGHG排出を測定する形態をとることができる。ガスクロマトグラフィー及び電子捕獲は、一般に、実験室設定で試料を試験するために使用される。特定の実施形態において、GHG排出は、例えば、フラックス測定及び/又はイン・サイチュ土壌調査を使用して、現地で実施することもできる。フラックス測定は、土壌表面から大気へのガスの排出を、例えば、土壌の領域を囲むチャンバを使用して分析し、次いで、ある期間にわたってチャンバ内のガスの蓄積を観察することによってフラックスを推定する。プローブは、土壌ガスプロファイルを生成するために使用することができ、土壌中の特定の深さにおける対象ガスの濃度の測定を開始し、プローブと周囲表面条件との間で直接比較する(Brummell and Siciliano 2011,118)。 In certain embodiments, assessing GHG production can take the form of measuring GHG emissions from the location. Gas chromatography and electron capture are commonly used to test samples in laboratory settings. In certain embodiments, GHG emissions can also be performed on-site using, for example, flux measurements and/or in-situ soil surveys. Flux measurements analyze the emission of gases from the soil surface to the atmosphere, for example using a chamber surrounding an area of soil, and then estimate the flux by observing the accumulation of gases in the chamber over a period of time. . The probe can be used to generate a soil gas profile, initiating a measurement of the concentration of the gas of interest at a particular depth in the soil and making a direct comparison between the probe and ambient surface conditions (Brummel and Siciliano 2011, 118).
GHG排出量の測定は、他の形態の直接排出量測定及び/又は燃料投入量の分析を含むこともできる。直接排出量測定は、例えば、汚染運転活動(例えば、燃料燃焼自動車)を特定すること、及び連続排出量監視システム(CEMS)を介してそれらの活動の排出量を直接測定することを含むことができる。燃料入力分析は、使用されるエネルギー資源の量(例えば、消費される電気、燃料、木材、バイオマス等の量)を計算すること、例えば、燃料源中の炭素含有量を決定すること、及びその炭素含有量を消費される燃料の量に適用して排出量を決定することを含むことができる。 GHG emissions measurements may also include other forms of direct emissions measurements and/or fuel input analysis. Direct emissions measurement can include, for example, identifying polluting driving activities (e.g., fuel-burning vehicles) and directly measuring the emissions of those activities via a continuous emissions monitoring system (CEMS). can. Fuel input analysis involves calculating the amount of energy resources used (e.g., the amount of electricity, fuel, wood, biomass, etc. consumed); e.g., determining the carbon content in the fuel source; The method may include applying carbon content to the amount of fuel consumed to determine emissions.
特定の実施形態において、作物が生育している場所、例えば、農業現場、作物、ソッド又は芝農場、牧草/草原又は森林の炭素含有量は、例えば、作物の地上及び/又は地下バイオマスを定量化することによって測定することができる。一般に、例えば、樹木の炭素濃度は、バイオマスの約40~50%であると仮定される。 In certain embodiments, the carbon content of the place where the crop is grown, e.g., an agricultural field, a crop, a sod or turf farm, a pasture/grassland or a forest, e.g. quantifies the above-ground and/or below-ground biomass of the crop. It can be measured by Generally, for example, the carbon concentration of trees is assumed to be about 40-50% of the biomass.
バイオマス定量化は、例えば、サンプル領域において植物を収穫し、乾燥前後の植物の異なる部分の重量を測定する形態をとることができる。バイオマスの定量化は、例えば、植物の幹の直径、高さ、体積、及び他の物理的パラメータを測定する等の非破壊的な観察方法を用いて実施することもできる。例えば、レーザープロファイリング及び/又はドローン解析等のリモート定量化も使用することができる。 Biomass quantification can take the form of, for example, harvesting a plant in a sample area and measuring the weight of different parts of the plant before and after drying. Quantification of biomass can also be performed using non-destructive observational methods, such as, for example, measuring the diameter, height, volume, and other physical parameters of the plant trunk. Remote quantification can also be used, for example laser profiling and/or drone analysis.
いくつかの実施形態において、その場所の炭素含有量について、サンプリング領域のリター、木質デブリ、及び/又は土壌の炭素含有量をサンプリング及び測定することをさらに含むことができる。特に、土壌は、例えば、乾燃を用いて分析して、全有機炭素(TOC)のパーセントを決定することができ、活性炭素を検出するための過マンガン酸カリウム酸化分析によって、及び炭素のパーセントをトン/エーカーに変換するための嵩密度測定(単位体積当たりの重量)によって分析することができる。 In some embodiments, the carbon content of the location can further include sampling and measuring the carbon content of litter, wood debris, and/or soil in the sampling area. In particular, soils can be analyzed using, for example, dry combustion to determine percent total organic carbon (TOC), by potassium permanganate oxidation analysis to detect activated carbon, and percent carbon. can be analyzed by bulk density measurements (weight per unit volume) to convert to tons/acre.
いくつかの実施形態において、家畜からのGHGレベルの測定は、例えば、ガス捕獲及び定量化、クロマトグラフィー、呼吸チャンバ(個々の動物によって呼出されるメタンの量を測定する)、及びイン・ビトロガス製造技術(制御された実験室及び微生物条件下で飼料を発酵して、乾物1g当たりに排出されるメタン及び/又は亜酸化窒素の量を測定する)を含む、当該技術分野で公知の方法に従って実施することができる(例えば、参照により本明細書に援用される非特許文献7を参照)。測定はまた、例えば、牛乳、糞便、及び/又は胃内容物をサンプリングし、例えば、DNAシークエンシング及び/又は細胞プレーティングを使用して、そこに存在するメタン生成微生物の数を決定することによって、動物における微生物集団を試験する形態であってもよい。 In some embodiments, measuring GHG levels from livestock can be performed using, for example, gas capture and quantification, chromatography, breathing chambers (which measure the amount of methane exhaled by an individual animal), and in vitro gas production. (fermenting the feed under controlled laboratory and microbial conditions and measuring the amount of methane and/or nitrous oxide emitted per gram of dry matter). (see, eg, Non-Patent Document 7, incorporated herein by reference). Measurements can also be made, for example, by sampling milk, feces, and/or stomach contents and determining the number of methanogenic microorganisms present therein, using, for example, DNA sequencing and/or cell plating. , may also be in the form of testing microbial populations in animals.
