KR20200049712A - 식물의 모자이크 바이러스와 세균성 감염을 치료하는 방법 - Google Patents

Abstract

미생물 기반 제품(microbe-based products)을 사용하여 특정 식물 병원체를 치료하기 위한 조성물과 방법이 제공된다. 특히, 본 발명은, 유익한 미생물 및/또는 이들의 성장 부산물을 사용하여, 식물 병원성 세균뿐만 아니라, 모자이크 바이러스(mosaic virus)를 포함하는 식물 병원성 바이러스를 치료하는 것에 관한 것이다. 특정 실시예에서, 성장 부산물은 생물 계면활성제(biosurfactant)이다.

Description

식물의 모자이크 바이러스와 세균성 감염을 치료하는 방법

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2017년 9월 28일에 출원된 미국 가출원 일련 번호 제62/564,517호의 이점을 주장하고, 이는 본원에 완전히 참조로 포함되어 있다.

모자이크 바이러스(Mosaic virus)는 150 가지가 넘는 상이한 유형의 식물에 침범하고 상당한 손상을 일으킬 수 있는 일 군의 식물 병원체이다. 수백만 명의 재배자들은 작물의 일부 또는 심지어 전체 작물이 모자이크 바이러스에 의해 소실되었다. 모자이크 바이러스에 감염될 수 있는 가장 일반적인 작물 식물은 감자, 박(gourd), 오크라(okra), 칠리 페퍼(chili pepper), 오이, 머스크 멜론, 호박, 토마토, 담배, 장미, 튤립, 비트(beet), 자두, 콩, 및 더 많은 것을 포함한다.

"모자이크 (mosaic)" 질병의 범주에 속하는 다수의 바이러스 종이 있고, 이들 각각은 다양한 속(genera) 중 하나, 예를 들어, 베고모바이러스(Begomovirus)(예를 들어, 카사바 모자이크 바이러스), 포티바이러스(Potyvirus){예를 들어, 자두 곰보병(plum pox) 바이러스}, 토바모바이러스(Tobamovirus)(예를 들어, 담배 모자이크 바이러스) 안에 속하고, 많은 다른 것에 속한다. 모자이크 바이러스 종의 예는, 알팔파(alfalfa) 모자이크 바이러스, 비트 모자이크 바이러스, 카사바 모자이크 바이러스, 동부(cowpea) 모자이크 바이러스, 오이 모자이크 바이러스, 기장속(panicum) 모자이크 위성 바이러스, 자두 곰보병 바이러스, 스쿼시(squash) 모자이크 바이러스, 담배 모자이크 바이러스, 튤립 브레이킹 바이러스, 및 주키니 황화(zucchini yellow) 모자이크 바이러스를 포함한다. 이러한 바이러스의 대부분은 ssRNA 바이러스로 간주되지만, 일부는 ssDNA 바이러스이거나 또는 미분류(unassigned) 바이러스로 간주된다.

이들 바이러스 중 많은 것이 특정 식물과 "연결된(bound)" 이름을 갖고 있지만, 실제로, 동일한 바이러스는 많은 수의 숙주(host)를 가질 수 있다. 예를 들어, 담배 모자이크 바이러스(TMV)가 이것이 발견된 첫 번째 식물(담배)에 대해 명명되었지만, 이것은 150 가지가 넘는 상이한 유형의 식물을 감염시킨다. TMV에 의해 침범된 식물 중에는 야채, 잡초 및 꽃이 있다. 특히, 토마토, 페퍼 및 많은 관상용 식물이 해마다 이 바이러스에 감염된다.

모자이크 바이러스 손상은 처음에는 얼룩덜룩하거나, 말려있거나, 또는 뒤틀려 있는 것으로 보이는 녹색 잎의 형태로 나타난다. 전형적으로, 이들 잎은 이 위에 누르스름한 반점을 생기게 하여, 이들의 얼룩덜룩한 외관을 더하고, 특히 계절 초에 감염되면, 식물은 성장이 저해될 수 있다. 박과(cucurbit family)(호박, 박, 오이, 스쿼시)에서, 예를 들어, 침범된 부위는 또한 옹두리(wart)로 덮일 수 있거나 또는 대안적으로, 과일의 껍질은 시들고 물러질 수 있다. 모자이크 바이러스가 식물을 사멸시키지 않을 수도 있지만, 식물의 성장 및 전반적인 건강에 미치는 그 영향은 작물이 제공하는 경제적으로 가치 있는 상품의 양에 크게 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 과일은 식용으로 하기에는 너무 쓴 맛이 나게 될 수 있거나, 또는 과일의 색(coloration), 품질, 또는 숙성이 지장을 받을 수 있다.

모자이크 바이러스는 정원이나 작물에서 제거되지 않은 식물의 부스러기뿐만 아니라, 개박하(catnip), 자리공(pokeweed), 익모초(motherwort), 박주가리(milkweed) 및 야생 오이 식물을 포함하는 다양한 식물에서 겨울을 지낸다. 진딧물(aphid)과 넓적다리잎벌레(cucumber beetle)는 감염된 식물과 건강한 식물을 먹고 그 사이를 이동하면서 질병을 퍼뜨린다. 바이러스는 또한 인간 활동, 도구 및 장비를 통해서도 퍼질 수 있다. 따라서, 손 씻기와, 정원 도구, 말뚝, 끈, 화분, 온실 벤치 등을 표백제를 사용하여 소독하는 것은 오염의 위험을 감소시키기 위해 재배자에게는 필수적이다. 질병이 퍼지는 계절이 더 빠를수록, 모자이크 바이러스로부터 심각한 손상을 입을 식물의 수는 더 많아진다. 또한, 바이러스는 조건이 축축한 경우에 특히 쉽게 퍼진다.

바이러스성 식물 병원체 외에, 세균성 식물 병원체는 심각하고 경제적으로 손상을 끼치는 질병을 또한 유발할 수 있다. 그러나, 숙주 세포의 내부를 감염시키는 바이러스와 대조적으로, 세균은 세포를 공격하기보다는 오히려 세포 사이의 공간에서 성장한다. 대부분의 식물 병원성 세균은 다음의 속: 에르위니아(Erwinia), 펙토박테리움(Pectobacterium), 판토에아(Pantoea), 아그로박테리움(Agrobacterium), 슈도모나스(Pseudomonas), 랄스토니아(Ralstonia), 부르크홀데리아(Burkholderia), 아시도보락스(Acidovorax), 잔토모나스(Xanthomonas), 클라비박터(Clavibacter), 스트렙토마이세스(Streptomyces), 자이렐라(Xylella), 스피로플라스마(Spiroplasma), 및 파이토플라스마(Phytoplasma)에 속한다. 이들 유해생물(pest) 중 일부로 감염된 것의 증상은, 반점, 잎과 과일 상의 모자이크 패턴 또는 융기(pustule), 악취가 나는 덩이줄기 썩음병(smelly tuber rots), 충영(gall), 이상 증식(overgrowth), 시들음병(wilt), 잎 반점병(leaf spot), 작은 반점(speck)과 마름병(blight), 검은별무늬병(scab), 줄기마름병(canker), 및 심지어 식물 사멸을 포함할 수 있다.

일부 식물 병원성 세균은 독소를 생산하거나 숙주 세포 사멸을 초래하는 특수 단백질을 주입하거나, 또는 식물 세포와 이들의 벽의 주요 구조 성분을 분해하는 효소를 생산한다. 이들 유해생물은 다양한 방식으로 퍼지고, 먼 거리를 이동할 수 있으며, 예를 들어, 비에 의해 주변으로 튀거나, 또는 바람, 새 또는 곤충 등에 의해 옮겨질 수 있으며, 바이러스는 인간 활동에 의해 확산될 수 있다. 그러나, 이들이 퍼지는 방법에 관계 없이, 세균성 병원체는 상처 또는 기공(stomata)과 같이 식물 안으로 침투하기 위한 개구부가 있어야만 한다.

식물이 일단 감염되면 모자이크 바이러스와 같은 바이러스성 질병에 대한 치료법이 없다. 흔히 또한 세균성 질병으로는, 질병을 치료하는 것에 초점이 맞추어지지 않고, 그 대신 감염 또는 확산의 예방에 초점이 맞추어진다. 예를 들어, 식물과 접촉하게 되는, 질병을 옮기는 곤충의 수를 감소시키거나, 또는 작물이나 플롯(plot)에 인접하는 다년생 잡초 또는 다른 식물의 수를 감소시키는 것이 효과적인 예방 조치가 될 수 있지만; 이것은 흔히 강력한 화학 살충제 또는 제초제의 사용을 필요로 한다. 특정 세균을 억제하기 위해 항생제가 사용될 수 있지만, 이는 내성 균주(resistant strain)를 생기게할 수 있다. 지금까지 가장 효과적인 방법은 유해생물의 특정 균주에 내성이 있는 조작된 식물(engineered plant)을 사용하는 것을 포함한다. 그럼에도 불구하고, 식물을 감염시킬 수 있는 방대한 수의 상이한 바이러스와 세균의 종으로 인해서, 이 방법을 사용하여 다수의 병원체에 대해서 보호하는 것이 어려울 수 있다.

정원, 작물, 및 온실 전체에 퍼질 수 있는 특정한 식물 질병으로 인한 식물과 작물의 광범위한 감염으로부터 광범위한 경제적인 피해가 발생할 수 있다. 이것은 또한 소비자가 이용할 수 있는 식용 작물의 공급에 급격한 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 식물 병원성 세균뿐만 아니라, 모자이크 바이러스를 포함하는, 식물 병원성 바이러스를 치료하는 안전하고 환경 친화적인 방법이 필요하다.

본 발명은, 특정한 식물 병원성 감염을 치료하는 데 사용하기 위한, 미생물뿐만 아니라, 생물 계면활성제(biosurfactant)와 같은 이들 성장의 부산물을 제공한다. 특히, 본 발명은 유익한 미생물 및/또는 이들의 성장 부산물을 사용하여, 식물 병원성 세균뿐만 아니라, 모자이크 바이러스를 포함하는 식물 병원성 바이러스를 치료하는 것에 관한 것이다. 유리하게는, 본 발명의 미생물 기반 제품(microbe-based products)과 방법은 환경 친화적이고, 무독성이며, 비용 효과적이다.

특정 실시예에서, 본 발명은 미생물 기반 조성물(microbe-based composition)을 제공하고, 여기에서, 조성물은 하나 이상의 유익한 미생물 및/또는 하나 이상의 미생물 성장 부산물을 포함한다. 조성물은 또한 유익한 미생물 및/또는 성장 부산물이 생산된 발효 배지(fermentation medium)를 포함할 수 있다. 미생물 성장 부산물은 조성물의 미생물에 의해 생산된 것일 수 있거나, 또는 다른 곳에서 생산되어 조성물에 첨가될 수 있다.

일 실시예에서, 조성물은 유익한 미생물 없이 미생물 성장 부산물만을 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 조성물은 유익한 미생물이 배양된 발효 브로스(fermentation broth)만을 포함한다.

미생물 성장 부산물은 정제된 또는 미정제(crude) 형태일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 성장 부산물은 당지질(glycolipid){예를 들어, 소포로리피드(sophorolipid), 람노리피드(rhamnolipid), 트레할로오스 리피드(trehalose lipid) 또는 만노실에리스리톨 리피드(mannosylerythritol lipid)}과 리포펩티드(lipopeptide){예를 들어, 서팩틴(surfactin), 이투린(iturin), 리케니신(lichenysin) 및 펜기신(fengycin)}로부터 선택된 생물 계면활성제이다. 예시적인 일 실시예에서, 성장 부산물은 소포로리피드(SLP)이다.

일부 실시예에서, 미정제 형태의 생물 계면활성제는 생물 계면활성제 생산 미생물을 배양하여 생긴 생물 계면활성제 침전물(biosurfactant sediment)과 발효 브로스를 포함하는 액체 혼합물의 형태를 취할 수 있다. 이러한 미정제 형태의 생물 계면활성제와 브로스 용액은, 약 0.001% 내지 약 75%, 약 20% 내지 약 70%, 약 35% 내지 약 65%, 약 40% 내지 약 60%, 약 45% 내지 약 55%, 또는 약 50%의 순수한 생물 계면활성제를 포함할 수 있다.

특정 실시예에서, 본 발명에 따른 유익한 미생물은 생물 계면활성제 생산 미생물(biosurfactant-producing microorganism)이다. 특정 실시예에서, 미생물은, 예를 들어, 스타르메렐라 봄비콜라(Starmerella bombicola)와 같은 생물 계면활성제 생산 효모이다. 다른 실시예에서, 미생물은 생물 계면활성제 생산 킬러 효모, 예를 들어, 피치아 아노말라(Pichia anomala){윅케르하모마이세스 아노말루스(Wickerhamomyces anomalus)}이다. 이들 효모는 당지질 생물 계면활성제를 생산할 수 있다.

일 실시예에서, 유익한 미생물은, 예를 들어, 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 또는 바실러스 아밀로리퀴파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens)와 같은 비병원성 생물 계면활성제 생산 세균이다. 이들 종 모두는 특정 리포펩티드 생물 계면활성제의 효과적인 생산자이다.

미생물 기반 제품은 단독으로 사용되거나 또는 모자이크 바이러스와 세균성 식물 병원체의 치료를 향상시키는 것을 돕는 다른 화합물과 함께 사용될 수 있다.

특정 실시예에서, 식물 잎에 대한 제품의 점착을 연장시키기 위해 점착성 물질이 치료에 추가될 수 있다. 예를 들어, 다당류계 물질, 예를 들어, 잔탄 검(xanthan gum)이 본 조성물을 위한 점착제(adherent)로서 사용될 수 있다.

