JP2023552061A - 大気中の炭素を隔離する方法及びその定量 - Google Patents

Abstract

本発明は、植物における炭素の利用及び貯蔵を増進すること、同様に、分解抵抗性有機ポリマーの形態での植物及び土壌物質における炭素の隔離を増加させることによって、温室効果ガス（ＧＨＧ）等の有害な大気ガスを削減する材料及び方法を提供する。

Description

関連出願を相互参照
本出願は、２０２０年１１月５日出願の米国仮出願第６３／１１０，０７０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。

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１１）。

二酸化炭素（ＣＯ_２）は、化石燃料（石炭、天然ガス及び油）、固形廃棄物、木材製品の燃焼により、そしてある化学反応、例えば、セメント製造の結果としても、大気に入る。二酸化炭素は、例えば、生物学的カーボンサイクルの一部としての、植物による吸収により、大気から除去される。

メタン（ＣＨ_４）は、石炭、天然ガス及び油の生成及び輸送中に放出される。メタンはまた、家畜動物の生産の結果としても放出され、家畜動物の消化器系の多くが、メタン生成微生物を含んでいる。さらに、その他農作業、ラグーンや都市固形廃棄物埋め立て地における有機廃棄物の腐敗によって、メタン排出がなされ得る。

亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）は、産業活動中や、化石燃料及び固形廃棄物の燃焼中に放出される。農業においては、窒素含有肥料の過剰適用や土壌管理慣行不良によってもまた、亜酸化窒素の放出増加につながり得る。

例えば、ハイドロフルオロカーボン、パーフルオロカーボン、六フッ化硫黄、三フッ化窒素を含むフッ素化ガスは、様々な工業プロセスから排出される、合成の、強力な温室効果ガスである（非特許文献１２）。

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、例えば、二酸化炭素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１１の、例えば、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、その他工業活動の実施により、大気中の温室効果ガスの量に、人間の活動が関与してきた。大気中に排出される温室効果ガスの多くは、１０年から数千年に及ぶ長期間にわたって存在し続ける。時が経つにつれて、これらのガスは、化学反応によって、又は大気から温室効果ガスを吸収する海洋及び草木等の排出吸収源によって、大気から除去される。

温室効果ガスはそれぞれ、異なる寿命及び大気中に熱を捕捉する異なる能力を有するため、かつ、異なるガスと比較できるようにするために、排出量は、通常、ガスの地球温暖化係数を用いて、二酸化炭素当量に変換される。これは、排出された後、どの位の所定量のガスが、１００年にわたって、地球温暖化に寄与するか推定することによって測定される。

これらの考慮に基づいて、ＥＰＡは、「放射強制力」とも呼ばれる温室効果ガスにより生じる加熱の影響は、１９９０年以来約３７％増加していると決定した（非特許文献１１の１６）。

全ての主要温室効果ガスの地球排出量は、１９９０～２０１０年の間に増加しているが、合計地球規模排出の約四分の三を占める二酸化炭素の正味排出量は、４２％増加し、メタンの排出は約１５％増加、フッ素化ガスは二倍、亜酸化窒素の排出は約９％増加している（非特許文献１１の１４）。

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。

カーボンクレジットシステムの１つの目標は、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。

大気ＣＯ_２レベルを削減するための１つの戦略は、炭素隔離、又は、例えば、大気から土壌有機物への炭素の移動である。炭素は、地球の生物圏、土壌圏、水圏、岩石圏及び大気圏中で交換され、（１）生物圏の生存生物及び死滅生物中の有機分子として、（２）大気中のＣＯ_２として、（３）土壌中の有機物として、（４）化石燃料及び岩石圏中の石灰岩、苦灰石、白亜等の堆積岩として、及び（５）海洋中の溶解ＣＯ_２及び海洋生物の炭酸カルシウム殻として主要吸収源（sink）に貯蔵される（例えば、非特許文献８を参照）。

炭素吸収源の性質に応じて、炭素隔離は、いくつかのやり方、すなわち、炭酸塩／重炭酸塩の形態のＣＯ_２を溶解ミネラル及び塩と結合して、炭酸カルシウムや炭酸マグネシウムのような化合物を形成することによって；太陽光を用いて、ＣＯ_２を空気及び水から結合して、植物組織に貯蔵されるグルコースを形成する植物光合成によって；炭素に富む分子を含む、地上及び地下の植物組織の量を増加させる植物バイオマス成長によって；そして、植物及び動物組織のバイオマスの、例えば、炭水化物、タンパク質、有機酸、フミン質、ろう、石炭、油及び天然ガス等の他の化合物への微生物分解によって間接的に行うことができる。

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地球温暖化は、急激な温度変動、全球降水量の増加、洪水及び干ばつ、ならびに、海面温度及び海面変化に寄与する恐れがあり、従って、温室効果ガス、特に、ＣＯ_２を削減して、悪影響を減速させる必要がある。

本発明は、温室効果ガス（ＧＨＧ）等の有害な大気ガスを削減する材料及び方法を提供する。特定の実施形態において、有害な大気ガスの削減は、植物中の炭素の利用及び貯蔵を増進すること、同様に、植物及び土壌物（soil matter）中の炭素の隔離を増加することにより達成される。

好ましい実施形態において、本発明は、大気二酸化炭素を削減する方法を提供し、１つ以上の有益な土壌定着（soil-colonizing）微生物及び／又はその増殖副生成物を含む組成物が、植物の一部（例えば、根）及び／又はその周囲環境（例えば、土壌）に適用される。

特定の実施形態において、１つ以上の微生物は、土壌及び／又は植物の根に定着し、地上と地下の両方の植物組織の増進された成長及び／又は健康により、炭素の利用及び貯蔵の増進をもたらすという、１つ以上の利益を提供する。

特定の実施形態において、植物組織は、分解抵抗有機ポリマーを含む。このように、好ましい実施形態において、本発明の方法は、植物組織中の、分解抵抗有機ポリマーの蓄積の増加をもたらす。

特定の実施形態において、分解抵抗性有機ポリマーは、多糖、多環芳香族及び／又はポリエステルである。好ましい実施形態において、分解抵抗性有機ポリマーは、例えば、少なくとも１０、１５又は２５年以上の間、容易に生分解しない。植物中にある分解抵抗性有機ポリマーとしては、これらに限定されるものではないが、スベリン、クチン、クタン及びリグニンが挙げられる。

特定の実施形態において、分解抵抗性有機ポリマーは、スベリン、植物組織の外側層の細胞壁に主にあるポリエステルであり、内部植物組織と外部環境との間の保護バリアとして作用する。

炭素の植物利用及び貯蔵の増進に加えて、組成物の適用によってまた、土壌炭素隔離も増加し得る。特定の実施形態において、土壌炭素隔離の増加は、土壌中の植物の根の成長の増進、及び／又は植物の根中の分解抵抗性有機ポリマーの蓄積の増加によって達成される。

特定の実施形態において、本発明に従って処理される植物は、生育している多年生植物である。多年生植物の増進された成長及び／又は健康はまた、増進された蓄積、従って、例えば、地上と地下の両方の植物組織に存在する分解抵抗性有機ポリマーの形態で、炭素の隔離ももたらし得る。利点を挙げると、この形態で隔離された炭素は、無期限の期間及び／又は植物が生存している限り、隔離されたままとすることができる。さらに、植物のサイズが成長し、追加の分解抵抗性有機ポリマーを蓄積するにつれて、隔離された炭素の量は、植物の生涯にわたって増加し続ける。

特定の実施形態において、植物は、一年生及び／又は作物植物であり、植物の死滅後及び／又は地上組織の収穫後、植物組織の一部が残される。

好ましい実施形態において、残った植物組織は土壌に覆われる。いくつかの実施形態において、残った植物組織は、既に、地表面下に位置する地下組織（例えば、根組織）である。いくつかの実施形態において、残った植物組織は、好ましくは、耕起によって邪魔されない土壌の下の深さまで埋まった地上組織（例えば、茎及び／又は葉）である。

利点を挙げると、特定の実施形態において、残った植物組織中の分解抵抗性有機ポリマーは、植物の死滅後、何年も、例えば、少なくとも、５、１０、２５、５０又は１００年以上分解されない。このように、植物組織の他の部分が分解してしまっても、分解抵抗性有機ポリマーは、土壌中に残って、土壌の上部層の耕起又は移動によって邪魔されることなく、中の炭素を隔離する。

好ましい実施形態において、本方法はまた、本発明の方法が、ＧＨＧの生成及び／又は生成の削減、及び／又は植物及び／又は土壌中の炭素の蓄積に与える影響を評価するために１つ以上の測定を実施することも含む。

特定の実施形態において、ＧＨＧ生成の評価は、本発明を用いる前後のＧＨＧ排出を測定する形態をとることができる。ＧＨＧ排出の測定は、燃料投入量の直接排出測定及び／又は分析を含むことができる。

特定の実施形態において、現地、例えば、農業現地、芝又はソッド農場、牧草、又は森林生態系の炭素含有量は、例えば、植物の地上及び地下のバイオマスを定量することによって測定することができる。いくつかの実施形態において、例えば、木の炭素濃度は、バイオマスの約４０～５０％と推定される。

バイオマス定量は、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。バイオマス定量は、また、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も使用することができる。

いくつかの実施形態において、農業現地、芝土又は芝生農場（sod or turf farm）、牧草又は草原、水界生態系、森林生態系の炭素含有量は、サンプリング領域のゴミ、屑木材及び／又は土壌有機物の炭素含有量をサンプリングし、測定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、評価は、本方法に従って処理された植物組織及び／又は土壌のサンプル中に蓄積したスベリン及び／又は他の分解抵抗性有機ポリマーの量を定量することを含む。かかる評価には、例えば、組織学的分析及び／又はクロマトグラフィー研究が含まれ得る。

