JP6887390B2 - 植物の生長を向上させるための方法、コーティングおよび細菌sos3株 - Google Patents
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Description
双子葉植物、あるいはコムギ、イネおよびトウモロコシから選択される単子葉植物の種子または実生を、少なくとも1種の植物有益性のバークホルデリア属様の種を含む有効量の処理組成物(または処理剤)で処理するステップと、
無土壌生長培地において処理された種子または実生を初期期間育成して、小植物体まで育成するステップと、
小植物体を圃場または温室条件に移すステップと
を含む方法が提供される。
双子葉植物または単子葉植物の種子または実生を、少なくとも1種の植物有益性のバークホルデリア属様の種を含む有効量の処理組成物(または処理剤)で処理するステップと、
無土壌生長培地において処理された種子または実生を初期期間育成して、小植物体まで育成するステップと、
小植物体を圃場または温室条件に移すステップと
を含む方法が提供される。
(i)大気中窒素に対する固定能、および
(ii)植物の根におけるバイオフィルム形成能
を有する微生物を含む微生物接種材料が提供される。
(iii)シデロホアの分泌能、および/または
(iv)エチレン産生に対する誘導能
を有するものである。
(i)大気中窒素に対する固定能、および
(ii)植物の根におけるバイオフィルム形成能
を有する微生物を含む肥料組成物が提供される。
(iii)シデロホアの分泌能、および/または
(iv)エチレン産生に対する誘導能
を有している。
(i)大気中窒素に対する固定能、および
(ii)植物の根におけるバイオフィルム形成能
を有する微生物を含む、無土壌生長培地が提供される。
(iii)シデロホアの分泌能、および/または
(iv)エチレン産生に対する誘導能
を有してもよい。
種子または実生を、バークホルデリア属に属する微生物から単離されたまたはこれに由来する、細菌SOS1、細菌SOS2、細菌SOS3およびバークホルデリア属のQ208株のうちの1種または複数種を含む有効量の処理組成物で処理するステップと、
無土壌生長培地において処理された種子または実生を初期期間育成して、小植物体まで育成するステップと、
小植物体を圃場または温室条件に移すステップと
を含む方法が提供される。
種子または実生を、細菌SOS1、細菌SOS2、細菌SOS3の微生物、またはバークホルデリア属に属し、
a.大気中窒素に対する固定能、および
b.植物の根におけるバイオフィルム形成能、
c.処理された種子または実生に対する育成能
を有する微生物を含む有効量の処理組成物で処理するステップを含む方法が提供される。
(i)シデロホアの分泌能、および/または
(ii)エチレン産生に対する誘導能
を有してもよい。
無土壌生長培地において前記種子または実生を初期期間育成して、小植物体まで育成するステップと、小植物体を圃場または温室条件に移すステップと
を含む。
双子葉植物、あるいはコムギ、イネおよびトウモロコシから選択される単子葉植物の種子または実生を、少なくとも1種の植物有益性のバークホルデリア属様の種を含む有効量の処理剤で処理するステップであって、前記少なくとも1種の植物有益性のバークホルデリア属様の種は、細菌SOS3(2016年6月2日に受託番号V16/013910として、3207 オーストラリア国、ビクトリア州、ポートメルボルン、バーティー・ストリート 1/153のオーストラリア国立標準研究所に寄託)に対する16S rRNAの配列同一性が少なくとも97%であり、且つ前記実生または前記種子から発生した実生の根にバイオフィルムを形成するように構成されており、
前記種子または実生を、無土壌生長培地において初期期間育成して、小植物体まで育成するステップと、
前記小植物体を圃場または温室条件に移植するステップ。
以下の実施例は、本発明の1種または複数種の例示的な実施形態を示すことを目的としており、本明細書全体を通した記載に開示した、一般的本質を限定するものと解釈されるべきではない。