測定は、微生物ベースの組成物の適用後のある時点で行うことができる。いくつかの実施形態において、測定は、約1週間以下、2週間以下、3週間以下、4週間以下、30日以下、60日以下、90日以下、120日以下、180日以下、及び/又は1年以下の後に行われる。 Measurements can be taken at some point after application of the microbial-based composition. In some embodiments, the measurement takes about 1 week or less, 2 weeks or less, 3 weeks or less, 4 weeks or less, 30 days or less, 60 days or less, 90 days or less, 120 days or less, 180 days or less, and/or It is carried out after one year or less.
さらに、測定は、経時的に繰り返すことができる。いくつかの実施形態において、測定が毎日、毎週、毎月、隔月、半毎月、半毎年、及び/又は毎年繰り返される。 Furthermore, measurements can be repeated over time. In some embodiments, measurements are repeated daily, weekly, monthly, bimonthly, semi-monthly, semi-annually, and/or annually.
本発明による微生物の増殖
本発明は、微生物の培養及び微生物代謝産物及び/又は微生物増殖の他の副生成物の生成の方法を利用する。本発明はさらに、微生物の培養及び所望のスケールでの微生物代謝産物の生成に適した培養プロセスを利用する。これらの培養プロセスには、浸漬培養/発酵、固相発酵(SSF)、改変、ハイブリッド、及び/又はそれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。
Growth of Microorganisms According to the Invention The invention utilizes methods of culturing microorganisms and producing microbial metabolites and/or other by-products of microbial growth. The present invention further utilizes a culture process suitable for culturing microorganisms and producing microbial metabolites at the desired scale. These culture processes include, but are not limited to, submerged culture/fermentation, solid phase fermentation (SSF), modifications, hybrids, and/or combinations thereof.
本明細書中で使用される場合、「発酵」は、制御された条件下での細胞の培養又は増殖をいう。増殖は、好気性又は嫌気性であり得る。好ましい実施形態において、微生物は、SSF及び/又はその改変物を使用して増殖される。 As used herein, "fermentation" refers to the cultivation or growth of cells under controlled conditions. Growth can be aerobic or anaerobic. In a preferred embodiment, microorganisms are grown using SSF and/or modifications thereof.
一実施形態において、本発明は、バイオマス(例えば、生存細胞物質)、細胞外代謝産物(例えば、小分子及びタンパク質)、残留栄養素及び/又は細胞内成分(例えば、酵素及び他のタンパク質)を生成する材料及び方法を提供する。 In one embodiment, the invention produces biomass (e.g., viable cellular material), extracellular metabolites (e.g., small molecules and proteins), residual nutrients and/or intracellular components (e.g., enzymes and other proteins). The present invention provides materials and methods for doing so.
本発明に従って使用される微生物増殖容器は、工業的使用のための任意の発酵槽又は培養反応器とすることができる。一実施形態において、容器は、機能制御/センサを有してもよく、又はpH、酸素、圧力、温度、湿度、微生物密度及び/又は代謝産物濃度等の培養プロセスにおける重要な因子を測定するために機能制御/センサに接続されてもよい。 The microbial growth vessel used according to the invention can be any fermentor or culture reactor for industrial use. In one embodiment, the container may have functional controls/sensors or for measuring important factors in the culture process such as pH, oxygen, pressure, temperature, humidity, microbial density and/or metabolite concentration. may be connected to functional controls/sensors.
さらなる実施形態において、容器は、容器内の微生物の増殖(例えば、細胞数及び増殖期の測定)を監視することもできる。あるいは、毎日のサンプルを容器から採取し、希釈プレーティング技術等の当技術分野で公知の技術による計数に供してもよい。希釈プレーティングは、サンプル中の生物の数を推定するために使用される単純な技術である。また、この技術は、異なる環境又は処理を比較することができる指標を提供することもできる。 In further embodiments, the container can also monitor the growth of microorganisms within the container (eg, cell number and growth phase measurements). Alternatively, daily samples may be taken from the container and subjected to enumeration by techniques known in the art, such as dilution plating techniques. Dilution plating is a simple technique used to estimate the number of organisms in a sample. This technique can also provide metrics with which different environments or treatments can be compared.
一実施形態において、本方法は、窒素源を用いて培養を補充することを含む。窒素源は、例えば、硝酸カリウム、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、アンモニア、尿素、及び/又は塩化アンモニウムとすることができる。これらの窒素源は、単独で、又は2種以上の組み合わせで使用することができる。 In one embodiment, the method includes supplementing the culture with a nitrogen source. The nitrogen source can be, for example, potassium nitrate, ammonium nitrate, ammonium sulfate, ammonium phosphate, ammonia, urea, and/or ammonium chloride. These nitrogen sources can be used alone or in combination of two or more.
本方法は、増殖培養物に酸素化を提供することができる。一実施形態では、低酸素含有空気を除去し、酸素化空気を導入するために、空気の緩慢な動きを利用する。浸漬発酵の場合、酸素化空気は、液体の機械的撹拌のためのインペラー、及び液体中への酸素の溶解のために液体に気泡を供給するための空気スパージャーを含む機構を介して毎日補充される周囲空気であってもよい。 The method can provide oxygenation to a growing culture. In one embodiment, slow movement of air is utilized to remove hypoxic air and introduce oxygenated air. For immersion fermentation, oxygenated air is replenished daily via a mechanism that includes an impeller for mechanical agitation of the liquid, and an air sparger to supply air bubbles to the liquid for dissolution of oxygen in the liquid. It may be ambient air that is
本方法は、培養物に炭素源を補充することをさらに含むことができる。炭素源は、グルコース、スクロース、ラクトース、フルクトース、トレハロース、マンノース、マンニトール、及び/又はマルトース等の炭水化物;酢酸、フマル酸、クエン酸、プロピオン酸、リンゴ酸、マロン酸、及び/又はピルビン酸等の有機酸;エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、イソブタノール、及び/又はグリセロール等のアルコール;ダイズ油、キャノーラ油、米ぬか油、オリーブ油、トウモロコシ油、ヒマワリ油、ゴマ油、及び/又は亜麻仁油等の油脂等とすることができる。これらの炭素源は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The method can further include supplementing the culture with a carbon source. Carbon sources include carbohydrates such as glucose, sucrose, lactose, fructose, trehalose, mannose, mannitol, and/or maltose; acetic acid, fumaric acid, citric acid, propionic acid, malic acid, malonic acid, and/or pyruvate Organic acids; alcohols such as ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, isobutanol, and/or glycerol; soybean oil, canola oil, rice bran oil, olive oil, corn oil, sunflower oil, sesame oil, and/or linseed oil, etc. It can be oils and fats, etc. These carbon sources may be used alone or in combination of two or more.