いくつかの実施形態において、本発明は、例えば、農業、家畜生産、林業／森林再生及び牧草地管理に含まれる事業者により用いられるカーボンクレジット数を削減するために用いることができる。いくつかの実施形態において、本発明は、土地の区画における炭素を隔離するために、植物が成長している、「カーボンファーミング」に用いることができる。

特定の実施形態において、本発明は、大気ＧＨＧの削減、炭素の利用増大、及び／又は炭素の隔離の増進のための、微生物ベースの生成物、同様に、微生物ベースの生成物を用いる方法を提供する。一実施形態において、本発明は、土壌の特性を増進することができ、そして、植物の地上及び地下のバイオマスを増進することのできる、スベリンのような分解抵抗性有機ポリマーを含む、微生物ベースの組成物を提供する。利点を挙げると、本発明の微生物ベースの生成物及び方法は、環境に優しく、非毒性で、費用対効果が高い。

本発明は、温室効果ガス（ＧＨＧ）等の有害な大気ガスを削減する材料及び方法を提供する。特定の実施形態において、有害な大気ガスの削減は、植物中の炭素の利用及び貯蔵を増進すること、同様に、地下植物組織及び／又は土壌中の分解抵抗性有機ポリマーの蓄積により、土壌物中の炭素の隔離を増加することにより達成される。

特定の実施形態において、植物質及び／又は土壌物中の炭素隔離を評価及び／又は定量する方法も提供される。

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、ガーデニング、植物保全、林業及び森林再生、牧草及び草原修復、果樹栽培、樹木栽培及び作物栽培学も含むことができる。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。

本明細書中で使用する場合、害虫に関して使用される「防除（control）」という用語は、害虫を殺す、無能にする、固定する、もしくは害虫の個体数を減少させる、又は害虫が害を引き起こすことが実質的にできないようにすることを意味する。

本明細書中で使用される場合、「単離」又は「精製」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。精製又は単離ポリヌクレオチド（リボ核酸（ＲＮＡ）やデオキシリボ核酸（ＤＮＡ））は、その自然発生状態で側鎖の遺伝子や配列は含まない。精製又は単離ポリペプチドは、その自然発生状態で側鎖のアミノ酸や配列は含まない。微生物株の文脈において「単離」とは、自然に存在する環境から菌が取り出されることを意味する。このように、単離株は、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）として存在していてもよい。

本明細書で使用される場合、「生物学的に純粋な培養物」は、自然界で結合した材料から単離された培養物である。好ましい実施形態において、培養物は、全ての他の生細胞から単離されている。さらに好ましい実施形態において、生物学的に純粋な培養物は、自然に存在する同じ微生物の培養物と比較して有利な特徴を有する。有利な特徴とは、例えば、１つ以上の増殖副生成物の生成が増進されることであり得る。

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８５重量％、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。

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、幹の直径測定（trunk claiper）、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成される最終生成物を改善することを意味する。

「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いう。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とすることができる。代謝産物の例としては、これらに限定されるものではないが、バイオサーファクタント、バイオポリマー、酵素、酸、溶媒、アルコール、タンパク質、ビタミン、ミネラル、微量元素及びアミノ酸が挙げられる。

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を意味する「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／又は微生物増殖副生成物を含んでいてもよい。微生物は、栄養状態、胞子又は分生子形態、菌糸形態、繁殖体の任意の他の形態、又はこれらの混合物であってもよい。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。増殖副生成物は、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もよい。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１×１０^４、１×１０^５、１×１０^６、１×１０^７、１×１０^８、１×１０^９、１×１０^１０、１×１０^１１、１×１０^１２、１×１０^１３以上のＣＦＵの濃度で存在してもよい。

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に添加された栄養素、非栄養素増殖エンハンサー、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いてもよい。

本明細書中で使用される場合、「ポリマー」とは、モノマーと呼ばれる１つ以上の同様の分子単位を一緒に結合することによって作製される任意の高分子化合物をいう。ポリマーには、合成ポリマーと天然ポリマーが含まれる。例示のポリマーとしては、ゴム、デンプン、樹脂、ガム（例えば、グアーガム、キサンタンガム及びウェランガム）、ネオプレン、ナイロン、ＰＶＣ、シリコーン、セルロース、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミン、多糖（例えば、レバン）、ポリヌクレオチド、ポリブチレンアジペートテレフタレート（ＰＢＡＴ）、ポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）、ポリブチレンスクシネート（ＰＢＳ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリヒドロキシブチレート（ＰＨＢ）、ポリラクチド（ＰＬＡ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）等のポリエステルが挙げられる。

ポリマーという用語にさらに含まれるのは、「バイオポリマー（biopolymer）」、「生体高分子(biological polymer)」又は「有機ポリマー」であり、本明細書中で使用される場合、天然ポリマー物質、又は、生体内で生じる、又は生成されるポリマー物質を意味する。バイオポリマーとしては、例えば、ポリヌクレオチド、多糖、ポリエステル及びポリペプチドを挙げることができる。バイオポリマーの具体例としては、これらに限定されるものではないが、ゴム、スベリン、メラニン、リグニン、セルロース、キサンタンガム、グアーガム、ウェランガム、レバン、アルギン酸塩及びその他が挙げられる。

本明細書中で使用される場合、「害虫」は、人間又は人間の関与すること（例えば、農業、園芸）に対して破壊的、有害及び／又は悪影響を及ぼす、人間以外の任意の生物である。全てではないが、いくつかの例では、害虫は、病原生物の場合がある。害虫は、感染、寄生及び／又は病気を引き起こしたり、媒介したり、あるいは、単に、生存組織を食べたり、その他の身体的な危害を引き起こしたりする恐れがある。害虫は、これらに限定されるものではないが、ウイルス、真菌、細菌、寄生虫、原生動物及び／又は線虫をはじめとする、単細胞又は多細胞生物の場合がある。

本明細書中で使用される場合、状況又は発生を「予防する」又は「予防」は、状況又は発生の開始、広がり、又は進行を遅延させる、阻害する、抑制する、未然に防ぐ、及び／又は最小限にすることを意味する。予防には、後になっても発現する可能性があることを意味する、必ずしも必要とはされないが、無期限の、絶対的又は完全な予防を含まれ得る。予防には、そのような状況又は発生の開始の重大度を減少させること、及び／又はより重大だったり、広がる状況又は発生の進展を止めることが含まれ得る。

本明細書で提供される範囲は、その範囲内の全ての値について短縮されたものであると理解される。例えば、１～２０の範囲は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、同様に、例えば、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、及び１．９等の前述の整数の間にある全ての１０進値からなる群からの任意の数、数の組み合わせ、又は部分範囲を含むものと理解される。部分範囲に関して、範囲のいずれかの終点から延びる「入れ子部分範囲」が特に考えられる。例えば、１～５０の例示的な範囲の入れ子部分範囲は、一方向に１～１０、１～２０、１～３０、及び１～４０、又は他方向に５０～４０、５０～３０、５０～２０、及び５０～１０を含んでよい。

本明細書中で使用される場合、「削減する」とは負の変化をいい、そして「増加する」とは正の変化をいい、負又は正の変化は、少なくとも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。

本明細書で使用される場合、「参照」とは、標準又は対照条件をいう。

本明細書で使用される場合、「土壌改良剤」又は「土壌改質剤」は、土壌及び／又は根圏の物性を増進す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（pesticides）及び／又は除草剤（herbicides）を含むことができる。栄養豊富で排水性の高い土壌は、植物の成長と健康に不可欠であり、従って、土壌の栄養素と水分含有量を変えることによって植物のバイオマスを増進するために土壌改良剤を用いることができる。土壌改良剤はまた、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）；栄養素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も使用することができる。

本明細書中で使用される場合、「界面活性剤」とは、相間の表面張力（又は界面張力）を低下させる化合物をいう。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、生物により生成された界面活性剤である。

「有する」又は「含有する」と同義である「含む」という移行句は、包括的又は非限定的であり、追加の非記載の構成要素や方法工程を排除するものではない。対照的に、「からなる」という移行句は、請求項に指定されていない任意の構成要素、工程、又は成分を排除する。「から実質的になる」という移行句は、請求項の範囲を特定の材料や工程、及び請求項に記載された発明の「基本的かつ新規な特徴に実質的に影響を及ぼさないもの」に限定する。「含む」という用語の使用は、記載された構成要素から「からなる」又は「実質的になる」他の実施形態を意図するものである。

特に明記されない限り、又は文脈から明らかでない限り、本明細書で使用される「又は」という用語は、包括的と理解される。特に明記されない限り、又は文脈から明らかでない限り、本明細書で使用される「１つの」、「及び」、「その」という用語は、単数又は複数であると理解される。

特に明記されない限り、又は文脈から明らかでない限り、本明細書で使用される「約」という用語は、当技術分野における通常の許容範囲内、例えば、平均の２標準偏差内と理解される。「約」は、記載された値の１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、１％、０．５％、０．１％、０．０５％、又は０．０１％以内と理解することができる。

本明細書中の可変の定義における化学基の列挙の引用は、１つの基又は列挙された基の組み合わせとしてのその可変の定義を含む。本明細書中の可変又は態様の実施形態の列挙は、その実施形態を単一の実施形態として、もしくは他の実施形態又はその一部と組み合わせて含む。