특정 실시예에서, 본 발명의 조성물은, 예를 들어, 정제된 미생물 대사물질 단독에 비해서 이점을 갖는다. 이러한 이점은 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 효모 세포벽의 외부 표면의 일부로서 고농도의 만노단백질(mannoprotein){유화제(emulsifier)}; 효모 세포벽에 베타-글루칸(유화제)의 존재; 배양물(culture)에서 생물 계면활성제의 존재; 및 배양물에서 용매 및/또는 다른 대사물질의 존재(예를 들어, 락트산, 에탄올 등).

본 발명은 미생물 기반 조성물을 배양하기 위한 방법을 추가로 제공한다. 조성물은 소규모 내지 대규모 범위의 배양 공정을 통해 얻어질 수 있다. 이들 배양 공정은, 수중(submerged) 배양/발효, 고체 상태 발효(SSF), 및 하이브리드(hybrid){예를 들어, 수중 매트릭스 시스템(submerged matrix system)}, 이들의 변형 및/또는 조합을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.

본 발명은, 예를 들어, 활성 대사물질과 함께 신선한 발효 브로스를 효율적으로 운반하고 사용하는 능력; 발효 브로스와, 세포, 미생물 번식체(microbial propagule) 및/또는 세포 성분의 혼합물; 생세포(live cell)를 갖는 조성물; 생세포를 포함하는, 고밀도의 세포를 갖는 조성물; 즉석(on short-order) 미생물 기반 제품; 및 원격 위치에 있는 미생물 기반 제품 때문에, 다양한 고유의 환경에서 사용될 수 있다.

일부 실시예에서, 모자이크 바이러스 및/또는 세균성 식물 병원체를 치료하기 위한 방법이 제공되고, 여기에서, 이 방법은 유익한 미생물 및/또는 미생물의 성장 부산물을 병원체에 의해 감염된 식물의 일부와 접촉시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 이 방법은 본 설명에 따른 미생물 기반 조성물을 식물에 적용하는 단계를 포함한다.

미생물 기반 조성물은 식물 및/또는 식물의 주변 환경과 직접 접촉될 수 있다. 특정 실시예에서, 조성물은 감염된 식물의 잎(leaves) 또는 군엽(foliage)과 접촉된다. 다른 실시예에서, 조성물은 침범된 식물의 임의의 부분, 예를 들어, 뿌리, 씨앗, 줄기, 꽃, 또는 과일과 접촉된다. 또한, 조성물은 전체 식물 및/또는 토양과 같이 식물을 둘러싸는 환경과 접촉될 수 있다.

미생물은 적용할 때에 살아있거나(또는 생존 가능) 또는 비활동성일 수 있다. 살아있는 미생물을 활용할 때, 미생물은 원 위치에서 성장하여 현장에서 활성 화합물을 생산할 수 있다. 결과적으로, 치료 장소(예를 들어, 정원)에서 고 농도의 미생물이 용이하고 연속적으로 이루어질 수 있다. 이러한 방식으로, 이 방법은 적용하는 동안 미생물 성장을 향상시키기 위해 재료를 첨가하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 첨가된 재료는, 예를 들어, 질소, 질산염, 인, 마그네슘 및/또는 탄소의 공급원과 같은, 영양 공급원이다.

일부 실시예에서, 이 방법은 침범된 식물을 미생물 및/또는 성장 부산물과 이들이 생산된 발효 배지에서 접촉시키는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 이 방법은 발효 배지 및/또는 미생물 성장 부산물을 식물에 간단히 적용하는 단계를 포함한다. 성장 부산물은 정제된 또는 미정제 형태일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 성장 부산물은 당지질 또는 리포펩티드와 같은 생물 계면활성제이다. 예시적인 일 실시예에서, 생물 계면활성제는 소포로리피드이다.

이 방법은, 예를 들어, 식물에 대한 제품의 점착을 연장시키기 위한 점착성 물질과 같이, 병원체 억제 효과를 향상시키기 위한 하나 이상의 물질을 적용하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

유리하게는, 본 발명은 다량의 무기 화합물을 환경에 방출하지 않으면서 사용될 수 있다. 또한, 조성물과 방법은, 생분해될 수 있고 독성학적으로 안전한 성분을 활용한다. 따라서, 본 발명은 "녹색의(green)" 치료로서 바이러스성 및 세균성 식물 병원체를 치료하기 위해 사용될 수 있다.

본 발명은, 특정한 식물 병원성 감염을 치료하는 데 사용하기 위한, 미생물뿐만 아니라, 생물 계면활성제와 같은 이들 성장의 부산물을 제공한다. 특히, 본 발명은 유익한 미생물 및/또는 이들의 성장 부산물을 사용하여, 식물 병원성 세균뿐만 아니라, 모자이크 바이러스를 포함하는 식물 병원성 바이러스를 치료하기 위한 조성물과 방법을 제공한다. 유리하게는, 본 발명의 미생물 기반 제품과 방법은 환경 친화적이고, 무독성이며, 비용 효과적이다.

선택된 정의

본원에 사용된 바와 같이, "미생물 기반 조성물"에 대한 참조는 미생물 또는 다른 세포 배양물의 성장의 결과로서 생산되었던 성분을 포함하는 조성물을 의미한다. 따라서, 미생물 기반 조성물은 미생물 자체 및/또는 미생물 성장의 부산물을 포함할 수 있다. 미생물은, 식물 상태(vegetative state), 포자 형태(spore form), 균사체 형태(mycelial form), 임의의 다른 형태의 미생물 번식체, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 미생물은 플랑크톤 또는 생물막(biofilm) 형태이거나, 또는 이 둘의 혼합물일 수 있다. 성장의 부산물은, 예를 들어, 대사물질(예를 들어, 생물 계면활성제), 세포막 성분, 발현 단백질, 및/또는 다른 세포 성분일 수 있다. 미생물은 손상되지 않았거나 또는 용해될 수 있다. 세포는 전혀 없거나, 또는 예를 들어, 조성물 1 밀리리터당 1 × 10⁴, 1 × 10⁵, 1 × 10⁶, 1 × 10⁷, 1 × 10⁸, 1 × 10⁹, 1 × 10¹⁰, 1 × 10¹¹, 1 × 10¹², 1 × 10¹³ 또는 그 이상의 세포 또는 번식체의 농도로 존재할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 번식체는, 세포, 분생자(conidia), 낭포(cyst), 포자{예를 들어, 생식 포자, 내생 포자(endospore) 및 외생 포자(exospore)}, 균사체, 싹 및 씨앗을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 새로운 및/또는 성숙한 유기체가 발달할 수 있는 미생물의 임의의 부분이다.

본 발명은 "미생물 기반 제품"을 추가로 제공하고, 이는 원하는 결과를 이루기 위해 실제로 적용되어야 하는 제품이다. 미생물 기반 제품은 단순히 미생물 배양 공정으로부터 채취된 미생물 기반 조성물일 수 있다. 대안적으로, 미생물 기반 제품은 첨가된 추가 성분을 포함할 수 있다. 이들 추가 성분은, 예를 들어, 안정제, 완충제, 담체(carrier)(예를 들어, 물 또는 염 용액), 추가 미생물 성장을 지지하기 위해 첨가된 영양소, 비영양 성장 촉진제 및/또는 적용되는 환경에서 미생물 및/또는 조성물의 추적을 용이하게 하는 작용제를 포함할 수 있다. 미생물 기반 제품은 또한 미생물 기반 조성물의 혼합물을 포함할 수 있다. 미생물 기반 제품은, 여과, 원심 분리, 용해(lysing), 건조, 정제 등과 같지만, 이에 제한되지 않는 어떠한 방식으로 처리된 미생물 기반 조성물 중 하나 이상의 성분을 또한 포함할 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, "채취된(harvested)"은 성장 용기(growth vessel)로부터 미생물 기반 조성물의 일부 또는 전부를 제거하는 것을 나타낸다.

본원에 사용된 바와 같이, "생물막"은 세균과 같은 미생물의 복합 응집체(complex aggregate)이고, 여기에서 세포는 서로 점착된다. 생물막에서 세포는 액체 배지(liquid medium)에서 부유하거나 또는 유영할 수 있는 단일 세포인 동일 유기체의 플랑크톤 세포와는 생리학적으로 다르다.

본원에 사용된 바와 같이, "분리된" 또는 "정제된" 핵산 분자, 폴리뉴클레오티드, 폴리펩티드, 단백질, 저분자(small molecule)와 같은 유기 화합물(예를 들어, 아래 기술된 것), 또는 다른 화합물은, 이것이 자연에서 결합되어 있는 세포 재료(cellular material)와 같은 다른 화합물이 실질적으로 없다. 예를 들어, 정제되거나 분리된 폴리뉴클레오티드{리보핵산(RNA) 또는 데옥시리보핵산(DNA)}는 그 자연 발생 상태에서 이에 접하는 유전자 또는 서열이 없다. 정제되거나 분리된 폴리펩티드는 그 자연 발생 상태에서 이에 접하는 아미노산 또는 서열이 없다. 정제되거나 분리된 미생물 균주(microbial strain)는 이것이 자연에 존재하는 환경으로부터 제거된다. 따라서, 분리된 균주는, 예를 들어, 생물학적으로 순수한 배양물로서, 또는 담체와 결합되어 있는 포자(또는 다른 형태의 균주)로서 존재할 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, "생물학적으로 순수한 배양물"은 이것이 자연에서 결합되어 있는 재료로부터 분리된 것이다. 바람직한 실시예에서, 배양물은 다른 모든 생세포로부터 분리되었다. 바람직한 추가 실시예에서, 생물학적으로 순수한 배양물은 이것이 자연에 존재할 때와 동일한 미생물의 배양물과 비교해서 장점 특징을 갖는다. 장점 특징은, 예를 들어, 이들 성장의 하나 이상의 부산물의 향상된 생산일 수 있다.

특정 실시예에서, 정제된 화합물은 해당 화합물의 중량을 기준(건조 중량)으로 적어도 60%이다. 바람직하게는, 조합제(preparation)는 해당 화합물의 중량을 기준으로 적어도 75%, 더 바람직하게는 적어도 90%, 및 가장 바람직하게는 적어도 99%이다. 예를 들어, 정제된 화합물은 중량을 기준으로 원하는 화합물의 적어도 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 98%, 99%, 또는 100%(w/w)인 화합물이다. 순도는 임의의 적합한 표준 방법, 예를 들어, 칼럼 크로마토그래피, 박층 크로마토그래피, 또는 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC) 분석에 의해 측정된다.

"대사물질(metabolite)"은 대사에 의해 생산된 임의의 물질(예를 들어, 성장 부산물) 또는 특정한 대사 공정에 참여하기 위해 필요한 물질을 나타낸다. 대사물질은 물질 대사의 출발 물질(예를 들어, 글루코오스), 중간체(예를 들어, 아세틸-CoA), 또는 최종 생성물(예를 들어, n-부탄올)인 유기 화합물일 수 있다. 대사물질의 예는 효소, 독소, 산, 용매, 알코올, 단백질, 탄수화물, 비타민, 미네랄, 미량 원소(microelement), 아미노산, 중합체, 및 계면활성제를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.

본원에 제공된 범위는 범위 내의 모든 값에 대한 약칭(shorthand)인 것으로 이해된다. 예를 들어, 1 내지 20의 범위는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20으로 이루어지는 군으로부터의 임의의 수, 수들의 조합, 또는 하위 범위뿐만 아니라, 예를 들어, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 및 1.9와 같이 앞에 언급한 정수 사이의 모든 중간 소수 값을 포함하는 것으로 이해된다. 하위 범위에 관해서는, 범위 중 어느 한 쪽의 단점(end point)으로부터 연장되는 "내포된 하위 범위(nested sub-ranges)"가 특정하게 고려된다. 예를 들어, 1 내지 50의 예시적인 범위의 내포된 하위 범위는, 한 방향으로는 1 내지 10, 1 내지 20, 1 내지 30, 및 1 내지 40을 포함하거나, 또는 다른 방향으로는 50 내지 40, 50 내지 30, 50 내지 20, 및 50 내지 10을 포함할 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, "감소하다"는 적어도 1%, 5%, 10%, 25%, 50%, 75%, 또는 100%의 음의 변화(negative alteration)를 나타낸다.

본원에 사용된 바와 같이, "참조(reference)"는 표준 또는 통제 조건(control condition)을 나타낸다.

본원에 사용된 바와 같이, "계면활성제"는 두 액체 사이 또는 액체와 고체 사이의 표면 장력(또는 계면 장력)을 낮추는 화합물을 나타낸다. 계면활성제는, 예를 들어, 세제, 습윤제, 유화제, 기포제(foaming agent), 및 분산제로서 작용한다. "생물 계면활성제"는 살아있는 유기체(living organism)에 의해서 생산된 계면활성제이다.

본원에 사용된 바와 같이, "농업"은 식품, 섬유, 바이오 연료, 의약품, 화장품, 보충제, 장식용 목적, 및 다른 용도를 위한 식물 및/또는 균류의 재배와 육종을 의미한다. 본 발명에 따라, 농업은 또한 원예, 조경, 조원(gardening), 식물 보존, 과수재배(orcharding) 및 수목재배(arboriculture)를 포함할 수 있다. 농업에는 토양의 관리, 감시 및 유지가 추가로 포함된다.