一実施形態において、微生物の増殖因子及び微量栄養素が培地に含まれる。これは、それらが必要とするビタミンの全てを生成することができない微生物を増殖させる場合に特に好ましい。鉄、亜鉛、銅、マンガン、モリブデン及び/又はコバルトのような微量元素を含む無機栄養素もまた、培地に含めてもよい。さらに、ビタミン、必須アミノ酸、及び微量元素の源は、例えば、トウモロコシ粉等の穀粉又はミールの形態で、又は酵母エキス、ジャガイモエキス、牛エキス、ダイズエキス、バナナ皮エキス等のエキスの形態で、又は精製された形態で含まれ得る。各種アミノ酸、例えば、タンパク質の生合成に有用な各種アミノ酸もまた含まれ得る。 In one embodiment, microbial growth factors and micronutrients are included in the medium. This is particularly preferred when growing microorganisms that cannot produce all of the vitamins they need. Mineral nutrients including trace elements such as iron, zinc, copper, manganese, molybdenum and/or cobalt may also be included in the medium. Additionally, sources of vitamins, essential amino acids and trace elements may be provided, for example, in the form of flour or meal, such as corn flour, or in the form of extracts, such as yeast extract, potato extract, cow extract, soybean extract, banana peel extract, or May be included in purified form. Various amino acids, such as those useful in protein biosynthesis, may also be included.
一実施形態において、無機塩も含まれていてもよい。使用可能な無機塩は、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸水素二ナトリウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、硫酸鉄、塩化鉄、硫酸マンガン、塩化マンガン、硫酸亜鉛、塩化鉛、硫酸銅、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、炭酸カルシウム、及び/又は炭酸ナトリウムとすることができる。これらの無機塩は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 In one embodiment, inorganic salts may also be included. Inorganic salts that can be used are potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, magnesium sulfate, magnesium chloride, iron sulfate, iron chloride, manganese sulfate, manganese chloride, zinc sulfate, lead chloride, and sulfuric acid. It can be copper, calcium chloride, sodium chloride, calcium carbonate, and/or sodium carbonate. These inorganic salts may be used alone or in combination of two or more.
いくつかの実施形態において、培養方法は、培養プロセスの前及び/又は間に、培地中に追加の酸及び/又は抗菌剤を付加することをさらに含んでもよい。抗菌剤又は抗生物質は、培養物を汚染から保護するために使用される。 In some embodiments, the culturing method may further include adding additional acid and/or antimicrobial agents into the medium before and/or during the culturing process. Antibacterial agents or antibiotics are used to protect cultures from contamination.
さらに、水中培養中の泡の形成及び/又は蓄積を防止するために、消泡剤を添加してもよい。 Additionally, antifoaming agents may be added to prevent foam formation and/or accumulation during underwater culture.
混合物のpHは、目的の微生物に適したものとすべきである。緩衝液と、炭酸塩及びリン酸塩等のpHレギュレータとを使用して、pHを好ましい値付近に安定化させてよい。金属イオンが高濃度で存在する場合、媒質中にキレート化剤を使用することが必要な場合がある。 The pH of the mixture should be suitable for the microorganism of interest. Buffers and pH regulators such as carbonates and phosphates may be used to stabilize the pH around desired values. When metal ions are present in high concentrations, it may be necessary to use chelating agents in the medium.
微生物は、プランクトンの形態で、又はバイオフィルムとして増殖させることができる。バイオフィルムの場合、容器は、その中に微生物をバイオフィルム状態で増殖させることができる基質を有していてよい。また、このシステムは、例えば、バイオフィルム増殖特性を、促進及び/又は改善する刺激(せん断力応力等)を加える能力を有してもよい。 Microorganisms can be grown in the form of plankton or as biofilms. In the case of biofilms, the container may have a substrate in which microorganisms can grow in biofilm conditions. The system may also have the ability to apply stimuli (such as shear stress) that promote and/or improve biofilm growth properties, for example.
一実施形態において、微生物の培養方法は、約5℃~約100℃、好ましくは、15℃~60℃、より好ましくは、25℃~50℃で実施される。さらなる実施形態において、培養は、一定温度で連続的に実施されてもよい。他の実施形態において、培養は、変化する温度にさらされてもよい。 In one embodiment, the method for culturing microorganisms is carried out at about 5°C to about 100°C, preferably 15°C to 60°C, more preferably 25°C to 50°C. In further embodiments, culturing may be carried out continuously at a constant temperature. In other embodiments, the culture may be exposed to varying temperatures.
一実施形態において、方法及び培養プロセスで使用される装置は無菌である。反応器/容器のような培養装置は、滅菌ユニット、例えば、オートクレーブから分離されていてもよいが、それに接続されてもよい。また、培養装置は、接種を開始する前にイン・サイチュで滅菌する滅菌ユニットを有してもよい。空気は、当技術分野で公知の方法によって滅菌することができる。例えば、周囲空気は容器内に導入される前に、少なくとも1つのフィルタを通過することができる。他の実施形態において、培地は、低温殺菌されてもよく、又は、任意で、熱を全く加えなくてもよく、低水分活性及び低pHの使用が、望ましくない細菌増殖を制御するために利用されてもよい。 In one embodiment, the method and equipment used in the culture process are sterile. The culture device, such as a reactor/vessel, may be separate from the sterilization unit, eg an autoclave, but may also be connected to it. The culture device may also have a sterilization unit for sterilizing in situ before starting inoculation. Air can be sterilized by methods known in the art. For example, ambient air can pass through at least one filter before being introduced into the container. In other embodiments, the medium may be pasteurized or, optionally, no heat may be applied, and the use of low water activity and low pH is utilized to control undesirable bacterial growth. may be done.
