KR20200116535A

KR20200116535A - 식물과 농산물에서 푸사리움 감염을 방제하기 위한 미생물 기반 산물

Info

Publication number: KR20200116535A
Application number: KR1020207027541A
Authority: KR
Inventors: 션 파머; 켄 알리벡; 폴 에스. 조너; 알리벡 몰다코즈하예브; 사말 이브라기모바
Original assignee: 로커스 애그리컬쳐 아이피 컴퍼니 엘엘씨
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2020-10-12
Also published as: CL2020002206A1; US20210360933A1; BR112020017550A2; CA3092105A1; EP3758496A1; JP7431165B2; CR20200444A; WO2019168852A1; ECSP20060943A; PH12020551347A1; DOP2020000164A; JP2021515001A; MX2020008926A; EP3758496A4

Abstract

식물에서 푸사리움 진균 감염을 방제하기 위한 조성물 및 방법이 제공된다. 특히, 본 발명은 미생물 및/또는 그 성장 부산물을 사용하는 식물 병원성 진균 감염에 대한 치료에 관한 것이다. 구체적인 구현예에서, 본 발명은 무사 식물에서 푸사리움 마?병 및/또는 파나마병을 유발하는 푸사리움 옥시스포룸 균주로부터의 감염을 치료 및/또는 예방하는 데 사용될 수 있지만, 다른 식물 및/또는 농산물에서 다른 푸사리움 감염의 방제도 기대된다.

Description

식물과 농산물에서 푸사리움 감염을 방제하기 위한 미생물 기반 산물

본 출원은 2018년 2월 28일에 출원된 미국 가출원 제62/636,273호로부터 우선권을 주장하며, 해당 출원 전체가 참조로서 여기에 포함된다.

본 발명은 미생물뿐만 아니라 바이오 계면활성제와 같은 그들의 성장 부산물을 제공한다. 본 발명은 또한 이들 미생물 및 이들의 부산물을 사용하는 방법뿐만 아니라 이들을 생산하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다. 유리하게는, 본 발명의 미생물 기반 산물 및 방법은 친환경적이고 무독성이며 비용 효율적이다.

바나나와 플랜틴(plantain)은 무사(Musa) 속에 속하는 다년생 거대 허브이다. 매년 인간은 1,000억 개 이상의 바나나를 소비하여, 전 세계적으로 가장 인기 있는 농산물 중 하나이다. 전 세계 바나나 생산량의 약 10%가 열대 및 아열대 지역의 중요한 수입원을 창출하기 위해 수출 시장에 진출한다. 전 세계의 많은 농작물과 마찬가지로, 국제적으로 거래되는 바나나의 대다수는 단작(monoculture)이다. 대부분의 상업용 바나나 식물은 자연에서 수집되고, 복제 번식에 의해 재배 가능하게 되고 유지되었으며, 이로 인해 유전적으로 서로 거의 동일한 식물로 구성된 재배지가 되었다.

캐번디시(Cavendish) 한 품종이 현재 전 세계적으로 수출되는 바나나의 대부분을 구성한다. 그러나, 다른 농업 단작과 달리, 캐번디시는 우수한 맛, 단단함 또는 유통 기한 때문에 전 세계적으로 명성을 얻은 것은 아니다. 대신, 캐번디시는 파나마병(Panama disease)으로 일반적으로 알려진 진균 감염(infestation)에 대한 저항으로 인해 전 세계적으로 지배적으로 되었는데, 파나마병은 1950년대 바나나 산업을 황폐화시키고, 1965년 이전의 단작을 상업적으로 멸종시킨 바 있다. 수십 년이 지난 지금, 동일한 곰팡이 감염의 새로운 변종인 푸사리움 옥시스포룸 f sp. 큐벤스(Fusarium oxysporum f sp . cubense)가 캐번디시 작물을 괴롭히고 있고, 전세계적으로 빠르게 확산되고 있다.

푸사리움(Fusarium)은 무성 포자에 의해 전파되는 토양 병원체이다. 이는 식물의 뿌리 시스템을 감염시키고 관다발계(vascular system)를 통해 식물 내로 침투한다. 이 진균은 바나나 식물의 목질부(xylem) 내에 더 많은 군체를 형성하여, 영양분과 물의 내부 흐름을 막는다. 이러한 막힘에 의해 시들고(즉, "푸사리움 시듦병(Fusarium wilt)") 결국 죽는다.

파나마병을 일으킨 이전의 반복과 함께 캐번디시 바나나에서 푸사리움 시듦병을 유발하는 푸사리움 균주는 알려진 모든 살진균제에 면역을 가지며, 토양을 매개로 하기 때문에 바나나 경작자는 감염된 밭을 태워 버리고 다른 작물을 심는 것 외에는 현재 다른 선택이 없다. 푸사리움 감염의 재발로 인한 잠재적인 엄청난 결과와 이전의 치료 또는 방제 방법(내성이 있는 품종으로 재배를 전환하는 것을 포함)의 실패를 감안할 때, 바나나 산업의 생존을 위해 새로운 접근 방식을 모색해야 한다.

식품과 소모품을 생산하는 지속 가능한 방법에 대한 전 세계적 요구를 해결하기 위해, 박테리아, 효모 및 진균과 같은 미생물과 그 부산물은 농업과 원예, 축산, 임업 및 토양, 물 및 기타 천연자원의 개선을 포함하는 여러 환경에서 점점 더 유용해지고 있다. 예를 들어, 농부들은 살아있는 미생물, 이러한 미생물로부터 파생된 바이오 산물 및 이들의 조합과 같은 생물학적 제제를 생물 살충제 및 생물 비료로 사용하는 것을 수용하고 있다.

저 비용으로 작물 생산을 강화하고 보호하는, 개선되고 무독성이며 환경 친화적인 방법에 대한 지속적인 요구가 있다. 특히, 사용되는 환경이나 제품에 노출된 사람들의 건강을 해치지 않으면서, 예컨대 바나나 농장에서 푸사리움과 싸우는 제품이 필요하다.

일 구현예에서, 본 발명은 비병원성 미생물 및/또는 이의 성장 부산물을 포함하는 살진균 조성물 및/또는 접종원을 제공한다. 또한, 살진균 조성물의 미생물 및/또는 성장 부산물을 배양하는 방법이 제공된다.

바람직한 구현예에서, 본 발명은 살진균 조성물(fungicidal compositions) 및 이의 사용 방법을 제공한다. 구체적으로, 본 발명은 예컨대 바나나 작물을 감염시키는 푸사리움 병원체, 예컨대 푸사리움 옥시스포룸(Fusarium oxysporum)에 의한 감염의 치료 및/또는 예방을 제공한다.

일 구현예에서, 하나 이상의 효모 균주 및/또는 이의 성장 부산물을 포함하는 살진균 조성물이 제공된다. 바람직한 구현예에서, 이 하나 이상의 효모 균주는 피키아(Pichia) 계통 효모로부터 선택된다. 더 바람직하게는, 이 효모 균주는 피키아 옥시덴탈리스(Pichia occidentalis) 및 피키아 아노말라(Pichia anomala)(일명 위케르하모미세스 아노말루스(Wickerhamomyces anomalus))로부터 선택된다.

본 살진균 조성물의 미생물은 소규모부터 대규모까지 다양한 배양 공정을 통해 얻을 수 있다. 이러한 배양 공정은 심부 배양/발효, 고체 상태 발효(solid state fermentation; SSF) 및 이들의 조합을 포함하지만, 이것으로 국한되지 않는다.

살진균 조성물은 발효 배지 및/또는 정제되거나 미정제된 성장 부산물, 예컨대 바이오 계면활성제, 킬러 독소, 효소 및/또는 기타 대사 산물을 포함할 수 있다. 미생물은 살아 있거나 비활성 상태일 수 있다.

이 조성물은 바람직하게는 토양, 씨, 전체 식물 또는 식물 부분(뿌리, 괴경(tubers), 줄기, 꽃, 잎 및 관다발계룰 포함하나 이에 국한되지 않음)에 적용하기 위해 제형화된다. 특정 구현예에서, 이 조성물은 예컨대 농축액, 분진, 과립, 미세 과립, 펠렛, 습윤성 분말, 유동성 분말, 에멀젼, 마이크로 캡슐, 오일 또는 에어로졸로서 제형화된다. 바람직한 구현예에서, 이 조성물은 토양 처리제로서 적합하도록 제형화된다.

이 조성물의 효과를 개선하거나 안정화하기 위해, 적합한 보조제와 혼합되고, 그대로 사용되거나 필요한 경우 희석 후 사용될 수 있다. 바람직한 구현예에서, 이 조성물은 액체로서 제형화되거나, 물 및 기타 성분과 혼합되어 액체 제품을 형성할 수 있는 건조 분말 또는 건조 과립으로서 제형화된다. 일 구현예에서, 이 조성물은 유익한 미생물의 증가된 성장과 살진균 성장 부산물의 생산을 위해, 단백질 및 예컨대 탄소, 질소, 비타민, 미량 영양소 및 아미노산과 같은 기타 영양소의 공급원을 추가로 포함할 수 있다.

이 조성물은 단독으로 또는 항진균 효과를 효율적으로 향상시키기 위해 다른 화합물과 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 이 조성물은 위 하나 이상의 살진균 미생물 및/또는 미생물 성장 부산물과 혼화성인 상업적 및/또는 수제 제초제, 비료, 살충제, 퇴치제 및/또는 토양 개량제와 같은 추가 성분을 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 이 조성물은 바이오 계면활성제 조성물을 추가로 포함하고/하거나 함께 사용될 수 있다.

일 구현예에서, 이 조성물은 Scott's Miracle-Gro®와 같은 상업용 비료 또는 다른 식물 영양소(예컨대, 질소-인-칼륨(NPK) 및 미량 영양소)와 혼합 및/또는 적용될 수 있다. 정확한 물질 및 그 양은 본 개시 내용의 이점을 갖는 농업 및/또는 미생물 과학자에 의해 결정될 수 있다.

일 구현예에서, 식물 및/또는 주변 환경에서 푸사리움 진균을 방제하는 방법이 제공되는데, 여기서 하나 이상의 비병원성 미생물 및/또는 이들의 성장 부산물이 이 식물 및/또는 주변 환경과 접촉한다.

이 방법은 하나 이상의 미생물 및/또는 그 성장 부산물을 포함하는 본 발명의 살진균 조성물을 식물 및/또는 그 주변 환경과 접촉시키는 것을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 이 하나 이상의 미생물 및/또는 그 성장 부산물은 살진균 작용을 할 수 있다. 일 구현예에서, 이 하나 이상의 살진균 미생물은 피키아 효모, 예컨대 P. 옥시덴탈리스 및 P. 아노말라(일명 위케르하모미세스 아노말루스) 및 이들의 돌연변이로부터 선택된다.

유리하게는, 본 방법은 푸사리움 진균류 또는 환경 스트레스 요인으로부터의 감염으로 인해 면역 건강이 손상된 식물에서 건강, 성장 및/또는 수확량을 향상시키는 데에도 사용될 수 있다. 나아가, 본 방법은 푸사리움 감염으로 인한 식물 손상 및/또는 죽음으로 인한 식물 및/또는 작물 손실의 양을 줄이는 데 사용될 수 있다. 더 나아가, 본 방법은 약해(phytotoxicity) 없이 식물 조직 내 또는 상의 진균 감염을 방제하기 위해 사용될 수 있다.

바람직한 구현예에서, 본 방법은 푸사리움 진균을 방제하는 데 사용될 수 있다. 일 구현예에서, 본 방법은 푸사리움 옥시스포룸 및/또는 푸사리움 옥시스포룸 spp. 큐벤스를 방제하는데 사용될 수 있다. 따라서, 본 방법은 예컨대 바나나 식물에서 파나마병 및/또는 푸사리움 시듦병을 치료 및/또는 예방하는 데 사용될 수 있다. 추가 구현예에서, 이 방법은 예컨대 F. 아베나세움(F. avenaceum), F. 부비게움(F. bubigeum), F. 쿨모룸(F. culmorum), F. 그라미네아룸(F. graminearum), F. 랑세티애(F. langsethiae), F. 옥시스포룸(F. oxysporum), F. 프로리페라툼(F. proliferatum), F. 스포로트리키오이드(F. sporotrichioides), F. 포애(F. poae), F. 레세움(F. reseum), F. 솔라니(F. solani), F. 트리신크툼(F. tricinctum), F. 베리티실리오이데스(F. verticillioides), F. 비르굴리포름(F. virguliforme), F. 자일라리오디데스(F. xylariodides) 및 식물을 감염시킬 수 있는 기타 푸사리움 진균류와 같은 푸사리움 진균을 방제하는 데 사용될 수 있다.

이 방법은 하나 이상의 살진균 미생물의 성장 및/또는 살진균 성장 부산물의 생산을 향상시키기 위해 영양분을 적용하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 영양소는 예컨대 탄소, 질소, 칼륨, 인, 마그네슘, 단백질, 미량 영양소, 비타민 및/또는 아미노산의 공급원을 포함할 수 있다.

특정 구현예에서, 이 살진균 조성물은 식물 부분과 접촉한다. 구체적인 구현예에서, 이 조성물은 식물의 하나 이상의 뿌리와 접촉한다. 이 조성물은 예컨대 뿌리에 뿌리거나 붓는 것에 의해 뿌리에 직접 적용될 수 있고/있거나, 예컨대 식물 뿌리가 자라는 토양(즉, 근권(rhizosphere))에 조성물을 투여함으로써 간접적으로 적용될 수 있다. 이 조성물은 식재 전 또는 식재 시에 식물의 종자에 또는 식물의 임의의 다른 부분 및/또는 그 주변 환경에 적용될 수 있다.

특정 구현예에서, 예컨대 푸사리움 진균류가 토양에서 너무 많아서 살진 균 조성물에 의해 완전히 방제될 수 없고/없거나 푸사리움 진균류가 관다발계를 통해 식물 내로 증식한 경우, 이 방법은 바이오 계면활성제 조성물과 함께 살진균 조성물을 적용하는 것을 추가로 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 바이오 계면활성제는 예컨대 저 분자량의 당지질(glycolipids), 셀로비오즈 지질(cellobiose lipids), 리포펩티드(lipopeptides), 플라보리피드(flavolipids), 인지질(phospholipids) 및 지질단백질(lipoproteins), 리포다당류-단백질 복합체(lipopolysaccharide-protein complexes) 및/또는 다당류-단백질-지방산 복합체(polysaccharide-protein-fatty acid complexes)와 같은 고 분자량의 고분자를 포함한다.

일 구현예에서, 바이오 계면활성제는 예컨대 람노리피드(RLP), 소포로리피드(SLP), 트레할로스 리피드 또는 만노실에리트리톨 리피드(MEL)와 같은 당지질을 포함한다. 일 구현예에서, 바이오 계면활성제는 예컨대 서팩틴, 이투린, 펜기신, 아트로팩틴, 비스코신 및/또는 리케니신과 같은 리포펩티드를 포함한다.

유리하게는, 바이오 계면활성제는 살진균 조성물의 항진균 기능을 보완할 수 있다. 나아가, 바이오 계면활성제 분자의 양친매성 특성으로 인해, 이들은 식물의 관다발계를 따라 이동하여 식물의 지상 부분을 감염시킨 진균류에 도달할 수 있다.

일 구현예에서, 이 방법은 살진균 조성물이 적용된 후 어느 시점에서 식물 및/또는 그 주변 환경에 바이오 계면활성제 처리 조성물을 적용하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 바이오 계면활성제 조성물에 사용된 바이오 계면활성제의 유형에 따라서, 바이오 계면활성제는 살진균 조성물의 미생물을 죽일 수 있다. 그러나, 바이오 계면활성제를 토양에 적용하면, 살균제 조성물이 이미 수행한 살균 활성을 보완할 수 있다. 나아가, 바이오 계면활성제 조성물은 감염된 식물의 관다발계를 통과하여 식물 위로 이동하여 예컨대 목질부, 체관부(phloem), 몸통(trunk), 가지, 줄기 및 잎(foliage)에 존재하는 진균을 방제할 수 있다.

일 구현예에서, 이 방법은 살진균 조성물을 토양 및/또는 식물 뿌리에 적용한 후 또는 이와 동시에, 뿌리가 아닌 식물의 일부에 직접 바이오 계면활성제 처리제를 적용하는 단계를 포함한다. 바이오 계면활성제 조성물은 식물 내부, 예컨대 식물의 관다발계(예를 들어, 목질부 및 체관부)에 직접 적용될 수 있다. 이러한 직접 적용은 예컨대 주사기를 사용하여 예컨대 식물의 몸통, 가지, 줄기 및/또는 잎에 바이오 계면활성제 처리제를 주사하는 단계를 포함할 수 있다. 유리하게는, 이 방법의 구현예의 경우, 미생물이 존재하는 토양에 바이오 계면활성제 처리제가 적용되지 않기 때문에, 살진균 토양 처리 조성물에 존재하는 미생물이 생존할 수 있다.

