JP5982367B2 - 微生物組成物及び方法 - Google Patents
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Description
本明細書に開示され、記載される組成物の第1の成分は、天然有機物に富む供給源から単離され、水溶液中に抽出された有機分子の混合物を含む。天然有機物は、主に、土壌環境中で時間をかけて様々な程度まで変化した植物物質に由来する。植物物質のいくつかは、環境中に最近堆積したものである。天然有機物の少なくとも一部は、腐植化プロセスの一部を介して、部分的に腐植化された天然有機物となった。腐植化は、天然有機物の、微生物、真菌及び/又は(熱、圧力、太陽光、雷、火などの)環境による分解及び/又は酸化を含む。最も好ましくは、第1の成分は、実質的に腐植化されていない天然有機物(部分的に腐植化された天然有機物)を含む。一態様において、天然有機物は、典型的に約5ppm〜約500ppmの溶存有機物(DOM)を含むか又は提供する環境から得られる。他の態様においては、天然有機物は、典型的に約500ppm〜約3000ppmのDOMを含むか又は提供する環境から得られる。
組成物の第1の成分を構成する有機化合物は、(例えば、分子量、異なる官能基の間での炭素の分布、相対的な元素組成、アミノ酸含量、炭化水素含量等による)様々な方法で特性決定することができる。一態様において、第1の成分は、フミン質ベースの物質の既知の標準に対して特性決定された。
フミン質と第1の成分のサンプルの元素及び構造による比較評価を実施した。International Humic Substances Societyによる3つのフミン質標準、すなわち、レオナルダイトフミン酸(Leonardite Humic Acid)(LHA)、パホキー泥炭フミン酸(Pahokee Peat Humic Acid)(PPHA)、及びスワニーリバーフルボ酸II(Suwanee River Fulvic Acid II)(SRFA)を使用した。各フミン質標準及び第1の成分の各サンプルは、FTIR及びESI−FTICR−MSによって分析した。各フミン質標準の一部を、ESI−FTICR−MS分析のためにNH4OH/水に溶解した。第1の成分の3つのサンプル(#1、#2、及び#3)を、陽イオン交換樹脂(AG MP−50、Bio−Rad Laboratgories,Hercules,CA)による分析のために調製した。フミン質標準と第1の成分の各サンプルの比較を表Dに表す。
一態様において、微生物は、第1の成分との併用に有用な接種材料、トランス接種材料又は前接種材料のうちの少なくとも一種を含み、例えば、窒素固定細菌、リン酸塩可溶化細菌(phosphate−solubilizing bacteria)、真菌接種材料、及び複合接種材料を含むことができる。特に明記しない限り、接種材料への言及は、種子に接種又は前接種することのできる、所定の接種材料の分類学的分類のすべての既知の構成要素を含む。例えば、根粒菌、ブラディリゾビウム(Bradyrhizobium)、バシラス(Bacillus)、アゾバクター(Azobactor)、アルホロバクター(Arhrobacter)、シュードモナス、アゾスピリラム(Azospirillum)、藍色細菌、及び菌根菌(mycorrihizal fungae)などの様々な微生物が植物に有益な効果をもたらす。第1の成分と根粒菌との併用について特別に強調されるが、類似の併用原理が他の微生物にも当てはまり、そのうちのいくつかは以下に開示されるが、これらに限定されるものではない。いくつかの態様においては、接種材料は、いかなる農業的利益も提供しない他の微生物を含むことができる。
任意の成分が使用可能であり、この任意の成分は少なくとも一種の農薬であり得る。ここで、用語「農薬」は、少なくとも一種の除草剤、殺昆虫剤、殺真菌剤、抗菌剤、抗ウイルス剤、植物栄養素又はそれらの組み合わせを意味する。