一実施形態において、本発明は、例えば、バイオサーファクタント、酵素、タンパク質、エタノール、乳酸、ベータ-グルカン、ペプチド、代謝中間体、多価不飽和脂肪酸、及び脂質等の微生物代謝産物を、増殖及び代謝産物生成に適切な条件下で培養することによって、生成する方法をさらに提供し、任意で、代謝産物を精製する。本方法によって生成される代謝産物量は、例えば、少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、又は90%とすることができる。 In one embodiment, the present invention provides methods for controlling microbial metabolites such as, for example, biosurfactants, enzymes, proteins, ethanol, lactic acid, beta-glucan, peptides, metabolic intermediates, polyunsaturated fatty acids, and lipids during growth and metabolism. Further provided are methods of producing, and optionally purifying, the metabolite by culturing under conditions suitable for product production. The amount of metabolite produced by the method can be, for example, at least 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, or 90%.
目的の微生物によって生成される微生物増殖副生成物は、微生物中に保持される、又は増殖培地中に分泌されてよい。培地は、微生物増殖副生成物の活性を安定化する化合物を含有していてもよい。 Microbial growth by-products produced by the microorganism of interest may be retained within the microorganism or secreted into the growth medium. The medium may contain compounds that stabilize the activity of microbial growth byproducts.
発酵培地のバイオマス含有量は、例えば、5g/l~180g/l以上、又は10g/l~150g/lであってよい。 The biomass content of the fermentation medium may be, for example, from 5 g/l to 180 g/l or more, or from 10 g/l to 150 g/l.
細胞濃度は、例えば、少なくとも1×106~1×1013、1×107~1×1012、1×108~1×1011、又は1×109~1×1010CFU/mlであってよい。 The cell concentration is, for example, at least 1×10 6 to 1×10 13 , 1×10 7 to 1×10 12 , 1×10 8 to 1×10 11 , or 1×10 9 to 1×10 10 CFU/ml. It may be.
微生物の培養及び微生物副生成物の生成の方法及び装置は、バッチ、準連続処理、又は連続処理で実施することができる。 The methods and apparatus for culturing microorganisms and producing microbial byproducts can be carried out in batch, semi-continuous, or continuous processes.
一実施形態において、微生物培養組成物の全てが、培養の完了時に(例えば、所望の細胞密度、又は特定の代謝産物の密度を達成した際に)除去される。このバッチ手順において、全く新しいバッチは、第1のバッチの採取時に開始される。 In one embodiment, all of the microbial culture composition is removed upon completion of the culture (eg, upon achieving a desired cell density or density of a particular metabolite). In this batch procedure, a completely new batch is started at the time the first batch is taken.
他の実施形態において、発酵生成物の一部のみが、任意の時点で除去される。この実施形態において、生細胞、胞子、分生子、菌糸及び/又は菌糸体を有するバイオマスは、新しい培養バッチのための接種物として容器内に残る。除去される組成物は、無細胞培地であるか、又は細胞、胞子、もしくは他の生殖繁殖体、及び/又はそれらの組み合わせを含むことができる。このようにして、準連続システムが形成される。 In other embodiments, only a portion of the fermentation product is removed at any time. In this embodiment, the biomass with live cells, spores, conidia, hyphae and/or mycelium remains in the vessel as inoculum for a new culture batch. The composition to be removed may be a cell-free medium or may include cells, spores, or other reproductive propagules, and/or combinations thereof. In this way, a quasi-continuous system is formed.
利点を挙げると、本方法は、複雑な設備や高いエネルギー消費を必要としない。目的の微生物は、現場で小規模又は大規模に培養され、さらに、それらの培地と混合されていても利用することができる。 Advantages include that the method does not require complex equipment or high energy consumption. The microorganism of interest can be cultivated on-site on a small scale or large scale, and can also be used even if it is mixed with the culture medium.
利点を挙げると、微生物ベースの生成物が、遠隔地で生成できることである。微生物増殖施設は、例えば、太陽光、風力及び/又は水力を利用することによって、オフグリッドで操作することができる。 An advantage is that microbial-based products can be produced remotely. Microbial growth facilities can be operated off-grid, for example by utilizing solar, wind and/or water power.
微生物ベースの生成物の調製
本発明はさらに、所望の結果を達成するために実際に適用される生成物である「微生物ベースの生成物」を提供する。微生物ベースの生成物は、単に、微生物培養プロセスから収穫された微生物ベースの組成物とすることができる。あるいは、微生物ベースの生成物は、添加されたさらなる成分を含んでいてもよい。これらの追加の成分は、例えば、安定剤、緩衝剤、水、塩分溶液等の適切な担体、又は任意の他の適切な担体、さらなる微生物増殖をサポートするための添加された栄養素、非栄養増殖エンハンサー、及び/又はそれが適用される環境中の微生物及び/又は組成物の追跡を容易にする薬剤を含むことができる。また、微生物ベースの生成物は、微生物ベースの組成物の混合物を含んでいてもよい。また、微生物ベースの生成物は、これらに限定されるものではないが、濾過、遠心分離、溶解、乾燥、精製等のような、何らかの方法で処理された微生物ベースの組成物の1つ以上の成分を含んでもよい。
Preparation of Microbial-Based Products The present invention further provides "microbial-based products," which are products that are applied in practice to achieve desired results. A microbial-based product can simply be a microbial-based composition harvested from a microbial culture process. Alternatively, the microbial-based product may include additional ingredients added. These additional ingredients may include, for example, stabilizers, buffers, water, suitable carriers such as salt solutions, or any other suitable carriers, added nutrients to support further microbial growth, non-nutritive growth. It may include an enhancer and/or an agent that facilitates the tracking of microorganisms and/or compositions in the environment to which it is applied. The microbial-based product may also include a mixture of microbial-based compositions. Microbial-based products also include one or more of the microbial-based compositions that have been processed in some way, such as, but not limited to, filtration, centrifugation, dissolution, drying, purification, etc. It may also contain ingredients.