微生物株。種子、実生および植物の処理、ならびにバイオ肥料の産生において、次の微生物株を使用した:Burkholderia australis Q208、細菌SOS1、細菌SOS2および細菌SOS3(BARS)。細菌SOS1、細菌SOS2および細菌SOS3は、サトウキビ根圏およびイネ根圏(Burkholderia australis Q208の場合)ならびにトマト根圏(細菌SOS1、細菌SOS2および細菌SOS3の場合)から単離した。部分的な16S rRNAのシーケンシングは、これらの株が、植物有益環境(PBE)バークホルデリア属クレードに属することを示した。DNAの完全なシーケンシングにおいて、これらの細菌が、病原性に必要な遺伝子、例えば、T3SSおよびT4SS系の成分をコードする遺伝子、を欠くことから、非病原性微生物であることが確認された。フィチン酸塩を添加したR2A培地において2日間、28℃で好気的に培養すると、BARSは、非ムコイド状の小型のコロニーおよびムコイド状の大型のコロニーを産生する。細胞は、グラム陰性、非胞子形成性の、卵形から短い桿体(幅が0.4〜0.5μmおよび長さが1.0±1.3μm)であり、単体でまたは対で発生する。生理学的には、この細菌は、β−ガラクトシダーゼ、カタラーゼおよびオキシダーゼ陽性であり、インドールを産生せず、ゼラチンを加水分解せず、グルコースを発酵しない。DNAのG+C含量は、およそ63.3mol%である。細菌SOS1、細菌SOS2および細菌SOS3は、桿状細胞型であり、R2A培地において白色コロニーを形成し、全縁であり、グラム陰性である。細菌SOS1、細菌SOS2および細菌SOS3の検査した形態学的および生理学的特徴は、バークホルデリア属の他の代表例と同様のものである、即ち、細胞は、運動性、非発酵性および非蛍光性であり、アンピシリンに対し抵抗性であるが、カナマイシンに対する抵抗性はない。細菌SOS1、細菌SOS2および細菌SOS3は、アルギニンジヒドロラーゼ試験において陰性である。細菌SOS1の16S rRNA配列に対応するcDNA配列を配列番号1に示し、細菌SOS2の16S rRNA配列に対応するcDNA配列を配列番号2に示し、細菌SOS3の16S rRNA配列に対応するcDNA配列を配列番号3に示した。
AAGTCGGACGGCAGCGCGGGGGCAACCCTGGCGGCGAGTGGCGAACGGGTGAGTAATACATCGGAACGTGTCCTGGAGTGGGGGATAGCCGGCGAAAGCCGGATTAATACCGATACGCTCTGTGGAGGAAAGCGGGGGATCTTCGGACCTCGCGCTCAAGGGGCGGCCGATGGCAGATTAGCTAGTTGGTGGGGTAAAGGCCTACCAAGGCGACGATCTGTAGCTGGTCTGAGAGGACGACCAGCCACACTGGGACTGAGACACGGCCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTGGGGAATTTTGGACAATGGGGGCAACCCTGATCCAGCAATGCCGCGTGTGTGAAGAAGGCCTTCGGGTTGTAAAGCACTTTTGTCCGGAAAGAAAACCGCTTCTCTAATACAGGGGCGGGATGACGGTACCGGAAGAATAAGCACCGGCTAACTACGTGCCAGCAGCCGCGGTAATACGTAGGGTGCAAGCGTTAATCGGAATTACTGGGCGTAAAGCGTGCGCAGGCGGTTCGCTAAGACCGATGTGAAATCCCCGGGCTTAACCTGGGAACTGCATTGGTGACTGGCGGGCTAGAGTATGGCAGAGGGGGGTAGAATTCCACGTGTAGCAGTGAAATGCGTAGAGATGTGGAGGAATACCGATGGCGAAGGCAGCCCCCTGGGCCAATACTGACGCTCATGCACGAAAGCGTGGGGAGCAAACAGGATTAGATACCCTGGTAGTCCACGCCCTAAACGATGTCAACTAGTTGTCGGGTCTTCATTGACTTGGTAACGAAGCTAACGCGTGAAGTTGACCGCCTGGGGAGTACGGTCGCAAGATTAAAACTCAAAGGAATTGACGGGGACCCGCACAAGCGTGGATGATGTGGATTAATTCGATGCAACGCGAAAAACCTTACCTACCCTTGACATGTACGGAACCTTGCTGAGAGGTGAGGGTGCCCGAAAGGGAGCCGTAACACAGGTGCTGCATGGCTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTGTCCCTAGTTCGTACGCAAGAGCACTCTAGGGAGACTGCCGGTGACAAACCGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAGTCCTCATGGCCCTTATGGGTAGGGCTTCACACGTCATACAATGGTCGGAACAGAGGGTTGCNAAGCCGCGAGGTGGAGCCAATCCCAGAAAACCGATCGTAGTCCGGATCGCAGTCTGCAACTCGACTGCGTGAAGCTGGAATCGCTAGTAATCGCGGATCAGCATGCCGCGGTGAATACGTTCCCGGGTCTTGTACACACCGCCCGTCACACCATGGGAGTGGGTTTTACCAGAAGTGGCTAGTCTAACCGCAAG