種子処理、根粒形成、発芽、出芽、根の発達、栄養摂取のため、及び/又は種子の病気に対する感受性を低下させるための、本明細書に記載の組成物の使用方法がさらに開示され、提供される。組成物は、単一の種子又は種子群に、バルクで又は連続的プロセスにおいて施用し得る。いくつかの実施態様においては、組成物は、農業用又は園芸用の種子、より特別には、食用穀物に施用される。本明細書中の「食用穀物」は、主にヒトの消費のために栽培される穀物を意味する。本明細書に開示される方法は、播種直前の種子又は貯蔵された種子の両方のために適している。
葉野菜及びサラダ用野菜、例えば、アマランス、ビートの若い葉、ビターリーフ、チンゲンサイ、メキャベツ、キャベツ、キャッツイヤー、セルタス、チョクウィー(choukwee)、ツルムラサキ、チコリー、フユアオイ、菊の葉、コーンサラダ(corn salad)、クレス、タンポポ、エンダイブ、アリタソウ、アカザ、フィドルヘッド(fiddlehead)、フル−テッド・パンプキン(fluted pumpkin)、ゴールデン・サンフィア(golden samphire)、グッド・キング・ヘンリー(Good King Henry)、アイスプラント、ジャンブー、カイラン、ケール、コマツナ、クカ(kuka)、ラゴス・ボロギ(Lagos bologi)、ランドクレス、レタス、ハンゲショウ、モロヘイヤ、ミズナ、カラシナ、白菜、ツルナ、オラーチェ、エンドウの葉、ポルク(polk)、赤チコリー、ロケット(アルグラ)、サムフィア、ハマフダンソウ(sea beet)、ハマナ、シエラ・レオーネ・ボロギ(Sierra Leone bologi)、ソコ(soko)、ギシギシ、ホウレンソウ、スベリヒユ、フダンソウ、タッツオイ、カブの葉、オランダガラシ、ヨウサイ、冬スベリヒユ及びアブラナなど、
花の咲く野菜及び果実のなる野菜、例えば、エイコーン・スクオッシュ(acorn squash)、アルメニアン・キューカンバー(Armenian cucumber)、アボカド、パプリカ、ニガウリ、バターナット・スクオッシュ(butternut squash)、カイグア(caigua)、ケープ・グースベリー(Cape gooseberry)、カイエンペッパー、ハヤトウリ、チリペッパー、キュウリ、ナス(オーベルジン)、アーティチョーク、ヘチマ、マラバル・ゴード(Malabar gourd)、パルワル、パティパン・スクオッシュ(pattypan squash)、多年生キュウリ、カボチャ、カラスウリ、スクオッシュ(マロー)、スイートコーン、スイートペッパー、ティンダ(tinda)、トマト、トマティロ、トウガン、ウエスト・インディアン・ガーキン(West Indian gherkin)及びズッキーニなど、
マメ科の野菜(レギューム)、例えば、アメリカホドイモ、小豆、黒豆、ササゲ、黒目豆、ヒヨコ豆(ガルバンゾ・ビーン)、ドラムスティック、ドリコスマメ(dolichos bean)、ソラマメ(ブロード・ビーン)、インゲンマメ(French bean)、グアー、インゲンマメ(haricot bean)、ホースグラム(horse gram)、インドマメ(Indian pea)、キドニービーン、レンズマメ、ライマメ、モスビーン、リョクトウ、白インゲンマメ、オクラ、エンドウマメ、ピーナッツ(落花生)、キマメ、インゲンマメ(pinto bean)、ツルアズキ(rice bean)、ベニバナインゲン、ダイズ、タルウィ(tarwi)、テパリービーン、ウラドマメ、ビロードマメ、シカクマメ及びササゲなど、
鱗茎野菜及び茎野菜、例えば、アスパラガス、カルドン、セルリアク、セロリ、ジャンボニンニク、ウイキョウ、ニンニク、コールラビ、クラト、リーク、レンコン、ノパル、タマネギ、プロイセンアスパラガス、シャロット、ネギ及びワイルド・リーク(wild leek)など、
根野菜及び塊茎野菜、例えば、アヒパ(ahipa)、アラカチャ、タケノコ、ビートルート、ブラッククミン、ゴボウ、ブロードリーフ・アローヘッド(broadleaf arrowhead)、カマス、カンナ、ニンジン、キャッサバ、チョロギイモ、ダイコン、ラッカセイエンドウ、ゾウコンニャク、エンセーテ、ショウガ、ゴボウ(gobo)、ハンブルグパセリ、ホースラディッシュ、キクイモ、ヒカマ、パースニップ、ピッグナッツ、ヤマハッカ、ジャガイモ、プレイリー・ターナップ(prairie turnip)、ラディッシュ、ルタバガ(スウェーデンカブ)、セイヨウゴボウ、スコルツォネラ、ムカゴニンジン、サツマイモ、タロイモ、ティー(ti)、タイガーナッツ、カブ、ウルーコ(ulluco)、ワサビ、シログワイ、ヤーコン及びヤムなど、並びに