本発明の1つの微生物ベースの生成物は、単に、微生物、及び/又は微生物及び/又は残留栄養素により生成された微生物代謝産物を含有する発酵培地である。発酵生成物は、抽出や精製することなく直接用いてよい。所望であれば、抽出や精製は、標準的な抽出及び/又は精製方法又は文献に記載された技術を用いて容易に行うことができる。 One microbial-based product of the invention is simply a fermentation medium containing microorganisms and/or microbial metabolites produced by the microorganisms and/or residual nutrients. Fermentation products may be used directly without extraction or purification. Extraction and purification, if desired, can be readily accomplished using standard extraction and/or purification methods or techniques described in the literature.
微生物ベースの生成物中の微生物は、活性又は不活性形態、又は栄養細胞、生殖胞子、分生子、菌糸、菌糸体、又は任意の他の形態の微生物繁殖体の形態であってもよい。また、微生物ベースの生成物は、微生物のこれらの形態のいずれかの組み合わせを含有してもよい。 The microorganisms in the microorganism-based product may be in active or inactive form, or in the form of vegetative cells, reproductive spores, conidia, hyphae, mycelium, or any other form of microbial propagation. Microbial-based products may also contain combinations of any of these forms of microorganisms.
一実施形態において、異なる微生物株を、別々に増殖させ、次いで一緒に混合して、微生物ベースの生成物を生成する。微生物は、任意で、混合前に増殖させ乾燥させた培地と混合することができる。 In one embodiment, different microbial strains are grown separately and then mixed together to produce a microbial-based product. The microorganisms can optionally be mixed with the grown and dried medium prior to mixing.
一実施形態において、異なる株は一緒に混合されず、植物及び/又はその環境に、別個の微生物ベースの生成物として適用される。 In one embodiment, the different strains are not mixed together and are applied to the plant and/or its environment as separate microbial-based products.
微生物ベースの生成物は、さらなる安定化、保存、及び貯蔵なしに用いてよい。利点を挙げると、これらの微生物ベースの生成物の直接使用によって、微生物の高い生存率が保たれ、外来エージェント及び望ましくない微生物からの汚染の可能性が削減され、微生物増殖副生成物の活性が維持される。 Microbial-based products may be used without further stabilization, preservation, and storage. Among the advantages, the direct use of these microbial-based products preserves high microbial viability, reduces the possibility of contamination from foreign agents and undesirable microorganisms, and reduces the activity of microbial growth by-products. maintained.
増殖容器から微生物ベースの組成物を収穫する際、収穫された生成物を容器に入れたり、使用のために輸送されるときに、さらなる成分を添加することができる。添加剤は、例えば、緩衝剤、担体、同じ又は異なる施設で生成された他の微生物ベースの組成物、粘度調整剤、保存剤、微生物増殖のための栄養剤、界面活性剤、乳化剤、滑沢剤、溶解度制御剤、追跡剤、溶媒、殺生物剤、抗生物質、pH調節剤、キレート剤、安定剤、超耐性剤、他の微生物及びそのような調製物に慣用的に使用される他の適切な添加剤とすることができる。 When harvesting a microbial-based composition from a growth vessel, additional ingredients can be added when the harvested product is placed in the vessel or transported for use. Additives include, for example, buffers, carriers, other microbial-based compositions produced in the same or different facilities, viscosity modifiers, preservatives, nutrients for microbial growth, surfactants, emulsifiers, lubricants. agents, solubility control agents, tracers, solvents, biocides, antibiotics, pH modifiers, chelating agents, stabilizers, superresistant agents, other microorganisms and other agents conventionally used in such preparations. It can be a suitable additive.
一実施形態において、有機酸及びアミノ酸又はそれらの塩を含む緩衝剤を添加することができる。好適な緩衝剤としては、クエン酸塩、グルコン酸塩、酒石酸塩、リンゴ酸塩、酢酸塩、乳酸塩、シュウ酸塩、アスパラギン酸塩、マロン酸塩、グルコヘプトン酸塩、ピルビン酸塩、ガラクタラート、グルカル酸塩、タルトロナート、グルタミン酸塩、グリシン、リジン、グルタミン、メチオニン、システイン、アルギニン及びそれらの混合物が挙げられる。リン酸及び亜リン酸又はそれらの塩が用いられてもよい。合成緩衝液は、用いるのに好適であるが、有機及びアミノ酸やそれらの塩のような天然緩衝剤を用いるのが好ましい。 In one embodiment, a buffer containing an organic acid and an amino acid or a salt thereof can be added. Suitable buffering agents include citrate, gluconate, tartrate, malate, acetate, lactate, oxalate, aspartate, malonate, glucoheptonate, pyruvate, galactate. , glucarate, tartronate, glutamate, glycine, lysine, glutamine, methionine, cysteine, arginine and mixtures thereof. Phosphoric acid and phosphorous acid or their salts may also be used. Although synthetic buffers are suitable for use, it is preferred to use organic and natural buffers such as amino acids and their salts.
さらなる実施形態において、pH調節剤として、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、炭酸又は重炭酸カリウム、塩酸、硝酸、硫酸又は混合物が挙げられる。 In further embodiments, pH adjusting agents include potassium hydroxide, ammonium hydroxide, potassium carbonate or bicarbonate, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid or mixtures.
微生物ベースの組成物のpHは、目的の微生物に適したものとする。好ましい実施形態において、組成物のpHは、約3.5~7.0、約4.0~6.5、又は約5.0である。 The pH of the microorganism-based composition will be appropriate for the microorganism of interest. In preferred embodiments, the pH of the composition is about 3.5-7.0, about 4.0-6.5, or about 5.0.
一実施形態において、塩の水性調製物、例えば、重炭酸ナトリウム又は炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、重リン酸ナトリウムのような追加の成分を、処方に含めることができる。 In one embodiment, additional ingredients such as aqueous preparations of salts, eg, sodium bicarbonate or carbonate, sodium sulfate, sodium phosphate, sodium biphosphate, can be included in the formulation.
特定の実施形態において、植物部分へ生成物を長く付着させるために、付着性物質を組成物に添加することができる。例えば、キサンタンガム、グアーガム、レバン、キシリナン、ゲランガム、カードラン、プルラン、デキストラン等の荷電高分子又は多糖ベースの物質等の高分子を使用することができる。 In certain embodiments, adhesive substances can be added to the composition to provide prolonged adhesion of the product to plant parts. For example, charged polymers such as xanthan gum, guar gum, levan, xylinan, gellan gum, curdlan, pullulan, dextran or polysaccharide-based materials can be used.