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。

炭素の隔離及び定量
好ましい実施形態において、本発明は、大気二酸化炭素レベルを削減する方法を提供し、１つ以上の有益な土壌定着微生物及び／又はその増殖副生成物を含む組成物が、植物の一部（例えば、根）及び／又はその周囲環境（例えば、土壌）に適用される。

特定の実施形態において、１つ以上の微生物は、土壌及び／又は植物の根に定着し、地上と地下の両方の植物組織の増進された成長及び／又は健康により、炭素の利用及び貯蔵の増進をもたらすという、１つ以上の利益を提供する。

いくつかの実施形態において、本発明は、植物の地上及び地下のバイオマスを増加し、例えば、植物の葉の体積の増加、ステム及び／又は幹の直径の増加、根の成長及び／又は密度の増進、及び／又は合計数の増加が含まれる。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。

いくつかの実施形態において、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／又は根圏の定着を促進することができる。

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につながり得る。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いう。いくつかの実施形態において、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。

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、ならびに炭素に富む植物組織の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。

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、Bacillus amyloliquefaciens等の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。

一実施形態において、本方法は、例えば、根圏の根－土壌界面の根細胞の外側層を通して有益な分子の浸透を増進するのに用いることができる。

好ましい実施形態において、本方法は、植物の利用及び炭素の貯蔵を増進させる。これは、分解抵抗性有機ポリマーの、植物組織及び／又は土壌中の蓄積を増進することによって達成される。いくつかの実施形態において、分解抵抗性有機ポリマーの蓄積は、通常より多い量の特定の分解抵抗性有機ポリマーを生成するために改質された植物を利用することによってさらに増進される。

特定の実施形態において、分解抵抗性有機ポリマーは、多糖、多環芳香族及び／又はポリエステルである。植物中にみられる例としては、これらに限定されるものではないが、スベリン、クチン、クタン及びリグニンが挙げられる。好ましい実施形態において、分解抵抗性有機ポリマーは、植物の死滅後、例えば、少なくとも１年、少なくとも５年、少なくとも２５年、少なくとも１００年、さらには少なくとも１，０００年間、容易に生分解しない。

一実施形態において、分解抵抗性有機ポリマーは、リグニンである。本明細書で使用される場合、リグニンは、維管束植物及びいくつかの藻類の支持組織の細胞壁に存在する芳香族の架橋ポリマー群についての総称である。リグニンの主要構成ブロックは、ヒドロキシシンナミルアルコール（又はモノリグノール）、コニフェリルアルコール及びシナピルアルコールと、少量のｐ－クマリルアルコールである。

リグニンは、容易に分解せず、植物に剛構造を与えるため、材木や樹皮の細胞壁の形成において重要である。さらに、リグニンは、微生物分解から細胞壁多糖を保護し、対朽性とする。リグニンの生合成は、細胞壁構造の損傷、感染、代謝ストレス及び変化等のストレス因子により植物において誘導され得る。

一実施形態において、分解抵抗性有機ポリマーは、クチン及び／又はクタンであり、両者共、疎水性植物角質層を形成するワックス状ポリマーである。角質層は、植物の全ての地上表面を覆い、水損失及び／又は過熱を防ぐ補助となる。クチンは、エステル及びエポキシド結合により架橋された、エステル交換オメガヒドロキシル酸を含むポリエステルである。クタンは、実質的に耐腐敗性である非けん化性の炭化水素ポリマーである。

特定の一実施形態において、分解抵抗性有機ポリマーはスベリンであり、周囲に対して遮断や保護が必要とされる、特化された植物細胞壁にある親油性の高分子である。具体的には、スベリンは、フェニルプロパノイド、長鎖脂肪酸、脂肪族アルコール、同様に、ヒドロキシル脂肪酸及びジカルボン酸から構成されるポリエステルである。スベリンは、水、溶質、ガス及びイオン交換を制限する高効率バリアとして作用する細胞壁構成要素である。スベリン化された細胞壁はまた、病原体侵入も制限し、ある植物における根から嫌気性根基質までの放射状酸素漏出に対するバリアとすることもできる。

植物利用及び炭素の貯蔵を増進することに加えて、本組成物の微生物による根及び／又は土壌定着はまた、土壌炭素隔離も増加することができる。特定の実施形態において、土壌炭素隔離の増加は、土壌中の植物の根の成長の増進、及び／又は植物の根の分解抵抗性有機ポリマーの蓄積の増加により達成される。

特定の実施形態において、本発明に従って処理される植物は、生育している多年生植物である。多年生植物の増進された成長及び／又は健康はまた、増進された蓄積、従って、例えば、地上と地下の両方に存在する分解抵抗性有機ポリマーの形態で、炭素の隔離ももたらし得る。利点を挙げると、この形態で隔離された炭素は、無期限の期間及び／又は植物が生存している限り、隔離されたままとすることができる。さらに、植物のサイズが成長し、追加の分解抵抗性有機ポリマーが蓄積されるにつれて、隔離された炭素の量は、植物の生涯にわたって増加し続ける。

特定の実施形態において、植物は、一年生及び／又は作物植物であり、植物の死滅後及び／又は地上組織の収穫後、植物組織の一部が残される。

好ましい実施形態において、残った植物組織は土壌に覆われる。いくつかの実施形態において、残った植物組織は、既に、地表面下に位置する地下組織（例えば、根組織）である。いくつかの実施形態において、残った植物組織は、好ましくは、耕起によって邪魔されない土壌の下の深さまで埋まった地上組織（例えば、茎及び／又は葉）である。

利点を挙げると、特定の実施形態において、残った植物組織中の分解抵抗性有機ポリマーは、植物の死滅後、何年も、例えば、少なくとも２５年、少なくとも１００年、さらには少なくとも１，０００年間、分解されない。このように、植物組織の他の部分が分解してしまっても、分解抵抗性有機ポリマーは、土壌中に残って、土壌の上部層の耕起又は移動によって邪魔されることなく、中の炭素を隔離する。

いくつかの実施形態において、微生物と植物の根との間の相互作用によって、根中の分解抵抗性有機ポリマーの蓄積及び／又は蓄積の増加が促される。一実施形態において、これは、微生物によって根中に形成された微細開口部に起因するものである。すなわち、微生物が根と結合を形成し、スベリン及び／又はリグニン等の保護バリア分子の生合成を刺激することによる。

いくつかの実施形態において、組成物を現地適用する前に、方法は、局所条件について現地を評価すること、局所条件にカスタマイズされた組成物の好ましい処方（例えば、微生物及び／又は増殖副生成物の種類、組み合わせ及び／又は比率）を決定すること、及び好ましい処方で組成物を生成することを含む。

局所条件は、例えば、土壌条件（例えば、土壌の種類、土壌微生物相の種類、土壌有機含有量の量及び／又は種類、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、成長している植物の種類、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）；現地でのＧＨＧ排出の種類；組成物の適用の様式及び／又はレート、ならびに現地に関連するその他のものを含むことができる。

評価後、組成物がこれらの局所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。

いくつかの実施形態において、局所条件は、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、変化する局所条件の独自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。

好ましい実施形態において、本方法はまた、１回以上の測定を実施して、ＧＨＧの生成及び／又は生成の削減、及び／又は植物及び／又は土壌における炭素の蓄積への本発明の方法の影響を評価することも含む。

測定は、現地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。

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／又は毎年繰り返すことができる。

特定の実施形態において、ＧＨＧ生成の評価は、現地からのＧＨＧ排出を測定する形態をとることができる。電子捕獲検出によるガスクロマトグラフィーは、一般に、実験室設定でサンプルを試験するのに使用される。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の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（非特許文献１の１１８）。

ＧＨＧ排出量の測定は、他の形態の直接排出量測定、ガスクロマトグラフィー質量分析（ＧＣ－ＭＳ）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。

特定の実施形態において、植物が成長している現地、例えば、農業現地、作物、芝土又は芝生農場、牧草／草原又は森林の炭素含有量は、植物の地上及び／又は地下のバイオマスを定量することによって、測定することができる。通常、例えば、木の炭素濃度は、バイオマスの約４０～５０％と推定される。

バイオマス定量は、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。バイオマス定量は、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も使用することができる。

いくつかの実施形態において、現地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、乾燃を用いて全有機炭素（ＴＯＣ）のパーセントを決定することによって；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。

一実施形態において、評価には、本方法に従って処理された植物組織及び／又は土壌のサンプル中に蓄積した分解抵抗性有機ポリマーの種類を特定し、及び／又は量を定量することが含まれる。好ましくは、方法は、全ての植物の種類を評価するのに偏在的に適用可能及び／又は適合可能である。

一実施形態において、評価は、植物組織の組織学的分析を実施することを含む。一実施形態において、評価は、分解抵抗性有機ポリマーを抽出し、任意で、溶解し、液体クロマトグラフィー（ＬＣ）、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）、フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光法、ラマン分光法、質量分光法（ＭＳ）及び／又は核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法のうち１つ以上を実施することを含む。

いくつかの実施形態において、本発明は、例えば、農業、家畜生産、林業／森林再生及び牧草地管理に含まれる事業者により用いられるカーボンクレジット数を削減するために用いることができる。いくつかの実施形態において、本発明は、土地の区画における炭素を隔離する非営利目的で、植物を栽培する「カーボンファーミング」に用いることができる。

適用の様式
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いう。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(spraying)、注ぎ(pouring)、散布(sprinkling)、注入(injecting)、拡散(spreading)、混合、浸漬（dunking）、霧化(fogging)及びミスト化(misting)を含むことができる。処方は、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。