일부 구현예에서, 이 바이오 계면활성제 처리 조성물은, 살진균 조성물을 토양에 적용하지 않고, 식물 및/또는 그 주변 환경에 적용된다. 일부 구현예에서, 살이 진균 조성물은, 이 바이오 계면활성제 처리제 없이, 토양에 적용된다.

일부 구현예에서, 이 방법은 수확 전, 수확 중 또는 수확 후에 농산물(예컨대, 잎, 과일 및 채소)에 확립된 푸사리움 감염을 방제하는 데 사용될 수 있다. 본 발명의 조성물, 예컨대 살진균 조성물 및/또는 바이오 계면활성제 조성물을 농산물에 적용함으로써, 이 방법은 확립된 감염을 포함하여 감염으로 인한 제품의 추가 손실을 줄일 수 있다.

일부 구현예에서, 이 방법은 식물이 자라는 토양에서 병원성 또는 해로운 미생물의 개체수를 줄이는 데 사용될 수 있으며, 이로써 유익한 미생물에 의한 재군체화(re-colonization)가 가능하다. 특정 구현예에서, 이 방법은 본 발명의 조성물을 사용하여 마이크로바이옴(microbiome)(니치; niche)을 청소하고, 이어서 유익한 미생물 성장을 촉진하기 위한 증진제를 적용하고/하거나 하나 이상의 유익한 미생물을 근권에 직접 접종하는 단계를 포함한다. 일 구현예에서, 유익한 미생물은 피키아 아노말라, 피키아 옥시덴탈리스, 트리코델마 하지아눔(Trichoderma harzianum) 및/또는 바실러스 아밀로리퀴파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens)이다.

유리하게는, 본 발명은 다량의 무기 화합물을 환경에 방출하지 않고 사용될 수 있다. 또한, 이 조성물 및 방법은 생분해성이고 독성학적으로 안전한 성분을 사용한다. 따라서, 본 발명은 "그린" 살충제로 사용될 수 있다.

나아가, 본 발명은 예컨대 바나나 숲과 같은 원격 위치에서 생산되고 사용될 수 있다. 이는 활성 대사 산물; 세포와 발효 배지의 혼합물; 고밀도 세포를 가진 조성물; 및 미생물 기반 산물과 함께 신선한 발효 배지(예컨대, 브로스)를 주문 즉시 효율적으로 배송 가능하게 한다.

도 1은 소포로리피드(SLP)에 의한 플레이트상의 푸사리움 옥시스포룸의 억제를 보여준다.
도 2는 피키아 아노말라에 의한 플레이트상에서 F. 옥시스포룸의 억제를 보여준다.
도 3은 현미경으로 관찰한 F. 옥시스포룸 배양물(미처리 대조군)을 보여준다. 균사가 풍부했다.
도 4A-B는 1% SLP로 처리된 F. 옥시스포룸 배양물을 보여준다. 초기 배양물은 (4A)에 도시되었다. 균사가 3일 이내에 소멸되었다(4B).
도 5A-C는 현미경으로 관찰한 P. 아노말라 처리 하루 후 F. 옥시스포룸 배양물을 보여준다. F. 옥시스포룸 균사에 부착된 P. 아노말라 세포(5A-B). 세포가 투명하고 죽은 것 같은 균사를 관통하기 시작했다(5C).
도 6A-B는 P. 아노말라 처리 3일 후 F. 옥시스포룸 배양물을 보여준다. F. 옥시스포룸 균사는 소멸되거나 죽어가는 것처럼 보였다.
도 7A-B는 P. 아노말라 처리 7일 후 F. 옥시스포룸 배양물을 보여준다. F. 옥시스포룸 균사의 대부분은 죽고 소멸된 것처럼 보였다.
도 8A-B는 최초 P. 아노말라 처리 3일 후 F. 옥시스포룸 배양물을 보여준다. F. 옥시스포룸 균사의 소멸을 포함하여, 돌연변이되지 않은 일반적인 P. 아노말라와 유사한 효과가 관찰되었다.
도 9A-B는 P. 옥시덴탈리스 처리 1일 후 F. 옥시스포룸 배양물을 보여준다. 효모 세포는 이미 F. 옥시스포룸 균사에 적극적으로 부착하여 직접 죽이고 성장을 억제하고 있다. 일부 균사는 세포 외 활동에 의해 얇아졌다.
도 10A-B는 P. 옥시덴탈리스 처리 3일 후 배양물을 보여준다. P. 옥시덴탈리스 세포는 이전에 균사가 있었던 위치에서 자랐고, 심지어 균사의 구조를 반복하여, 잔류 균사만 남았다. 처리 후 P. 옥시덴탈리스의 배양물은 순수하거나 거의 순수했다.
도 11은 P. 옥시덴탈리스로 처리된 배양물을 사용한 한천 플레이트를 보여준다. 2일 및/또는 3일 후 F. 옥시스포룸이 검출되지 않았다.
도 12A-C는 도 11의 한천 플레이트의 3개의 반복을 보여준다. 3일 후, 3개의 플레이트(A, B 및 C) 각각은 동일한 결과를 나타냈다(F. 옥시스포룸이 검출되지 않음).

바람직한 구현예에서, 본 발명은 살진균 조성물 및 이의 사용 방법을 제공한다. 구체적으로, 본 발명은 예컨대 바나나 작물을 감염시키는 푸사리움 병원체, 예컨대 푸사리움 옥시스포룸에 의한 감염의 치료 및/또는 예방을 제공한다.

조성물은 바람직하게는 토양, 씨앗, 전체 식물 또는 식물 부분에 적용하기 위해 제형화된다. 바람직한 구현예에서, 조성물은 토양 및/또는 뿌리 치료제로서 제형화된다.

특정 구현예에서, 본 발명은 식물에서 푸사리움 감염을 치료 및/또는 예방하는 방법을 제공하는데, 여기서 살진균 조성물이 식물 부분과 접촉한다. 구체적인 구현예에서, 이 조성물은 식물의 하나 이상의 뿌리와 접촉한다.

특정 구현예에서, 이 방법은 살진균 조성물을 바이오 계면활성제 조성물과 함께 적용하는 것을 추가로 포함할 수 있다.

일부 구현예에서, 바이오 계면활성제 처리 조성물은, 살진균 조성물을 토양에 적용하지 않고, 식물 및/또는 그 주변 환경에 적용된다. 일부 구현예에서, 이 살진균 조성물은, 바이오 계면활성제 처리제 없이, 토양에 적용된다.

선택적인 정의

본 명세서에서, "미생물 기반 조성물(microbe-based composition)"은 미생물 또는 다른 세포 배양물의 성장의 결과로서 생산된 성분을 포함하는 조성물을 의미한다. 따라서, 미생물 기반 조성물은 미생물 그 자체 및/또는 미생물 성장의 부산물을 포함할 수 있다. 미생물은 생장 상태(vegetative state), 포자 형태, 균사 형태, 다른 번식체 형태, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 미생물은 플랑크톤 또는 생물막 형태, 또는 이 둘의 혼합물일 수 있다. 성장의 부산물은 예컨대 대사 산물, 세포막 성분, 발현된 단백질, 및/또는 다른 세포 성분일 수 있다. 미생물은 손상되지 않았거나 용해되었을 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 미생물은 이들이 성장했던 배지와 함께 미생물 기반 조성물 내에 존재한다. 세포는 예컨대 조성물의 밀리리터 당 1 × 10⁴, 1 × 10⁵, 1 × 10⁶, 1 × 10⁷, 1 × 10⁸, 1 × 10⁹, 1 × 10¹⁰, 1 × 10¹¹, 1 × 10¹² 또는 1 × 10¹³ CFU 이상의 농도로 존재할 수 있다.

본 발명은 "미생물 기반 산물"을 추가로 제공하는데, 이는 원하는 결과를 얻기 위해 실제로 적용되어야 하는 산물이다. 미생물 기반 산물은 단순히 미생물 배양 공정으로부터 수확된 미생물 기반 조성물 또는 상청액과 같은 이의 개별 성분일 수 있다. 또는, 미생물 기반 산물은 첨가된 추가적인 성분을 포함할 수 있다. 이 추가적인 성분은 예컨대 안정화제, 완충제, 물, 염 용액, 또는 다른 적절한 담체(carrier)와 같은 적절한 담체, 추가의 미생물 성장을 지원하기 위해 첨가된 영양분, 비-영양적인 성장 증진제 및/또는 적용되는 환경에서 미생물 및/또는 조성물의 추적을 용이하게 해주는 제제를 포함할 수 있다. 미생물 기반 산물은 또한 미생물 기반 조성물들의 혼합물을 포함할 수 있다. 미생물 기반 산물은 또한, 이것으로 국한되지는 않지만, 여과, 원심분리, 용해, 건조, 정제 등과 같은 방식으로 처리된 미생물 기반 조성물의 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다.

본 명세서에서, "생물막(biofilm)"은 미생물의 복합적인 집합체인데, 여기서 세포들은 서로 붙어 있다. 일부 구현예에서, 생물막은 표면에 부착될 수 있다. 생물막 내의 세포들은 동일한 유기체인 플랑크톤 세포들과 생리학적으로 구별되는데, 후자는 액체 매질에서 부유하거나 또는 헤엄칠 수 있는 단세포들이다.

본 명세서에서, "단리된" 또는 "정제된" 핵산 분자, 폴리뉴클레오티드(polynucleotide), 폴리펩타이드(polypeptide), 단백질, 소분자와 같은 유기 화합물에는 본래 연관되어 있는 세포질 물질과 같은 다른 화합물이 실질적으로 없다. 정제되거나 단리된 폴리뉴클레오티드(리보핵산(RNA) 또는 데옥시리보핵산(DNA))에는 자연 발생 상태에서 이와 접하고 있는 유전자 또는 서열이 없다. 예를 들어, 정제되거나 단리된 폴리뉴클레오티드(리보핵산(RNA) 또는 데옥시리보핵산(DNA))에는 자연 발생 상태에서 배치되는 아미노산 또는 서열이 없다. "단리된" 미생물 균주는 이 균주가 본래 존재하는 환경으로부터 제거된 것을 의미한다. 따라서, 단리된 균주는 예컨대 생물학적으로 순수한 배양물 또는 담체와 연관된 포자(또는 균주의 다른 형태)로서 존재할 수 있다.

본 명세서에서, "생물학적으로 순수한 배양물"은 본래 연관된 물질로부터 분리된 것이다. 바람직한 구현예에서, 위 배양물은 다른 모든 살아 있는 세포로부터 분리되었다. 추가의 바람직한 구현예에서, 생물학적으로 순수한 배양물은 본래 존재하는 상태의 동일 미생물의 배양물에 비해 유리한 특성이 있다. 이 유리한 특성은 예컨대 하나 이상의 부산물 성장의 강화된 검증일 수 있다.

특정 구현예에서, 정제된 화합물은 관심 화합물의 적어도 60 중량%(건조 중량)이다. 바람직하게, 제형(preparation)은 중량 기준으로 관심 화합물의 적어도 75%, 보다 바람직하게는 적어도 90%이고, 가장 바람직하게는 적어도 99%이다. 예를 들어, 정제된 화합물은 중량 기준으로 원하는 화합물의 적어도 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 98%, 99% 또는 100%(w/w)인 것이다. 순도는 적절한 표준 방법, 예컨대 칼럼 크로마토그래피, 박층 크로마토그래피 또는 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC) 분석에 의해 측정된다.

"대사 산물"은 신진대사에 의해 생산되는 물질(예컨대, 성장 부산물) 또는 특정 신진대사 과정에 참여하는 데 필요한 물질을 말한다. 대사 산물은 신진대사의 출발 물질(예컨대, 글루코스), 중간 물질(예컨대, 아세틸-CoA), 또는 최종 산물(예컨대, n-부탄올)인 유기 화합물일 수 있다. 대사 산물들의 예는 바이오 폴리머, 효소, "킬러 독소", 산, 용매, 알코올, 단백질, 탄수화물, 비타민, 미네랄, 미량 원소, 아미노산, 탄수화물 및 바이오 계면활성제를 들 수 있으나, 이것으로 국한되지 않는다.

본 명세서에 제공된 범위는 범위 내의 모든 값에 대한 축양인 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 또는 20으로 구성되는 군으로부터의 임의의 숫자, 숫자 조합 또는 하위 범위를 포함할 뿐만 아니라, 앞서 언급한 정수 사이에 존재하는 모든 소수 값, 예컨대 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8 및 1.9를 포함하는 것으로 이해된다. 하위 범위와 관련하여, 범위의 어느 한 끝점으로부터 시작되는 "내포된 하위 범위"가 구체적으로 고려된다. 예를 들어, 1 내지 50의 예시적인 범위의 내포된 하위 범위는 일 방향으로 1 내지 10, 1 내지 20, 1 내지 30 및 1 내지 40, 또는 다른 방향으로 50 내지 40, 50 내지 30, 50 내지 20 및 50 내지 10을 포함할 수 있다.

본 명세서에서, "비병원성"은 유기체에 질병을 유발할 수 없음을 의미한다.

본 명세서에서, "예방"은 특정 상황이나 발생의 시작 또는 진행을 회피, 지연, 방지 또는 최소화하는 것을 의미한다. 예방에는 절대적 또는 완전한 예방이 포함될 수 있지만, 이를 요구하는 것은 아니다. 즉, 상황이나 발생이 계속 진행될 수 있지만, 예방 조치가 없었다면 일어났을 것보다는 나중에 일어난다. 예방에는 상황 또는 발생의 시작 심각도의 감소 및/또는 상황 또는 발생의 더 심각한 상황 또는 발생으로의 진행을 억제하는 것이 포함될 수 있다.

본 명세서에서, "감소"는 음의 변경을 의미하고, "증가"라는 용어는 양의 변경을 의미하되, 이는 적어도 1%, 5%, 10%, 25%, 50%, 75% 또는 100%의 변경이다.

본 명세서에서, "계면활성제"는 두 액체들 사이 또는 액체와 고체 사이의 표면 장력(또는 계면 장력)을 낮추는 화합물을 말한다. 계면활성제는 예컨대 세제, 습윤제, 유화제, 발포제 및 분산제로서 작용한다. "바이오 계면활성제"는 살아 있는 유기체에 의해 생산되는 계면활성제이다.

본 명세서에서, "농업"은 식품, 섬유, 바이오 연료, 의약품, 화장품, 보충제, 장식용 및 기타 용도를 위한 식물, 조류 및/또는 진균의 재배 및 번식을 의미한다. 농산물에는 그런 용도로 수확되는 과일, 채소, 씨앗, 버섯, 오일, 괴경, 잎, 꽃 등이 포함될 수 있지만, 이것으로 국한되지 않는다.

본 명세서에서, "향상"은 개선 또는 증가를 의미한다. 예를 들어, 향상된 식물 건강은 해충 및/또는 질병을 퇴치하는 식물의 능력과 가뭄 및/또는 과수(overwatering)를 견디는 식물의 능력을 포함하여, 식물의 성장 및 번식 능력의 개선을 의미한다. 향상된 식물 성장은 식물의 크기 및/또는 질량의 증가나 원하는 크기 및/또는 질량에 도달하는 식물의 능력의 개선을 의미한다. 향상된 수확량은 예컨대 식물 당 과일 수의 증가, 과일 크기의 증가 및/또는 과일 품질(예컨대, 맛, 식감)의 개선에 의하여 작물에서 식물이 생산하는 최종 제품을 개선하는 것을 의미한다.

본 명세서에서, "해충"은 인간 또는 인간의 관심사(예컨대, 농업, 원예, 가축 관리, 양식)에 파괴적이거나 유독하거나 해로운, 인간 외의 유기체를 의미한다. 해충은 감염(infections), 감염(infestations) 및/또는 질병을 유발하고/하거나 운반할 수 있다. 해충은 식물의 일부를 섭취함으로써 예컨대 식물에 직접적인 해를 끼칠 수 있다. 해충은 바이러스, 진균, 박테리아, 기생충, 절지동물 및/또는 선충을 포함하는 단세포 또는 다세포 유기체일 수 있으나, 이것으로 국한되지 않는다.

본 명세서에서, 해충 또는 그의 감염의 "방제"라는 용어는 해충의 사멸, 불능화, 고정화 또는 개체수를 감소시키는 행위 또는 해충이 실질적으로 해를 끼칠 수 없게 만드는 여타 행위까지 확장된다. 예를 들어, 용어 "살균"은 해충을 방제할 수 있음을 의미하고, "살진균"은 진균성 해충을 방제할 수 있음을 의미한다. 물질의 "살균 효과" 및/또는 "살진균 효과" 양은 살충/살진균 작용을 할 수 있는 양이다.