본원에 사용된 바와 같이, "병원성" 유기체는 다른 유기체에서 질병을 유발할 수 있는 임의의 유기체이다. 전형적으로, 병원성 유기체는 감염체(infectious agent)이고, 예를 들어, 세균, 바이러스, 균류, 곰팡이(mold), 원생 동물(protozoa), 프리온(prion), 기생충, 연충(helminth) 및 조류(algae)를 포함할 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, "유해생물(pest)"은 인간 또는 인간의 관심사(예를 들어, 농업, 원예, 가축 생산, 양식)에 파괴적이고, 유해하며/하거나 해로운, 인간 이외의 임의의 유기체이다. 모든 경우는 아니지만, 일부 경우에, 유해생물은 병원성 유기체일 수 있다. 유해생물은 감염, 체내 침입(infestation) 및/또는 질병을 일으키거나 이에 대한 매개체(vector)가 될 수 있고, 또는 단순히 살아있는 조직을 먹거나 다른 신체적 손상을 일으킬 수 있다. 유해생물은 바이러스, 균류, 세균, 기생충, 및/또는 선충류를 포함하지만 이에 제한되지 않는 단일 또는 다세포 유기체일 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, "치료"는 질병, 상태(condition) 또는 장애의 징후(sign) 또는 증상(symptom)을 근절, 호전, 감소, 개선 또는 반전시키는 것을 의미한다. 치료는 질병, 상태 또는 장애의 완전한 치료를 포함할 수 있지만, 필요로 하지는 않고, 이는 치료가 부분적인 근절, 호전, 감소, 개선 또는 반전을 또한 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 치료는 질병, 상태 또는 장애의 징후 또는 증상의 발병을 지연시키거나, 또는 질병, 상태 또는 장애가 더 심각한 질병, 상태 또는 장애로 진행하는 것을 지연시키는 것을 포함할 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, 병원체 또는 유해생물에 관해서 사용된 "통제(control)"라는 용어는, 병원체 및/또는 유해생물의 개체수(population number)를 사멸, 불능화, 고정화, 또는 감소시키거나, 또는 다른 방법으로 병원체 및/또는 유해생물이 실질적으로 질병이나 다른 해를 일으킬 수 없도록 하는 행위까지 확장된다.

"포함하는(including)" 또는 "함유하는(containing)"과 동의어인 "포함하는(comprising)"이라는 전환 용어(transitional term)는 포괄적이거나 개방형(open-ended)이고, 추가의 언급되지 않은 요소 또는 방법 단계를 배제하지 않는다. 이와 대조적으로, "~으로 이루어지는"이라는 전환 구는 청구항에 명시되지 않은 임의의 요소, 단계, 또는 성분을 배제한다. "~으로 필수 구성된"이라는 전환 구는 청구항의 범위를 명시된 재료 또는 단계 및 청구된 발명의 "기본적이고 신규한 특징(들)에 실질적으로 영향을 미치지 않는 것"으로 제한한다.

문맥에서 구체적으로 언급되거나 명백하지 않은 한, 본원에 사용된 바와 같이, "~거나(또는)(or)"라는 용어는 포괄적인 것으로 이해된다. 문맥에서 구체적으로 언급되거나 명백하지 않은 한, 본원에 사용된 바와 같이, "부정관사(a)", "~와(~및)(and)" 및 "정관사(the)"라는 용어는 단수 또는 복수인 것으로 이해된다.

문맥에서 구체적으로 언급되거나 명백하지 않은 한, 본원에 사용된 바와 같이, "약"이라는 용어는 이 기술분야에서 정상 허용오차(normal tolerance)의 범위 내에 있는 것으로, 예를 들어, 평균의 2 표준 편차 내에 있는 것으로 이해된다. 약은 명시된 값의 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0.5%, 0.1%, 0.05%, 또는 0.01% 내에 있는 것으로 이해될 수 있다.

본원에서 변수(variable)의 임의의 정의에서 화학 그룹(chemical group)의 목록을 상술하는 것은, 임의의 단일 그룹 또는 나열된 그룹의 조합으로서 그 변수의 정의를 포함한다. 본원에서 변수 또는 양상에 대한 실시예를 상술하는 것은, 임의의 단일 실시예로서 또는 임의의 다른 실시예 또는 그 일부와 조합된 것으로서 그 실시예를 포함한다.

본원에 인용된 모든 참고 문헌은 본원에 완전히 참조로 포함된다.

미생물 기반 조성물

본 발명은 미생물 기반 조성물을 제공하고, 여기에서, 조성물은 하나 이상의 유익한 미생물 및/또는 하나 이상의 미생물 성장 부산물을 포함한다. 조성물은 미생물 및/또는 성장 부산물이 생산된 발효 배지를 포함할 수 있다. 미생물 성장 부산물은 조성물의 미생물에 의해 생산된 것일 수 있거나, 또는 다른 곳에서 생산되어 조성물에 첨가될 수 있다.

유리하게는, 본 발명에 따른 미생물 기반 조성물은 무독성이고(즉, 섭취 독성이 5 g/kg 초과), 예를 들어, 피부 또는 소화관에 자극을 일으키지 않으면서 고 농도로 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은, 미생물 기반 조성물의 적용이 농업인과 재배업자와 같이 살아있는 유기체의 존재시 일어나는 경우에 특히 유용하다.

특정 실시예에서, 본 발명은 생물 계면활성제 생산 미생물을 활용한다. 유익한 미생물은 활성 또는 비활성 형태일 수 있거나, 조성물은 활성 및 비활성 미생물의 조합을 함유할 수 있다.

특정 실시예에서, 미생물은, 예를 들어, 스타르메렐라 봄비콜라와 같은 생물 계면활성제 생산 효모이다. 다른 실시예에서, 미생물은 생물 계면활성제 생산 킬러 효모, 예를 들어, 피치아 아노말라(윅케르하모마이세스 아노말루스)이다. 이들 효모는 당지질 생물 계면활성제의 효과적인 생산자이다.

일 실시예에서, 유익한 미생물은, 바실러스 서브틸리스 또는 바실러스 아밀로리퀴파시엔스와 같은 생물 계면활성제 생산 세균이다. 이들 종은 특정 리포펩티드 생물 계면활성제의 효과적인 생산자이다.

특정 실시예에서, 조성물은 살아있는 및/또는 비활성 배양물 및/또는 미생물 대사물질(미생물 및/또는 임의의 잔류 영양소에 의해 생산된)을 함유하는 발효 브로스를 포함할 수 있다. 발효의 생성물은 추출 또는 정제 없이 직접 사용될 수 있다. 원하는 경우, 추출 및 정제는 문헌에 기술된 표준 추출 및/또는 정제 방법 또는 기술을 사용하여 용이하게 이루어질 수 있다.

또한, 조성물은, 예를 들어, 중량 기준으로, 적어도 1%, 5%, 10%, 25%, 50%, 75%, 또는 100%의 브로스일 수 있다. 발효 브로스의 바이오매스(biomass) 함량은, 예를 들어, 5 g/l 내지 180 g/l 이상, 또는 어디에서나, 이들 사이의 모든 백분율을 포함하여 0% 내지 100%일 수 있다. 일 실시예에서, 브로스의 고체 함량은 10 g/l 내지 150 g/l이다.

일 실시예에서, 조성물은 미생물 성장 부산물만을 포함한다. 조성물은 정제된 또는 미정제(예를 들어, 정제되지 않은) 형태일 수 있다.

일부 실시예에서, 본 조성물의 성장 부산물은 생물 계면활성제이다. 생물 계면활성제는, 예를 들어, 소포로리피드(SLP), 만노실에리스리톨 리피드(MEL), 람노리피드(RLP) 및/또는 트레할로오스 리피드(TL)를 포함하는 당지질 생물 계면활성제일 수 있다. 생물 계면활성제는 또한 예를 들어, 서팩틴, 이투린, 펜기신 및/또는 리케니신과 같은 리포펩티드일 수 있다.

특정 실시예에서, 당지질은 SLP, MEL 또는 이들의 조합물이다. MEL은, 예를 들어, 슈도지마 아피디스(Pseudozyma aphidis)에 의해 풍부하게 생산된다. SLP는, 예를 들어, 스타르메렐라 효모와 피치아 효모에 의해 생산된다.

특정 실시예에서, 생물 계면활성제는 SLP이다. 적어도 8개의 구조적으로 상이한 소포로리피드가 존재한다. 화학 조성물 SLP는 소포로오스(sophorose)와 지방산 또는 에스테르기에 의해 형성된다. 마크로락톤(Macrolactone)과 유리 산 구조는 소포로오스 고리의 일차 히드록실 위치에서 다양한 정도로 아세틸화된다. 소포로리피드의 주 성분은 17-히드록시옥타데칸산과 그것의 상응하는 락톤이다. 또한, 올레산의 불포화 C-18 지방산은 변하지 않으면서 소포로리피드로 옮겨질 수 있다.

일부 실시예에서, 소포로리피드의 천연 혼합물은 스타르메렐라 봄비콜라의 발효에 의해 합성될 수 있다.

일부 실시예에서, 미정제 형태 생물 계면활성제는 생물 계면활성제 생산 미생물의 배양으로 생긴 발효 브로스에서 생물 계면활성제 침전물을 포함하는 액체 혼합물의 형태를 취할 수 있다. 이러한 미정제 형태 생물 계면활성제 용액은 약 0.001% 내지 약 75%, 약 30% 내지 약 70%, 약 35% 내지 약 65%, 약 40% 내지 약 60%, 약 45% 내지 약 55%, 또는 약 50%의 순수한 생물 계면활성제를 포함할 수 있다.

특정 실시예에서, 본 조성물에서, 생물 계면활성제, 예를 들어, SLP의 농도는 0.001% 내지 5.0%, 바람직하게는 0.1% 내지 0.5%, 또는 0.2%의 범위이다.

본 발명의 유익한 미생물과 미생물 기반 조성물은, 모자이크 바이러스를 포함하는 바이러스성 및 세균성 식물 병원성 질병을 치료하는 데 유용한 다수의 특성을 갖는다. 예를 들어, 본 발명에 따른 생물 계면활성제는 다양한 표면에 대한 미생물 점착을 저해하고, 생물막의 형성을 방지할 수 있으며, 강력한 유화(emulsifying) 및 유화파괴(demulsifying) 특성을 가질 수 있다.

특정 실시예에서, 본 발명의 조성물은 다음 중 하나 이상으로 인해, 예를 들어, 정제된 미생물 대사물질 단독에 비해서 이점을 갖는다: 효모 세포벽의 외부 표면의 일부로서 고농도의 만노단백질(유화제); 효모 세포벽에 베타-글루칸(또한 유화제)의 존재; 및 배양물에서 생물 계면활성제, 용매 및/또는 다른 대사물질의 존재(예를 들어, 락트산, 에탄올 등).

그 항병원성 활성을 향상시키기 위해 미생물 기반 조성물에 추가 성분이 첨가될 수 있다. 바람직하게는, 이들 첨가제는 유기 또는 환경 친화적인 것으로 간주된다. 예를 들어, 점착 물질, 인간/동물 항바이러스성 화합물, 항세균성 화합물, 에센셜 오일(essential oil), 테르펜, 유화제, 킬레이트제, 또는 임의의 다른 항병원성 물질이 조성물에 포함될 수 있다.

첨가제는 완충제, 담체, 동일하거나 상이한 시설에서 생산된 다른 미생물 기반 조성물, 점도 조절제, 방부제, 미생물 성장을 위한 영양소, 추적제(tracking agent), 살생물제(biocide), 다른 미생물, 계면활성제, 유화제, 윤활제, 용해도 조절제, pH 조절제, 방부제, 안정제 및 자외선 방지제를 또한 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 조성물은 바람직한 값 부근에서 pH를 안정화시키기 위해, 유기 및 아미노산 또는 이들의 염을 포함하는 완충제를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 완충제는 시트르산염, 글루콘산염, 타르타르산염, 말산염, 아세트산염, 락트산염, 옥살산염, 아스파르트산염, 말론산염, 글루코헵톤산염(glucoheptonate), 피부르산염(pyruvate), 갈락타르산염(galactarate), 글루카르산염(glucarate), 타르트론산염(tartronate), 글루타민산염(glutamate), 글리신, 리신, 글루타민, 메티오닌, 시스테인, 아르기닌 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 인산과 아인산 또는 이들의 염이 또한 사용될 수 있다. 합성 완충제가 사용되기에 적합하지만, 유기 및 아미노산 또는 이들의 염과 같은 천연 완충제를 사용하는 것이 바람직하다.

추가 실시예에서, pH 조절제는 수산화칼륨, 수산화암모늄, 탄산칼륨 또는 중탄산칼륨, 염산, 질산, 황산 및 이들의 혼합물을 포함한다.

미생물 기반 조성물의 pH는 해당 미생물에 적합해야만 한다. 특정 실시예에서, 최종 미생물 기반 조성물의 pH는 5.0 내지 9.0, 6.0 내지 8.0, 또는 바람직하게는 7.0 내지 7.5의 범위이다.

일 실시예에서, 중탄산나트륨 또는 탄산나트륨, 황산나트륨, 인산나트륨, 또는 중인산나트륨과 같은, 염의 수성 조합제(aqueous preparation)와 같은 추가 성분이 미생물 기반 조성물에 포함될 수 있다.

특정 실시예에서, 본 발명의 미생물 기반 조성물은 담체를 추가로 포함한다. 담체는 효모 또는 효모 부산물이 표적 식물 및/또는 토양에 전달되도록 하는 이 기술분야에 공지된 임의의 적합한 담체일 수 있다.

추가 실시예에서, 효모 제품은, 예를 들어, 액체 현탁액, 에멀션, 동결 또는 분무 건조 분말, 과립, 펠릿(pellet), 또는 겔 형태로 공급된다.