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成長している（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。

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、土壌適用の有益な影響は、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。

一実施形態において、ある場所は、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本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、植物が成長する土壌（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。

一実施形態において、本方法は、柑橘園、牧草地や草原、森林、ソッド又は芝農場、又は農作物等の大規模設定で使用され、本方法は、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、シード溝上への噴霧、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。

一実施形態において、本方法は、家庭菜園や温室等のより小規模な設定で使用され、本方法は、ハンドヘルド芝生及び庭噴霧器のタンクに組成物（水及び他の任意の添加剤と混合された）を注ぎ、土壌又はその他の場所に組成物を噴霧することを含むことができる。組成物はまた、標準ハンドヘルドジョウロに入れて混合して、その場所に注ぐこともできる。

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。

一実施形態において、本発明による方法及び組成物は、未処理環境で成長する植物と比較して、少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％、１５０％、２００％以上の、植物の根質量、細茎直径、植物高さ、林冠密度、クロロフィル含有量、花数、芽数、芽サイズ、芽密度、葉表面積、及び／又は栄養素摂取の１つ以上の増加につながる。

一実施形態において、本発明による方法及び組成物は、未処理の作物及び／又は土壌と比べて、少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％、１５０％、２００％以上の作物及び／又は土壌における、スベリン、クチン、クタン及び／又はリグニン蓄積における増加につながる。

一実施形態において、本発明による方法及び組成物は、未処理の土壌と比較して、少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％、１５０％、２００％以上の、土壌炭素含有量における増加につながる。

対象植物
本明細書中で使用される場合、「植物」という用語は、これらに限定されるものではないが、木質、鑑賞又は装飾、作物又は穀類、果実植物又は野菜植物、花又は樹木、巨大藻類又は微細藻類、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。「植物」には、また、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）又は植物の発育の任意の段階に存在する構造に大きく分化される複数の植物細胞が含まれる。そのような構造には、これらに限定されるものではないが、果実、種子、芽、ステム、葉、根、花弁等が含まれる。植物は、例えば、庭で自立したものとすることができたり、又は、例えば、果樹園、作物又は牧草地の一部等、多くの植物のうちの１つとすることができる。

本明細書で使用される場合、「作物植物」は、人間、動物又は海洋動物の利益や栄養のために成長した、又は人間により使用される（例えば、繊維、化粧品や医薬品製造）、又は人間が楽しみのために眺める（例えば、景観、庭の花や低木）任意の種の植物や藻類、あるいは、産業、商業、教育で使用される植物や藻類又はその一部をいう。作物植物は、従来の繁殖及び最適化手法によって、バイオテクノロジー及び改変方法によって、又は、遺伝子改変植物及び植物品種を含むこれらの方法の組み合わせによって得ることができる植物とすることができる。

本発明の生成物及び方法の適用から利益を得ることができる作物植物の種類には、これらに限定されるものではないが、条播作物（例えば、トウモロコシ、ダイズ、モロコシ、ピーナッツ、ジャガイモ等）、畑作作物（例えば、アルファルファ、コムギ、穀物等）、樹木作物（例えば、クルミ、アーモンド、ペカン、ヘーゼルナッツ、ピスタチオ等）、柑橘作物（例えば、オレンジ、レモン、グレープフルーツ等）、果実作物（例えば、リンゴ、ナシ、イチゴ、ブルーベリー、ブラックベリー等）、芝作物（例えば、ソッド）、装飾作物（例えば、花、つる等）、野菜（例えば、トマト、ニンジン等）、つる作物（例えば、ブドウ等）、林業（マツ、トウヒ、ユーカリ、ポプラ等）、管理された牧草（放牧動物をサポートするために使用される植物のあらゆる混合物）が含まれ得る。

本発明が有用である植物のさらなる例としては、これらに限定されるものではないが、穀類及び草類（例えば、コムギ、オオムギ、ライムギ、オーツ、コメ、メイズ、モロコシ、トウモロコシ）、ビーツ（例えば、テンサイ、飼料ビーツ）、果実（例えば、ブドウ、イチゴ、ラズベリー、ブラックベリー、ポマシフルーツ、核果、ソフトフルーツ、リンゴ、ナシ、プラム、ピーチ、アーモンド、チェリー又はベリー）、マメ科作物（例えば、マメ、レンティル、エンドウマメ又はダイズ）、油作物（例えば、アブラナ、マスタード、ポピー、オリーブ、ヒマワリ、ココナッツ、ヒマシ、ココア又は粉砕ナッツ）、ウリ科（例えば、パンプキン、キュウリ、カボチャ又はメロン）、繊維植物（例えば、綿、亜麻、麻又はジュート）、柑橘果実（例えば、オレンジ、レモン、グレープフルーツ又はタンジェリン）、野菜（例えば、ホウレンソウ、レタス、アスパラガス、キャベツ、ニンジン、タマネギ、トマト、ジャガイモ又はピーマン）、クスノキ科（例えば、アボカド、シナモン又はカンファー）、及びタバコ、ナッツ、ハーブ、スパイス、薬用植物、コーヒー、ナス、サトウキビ、紅茶、コショウ、ブドウのつる、ホップ、オオバコ科、ゴム植物、切花及び装飾品が挙げられる。

特定の実施形態において、作物植物は、柑橘類植物である。本発明による柑橘類植物としては、これらに限定されるものではないが、オレンジの木、レモンの木、ライムの木及びグレープフルーツの木が挙げられる。他の例としては、Citrus maxima（ポメロ）、Citrus medica（シトロン）、Citrus micrantha（パペダ）、Citrus reticulata（マンダリンオレンジ）、Citrus paradisi（グレープフルーツ）、Citrus japonica（キンカン）、Citrus australasica（オーストラリアフィンガーライム）、Citrus australis（オーストラリアラウンドライム）、Citrus glauca（オーストラリアデザートライム）、Citrus garrawayae（マウントホワイトライム）、Citrus gracilis（カカドゥーライム又はハンプティドーライム）、Citrus inodora（ラッセルリバーライム）、Citrus warburgiana（ニューギニアワイルドライム）、Citrus wintersii（ブラウンリバーフィンガーライム）、Citrus halimii（リマウカダングサ、リマウケデューティーカ）、Citrus indica（インディアンワイルドオレンジ）、Citrus macroptera、Citrus latipes、Citrus x aurantiifolia（キーライム）、Citrus x aurantium（ビターオレンジ）、Citrus x latifolia（ペルシアンライム）、Citrus x limon（レモン）、Citrus x limonia（ラングプル）、Citrus x sinensis（スィートオレンジ）、Citrus x tangerina（タンジェリン）、インペリアルレモン、タンジェロ、オランジェロ、タンゴール、キノー、キヨミ、ミネオラタンジェロ、オロブランコ、アグリ、ブッシュカン、シトロン、ベルガモットオレンジ、ブラッドオレン、カラモンジン、クレメンタイン、マイヤーレモン及びゆずが挙げられる。

いくつかの実施形態において、作物植物は、オレンジジャスミン、ライムベリー、及び三葉オレンジ（Citrus trifolata）等の、柑橘植物の系列である。

対象植物のさらなる例としては、上科緑色植物亜界に属する全ての植物、特に、飼料及びマメ科牧草を含む単子葉及び双子葉植物、装飾植物、食料作物、樹木、灌木が挙げられ、Acer spp.、Actinidia spp.、Abelmoschus.、Agave sisalana、Agrostis spp、Agrostis stolonifera、Allium spp.、Amaranthus spp.、Ammophila arenaria、Ananas comosus、Annona spp.、Apium graveolens、Arachis spp.、Artocarpus spp.、Asparagus officinalis、Avena spp.（例えば、A. sativa、A. fatua、A. byzantina、A. fatua var. sativa、A. hybrida）、Averrhoa carambola、Bambusa sp.、Benincasa hispida、Bertholletia excelsea、Beta vulgaris、Brassica spp.（例えば、B. napus、B. rapa ssp.［キャノーラ、ナタネ、アブラナ］）、Cadaba farinosa、Camellia sinensis、Canna indica、Cannabis sativa、Capsicum spp.、Carex elata、Carica papaya、Carissa macrocarpa、Carya spp.、Carthamus tinctorius、Castanea spp.、Ceiba pentandra、Cichorium endivia、Cinnamomum spp.、Citrullus lanatus、Citrus spp.、Cocos spp.、Coffea spp.、Colocasia esculenta、Cola spp.、Corchorus sp.、Coriandrum sativum、Corylus spp.、Crataegus spp.、Crocus sativus、Cucurbita spp.、Cucumis spp.、Cynara spp.、Daucus carota、Desmodium spp.、Dimocarpus longan、Dioscorea spp.、Diospyros spp.、Echinochloa spp.、Elaeis（例えば、E. guineensis、E. oleifera）、Eleusine coracana、Eragrostis tef、Erianthus sp.、Eriobotrya japonica、Eucalyptus sp.、Eugenia uniflora、Fagopyrum spp.、Fagus spp.、Festuca arundinacea、Ficus carica、Fortunella spp.、Fragaria spp.、Ginkgo biloba、Glycine spp.（例えば、G. max、Soja hispida又はSoja max）、Gossypium hirsutum、Helianthus spp.（例えば、H. annuus）、Hemerocallis fulva、Hibiscus spp.、Hordeum spp.（例えば、H. vulgare）、Ipomoea batatas、Juglans spp.、Lactuca sativa、Lathyrus spp.、Lens culinaris、Linum usitatissimum、Litchi chinensis、Lotus spp.、Luffa acutangula、Lupinus spp.、Luzula sylvatica、Lycopersicon spp.（例えば、L. esculentum、L. lycopersicum、L. pyriforme）、Macrotyloma spp.、Malus spp.、Malpighia emarginata、Mammea americana、Mangifera indica、Manihot spp.、Manilkara zapota、Medicago sativa、Melilotus spp.、Mentha spp.、Miscanthus sinensis、Momordica spp.、Morus nigra、Musa spp.、Nicotiana spp.、Olea spp.、Opuntia spp.、Ornithopus spp.、Oryza spp.（例えば、O. sativa、O. latifolia）、Panicum miliaceum、Panicum virgatum、Passiflora edulis、Pastinaca sativa、Pennisetum sp.、Persea spp.、Petroselinum crispum、Phalaris arundinacea、Phaseolus spp.、Phleum pratense、Phoenix spp.、Phragmites australis、Physalis spp.、Pinus spp.、Pistacia vera、Pisum spp.、Poa spp.、Populus spp.、Prosopis spp.、Prunus spp.、Psidium spp.、Punica granatum、Pyrus communis、Quercus spp.（例えば、Q. suber L）、Raphanus sativus、Rheum rhabarbarum、Ribes spp.、Ricinus communis、Rubus spp.、Saccharum spp.、Salix sp.、Sambucus spp.、Secale cereale、Sesamum spp.、Sinapis sp.、Solanum spp.（例えば、S. tuberosum、S. integrifolium又はS. lycopersicum）、Sorghum bicolor、Spinacia spp.、Syzygium spp.、Tagetes spp.、Tamarindus indica、Theobroma cacao、Trifolium spp.、Tripsacum dactyloides、Triticosecale rimpaui、Triticum spp.（例えば、T. aestivum、T. durum、T. turgidum、T. hybernum、T. macha、T. sativum、T. monococcum又はT. vulgare）、Tropaeolum minus、Tropaeolum majus、Vaccinium spp.、Vicia spp.、Vigna spp.、Viola odorata、Vitis spp.、Zea mays、Zizania palustris、Ziziphus spp.他から選択される。