본 명세서에서, "치료"는 상태 또는 장애의 정도, 징후 또는 증상을 어느 정도까지 근절, 감소, 완화, 역전 또는 예방하는 것을 의미하며, 이상 또는 장애의 완전한 치료를 포함하지만, 이를 요구하는 것은 아니다. 치료는 장애를 치유, 개선 또는 부분적으로 완화할 수 있다. 일부 구현예에서, 치료는 감염(infections), 감염(infestations) 또는 기타 질병을 유발하는 해충을 방제하는 것을 포함할 수 있다

본 명세서에서, "토양 개량제" 또는 "토양 컨디셔너"는 토양의 물리적 특성을 향상시키기 위해 토양에 첨가되는 모든 화합물, 물질 또는 화합물 또는 물질의 조합이다. 토양 개량제는 유기 및 무기 물질을 포함할 수 있으며, 예컨대 비료, 살충제 및/또는 제초제를 추가로 포함할 수 있다. 영양이 풍부하고 배수가 잘되는 토양은 식물의 성장과 건강에 필수적이므로, 토양의 영양분과 수분 함량을 변경하여 식물의 성장과 건강을 향상시키는 데 토양 개량제가 사용될 수 있다. 토양 개량제는 토양 구조(예컨대, 압축 방지); 영양분 농도 및 저장 능력의 향상; 건조한 토양에서 수분 보유력의 향상; 및 침수된 토양의 배수 개선을 포함하여 다양한 토양 품질을 개선하는 데에도 사용될 수 있으나, 이것으로 국한되는 것은 아니다.

본 명세서에서, "환경 스트레스 요인"은 특정 환경에서 살아있는 유기체에 부정적인 영향을 미치는 비생물적 또는 무생물 상태를 의미한다. 환경 스트레스 요인은 정상적인 변동 범위를 넘어 환경에 영향을 줌으로써, 개체군의 성과 또는 유기체의 개별 생리에 중대한 방식으로 부정적인 영향을 미친다. 환경 스트레스 요인의 예로는 가뭄, 극심한 기온, 홍수, 강풍, 자연재해, 토양 pH 변화, 높은 방사능, 토양 압축 등이 포함되지만, 이것으로 국한되는 것은 아니다.

달리 언급되거나 문맥에 의해 명확하게 모순되지 않는 한, 요소(들)과 관련하여 "포함하는(comprising)", "갖는", "포함하는(including)" 또는 "함유하는"과 같은 용어를 사용하는 본 발명의 임의의 측면 또는 구체예에 대한 설명은 해당 요소(들)로 "구성되는", "본질적으로 구성되는" 또는 "실질적으로 포함하는" 본 발명의 유사한 측면 또는 구체예에 대한 지지를 제공하는 것으로 의도된다.

본 명세서에서, 구체적으로 언급되거나 문맥상 명백하지 않은 한, 용어 "또는"은 포괄적인 것으로 이해된다. 본 명세서에서, 구체적으로 언급되거나 문맥상 명백하지 않은 한, 용어 "a", "an" 및 "the"는 단수 또는 복수인 것으로 이해된다.

본 명세서에서, 구체적으로 언급되거나 문맥상 명백하지 않은 한, 용어 "약"은 본 기술 분야의 정규 공차 범위 내, 예컨대 평균의 2 표준 편차 내로 이해된다. 약은 언급된 값의 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0.5%, 0.1%, 0.05% 또는 0.01% 이내로 이해될 수 있다.

본 명세서에서, 변수의 임의의 정의에서 화학 기의 목록이 명시되면, 이는 임의의 단일 기 또는 열거된 기의 조합으로 해당 변수를 정의하는 것을 포함한다. 본 명세서에서, 변수 또는 양태에 대한 구현예가 명시되면, 이는 임의의 단일 구현예 또는 임의의 다른 구현예 또는 이의 부분과 조합된 구현예를 포함한다.

본 명세서에서 언급되거나 인용된 모든 문헌은 본 명세서의 명백한 교시와 모순되지 않는 범위 내에서 모든 도면과 표를 포함하여 그 전체가 참조로서 여기에 포함된다.

살진균 조성물

조성물 중의 미생물 및 기타 성분의 종과 비율은 예컨대 처리되는 식물, 식물이 자라는 토양 유형, 치료 시 식물의 건강 및 기타 요인에 따라 맞춤화될 수 있다.

살진균 조성물은 살아 있고/있거나 비활성인 배양물을 포함하는 남은 발효 배지, 정제되거나 미정제된 미생물 성장 부산물, 예컨대 바이오 계면활성제, 킬러 독소, 효소 및/또는 기타 대사 산물, 및/또는 남은 영양분을 포함할 수 있다.

이 조성물은 예컨대 중량 기준으로 적어도 1%, 5%, 10%, 25%, 50%, 75% 또는 100% 성장 배지일 수 있다. 조성물 중 바이오매스의 양은 중량 기준으로 예컨대 0% 내지 100%, 10% 내지 75% 또는 25% 내지 50%이며, 이들 사이의 모든 백분율을 포함할 수 있다.

발효 산물은 추출 또는 정제와 함께 또는 이들 없이 직접 사용될 수 있다. 원하는 경우, 추출 및 정제는 표준 추출 및/또는 정제 방법 또는 문헌에 개시된 기술을 사용하여 쉽게 달성될 수 있다.

살진균 조성물 중의 미생물은 활성이나 비활성 형태, 또는 생장 세포(vegetative cells) 및/또는 임의의 기타 미생물 번식체 형태일 수 있다.

일 구현예에서, 미생물의 상이한 균주는 개별적으로 성장하고 함께 혼합되어 살진균 조성물을 생성한다.

이 조성물은 바람직하게는 토양, 씨, 전체 식물 또는 식물 부분(뿌리, 괴경(tubers), 줄기, 꽃, 잎 및 관다발계를 포함하나 이에 국한되지 않음)에 적용하기 위해 제형화된다. 특정 구현예에서, 이 조성물은 예컨대 농축액, 분진, 과립, 미세 과립, 펠렛, 습윤성 분말, 유동성 분말, 에멀젼, 마이크로 캡슐, 오일 또는 에어로졸로서 제형화된다. 바람직한 구현예에서, 조성물은 토양 처리제로서 제형화된다.

이 조성물의 효과를 개선하거나 안정화하기 위해, 적합한 보조제와 혼합되고, 그대로 사용되거나 필요한 경우 희석 후 사용될 수 있다. 바람직한 구현예에서, 조성물은 액체로서 제형화되거나, 물 및 기타 성분과 혼합되어 액체 제품을 형성할 수 있는 건조 분말 또는 건조 과립으로서 제형화된다. 일 구현예에서, 이 조성물은 유익한 미생물의 증가된 성장과 살진균 성장 부산물의 생산을 위해, 단백질 및 예컨대 탄소, 질소, 비타민, 미량 영양소 및 아미노산과 같은 기타 영양소의 공급원을 추가로 포함할 수 있다.

이 조성물은 단독으로 사용되거나 식물 건강, 성장 및/또는 수확량을 효율적으로 향상시키기 위해 다른 화합물과 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 이 조성물은 제초제, 비료, 살충제 및/또는 토양 개량제와 같은 추가 성분을 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 조성물은 Scott's Miracle-Gro®와 같은 상업용 비료 또는 다른 영양소(예컨대, 질소-인-칼륨(NPK) 미량 영양소)와 혼합 및/또는 적용될 수 있다. 포함될 수 있는 다른 추가 성분은 마그네슘, 인산염, 질소, 칼륨, 셀레늄, 칼슘, 황, 철, 구리 및 아연과 같은 다량 영양소 및/또는 미량 영양소 및/또는 다시마 추출물, 풀브산(fulvic acid), 푸마르산, 키틴(또는 키틴 유도체), 흄산염(humate) 및/또는 휴민산(humic acid)과 같은 프리바이오틱스이다. 정확한 물질과 수량은 필요에 따라 특정 작물이나 식물에 맞춤화될 수 있으며, 재배자 또는 농업 과학자가 결정할 수 있다.

이 조성물은 다른 작물 관리 시스템과 함께 사용할 수도 있다. 일 구현예에서, 이 조성물은 천연 및/또는 화학적 살충제 및/또는 퇴치제, 예컨대 아족시스트로빈(azoxystrobin), 이프코나졸(ipconazole), 메타락실(metalaxyl), 트리플록시스트로빈(trifloxystrobin), 클로티아니딘(clothiandin), VOTiVO, 티아메톡삼(thiamethoxam), 시안트라닐리프롤(cyantaniliprole), 플루디옥소닐(fludioxonil), 티옥사자펜(tioxazafen), 당지질, 리포펩티드, 디트(deet), 시트로넬라(citronella), 에센셜 오일, 미네랄 오일, 마늘 추출물, 칠리 추출물, 지방산 및/또는 적용되는 미생물의 조합과 혼화성인 알려진 상업적 및/또는 수제 살충제를 선택적으로 포함하거나 이와 함께 적용될 수 있다.

이 미생물 기반 조성물에 추가 성분, 예컨대 완충제, 담체, 동일 또는 상이한 시설에서 생산된 기타 미생물 기반 조성물, 점도 조절제, 보존제, 추적제, 살생물제, 기타 미생물, 계면활성제, 유화제, 윤활제, 용해도 조절제, pH 조절제, 방부제, 안정제 및 자외선 차단제가 첨가될 수 있다.

미생물의 성장

본 발명은 미생물 배양 및 미생물 성장의 미생물 대사 산물 및/또는 다른 부산물의 생산을 위한 방법을 사용한다. 본 발명은 원하는 규모로 미생물을 배양하고 미생물 대사 산물을 생산하는 데 적합한 배양 공정을 추가로 활용한다. 이러한 배양 공정은 심부 배양/발효, 고체 상태 발효(solid state fermentation; SSF) 및 이들의 변형, 하이브리드 및/또는 조합을 포함하지만, 이것으로 국한되지 않는다.

본 명세서에서, "발효"는 제어된 조건하에서 세포의 배양 또는 성장을 의미한다. 성장은 호기성 또는 혐기성일 수 있다. 바람직한 구현예에서, 미생물은 SSF 및/또는 이의 변형된 버전을 사용하여 성장한다.

일 구현예에서, 본 발명은 바이오매스(예컨대, 생존 가능한 세포 물질), 세포 외 대사 산물(예컨대, 소분자 및 분비된 단백질), 잔류 영양소 및/또는 세포 내 성분(예컨대, 효소 및 기타 단백질)의 생산을 위한 물질과 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 미생물 성장 용기는 임의의 산업용 발효기 또는 배양 반응기일 수 있다. 일 구현예에서, 이 용기는 분산된 미생물 성장 시설의 일부이다. 일 구현예에서, 성장 용기는 열대 우림이나 바나나 숲과 같은 원격 위치에서 작동할 수 있는 운반형 발효 시스템의 일부이다.

이 용기는 기능 제어/센서를 갖거나 기능 제어/센서에 연결되어 배양 공정에서 pH, 산소, 압력, 온도, 습도, 미생물 밀도 및/또는 대사 산물 농도와 같은 중요한 요소를 측정할 수 있다.

추가 구현예에서, 이 용기는 또한 용기 내부의 미생물의 성장(예컨대, 세포 수 및 성장 단계의 측정)을 모니터링할 수 있다. 또는, 일일 샘플을 용기로부터 채취하여 희석 평판 배양(dilution plating) 기술과 같이 당 업계에 공지된 기술에 의해 계수할 수 있다. 희석 평판 배양은 샘플의 유기체 수를 추정하는 데 사용되는 간단한 기술이다. 이 기술은 또한 상이한 환경 또는 처리가 비교될 수 있는 지수를 제공할 수 있다.

일 구현예에서, 이 방법은 질소원으로 배양을 보충하는 것을 포함한다. 질소원은 예컨대 질산 칼륨, 질산 암모늄, 황화 암모늄, 인산 암모늄, 암모니아, 우레아 및/또는 염화 암모늄일 수 있다. 이러한 질소원은 독립적으로 또는 2개 이상의 조합으로 사용될 수 있다.

이 방법은 성장하는 배양물에 산소를 제공할 수 있다. 일 구현예는 공기의 느린 이동을 이용하여 저 산소 함유 공기를 제거하고 산소화된 공기를 도입한다. 심부 발효의 경우, 산소가 함유된 공기는 액체의 기계적 교반을 위한 임펠러와 액체에 산소를 용해시키기 위해 액체에 가스 기포를 공급하는 공기 살포기 등의 메커니즘을 통해 매일 보충되는 주변 공기일 수 있다.

이 방법은 탄소원으로 배양물을 보충하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 탄소원은 통상적으로 글루코스(glucose), 수크로스(sucrose), 락토스(lactose), 프룩토스(fructose), 트레할로스(trehalose), 만노스(mannose), 만니톨(mannitol) 및/또는 맥아당(maltose)과 같은 탄수화물; 아세트산, 푸마르산, 시트르산, 프로피온산, 말산, 말론산 및/또는 피루브산과 같은 유기산; 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 이소부탄올 및/또는 글리세롤과 같은 알코올; 콩기름, 카놀라유, 미강유(rice bran oil), 올리브유, 옥수수유, 참기름 및/또는 아마씨유(linseed oil)와 같은 지방 및 오일 등이다. 이러한 탄소원은 독립적으로 또는 2개 이상의 조합으로 사용될 수 있다.

일 구현예에서, 미생물을 위한 성장 인자와 미량 영양소가 배지에 포함된다. 이것은 성장하는 미생물이 필요한 모든 비타민을 생산할 수 없는 것일 경우에 특히 바람직하다. 철, 아연, 구리, 망간, 몰리브덴 및/또는 코발트와 같은 미량 원소를 포함하는 무기 영양소도 배지에 포함될 수 있다. 나아가, 비타민, 필수 아미노산 및 미량 원소의 공급원은 예컨대 옥수수 가루와 같은 고운 가루 또는 굵은 가루의 형태로, 효모 추출물, 감자 추출물, 소고기 추출물, 콩 추출물, 바나나 껍질 추출물 등과 같은 추출물들의 형태로, 또는 정제된 형태로 포함될 수 있다. 아미노산, 예컨대 단백질의 생합성에 유용한 것들, 또한 포함될 수 있다.

일 구현예에서, 무기 염 또한 포함될 수 있다. 사용 가능한 무기염은 인산이수소칼륨(potassium dihydrogen phosphate), 인산수소이칼륨(dipotassium hydrogen phosphate), 인산수소이나트륨(disodium hydrogen phosphate), 황산마그네슘(magnesium sulfate), 염화마그네슘(magnesium chloride), 황산철(iron sulfate), 염화철(iron chloride), 황산망간(manganese sulfate), 염화망간(manganese chloride), 황산아연(zinc sulfate), 염화납(lead chloride), 황산구리(copper sulfate), 염화칼슘(calcium chloride), 염화나트륨(sodium chloride), 탄산칼슘(calcium carbonate) 및/또한 탄산나트륨(sodium carbonate)일 수 있다. 이러한 무기염은 독립적으로 또는 2개 이상의 조합으로 사용될 수 있다.

일부 구현예에서, 이 배양 방법은 배양 공정 전 및/또는 배양 공정 중에 배지에 추가의 산 및/또는 살균제를 첨가하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 오염으로부터 배양물을 보호하기 위해 살균제 또는 항생제가 사용된다. 또한, 심부 배양 동안 가스가 생성될 때 거품의 형성 및/또는 축적을 방지하기 위해 소포제가 첨가될 수도 있다.

일 구현예에서, 미생물은 예컨대 옥수수, 밀, 대두, 병아리콩, 콩, 오트밀, 파스타, 쌀 및/또는 이들 또는 기타 유사한 물질의 고운 가루 또는 굵은 가루와 같은 고체나 반고체 기질에서 성장할 수 있다.

발효물의 pH는 관심 미생물에 적합해야 한다. 완충제와 탄산염 및 인산염 같은 pH 조절제를 사용하여 pH를 선호하는 값에 가깝게 안정화시킬 수 있다. 금속 이온이 고 농도로 존재하는 경우, 배지에 킬레이트제를 사용하는 것이 필요할 수 있다.

미생물은 플랑크톤 형태로 또는 생물막으로서 성장할 수 있다. 생물막의 경우에 있어서, 용기는 그 안에 미생물이 생물막 상태로 성장할 수 있는 기질(substrate)을 가질 수 있다. 이 시스템은 또한 예컨대 생물막 성장 특성을 촉진하거나 및/또는 향상시키는 자극(전단 응력 등)을 가할 수 있다.

일 구현예에서, 이 미생물 배양법은 약 5 내지 약 100℃, 바람직하게는 15 내지 60℃, 더 바람직하게는 25 내지 50℃에서 수행된다. 추가의 구현예에서, 배양은 일정한 온도에서 연속적으로 수행될 수 있다. 다른 구현예에서, 배양은 그 온도가 변할 수 있다.