미생물 기반 조성물은 이들이 생산된 후에 추가적인 안정화, 보존, 및 저장 없이 사용될 수 있다. 유리하게는, 이들 미생물 기반 조성물의 직접적인 사용은 미생물의 높은 생존력(viability)을 유지하고, 이질적인 작용제(foreign agent)와 바람직하지 않은 미생물로부터 오염될 가능성을 감소시키며, 미생물 성장 부산물의 활성을 유지한다.

미생물 성장으로 생긴 미생물 및/또는 브로스는 배양이 일어나는 성장 용기로부터 제거될 수 있고, 예를 들어, 즉시 사용을 위해 배관(piping)을 통해서 운반될 수 있다.

다른 실시예에서, 조성물(미생물, 브로스, 또는 미생물과 브로스)은, 예를 들어, 의도된 용도, 고려된 적용 방법, 발효 탱크의 크기, 및 미생물 성장 시설부터 사용 위치까지 임의의 운송 방식을 고려하여, 적절한 크기의 용기에 넣을 수 있다. 따라서, 미생물 기반 조성물을 넣는 용기는, 예를 들어, 1 갤런(gallon) 내지 1,000 갤런 이상일 수 있다. 특정 실시예에서, 용기는 2 갤런, 5 갤런, 25 갤런, 또는 그 이상이다.

성장 용기로부터 미생물 기반 조성물을 채취하면, 채취된 제품을 용기에 넣고/넣거나 배관을 통해 운반할 때(또는 사용을 위해 다른 방법으로 운반할 때) 추가 성분이 첨가될 수 있다. 첨가제는, 예를 들어, 본원에 기재된 것뿐만 아니라, 프리바이오틱스(prebiotics), 토양 개량제(soil amendment), 및 의도된 용도에 특정한 다른 성분과 같은, 다른 것일 수 있다.

선택적으로, 조성물은 사용 전에 저장될 수 있다. 저장 시간은 짧은 것이 바람직하다. 따라서, 저장 시간은 60일, 45일, 30일, 20일, 15일, 10일, 7일, 5일, 3일, 2일, 1일, 또는 12시간 미만일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 생세포가 제품에 존재하는 경우, 제품은 예를 들어, 20℃, 15℃, 10℃, 또는 5℃ 미만과 같은 양온(cool temperature)에서 저장된다. 한편, 생물 계면활성제 조성물은 전형적으로 주위 온도에서 저장될 수 있다.

미생물 균주

본 발명에 따른 유익한 미생물은, 예를 들어, 비병원성 세균, 효모 및/또는 균류일 수 있다. 이들 미생물은 천연 또는 유전자 변형된 미생물일 수 있다. 예를 들어, 미생물은 특정 유전자로 형질 변환되어 특정한 특징을 나타낼 수 있다. 미생물은 또한 원하는 균주의 돌연변이체(mutant)일 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "돌연변이체"는 기준 미생물의 균주, 유전자 변이체 또는 아형(subtype)을 의미하고, 여기에서, 돌연변이체는 기준 미생물과 비교하여 하나 이상의 유전자 변이체{예를 들어, 점 돌연변이(point mutation), 미스센스 돌연변이(missense mutation), 넌센스 돌연변이(nonsense mutation), 결실(deletion), 복제, 프레임 시프트 돌연변이 또는 반복 확장}를 갖는다. 돌연변이체를 만드는 절차는 미생물학 기술에서 잘 알려져 있다. 예를 들어, UV 돌연변이 유발(mutagenesis)과 니트로소구아니딘(nitrosoguanidine)은 이 목적을 향해 광범위하게 사용된다.

바람직한 실시예에서, 미생물은 예를 들어, 생물 계면활성제 및/또는 다른 유용한 대사물질을 생산할 수 있는 생화학적 생산 미생물이다.

일 실시예에서, 미생물은 효모 또는 균류이다. 본 발명에 따라 사용하기에 적합한 효모와 균류 종은, 아우레오바시디움(Aureobasidium){예를 들어, 아우레오바시디움 풀루란스(A. pullulans)}, 블라케스레아(Blakeslea), 칸디다(Candida){예를 들어, 칸디다 아피콜라(C. apicola), 칸디다 봄비콜라(C. bombicola)}, 엔토모프토라(Entomophthora), 사카로마이세스(Saccharomyces){예를 들어, 사카로마이세스 불라르디 세쿠에라(S. boulardii sequela), 사카로마이세스 세레비시애(S. cerevisiae), 사카로마이세스 토룰라(S. torula)}, 이사첸키아(Issatchenkia), 모르티에렐라(Mortierella), 마이코리자(균근)(Mycorrhiza), 페니실리움(Penicillium), 피코마이세스(조균)(Phycomyces), 슈도지마(Pseudozyma){예를 들어, 슈도지마 아피디스(P. aphidis)}, 스타르메렐라(예를 들어, 스타르메렐라 봄비콜라), 및/또는 트리코데르마(Trichoderma){예를 들어, 트리코데르마 레세이(T. reesei), 트리코데르마 하르지아눔(T. harzianum), 트리코데르마 하마툼(T. hamatum), 트리코데르마 비리데(T. viride)}를 포함한다.

특정 실시예에서, 미생물은 균주 자체가 면역성인 독성 단백질 또는 당단백질의 그 분비를 특징으로 하는 "킬러 효모"로 알려진 임의의 효모이다. 이들은, 예를 들어, 칸디다{예를 들어, 칸디다 노다엔시스(C. nodaensis)}, 크립토콕쿠스(Cryptococcus), 데바리오마이세스(Debaryomyces){예를 들어, 데바리오마이세스 한세니(D. hansenii)}, 한세니아스포라(Hanseniaspora){예를 들어, 한세니아스포라 우바룸(H. uvarum)}, 한세눌라(Hansenula), 클루이베로마이세스(Kluyveromyces){예를 들어, 클루이베로마이세스 파피이(K. phaffii)}, 피치아{예를 들어, 피치아 아노말라, 피치아 구일리에르몬디(P. guilliermondii), 피치아 옥시덴탈리스(P. occidentalis), 피치아 쿠드리아제비(P. kudriavzevii)}, 사카로마이세스{예를 들어, 사카로마이세스 세레비시애}, 토룰롭시스(Torulopsis), 우스틸라고(Ustilago){예를 들어, 우스틸라고 메이디스(U. maydis)}, 윅케르하모마이세스{예를 들어, 윅케르하모마이세스 아노말루스}, 윌리옵시스(Williopsis){예를 들어, 윌리옵시스 므라키(W. mrakii)}, 자이고사카로마이세스(Zygosaccharomyces){예를 들어, 자이고사카로마이세스 바일리(Z. bailii)}, 등을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 미생물은 스타르메렐라 봄비콜라로서, 이는 소포로리피드 생물 계면활성제의 효과적인 생산자이다. 다른 실시예에서, 본 발명은, 예를 들어, 윅케르하모마이세스 아노말루스(피치아 아노말라)와 같은 킬러 효모를 활용한다. 다른 밀접하게 관련된 종, 예를 들어, 스타르메렐라, 윅케르하모마이세스 및/또는 피치아 클레이드(clade)의 다른 구성요소가 또한 예상된다.

특정 실시예에서, 유익한 미생물은 그램 양성(Gram-positive)과 그램 음성(Gram-negative) 세균을 포함하는 세균이다. 세균은, 예를 들어, 아그로박테리움{예를 들어, 아그로박테리움 라디오박터(A. radiobacter)}, 아조박터(Azotobacter){아조박터 비네란디(A. vinelandii), 아조박터 크로코쿰(A. chroococcum)}, 아조스피릴룸(Azospirillum){예를 들어, 아조스피릴룸 브라실리엔시스(A. brasiliensis)}, 바실러스{예를 들어, 바실러스 아밀로리퀴파시엔스, 바실러스 피르무스(B. firmus), 바실러스 라테로스포루스(B. laterosporus), 바실러스 리체니포르미스(B. licheniformis), 바실러스 메가테리움(B. megaterium), 바실러스 무실라지노서스(B. mucilaginosus), 바실러스 서브틸리스}, 프라테우리아(Frateuria){예를 들어, 프라테우리아 아우란티아(F. aurantia)}, 마이크로박테리움(Microbacterium){예를 들어, 마이크로박테리움 레바니포르만스(M. laevaniformans)}, 판토에아{예를 들어, 판토에아 아글로메란스(P. agglomerans)}, 슈도모나스{예를 들어, 슈도모나스 에루지노사(P. aeruginosa), 슈도모나스 클로로라피스 아종 아우레오파시엔스(P. chlororaphis subsp. aureofaciens)(클루이버), 슈도모나스 푸티다(P. putida)}, 리조비움 종(Rhizobium spp.), 로도스피릴룸(Rhodospirillum){예를 들어, 로도스피릴룸 루브룸(R. rubrum)}, 및/또는 스핑고모나스(Sphingomonas){예를 들어, 스핑고모나스 파우시모빌리스(S. paucimobilis)}일 수 있다.

일 실시예에서, 미생물은, 예를 들어, 바실러스 서브틸리스 또는 바실러스 아밀로리퀴파시엔스와 같은 리포펩티드 생물 계면활성제를 생산할 수 있는 바실러스의 균주이다.

일 실시예에서, 바실러스 서브틸리스의 균주는 바실러스 서브틸리스 변종 자리(B. subtilis var. locuses) B1 또는 B2로서, 이들은, 예를 들어, 서팩틴 및 다른 생물 계면활성제뿐만 아니라, 생체 고분자(biopolymer)의 효과적인 생산자이다. 이 명세서는 본원에 개시된 교시와 일치하는 정도로 국제 공개 번호 WO 2017/044953 A1을 참조로 포함한다.

예를 들어, 상당한 양의 생물 계면활성제, 만노 단백질, 베타-글루칸, 및/또는 다른 유용한 대사물질을 축적할 수 있는 다른 균주를 포함하는 다른 미생물 균주가 본 발명에 따라 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 미생물의 성장

본 발명은, 미생물을 배양하고 미생물 대사물질 및/또는 미생물 성장의 다른 부산물을 생산하는 방법을 활용한다. 본 발명은 미생물을 배양하고 원하는 규모로 미생물 대사물질을 생산하는 데 적합한 배양 공정을 추가로 활용한다. 이들 배양 공정은, 수중 배양/발효, 고체 상태 발효(SSF), 및 변형(modification), 하이브리드(예를 들어, 수중 매트릭스) 및/또는 이들의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.

본원에 사용된 바와 같이, "발효"는 통제된 조건 하에서 세포의 배양 또는 성장을 나타낸다. 성장은 호기성(aerobic) 또는 혐기성(anaerobic)일 수 있다.

일 실시예에서, 본 발명은 바이오매스{예를 들어, 생존 세포 재료(viable cellular material)}, 세포외 대사물질(예를 들어, 저분자 및 분비된 단백질), 잔류 영양소 및/또는 세포내 성분(예를 들어, 효소 및 기타 단백질)을 생산하기 위한 재료와 방법을 제공한다.

본 발명에 따라 사용되는 미생물 성장 용기는 산업 용도를 위한 임의의 발효조(fermenter) 또는 배양 반응기일 수 있다. 일 실시예에서, 용기는 기능적인 제어/센서를 가질 수 있거나, 또는 pH, 산소, 압력, 온도, 습도, 미생물 밀도 및/또는 대사물질 농도와 같이 배양 공정에서 중요한 인자를 측정하기 위해 기능적 제어/센서에 연결될 수 있다.

추가 실시예에서, 용기는 또한 용기 내부의 미생물의 성장(예를 들어, 세포 수와 성장 단계의 측정)을 모니터링할 수 있다. 대안적으로, 용기로부터 일간 샘플(daily sample)이 채취되어, 평판 희석 기술(dilution plating technique)과 같이, 이 기술분야에 공지된 기술에 의해 계수(enumeration)될 수 있다. 평판 희석은 샘플에서 유기체의 수를 추정하기 위해 사용되는 간단한 기술이다. 이 기술은 상이한 환경 또는 처리가 비교될 수 있는 지수(index)를 또한 제공할 수 있다.

이 방법은 성장하는 배양물에 산소첨가(oxygenation)를 제공할 수 있다. 일 실시예는 저산소 함유 공기를 제거하고 산소첨가된 공기를 도입하기 위해 공기의 느린 운동(slow motion)을 활용한다. 수중 발효의 경우, 산소첨가된 공기는 액체의 기계적인 교반을 위한 임펠러(impeller), 및 액체 안에 산소를 용해시키기 위해 액체에 가스의 기포를 공급하기 위한 공기 살포기(air sparger)를 포함하는 메커니즘을 통해 매일 보충되는 주변 공기일 수 있다.

일 실시예에서, 이 방법은 질소 공급원으로 배양을 보충하는 단계를 포함한다. 질소 공급원은, 예를 들어, 질산칼륨, 질산암모늄, 황산암모늄, 인산암모늄, 암모니아, 요소, 및/또는 염화암모늄일 수 있다. 이들 질소 공급원은 독립적으로 사용되거나 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.

이 방법은 탄소 공급원으로 배양을 보충하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 탄소 공급원은 전형적으로 글루코오스, 수크로오스, 락토오스, 프룩토오스, 트레할로오스, 만노오스, 만니톨, 및/또는 말토오스와 같은 탄수화물; 아세트산, 푸마르산, 시트르산, 프로피온산, 말산, 말론산, 및/또는 피루브산과 같은 유기산; 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 이소부탄올, 및/또는 글리세롤과 같은 알코올; 대두유, 카놀라유, 쌀겨유, 올리브유, 옥수수유, 참기름, 및/또는 아마인유와 같은 지방 및 오일; 등이다. 이들 탄소 공급원은 독립적으로 사용되거나 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.