好ましい実施形態において、市販等級のキサンタンガムが、付着剤として使用される。ガムの濃度は、市販製品中のガムの含有量に基づいて選択するものとする。キサンタンガムが高純度である場合、0.001%(w/vキサンタンガム/溶液)で十分である。 In a preferred embodiment, commercial grade xanthan gum is used as the adhesive. The concentration of gum shall be selected based on the content of gum in commercial products. If the xanthan gum is of high purity, 0.001% (w/v xanthan gum/solution) is sufficient.
一実施形態において、グルコース、グリセロール及び/又はグリセリンを、微生物ベースの生成物に添加して、例えば、貯蔵及び輸送中の浸透圧のために機能させることができる。一実施形態において、糖蜜を含むことができる。 In one embodiment, glucose, glycerol and/or glycerin can be added to the microbial-based product to serve, for example, for osmotic pressure during storage and transportation. In one embodiment, molasses can be included.
一実施形態において、プレバイオティクスは、微生物増殖を増進するために、微生物ベースの生成物に添加、及び/又は同時に適用することができる。好適なプレバイオティクスとしては、例えば、ケルプ抽出物、フルボ酸、キチン、フミン酸塩及び/又はフミン酸が挙げられる。特定の実施形態において、適用されるプレバイオティクスの量は、約0.1L/エーカー~約0.5L/エーカー、又は約0.2L/エーカー~約0.4L/エーカーである。 In one embodiment, prebiotics can be added to and/or applied simultaneously to microbial-based products to enhance microbial growth. Suitable prebiotics include, for example, kelp extract, fulvic acid, chitin, humates and/or humic acid. In certain embodiments, the amount of prebiotics applied is about 0.1 L/acre to about 0.5 L/acre, or about 0.2 L/acre to about 0.4 L/acre.
一実施形態において、微生物接種及び増殖を増進するために、特定の栄養素が、微生物ベースの生成物に添加、及び/又はそれと同時に適用される。これらは、例えば、水溶性炭酸カリウム(K2O)、マグネシウム、硫黄、ホウ素、鉄、マンガン、及び/又は亜鉛を含むことができる。栄養素は、例えば、水酸化カリウム、硫酸マグネシウム、ホウ酸、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、及び/又は硫酸亜鉛から誘導することができる。 In one embodiment, certain nutrients are added to and/or applied simultaneously to the microbial-based product to enhance microbial inoculation and growth. These can include, for example, water-soluble potassium carbonate (K2O), magnesium, sulfur, boron, iron, manganese, and/or zinc. Nutrients can be derived from, for example, potassium hydroxide, magnesium sulfate, boric acid, ferrous sulfate, manganese sulfate, and/or zinc sulfate.
任意で、生成物は、使用前に貯蔵することができる。貯蔵時間は、短いのが好ましい。従って、貯蔵時間は、60日未満、45日未満、30日未満、20日未満、15日未満、10日未満、7日未満、5日未満、3日未満、2日未満、1日未満、又は12時間未満であってよい。好ましい実施形態において、生細胞が生成物中に存在する場合、生成物は、例えば、20℃、15℃、10℃、又は5℃未満等の低温で貯蔵される。 Optionally, the product can be stored prior to use. Preferably, the storage time is short. Therefore, storage time is less than 60 days, less than 45 days, less than 30 days, less than 20 days, less than 15 days, less than 10 days, less than 7 days, less than 5 days, less than 3 days, less than 2 days, less than 1 day, Or it may be less than 12 hours. In preferred embodiments, if live cells are present in the product, the product is stored at low temperatures, such as, for example, below 20°C, 15°C, 10°C, or 5°C.
微生物由来生成物の現地生産
本発明の特定の実施形態において、微生物増殖施設で、所望のスケールで、目的とする新鮮な高密度の微生物及び/又は微生物増殖副生成物を生成する。微生物増殖施設は、適用場所又はその近くに位置していてもよい。この施設は、バッチ培養、準連続培養、又は連続培養で、高密度の微生物ベースの組成物を生成する。
On-Site Production of Microbial-Derived Products In certain embodiments of the invention, desired fresh, high-density microorganisms and/or microbial growth by-products are produced at a desired scale in a microbial growth facility. Microbial growth facilities may be located at or near the site of application. This facility produces high-density microbial-based compositions in batch, semi-continuous, or continuous cultures.
本発明の微生物増殖施設は、微生物ベースの生成物が使用される場所(例えば、家畜の牧場)に配置することができる。例えば、微生物増殖施設は、使用場所から300、250、200、150、100、75、50、25、15、10、5、3、又は1マイル未満であってもよい。 The microbial growth facility of the present invention can be located where microbial-based products are used (eg, livestock farms). For example, the microbial growth facility may be less than 300, 250, 200, 150, 100, 75, 50, 25, 15, 10, 5, 3, or 1 mile from the site of use.
微生物ベースの生成物は、従来の微生物生成の微生物安定化、保存、貯蔵、及び輸送プロセスに頼ることなく、現地で生成することができるので、非常に高密度の微生物を生成することができ、それによって、現地適用で使用するのに必要な微生物ベースの生成物が小容量で済む、又は所望の効力を達成するために必要な場合に、非常に高密度の微生物の適用が可能となる。これは、縮小されたバイオリアクター(例えば、小さい発酵容器、少ない供給の出発材料、栄養素及びpH調節剤)を可能にし、システムを効率的にし、細胞を安定化させるか、又はそれらの培養培地からそれらを分離する必要性を排除することができる。また、微生物ベースの生成物の現地生産は、生成物中への増殖培地の包含も容易にする。培地は、発酵の間に生成された、現地使用に特に適した薬剤を含有することができる。 Microbial-based products can be produced on-site without resorting to the microbial stabilization, preservation, storage, and transportation processes of traditional microbial production, allowing for the production of very high microbial densities; Thereby, only small volumes of microorganism-based products are required for use in field applications, or the application of very high densities of microorganisms is possible where necessary to achieve the desired efficacy. This allows for downsized bioreactors (e.g., smaller fermentation vessels, fewer supplies of starting materials, nutrients and pH regulators), making the system more efficient, and stabilizing cells or removing them from their culture media. The need to separate them can be eliminated. Local production of microbial-based products also facilitates the inclusion of growth media into the products. The medium may contain drugs produced during fermentation that are particularly suitable for local use.