対象植物はまた、これらに限定されるものではないが、トウモロコシ（Zea mays）、Brassica sp.（例えば、B. napus、B. rapa、B. juncea）、特に、種子油の供給源として有用なBrassica種、アルファルファ（Medicago sativa）、イネ（Oryza sativa）、ライムギ（Secale cereale）、モロコシ（Sorghum bicolor、Sorghum vulgare）、ヒエ（例えば、トウジンビエ（Pennisetum glaucum）、キビ（Panicum miliaceum）、アワ（Setaria italica）、シコクビエ（Eleusine coracana））、ヒマワリ（Helianthus annuus）、サフラワー（Carthamus tinctorius）、コムギ（Triticum aestivum）、ダイズ（Glycine max）、タバコ（Nicotiana tabacum）、ジャガイモ（Solanum tuberosum）、落花生（Arachis hypogaea）、綿（Gossypium barbadense、Gossypium hirsutum）、サツマイモ（Ipomoea batatus）、キャッサバ（Manihot esculenta）、コーヒー（Coffea spp.）、ココナッツ（Cocos nucifera）、パイナップル（Ananas comosus）、シトラスの木（Citrus spp.）、ココア（Theobroma cacao）、茶（Camellia sinensis）、バナナ（Musa spp.）、アボカド（Persea americana）、イチジク（Ficus casica）、グアバ（Psidium guajava）、マンゴー（Mangifera indica）、オリーブ（Olea europaea）、パパイア（Carica paya）、カシュー（Anacardium occidentale）、マカダミア（Macadamia integrifolia）、アーモンド（Prunus amygdalus）、テンサイ（Beta vulgaris）、サトウキビ（Saccharum spp.）、エンバク、大麦、野菜、装飾品、及び針葉樹も含むことができる。

対象野菜植物としては、トマト（Lycopersicon esculentum）、レタス（例えば、Lactuca sativa）、緑豆（Phaseolus vulgaris）、リマ豆（Phaseolus limensis）、エンドウ（Lathyrus spp.）、キュウリ（C. sativus）やカンタロープ（C. cantalupensis）等のCucumis属の一員、及び、マスクメロン（C. melo）が挙げられる。装飾品としては、アザレア（Rhododendron spp.）、ヒドランジア（Macrophylla hydrangea）、ハイビスカス（Hibiscus rosasanensis）、バラ（Rosa spp.）、チューリップ（Tulipa spp.）、水仙（Narcissus spp.）、ペチュニア（Petunia hybrida）、カーネーション（Dianthus caryophyllus）、ポインセチア（Euphorbia pulcherrima）、及び菊が挙げられる。実施形態を実施する際に使用してもよい針葉樹としては、例えば、ロブロリーマツ（Pinus taeda）、スラッシュマツ（Pinus elliotii）、ポンデロサマツ（Pinus ponderosa）、ロッジポールマツ（Pinus contorta）、及びモンテリーマツ（Pinus radiata）等のマツ；ベイマツ（Pseudotsuga menziesii）；ウエスタンヘムロック（Tsuga canadensis）；シトカスプルース（Picea glauca）；レッドウッド（Sequoia sempervirens）、銀モミ（Abies amabilis）及びバルサムモミ（Abies balsamea）等のモミ；ウエスタンレッドスギ（Thuja plicata）及びアラスカイエロースギ（Chamaecyparis nootkatensis）等のスギが挙げられる。本実施形態の植物としては、トウモロコシ及びダイズ植物等の作物植物（例えば、トウモロコシ、アルファルファ、ヒマワリ、アブラナ、ダイズ、綿、ベニバナ、ピーナッツ、モロコシ、コムギ、キビ、タバコ等）が挙げられる。

対象ターフグラスとしては、これらに限定されるものではないが、スズメノカタビラ（Poa annua）、ネズミムギ（Lolium multiflorum）、コイチゴツナギ（Poa compressa）、チューイングフェスク（Festuca rubra）、イトコヌカグサ（Agrostis tenuis）、ハイコヌカグサ（Agrostis palustris）、クレステッドホイートグラス（Agropyron desertorum）、フェアウェイホイートグラス（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）、ドクムギ（Lolium perenne）、レッドフェスク（Festuca rubra）、レッドトップ（Agrostis alba）、ラフブルースグラス（Poa trivialis）、ヒツジフェスク（Festuca ovine）、スムーズブロムグラス（Bromus inermis）、トールフェスク（Festuca arundinacea）、オオアワガエリ（Phleum pretense）、ベルベットベントグラス（Agrostis canine）、ウェーピングアルカリグラス（Puccinellia distans）、ヒメカモジグサ（Agropyron smithii）、バミューダグラス（Cynodon spp.）、セントアウグスチングラス（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）、チャボウシノシッペイ（Eremochloa ophiuroides）、キクユグラス（Pennisetum clandesinum）、サワスズメノヒエ（Paspalum vaginatum）、ブルーグラムマ（Bouteloua gracilis）、バッファローグラス（Buchloe dactyloids）、サイドオーツグラムマ（Bouteloua curtipendula）が挙げられる。

目的のさらなる植物には、目的の種子を提供する穀物植物、油料種子植物、及びマメ科植物が含まれる。目的の種子には、トウモロコシ、コムギ、オオムギ、イネ、モロコシ、ライムギ、キビ等の穀物種子が含まれる。油料種子植物としては、綿、ダイズ、ベニバナ、ヒマワリ、アブラナ、メイズ、アルファルファ、パーム、ココナッツ、亜麻、ヒマシ、オリーブ等が含まれる。マメ科植物には、豆及びエンドウ豆が含まれる。豆には、グアー、ローカストビーン、フェヌグリーク、ダイズ、ガーデンビーン、カウピー、ムンビーン、リマビーン、そら豆、レンティル、ヒヨコマメ等が含まれる。目的のさらなる植物には、カンナビス（例えば、サティバ、インディカ、及びルデラリス）及び工業用麻が含まれる。

特定の具体的な実施形態において、植物は、コルクツリー（Q. suber）等の木質の木である。他の実施形態において、植物はジャガイモである。

いくつかの実施形態において、植物は、本明細書に開示された、増進量、例えば、野生型及び／又は標準作物植物より少なくとも１％、５％、１０％、２０％、５０％、７５％又は少なくとも９５％多い量で、スベリン及び／又は他の分解抵抗性有機ポリマーを生成するために、遺伝子組み換えされている。このように、特定の実施形態において、本発明に従って処理された植物は、スベリン「増産」植物である。

全ての植物及び植物部分は、本発明に従って処理することができる。この文脈において、植物は、全ての植物及び植物集団、例えば、望ましいかつ望ましくない野生植物又は作物植物（自然に存在する作物植物を含む）を意味すると理解される。作物植物は、従来の繁殖及び最適化手法によって、バイオテクノロジー及び改変方法によって、又は、遺伝子改変植物及び植物品種を含むこれらの方法の組み合わせによって得ることができる植物とすることができる。

植物組織及び／又は植物部分は、シュート、葉、花、根、針葉、細茎、ステム、果実、種子、塊茎及び根茎等の植物の全ての地上及び地下の部分及び器官を意味するものと考えられる。植物部分はまた、作物材料、栄養及び生殖繁殖材料、例えば、挿し木、塊茎、根茎、接ぎ穂及び種子も含む。