일 실시예에서, 미생물을 위한 성장 인자와 미량 영양소가 배지에 포함된다. 이는, 이들이 필요로 하는 모든 비타민을 생산할 수 없는 미생물을 성장시킬 때 특히 바람직하다. 철, 아연, 구리, 망간, 몰리브덴 및/또는 코발트와 같은 미량 원소를 포함하는 무기 영양소가 또한 배지에 포함될 수 있다. 또한, 비타민 공급원, 필수 아미노산, 및 미량 원소(microelement)는, 예를 들어, 밀가루 또는 옥수수 가루와 같은 가루(meal)의 형태로, 또는 효모 추출물, 감자 추출물, 쇠고기 추출물, 콩 추출물, 바나나 껍질 추출물 등과 같은 추출물의 형태로, 또는 정제된 형태로 포함될 수 있다. 예를 들어, 단백질의 생합성에 유용한 것과 같은 아미노산이 또한 포함될 수 있다.

일 실시예에서, 무기 염이 또한 포함될 수 있다. 사용할 수 있는 무기 염은 인산이수소칼륨, 인산수소이칼륨, 인산수소이나트륨, 황산마그네슘, 염화마그네슘, 황산철, 염화철, 황산망간, 염화망간, 황산아연, 염화납, 황산구리, 염화칼슘, 염화나트륨, 탄산칼슘, 및/또는 탄산나트륨일 수 있다. 이들 무기 염은 독립적으로 사용되거나 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.

일부 실시예에서, 배양하기 위한 방법은 배양 공정 전, 및/또는 동안 배지에 추가 산 및/또는 항균제를 첨가하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 오염으로부터 배양물을 보호하기 위해 항균제(antimicrobial agent) 또는 항생제(antibiotics)가 사용된다.

또한, 수중 배양 동안 기체가 생성되는 경우에 거품의 형성 및/또는 축적을 방지하기 위해 소포제(antifoaming agent)가 또한 첨가될 수 있다.

혼합물의 pH는 해당 미생물에 적합해야만 한다. 바람직한 값 부근에서 pH를 안정화시키기 위해, 완충제와, 탄산염 및 인산염과 같은 pH 조절제가 사용될 수 있다. 금속 이온이 고농도로 존재하는 경우에, 배지에 킬레이트제를 사용하는 것이 필요할 수 있다.

미생물의 배양 및 미생물 부산물의 생산을 위한 방법과 장비는 배치(batch), 준연속(quasi-continuous) 공정, 또는 연속 공정으로 수행될 수 있다.

미생물은 플랑크톤 형태로 또는 생물막으로서 성장할 수 있다. 생물막의 경우, 용기는 미생물이 생물막 상태에서 성장할 수 있는 배양기(substrate)를 그 안에 가질 수 있다. 시스템은, 예를 들어, 생물막 성장 특징을 촉진 및/또는 향상시키는 자극(stimuli)(전단 응력과 같은)을 가하는 능력을 또한 가질 수 있다.

일 실시예에서, 미생물을 배양하기 위한 방법은 약 5℃ 내지 약 100℃, 바람직하게는 15 내지 60℃, 더 바람직하게는 25 내지 50℃에서 실행된다. 추가 실시예에서, 배양은 일정한 온도에서 연속적으로 실행될 수 있다. 다른 실시예에서, 배양은 온도 변화를 거칠 수 있다.

일 실시예에서, 이 방법 및 배양 공정에 사용된 장비는 무균이다. 반응기/용기와 같은 배양 장비는 멸균 유닛, 예를 들어, 오토클레이브(autoclave)와 분리될 수 있지만, 연결될 수 있다. 배양 장비는 접종을 시작하기 전에 원 위치에서 멸균하는 멸균 유닛을 또한 가질 수 있다. 공기는 이 기술분야에 공지된 방법에 의해 멸균될 수 있다. 예를 들어, 주변 공기는 용기 안으로 도입되기 전에 적어도 하나의 필터를 통과할 수 있다. 다른 실시예에서, 배지는 저온 살균될 수 있거나, 또는 선택적으로는 열이 전혀 가해지지 않을 수 있으며, 이러한 경우 바람직하지 않은 세균 성장을 억제하기 위해 낮은 수분 활성(water activity)과 낮은 pH의 사용이 이용될 수 있다.

일 실시예에서, 본 발명은, 예를 들어, 생물 계면활성제, 효소, 단백질, 에탄올, 락트산, 베타-글루칸, 펩티드, 대사 중간체, 다중 불포화 지방산, 및 지질과 같은 미생물 대사물질을, 성장 및 대사물질 생산에 적합한 조건 하에서 본 발명의 미생물 균주를 배양하고; 선택적으로, 대사물질을 정제함으로써, 생산하기 위한 방법을 추가로 제공한다. 이 방법에 의해 생산된 대사물질 함량은, 예를 들어, 적어도 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 또는 90%일 수 있다.

수중 발효의 경우, 발효 브로스의 바이오매스 함량은, 예를 들어, 5 g/l 내지 180 g/l 이상일 수 있다. 일 실시예에서, 브로스의 고체 함량은 10 g/l 내지 150 g/l이다.

세포 농도는, 예를 들어, 최종 제품 1 그램당 1 × 10⁹, 1 × 10¹⁰, 1 × 10¹¹, 1 × 10¹² 또는 1 × 10¹³ 개의 세포 또는 포자일 수 있다.

해당 미생물에 의해 생산된 미생물 성장 부산물은 미생물 안에 함유되거나 성장 배지 안으로 분비될 수 있다. 배지는 미생물 성장 부산물의 활성을 안정화시키는 화합물을 함유할 수 있다.

일 실시예에서, 모든 미생물 배양 조성물은 배양이 완료되면(예를 들어, 원하는 세포 밀도, 또는 특정한 대사물질의 밀도를 이루면) 제거된다. 이러한 배치 절차에서, 첫 번째 배치를 채취하면, 완전히 새로운 배치가 시작된다.

다른 실시예에서, 발효 생성물 중 일부만이 언제든지 제거된다. 이 실시예에서, 생존 세포, 포자, 분생자, 균사(hyphae) 및/또는 균사체(mycelia)를 갖는 바이오매스는 신규한 배양 배치를 위한 접종물(inoculant)로서 용기 안에 남아 있다. 제거되는 조성물은 무세포 배지(cell-free medium)일 수 있거나, 또는 세포, 포자, 또는 다른 생식 번식체, 및/또는 이들의 조합을 함유할 수 있다. 이러한 방식으로, 준연속 시스템이 생성된다.

유리하게는, 이 방법은 복잡한 장비 또는 높은 에너지 소비를 필요로 하지 않는다. 해당 미생물은 현장에서 소규모 또는 대규모로 배양되고 심지어 이들의 배지와 여전히 혼합되어 있으면서 활용될 수 있다.

유리하게는, 미생물 기반 제품은 원격 위치에서 생산될 수 있다. 미생물 성장 시설은, 예를 들어, 태양, 풍력 및/또는 수력전기 발전을 활용함으로써, 공공시설을 사용하지 않고(off the grid) 작동할 수 있다.

미생물 기반 제품의 제조

본 발명의 하나의 미생물 기반 제품은 단순히 미생물 및/또는, 미생물 및/또는 임의의 잔류 영양소에 의해 생산된 미생물 대사물질을 함유하는 발효 브로스이다. 발효의 생성물은 추출 또는 정제 없이 직접 사용될 수 있다. 원하는 경우, 추출 및 정제는 문헌에 기술된 표준 추출 및/또는 정제 방법 또는 기술을 사용하여 용이하게 이루어질 수 있다.

미생물 기반 제품 내의 미생물은 활성 또는 비활성 형태일 수 있다. 미생물 기반 제품은 활성 미생물과 비활성 미생물의 조합을 함유할 수 있다.

미생물 성장으로 생긴 미생물, 미생물 성장 부산물 및/또는 브로스는 성장 용기로부터 제거될 수 있고, 예를 들어, 즉시 사용을 위해 배관을 통해서 운반될 수 있다.

다른 실시예에서, 조성물(미생물, 대사물질, 및/또는 브로스)은, 예를 들어, 의도된 용도, 고려된 적용 방법, 발효 탱크의 크기, 및 미생물 성장 시설부터 사용 위치까지 임의의 운송 방식을 고려하여, 적절한 크기의 용기에 넣을 수 있다. 따라서, 미생물 기반 조성물을 넣는 용기는, 예를 들어, 1 갤런 내지 1,000 갤런 이상일 수 있다. 특정 실시예에서, 용기는 2 갤런, 5 갤런, 25 갤런, 또는 그 이상이다.

성장 용기로부터 미생물 기반 조성물을 채취하면, 채취된 제품을 용기에 넣고/넣거나 배관을 통해 운반할 때(또는 사용을 위해 다른 방법으로 운반할 때) 추가 성분이 첨가될 수 있다. 첨가제는, 예를 들어, 본원에 기재된 것뿐만 아니라, 유화제, 윤활제, 용해도 조절제, pH 조절제, 프리바이오틱스, 토양 개량제, 및 의도된 용도에 특정한 다른 성분과 같은, 다른 것일 수 있다.

일 실시예에서, 조성물은 유기 및 아미노산 또는 이들의 염을 포함하는 완충제를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 완충제는 시트르산염, 글루콘산염, 타르타르산염, 말산염, 아세트산염, 락트산염, 옥살산염, 아스파르트산염, 말론산염, 글루코헵톤산염, 피부르산염, 갈락타르산염, 글루카르산염, 타르트론산염, 글루타민산염, 글리신, 리신, 글루타민, 메티오닌, 시스테인, 아르기닌 및 이들의 혼합물을 포함한다. 인산과 아인산 또는 이들의 염이 또한 사용될 수 있다. 합성 완충제가 사용되기에 적합하지만, 유기 및 아미노산 또는 앞에 나열된 이들의 염과 같은 천연 완충제를 사용하는 것이 바람직하다.

추가 실시예에서, pH 조절제는 수산화칼륨, 수산화암모늄, 탄산칼륨 또는 중탄산칼륨, 염산, 질산, 황산 또는 혼합물을 포함한다.

일 실시예에서, 중탄산나트륨 또는 탄산나트륨, 황산나트륨, 인산나트륨, 중인산나트륨과 같은 다양성자산(polyprotic acid)으로서 염의 수성 조합제와 같은 추가 성분이 제제(formulation)에 포함될 수 있다.

유리하게는, 본 발명에 따라, 미생물 기반 제품은 미생물이 성장된 브로스를 포함할 수 있다. 이 제품은, 예를 들어, 중량 기준으로, 적어도 1%, 5%, 10%, 25%, 50%, 75%, 또는 100%의 브로스일 수 있다. 제품 내 바이오매스의 양은, 중량 기준으로, 예를 들어, 어디에서나 이들 사이의 모든 백분율을 포함하여 0% 내지 100%일 수 있다.

선택적으로, 조성물은 사용 전에 저장될 수 있다. 저장 시간은 짧은 것이 바람직하다. 따라서, 저장 시간은 60일, 45일, 30일, 20일, 15일, 10일, 7일, 5일, 3일, 2일, 1일, 또는 12시간 미만일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 생세포가 제품에 존재하는 경우, 제품은 예를 들어, 20℃, 15℃, 10℃, 또는 5℃ 미만과 같은 양온에서 저장된다. 한편, 생물 계면활성제 조성물은 전형적으로 주위 온도에서 저장될 수 있다.

그 항병원성 활성을 향상시키기 위해 미생물 기반 조성물에 추가 성분이 첨가될 수 있다. 바람직하게는, 이들 첨가제는 유기 또는 환경 친화적인 것으로 간주된다. 예를 들어, 점착성 물질, 인간/동물 항바이러스성 화합물, 항세균성 화합물, 에센셜 오일, 테르펜, 유화제, 킬레이트제, 또는 임의의 다른 항병원성 물질이 조성물에 포함될 수 있다. 극단적인 경우에, 예를 들어, 특정 작물을 대규모로 황폐화(devastation)시키기 위해, 항생제 및/또는 항바이러스 약물이 또한 본 치료와 함께 사용될 수 있다.

특정 실시예에서, 식물 잎에 대한 제품의 점착을 연장시키기 위해 점착성 물질이 치료에 추가될 수 있다. 대전 중합체(charged polymer)와 같은 중합체, 또는 다당류계 물질, 예를 들어, 잔탄 검, 구아 검, 레반(levan), 자일리난(xylinan), 젤란 검(gellan gum), 커들란(curdlan), 풀루란(pullulan), 덱스트란(dextran) 등이 사용될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 상용 등급의 잔탄 검이 점착제로 사용된다. 검의 농도는 상업용 제품 내의 검 함량을 기준으로 선택되어야 한다. 잔탄 검이 매우 순수하다면, 0.001%(w/v - 잔탄 검/용액)가 충분하다.

특정 실시예에서, 예를 들어, 치료가 그램 음성 세균에 대해 원하는 대로 효과적이지 않은 경우, 본 치료 제품은 킬레이트제를 첨가함으로써 식물 병원성 그램 음성 세균성 질병을 치료하기 위해 향상될 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, "킬레이트제" 또는 "킬레이터"는 금속 이온이 산소 라디칼 형성에 쉽게 참여하거나 촉매 작용을 할 수 없도록 착물을 형성함으로써 시스템으로부터 금속 이온을 제거할 수 있는 활성제를 의미한다. 유리하게는, 킬레이트제는, 예를 들어, 그램 음성 세균의 세포벽을 계면활성제 처리에 더 민감하도록 변형시킴으로써 항균성 생물 계면활성제의 효능을 향상시킨다. 결과적으로, 그램 음성 세균에 침투하는 능력은 본 발명에 대한 치료 능력의 범위를 확장한다.