일 구현예에서, 이 방법 및 배양 공정에서 사용되는 장비는 멸균된 것이다. 반응기/용기와 같은 배양 장비는 멸균 유닛, 예컨대 오토클레이브와 연결될 수 있지만 이로부터 분리될 수 있다. 배양 장비는 접종을 시작하기 전에 그 자리에서(in situ) 멸균하는 멸균 유닛을 가질 수 있다. 공기는 당 업계에 공지된 방법에 의해 멸균될 수 있다. 예를 들어, 주위 공기는 용기 내로 도입되기 전에 적어도 하나의 필터를 통과할 수 있다. 다른 구현예에서, 배지는 저온 살균될 수 있거나 또는 선택적으로 첨가된 열이 전혀 없을 수 있으며, 여기서 바람직하지 않은 박테리아 성장을 제어하기 위해 낮은 수분 활성과 낮은 pH가 활용될 수 있다.

일 구현예에서, 본 발명은 성장 및 대사 산물 생산에 적합한 조건하에서 본 발명의 미생물 균주를 배양하고 선택적으로 대사 산물을 정제하여 예컨대 바이오 계면활성제, 효소, 단백질, 에탄올, 젖산, 베타-글루칸, 펩티드, 대사 중간체, 다중 불포화 지방산 및 지질과 같은 미생물 대사 산물을 생산하는 방법을 추가로 제공한다. 이 방법에 의해 생성되는 대사 산물 함량은 예컨대 적어도 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% 또는 90%일 수 있다.

심부 발효의 경우, 바이오매스 함량은 예컨대 5 g/l 내지 180 g/l 이상 또는 10 g/l 내지 150 g/l일 수 있다.

세포 농도는 예컨대 최종 산물 그램 당 1 × 10⁹, 1 × 10¹⁰, 1 × 10¹¹, 1 × 10¹² 또는 1 × 10¹³ 세포 또는 포자일 수 있다.

관심 미생물에 의해 생성된 미생물 성장 부산물은 미생물에 유지되거나 성장 배지로 분비될 수 있다. 배지는 미생물 성장 부산물의 활성을 안정화시키는 화합물을 포함할 수 있다.

미생물 배양 및 미생물 부산물 생산을 위한 방법 및 장비는 배치, 준 연속 공정 또는 연속 공정으로 수행할 수 있다.

일 구현예에서, 모든 미생물 배양 조성물은 배양 완료 시(예를 들어, 원하는 세포 밀도 또는 특정 대사 산물의 밀도를 달성할 때) 제거된다. 이 배치 절차에서는 첫 번째 배치 수확 시 완전히 새로운 배치가 시작된다.

다른 구현예에서, 한 번에 발효 생성물의 일부만 제거된다. 이 구현예에서, 생존 세포, 포자, 분생자(conidia), 균사(hyphae) 및/또는 균사체(mycelia)와 함께 바이오매스는 새로운 배양 배치를 위한 접종물로 용기에 남아 있는다. 제거되는 조성물은 무 세포 배지이거나 세포, 포자 또는 기타 생식 번식체(propagules) 및/또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로 준 연속 시스템이 생성된다.

유리하게는, 이 방법은 복잡한 장비나 높은 에너지 소비가 필요하지 않다. 관심 미생물은 현장에서 소규모 또는 대규모로 배양되고 활용될 수 있으며 배지와 여전히 혼합되어 있다.

유리하게는, 미생물 기반 산물은 원격지에서 생산될 수 있다. 미생물 성장 시설은 예컨대 태양열, 풍력 및/또는 수력 발전을 활용하여 그리드로부터 벗어나 작동할 수 있다.

본 발명에 따라 성장한 미생물 균주

본 발명의 시스템 및 방법에 따라 성장한 미생물은 예컨대 박테리아, 효모 및/또는 진균일 수 있다. 이 미생물은 천연 또는 유전자 변형된 미생물일 수 있다. 예를 들어, 이 미생물은 특정 유전자로 형질 전환되어 특정 특성을 나타낼 수 있다. 이 미생물은 또한 원하는 균주의 돌연변이일 수 있다. 본 명세서에서, "돌연변이"는 기준 미생물의 균주, 유전자 변이체 또는 아형을 의미하며, 여기서 돌연변이는 기준 미생물과 비교할 때 하나 이상의 유전자 변이(예를 들어, 점 돌연변이, 미스센스 돌연변이, 넌센스 돌연변이, 결실, 복제, 프레임 시프트 돌연변이 또는 반복 확장)를 갖는다. 돌연변이를 제조하는 절차는 미생물학 분야에 잘 알려져 있다. 예를 들어, UV 돌연변이 유발 및 니트로소구아니딘(nitrosoguanidine)이 이 목적을 위해 광범위하게 사용된다.

일 구현예에서, 미생물은 효모 또는 진균이다. 본 발명에 따라 사용하기에 적합한 효모 및 진균 종은 아우레오바시디움(Aureobasidium)(예컨대, A. 플루란스(A. pullulans)), 브라케스리아(Blakeslea), 칸디다(Candida)(예컨대, C. 아피콜라(C. apicola), C. 봄비콜라(C. bombicola)), 엔토모프토라(Entomophthora), 사카로미세스(Saccharomyces)(예컨대, S. 불라디이 세퀘라(S. boulardii sequela), S. 세레비시아(S. cerevisiae), S. 토룰라(S. torula)), 이사첸키아(Issatchenkia), 모르티에렐라(Mortierella), 미코리자(Mycorrhiza), 페니실리움(Penicillium), 피코마이세스(Phycomyces), 슈도지마(Pseudozyma)(예컨대, P. 애피디스(P. aphidis)), 스타르메렐라(Starmerella)(예컨대, S. 봄비콜라(S. bombicola)) 및/또는 트리코데르마(Trichoderma)(예컨대, T. 리세이(T. reesei), T. 하르지아눔(T. harzianum), T. 하마툼(T. hamatum), T. 비리디(T. viride))를 포함한다.

특정 구현예에서, 미생물은 균주 자체가 면역인 독성 단백질 또는 당 단백질의 분비를 특징으로 하는 "킬러 효모"로 알려진 임의의 효모이다. 이는 예컨대 칸디다(Candida)(예컨대, C. 노다엔시스(C. nodaensis)), 크립토코쿠스(Cryptococcus), 데바리오미세스(Debaryomyces)(예컨대, D. 한제니(D. hansenii)), 한세니아스포라(Hanseniaspora)(예컨대, H. 우바룸(H. uvarum)), 한세눌라(Hansenula), 클루이베로마이세스(Kluyveromyces)(예컨대, K. 파피이(K. phaffii)), 피키아(예컨대, P. 아노말라, P. 귀엘리에몬디이(P. guielliermondii), P. 옥시덴탈리스, P. 쿠드리아브제비이(P. kudriavzevii)), 사카로미세스(Saccharomyces)(예컨대, S. 세레비시아(S. cerevisiae)), 토룰롭시스(Torulopsis), 우스틸라고(Ustilago)(예컨대, U. 마이디스(U. maydis)), 위케르하모미세스(Wickerhamomyces)(예컨대, W. 아노말루스(W. anomalus)), 윌리옵시스(Williopsis)(예컨대, W. 므라키이(W. mrakii), 자이고사카로미세스(Zygosaccharomyces)(예컨대, Z. 바일리이(Z. bailii)) 등을 포함할 수 있다.

구체적인 구현예에서, 미생물 균주는 피키아 옥시덴탈리스(및 이의 돌연변이), 피키아 아노말라(및 이의 돌연변이) 및 이들의 조합에서 선택된 피키아 효모이다. 피키아 옥시덴탈리스(일명 이사첸키아 오시덴탈리스(Issatchenkia occidentalis))는 종종 과일 및 식품의 자연 발효와 관련이 있다. 피키아 아노말라(일명 위케르하모미세스 아노말루스)는 다양한 용매(예컨대, 에틸 아세테이트), 효소(예컨대, 피타제(phytase)), 킬러 독소(예컨대, exo-β-1,3-glucanase) 및 당지질 바이오 계면활성제를 효과적으로 생산한다.

일 구현예에서, 미생물은 포자 생산 트리코데르마 spp. 진균이다. 구체적인 구현예에서, 미생물은 트리코데르마 하르지아눔 또는 이의 돌연변이이다.

일 구현예에서, 미생물은 그람 양성(gram-positive) 및 그람 음성(gram-negative) 박테리아를 포함하는 박테리아이다. 이 박테리아는 예컨대 바실러스(Bacillus)(예컨대, B. 서브틸리스(B. subtilis), B. 리체니포미스(B. licheniformis), B. 피르무스(B. firmus), B. 라테로스포루스(B. laterosporus), B. 메가테리움(B. megaterium), B. 아밀로리퀴파시엔스(B. amyloliquifaciens)), 클로스트리디움(Clostridium)(예컨대, C. 부티리슘(C. butyricum), C. 티로부티리슘(C. tyrobutyricum), C. 아세토부티리슘(C. acetobutyricum), 클로스트리디움 NIPER 7(Clostridium NIPER 7), C. 베이어린키이(C. beijerinckii)), 아조토박터(Azotobacter)(예컨대, A. 비넬란디이(A. vinelandii), A. 크로오코큠(A. chroococcum)), 슈도모나스(Pseudomonas)(예컨대, P. 클로로라피스 아종 아우레오파시엔스(P. chlororaphis subsp . aureofaciens)(클루이베르(Kluyver), P. 아에루지노사(P. aeruginosa)), 아그로박테리움 라디오박터(Agrobacterium radiobacter), 아조스피릴륨 브라실리엔시스(Azospirillum brasiliensis), 리죠븀(Rhizobium), 스핀고모나스 파우시모빌리스(Sphingomonas paucimobilis), 랄스로니아 에울로파(Ralslonia eulropha) 및/또는 로도스피릴륨 루브룸(Rhodospirillum rubrum)일 수 있다.

일 구현예에서, 미생물은 바실러스의 종, 예컨대 B. 서브틸리스 균주 또는 이의 돌연변이, 또는 B. 아밀로리퀴파시엔스 균주(예컨대, B. 아밀로리퀴파시엔스 아종 로커스(B. amyloliquefaciens subsp . locus)) 또는 이의 돌연변이이다.

일 구현예에서, 본 미생물 기반 조성물의 미생물은 서로 시너지 효과를 발휘하여 푸사리움 진균을 방제하고 식물 건강, 성장 및/또는 수확량을 향상시킨다.

미생물 기반 산물의 제조

본 발명의 하나의 미생물 기반 산물(예컨대, 토양 처리 조성물)은 단순히 미생물 및/또는 이 미생물에 의해 생산된 미생물 대사 산물 및/또는 임의의 잔류 영양소를 함유하는 발효 배지이다. 발효 산물은 추출 또는 정제 없이 직접 사용될 수 있다. 원하는 경우, 추출 및 정제는 표준 추출 및/또는 정제 방법 또는 문헌에 개시된 기술을 사용하여 쉽게 달성될 수 있다.

미생물 기반 산물 중의 미생물은 활성 또는 비활성 형태, 또는 생장 세포(vegetative cells), 번식 포자(reproductive spores), 분생자(conidia), 균사체(mycelia), 균사(hyphae) 또는 임의의 형태의 미생물 번식체 형태일 수 있다. 미생물 기반 산물은 또한 이러한 형태의 미생물의 조합을 포함할 수 있다.

일 구현예에서, 미생물의 상이한 균주는 개별적으로 성장하고 함께 혼합되어 미생물 기반 산물을 생성한다. 선택적으로, 미생물은 그 안에서 미생물이 성장하는 배지와 블렌드되고 혼합 전에 건조될 수 있다.

미생물 기반 산물은 추가적인 안정화, 보존 및 저장 없이 사용될 수 있다. 유리하게는, 이 미생물 기반 산물의 직접적인 사용에 의해 미생물의 높은 생존력이 유지되고, 이물질 및 바람직하지 않은 미생물로부터의 오염 가능성이 감소되며, 미생물 성장 부산물의 활성이 유지된다.

성장 용기로부터 미생물 기반 조성물을 수확한 후, 수확된 산물이 컨테이너에 배치되거나 사용을 위해 이송될 때 추가 성분이 첨가될 수 있다. 첨가제는 예컨대 완충제, 담체, 동일 또는 상이한 시설에서 생산된 기타 미생물 기반 조성물, 점도 조절제, 킬레이트제, 부착제, 보존제, 미생물 성장을 위한 영양소(예컨대, 프리바이오틱스), 계면활성제, 유화제, 윤활제, 용해도 조절제, 추적제, 용매, 살생물제, 항생제, pH 조절제, 안정제, 자외선 저항제, 지방산(또는 이들의 염이나 유도체), 기타 미생물 및 이의 제조를 이해 통상적으로 사용되는 기타 적절한 첨가제일 수 있다.

일 구현예에서, 조성물은 유기산 및 아미노산 또는 이들의 염을 포함하는 완충제를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 완충제는 시트르산염, 글루콘산염, 타타르산염트, 말레산염, 아세트산염, 락트산염, 옥살산염, 아스파르트산염, 말론산염, 글루코헵톤산염, 피루브산염, 갈락타레이트, 글루카레이트, 타르트로네이트, 글루타메이트, 글리신, 리신, 글루타민, 메티오닌, 시스테인, 아르기닌 및 이들의 혼합물을 포함한다. 인산 및 아인산 또는 이들의 염도 사용할 수 있다. 합성 완충제가 사용하기에 적합하지만, 위에 열거된 유기산 및 아미노산 또는 그 염과 같은 천연 완충제를 사용하는 것이 바람직하다.

미생물 기반 산물의 pH는 처리되는 식물뿐만 아니라 관심 미생물에 적합해야 한다. 바람직한 구현예에서, 최종 미생물 기반 조성물의 pH는 5.5~7.5 범위이다.

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

일 구현예에서, 예컨대 다시마 추출물, 풀브산, 흄산염 및/또는 휴민산을 포함하는 프리바이오틱이 미생물 기반 산물에 첨가될 수 있다.

일 구현예에서, 중탄산나트륨 또는 탄산나트륨, 황산나트륨, 인산나트륨, 중인산나트륨과 같은 추가 성분이 제형에 포함될 수 있다.

일 구현예에서, 글루코스와 글리세린은 미생물 기반 산물에 첨가되어 저장 및 운송 중에 삼투압제로서 역할을 할 수 있다. 일 구현예에서, 당밀이 포함될 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 구현예에서, 생 세포가 산물에 존재하는 경우, 산물은 예컨대 20℃, 15℃, 10℃ 또는 5℃ 미만과 같은 차가운 온도에서 저장된다.

그러나, 미생물-기반 조성물은 추가적인 안정화, 보존 및 저장 없이 사용될 수 있다. 유리하게는, 이 미생물 기반 조성물의 직접적인 사용에 의해 미생물의 높은 생존력이 유지되고, 이물질 및 바람직하지 않은 미생물로부터의 오염 가능성이 감소되며, 미생물 성장 부산물의 활성이 유지된다.

다른 구현예에서, 조성물(미생물, 성장 배지 또는 미생물과 배지)은 예컨대 의도된 용도, 고려되는 적용 방법, 발효 용기의 크기 및 미생물 성장 설비로부터 사용 위치로의 임의의 운송 방식을 고려하여, 적절한 크기의 컨테이너에 배치될 수 있다. 따라서, 미생물 기반 조성물이 배치되는 이 컨테이너는 예컨대 1 파인트 내지 1,000 갤런 이상일 수 있다. 특정 구현예에서, 컨테이너는 1 갤런, 2 갤런, 5 갤런, 25 갤런 또는 그 이상이다.

식물 진균 감염을 치료하는 방법

일 구현예에서, 식물 내 또는 상에서 및/또는 식물의 주변 환경에서 푸사리움 진균을 방제하는 방법이 제공되는데, 여기서 하나 이상의 비병원성 미생물 및/또는 이들의 성장 부산물이 이 식물 및/또는 주변 환경과 접촉한다. 특정 구현예에서, 푸사리움 감염이 식물 내 또는 상에서 및/또는 주변 환경에서 확립되었거나 이미 존재한다. 유리하게는, 조성물은 약해를 유발하지 않으면서 비휴면(non-dormant) 식물 조직에 적용될 수 있다.

일 구현예에서, 미생물은 트리코델마 하지아눔 및 바실러스 아밀로리퀴파시엔스로부터 추가로 선택된다.

유리하게는, 본 방법은 푸사리움 진균 또는 환경 스트레스 요인으로부터의 감염으로 인해 면역 건강이 손상된 식물에서 건강, 성장 및/또는 수확량을 향상시키는 데에도 사용될 수 있다. 나아가, 본 방법은 푸사리움 감염으로 인한 식물 손상 및/또는 죽음으로 인한 식물 및/또는 작물 손실의 양을 줄이는 데 사용될 수 있다. 더 나아가, 본 방법은 약해 없이 식물 조직 내 또는 상의 진균 감염을 방제하기 위해 사용될 수 있다.