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Burkholderia australis Q208の近縁株(BARS)を次の方法で単離した。サトウキビまたはイネの根を集めたもの10g(Burkholderia australis Q208用)、あるいはトマトの根を集めたもの10g(細菌SOS1、細菌SOS2および細菌SOS3用)を、10mlの無菌リン酸緩衝化食塩水、pH7.2と共にジューサー(Breville社製)で1分間高速にてホモジナイズした。ホモジナイズした試料を、Whatman紙ナンバー1を通して濾過し、濾液で段階希釈系列(10−9まで)を作製した。100μlの各希釈液を、R2A最少培地、およびBRSの場合は濃度4g/Lのフィチン酸塩を含有する寒天プレート上に広げた。プレートを28℃で5日間インキュベートした。分離した個々の細菌コロニーを含有するプレートをPCRスクリーニングに使用した。BRSの同定のために、バークホルデリア属の16S rRNA特異的プライマーであるOTU11burkhold_R:GTTGGCAACCCTCTGTTCおよび926F:AAACTYAAAKGAATTGACGGを適用した。この方法を使用して、バークホルデリア属sp.Q208に対する16S rRNAの配列同一性が96%〜100%である10個の独立したコロニーを単離した(図2)。実験室での実験および植物生長実験の後に、次の3つの種が、最良の植物生長促進結果を示した:細菌SOS1(バークホルデリア属sp.Q208に対する配列同一性が96%)、細菌SOS2(バークホルデリア属sp.Q208に対する配列同一性が98%)および細菌SOS3(バークホルデリア属sp.Q208に対する配列同一性が100%)(図2)。全3種の細菌(細菌SOS1〜SOS3)は、窒素を固定し、フィチン酸塩を可溶化し、植物の根にバイオフィルムを形成することができる。
トマト、イネまたはレタスの種子を、1ml当たりの細胞濃度が1×109個のBARSを含有する溶液に15分間浸した。対照種子は、播種前に純水に15分間浸した。対照を含む各処理群を3組使用した。水耕栽培、温室栽培または圃場試験に使用される確立された方法に従って、種子または実生を植えた。
有機フィチン酸塩バイオ肥料(「フィトライザー(phytoliser)」)の組成。水耕栽培用および温室栽培用のバイオ肥料(「フィトライザー」)は、2成分系である。これは、液状の溶液として、最終濃度が1ml当たり1×109細胞となる量のBARSと、後述する有機物とで構成されている。細菌株を、実施例1に記載されている通りに育成および維持し、凍結乾燥粉末として試験の場へ送達した。試験場においては、細菌を100mlの純水に移し(濃度1×106にし)、細菌を元に戻すために1時間放置した。必要な化学元素を含有する有機物(フィチン酸塩)は、植物から、またはブタもしくはニワトリの堆肥から製造されたものである。フィトライザーの主成分は、フィチン酸塩であり、これは、植物によって貯蔵され、様々な種類の堆肥、植物および種子に豊富に存在する有機リンを代表するものである。フィトライザーは、植物生長に必要な、有機分子の形態の多数の他の化学元素も含有する。よって、処方中の全無機栄養素は、有機栄養素で置き換えられ、その場合、必要な化学元素は、有機分子の一部である。バイオ肥料中の化学元素の濃度は、表1に示す通り、現行方式の水耕栽培法で使用される平均濃度に対応する。
バイオ肥料の調製。BARSをアルギン酸塩−フミン酸混合物と均一に混合する。この懸濁液をCaCl2の溶液の存在下でカプセル化し、水溶性アルギン酸ナトリウムを不水溶性アルギン酸カルシウムビーズに変換した。次に、ビーズをフィチン酸塩および堆肥の混合物で被覆し、風乾する。このようなバイオ肥料ペレットは、室温で数カ月間貯蔵することができる。ペレットが湿った土壌に適用されると、細菌は、復活および増殖を始める。続いて、根との直接接触することにより、細菌は、根にバイオフィルムを形成し、植物に栄養素を与える。