본 발명에 적합한 킬레이트제의 예는 디메르캅토숙신산(DMSA), 2,3-디메르캅토프로판설폰산(DMPS), 알파 리포산(ALA), 티아민 테트라하이드로푸르푸릴 이황화물(TTFD), 페니실라민, 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA), 및 시트르산을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 바람직한 실시예에서, 킬레이트제는 0.1 내지 1.0%(v/v) 농도의 EDTA이다.

바이러스성 및 세균성 식물 병원체를 치료하는 방법

본 발명은, 예를 들어, 농업, 원예, 온실, 조경 등에서 식물 및/또는 작물의 감염, 체내 침입 및/또는 질병을 치료함으로써 식물의 배양을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 유리하게는, 이 방법은 병원체를 억제하고/하거나 이러한 유기체가 하나의 식물에서 다른 식물로 퍼지는 것을 방지하기 위해 사용될 수 있다.

일부 실시예에서, 모자이크 바이러스 및/또는 세균성 식물 병원체를 치료하기 위한 방법이 제공되고, 여기에서, 이 방법은 유익한 미생물 및/또는 미생물의 성장 부산물을 병원체에 의해 감염된 식물의 일부와 접촉시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 이 방법은 본 설명에 따른 미생물 기반 조성물을 식물에 적용하는 단계를 포함한다. 유리하게는, 조성물은 식물 병원체를 사멸시키고, 감소시키며, 경쟁적으로 그것의 성장을 저해하고, 임의의 다른 수단에 의해 억제할 수 있다. 또한, 이 방법은 유독한 화학물질 또는 항생제를 사용하지 않으면서 식물의 면역 및/또는 병원성 방어를 개선할 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, 본 방법의 "적용(application)"은 미생물 기반 제품을 식물 및/또는 그 주변 환경과 직접 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 미생물 제품은 액체 또는 건조 분말로서 분무되거나, 또는 겔 또는 페이스트로서 식물에 적용될 수 있다. 토양은, 예를 들어, 액체 용액으로서 관개 시스템(irrigation system)을 통해, 또는 가용성 과립(soluble granules) 또는 펠릿으로서, 제품의 액체 또는 건조 제제로 처리될 수 있다.

미생물 기반 조성물은 식물 및/또는 식물의 주변 환경과 직접 접촉될 수 있다. 특정 실시예에서, 적용은, 미생물 기반 제품을 감염된 식물의 잎 또는 군엽과 접촉시키는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 조성물은 침범된 식물의 임의의 부분, 예를 들어, 뿌리, 줄기, 꽃, 또는 과일과 접촉된다. 또한, 조성물은 전체 식물 및/또는 토양과 같이 식물을 둘러싸는 환경과 접촉될 수 있다.

일 실시예에서, 이 방법은 스타르메렐라 봄비콜라 효모 및/또는 그 성장 부산물을 포함하는 미생물 기반 제품을 식물 또는 식물의 일부에 적용하는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 유익한 미생물은 윅케르하모마이세스 아노말루스이다. 또 다른 실시예에서, 유익한 미생물은, 예를 들어, 바실러스 서브틸리스 또는 바실러스 아밀로리퀴파시엔스와 같은 리포펩티드 생산 세균이다.

미생물은 적용할 때에 살아있거나(또는 생존 가능) 또는 비활동성일 수 있다. 살아있는 미생물을 활용할 때, 미생물은 원 위치에서 성장하여 현장에서 활성 화합물을 생산할 수 있다. 결과적으로, 치료 장소(예를 들어, 정원)에서 고 농도의 미생물이 용이하고 연속적으로 이루어질 수 있다. 이러한 방식으로, 이 방법은 적용하는 동안 미생물 성장을 향상시키기 위해 재료를 첨가하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 첨가된 재료는, 예를 들어, 질소, 질산염, 인, 마그네슘 및/또는 탄소의 공급원과 같은, 영양 공급원이다.

일부 실시예에서, 이 방법은 침범된 식물을 미생물 및/또는 성장 부산물과 이들이 생산된 발효 배지에서 접촉시키는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 이 방법은 발효 배지 및/또는 미생물 성장 부산물을 식물에 간단히 적용하는 단계를 포함한다. 성장 부산물은 정제된 또는 미정제 형태일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 성장 부산물은 당지질 또는 리포펩티드와 같은 생물 계면활성제이다. 예시적인 일 실시예에서, 생물 계면활성제는 소포로리피드이다.

이 방법은, 예를 들어, 식물에 대한 제품의 점착을 연장시키기 위한 점착성 물질과 같이, 병원체 억제 효과를 향상시키기 위한 하나 이상의 물질을 적용하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 점착성 물질은 잔탄 검이다. 조성물과 함께 적용될 수 있는 다른 물질은, 예를 들어, 항바이러스 및/또는 항세균 특성을 갖는 환경 친화적 또는 유기 물질, 에센셜 오일, 테르펜, 유화제, 킬레이트제, 또는 임의의 다른 항병원성 물질을 포함한다. 극단적인 경우에, 예를 들어, 특정 작물을 대규모로 황폐화시키기 위해, 항생제 및/또는 항바이러스 약물이 또한 본 치료와 함께 적용될 수 있다.

표적 병원체

모든 형태의 모자이크 바이러스 외에, 본 발명이 유용한, 식물을 침범하는 바이러스성 감염의 예는, 칼라바이러스(Carlavirus), 아부틸론(Abutilon), 호르데이바이러스(Hordeivirus), 포티바이러스, 마스트레바이러스(Mastrevirus), 바드나바이러스(Badnavirus), 레오바이러스과(Reoviridae), 피지바이러스(Fijivirus), 오리자바이러스(Oryzavirus), 파이토레오바이러스(Phytoreovirus), 미코레오바이러스(Mycoreovirus), 라이모바이러스(Rymovirus), 트리티모바이러스(Tritimovirus), 이포모바이러스(Ipomovirus), 바이모바이러스(Bymovirus), 쿠쿠모바이러스(Cucumovirus), 루테오바이러스(Luteovirus), 베고모바이러스, 랍도바이러스과(Rhabdoviridae), 토스포바이러스(Tospovirus), 코모바이러스(Comovirus), 소베모바이러스(Sobemovirus), 네포바이러스(Nepovirus), 토브라바이러스(Tobravirus), 베니바이러스(Benyvirus), 푸로바이러스(Furovirus), 페클루바이러스(Pecluvirus), 포모바이러스(Pomovirus); 알팔파 모자이크 바이러스; 비트 모자이크 바이러스; 카사바 모자이크 바이러스; 동부 모자이크 바이러스; 오이 모자이크 바이러스; 기장속 모자이크 위성 바이러스; 자두 곰보병 바이러스; 스쿼시 모자이크 바이러스; 담배 모자이크 바이러스; 튤립 브레이킹 바이러스; 및 주키니 황화 모자이크 바이러스를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.

본 발명이 유용한, 식물을 침범하는 세균성 감염의 예는, 슈도모나스{예를 들어, 슈도모나스 사바스타노이(P. savastanoi), 슈도모나스 시린개 병원체변종(Pseudomonas syringae pathovars)}; 랄스토니아 솔라나세아룸(Ralstonia solanacearum); 아그로박테리움{예를 들어, 아그로박테리움 투메파시엔스(A. tumefaciens)}; 잔토모나스{예를 들어, 잔토모나스 오리재 병원체변종 오리재(X. oryzae pv. oryzae)}; 잔토모나스 캄페스트리스 병원체변종(X. campestris pathovars); 잔토모나스 악소노포디스 병원체변종(X. axonopodis pathovars)}; 에르위니아{예를 들어, 에르위니아 아밀로보라(E. amylovora)}; 자이렐라{예를 들어, 자이렐라 파스티디오사(X. fastidiosa)}; 디케야(Dickeya){예를 들어, 디케야 다단티이(D. dadantii)와 디케야 솔라니(D. solani)}; 펙토박테리움{예를 들어, 펙토박테리움 카로토보룸(P. carotovorum)과 펙토박테리움 아트로셉티쿰(P. atrosepticum)}; 클라비박터{예를 들어, 클라비박터 미치가넨시스(C. michiganensis)와 클라비박터 세페도니쿠스(C. sepedonicus)}; 칸디다투스 리베리박터 아시아티쿠스(Candidatus Liberibacter asiaticus); 판토에아; 랄스토니아; 부르크홀데리아; 아시도보락스; 스트렙토마이세스; 스피로플라스마; 및 파이토플라스마를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.

미생물 기반 제품은 단독으로 사용되거나 또는 모자이크 바이러스와 같은 바이러스와 세균을 포함하는 병원성 유해생물의 효과적인 치료를 위한 다른 화합물과 함께 사용될 수 있다. SLP 처리는 다른 유해생물 및/또는 미생물에 비해서 그램 음성 세균에 대해 덜 효과적이지만; 본 치료 제품은 식물의 병원성 그램 음성 세균성 질병을 치료하기 위해 향상될 수 있다. 이는 제품에 킬레이트제를 첨가함으로써 이루어질 수 있다.

표적 식물

본원에 사용된 바와 같이, "식물"은 본원에 정의된 바와 같이 농업에 사용된 임의의 식물을 나타낸다. 식물은, 예를 들어, 정원에 단독으로 위치하여 있을 수 있거나, 또는 예를 들어, 과수 또는 농장 작물의 일부로서 많은 식물 중 하나일 수 있다. 본 발명이 유용한 식물의 예는, 곡물(cereals) 및 볏과 식물(grasses){예를 들어, 밀, 보리, 호밀, 귀리, 쌀, 메이즈(maize), 수수, 옥수수(corn)}, 비트(예를 들어, 사탕무 또는 사료용 비트); 과일{예를 들어, 포도, 딸기, 라즈베리, 블랙베리, 인과류(pomaceous fruit), 핵과류(stone fruit), 씨 없는 작은 과일(soft fruit), 사과, 배, 자두, 복숭아, 아몬드, 체리 또는 베리류); 콩과 작물(예를 들어, 콩, 렌틸콩, 완두류 또는 대두); 유료 작물(oil crops){예를 들어, 지방 종자 평지(oilseed rape), 겨자, 양귀비, 올리브, 해바라기, 코코넛, 피마자, 코코아 또는 땅콩); 박과 식물(cucurbits)(예를 들어, 호박, 오이, 스쿼시 또는 멜론); 섬유 식물(예를 들어, 목화, 아마, 삼 또는 황마); 감귤류{예를 들어, 오렌지, 레몬, 자몽 또는 탄제린(tangerine)}; 야채(예를 들어, 시금치, 상추, 아스파라거스, 양배추, 당근, 양파, 토마토, 감자 또는 피망); 녹나무과(Lauraceae){예를 들어, 아보카도, 녹나무속(Cinnamomum) 또는 캠퍼(camphor)}; 및 또한 담배, 견과류, 허브, 향신료, 약용 식물, 커피, 가지, 사탕수수(sugarcane), 차, 후추(pepper), 포도 덩굴(grapevine), 홉(hop), 질경이과(plantain family), 라텍스 식물(latex plant), 꽂이꽃(cut flowers) 및 관상용 식물(ornamentals)을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.

본 발명의 제품과 방법의 적용으로부터 이익을 얻을 수 있는 식물의 유형은: 줄뿌림 작물(row crops)(예를 들어, 옥수수, 콩, 수수, 땅콩, 감자 등), 농작물(field crops)(예를 들어, 알팔파, 밀, 곡물 등), 수목 작물(tree crop)(예를 들어, 호두, 아몬드, 피칸, 헤이즐넛, 피스타치오 등), 감귤류 작물(예를 들어, 오렌지, 레몬, 자몽 등), 유실 작물(예를 들어, 사과, 배, 딸기, 블루베리, 블랙베리 등), 잔디 작물(turf crops){예를 들어, 떼(sod)}, 관상용 작물(예를 들어, 꽃, 덩굴 등), 야채(예를 들어, 토마토, 당근 등), 덩굴 작물(vine crops)(예를 들어, 포도 등), 임업(forestry){예를 들어, 소나무, 가문비 나무(spruce), 유칼립투스, 포플러 등}, 관리 목초(managed pastures)(방목 가축을 먹이기 위해 사용된 임의의 식물 혼합물)를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.