일 구현예에서, 이 방법은 푸사리움 진균에 감염되기 쉬운 모든 식물 종을 치료하는 데 사용할 수 있다. 구체적인 구현예에서, 이 방법은 바나나나 플랜틴 같은 무사 속의 식물을 치료하는 데 사용할 수 있다. 특정 구현예에서, 치료받은 식물은 건강하다. 즉, 병원성 질병에 감염되지 않았다. 다른 구현예에서, 식물은 확립되거나 존재하는 식물 질병에 의해 영향을 받는다. 질병은 바람직하게는 진균성 질병이다.

바람직한 구현예에서, 본 방법은 예컨대 F. 아베나세움(F. avenaceum), F. 부비게움(F. bubigeum), F. 쿨모룸(F. culmorum), F. 그라미네아룸(F. graminearum), F. 랑세티애(F. langsethiae), F. 옥시스포룸(F. oxysporum), F. 프로리페라툼(F. proliferatum), F. 스포로트리키오이드(F. sporotrichioides), F. 포애(F. poae), F. 레세움(F. reseum), F. 솔라니(F. solani), F. 트리신크툼(F. tricinctum), F. 베리티실리오이데스(F. verticillioides), F. 비르굴리포름(F. virguliforme), F. 자일라리오디데스(F. xylariodides) 및 식물을 감염시킬 수 있는 기타 푸사리움 진균류와 같은 푸사리움 진균을 방제하는 데 사용될 수 있다.

구체적인 구현예에서, 본 방법은 푸사리움 옥시스포룸 및/또는 푸사리움 옥시스포룸 f. sp. 큐벤스를 방제하는데 사용될 수 있다.

특정 구현예에서, 이 방법은 푸사리움 spp. 진균류의 균사를 방제하는 데 효과적이다. 특정 구현예에서, 이 방법은 푸사리움 spp. 진균류의 포자를 방제하는 데 효과적이다.

본 방법은 또한 예컨대 푸사리움에 의해 야기되는 시듦병, 마름병, 썩음병 및 부패병과 같은 식물 이상 및/또는 질병을 예방 및/또는 치료하는 데 사용될 수 있다. 푸사리움 옥시스포룸은 "파나마병"뿐만 아니라 다른 유형의 푸사리움 시듦병의 원인이 되는데, 이는 무사, 토마토, 담배, 콩과 식물, 조롱박, 고구마를 포함한 다양한 초본 식물에 공통적으로 영향을 미친다.

푸사리움 자일라리오디데스는 커피 시듦병(CWD)을 일으키는 것으로 알려져 있는데, 이는 예컨대 C. 리베리카(C. liberica), C. 카네포라(C. canephora) 및 C. 아라비카(C. arabica)를 포함하는 커피 코페아(Coffea spp.)에서 잎의 이탈, 가지의 흑화, 뿌리의 썩음 등을 유발한다.

푸사리움 그라미네아룸, 푸사리움 아베나세움, 푸사리움 쿨모룸, 푸사리움 스포로트리키오이드 및 푸사리움 포애는 푸사리움 상부마름병(Fusarium Head Blight)(푸사리움 이삭마름병(Fusarium Ear Blight)로도 알려짐)을 유발하는 것으로 알려져 있는데, 이는 밀, 보리, 귀리, 호밀 및 삼백초와 같은 곡물에 영향을 미치는 공통적인 질병이다.

푸사리움 솔라니는 숙주 식물의 뿌리를 썩게 하며, 예컨대 콩, 아보카도, 감귤류, 난초, 패션 프루트, 완두콩, 고추, 감자, 호박과 같은 다양한 식물과 작물을 감염시키는 것으로 알려져 있다. 푸사리움 베리티실리오이데스는 옥수수를 감염시켜 묘목 부패, 줄기 썩음 및 이삭 썩음을 유발하는 것으로 알려져 있다. 푸사리움 프로리페라툼은 예컨대 마늘, 아스파라거스 및 난초를 썩게 하는 것으로 알려져 있다. 푸사리움 레세움과 푸사리움 트리신크툼은 벤트그래스(bentgrass), 블루그래스(bluegrass) 및 페스큐(fescues)와 같은 잔디 풀에서 마름병을 발하는 것으로 알려져 있다.

본 명세서에서, 조성물 또는 제품을 "적용"하거나 환경을 "처치"하는 것은 조성물 또는 제품이 표적 또는 부위에 영향을 미칠 수 있도록 조성물 또는 제품을 그 표적 또는 부위와 접촉시키는 것을 말한다. 효과는 예컨대 미생물 성장 및/또는 대사 산물, 효소, 바이오 계면활성제 또는 기타 성장 부산물의 작용으로 인한 것일 수 있다.

적용은 미생물 기반 산물을 식물, 식물 부분 및/또는 식물의 주변 환경 (예컨대, 토양)과 직접 접촉시키는 것을 추가로 포함할 수 있다. 미생물 제품은 종자 처리제로서 또는 토양 표면, 또는 식물 또는 식물 부분의 표면(예컨대, 뿌리, 괴경, 줄기, 꽃, 잎, 과일 또는 꽃의 표면)에 적용될 수 있다. 이것은 액체 또는 건조 분말, 분진, 과립, 미세 과립, 펠렛, 습윤 분말, 유동성 분말, 에멀젼, 마이크로 캡슐, 오일, 젤, 페이스트 또는 에어로졸로서 분무될 수 있다.

조성물의 효과를 개선하거나 안정화하기 위해, 적합한 보조제와 혼합되고, 그대로 사용되거나 필요한 경우 희석 후 사용될 수 있다. 바람직한 구현예에서, 조성물은 건조 분말로 제형화되고, 이는 물 및 기타 성분과 혼합되어 액체 제품을 형성할 수 있다. 일 구현예에서, 조성물은 건조 제품의 저장 및 운송 중에 최적의 삼투압을 보장하기 위해 삼투압제 물질에 더하여 글루코스를 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 삼투압제 물질은 글리세린일 수 있다.

특정 구현예에서, 살진균 조성물은 식물 부분과 접촉한다. 구체적인 구현예에서, 이 조성물은 식물의 하나 이상의 뿌리와 접촉한다. 이 조성물은 예컨대 뿌리에 뿌리거나 붓는 것에 의해 뿌리에 직접 적용될 수 있고/있거나, 예컨대 식물 뿌리가 자라는 토양(즉, 근권)에 조성물을 투여함으로써 간접적으로 적용될 수 있다. 이 조성물은 식재 전 또는 식재 시에 식물의 종자에 또는 식물의 임의의 다른 부분 및/또는 그 주변 환경에 적용될 수 있다.

일 구현예에서, 조성물은 예컨대 주사기를 사용하여 식물에 주사된다. 식물의 직접적인 내부 처리가 필요한 경우, 이 조성물이 예컨대 식물의 뿌리, 몸통, 줄기 및/또는 관다발계에 주사될 수 있다.

대규모 환경에서 본 발명이 사용되는 일 구현예에서, 이 방법은 농작물, 과수원 또는 들판에 물, 비료 또는 기타 액체 조성물을 공급하기 위해 사용되는 관개 시스템에 연결된 탱크에 살진균 조성물을 투여하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 식물 및/또는 식물을 둘러싼 토양은 예컨대 토양 주입, 토양 적심을 통해, 또는 중앙 피벗 관개 시스템의 사용, 또는 씨앗 고랑 위 스프레이와 함께, 또는 스프링클러 또는 드립 관개기와 함께 살진균 조성물로 처리될 수 있다. 유리하게는, 이 방법은 한 번에 수백 에이커의 농원, 작물, 과수원 또는 들판을 처리하는 데 적합하다.

가정 정원이나 온실과 같은 소규모 환경에서 본 발명이 사용되는 일 구현예에서, 이 방법은 물 및 선택적으로 다른 살충제와 영양원을 내부에 갖는 휴대용 잔디 및 정원 분무기의 탱크에 살진균 조성물을 붓고, 이 혼합물을 식물 및/또는 그 주변 환경에 살포하는 것을 포함할 수 있다.

식물 및/또는 그 환경은 식물 재배 과정 중 어느 시점에서나 처리할 수 있다. 예를 들어, 살충 조성물은 씨앗을 심기 전에, 동시에 또는 후에 식물 및/또는 그 환경에 적용될 수 있다. 이는 또한 식물이 개화, 결실을 맺을 때, 그리고 잎의 이탈 중 및/또는 후를 포함하여 식물의 발달 및 성장 동안 이후 어느 시점에서나 적용될 수 있다.

특정 구현예에서, 본원에서 제공된 살진균 조성물은 기계적 혼입 없이 토양 표면에 적용된다. 토양 적용의 유익한 효과는 강우, 스프링클러, 홍수 또는 적수 관개(drip irrigation)에 의해 활성화될 수 있으며, 이어서 예컨대 식물의 뿌리에 전달되어 뿌리 마이크로바이옴에 영향을 미치거나 미생물 제품이 적용되는 작물 또는 식물의 관다발계로 미생물 제품이 흡수되는 것을 촉진할 수 있다. 예시적 구현예에서, 본원에서 제공되는 살진균 조성물은 중앙 피벗 관개 시스템을 통하거나 종자 고랑 위 스프레이와 함께 효율적으로 적용될 수 있다.

일 구현예에서, 이 방법은 뿌리 세포의 외층을 통한 유익한 분자의 침투를 향상시키는 데 사용할 수 있다.

바이오 계면활성제는 미생물에 의해 생산되는 표면 활성 물질의 구조적으로 다양한 그룹이다. 바이오 계면활성제는 양친매성(amphiphiles)이다. 이들은 극성(친수성) 부분과 비극성(소수성) 기의 2개 부분으로 구성된다. 이들의 양친매성 구조로 인해, 바이오 계면활성제는 소수성의 비수용성 물질의 표면적을 증가시키고, 이러한 물질들의 수 생체이용률(water bioavailability)을 증가시킨다. 또한, 바이오 계면활성제는 계면에서 축적되고, 이로써 계면장력을 감소시키며 용액에서 응집된 미셀 구조(aggregated micellular structures)의 형성으로 이어진다. 기공을 형성하고 생화학적 막을 불안정하게 만드는 바이오 계면활성제의 능력에 의해 예컨대 항균 및 항진균 제제로서 이용이 가능하다.

나아가, 바이오 계면활성제는 바람직하지 않은 미생물이 다양한 표면에 부착되는 것을 억제하고, 생물막의 형성을 방지하며, 강력한 유화 및 항 유화 특성을 가질 수 있다. 더 나아가, 바이오 계면활성제는 또한 습윤성을 개선하고 토양에 있는 비료, 영양분 및 물의 고른 가용화 및/또는 분배를 달성하기 위해 사용될 수 있다.

유리하게는, 바이오 계면활성제는 생분해성이며, 본 발명에 따르면, 선택적인 유기체를 사용하여 재생 가능한 기질상에서 효율적으로 생산될 수 있다. 대부분의 바이오 계면활성제 생산 유기체는 성장 배지 내의 탄화수소원(예를 들어, 오일, 설탕, 글리세롤 등)의 존재에 반응하여 바이오 계면활성제를 생산한다. 철의 농도와 같은 다른 배지 성분도 바이오 계면활성제의 생산에 크게 영향을 미칠 수 있다.

미생물 바이오 계면활성제는 박테리아, 진균 및 효모와 같은 다양한 미생물에 의해 생산된다. 바이오 계면활성제를 생산하는 예시적인 미생물은 스타르메렐라(Starmerella spp.)(예컨대, S. 봄비콜라(S. bombicola)), 슈도모나스(Pseudomonas spp.)(예컨대, P. 아에루지노사(P. aeruginosa), P. 푸티다(P. putida), P. 플로레센스(P. florescens), P. 프라기(P. fragi), P. 시린가에(P. syringae)); 플라보박테리움(Flavobacterium spp.); 바실러스(Bacillus spp.)(예컨대, B. 서브틸리스(B. subtilis), B. 아미로리퀴파시엔스(B. amyloliquefaciens), B. 푸밀루스(B. pumillus), B. 세레우스(B. cereus), B. 리체니포르미스(B. licheniformis)); 위케르하모미세스(Wickerhamomyces spp.)(예컨대, W. 아노말루스(W. anomalus), 칸디다(Candida spp.)(예컨대, C. 알비칸스(C. albicans), C. 루고사(C. rugosa), C. 트로피칼리스(C. tropicalis), C. 리포리티카(C. lipolytica), C. 토룰롭시스(C. torulopsis)); 사카로미세스(Saccharomyces)(예컨대, S. 세레비시아(S. cerevisiae)); 슈도지마(Pseudozyma spp.)(예컨대, P. 애피디스(P. aphidis)); 로도코쿠스(Rhodococcus spp.)(예컨대, R. 에리스로폴리스(R. erythropolis); 아스로박터(Arthrobacter spp.); 캄필로박터(Campylobacter spp.); 코르니박테륨(Cornybacterium spp.); 및 기타를 포함한다.

본 발명에 따른 바이오 계면활성제는 예컨대 저 분자량의 당지질, 셀로비오즈 지질(cellobiose lipids), 리포펩티드, 플라보리피드(flavolipids), 인지질(phospholipids) 및 지질단백질(lipoproteins), 리포다당류-단백질 복합체(lipopolysaccharide-protein complexes) 및/또는 다당류-단백질-지방산 복합체(polysaccharide-protein-fatty acid complexes)와 같은 고 분자량의 고분자를 포함한다.

지방산의 탄화수소 사슬은 바이오 계면활성제 분자의 일반적인 친유성 부분으로 작용하는 한편, 친수성 부분은 중성 지질의 에스테르 또는 알코올 기들에 의해, 지방산 또는 아미노산(또는 펩티드), 플라보리피드의 경우 유기산의 카르복실 기에 의해, 또는 당지질의 경우 탄수화물에 의해 형성된다.

일 구현예에서, 본 조성물에 따른 바이오 계면활성제는 예컨대 람노리피드(RLP), 소포로리피드(SLP), 트레할로스 리피드 또는 만노실에리트리톨 리피드(MEL)와 같은 당지질 및/또는 당지질 유사 바이오 계면활성제를 포함한다. 일 구현예에서, 바이오 계면활성제는 예컨대 서팩틴, 이투린, 펜기신, 아트로팩틴, 비스코신 및/또는 리케니신과 같은 리포펩티드 및/또는 리포펩티드 유사 바이오 계면활성제를 포함한다. 특정 구현예에서, 바이오 계면활성제는 카디오리핀(cardiolipins) 또는 셀로비오스 지질(cellobiose lipids)이다.

특정 구현예에서, 바이오 계면활성제 조성물은 하나 이상의 유형의 바이오 계면활성제를 포함한다. 일부 구현예에서, 바이오 계면활성제 조성물의 총 농도는 약 0.001 내지 약 5.0%, 약 0.005% 내지 약 1.0%, 약 0.01% 내지 약 0.1%, 또는 약 0.05%이다.

일 구현예에서, 바이오 계면활성제 조성물은 하나 이상의 당지질 바이오 계면활성제를 포함한다. 바람직한 구현예에서, 바이오 계면활성제 조성물은 0.001% 내지 10%, 0.01% 내지 5%, 0.05 % 내지 2% 및/또는 0.1% 내지 1% 농도의 소포로리피드(SLP)를 포함한다. 일 구현예에서, 바이오 계면활성제는 정제된 형태이다.

유리하게는, 바이오 계면활성제는 살진균 조성물의 항진균 기능을 보완할 수 있다. 나아가, 예컨대 바이오 계면활성제 분자의 양친매성 특성으로 인해, 이들은 식물의 관다발계를 따라 이동하여 식물의 지상 부분을 감염시킨 진균류에 도달할 수 있다. 이 바이오 계면활성제 조성물은 단일 처리로서 연속적으로 또는 각각 사이에 제한된 시간을 갖는 복수의 연속 처리로서 적용될 수 있다.

일 구현예에서, 이 방법은 살진균 조성물이 적용된 후 어느 시점에서 식물 및/또는 그 주변 환경에 바이오 계면활성제 처리 조성물을 적용하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 바이오 계면활성제 조성물에 사용된 바이오 계면활성제의 유형에 따라서, 바이오 계면 활성제는 살진균 조성물의 미생물을 죽일 수 있다. 그러나, 바이오 계면활성제를 토양에 적용하면, 살균제 조성물이 이미 수행한 살균 활성을 보완할 수 있다. 나아가, 바이오 계면활성제 조성물은 감염된 식물의 관다발계를 통과하여 식물 위로 이동하여 예컨대 목질부, 체관부(phloem), 몸통(trunk), 가지, 줄기 및 잎(foliage)에 존재하는 진균을 방제할 수 있다.