現地生産される高密度で、頑強な微生物培養物は、サプライチェーンにしばらく置かれたものよりも、現場においてより有効である。本発明の微生物ベースの生成物は、発酵増殖培地に存在する代謝産物や栄養素から細胞が分離された、従来の生成物に比べて、特に有利である。輸送時間が減じたことにより、現地の要求により必要とされる時間と量で、微生物及び/又はその代謝産物の新鮮なバッチの生成と分配が可能となる。 Dense, robust microbial cultures produced locally are more effective in the field than those that have been sitting in the supply chain for some time. The microbial-based products of the present invention are particularly advantageous compared to conventional products in which cells are separated from the metabolites and nutrients present in the fermentation growth medium. The reduced transport time allows the production and distribution of fresh batches of microorganisms and/or their metabolites in the time and quantities required by local requirements.
本発明の微生物増殖施設は、微生物それ自体、微生物代謝産物及び/又は微生物が増殖する媒質の他の成分を含む、新鮮な微生物ベースの組成物を生成する。所望であれば、組成物は、高密度の栄養細胞、繁殖体、又は栄養細胞と繁殖体との混合物を有することができる。 The microbial growth facility of the present invention produces fresh microbial-based compositions that include the microorganism itself, microbial metabolites, and/or other components of the medium in which the microorganism grows. If desired, the composition can have a high density of vegetative cells, propagules, or a mixture of vegetative cells and propagules.
一実施形態において、微生物増殖設備は、微生物ベースの生成物が用いられる場所(例えば、カンキツ園)又はその近傍、好ましくは、300マイル以内、より好ましくは、200マイル以内、さらに好ましくは、100マイル以内に配置される。利点を挙げると、組成物は、特定の場所での使用に合わせることができる。微生物ベースの組成物の処方及び効力は、適用時に、例えば、処置される土壌のタイプ、植物及び/又は作物;組成物が適用されるときの季節、気候及び/又は時節;利用される適用様式及び/又は速度等、特定の現地条件に合わせてカスタマイズすることができる。 In one embodiment, the microbial growth facility is located at or near the location where the microbial-based product is used (e.g., a citrus orchard), preferably within 300 miles, more preferably within 200 miles, and even more preferably within 100 miles. placed within. Advantageously, the composition can be tailored for use at a particular location. The formulation and efficacy of microbial-based compositions depend upon application, e.g., the type of soil, plants and/or crops to be treated; the season, climate and/or time of day when the composition is applied; the mode of application utilized; It can be customized to specific local conditions, such as speed and/or speed.
分散微生物増殖施設は、遠方の工業規模の生産者に頼っている現在の問題に対する解決策を提供する点で有利である。その問題とは、上流処理遅延、サプライチェーンボトルネック、不適切な保管、タイムリーな配達や、例えば、生きた細胞の数の多い生成物や、微生物が元々増殖した結合培地や代謝物の適用の妨げとなるその他不測の事態の影響を、製品品質が受けることである。 Distributed microbial growth facilities are advantageous in that they provide a solution to the current problems of relying on remote industrial scale producers. Issues include upstream processing delays, supply chain bottlenecks, inadequate storage, timely delivery and application of products with high numbers of living cells, binding media and metabolites in which microorganisms were originally grown. Product quality is affected by other unforeseen circumstances that impede product quality.
さらに、組成物を現地生成することによって、処方及び効力を、リアルタイムで、特定の場所及び適用時に存在した状態に対して調節することができる。これは、中央の場所であらかじめ作製され、例えば、特定の場所について最良でない設定比や処方を有する組成物に比べ利点を与える。 Furthermore, by producing the composition on-site, the formulation and potency can be adjusted in real time to the particular location and conditions existing at the time of application. This provides an advantage over compositions that are prefabricated at a central location and have, for example, set ratios or formulations that are not optimal for a particular location.
微生物増殖設備は、行先の地理との相乗効果を改善するために、微生物ベースの生成物をそれに合わせて調整できることにより、製造汎用性を与える。利点を挙げると、好ましい実施形態において、本発明のシステムは、自然発生の現地微生物及びその代謝副生成物の力を抑えて、GHG管理を改善することができる。 Microbial growth facilities provide manufacturing versatility by being able to tailor microbial-based products to improve synergy with destination geography. Advantageously, in preferred embodiments, the system of the present invention can reduce the power of naturally occurring local microorganisms and their metabolic by-products to improve GHG management.
個々の容器の培養時間は、例えば、1日~7日以上であってもよい。培養生成物は、数多くの異なるやり方のいずれかにより採取することができる。 The culture time for each container may be, for example, 1 day to 7 days or more. Culture products can be harvested in any of a number of different ways.
例えば、発酵の24時間以内の現地生成と分配の結果、純粋な高細胞密度の組成物と実質的に低い運搬コストとなる。より効率的で強力な微生物接種の開発における急速な発展が見込まれることを考慮すると、消費者は、即時に微生物ベースの生成物を分配するという恩恵が受けられる。 For example, on-site production and distribution within 24 hours of fermentation results in a pure, high cell density composition and substantially lower transportation costs. Given the expected rapid progress in the development of more efficient and potent microbial inocula, consumers can benefit from immediate dispensing of microbial-based products.
実施例
本発明及びその多くの利点は、例示として与えられる以下の実施例からより深く理解され得る。以下の実施例は、本発明の方法、用途、実施形態及び変形のいくつかを例示するものである。それらは、本発明を限定するものではない。本発明に関して、多くの変更及び修正を行うことができる。
EXAMPLES The invention and its many advantages may be better understood from the following examples, given by way of illustration. The following examples illustrate some of the methods, applications, embodiments, and variations of the present invention. They do not limit the invention. Many changes and modifications can be made to the invention.