본 발명의 제품과 방법으로부터 이익을 얻을 수 있는 추가 식물은, 녹색식물 상과(superfamily Viridiplantae)에 속하는 모든 식물, 특히, 그 중에서도, 아세르 종(Acer spp.), 악티니디아 종(Actinidia spp.), 아벨모쉬우스 종(Abelmoschus spp.), 사이잘삼(Agave sisalana), 아그로파이론 종(Agropyron spp.), 애기겨이삭(Agrostis stolonifera), 알리움 종(Allium spp.), 아마란투스 종(Amaranthus spp.), 암모필라 아레나리아(Ammophila arenaria), 반입파인애플(Ananas comosus), 아노나 종(Annona spp.), 샐러리(Apium graveolens), 아라키스 종(Arachis spp.), 아르토카르푸스 종(Artocarpus spp.), 아스파라거스(Asparagus officinalis), 아베나 종(Avena spp.){예를 들어, 귀리(Avena sativa), 메귀리(Avena fatua), 귀리(Avena byzantina), 메귀리 변종 사티바(Avena fatua var. sativa), 아베나 하이브리다(Avena hybrida)}, 아베르호아 카람볼라(Averrhoa carambola), 밤부사 종(Bambusa sp.), 동아(Benincasa hispida), 베르톨렛티아 엑셀세아(Bertholletia excelsea), 비트(Beta vulgaris), 브라시카 종(Brassica spp.){예를 들어, 유채(Brassica napus), 브라시카 라파 종(Brassica rapa ssp.)[카놀라, 지방 종자 평지, 순무 평지(turnip rape)]}, 카다바 파리노사(Cadaba farinosa), 차나무(Camellia sinensis), 칸나 인디카(Canna indica), 삼(Cannabis sativa), 캡시쿰 종(Capsicum spp.), 카렉스 엘라타(Carex elata), 파파야(Carica papaya), 카리사 마크로카르파(Carissa macrocarpa), 카리아 종(Carya spp.), 잇꽃(Carthamus tinctorius), 카스타네아 종(Castanea spp.), 케이폭나무(Ceiba pentandra), 치커리(Cichorium endivia), 신나모뭄 종(Cinnamomum spp.), 수박(Citrullus lanatus), 시트러스 종(Citrus spp.), 코코스 종(Cocos spp.), 코페아 종(Coffea spp.), 토란(Colocasia esculenta), 콜라 종(Cola spp.), 코르코러스 종(Corchorus sp.), 꽃댕강나무(Coriandrum sativum), 코릴러스 종(Corylus spp.), 크라테구스 종(Crataegus spp.), 사프란(Crocus sativus), 쿠쿠르비타 종(Cucurbita spp.), 쿠쿠미스 종(Cucumis spp.), 시나라 종(Cynara spp.), 산당근(Daucus carota), 데스모디움 종(Desmodium spp.), 용안육(Dimocarpus longan), 디오스코레아 종(Dioscorea spp.), 디오스파이로스 종(Diospyros spp.), 에키노클로아 종(Echinochloa spp.), 엘라에이스(Elaeis){예를 들어, 엘라에이스 구이닌시스(E. guineensis), 엘라에이스 올레이페라(E. oleifera)}, 손가락조(Eleusine coracana), 에라그로스티스 테프(Eragrostis tef), 에리안투스 종(Erianthus sp.), 비파나무(Eriobotrya japonica), 유칼립투스 종(Eucalyptus sp.), 유게니아속(Eugenia uniflora), 파고피룸 종(Fagopyrum spp.), 파구스 종(Fagus spp.), 큰김의털(Festuca arundinacea), 무화과나무(Ficus carica), 포르투넬라 종(Fortunella spp.), 프라가리아 종(Fragaria spp.), 피라밋은행나무(Ginkgo biloba), 글리신 종(Glycine spp.){예를 들어, 글리신 맥스(Glycine max), 소자 히스피다(Soja hispida) 또는 소자 맥스(Soja max)}, 육지면(Gossypium hirsutum), 헬리안투스 종(Helianthus spp.){예를 들어, 헬리안투스 안누스(H. annuus)}, 원추리(Hemerocallis fulva), 히비스쿠스 종(Hibiscus spp.), 호르데움 종(Hordeum spp.){예를 들어, 호르데움 불가레(H. vulgare)}, 이포모에아 바타타스(Ipomoea batatas), 유그란스 종(Juglans spp.), 상추(Lactuca sativa), 라티루스 종(Lathyrus spp.), 렌즈콩(Lens culinaris), 아마(Linum usitatissimum), 리치 키넨시스(Litchi chinensis), 로투스 종(Lotus spp.), 루파 아쿠탄구라(Luffa acutangula), 루피누스 종(Lupinus spp.), 루주라 실바티카(Luzula sylvatica), 라이코페르시콘 종(Lycopersicon spp.){예를 들어, 라이코페르시콘 에스쿨렌툼(L. esculentum), 라이코페르시콘 라이코페르시쿰(L. lycopersicum), 라이코페르시콘 피리포르메(L. pyriforme)}, 마크로틸로마 종(Macrotyloma spp.), 말루스 종(Malus spp.), 말피기아 에마르기나타(Malpighia emarginata), 맘메아 아메리카나(Mammea americana), 망고(Mangifera indica), 마니호트 종(Manihot spp.), 마닐카라 자포타(Manilkara zapota), 자주개자리(Medicago sativa), 멜리로투스 종(Melilotus spp.), 멘타 종(Mentha spp.), 미스칸투스 시넨시스(Miscanthus sinensis), 모모르디카 종(Momordica spp.), 블랙 멀베리(Morus nigra), 무사 종(Musa spp.), 니코티아나 종(Nicotiana spp.), 올레나 종(Olea spp.), 오푼티아 종(Opuntia spp.), 오르니토푸스 종(Ornithopus spp.), 오리자 종(Oryza spp.){예를 들어, 벼(O. sativa), 오리자 라티폴리아(O. latifolia)}, 기장(Panicum miliaceum), 큰개기장(Panicum virgatum), 백향과(Passiflora edulis), 설탕당근(Pastinaca sativa), 페니세툼 종(Pennisetum sp.), 페르세아 종(Persea spp.), 파슬리(Petroselinum crispum), 흰줄갈풀(Phalaris arundinacea), 파세오루스 종(Phaseolus spp.), 큰조아재비(Phleum pratense), 페닉스 종(Phoenix spp.), 프라그미테스 오스트랄리스(Phragmites australis), 피살리스 종(Physalis spp.), 피누스 종(Pinus spp.), 피스타시아(Pistacia vera), 피숨 종(Pisum spp.), 포아 종(Poa spp.), 포푸러스 종(Populus spp.), 프로소피스 종(Prosopis spp.), 프루누스 종(Prunus spp.), 프시디움 종(Psidium spp.), 석류나무(Punica granatum), 서양배(Pyrus communis), 쿠에르쿠스 종(Quercus spp.), 무(Raphanus sativus), 대황(Rheum rhabarbarum), 리베스 종(Ribes spp.), 피마자(Ricinus communis), 루부스 종(Rubus spp.), 사카룸 종(Saccharum spp.), 살릭스 종(Salix sp.), 삼부쿠스 종(Sambucus spp.), 호밀(Secale cereale), 세사뭄 종(Sesamum spp.), 시나피스 종(Sinapis sp.), 솔라눔 종(Solanum spp.){예를 들어, 감자(S. tuberosum), 솔라눔 인테그리폴리움(S. integrifolium) 또는 토마토(S. lycopersicum)}, 수수(Sorghum bicolor), 스피나시아 종(Spinacia spp.), 시지기움 종(Syzygium spp.), 타게테스 종(Tagetes spp.), 타마린두스 인디카(Tamarindus indica), 카카오(Theobroma cacao), 트리폴리움 종(Trifolium spp.), 트립사쿰 닥틸로이데스(Tripsacum dactyloides), 트리티코세칼레 림파우이(Triticosecale rimpaui), 트리티쿰 종(Triticum spp.){예를 들어, 밀(T. aestivum), 듀럼밀(T. durum), 트리티쿰 투르기둠(T. turgidum), 트리티쿰 히베르눔(T. hybernum), 트리티쿰 마카(T. macha), 트리티쿰 사티붐(T. sativum), 일립소맥(T. monococcum) 또는 트리티쿰 불가레(T. vulgare)}, 트로페오룸 미누스(Tropaeolum minus), 한련(Tropaeolum majus), 바키니움 종(Vaccinium spp.), 비시아 종(Vicia spp.), 비그나 종(Vigna spp.), 비올라 오도라타(Viola odorata), 비티스 종(Vitis spp.), 옥수수(Zea mays), 지자니아 팔루스트리스(Zizania palustris), 지지푸스 종(Ziziphus spp.)으로부터 선택되는, 사료 또는 목초 콩과 식물(forage legume), 관상용 식물, 식용 작물, 나무 또는 관목을 포함하는 외떡잎 및 쌍떡잎 식물을 포함한다.

해당 식물의 추가적인 예는, 옥수수(제아 메이스), 브라시카 종{예를 들어, 유채(B. napus), 채심(B. rapa), 갓(B. juncea)}, 특히, 종자 기름(seed oil)의 공급원으로 유용한 브라시카 종, 알팔파(Medicago sativa), 벼(Oryza sativa), 호밀(Secale cereale), 수수(Sorghum bicolor, Sorghum vulgare), 밀렛(millet){예를 들어, 펄 밀렛(Pennisetum glaucum), 기장(Panicum miliaceum), 조(Setaria italica), 손가락 조(finger millet)(Eleusine coracana)}, 해바라기(Helianthus annuus), 홍화(Carthamus tinctorius), 밀(Triticum aestivum), 대두(Glycine max), 담배(Nicotiana tabacum), 감자(Solanum tuberosum), 땅콩(Arachis hypogaea), 목화(Gossypium barbadense, Gossypium hirsutum), 고구마(Ipomoea batatus), 카사바(Manihot esculenta), 커피(Coffea spp.), 코코넛(Cocos nucifera), 파인애플(Ananas comosus), 감귤 나무(Citrus spp.), 코코아(Theobroma cacao), 차(tea)(Camellia sinensis), 바나나(Musa spp.), 아보카도(Persea americana), 무화과(Ficus casica), 구아바(Psidium guajava), 망고(Mangifera indica), 올리브(Olea europaea), 파파야(Carica papaya), 캐슈(Anacardium occidentale), 마카다미아(Macadamia integrifolia), 아몬드(Prunus amygdalus), 사탕 무(Beta vulgaris), 사탕수수(Saccharum spp.), 귀리, 보리, 야채, 관상용 식물, 및 구과 식물(conifer)을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.

야채는 토마토(Lycopersicon esculentum), 상추(예를 들어, Lactuca sativa), 강낭콩(Phaseolus vulgaris), 리마콩(Phaseolus limensis), 완두(Lathyrus spp.), 및 오이(C. sativus), 칸타루프(C. cantalupensis), 및 머스크 멜론(C. melo)과 같은 오이속(genus Cucumis)의 요소를 포함한다. 관상용 식물은 진달래(Rhododendron spp.), 수국(Macrophylla hydrangea), 하비스쿠스(Hibiscus rosasanensis), 장미(Rosa spp.), 튤립(Tulipa spp.), 수선화(Narcissus spp.), 피튜니아(Petunia hybrida), 카네이션(Dianthus caryophyllus), 포인세티아(Euphorbia pulcherrima), 및 국화를 포함한다. 실시예를 실시하는 데 사용될 수 있는 구과 식물은, 예를 들어, 테다 소나무(Pinus taeda), 슬래시 소나무(Pinus elliotii), 폰데로사 소나무(Pinus ponderosa), 로지폴 소나무(Pinus contorta), 및 몬테레이 소나무(Pinus radiata)와 같은 소나무; 미송(Pseudotsuga menziesii); 미국 솔송나무(Tsuga canadensis); 시트카 스프루스(Picea glauca); 미국 삼나무(Sequoia sempervirens); 전나무(Abies amabilis)와 발삼 전나무(Abies balsamea)와 같은 트루 퍼(true fir); 및 미국 삼나무(Thuja plicata)와 알래스카 측백나무(Chamaecyparis nootkatensis)와 같은 삼나무를 포함한다. 실시예의 식물은 옥수수 및 대두 식물과 같은, 작물 식물(예를 들어, 옥수수, 알팔파, 해바라기, 브라시카, 대두, 목화, 홍화, 땅콩, 수수, 밀, 밀렛, 담배 등)을 포함한다.

잔디는, 새포아풀(annual bluegrass)(Poa annua); 쥐보리(annual ryegrass)(Lolium multiflorum); 좀포아풀(Canada bluegrass)(Poa compressa); 왕김의털(Chewings fescue)(Festuca rubra); 콜로니얼 벤트그라스(colonial bentgrass)(Agrostis tenuis); 겨이삭(creeping bentgrass)(Agrostis palustris); 마초풀(crested wheatgrass)(Agropyron desertorum); 페어웨이 위트그라스(fairway wheatgrass)(Agropyron cristatum); 하드 페스큐(hard fescue)(Festuca longifolia); 왕포아풀(Kentucky bluegrass)(Poa pratensis); 오처드그라스(orchardgrass)(Dactylis glomerate); 호밀풀(perennial ryegrass)(Lolium perenne); 레드 페스큐(red fescue)(Festuca rubra); 흰겨이삭(redtop)(Agrostis alba); 큰새포아풀(rough bluegrass)(Poa trivialis); 김의털(sheep fescue)(Festuca ovine); 좀참새귀리(smooth bromegrass)(Bromus inermis); 큰김의털(tall fescue)(Festuca arundinacea); 티모시(timothy)(Phleum pretense); 벨벳 벤트그라스(velvet bentgrass)(Agrostis canine); 처진미꾸리광이(weeping alkaligrass)(Puccinellia distans); 웨스턴 위트그라스(western wheatgrass)(Agropyron smithii); 우산잔디(Bermuda grass)(Cynodon spp.); 세인트 어거스틴 그라스(St. Augustine grass)(Stenotaphrum secundatum); 조이시아 그라스(zoysia grass)(Zoysia spp.); 바이아 그라스(Bahia grass)(Paspalum notatum); 카펫 그라스(carpet grass)(Axonopus affinis); 외대쇠치기아재비(centipede grass)(Eremochloa ophiuroides); 키쿠유 그라스(kikuyu grass)(Pennisetum clandesinum); 씨쇼어 파스팔룸(seashore paspalum)(Paspalum vaginatum); 블루 그래마(blue gramma)(Bouteloua gracilis); 버팔로 그라스(buffalo grass)(Buchloe dactyloids); 사이드오츠 그래마(sideoats gramma)(Bouteloua curtipendula)를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.