일 구현예에서, 바이오 계면활성제 처리제는 살진균 조성물의 효모와 접촉하지 않는 방식으로 적용된다. 예를 들어, 일 구현예에서, 바이오 계면활성제 조성물은 뿌리가 아닌 식물의 일부에 직접 적용된다. 바이오 계면활성제 조성물은 식물 내부, 예컨대 식물의 관다발계(목질부 및 체관부)에 직접 적용될 수 있다. 이 구현예에 따른 직접 적용은 예컨대 주사기를 사용하여 예컨대 식물의 몸통, 가지, 줄기 및/또는 잎에 바이오 계면활성제 치료제를 주사하는 것을 포함할 수 있다. 나무 및 큰 식물의 몸통 및/또는 줄기의 경우, 주사기를 삽입하기 위해 몸통이나 줄기에 작은 구멍을 뚫어야 할 수 있다.

유리하게는, 이 방법의 구현예의 경우, 미생물이 존재하는 토양에 바이오 계면활성제 처리제가 적용되지 않기 때문에, 살진균 토양 처리 조성물에 존재하는 미생물이 생존할 수 있다. 나아가, 식물의 순환계에 처리제를 곧바로 주입하면 필요한 조성물의 양을 최소화하면서 조성물이 식물 전체에 빠르게 분산될 수 있다.

일부 구현예에서, 바이오 계면활성제 처리 조성물은, 살진균 조성물을 토양에 적용하지 않고, 식물 및/또는 그 주변 환경에 적용된다. 일부 구현예에서, 살진균 조성물은, 바이오 계면활성제 처리제 없이, 토양에 적용된다.

진균성 감염을 치료 및/또는 예방하는 것 외에도, 본 발명은 예컨대 무사 작물뿐만 아니라 푸사리움 진균 질병에 의해 감염되기 쉽고/쉽거나 감염된 다른 식물 또는 작물의 건강, 성장 및 수확량을 향상시키는 데 사용될 수 있다.

특정 구현예에서, 본 발명에 따른 방법 및 조성물은, 처리되지 않은 환경에서 자라는 식물에 비해, 푸사리움으로 인한 식물 손상을 약 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60% 70%, 80% 또는 90% 이상 감소시킨다.

특정 구현예에서, 본 발명에 따른 방법 및 조성물은, 처리되지 않은 작물에 비해, 작물 수확량을 약 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% 또는 90% 이상 증가시킨다.

일 구현예에서, 본 발명의 방법은, 처리되지 않은 환경에서 자라는 식물에 비해, 식물 또는 식물 주변 환경에서 푸사리움의 양을 약 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% 또는 90% 이상 감소시킨다.

일 구현예에서, 본 발명에 따른 방법은, 처리되지 않은 식물 성장에 비해, 식물 및/또는 식물 과일의 질량을 약 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% 또는 90% 이상 증가시킨다.

본 발명은 또한 "니치 청소(niche-clearing)" 제제로 사용될 수 있다. 일 구현예에서, 살진균 조성물 및/또는 바이오 계면활성제 조성물은 식물이 자라는 토양에 존재하는 미생물의 기존 균형을 파괴하는 데 사용될 수 있다.

특정 구현예에서, 식물이 자라는 마이크로바이옴은 예컨대 푸사리움 spp. 진균과 같은 해로운 미생물을 포함한다. 토양 마이크로바이옴을 청소하거나 감소시킴으로써, 본 방법은 근권에 하나 이상의 유익한 미생물의 재군체화를 제공하며, 특정 구체예에서 이는 군체화 또는 재군체화를 시도할 수 있는 임의의 유해한 종을 퇴치하고/하거나 압도할 수 있다.

따라서, 일부 구현예에서, 이 방법은 본 발명의 조성물을 사용하여 토양 마이크로바이옴을 청소하고, 이어서 유익한 미생물 성장을 촉진하기 위한 증진제를 적용하고/하거나 하나 이상의 유익한 미생물을 근권에 직접 접종하는 것을 포함한다.

일 구현예에서, 유익한 미생물은 예컨대 피키아 아노말라, 피키아 옥시덴탈리스, 트리코데르마 하르지아눔, 바실러스 아미로리퀴파시엔스, 아조토박터 비넬란디이, 프라테우리아 아우란티아(Frateuria aurantia) 및/또는 토양 마이크로바이옴에 유익한 것으로 알려진 기타이다.

본 발명은 또한 임의의 유형의 토양, 예컨대 점토, 사질(sandy), 미사질(silty), 이탄질(peaty), 백악질(chalky), 양토(loam) 토양 및/또는 이들의 조합에서 다양한 품질을 개선하는 데 사용될 수 있다. 나아가, 이 방법 및 조성물은 건조, 침수, 다공성, 고갈, 압축된 토양 및/또는 이들의 조합의 품질을 개선하는 데 사용될 수 있다.

일 구현예에서, 이 방법은 침수된 토양에서 배수 및/또는 물의 분산을 개선하는 데 사용할 수 있다. 일 구현예에서, 이 방법은 건조한 토양에서 수분 보유력을 개선하는 데 사용할 수 있다. 일 구현예에서, 이 방법은 다공성 및/또는 고갈된 토양에서 영양소 보유를 개선하는 데 사용할 수 있다.

일 구현예에서, 이 방법은 병원성 진균 자체를 방제한다. 일 구현예에서, 이 방법은 식물의 면역 건강을 강화하여 감염과 싸우는 능력을 증가시킨다.

다른 구현예에서, 이 방법은 식물에 착지하여 병원균과 접촉하고, 병원성 진균의 벡터 또는 운반체 역할을 할 수 있는 해충, 예컨대 파리, 진딧물, 개미, 딱정벌레, 흰 파리 등의 곤충을 방제한다. 따라서, 본 방법은 이러한 운반체 해충을 방제, 즉 죽임으로써 식물 병원체 진균의 확산을 방지할 수 있다.

이 방법은 단독으로 또는 식물 면역, 건강, 성장 및/또는 수확량의 효율적인 향상을 위한 다른 화합물뿐만 아니라, 식물 병원성 해충의 효율적인 치료 및 예방을 위한 다른 화합물의 적용과 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 상업적 및/또는 천연 비료, 항생제, 살충제, 제초제 및/또는 토양 개량제는 본 발명의 조성물과 함께 적용될 수 있다. 일 구현예에서, 이 방법은 예컨대 비치환 또는 치환, 포화 또는 불포화 지방산 및/또는 이의 염 또는 유도체를 포함하는 지방산 조성물을 본 조성물과 함께 적용하는 것을 포함한다.

특정 구현예에서, 이 미생물 기반 산물은 예컨대 식물 또는 해충에 대한 약물 화합물의 침투를 향상시킴으로써 다른 화합물의 효과를 향상시키는 데 사용될 수 있다. 이 미생물 기반 산물은 항진균 치료제와 같은 다른 치료제를 보완하는 데에도 사용될 수 있다.

대상 식물

본 발명은 식물에서 질병을 일으키는 진균 감염의 예방 및/또는 치료에 유용할 수 있다. 바람직한 구현예에서, 진균 감염은 푸사리움 진균에 의해 유발된다.

본 명세서에서, 용어 "식물"은 목본, 관상용 또는 장식용, 작물 또는 곡류, 과일 식물 또는 채소 식물, 꽃 또는 나무, 거대 조류 또는 미세 조류, 식물성 플랑크톤 및 광합성 조류(예컨대, 녹조류 클라미도모나스 레인하티(Chlamydomonas reinhardtii))를 포함하지만, 이것으로 국한되지는 않는다. "식물"은 또한 단세포 식물(예컨대, 미세 조류) 및 군체(예컨대, 볼복스) 또는 식물 발달의 임의 단계에 존재하는 구조 또는 조직으로 주로 분화되는 복수의 식물 세포를 포함한다. 이러한 구조/조직은 과일, 씨, 새싹, 줄기, 잎, 뿌리, 꽃잎 등을 포함하지만, 이것으로 국한되지 않는다. 식물은 예컨대 정원에 홀로 서 있거나, 예컨대 과수원, 작물 또는 목초지의 일부로서 많은 식물 중 하나일 수 있다.

본 발명의 제품 및 방법의 적용으로부터 이익을 얻을 수 있는 식물의 유형은 줄뿌림 작물(예컨대, 옥수수, 콩, 수수, 땅콩, 감자 등), 농작물(예컨대, 알팔파, 밀, 곡물 등), 나무 작물(예컨대, 호두, 아몬드, 피칸, 헤이즐넛, 피스타치오 등), 감귤류 작물(예컨대, 오렌지, 레몬, 자몽 등), 과일 작물(예컨대, 사과, 배, 딸기, 블루베리, 블랙베리 등), 잔디 작물(예컨대, 잔디), 관상용 작물(예컨대, 꽃, 덩굴 등), 채소(예컨대, 토마토, 당근 등), 덩굴 작물(예컨대, 포도 등), 삼림(예컨대, 소나무, 가문비나무, 유칼립투스, 포플러 등), 관리되는 목초(방목 동물을 지원하는 데 사용되는 모든 식물의 혼합) 및 기타를 포함하지만, 이것으로 국한되지 않는다.

바람직한 구현예에서, 작물 식물은 바나나 식물 및/또는 무사 속 식물이다. 본 명세서에서, 용어 "바나나"는 일반적으로 무사 속에 속하는 바나나로 일반적으로 언급되는 과일 유형을 지닌 식물을 의미한다.

본 발명에 사용하기에 적합한 바나나의 유형은 베이비, 만자노(manzano), 부로(burro), 플랜틴, 빨강, 사과 바나나, 캐번디시, 레이디 핑거(lady finger), 피상(pisang), 윌리엄스(williams), 쿠킹(cooking)을 포함하나, 이것으로 국한되지 않는다.　본 발명에 따른 무사 식물의 추가 예로는 M. 아쿠미나타(M. acuminata)(AA, AAA, AAAA 그룹); 무사 x 파라디시아카(Musa x paradisiaca)(AAAB, AAB, AABB, AB, ABB, ABBB 그룹); 무사 발비시아나(Musa balbisiana)(BB, BBB 그룹); 칭간(Chingan), 라카탄(Lacatan), 레이디 핑거, 슈가, 피상 자리 부아야(Pisang jari buaya), 세뇨리타(Senorita), 신워보기(Sinwobogi), 캐번디시, 드워프 캐번디시(Dwarf Cavendish), 그랜드 나인(Grand Nain), 레드 다카(Red Dacca), 드워프 레드, 그로 미셸(Gros Michel), 이스트 아프리칸 하이랜드(East African Highlands), 보들스 알타포트(Bodles Altafort), 골든 뷰티, 아탄(Atan), 골드핑거 이홀레나(Goldfinger Iholena), 마꼐뇨(Maqueno), 포풀루(Popoulu), 마이소르(Mysore), 피상 라자(Pisang Raja), 포움(Pome), 프라타-아나(Prata-ana), 라툰단(Latundan)(실크, 애플 바나나), 피상 세리부(Pisang Seribu), 플루(Plu), 칼라마골(Kalamagol), 피상 아왁(Pisang Awak), 네이 푸반(Ney Poovan), 블루 자바(Blue Java), 브류죠(Bluggoe), 실버 브류죠, 펠리피타(Pelipita), 사바(Saba), 카바다(Carbada), 베네데타(Benedetta), 티파롯(Tiparot) 및 클루아이 렙 창 쿳(Kluai Lep Chang Kut) 바나나; 및 예컨대 프렌치 플랜틴, 그린 프렌치 바나나, 혼 플랜틴, 넨드란(Nendran) 바나나, 핑크 프렌치 바나나 및 타이거 바나나를 포함하는 플랜틴을 들 수 있으나, 이것으로 국한되지 않는다.

구체적인 구현예에서, 식물은 캐번디시 바나나(무사 아쿠미나타, AAA 그룹)이다.

본 발명이 유용한 식물의 다른 예로는 곡물 및 풀(예컨대, 밀, 보리, 호밀, 귀리, 쌀, 옥수수(maize), 수수, 옥수수(corn), 잔디); 비트(예컨대, 설탕 또는 사료용 비트); 과일(예컨대, 포도, 딸기, 라즈베리, 블랙베리, 인과(pomaceous fruit), 석류 과일, 소프트 프룻, 사과, 배, 자두, 복숭아, 아몬드, 체리 또는 베리류); 콩과 작물(예컨대, 콩, 렌틸콩, 완두콩 또는 콩(soya)); 유지 작물(예컨대, 유채, 겨자, 양귀비, 올리브, 해바라기, 코코넛, 피마자, 코코아 또는 땅콩); 조롱박(예컨대, 호박, 오이, 스쿼시 또는 멜론); 섬유 식물(예컨대, 면화, 아마, 대마 또는 황마); 감귤류(예컨대, 오렌지, 레몬, 자몽 또는 탠저린); 채소(예컨대, 시금치, 상추, 아스파라거스, 양배추, 당근, 양파, 토마토, 감자 또는 피망); 녹나무과(예컨대, 아보카도, 계피 또는 장뇌) 및 담배, 견과류, 허브, 향신료, 약용 식물, 커피, 가지, 사탕수수, 차, 후추, 포도덩굴, 홉, 질경이과, 라텍스 식물, 절화 및 관상용 식물을 포함하나, 이것으로 국한되지 않는다.