ハーブ類、例えば、アンジェリカ、アニス、バジル、ベルガモット、キャラウェイ、カルダモン、カモミール、チャイブ、シラントロ、コリアンダー、ディル、ウイキョウ、チョウセンニンジン、ジャスミン、ラベンダー、レモンバーム、レモンバジル、レモングラス、マジョラム、ミント、オレガノ、パセリ、ポピー、サフラン、セージ、スターアニス、タラゴン、タイム、ターメリック及びバニラ、などが挙げられる。
本明細書に開示され、記載される組成物は、葉、種子又は場所に液体を施用するための任意の慣用システムを用いて施用可能である。最も一般的には、施用は、スプレーすることによって種子に導入可能な液体又は粉末形態の組成物とともに種子を回転ドラムにかけることであり、これが最も便利であると見いだされるであろう。スプレーに関しては、スプレー用の液滴を作り出すために、タンブラーと組み合わせた水圧ノズル及び回転ディスクアトマイザーを含む任意の慣用の噴霧化法が使用可能である。
上記の詳細に記載された方法は、植物種子の全体的な栄養摂取及び/又は改善された農業経済学的利益のために有用である。促進された根粒形成、発芽、出芽及び成長に関連する任意の利益は、これらに限定されないが、改善された根の発達(例えば、改善された根又は根毛の成長)、より高品質の農産物、(いずれの場合にもより高い農産物収量をもたらす)改善された成長及び/又はより長い成長期、より速い出芽、増加したストレス耐性及び/又は改善されたストレスからの回復を含む改善された植物ストレス管理、増加した機械的強度、改善された耐乾燥性、及び改善された植物の健康を含む、本方法の農業経済学的利益となりうる。これらの利益の任意の組み合わせを得ることができる。
3つの異なる作物(トウモロコシ、ダイズ、及びカノーラ)を評価した。各実験において、50個の種子を、500mlの水(対照)又は様々な量の第1の成分を含む500mlの水に浸漬したスポンジ上に置いた。第1の成分の濃度は、0.6mg a.i./Kg溶液〜12mg a.i./Kgまで変化した。種子をスポンジ上に置いた後、22℃の暗所の栽培箱中に置き、種子の90%が発芽するまで、又は120時間のいずれか最初に到来するときまで、24時間ごとに発芽した種子の数を測定した。発芽結果を表1〜3に示す。
ダイズ種子における出芽応答について、0.08%のZn及び0.036%のジベレリン酸を含むNPK肥料(11−11−7)からなる種子処理製品(STP)を評価し、対照、及び市販の種子処理製品、ApronMaxx(Syngenta)と比較した。第4の処理サンプルは、STP及びApronMaxxの組み合わせからなる。種子を、100ポンドの種子あたり2fl.ozの種子処理製品で処理し、該種子をポットに植え付け、温室内に置いた。1処理あたり6回反復した。植え付けの4日後及び5日後(DAP)に処理を評価した。結果を表4に示す。出芽を以下のように評価した。N−出芽なし−0点;C−湾曲(Crook)、土壌表面を割ったのみ−1点;E−完全に出芽した−2点。
ダイズ種子による実験において、第1の成分を、実験2のSTP、及び第1の成分とSTPとの組み合わせに対して比較して、発芽率に対する効果を決定した。この試験は、第1の成分単独、STP単独、又は第1の成分とSTPとの組み合わせで処理したダイズ種子を用いて行った。この実験においては、50個の種子を、500mlの水(対照)又は様々な量の第1の成分若しくは第1の成分+STPを含む500mlの水に浸漬したスポンジ上に置いた。48、72及び120時間後に出芽を測定した。結果を表5に示す。
この実験の目的は、接種済みの(ブラディリゾビウム・ジャポニクム(Bradyrhzobium japonicum))ダイズ(Glycine max.)をCPで処理した場合に、非ストレス成長条件下での根粒形成を増加するか又は減少するかを決定することである。乱塊法(Randomized Complete Block design)により、5つの処理からなる農場試験を実施し、1処理あたり4回反復した。