組成物
一実施形態において、本発明は、１つ以上の微生物及び／又は微生物増殖副生成物を含む組成物を提供し、１つ以上の微生物は、有益な非病原性の土壌定着微生物である。組成物は、例えば、改善された植物炭素利用や貯蔵及び／又は増進された土壌中の炭素隔離によって、温室効果ガスを削減するのに用いることができる。いくつかの実施形態において、組成物は、根圏特性を増進する、植物バイオマスを増進する、及び／又は植物組織及び土壌中の炭素に富む分解抵抗分子の蓄積を増進するのにも有用であり得る１つ以上の微生物を含む。

好ましい実施形態において、微生物増殖副生成物は、バイオサーファクタント及び／又は酵素であるが、他の代謝産物も組成物中に存在していてもよい。

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物の存在下で起こる場合に特に有用である。

一実施形態において、多数の微生物を一緒に用いることができ、これらの微生物は、植物組織及び土壌に分解抵抗分子の蓄積について相乗効果をもたらす。

組成物中の微生物及びその他成分の種及び比率は、適用時、例えば、処置される土壌の種類、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；ならびに、利用される適用様式及び／又は速度等、特定の局所条件に合わせてカスタマイズ及び最適化することができる。このように、組成物は、任意の現地に併せてカスタマイズすることができる。

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株とすることができる。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されている。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。

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）、Lentinula edodes、Mortierella、mycorrhizal fungi、Meyerozyma（M. guilliermondii、M. caribica）、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. guizhouse、T. reesei、T. harzianum、T. koningii、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。

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. polymyxa、B. subtilis、Brevibacillus laterosporus）、Frateuria（例えば、F. aurantia）、Microbacterium（例えば、M. laevaniformans）、myxobacteria（例えば、Myxococcus xanthus、Stignatella aurantiaca、Sorangium cellulosum、Minicystis rosea）、Paenibacillus polymyxa、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。

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。

一実施形態において、微生物は、例えば、Azospirillum、Azotobacter、Chlorobiaceae、Cyanothece、Frankia、Klebsiella、rhizobia、Bacillus、Trichodesmium、Meyerozyma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。一実施形態において、窒素固定細菌は、Azotobacter vinelandiiである。一実施形態において、Bacillus amyloliquefaciens ＮＲＲＬ Ｂ－６７９２８及び／又はBacillus subtilis B4 ＮＲＲＬ Ｂ－６８０３１は、窒素固定微生物である。

一実施形態において、微生物は、例えば、Bacillus mucilaginosus、Frateuria aurantia又はGlomus mosseaeから選択されるカリウム可動化微生物（potassium-mobilizing microorganism）、又はＫＭＢである。一実施形態において、カリウム可動化微生物は、Frateuria aurantiaである。一実施形態において、カリウム可動化微生物は、Wickerhamomyces anomalus、ＮＲＲＬ Ｙ－６８０３０である。

一実施形態において、微生物は、大気からの亜酸化窒素を、土壌中の窒素へ変換することのできる非脱窒微生物、例えば、Dyadobacter fermentersである。

一実施形態において、微生物の組み合わせが、本微生物ベースの組成物に用いられ、微生物は、互いに相乗的に作用して、植物バイオマスを増進し、及び／又は根圏の特性を増進する。

特定の例示の実施形態において、本発明により利用される微生物は、Trichoderma spp.（例えば、T. harzianum、T. viride、T. koningii及びT. guizhouse）、Bacillus spp.（例えば、B. amyloliquefaciens、B. subtilis、B. megaterium、B. polymyxa、B. licheniformis及びBrevibacillus laterosporus）、Meyerozyma guilliermondii、Pichia occidentalis、Wickerhamomyces anomalus及びDebaryomyces hanseniiのうち１つ以上から選択される。

一実施形態において、組成物は、B. amyloliquefaciens及びTrichoderma sp.、例えば、T. harzianum T-22及び／又はT. guizhouse.を含む。

一実施形態において、組成物は、B. amyloliquefaciensＮＲＲＬ Ｂ－６７９２８「B. amy」を含む。B. amyloliquefaciens「B. amy」微生物の培養物は、農研機構機関北部地域研究所（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－６７９２８を割り当てられ、２０２０年２月２６日に寄託された。

一実施形態において、組成物は、B. subtilisＮＲＲＬ Ｂ－６８０３１「B4」を含む。B4微生物の培養物は、農研機構機関北部地域研究所（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。

一実施形態において、組成物は、Wickerhamomyces anomalusＮＲＲＬ Ｙ－６８０３０を含む。この微生物の培養物は、農研機構機関北部地域研究所（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。

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。

さらに、本培養物寄託物は、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、又は培養物を開示してよい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。

特定の実施形態において、組成物に含まれる各微生物の濃度は、組成物の１×１０^６～１×１０^１３ＣＦＵ／ｇ、１×１０^７～１×１０^１２ＣＦＵ／ｇ、１×１０^８～１×１０^１ＣＦＵ／ｇ^１、又は１×１０^９～１×１０^１０ＣＦＵ／ｇである。

一実施形態において、組成物の全微生物細胞濃度は、少なくとも１×１０^６ＣＦＵ／ｇであり、１×１０^９ＣＦＵ／ｇ、１×１０^１０、１×１０^１１、１×１０^１２及び／又は１×１０^１３以上のＣＦＵ／ｇまでが含まれる。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。

組成物は、酵素、バイオサーファクタント及び／又はその他代謝産物等の残留発酵基質及び／又は精製又は未精製の増殖副生成物を含むことができる。微生物は、生存している、又は不活性であり得る。

本発明の微生物及び微生物ベースの組成物は、例えば、植物バイオマスの増加及び／又は分解抵抗性有機ポリマーの蓄積の増進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／又は酵素を含むことができる。さらに、微生物は、植物の成長を増進し、オーキシンの生成をもたらし、土壌中の栄養素の可溶化、吸収及び／又は平衡を可能とし、植物を害虫や病原体から保護することができる。

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と、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他の生成物を含むことができる。この粗形態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。

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することができ、バイオフィルムの形成を防止することができ、強力な乳化及び解乳化特性を有し得る。さらに、バイオサーファクタントはまた、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／又は分散を達成するために使用することもできる。

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）、脂肪酸エステル、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。

組成物は、０．００１重量％～１０重量％、０．０１重量％～５重量％、０．０５重量％～２重量％、及び／又は０．１重量％～１重量％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。

組成物は、生存している、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。

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、抽出及び精製は、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行うことができる。

組成物中の微生物は、活性もしくは不活性形態、又は栄養細胞、生殖型胞子、菌糸体、菌糸、分生子、又は微生物繁殖体の任意の他の形態であってよい。組成物はまた、これらの微生物形態のいずれかの組み合わせを含んでいてもよい。

一実施形態において、微生物の株の組み合わせが組成物中に含まれるときは、異なる株の微生物は別々に増殖してから一緒に混合して、組成物が生成される。

利点を挙げると、本発明に従って、組成物は、微生物が増殖し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。組成物中のバイオマスの量は、例えば、０重量％～１００重量％であってよく、そのうちの全てのパーセンテージが含まれる。

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（これらに限定されないが、根、塊茎、ステム、花及び葉を含む）への適用のために処方される。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処方される。

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。好ましい実施形態において、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。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最適な浸透圧を確保するために、浸透物質に加えて、グルコース（例えば、糖蜜の形態で）を含むことができる。

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／又は組成物中の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／又は微生物の増殖を増進するための栄養素及び／又は微量栄養素の供給源、及び／又はバイオ炭、ケルプ抽出物、フルボ酸、キチン、フミン酸塩及び／又はフミン酸等の１つ以上のプレバイオティクスを含むことができ、及び／又は、同時に適用することができる。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。

組成物はまた、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／又は化学農薬、忌避剤（repellants）、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。

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。

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、安定剤及び紫外線耐性剤を組成物に添加することができる。

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。

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℃未満、１５℃未満、１０℃未満、又は５℃未満等の低温で貯蔵される。

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減り、微生物増殖副生成物の活性が維持される。

他の実施形態において、組成物（微生物、増殖培地、又は微生物と培地）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ガロン以上である。

本組成物は、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他の化合物と、同様に、植物の病原性害虫を効率的に処置及び防止するために他の化合物と組み合わせて使用することができる。例えば、本方法は、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、フルボ酸、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の供給源と同時に適用することができる。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。

一実施形態において、組成物は、例えば、作物廃棄物及び他のバイオマスを酸素のない状態で熱分解することによって生成されるバイオ炭又は木炭を含む、及び／又はそれと同時に適用される。特定の実施形態において、バイオ炭は、土壌処理組成物の微生物と相乗的に作用し、追加の土壌炭素源を提供し、栄養素の可溶化、より大きな根への成長、及び、より堅牢な植物バイオマスの成長を促進する。いくつかの実施形態において、バイオ炭は、肥料を吸着及び脱着することができ、それによって、徐放性の適用を提供し、植物の取り込み前に溶出及び脱窒のリスクを低減する。

組成物はまた、他の農業用化合物及び／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／又は化学農薬、忌避剤、除草剤、肥料、水処理、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、及び／又はこれらと共に適用することができる。