본 발명의 제품 및 방법으로부터 이익을 얻을 수 있는 추가 식물은 　비리디플란태(Viridiplantae) 상과에 속하는 모든 식물, 무엇보다도 특히 에이서(Acer spp.), 악티니디아(Actinidia spp.), 아벨모스쿠스(Abelmoschus spp.), 아가베 시사라나(Agave sisalana), 아그로파이론(Agropyron spp.), 아그로스티스 스톨로니페라(Agrostis stolonifera), 알리움(Allium spp.), 아마란투스(Amaranthus spp.), 암모필라 아레나리아(Ammophila arenaria), 아나나스 코모수스(Ananas comosus), 안노나(Annona spp.), 아피움 그라베오렌스(Apium graveolens), 아라키스(Arachis spp.), 알토칼푸스(Artocarpus spp.), 아스파라거스 오피시날리스(Asparagus officinalis), 아베나(Avena spp.)(예컨대, A. 사티바(A. sativa), A. 파투아(A. fatua), A. 비잔티나(A. byzantina), A. 파투아　var　.　사티바(A. fatua var. sativa), A. 하이브리다(A. hybrida)), 아베로아 카람볼라(Averrhoa carambola), 뱀부사(Bambusa sp.), 베닌카사 히스피다(Benincasa hispida), 벨톨레티아 엑셀세아(Bertholletia excelsea), 베타 불가리스(Beta vulgaris), 브라시카(Brassica spp.)(예컨대, B. 나푸스(B. napus), B. 라파(B. rapa spp.)[캐놀라, 유채, 순무]), 카다바 파리노사(Cadaba farinosa), 카멜리아　시넨시스(Camellia sinensis), 칸나 인디카(Canna indica), 칸나비스 사티바(Cannabis　sativa),　캡시쿰(Capsicum　spp.),　카렉스 엘라타(Carex 　 elata), 카리카 파파야(Carica 　papaya), 카리사 마크로칼파(Carissa 　 macrocarpa),　카리야(Carya　spp.),　카르타무스 팅크토리우스(Carthamus　tinctorius), 카스타네아(Castanea　spp.), 케이바 펜탄드라(Ceiba　pentandra), 키코리움 엔디비아(Cichorium 　 endivia),　신나모뭄(Cinnamomum　spp.),　시트룰루스 라나투스(Citrullus 　 lanatus), 시트루스(Citrus　spp.), 코코스(Cocos　spp.),　코페아(Coffea　spp.), 콜로카시아 에스쿨렌타(Colocasia　esculenta),　콜라(Cola　spp.), 콜코루스(Corchorus　sp.), 코리안드룸 사티붐(Coriandrum　sativum), 코리루스(Corylus　spp.), 크라태구스(Crataegus　spp.), 크로쿠스 사티부스(Crocus　 sativus), 쿠쿨비타(Cucurbita　spp.),　쿠쿠미스(Cucumis　spp.), 키나라(Cynara　spp.),　다우쿠스 카로타(Daucus　carota),　데스모디움(Desmodium　spp.),　디모칼푸스 론간(Dimocarpus　longan),　디오스코레아(Dioscorea　spp.),　디오스피로스(Diospyros　spp.), 에키노크로아(Echinochloa　spp.),　엘래이스(Elaeis)(예컨대, E. 귀넨시스(E. 　guineensis), E. 올레이페라(E. oleifera)),　엘레우신 코라카나(Eleusine　coracana),　에라그로스티스 테프(Eragrostis tef), 에리안투스(Erianthus　sp.), 에리오보트리아 야포니카(Eriobotrya 　japonica),　유카립투스(Eucalyptus　sp.),　유게니아 유니플로라(Eugenia　 uniflora),　파고피룸(Fagopyrum　spp.),　파구스(Fagus　spp.),　페스투카 아룬디나케이(Festuca　arundinacea), 피쿠스 카리카(Ficus 　 carica),　폴투넬라(Fortunella　spp.),　프라가리아(Fragaria　spp.),　깅코 빌로바(Ginkgo　 biloba),　글라이신(Glycine　spp.)(예컨대, G. 맥스(G. max),　소야 히스피다(Soja 　 hispida), 소야 맥스(Soja 　max)),　고시피움 힐수툼(Gossypium 　 hirsutum),　헬리안투스(Helianthus　spp.)(예컨대, H. 안누스(H.　 annuus)),　헤메로칼리스 풀바(Hemerocallis　fulva),　히비스쿠스(Hibiscus　spp.)　홀데움(Hordeum　spp.)(예컨대, H. 불가레(H. vulgare)),　이포모에아 바타타스(Ipomoea 　 batatas),　주글란스(Juglans　spp.), 락투카 사티바(Lactuca 　sativa), 라티루스(Lathyrus　spp.), 렌스 쿨리나리스(Lens　 culinaris), 리눔 우시타티시뭄(Linum 　 usitatissimum), 리치 키넨시스(Litchi　chinensis), 로투스(Lotus　spp.),　루파 아쿠탄굴라(Luffa　acutangula),　루피누스(Lupinus　spp.),　루줄라 실바티카(Luzula　sylvatica),　라이코펠시콘(Lycopersicon　spp.)(예컨대, L. 에스쿨렌툼(L. esculentum),　L. 라이코펠시쿰(L. lycopersicum),　L. 피리폴메(L. pyriforme)),　마크로틸로마(Macrotyloma　spp.),　말루스(Malus　spp.),　말피기아 에말기나타(Malpighia　emarginata),　맘메아 아메리카나(Mammea 　americana),　망기페라 인디카(Mangifera　indica),　마니호트(Manihot　spp.), 마닐카라 자포타(Manilkara　zapota),　메디카고 사티바(Medicago　sativa),　메릴로투스(Melilotus　spp.),　멘타(Mentha　spp.),　미스칸투스　시넨시스(Miscanthus　sinensis),　모몰디카(Momordica　spp.),　모루스 니그라(Morus 　 nigra),　무사(Musa　spp.), 니코티아나(Nicotiana　spp.),　올레아(Olea　spp.),　오푼티아(Opuntia　spp.),　오르니토푸스(Ornithopus　spp.),　오리자(Oryza　spp.)(예컨대, O. 사티바(O. sativa),　O. 라티포리아(O. latifolia)),　패니쿰 미리아케움(Panicum 　 miliaceum),　패니쿰 벌가툼(Panicum　virgatum),　파시플로라 에둘리스(Passiflora 　 edulis),　파스티나카 사티바(Pastinaca　sativa),　페니세툼(Pennisetum　sp.),　펠세아(Persea　spp.),　페트로셀리눔 크리스품(Petroselinum 　 crispum), 파라리스 아룬디나케아(Phalaris　arundinacea),　파세올루스(Phaseolus　spp.),　플레움 프라텐세(Phleum　pratense), 피닉스(Phoenix　spp.),　프라그미테스 오스트라리스(Phragmites　australis), 피사리스(Physalis　spp.), 피누스(Pinus　spp.,) 피스타키아 베라(Pistacia 　vera), 피숨(Pisum　spp.), 포아(Poa　spp.),　포푸러스(Populus　spp.),　프로소피스(Prosopis　spp.), 프루누스(Prunus　spp.),　프시디움(Psidium　spp.),　푸니카 그라나툼(Punica 　 granatum),　피루스 코무니스(Pyrus　communis),　쿠에르쿠스(Quercus　spp.),　라파누스 사티부스(Raphanus　sativus), 레움 라발바룸(Rheum　 rhabarbarum), 리베스(Ribes　spp.),　리키누스 콤무니스(Ricinus 　 communis),　루부스(Rubus　spp.),　사카룸(Saccharum　spp.), 살릭스(Salix　spp.),　삼부쿠스(Sambucus　spp.),　세카레 세레알레(Secale　cereale),　세사뭄(Sesamum　spp.),　시나피스(Sinapis　sp.),　솔라눔(Solanum　spp.)(예컨대, S. 투베로숨(S. tuberosum),　S. 인테그리폴리움(S. integrifolium), S. 라이코펠시쿰(S. lycopersicum)),　솔굼 바이칼라(Sorghum　bicolor),　스피나시아(Spinacia　spp.),　시지기움(Syzygium　spp.),　타게테스(Tagetes　spp.),　타마린두스 인디카(Tamarindus 　 indica),　테오브로마 카카오(Theobroma　cacao),　트리폴리움(Trifolium　spp.),　트리프사컴 닥틸로이데스(Tripsacum dactyloides), 트리티코세칼레 림파우이(Triticosecale 　 rimpaui),　트리티쿰(Triticum　spp.)(예컨대, T. 아에스티붐(T. aestivum),　T. 두룸(T. durum),　T. 툴기둠(T. turgidum),　T. 하이베르눔(T. hybernum),　T. 마차(T. macha),　T. 사티붐(T. sativum), T. 모노코쿰(T. monococcum), T. 불가레(T. vulgare)), 트로패오룸 미누스(Tropaeolum 　minus),　트로패오룸 마주스(Tropaeolum　majus),　박시니움(Vaccinium　spp.),　비시아(Vicia　spp.),　비그나(Vigna　spp.),　비올라 오도라타(Viola　 odorata),　비티스(Vitis　spp.), 제아 메이즈(Zea　mays), 지자니아 팔루스트리스(Zizania 　 palustris),　지지푸스(Ziziphus　spp.)로부터 선택되는 사료 또는 사료 콩과 식물, 관상용 식물, 식량 작물, 교목 또는 관목을 포함하는 외떡잎 및 쌍떡잎 식물을 포함한다.

관심 식물의 추가 예는 옥수수(제아 메이스(Zea mays)), 브라시카(Brassica sp.)(예컨대, B. 나푸스(B. napus), B. 라파(B. rapa), B. 준세아(B. juncea)), 특히 종자유 공급원으로 유용한 브라시카 종, 알팔파(alfalfa)(Medicago sativa), 벼(Oryza sativa), 호밀(Secale cereale), 수수(Sorghum bicolor, Sorghum vulgare), 밀렛(예컨대, 펄 밀렛(Pennisetum glaucum), 프로소 밀렛(proso millet)(Panicum miliaceum), 폭스테일 밀렛(foxtail millet)(Setaria italica), 핑거 밀렛(Eleusine coracana)), 해바라기(Helianthus annuus), 잇꽃(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), 감귤류나무(Citrus spp.), 코코아(Theobroma cacao), 차나무(Camellia sinensis), 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), 사탕무(Beta vulgaris), 사탕수수(Saccharum spp.), 귀리, 보리, 채소, 관상수 및 침엽수를 포함하지만, 이것으로 국한되지 않는다.

채소는 토마토(Lycopersicon esculentum), 상추(예컨대, Lactuca sativa), 강낭콩(Phaseolus vulgaris), 리마콩(Phaseolus limensis), 완두콩(Lathyrus spp.), 오이(C. sativus)와 같은 오이(Cucumis) 속의 구성원, 캔털롭(C. cantalupensis) 및 머스크 멜론(C. melo)을 포함한다. 관상수는 진달래(Rhododendron spp.), 수국(Macrophylla hydrangea), 히비스커스(Hibiscus rosasanensis), 장미(Rosa spp.), 튤립(Tulipa spp.), 수선화(Narcissus spp.), 피튜니아(Petunia hybrida), 카네이션(Dianthus caryophyllus), 포인세티아(Euphorbia pulcherrima) 및 국화를 포함한다. 본 구체예를 실시하는 데 사용될 수 있는 침엽수는 예컨대 테다소나무(Pinus taeda), 슬래시소나무(Pinus elliottii), 폰데로사소나무(Pinus ponderosa), 로지폴소나무(Pinus contorta), 몬테레이소나무(Pinus radiata)와 같은 소나무; 미송(Douglas-fir)(Pseudotsuga menziesii); 서양 헴록(Tsuga canadensis); 시트카 스프루스(Sitka spruce)(Picea glauca); 레드우드(Sequoia sempervirens); 은전나무(Abies amabilis) 및 발삼전나무(Abies balsamea)와 같은 참전나무; 및 서양 적삼나무(Thuja plicata) 및 알래스카 황삼나무(Chamaecyparis nootkatensis)와 같은 삼나무를 포함한다. 본 구체예의 식물은 옥수수 및 대두 식물과 같은 작물 식물(예컨대, 옥수수, 알팔파, 해바라기, 브라시카, 대두, 목화, 잇꽃, 땅콩, 수수, 밀, 기장, 담배 등)을 포함한다.

잔디 풀은 애뉴얼 블루그래스(Poa annua); 애뉴얼 라이그래스(Lolium multiflorum); 캐나다 블루그래스(Poa compressa); 츄잉 페스큐(Festuca rubra); 콜로니얼 벤트그래스(Agrostis tenuis); 크리핑 벤트그래스(Agrostis palustris); 크레스티드 휫그래스(Agropyron desertorum); 페어웨이 휫그래스(Agropyron cristatum); 하드 페스큐(Festuca longifolia); 켄터키 블루그래스(Poa pratensis); 오차드그래스(Dactylis glomerate); 퍼레니얼 라이그래스(Lolium perenne); 레드 페스큐(Festuca rubra); 레드탑(Agrostis alba); 러프 블루그래스(Poa trivialis); 쉽 페스큐(Festuca ovine); 스무스 브롬그래스(Bromus inermis); 톨 페스큐(Festuca arundinacea); 티모시(Phleum pretense); 벨벳 벤트그래스(Agrostis canine); 휘핑 알카리그래스(Puccinellia distans); 웨스턴 휫그래스(Agropyron smithii); 버뮤다 그래스(Cynodon spp.); 세인트 어거스틴 그래스(Stenotaphrum secundatum); 조이시아 그래스(Zoysia spp.); 바히아 그래스(Paspalum notatum); 카펫 그래스(Axonopus affinis); 센티페드 그래스(Eremochloa ophiuroides); 키쿠유 그래스(Pennisetum clandesinum); 씨쇼어 파스팔룸(Paspalum vaginatum); 블루 그래마(Bouteloua gracilis); 버펄로 그래스(Buchloe dactyloids); 사이드옷츠 그래마(Bouteloua curtipendula)를 포함하지만, 이것으로 국한되지 않는다.

추가의 관심 식물은 관심 종자를 제공하는 곡물 식물, 유지 종자 식물 및 콩과 식물을 포함한다. 관심 종자는 옥수수, 밀, 보리, 쌀, 수수, 호밀, 기장 등과 같은 곡물 종자 등을 포함한다. 유지 종자 식물은 목화, 대두, 홍화, 해바라기, 브라시카, 옥수수, 알팔파, 야자, 코코넛, 아마, 피마자, 올리브 등을 포함한다. 콩과 식물은 콩과 완두콩을 포함한다. 콩은 구아, 로커스트 빈, 호로파, 대두, 가든 빈, 동부(cowpea), 녹두, 리마콩, 누에콩, 렌틸콩, 병아리콩 등을 포함한다. 칸나비스(Cannabis)(예컨대, 사티바(sativa), 인디카(indica) 및 루데랄리스(ruderalis)) 및 산업용 대마 또한 포함된다.

모든 식물 및 식물 부분은 본 발명에 따라 처리될 수 있다. 이러한 맥락에서, 식물은 원하거나 원하지 않는 야생 식물 또는 작물 식물(자연 발생 작물 식물 포함)과 같은 모든 식물 및 식물 개체군을 의미하는 것으로 이해된다. 작물 식물은 전통적인 육종 및 최적화 방법, 생명 공학 및 재조합 방법, 또는 이러한 방법의 조합으로 얻을 수 있는 식물일 수 있으며, 형질 전환 식물과 식물 변종을 포함한다.

식물 부분은 싹, 잎, 꽃 및 뿌리와 같은 식물의 모든 공중 및 지하 부분 및 기관을 의미하는 것으로 이해되며, 예를 들어 잎, 바늘, 대, 줄기, 꽃, 자실체, 과일 및 씨앗은 물론 뿌리, 괴경 및 뿌리 줄기가 있다. 식물 부분은 또한 작물 재료와 생장 및 생식 번식 재료, 예컨대 절단체, 괴경, 뿌리 줄기, 슬립 및 씨앗을 포함한다. 나아가, 식물 부분은 휴면 상태 및/또는 비휴면 상태일 수 있으며, 여기서 비휴면 상태 조직에는 성장하는 초목과 과일이 포함된다. 유리하게는, 본 발명의 조성물은 약해를 유발하지 않으면서 비휴면 조직에 적용될 수 있다.

일 구현예에서, 본 발명은 농산물(예컨대, 수확 전후 모두의 잎, 과일 및 채소)에 대한 푸사리움 감염의 방제에 특히 유용하다. 감염은 예컨대 재배, 수확, 저장, 포장 및 배송 과정에서 농산물에 확립될 수 있다.

농산물의 수확 후 부패를 방제하는 한 예는 수확된 옥수수의 푸사리움 감염(예를 들어, F. 베리티실리오이데스에 의한 푸사리움 이삭 썩음병)과 관련이 있다. 푸사리움 이삭 썩음병은 곤충이나 기타 인간 또는 환경적 손상으로 인한 상처를 통해 옥수수 이삭에 들어갈 수 있으며, 이로 인해 개별 낟알이 갈색으로 변하고 때로는 전체 이삭이 소모된다. 나아가, 푸사리움의 일부 종에 의해 생성된 마이코톡신(mycotoxins)은 일부 포유류에게 독성이 있어 옥수수를 먹을 수 없게 만든다.

예컨대 옥수수와 같은 농산물을 본 발명에 따른 조성물로 처리함으로써 감염을 방제할 수 있고, 운송 및 가공 중에 다른 식물 및/또는 농산물로의 감염의 추가 확산을 예방할 수 있다. 농산물에서 확립된 감염을 박멸하는 경우, 농산물에 추가 살진균제 또는 기타 보호 화합물(예컨대, 왁스 또는 마감재)을 농산물에 동시에 또는 후속적으로 적용하여 후속 감염으로부터 농산물을 추가로 보호할 수 있다.

미생물 기반 산물의 현지 생산

본 발명의 특정 구현예에서, 미생물 성장 설비는 신선한 고밀도의 관심 미생물 및/또는 미생물 성장 부산물을 원하는 규모로 생산한다. 미생물 성장 설비는 적용 위치 또는 그 근처에 위치할 수 있다. 이 설비는 배치, 준 연속 또는 연속 배양으로 고밀도 미생물 기반 조성물을 생산한다.

본 발명의 미생물 성장 설비는 미생물 기반 산물이 사용될 위치(예를 들어, 바나나 과수원)에 위치할 수 있다. 예를 들어, 미생물 성장 설비는 사용 위치로부터 300, 250, 200, 150, 100, 75, 50, 25, 15, 10, 5, 3 또는 1 마일 미만일 수 있다.

미생물 기반 산물이 통상적인 미생물 생산의 미생물 안정화, 보존, 저장 및 수송 공정에 의존하지 않고 지역적으로 생성될 수 있기 때문에, 훨씬 더 높은 밀도의 미생물이 생성될 수 있어서, 현장 적용에 사용하기 위해 더 적은 부피의 미생물 기반 산물을 필요로 하거나, 원하는 효능을 달성하기 위해 필요한 경우 훨씬 더 높은 밀도의 미생물의 적용을 가능하게 한다. 이를 통해 규모가 축소된 생물 반응기(예컨대, 더 작은 발효 용기, 더 적은 양의 출발 물질, 영양소 및 pH 조절제)가 시스템을 효율적으로 만들고 세포를 안정화시키거나 배양 배지로부터 분리할 필요가 없도록 할 수 있다. 미생물 기반 산물의 현지 생산은 또한 산물에 성장 배지가 포함되는 것을 촉진한다. 배지는 현지 사용에 특히 적합한, 발효 중에 생성된 제제를 함유할 수 있다.

현지에서 생산된 고밀도의 강력한 미생물 배양물은 한동안 공급망에 남아 있는 것보다 현장에서 더 효과적이다. 본 발명의 미생물 기반 산물은 발효 성장 배지에 존재하는 대사 산물 및 영양소로부터 세포가 분리되는 전통적인 산물에 비해 특히 유리하다. 운송 시간이 단축되면 현지 수요에 따라 필요한 시간과 양으로 신선한 배치의 미생물 및/또는 그 대사 산물을 생산하고 배송할 수 있다.

본 발명의 미생물 성장 설비는 미생물 자체, 미생물 대사 산물 및/또는 미생물이 성장하는 배지의 다른 성분을 포함하는 신선한 미생물 기반 조성물을 생산한다. 원하는 경우, 이 조성물은 고밀도의 생장 세포 또는 번식체, 또는 영양 세포 및 번식체의 혼합물을 가질 수 있다.

일 구현예에서, 미생물 성장 설비는 미생물 기반 산물이 사용될 장소(예를 들어, 바나나 과수원)의 예컨대 300 마일, 200 마일 또는 심지어 100 마일 내에 위치한다. 다른 구현예에서, 미생물 성장 시설은 운반이 용이하여 이동이 어려운 원격 지역(예컨대, 열대 우림)에 있는 적용 위치 간에 쉽게 이동할 수 있다.