この実験の目的は、接種済みの(ブラディリゾビウム・ジャポニクム)ダイズ(Glycine max.)種子のCPによる処理が、ストレス負荷された成長条件下で根粒形成を増加させるか又は減少させるかを決定することであった。したがって、乱塊法(Randomized Complete Block design)により、5つの処理からなる農場試験を実施し、1処理あたり4回反復した。21〜30日の延長された品質保持期限を有すると示されたB.ジャポニクムの「前接種材料」で種子を前処理した。植え付けの前に、接種済みの種子を0.062mg CP/Kg種子〜7.75mg CP/Kg種子の範囲の4つの異なる比率のCPで処理した。種子の1バッチはCPで処理せず、未処理対照(untreated check)(UTC)であった。種子を植え付け、植え付けの直後に苗床が完全に水で飽和するまで水を注いだ。25日後に植物を収穫して、植物あたりの根粒数を数えた。結果を図2に示す。この実験は、B.ジャポニクムを含む接種材料を施用した場合、CPがダイズ植物の根粒形成を増加させたことを示す。
この実験の目的は、接種済みの(ブラディリゾビウム・ジャポニクム)ダイズ(Glycine max.)種子のCPによる処理が植物の出芽及びストレス負荷された成長条件下での最終的な個体数に影響するかを決定することであった。したがって、乱塊法(Randomized Complete Block design)により、5つの処理からなる農場試験を実施し、1処理あたり4回反復した。
この実験の目的は、接種済みの(ブラディリゾビウム・ジャポニクム)ダイズ(Glycine max.)種子のCPによる処理が収量を増加させるか又は減少させるか、を決定することであった。したがって、乱塊法(Randomized Complete Block design)により、5つの処理からなる農場試験を実施し、1処理あたり4回反復した。21〜30日の延長された品質保持期限を有すると示されたB.ジャポニクムの「前接種材料」で種子を前処理した。植え付けの前に、接種済みの種子を0.061mg CP/Kg種子〜7.75mg CP/Kg種の範囲の4つの異なる比率のCPで処理した。種子の1バッチはCPで処理せず、未処理対照(untreated check)(UTC)であった。種子を植え付け、約148日後に土地を収穫して、最終収量を決定した。結果を図4に示す。この実験は、接種済みのダイズ種子へのCPの添加が、最終収量を7.5%も増加させ、すべての処理全体で平均すると4.96%増加させたことを示した。
植物体においては、代謝は一般に予測不可能である。すなわち、特に遺伝子改変された(GM)植物に関して、第1の成分、微生物及び任意の農薬の先の使用から、どんな有用な農学的効果がもたらされるかを予測することはできない。例えば、GM作物の接触は、第1の成分がGM作物の1つ以上の遺伝子を制御するために、本明細書中に開示され、記載される組成物及び方法からの利益を受け、結果として、一般に該組成物及び方法は以下のうちの1つ以上を有効に提供すると考えられる。
a.一種又は複数のGM作物において、第1の成分無しで可能な程度に比べた、微生物/任意選択的な農薬のうちの1つ又は両方に関して通常使用されるレベルの減少、
b.一種又は複数のGM作物の、結果として収量増加及びかかる作物の改善された質を伴う、生物性のストレス(例えば、昆虫、真菌、ウイルス、線虫及び他の病原体)及び非生物性のストレス(例えば、渇水、寒さ、塩分、オゾン、土壌栄養不足)に対する耐性の増大、
c.一種又は複数のGM作物の、根粒形成、出芽、根の発達及び全体的な成長力の増大、
d.一種又は複数のGM作物における、多価金属イオンの吸収の増大。
Claims (9)
- 部分的に腐植化された天然有機物によって特徴付けられる溶存有機物質の農学的に許容可能な複合混合物を含む第1の成分と、
少なくとも一種の農学的に許容可能な微生物を含む、接種材料、前接種材料、及びトランス接種材料のうちの少なくとも一種と