水耕栽培および温室栽培試験。フィトライザー組成物は、実施例4に記載されている通りのものである。トマト、イネおよびレタスの実生または小植物体を、植え付ける前に、実施例3に記載されている通りにBARSで処理した。無処理植物を対照として使用した。他の対照には、次のものが含まれた:水耕栽培試験については、水のみ、および市販の無機肥料、温室栽培試験については、水のみ、および市販の肥料FlowPhos(Yara Nipro社製)。全ての試験において、実験植物は、対照植物よりも速く育ち(図3)、BRSを添加して育成された植物の乾燥質量は、対照植物よりも有意に高かった(最大30%)。
トマトおよびトウモロコシの種子を、CMC(4%w/v)溶液中の細菌SOS1または細菌SOS3で被覆した。対照種子は、CMC(4%w/v)のみで処理した。土壌栽培条件下に種子を置いた後に、出現した植物の数を計数したところ、発芽率の有意な改善を検出した(図3)。
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配列番号2: 細菌SOS2
配列番号3: 細菌SOS3
Claims (18)
- (i)双子葉植物、あるいは(ii)コムギ、イネおよびトウモロコシから選択される単子葉植物について、植物の生長、植物の生産性、種子の発芽率または土壌品質を向上させる方法であって、前記植物に、少なくとも1種の植物有益性のバークホルデリア属様の種を含む処理剤を適用するステップを含み、前記少なくとも1種の植物有益性のバークホルデリア属様の種は、細菌SOS3(2016年6月2日に受託番号V16/013910として、3207 オーストラリア国、ビクトリア州、ポートメルボルン、バーティー・ストリート 1/153のオーストラリア国立標準研究所に寄託)に対する16S rRNAの配列同一性が少なくとも99%であり、前記細菌SOS3の16S rRNA配列は、配列番号3に示されるものであり、前記少なくとも1種の植物有益性のバークホルデリア属様の種は、前記植物の根にバイオフィルムを形成するように構成されており、且つ前記少なくとも1種の植物有益性のバークホルデリア属様の種はバークホルデリア株Q208ではない、方法。
- 植物の生長を促進する方法であって、
(i)双子葉植物、あるいは(ii)コムギ、イネおよびトウモロコシから選択される単子葉植物の種子または実生を、少なくとも1種の植物有益性のバークホルデリア属様の種を含む有効量の処理剤で処理するステップであって、前記少なくとも1種の植物有益性のバークホルデリア属様の種は、細菌SOS3(2016年6月2日に受託番号V16/013910として、3207 オーストラリア国、ビクトリア州、ポートメルボルン、バーティー・ストリート 1/153のオーストラリア国立標準研究所に寄託)に対する16S rRNAの配列同一性が少なくとも99%であり、前記細菌SOS3の16S rRNA配列は、配列番号3に示されるものであり、前記少なくとも1種の植物有益性のバークホルデリア属様の種は、前記実生または前記種子から発生した実生の根にバイオフィルムを形成するように構成されており、且つ前記少なくとも1種の植物有益性のバークホルデリア属様の種はバークホルデリア株Q208ではなく、
前記種子または実生を、無土壌生長培地において初期期間育成して、小植物体まで育成するステップと、
前記小植物体を圃場または温室条件に移植するステップと
を含む方法。 - 前記無土壌生長培地の少なくとも一部が、前記処理剤を含む、請求項2に記載の方法。
- 前記小植物体を移植した際には、追加量の前記処理剤で処理された肥料または堆肥を含む土壌において栽培される、請求項2または請求項3に記載の方法。
- 前記種子または実生を処理する前記ステップが、リン脂質、リンタンパク質、リン酸エステル、糖リン酸およびフィチン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも1種を用いる併用処理を含む、請求項2〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記少なくとも1種の植物有益性のバークホルデリア属様の種が、細菌SOS3(2016年6月2日に受託番号V16/013910として、3207 オーストラリア国、ビクトリア州、ポートメルボルン、バーティー・ストリート 1/153のオーストラリア国立標準研究所に寄託)である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記少なくとも1種の植物有益性のバークホルデリア属様の種は、細菌SOS3(2016年6月2日に受託番号V16/013910として、3207 オーストラリア国、ビクトリア州、ポートメルボルン、バーティー・ストリート 