유리하게는, 이에 따라서 특정 위치에서 사용하기 위해 조성물을 맞출 수 있다. 미생물 기반 조성물의 제형 및 효능은 적용 시 특정 현지 조건, 예컨대 어떤 토양 유형, 식물 및/또는 작물이 처리되고 있는지; 조성물이 적용되는 계절, 기후 및/또는 시기; 및 어떤 모드 및/또는 적용률이 사용되는지 등에 따라 맞춤화될 수 있다.

유리하게는, 분산된 미생물 성장 설비는, 업스트림 가공 지연, 공급망 병목 현상, 부적절한 저장 및 예컨대 실행 가능한 높은 세포 수 제품과 세포가 원래 성장했던 연관 배지 및 대사 산물의 적시 배송과 적용을 방해하는 기타 우발 상황 등으로 인해 제품 품질이 저하되는, 원거리 산업 규모의 생산자에게 의존하는 현 문제에 대한 해결책을 제공한다.

나아가, 조성물을 현지에서 생산함으로써, 그 제형과 효능이 특정 지점 및 적용 시점에 존재하는 조건에 따라 실시간으로 조정될 수 있다. 이는 중앙 위치에서 미리 제조되고 예컨대 주어진 위치에 대해 최적이 아닐 수 있는 정해진 비율과 제형을 갖는 조성물에 비해 이점을 제공한다.

이 미생물 성장 설비는 미생물 기반 산물을 맞춤화할 수 있는 능력으로 인해 제조 다양성을 제공하여 목적지 지역과의 시너지 효과를 개선한다. 유리하게는, 바람직한 구현예에서, 본 발명의 시스템은 자연 발생의 지역 미생물 및 그의 대사 부산물의 능력을 활용한다.

개별 용기의 배양 시간은 예컨대 1 내지 7일 이상일 수 있다. 배양 산물은 임의의 다양한 방법으로 수확할 수 있다.

현지 생산 및 예컨대 발효로부터 24 시간 이내의 배송의 결과로서 순수한 고밀도의 세포 조성물 및 실질적으로 낮은 운송 비용이 얻어진다. 보다 효과적이고 강력한 미생물 접종원의 개발이 급속히 발전할 것이라는 전망을 감안할 때, 소비자는 미생물 기반 산물을 신속하게 제공할 수 있는 이 능력의 혜택을 크게 누릴 수 있다.

실시예

예시를 위해 제공된 아래 실시예에 의해 본 발명 및 그것의 많은 장점이 더 잘 이해될 것이다. 아래 실시예는 본 발명의 방법, 적용, 구현예 및 변형의 일부를 예시한다. 이는 본 발명을 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다. 본 발명과 관련하여 다수의 변경 및 수정이 이루어질 수 있다.

실시예 1: 피키아(Pichia spp.)의 고체 상태 발효

바이오매스 생산을 위해 쌀 기반 배지가 사용된다. 약 200g의 쌀을 600 ㎖의 GUY 배지(글루코스, 요소 및 효모 추출물, pH 5.71) 또는 250 ㎖의 농축 GY 배지(글루코스 및 효모 추출물, pH 5.69) 및 물과 혼합한다. 배지는 스테인리스 스틸 팬에 1~2 인치 정도 두께의 층으로 펴지고 살균된다.

살균 후 팬에 종자 배양물을 접종한다. 선택적으로, 예컨대 염 및/또는 당밀, 전분, 글루코스 및 수크로스와 같은 탄소원을 포함하는 추가 영양소가 미생물 성장을 향상시키기 위해 첨가될 수 있다.

그 후, 종자 배양물을 기질 표면에 분무하거나 피펫팅하고, 트레이를 밀폐된 반응기에서 25~35℃ 사이에서 배양한다. 주변 공기를 반응기를 통해 펌핑하여 온도를 안정화시킨다. 2~5일 동안의 배양으로 피키아 1 g 당 1 × 10⁸ 내지 1 × 10¹² 세포를 생산할 수 있다.

효모 및 이의 임의의 성장 부산물(예컨대, 효소, 용매 및/또는 바이오 계면활성제)를 세척하고, 선택적으로 추가 정제와 함께, 액체 형태로 이용될 수 있거나, 효모와 기질이 균질화되고 선택적으로 건조될 수 있다.

실시예 2: 피키아(Pichia spp.)의 심부 발효

발효 온도와 pH는 중요하지 않지만, 일반적으로 온도는 약 25~37℃, 바람직하게는 약 25~30℃ 사이여야 한다. pH 수준은 약 3.0 내지 약 5.0, 바람직하게는 약 3.5 내지 약 4.5 범위여야 한다. 발효 중 pH 안정화는 필요하지 않지만, pH가 3.0 아래로 떨어지면 이를 3.5~4.0으로 올리는 것이 좋다.

필요한 경우, 발효 동안 pH의 제어 또는 유지는 수동으로 또는 염기를 첨가하기 위한 자동 pH 제어기를 사용하는 것과 같이 당 업계에 통상적인 자동 기술을 사용하여 달성될 수 있다. pH 조절에 사용되는 바람직한 염기는 NaOH 및 KOH를 포함하지만, 이것으로 국한되지는 않는다.

NYDB(물 1 리터당 영양 브로스, 10 g, 효모 추출물, 8g, 글루코스 20 g), PDB(감자 덱스트로스 브로스), ME(맥아 추출물)과 같은 복합 배지 및 글루코스, 수크로스, 소르비톨, 당밀 등과 같은 다양한 탄소원이 보충된 화학적으로 정의된 배지 모두 발효에 의해 피키아를 생산하는 데 사용할 수 있다.

그러나, 필요한 경우, 아래에 나열된 세 가지 주요 구성 성분만 사용하여 배지 비용을 더욱 줄일 수 있다.

시약	농도(g/L)	중량(g)
효모 추출물	5	5,000
글루코스	30	30,000
요소	1	1,000

전형적인 성장 시간은 48 시간 내지 72 시간이고, CFU 농도는 6~10억 세포/㎖이다.기성 배지는 많은 응용 분야에서 최종 산물이다. 그러나, 필요한 경우, 효모 세포는 원심 분리, 여과 또는 침전으로 수확될 수 있다. 생성된 효모 페이스트(습식 바이오매스)는 저장 중 보관 기간을 연장하기 위해 염, 글리세롤, 락토오스, 트레할로스, 수크로스, 아미노산을 첨가하여 보존할 수 있다.

실시예 3: 푸사리움 옥시스포룸에 대한 성장 억제 시험

ATCC로부터 입수한 푸사리움 옥시스포룸(Fusarium oxysporum)의 성장을 억제하는 능력에 대해 여러 처리법을 조사하였다. 처리제에는 피키아 아노말라(Pichia anomala), 피키아 아노말라 돌연변이 균주(UV 광선 하에서 30분 및 추가 선택), 1% SLP 치료제 및 피키아 옥시덴탈리스(Pichia occidentalis)가 포함되었다.

처음에, F. 옥시스포룸을 한천 플레이트에서 성장시키고, 한 방울의 처리제로 처리하고 억제 영역을 관찰하였다. 도 1~2는 각각 SLP 및 P. 아노말라에 대한 억제 영역을 보여준다.

다음으로, 시험 유기체를 플라스크 내의 2일된 F. 옥시스포룸 액체 배양물에 첨가하였다. 플라스크 #1은 푸사리움만 있는 대조군 플라스크이었다(도 3). 플라스크 #2에는 P. 아노말라의 접종원 하나가 포함되어 있으며, 다음 7일 동안 변화가 기록되었다. 플라스크 #3에서, P. 아노말라를 3일 동안 매일 첨가하고(10% 접종원), 결과를 기록하였다. 플라스크 #4에서, 원리 증명을 위해 10% SLP가 추가되었다. 플라스크 #5에서, 1% SLP를 첨가하고, 3일 후에 결과를 관찰하였다.

플라스크 #6에서, P. 옥시덴탈리스를 3일 동안 매일 첨가하고(10% 접종원), 결과를 기록하였다. 플라스크 #7에서, 돌연변이 P. 아노말라를 3일 동안 매일 첨가하고(10% 접종원), 결과를 기록하였다.

접종 후 매일 배양물로부터 현미경 슬라이드를 준비하였다. 플라스크에서 처리 3일 후, 샘플을 한천 플레이트에 플레이팅하여 푸사리움 성장을 관찰하였다.

결과

트리코데르마, P. 아노말라, SLP, 돌연변이 P. 아노말라 및 P. 옥시덴탈리스를 포함한 모든 처리는 F. 옥시스포룸에 대한 억제 효과를 가졌다. 트리코데르마는 F. 옥시스포룸과 자원 경쟁을 했기 때문에 그 미래 성장을 늦추었지만, F. 옥시스포룸 자체에 직접적인 영향을 미치지는 않았다.

SLP 처리

10% SLP로 처리한 배양물의 색상은 거의 하얗게 변했고, F. 옥시스포룸 균사는 SLP에 의해 파괴되었다. 1% SLP로 3회 처리하면 균사가 파괴되었으나(도 4A~B), 포자에 강한 영향을 미치지 않았다. 이것은 P. 아노말라보다 약간 더 잘 작용했다.

P. 아노말라 처리

P. 아노말라는 F. 옥시스포룸 균사의 세포벽을 파괴하는 물질을 분비하는 것으로 여겨졌다. 이것은 균사에 대한 강한 억제 효과가 있었다(도 5~7). 돌연변이 P. 아노말라는 유사한 효과를 보였지만, 다소 빠르고 강했다(도 8A~B).

P. 옥시덴탈리스 처리

P. 옥시덴탈리스는 균사와 포자 모두에서 푸사리움에 대한 가장 강력한 살균 효과를 나타냈는데, 이는 현미경과 한천 플레이트상에서 관찰되었다. 두 가지 다른 유형의 억제 분자를 분비하는 것으로 여겨졌다: 그 중 하나는 푸사리움의 세포벽을 파괴하고, 다른 하나는 포자로부터 새로운 진균 균사의 형성 및 발달을 억제한다(도 9~12).

Claims

하나 이상의 피키아(Pichia spp.) 효모 및/또는 이의 하나 이상의 성장 부산물을 포함하되, 하나 이상의 피키아가 P. 옥시덴탈리스(P. occidentalis), P. 아노말라(P. anomala) 및 이들의 돌연변이로부터 선택되는, 살진균 조성물.
제1항에 있어서, 피키아 효모가 P. 옥시덴탈리스 및/또는 P. 아노말라의 돌연변이이고, 돌연변이가 피키아 효모의 균주, 유전적 변이체 또는 아형인, 살진균 조성물.
제1항에 있어서, 토양 처리제로서 제형화된, 살진균 조성물.
제3항에 있어서, 선택적으로 물에 용해될 수 있는 건조 분말 또는 건조 과립으로서 제형화된, 살진균 조성물.
제1항에 있어서, 농축액으로서 제형화된, 살진균 조성물.
제1항에 있어서, 피키아 효모의 성장 및 살진균 미생물 성장 부산물의 생산을 증진시키기 위한 영양소를 추가로 포함하는, 살진균 조성물.
제1항에 있어서, 그 안에서 하나 이상의 피키아 효모가 생산되는 성장 배지를 추가로 포함하는, 살진균 조성물.
식물에서 진균 감염을 방제 및/또는 예방하는 방법으로서, 이 방법이 살진균 조성물을 식물 및/또는 그 주변 환경에 적용하는 단계를 포함하되, 살진균 조성물이 하나 이상의 피키아(Pichia spp.) 효모 및/또는 이의 하나 이상의 성장 부산물을 포함하는 방법.
제8항에 있어서, 하나 이상의 피키아 효모가 P. 옥시덴탈리스(P. occidentalis) 및 이의 돌연변이, P. 아노말라(P. anomala) 및 이의 돌연변이, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는, 방법.
제8항에 있어서, 살진균 조성물을 적용하는 단계가 살진균 조성물을 식물의 뿌리와 직접 접촉시키는 것을 포함하는, 방법.
제8항에 있어서, 살진균 조성물을 적용하는 단계가 살진균 조성물을 식물이 성장하는 토양에 적용하는 것을 포함하는, 방법.
제8항에 있어서, 살진균 조성물을 적용하는 단계가 살진균 조성물을 식물의 뿌리, 몸통, 줄기 및/또는 관다발계에 주사하는 것을 포함하는, 방법.
제8항에 있어서, 살진균 조성물이 관개 시스템을 이용하여 식물 및/또는 주변 환경에 적용되는, 방법.
제8항에 있어서, 질소, 인, 칼륨, 단백질, 탄소 및 미량 영양소로부터 선택되는 하나 이상의 식물 영양소 공급원과 함께 살진균 조성물이 식물 및/또는 그 주변 환경에 적용되는, 방법.
제8항에 있어서, 살진균 조성물이 적용되는 식물이 진균 병원체 또는 환경 스트레스 요인으로부터의 감염으로 인해 면역 건강이 손상된, 방법.
제8항에 있어서, 하나 이상의 성장 부산물이 바이오 계면활성제, 효소 및/또는 킬러 독소를 포함하는, 방법.
제8항에 있어서, 식물이 푸사리움(Fusarium) 진균에 감염된 작물 식물인, 방법.
제17항에 있어서, 식물이 푸사리움 시듦병(Fusarium wilt) 또는 파나마병(Panama disease)에 감염된 무사(Musa spp.) 식물인, 방법.
제17항에 있어서, 식물이 코페아(Coffea spp.) 식물인, 방법.
제17항에 있어서, 식물이 F. 아베나세움(F. avenaceum), F. 부비게움(F. bubigeum), F. 쿨모룸(F. culmorum), F. 그라미네아룸(F. graminearum), F. 랑세티애(F. langsethiae), F. 옥시스포룸(F. oxysporum), F. 프로리페라툼(F. proliferatum), F. 스포로트리키오이드(F. sporotrichioides), F. 포애(F. poae), F. 레세움(F. reseum), F. 솔라니(F. solani), F. 트리신크툼(F. tricinctum), F. 베리티실리오이데스(F. verticillioides), F. 비르굴리포름(F. virguliforme) 및 F. 자일라리오디데스(F. xylariodides) 중 하나 이상에 의해 감염된, 방법.
제8항에 있어서, 바이오 계면활성제 조성물을 식물 및/또는 그 주변 환경에 적용하는 단계를 추가로 포함하되, 바이오 계면활성제 조성물이 하나 이상의 당지질(glycolipids) 및/또는 리포펩티드(lipopeptides)를 포함하는, 방법.
제21항에 있어서, 조성물이 소포로리피드(sophorolipid)를 포함하는, 방법.
제21항에 있어서, 바이오 계면활성제 조성물이 살진균 조성물의 효모와 접촉하지 않는 방식으로 바이오 계면활성제 조성물의 적용이 수행되는, 방법.
제23항에 있어서, 바이오 계면활성제 조성물이 주사기를 사용하여 식물의 관다발계에 주사되는, 방법.
제21항에 있어서, 바이오 계면활성제 조성물이 식물이 자라는 토양에 적용되는, 방법.
식물에서 푸사리움 감염을 방제하는 방법으로서, 이 방법이 바이오 계면활성제 조성물을 식물 및/또는 그 주변 환경에 적용하는 단계를 포함하되, 바이오 계면활성제 조성물이 소포로리피드 바이오 계면활성제를 포함하는 방법.
제26항에 있어서, 바이오 계면활성제 조성물이 주사기를 사용하여 식물에 주사되는, 방법.
제26항에 있어서, 바이오 계면활성제 조성물이 식물이 자라는 토양에 적용되는, 방법.
식물에서 푸사리움 감염을 방제하는 방법으로서, 이 방법이 제1항 내지 제6항의 살진균 조성물을 식물 및/또는 그 주변 환경에 적용하는 단계; 및 소포로리피드 바이오 계면활성제를 포함하는 바이오 계면활성제 조성물을 식물 및/또는 그 주변 환경에 적용하는 단계를 포함하는 방법.
농산물에서 푸사리움 감염을 방제 및/또는 예방하는 방법으로서, 이 방법이 제1항 내지 제6항의 살진균 조성물을 농산물 및/또는 그 주변 환경에 적용하는 단계; 및/또는 소포로리피드 바이오 계면활성제를 포함하는 바이오 계면활성제 조성물을 농산물 및/또는 그 주변 환경에 적용하는 단계를 포함하는 방법.
제30항에 있어서, 살진균 조성물 및/또는 바이오 계면활성제 조성물이 수확 전에 농산물에 적용되는, 방법.
제30항에 있어서, 살진균 조성물 및/또는 바이오 계면활성제 조성물이 수확 후에 농산물에 적용되는, 방법.
제30항에 있어서, 농산물이 잎(foliage), 과일 또는 채소인, 방법.
제30항에 있어서, 농산물이 옥수수 이삭인, 방법.