一実施形態において、本組成物は、
例えば、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸のような、スケール防止剤といった農業用化合物；
殺菌剤（bactericides）、例えば、硫酸ストレプトマイシン及び／又はＧａｌｌｔｒｏｌ（登録商標）（A. radiobacter株Ｋ８４）；
殺生物剤（biocides）、例えば、二酸化塩素、塩化ジデシルジメチルアンモニウム、ハロゲン化複素環、及び／又は二酸化水素／ペルオキシ酢酸；
肥料、例えば、Ｎ－Ｐ－Ｋ肥料、硝酸カルシウムアンモニウム１７－０－０、チオ硫酸カリウム、窒素（例えば、１０－３４－０、Ｋｕｇｌｅｒ ＫＱ－ＸＲＮ、Ｋｕｇｌｅｒ ＫＳ－１７８Ｃ、Ｋｕｇｌｅｒ ＫＳ－２０７５、Ｋｕｇｌｅｒ ＬＳ ６－２４－６Ｓ、ＵＮ２８、ＵＮ３２）、及び／又はカリウム；
防カビ剤（fungicides）、例えば、クロロタロニル、マニコゼブヘキサメチレンテトラミン、アルミニウムトリス、アゾキシストロビン、Bacillus spp.（例えば、B. licheniformis株３０８６、B. subtilis、B. subtilis strain株ＱＳＴ７１３）、ベノミル、ボスカリド、ピラクロストロビン、キャプタン、カルボキシン、クロロネブ、クロロタロニル、硫酸銅、シアゾファミド、ジクロラン、ジメモルフ、エトリジアゾール、チオファネート－メチル、フェナミドン、フェナリモール、フルジオキソニル、フルピコリド、フルートラニル、イプロジオン、マンコゼブ、マネブ、メファノキサム、フルジオキソニル、メフェノキサム、メタラキシル、ミクロブタニル、オキサチアピプロリン、ペンタクロロニトロベンゼン（キントゼン）、リン酸、プロパモカルブ、プロパニル、ピラクロストロビン、Reynoutria sachalinensis、Streptomyces spp.（例えば、S. griseoviridis株Ｋ６１、S. lydicusＷＹＥＣ１０８）、硫黄、尿素、チアベンダゾール、チオファネートメチル、チラム、トリアジメホン、トリアジメノール及び／又はビンクロゾリン；
成長調節剤、例えば、アンシミドール、クロルメコートクロリド、ジアミノジド、パクロブトラゾール、及び／又はウニコナゾール；
除草剤（herbicides）、例えば、グリホサート、オキシフルオルフェン及び／又はペンジメタリン；
殺虫剤（insecticides）、例えば、アセフェート、アザジラクチン、B. thuringiensis（例えば、subsp. israelensis株ＡＭ ６５－５２）、Beauveria bassiana（例えば、株ＧＨＡ）、カルバリル、クロルピリホス、シアントラニリプロール、シロマジン、ジコフォール、ダイアジノン、ジノテフラン、イミダクロプリド、Isaria fumosorosae（例えば、Ａｐｏｐｋａ株９７）、リンデン及び／又はマラチオン；
水処理剤、例えば、過酸化水素（３０～３５％）、ホスホン酸（５～２０％）及び／又は亜塩素酸ナトリウム；
同様に、糖脂質、リポペプチド、ディート、珪藻土、シトロネラ、精油、ミネラルオイル、ニンニク抽出物、チリ抽出物、及び／又は本開示の利益を有する当業者によって適合性があると判断される任意の公知の商用及び／又は自家製農薬
と共に用いるのに適合する。

好ましくは、組成物は、以下の化合物：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ないか、及び／又は同時に適用されないか、又は適用の前後７～１０日以内に適用されない。

特定の実施形態において、組成物及び方法は、他の化合物の有効性を増進するために、例えば、植物又は害虫への農薬化合物の浸透を増進することによって、又は植物の根への栄養素のバイオアベイラビリティを増進することによって、使用することができる。微生物ベースの生成物は、他の治療、例えば、抗生物質治療を補うために使用することもできる。利点を挙げると、本発明は、細菌感染を治療及び／又は予防するのに有効とするために、作物又は植物に投与しなければならない抗生物質の量を減少させるのに役立つ。

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、これらに限定されるものではないが、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。

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。成長は、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／又はその改変版を使用して増殖される。

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。

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いてもよい。

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）を監視可能であってもよい。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ができる。

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してよい。

本方法は、増殖培養物を酸素化することができる。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、空気の緩慢な運動を利用する。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。

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；大豆油、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。

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、培地に含まれていてもよい。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、大豆エキス、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めることができる。アミノ酸、例えば、タンパク質の生合成に有用なアミノ酸もまた含めることができる。

一実施形態において、無機塩も含まれていてよい。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、硫化鉄、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。

いくつかの実施形態において、培養の方法は、培養プロセスの前及び／又は間に、培地中に追加の酸及び／又は抗菌剤を添加することをさらに含んでいてもよい。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。

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。

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、及び炭酸塩及びリン酸塩等のｐＨ調節剤を使用して、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。

微生物は、プランクトン形態で、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菌床を有していてもよい。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いてもよい。

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。

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機器は無菌である。反応器／容器のような培養機器は、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、それに接続されていてもよい。また培養機器は、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いてもよい。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。

一実施形態において、本発明は、本発明の微生物株を、増殖及び代謝産物生成に適切な条件下で培養し、任意で、代謝産物を精製することによって、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生成する方法をさらに提供する。本方法により生成される代謝産物含有量は、例えば、少なくとも２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、又は９０％であり得る。

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てもよいし、又は増殖培地中に分泌されてもよい。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。

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。

細胞濃度は、例えば、少なくとも１×１０^６～１×１０^１３、１×１０^７～１×１０^１２、１×１０^８～１×１０^１１、又は１×１０^９～１×１０^１０ＣＦＵ／ｍｌであってよい。

微生物の培養及び微生物副生成物を生成する方法及び機器は、バッチ、準連続プロセス、又は連続プロセスで実施することができる。

一実施形態において、微生物培養組成物の全ては、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）取り出される。このバッチ手順において、全く新しいバッチは、第１のバッチの収穫時に開始される。

他の実施形態において、発酵生成物の一部のみが、任意の時点で取り出される。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剤として容器内に残る。取り出される組成物は、無細胞培地であり得るか、又は細胞、胞子、他の生殖繁殖体、及び／又はそれらの組み合わせを含み得る。このようにして、準連続システムが形成される。

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、現地で小規模又は大規模に培養でき、さらにはそれらの培地と混合したままでも利用することができる。

利点を挙げると、微生物ベースの生成物は、遠隔地で生成することができる。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されてもよい。

微生物ベースの生成物の作製
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／又は微生物によって生成された微生物代謝産物及び／又は任意の残留栄養素を含有する発酵培地である。発酵生成物は、抽出又は精製することなく直接使用してよい。所望であれば、抽出及び精製は、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行うことができる。

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、菌糸体、菌糸、又は微生物繁殖体の任意の他の形態であってよい。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いてもよい。

一実施形態において、異なる微生物株は別々に増殖してから一緒に混合して、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る培地とブレンドすることができる。

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／又はその環境に別々の微生物ベースの生成物として適用される。

微生物ベースの生成物は、さらなる安定化、保存、及び貯蔵なしに使用してよい。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減り、微生物増殖副生成物の活性が維持される。

増殖容器から微生物ベースの組成物を収穫する際、収穫された生成物が容器に入れられるか、あるいは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製造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調整剤、キレート剤、安定剤、紫外線耐性剤、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。

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。適切な緩衝剤には、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含まれる。また、リン酸及び亜リン酸又はそれらの塩を用いてもよい。合成緩衝液を使用することが適切であるが、天然緩衝液、例えば、有機及びアミノ酸又は上記に列挙したそれらの塩を使用することが好ましい。

さらなる実施形態において、ｐＨ調整剤は、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、炭酸カリウム又は重炭酸カリウム、塩酸、硝酸、硫酸又は混合物を含む。

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べきである。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。

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。

特定の実施形態において、植物部分へ生成物を長く接着させるために、接着剤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ポリマー又は多糖ベースの物質等のポリマーを使用することができる。

好ましい実施形態において、市販グレードのキサンタンガムが接着剤として使用される。ガムの濃度は、市販生成物中のガムの含有量に基づいて選択されるべきである。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。

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として作用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。

一実施形態において、微生物増殖を増進するために、プレバイオティクスを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。適切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。

一実施形態において、微生物接種剤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される、及び／又はそれと同時に適用される。これらは、例えば、水溶性カリ（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。

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℃未満、１５℃未満、１０℃未満、又は５℃未満等の低温で保存される。

微生物ベースの生成物の局所生成
本発明の特定の実施形態において、微生物増殖施設は、所望のスケールで、新鮮な高密度の微生物及び／又は目的の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。

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、柑橘園）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マイル未満、２５０マイル未満、２００マイル未満、１５０マイル未満、１００マイル未満、７５マイル未満、５０マイル未満、２５マイル未満、１５マイル未満、１０マイル未満、５マイル未満、３マイル未満又は１マイル未満であってもよい。

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、局所的に生成することができるので、はるかに高い密度の微生物を生成することができる。それによって、現地適用で使用するのに必要とされる微生物ベースの生成物は小容量で済み、又は所望の効力を達成するために必要な場合、高密度での微生物の適用が可能となる。これは、バイオリアクターを縮小可能とし（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調整剤）、これは、システムを効率的にし、細胞を安定化させたり、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。微生物ベースの生成物の局所生成はまた、生成物中に増殖培地を含め易くする。培地は、発酵中に生成された、局所使用に特に最適な薬剤を含有することができる。

局所生成される高密度で、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。

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。

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、柑橘園）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、これにより、組成物は、特定の場所での使用に合わせることが可能となる。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、処置される土壌の種類、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、特定の局所条件に合わせてカスタマイズすることができる。

利点を挙げると、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。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、不適切な貯蔵、タイムリーな分配や、例えば、生存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産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。

さらに、組成物を局所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恐れのある設定比や処方を有する組成物に比べ利点を与える。