1/153のオーストラリア国立標準研究所に寄託)に対する16S rRNAの配列同一性が100%である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記処理剤は、前記少なくとも1種の植物有益性のバークホルデリア属様の種を含む肥料組成物である、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1種の植物有益性のバークホルデリア属様の種は、細菌SOS3(2016年6月2日に受託番号V16/013910として、3207 オーストラリア国、ビクトリア州、ポートメルボルン、バーティー・ストリート 1/153のオーストラリア国立標準研究所に寄託)である、請求項8に記載の方法。
- 前記肥料組成物は、少なくとも1種の植物栄養素をさらに含む、請求項8または請求項9に記載の方法。
- 前記少なくとも1種の植物栄養素が、堆肥またはコンポストを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記少なくとも1種の植物栄養素が、リン脂質、リンタンパク質、リン酸エステル、糖リン酸およびフィチン酸塩からなる群から選ばれる1種または複数種を含む、請求項10または11に記載の方法。
- (i)双子葉植物、あるいは(ii)コムギ、イネおよびトウモロコシから選択される単子葉植物の実生を育成するための方法であって、無土壌生長培地で実生を育成するステップを含み、前記無土壌生長培地は少なくとも1種の植物有益性のバークホルデリア属様の種からなる群から選択される少なくとも1種の細菌を含み、前記少なくとも1種の植物有益性のバークホルデリア属様の種は、細菌SOS3(2016年6月2日に受託番号V16/013910として、3207 オーストラリア国、ビクトリア州、ポートメルボルン、バーティー・ストリート 1/153のオーストラリア国立標準研究所に寄託)に対する16S rRNAの配列同一性が少なくとも99%であり、前記細菌SOS3の16S rRNA配列は、配列番号3に示されるものであり、前記少なくとも1種の植物有益性のバークホルデリア属様の種は、前記無土壌生長培地で育成させた実生の根にバイオフィルムを形成するように構成されており、且つ前記少なくとも1種の植物有益性のバークホルデリア属様の種はバークホルデリア株Q208ではない、方法。
- 前記少なくとも1種の植物有益性のバークホルデリア属様の種が、細菌SOS3(2016年6月2日に受託番号V16/013910として、3207 オーストラリア国、ビクトリア州、ポートメルボルン、バーティー・ストリート 1/153のオーストラリア国立標準研究所に寄託)である、請求項13に記載の方法。
- 前記無土壌生長培地は、少なくとも1種の植物栄養素をさらに含む、請求項13または請求項14に記載の方法。
- 前記少なくとも1種の植物栄養素が、リン脂質、リンタンパク質、リン酸エステル、糖リン酸およびフィチン酸塩からなる群から選ばれる1種または複数種を含む、請求項15に記載の方法。
- (i)双子葉植物、あるいは(ii)コムギ、イネおよびトウモロコシから選択される単子葉植物の植物種子を被覆するためのコーティングであって、前記コーティングは、少なくとも1種の植物有益性のバークホルデリア属様の種からなる群から選択される少なくとも1種の細菌を含み、前記少なくとも1種の植物有益性のバークホルデリア属様の種が、細菌SOS3(2016年6月2日に受託番号V16/013910として、3207 オーストラリア国、ビクトリア州、ポートメルボルン、バーティー・ストリート 1/153のオーストラリア国立標準研究所に寄託)に対する16S rRNAの配列同一性が少なくとも99%であり、前記細菌SOS3の16S rRNA配列は、配列番号3に示されるものであり、前記少なくとも1種の植物有益性のバークホルデリア属様の種は、前記コーティングで被覆された植物種子から育成された実生の根にバイオフィルムを形成するように構成されており、且つ前記少なくとも1種の植物有益性のバークホルデリア属様の種はバークホルデリア株Q208ではない、コーティング。
- 前記少なくとも1種の植物有益性のバークホルデリア属様の種は、細菌SOS3(2016年6月2日に受託番号V16/013910として、3207 オーストラリア国、ビクトリア州、ポートメルボルン、バーティー・ストリート 1/153のオーストラリア国立標準研究所に寄託)の株である、請求項17に記載のコーティング。
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