に被覆された種子を含む、種子組成物であって、
前記第1の成分が、
(i)縮合芳香族化合物、リグニン、並びにタンニン及び/又は縮合型タンニンの混合物、
(ii)0.5を超える、前記溶存有機物の酸素対炭素比、
(iii)200を超える、タンニン化合物の総数(該タンニン化合物は、質量分析法により測定して、0.5〜1.4の水素対炭素比、及び0.7未満の芳香族指数を有する)、並びに
(iv)質量分析法により測定して、47〜56%のリグニン化合物、33〜42%のタンニン化合物、及び、8〜11%の縮合芳香族化合物の質量分布
を特徴とする、種子組成物。 - 前記第1の成分が、縮合芳香族化合物、リグニン、並びにタンニン及び/又は縮合型タンニンの混合物を含み、前記組成物の化合物の総量%の少なくとも10%が、タンニン及び/又は縮合型タンニンであることを特徴とするか、或いは、前記第1の成分が、縮合芳香族化合物、リグニン、並びにタンニン及び/又は縮合型タンニンの混合物を含み、前記組成物の化合物の総量%の少なくとも20%が、タンニン及び/又は縮合型タンニンであることを特徴とする、請求項1に記載の種子組成物。
- 前記微生物を含む接種材料、前接種材料、及びトランス接種材料のうちの少なくとも一種が、窒素固定細菌接種材料、リン酸塩可溶化細菌接種材料、真菌接種材料、及び複合接種材料のうちの少なくとも一種であり、前記微生物が、リゾビウム、ブラディリゾリウム、バシラス、アゾバクター、アルホロバクター、シュードモナス、アゾスピリラム、藍色細菌、及び菌根菌種のうちの少なくとも一種である、請求項1に記載の種子組成物。
- 除草剤、殺昆虫剤、殺真菌剤、抗菌剤、抗ウイルス剤、植物栄養素、又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも一種をさらに含む、請求項1に記載の種子組成物。
- 前記第1の成分と、前記除草剤、殺昆虫剤、殺真菌剤、抗菌剤、抗ウイルス剤、植物栄養素、又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも一種とが、前記種子に接触しているポリマーマトリックス中に放出可能に含有されている、請求項4に記載の種子組成物。
- 前記少なくとも一種の微生物が、前記種子に接触しているポリマーマトリックス上に沈着している、請求項5に記載の種子組成物。
- 部分的に腐植化された天然有機物の農学的に許容可能な混合物を含む第1の成分と、
少なくとも一種の農学的に許容可能な微生物を含む、接種材料、前接種材料、及びトランス接種材料のうちの少なくとも一種と
を含む、植物栄養素組成物であって、前記第1の成分が、
(i)縮合芳香族化合物、リグニン、並びにタンニン及び/又は縮合型タンニンの混合物、
(ii)0.5を超える、溶存有機物の酸素対炭素比、
(iii)200を超える、タンニン化合物の総数(該タンニン化合物は、質量分析法により測定して、0.5〜1.4の水素対酸素比、及び0.7未満の芳香族性指数を有する)、並びに
(iv)質量分析法により測定して、47〜56%のリグニン化合物、33〜42%のタンニン化合物、及び、8〜11%の縮合芳香族化合物の質量分布
を特徴とする、植物栄養素組成物。 - 前記第1の成分が、縮合芳香族化合物、リグニン、並びにタンニン及び/又は縮合型タンニンの混合物を含み、前記組成物の化合物の総量%の少なくとも10%が、タンニン及び/又は縮合型タンニンであることを特徴とするか、或いは、前記第1の成分が、縮合芳香族化合物、リグニン、並びにタンニン及び/又は縮合型タンニンの混合物を含み、前記組成物の化合物の総量%の少なくとも20%が、タンニン及び/又は縮合型タンニンであることを特徴とする、請求項7に記載の植物栄養素組成物。
- 前記種子がマメ科作物のものであるか、或いは、前記種子が果実又は野菜作物のものであるか、或いは、前記種子が遺伝子組換えされている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の種子組成物。
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