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、自然発生の局所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。

個々の容器の培養時間は、例えば、１日～７日以上であってよい。培養生成物は、数多くの異なるやり方のいずれかにより、収穫することができる。

例えば、発酵の２４時間以内の局所生成と分配は、純粋な高細胞密度の組成物と実質的に低い運搬コストをもたらす。より効率的で強力な微生物接種剤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。

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るであろう。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とは考えられない。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。

実施例１－組成物
ＧＨＧの低減、炭素利用の改善、及び／又は炭素の隔離の増進における使用のための、本発明の特定の実施形態による組成物がここに例示される。この実施例は、限定を意図するものではない。ここに例示されるもの代わりに、又はそれに加えて、微生物の他の種を含む処方を組成物に含めてよい。

組成物は、Trichoderma spp.真菌及びBacillus spp.細菌を含む微生物接種剤を含む。具体例として、組成物は、Trichoderma harzianum及びBacillus amyloliquefaciensを含む。さらにより具体的には、B. amyloliquefaciensの株は、B. amyloliquefaciensＮＲＲＬ Ｂ－６７９２８であり得る。

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。

組成物は、約１×１０^６～１×１０^１２、１×１０^７～１×１０^１１、１×１０^８～１×１０^１０、又は１×１０^９ＣＦＵ／ｍｌのTrichoderma及び約１×１０^６～１×１０^１２、１×１０^７～１×１０^１１、１×１０^８～１×１０^１０、又は１×１０^９ＣＦＵ／ｍｌのBacillusを含むことができる。

組成物は、組成物中の微生物の初期増殖を促進するために、追加の「出発」材料と混合する、及び／又はそれと同時に適用することができる。これらは、例えば、プレバイオティクス及び／又はナノサイズ肥料（例えば、Ａｑｕａ－Ｙｉｅｌｄ，ＮａｎｏＧｒｏ（登録商標））を含むことができる。

このような増殖促進「出発」材料の１つの例示的な処方は、
水溶性カリ（Ｋ２Ｏ）（１．０％～２．５％、又は約２．０％）
マグネシウム（Ｍｇ）（０．２５％～０．７５％、又は約０．５％）
硫黄（Ｓ）（２．５％～３．０％、又は約２．７％）
ホウ素（Ｂ）（０．０１％～０．０５％、又は約０．０２％）
鉄（Ｆｅ）（０．２５％～０．７５％、又は約０．５％）
マンガン（Ｍｎ）（０．２５％～０．７５％、又は約０．５％）
亜鉛（Ｚｎ）（０．２５％～０．７５％、又は約０．５％）
フミン酸（８％～１２％、又は約１０％）
ケルプ抽出物（５％～１０％、又は約６％）
水（７０％～８５％、又は約７７％～８０％）

微生物接種剤、及び／又は任意の増殖促進「出発」材料は、灌漑システムタンク中で水と混合され、土壌に適用される。

具体的な例を挙げると、組成物は、１０．０重量％の微生物接種剤と、９０重量％の水分とを含み、接種剤は、１×１０^８ＣＦＵ／ｍＬのTrichoderma harzianum及び１×１０^９ＣＦＵ／ｍＬのBacillus amyloliquefaciensを含む。

Claims (23)

1. １つ以上の有益な微生物及び／又は１つ以上の微生物増殖副生成物を含む組成物を、植物及び／又は土壌に適用して、前記１つ以上の微生物を、前記植物の根及び／又は前記土壌に定着させることを含み、
   前記有益な微生物は、細菌、酵母及び／又は真菌であり、
   前記微生物による定着は、前記植物の地上及び地下植物組織の成長及び／又は健康の増進により、炭素の利用及び貯蔵の増進をもたらすという、１つ以上の利益を前記植物に提供し、
   前記地上及び地下植物組織の成長及び／又は健康の増進は、前記植物組織中の１つ以上の分解抵抗性有機ポリマーの蓄積の増進をもたらし、前記分解抵抗性有機ポリマーは、スベリン、クチン、クタン及びリグニンから選択される、植物及び／又は土壌物質中の炭素を隔離する方法。
2. 前記有益な微生物は、Trichoderma harzianum、Trichoderma viride、Trichoderma koningii、Trichoderma guizhouse、Bacillus amyloliquefaciens、Bacillus subtilis、Bacillus megaterium、Bacillus polymyxa、Bacillus licheniformis、Brevibacillus laterosporus、Meyerozyma guilliermondii、Pichia occidentalis、Wickerhamomyces anomalus及びDebaryomyces hanseniiから選択される、請求項１記載の方法。
3. 前記植物は、多年生植物であり、前記炭素は、無期限の期間及び／又は前記植物が生存している限り、前記分解抵抗性有機ポリマー中に隔離される、請求項１に記載の方法。
4. 前記植物は、一年生植物又は作物植物であり、前記地上及び／又は地下植物組織の一部は、前記植物の死滅後及び／又は前記地上組織の収穫後に残される、請求項１に記載の方法。
5. 残された前記地上及び／又は地下植物組織の植物組織の一部は、耕起によって邪魔されない深さで土壌によって覆われ、前記分解抵抗性有機ポリマーは、前記植物の死滅及び／又は収穫後、少なくとも１年間、前記土壌中で分解しない、請求項４に記載の方法。
6. 前記組成物は、前記植物の根に直接適用される、請求項１に記載の方法。
7. 前記組成物は、土壌に適用される、請求項１に記載の方法。
8. 前記組成物は、潅漑システムを用いて、前記植物及び／又は前記土壌に適用される、請求項１に記載の方法。
9. 前記組成物は、窒素、リン、及びカリウムから選択される１つ以上の栄養素の供給源と共に適用される、請求項１に記載の方法。
10. 前記組成物は、ケルプ抽出物、フルボ酸、キチン、フミン酸塩及びフミン酸から選択されるプレバイオティクスと同時に、前記植物及び／又は土壌に適用される、請求項１に記載の方法。
11. 前記組成物は、ハンドヘルド芝生用及び庭用噴霧器を使用して、前記植物及び／又はその周囲環境に噴霧される、請求項１に記載の方法。
12. 炭素の隔離に対する前記方法の影響を評価するための測定を行うことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
13. 前記測定は、植物組織の組織学的分析を実施して、前記植物組織における前記分解抵抗性有機ポリマーの蓄積を定量することを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記測定は、前記土壌及び／又は前記植物組織から前記分解抵抗性有機ポリマーを抽出し、前記抽出された分解抵抗性有機ポリマーに対してＬＣ、ＧＣ、ＮＭＲ分光法、ラマン分光法、質量分析法、又はＦＴＩＲ分光法を実施して、前記土壌及び／又は植物組織中の前記ポリマーの蓄積を定量することを含む、請求項１２に記載の方法。
15. 植物組織及び／又は土壌中のスベリンの蓄積を増進させる方法であって、１つ以上の有益な微生物及び／又は１つ以上の微生物増殖副生成物を含む組成物を、植物及び／又は土壌に適用して、前記１つ以上の微生物を、前記植物の根及び／又は前記土壌に定着させることを含み、
    前記有益な微生物は、Trichoderma harzianum、Trichoderma viride、Trichoderma koningii、Trichoderma guizhouse、Bacillus amyloliquefaciens、Bacillus subtilis、Bacillus megaterium、Bacillus polymyxa、Bacillus licheniformis、Brevibacillus laterosporus、Meyerozyma guilliermondii、Pichia occidentalis、Wickerhamomyces anomalus及びDebaryomyces hanseniiから選択される細菌、酵母及び／又は真菌であり、
    前記微生物による定着は、前記植物の地上及び地下の植物組織の成長及び／又は健康の増進により、炭素の利用及び貯蔵の増進をもたらすという、１つ以上の利益を前記植物に提供し、
    前記地上及び地下の植物組織の成長及び／又は健康の増進は、前記地上及び地下の植物組織におけるスベリンの蓄積の増進をもたらす、方法。
16. 植物組織及び／又は土壌中の炭素隔離を増進する組成物であって、Trichoderma harzianum、Trichoderma viride、Trichoderma koningii、Trichoderma guizhouse、Bacillus amyloliquefaciens、Bacillus subtilis、Bacillus megaterium、Bacillus polymyxa、Bacillus licheniformis、Brevibacillus laterosporus、Meyerozyma guilliermondii、Pichia occidentalis、Wickerhamomyces anomalus及びDebaryomyces hanseniiから選択される１つ以上の有益な微生物と、１つ以上の微生物増殖副生成物とを含む、組成物。
17. Bacillus amyloliquefaciens及びTrichoderma harzianumを含む、請求項１６に記載の組成物。
18. 前記Bacillus amyloliquefaciensは、ＮＲＲＬ Ｂ－６７９２８株である、請求項１７に記載の組成物。
19. 細胞数比１：４のTrichoderma harzianum対Bacillus amyloliquefaciensＮＲＲＬ Ｂ－６７９２８を含む、請求項１７に記載の組成物。
20. B. subtilisＮＲＲＬ Ｂ－６８０３１又はWickerhamomyces anomalusＮＲＲＬ Ｙ－６８０３０を含む、請求項１６に記載の組成物。
21. グルコース、グリセロール及びグリセリンのうち１つ以上をさらに含む、請求項１６に記載の組成物。
22. バイオ炭、ケルプ抽出物、フルボ酸、キチン、フミン酸塩及びフミン酸から選択される１つ以上のプレバイオティクスをさらに含む、請求項１６に記載の組成物。
23. 乾燥粉末又は乾燥顆粒として処方される、請求項１６に記載の組成物。