해당 식물은 해당 종자, 지방 종자 식물(oil-seed plant), 및 콩과 식물을 제공하는 곡물 식물을 추가로 포함한다. 해당 종자는 옥수수, 밀, 보리, 쌀, 수수, 호밀, 기장 등과 같은 곡물 종자를 포함한다. 지방 종자 식물은 목화, 대두, 홍화, 해바라기, 브라시카, 옥수수, 알팔파, 야자, 코코넛, 아마, 피마자, 올리브 등을 포함한다. 콩과 식물은 콩과 완두콩을 포함한다. 콩은 구아, 로커스트 콩, 페뉴그리크(fenugreek), 대두, 강낭콩, 동부콩, 녹두, 리마 콩, 파바 콩(favabean), 렌틸콩, 병아리 콩 등을 포함한다.

미생물 기반 제품의 현지 생산(Local Production)

본 발명의 특정 실시예에서, 미생물 성장 시설은 원하는 규모로 해당 신선한 고밀도 미생물 및/또는 미생물 성장 부산물을 생산한다. 미생물 성장 시설은 적용 장소 또는 장소 가까이에 위치할 수 있다. 이 시설은 배치, 준연속, 또는 연속 배양으로 고밀도 미생물 기반 조성물을 생산한다.

본 발명의 미생물 성장 시설은 미생물 기반 제품이 사용될 위치(예를 들어, 양어장)에 위치할 수 있다. 예를 들어, 미생물 성장 시설은 사용 위치에서 300, 250, 200, 150, 100, 75, 50, 25, 15, 10, 5, 3, 또는 1 마일 미만일 수 있다.

미생물 기반 제품은 현장에서 또는 적용 장소 근처에서 생산되기 때문에, 안정화, 보존, 장기 저장 및 종래 생산의 광범위한 운송 공정 없이도, 훨씬 더 높은 밀도의 살아있는 미생물이 생성될 수 있어서, 현장 적용시 사용하기 위한 훨씬 더 적은 부피의 미생물 기반 제품을 필요로 한다. 이는, 규모가 축소된(scaled-down) 생물 반응기(bioreactor)(예를 들어, 더 작은 발효 탱크; 출발 재료, 영양소, pH 조절제, 및 소포제 등의 더 적은 공급)를 허용하여, 시스템을 효율적으로 한다. 또한, 현지 생산은 제품의 휴대성을 용이하게 한다.

미생물 기반 제품의 현지 생성은 또한 제품 내에 성장 브로스(growth broth)를 포함시키는 것을 용이하게 한다. 브로스는 현지 사용(local use)을 위해 특히 매우 적합한, 발효 중에 생산된 작용제를 함유할 수 있다.

현지에서 생산된 고밀도의 왕성한 미생물 배양물은 영양 세포(vegetative cell) 안정화를 거쳤거나 또는 일정 시간 동안 공급망에서 그대로 있었던 미생물 배양물보다 현장에서 더 효과적이다. 본 발명의 미생물 기반 제품은, 세포가 발효 성장 배지에 존재하는 대사물질과 영양소로부터 분리된 전통적인 제품과 비교해서 특히 유리하다. 감소된 운송 시간은 현지 수요에 따라 요구되는 시간과 양으로 신선한 배치의 미생물 및/또는 이들의 대사물질의 생산과 운반을 허용한다.

본 발명의 미생물 성장 시설은, 미생물 이들 자체, 미생물 대사물질, 및/또는 미생물이 성장되는 브로스의 다른 성분을 포함하는 신선한 미생물 기반 조성물을 생산한다. 필요한 경우, 조성물은 고밀도의 영양 세포, 비활성화된 세포, 또는 영양 세포, 비활성화된 세포, 생식 포자, 균사체 및/또는 다른 미생물 번식체의 혼합물을 가질 수 있다. 유리하게는, 조성물은 명시된 위치에서 사용하도록 맞춤화될 수 있다. 일 실시예에서, 미생물 성장 시설은 미생물 기반 제품이 사용될 장소에, 또는 장소 가까이에 위치한다.

유리하게는, 이들 미생물 성장 시설은, 업스트림 처리 지연(upstream processing delay), 공급망 병목, 부적절한 저장, 및 다른 우발성(예를 들어, 생존 가능한, 높은 세포 및/또는 번식체 수의 제품, 및 미생물이 원래 성장한 관련 브로스와 대사물질의 적시 운반과 적용을 방해하는)으로 인해 그 제품 품질이 좋지 않은 광범위한 산업 크기의 생산업자에 의존하고 있는 현재의 문제에 대한 해결책을 제공한다.

유리하게는, 바람직한 실시예에서, 본 발명의 시스템은 식물 병원성 세균을 치료하기 위해, 자연 발생하는 현지 미생물 및 이들의 대사 부산물의 힘을 이용한다. 현지 미생물은, 예를 들어, 내염성(salt tolerance), 고온에서 성장하는 능력, 및 서열의 유전자 감식 사용을 기초로 확인될 수 있다. 또한, 미생물 성장 시설은 미생물 기반 제품을 맞춤화하여 목적지 지리(destination geographies)와의 시너지 효과를 향상시키는 이들의 능력에 의해 제조 다양성을 제공한다.

개별 용기에 대한 배양 시간은, 예를 들어, 1일 내지 2주 이상일 수 있다. 배양 제품은 다수의 상이한 방식 중 임의의 방식으로 채취될 수 있다.

예를 들어, 발효 24시간 이내의 현지 생산과 운반은, 순수한 고밀도 미생물 조성물과 실질적으로 더 낮은 운송 비용을 초래한다. 보다 효과적이고 강력한 미생물 접종물의 개발의 급속한 발전에 대한 전망을 감안하면, 소비자는 미생물 기반 제품을 신속하게 전달하는 이 능력으로부터 크게 이익을 얻을 것이다.

예

본 발명 및 그것의 많은 이점에 대한 더 큰 이해는 예시로 제공된 다음의 예로부터 얻을 수 있다. 다음의 예는 본 발명의 방법, 적용, 실시예 및 변형의 일부를 예시한다. 이들은 본 발명을 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다. 본 발명에 관해서 다수의 변화와 수정이 이루어질 수 있다.

예 1 - 소포로리피드 발효

이 발명에 대해서, 소포로리피드의 천연 혼합물은 1000 ml의 물에 100 g의 글루코오스, 5 g의 효모 추출물, 1 g의 요소 및 100 g의 카놀라유를 함유하는 발효 배지에 스타르메렐라 봄비콜라(S. bombicola)를 발효시켜 합성된다. 5 ~ 7일의 발효 후, 침전에 의해 소포로리피드가 수거된다. 추가량의 동일한 영양 배지(nutrient medium)를 첨가한 후, 발효는 추가 3일 동안 계속되고, 이후 SLP의 다른 부분이 수거된다.

이 발효 공정으로부터 두 가지 다른 제품이 생산된다: 순수한 SLP를 포함하는 하나의 제품과, SLP를 함유하는 스타르메렐라 봄비콜라(S. bombicola) 배양물을 포함하는 하나의 제품.

예 2 - 잎의 치료(foliar treatment)를 위한 SLP 용액의 제조

스타르메렐라 봄비콜라(S. bombicola) 발효에 의해 얻어진 침전된 SLP는 모든 유형의 모자이크 바이러스에 대해 식물을 치료하기 위한 제품을 생산하기 위해 사용될 수 있다. 침전된 SLP는 일반적으로 최대 50%의 물을 함유하지만; 이러한 유형의 치료 제품을 제조하기 위해서는 그 이상의 농도가 필요하지 않다. 치료 제품은 0.1 내지 0.5%(v/v)의 정제되지 않은 SLP를 함유한다.

예 3 - 잎의 치료를 위한 스타르메렐라 봄비콜라( S. bombicola ) 세포 함유 SLP 용액의 제조

다른 유형의 치료 제품은 스타르메렐라 봄비콜라(S. bombicola) 배양물을 사용하여 모자이크 바이러스뿐만 아니라, 병원성 그램 양성 세균과 같은 다른 미생물 병원체를 치료할 수 있다. 배양물은 적용 장소에 아주 근접하여 제품의 현지 생산을 제공할 수 있는 휴대용 분배 가능 반응기에서 생산될 수 있다.

배양 공정은 최대 4 g/L의 SLP를 함유하는 250 갤런의 순수한 스타르메렐라 봄비콜라(S. bombicola) 배양물을 생산한다. 생성된 배양물은 적어도 10번 희석되어, 적어도 2,500 갤런의 치료 제품을 생산한다.

예 4 - 모자이크 바이러스로 감염된 오이 식물의 치료

본 발명은 모자이크 바이러스로 감염된 오이 식물을 치료하기 위해 사용되었다. 오이 식물의 잎은 0.2%의 SLP를 포함하는 조성물로 처리되었다. SLP 조성물은 3일의 기간 동안 잎의 표면에 분무되었다.

잎 위에 존재하는 모자이크 반점이 사라지고, 치료가 시작된 후 5일 이내에 잎은 건강하게 보였다.

예 5 - 그램 양성 세균의 SLP 치료

그램 양성 세균 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)를 사용한 페트리 접시는 0.5% SLP 용액으로 처리되었다. 처리 후 2일 내에, 배양물 성장이 없는 할로(halo)(직경이 반 인치보다 큼)가 관찰되었다.

Claims (27)

1. 유익한 미생물 및/또는 그 성장 부산물(growth by-product)을 포함하는, 식물의 바이러스성 및 세균성 식물 병원성 질병을 치료하기 위한 조성물에 있어서,
   상기 미생물은 비병원성 생물 계면활성제 생산 효모 또는 세균이고, 상기 성장 부산물은 생물 계면활성제(biosurfactant)인 것을 특징으로 하는 조성물.
2. 제1항에 있어서,
   상기 효모는 스타르메렐라 봄비콜라(Starmerella bombicola) 또는 윅케르하모마이세스 아노말루스(Wickerhamomyces anomalus)인 것을 특징으로 하는 조성물.
3. 제1항에 있어서,
   상기 세균은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 또는 바실러스 아밀로리퀴파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens)인 것을 특징으로 하는 조성물.
4. 제1항에 있어서,
   상기 미생물 및/또는 성장 부산물이 생산된 발효 브로스(fermentation broth)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
5. 제4항에 있어서,
   상기 미생물 없이 상기 발효 브로스를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
6. 제1항에 있어서,
   상기 생물 계면활성제는 당지질(glycolipid) 또는 리포펩티드(lipopeptide)인 것을 특징으로 하는 조성물.
7. 제6항에 있어서,
   상기 당지질은 소포로리피드(sophorolipid), 람노리피드(rhamnolipid), 만노실에리스리톨 리피드(mannosylerythritol lipid), 및 트레할로오스 리피드(trehalose lipid)로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
8. 제6항에 있어서,
   상기 리포펩티드는 서팩틴(surfactin), 이투린(iturin), 리케니신(lichenysin) 및 펜기신(fengycin)으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
9. 제6항에 있어서,
   상기 생물 계면활성제는 0.1% 내지 0.5%의 농도의 소포로리피드인 것을 특징으로 하는 조성물.
10. 제1항에 있어서,
    점착성 물질을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
11. 제10항에 있어서,
    상기 점착성 물질은 0.001%(w/v) 농도의 잔탄 검(xanthan gum)으로부터 선택된 다당류인 것을 특징으로 하는 조성물.
12. 바이러스성 및 세균성 식물 병원성 질병을 치료하는 방법에 있어서,
    유익한 미생물 및/또는 그 성장 부산물을 포함하는 조성물을 바이러스성 또는 세균성 병원체에 의해 침범된 식물에 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 바이러스성 병원체는 모자이크 바이러스인 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제12항에 있어서,
    상기 조성물은 식물의 잎 또는 군엽(foliage)에 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제12항에 있어서,
    상기 유익한 미생물은 생물 계면활성제 생산 효모 또는 세균인 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제15항에 있어서,
    상기 효모는 스타르메렐라 봄비콜라(Starmerella bombicola) 또는 윅케르하모마이세스 아노말루스(Wickerhamomyces anomalus)인 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제15항에 있어서,
    상기 세균은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 또는 바실러스 아밀로리퀴파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens)인 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제12항에 있어서,
    상기 조성물은, 상기 미생물 및/또는 성장 부산물이 생산된 발효 브로스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제18항에 있어서,
    상기 방법은, 상기 유익한 미생물로부터 분리된 상기 발효 브로스를 상기 식물과 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제12항에 있어서,
    상기 성장 부산물은 당지질 생물 계면활성제 또는 리포펩티드 생물 계면활성제인 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제20항에 있어서,
    상기 당지질은 소포로리피드, 람노리피드, 만노실에리스리톨 리피드, 및 트레할로오스 리피드로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제20항에 있어서,
    상기 리포펩티드는 서팩틴, 이투린, 리케니신 및 펜기신으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
23. 제20항에 있어서,
    상기 생물 계면활성제는 0.1% 내지 0.5%의 농도의 소포로리피드인 것을 특징으로 하는 방법.
24. 제20항에 있어서,
    상기 조성물과 함께 상기 식물에 점착성 물질을 적용하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
25. 제24항에 있어서,
    상기 점착성 물질은 다당류인 것을 특징으로 하는 방법.
26. 제25항에 있어서,
    상기 다당류는 0.001%(w/v) 농도의 잔탄 검인 것을 특징으로 하는 방법.
27. 제12항에 있어서,
    상기 조성물은 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 조성물인 것을 특징으로 하는 방법.