実施例1-低カーボンフットプリント家畜
図1に、操作全体のカーボンフットプリントを削減するやり方で、家畜をどのように生産することができるかの一実施形態のフローチャート100を示す。
Example 1 - Low Carbon Footprint Livestock Figure 1 shows a
本方法(05、10、11、11a、11b、12)の農業的態様の一部として、選択した微生物ベースの土壌処理が、農地に適用される(10)。いくつかの任意の実施形態において、農地は、予め野焼き(05)されていて、植生及び/又は土壌再生が必要とされている。 As part of the agricultural aspect of the method (05, 10, 11, 11a, 11b, 12), selected microbial-based soil treatments are applied to agricultural land (10). In some optional embodiments, the farmland has been previously burnt (05) and requires revegetation and/or soil regeneration.
生成物を適用する(10)結果として、生成物の微生物は、根圏及び植物根に定着し、土壌中の栄養素及び水分含有量/分散を相乗的に増進し、植物の健康及び成長を増進し、農地で成長する植物の植物タンパク質含有量を改善する(11)有益な代謝産物を生成する。利点を挙げると、これは、大気中のGHGの削減に寄与する(30)、肥料使用量の削減(11a)及び土壌及び植物体中の炭素隔離の増進(11b)をもたらす。 As a result of applying the product (10), the product's microorganisms colonize the rhizosphere and plant roots, synergistically increasing nutrient and water content/dispersion in the soil and enhancing plant health and growth. and produce beneficial metabolites (11) that improve the plant protein content of plants grown in agricultural fields. Among the benefits, this contributes to the reduction of GHGs in the atmosphere (30), reduces fertilizer usage (11a) and increases carbon sequestration in soil and plants (11b).
本方法(12、20、20a、20b)の畜産的態様の一部として、家畜動物には、動物が植物体を摂取できるように(20)、微生物ベースの土壌処理組成物(10)で処理された農地で成長した植物体が提供される。これは、土壌処理組成物の適用(10)によって提供される利益(11)を有する農地の自由範囲放牧の形成であり得る。この代わりに、又は追加的に、家畜動物に、農地から収穫された飼い葉又は飼料を提供することができる(12)。 As part of the husbandry aspect of the present method (12, 20, 20a, 20b), livestock animals are treated with a microbial-based soil treatment composition (10) to enable them to consume plant matter (20). Plants grown on cultivated farmland are provided. This can be the formation of free-range grazing of agricultural land with the benefits (11) provided by the application (10) of soil treatment compositions. Alternatively or additionally, livestock animals can be provided with fodder or feed harvested from agricultural fields (12).
本方法(20)に従って生成された植物体を消費する結果として、動物の飼料効率を改善することができ、これは、例えば、製造された肉及び乳製品の量及び品質に関して、飼料の必要量が少なくなり、動物の生産性が増すことを意味する。これにはまた、消化中の窒素利用の改善も含まれ、その結果、家畜廃棄物における亜酸化窒素及びアンモニアの排出が削減される(20a)。 As a result of consuming the plant material produced according to the present method (20), the feed efficiency of the animal can be improved, e.g. with respect to the quantity and quality of meat and dairy products produced, the feed requirements This means that the animal's productivity will increase. This also includes improving nitrogen utilization during digestion, resulting in reduced nitrous oxide and ammonia emissions in livestock waste (20a).
利点を挙げると、本方法に従って生産された家畜動物及び/又は飼料作物を利用することによって、本方法は、家畜飼料のみのために生産されたトウモロコシ、小麦、大麦及びオーツ麦等の高カーボンフットプリント穀物作物への依存性を減じることを可能にする(20b)。畜産業のカーボンフットプリントの削減(30)に役立つことに加えて、これはまた、穀物ベースの食餌を与えられているウシに必要とされる抗生物質(例えば、イオノフォア)への依存性を削減するのにも役立ち得る。 Advantageously, by utilizing livestock animals and/or feed crops produced according to the method, the method can reduce the high carbon footprint of crops such as corn, wheat, barley and oats produced solely for livestock feed. Enables reducing dependence on printed grain crops (20b). In addition to helping reduce the carbon footprint of livestock farming (30), this also reduces the dependence on antibiotics (e.g., ionophores) required by cattle fed grain-based diets. It can also be helpful to
Claims (29)
前記農業的態様は、家畜に給餌するための植物が生育している、又は生育するであろう農地を、土壌栄養素及び水分含有量及び分散を増進し、植物の健康及び成長を増進し、植物タンパク質含有量を改善し、窒素に富む肥料の使用量を削減し、土壌の温室効果ガス排出を減らし、並びに/又は、土壌及び/若しくは植物体中の炭素隔離を増進する技術を用いて、耕作することを含み、
前記畜産的態様は、家畜動物が前記植物を摂取するように、前記農地において生産された植物を家畜動物に利用可能にすることを含み、
前記農業的態様は、伝統的な農業技術と比較して温室効果ガスの排出を削減し、それによって家畜飼料及び/又は動物ベースの製品生産時のを削減する、方法。 A method for producing livestock with a low carbon footprint, including agricultural and livestock aspects,
The agricultural aspect improves the agricultural land on which plants for feeding livestock are or will grow, by increasing soil nutrient and water content and distribution, promoting plant health and growth, and improving plant Cultivation using techniques that improve protein content, reduce the use of nitrogen-rich fertilizers, reduce soil greenhouse gas emissions, and/or increase carbon sequestration in the soil and/or plants. including doing;
The husbandry aspect includes making plants produced in the farmland available to livestock animals so that the livestock animals ingest the plants;
A method wherein said agricultural aspect reduces greenhouse gas emissions compared to traditional agricultural techniques, thereby reducing livestock feed and/or animal-based product production.
葉の体積、茎の直径、幹の直径、根の成長、及び/又は植物の数の増加、
前記植物中のタンパク質含有量の増加、
前記土壌中の微生物バイオマスの増加、
土壌生物多様性の改善、及び
微生物による有機植物分泌物の取り込みの増加
をもたらす、請求項1に記載の方法。 The one or more microorganisms of said composition colonize the roots of said soil and/or plants growing in said soil, said colonization comprising:
increase in leaf volume, stem diameter, trunk diameter, root growth, and/or number of plants;
increasing protein content in said plant;
increasing microbial biomass in the soil;
2. The method of claim 1, resulting in improved soil biodiversity and increased uptake of organic plant secretions by microorganisms.
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