本発明の実施形態が本明細書中で示され、記載されているが、このような実施形態はほんの一例として提供されるものであることは、当業者に明らかであろう。多くの変形、変更、および置き換えは、本発明から逸脱することなく、当業者によって想到され得る。本明細書に記載される本発明の実施形態の様々な代案が利用され得ることを理解されたい。
農業は、人間の健康に対する潜在的なリスクを伴う環境破壊に最も貢献している人間活動の一つである。農業活動は、土地の侵食、栄養素の枯渇、酸性化、塩化、圧密、化学的汚染を引き起こし、土壌を中程度から高度に劣化させる。特に、従来の農法では、作物の収量を向上させるために、合成肥料や農薬の使用に大きく依存している。これらの製品は主に農業分野で使用されるが、林業、家庭菜園、およびレクリエーションの分野でも使用されている。これらの化学汚染物質は、その生産と使用の両方において環境リスクを引き起こす可能性がある。過剰に使用されると、土壌中の必須栄養素のバランスが崩れ、土壌微生物叢や土壌動物相に悪影響を及ぼす可能性があり、最終的には農業に適さない土地になってしまうかもしれない。
私たちの社会は現在、より持続可能な生産システムを求めており、いくつかの国の規制の枠組みは、作物の形質を改善するための遺伝子組み換えの使用を受け入れていない。さらに、多くの化学物質が今後数年間で市場から撤去される予定である(Sessitsch et al.,2018;Timmusk et al.,2017)。このような消費者の圧力は、多くの合成化合物の撤退や、規制環境により課される最大残留基準値の引き下げに有利に働いている。例えば、人や環境の健康に悪影響を及ぼすことが明らかになっているため(温室効果ガス、地球温暖化、水質汚染、土壌中の生物窒素固定の減少、土壌の生物多様性と遺伝資源の損失など)、窒素系肥料や農薬の使用を制限および削減するための規制が世界的に増加している。さらに、合成農薬の開発と登録にかかるコストが高騰しており、新しい化学物質の開発と発売が大幅に減少している。
この問題に対処する1つの可能な方法は、重要な栽培品種の生産性と収量をより効果的に改善するために、農業のための微生物技術を使用することである(Timmusk et al.,2017)。植物に付随する微生物叢は、ここ数十年で広範囲に調査されており(Sessitsch et al.,2018)、コロニー化した微生物叢は、植物の成長の速度と程度を決定する上で基本的な役割を果たし、ある場合には、生存に必要な栄養素と条件を提供し、および/または、植物の発達と環境上の課題に対する応答を直接刺激することが示されている。植物圏における微生物のコロニー化は、発芽から始まり、植物のライフサイクル全体を通じて継続し、植物の表面全体に広がり、根の浸出物からの高い栄養素と水分の供給により微生物の成長に適した環境を作り出す根圏に集中することが示されている(Bais et al.,2006)。さらに、多様な芳香族化合物の根の浸出物は、特定の微生物の成長を阻害する一方で、他の微生物の増殖を刺激し、根圏を選択的な環境にすることが実証されている(Badri et al.,2013、Ledger et al.,2012、Sasse et al.,2018)。さらに、微生物叢の関連するメンバーは、植物の発育を通じて起こる根の浸出物組成の変化に反応し、植物の成長に重要な異化機能を発現する(Chaparro et al.2013)。逆に、微生物のコロニー化によって根の浸出物の流れやパターンが変化することもあり、宿主との間に継続的なコミュニケーションが成立していることが示唆される(Bais et al.,2006)。植物と、害または感染の兆候を引き起こすことなくその内部組織をコロニー化する微生物との間には、より親密な関係が構築されている(Sturz et al.,2000)。これらの内部寄生菌微生物は、植物の根、茎、葉、種子、果実、塊茎、および根粒に見られる多数の多様な細菌を含む(Ryan et al.,2008)ことが示されている(Rosenblueth and Martinez-Romero,2006)。通常、植物成長促進細菌(PGPB)として知られている有益なまたは相利共生の細菌は、植物の根圏および内部組織(Lugtenberg and Kamilova,2009)だけでなく、通常、植物圏として知られている葉および茎の表面にも頻繁にコロニーを形成しており、ここでの微生物集団は着生微生物と呼ばれている。
植物の成長を増加させるPGPBの能力は十分に確立されており、それは異なる分子メカニズム:例えば、栄養供給の改善(窒素固定、リン酸塩可溶化など)、植物のホルモンバランスの調節(オーキシン、サイトカイニン、一酸化窒素(NO)などの産生、またはACCの脱アミノ化を介して)、真菌、細菌、ウイルス、草食動物、および線虫によって引き起こされた植物防御の強化(全身抵抗性経路の誘導、および/または、抗菌性二次代謝産物、細胞外溶解酵素、界面活性剤、または揮発性有機化合物の産生などによって)、ならびに、非生物的ストレスに対する耐性の向上(塩害、干ばつ、高温および低温、重金属など)によって、進行することができる(Dimkpa et al.,2009;Kloepper et al.,2004;LugtenbergおよびKamilova、2009;Ledger et al.,2016;Timmermann et al.,2017;Vacheron et al.,2013;Van Loon、2007;Yang et al.,2009)。この文脈で、PGPBは微生物接種剤として人気を博しており、最近では多くの新製品が配合されている(PCT/US2016/017204;US2016/0338360A1;US2016/0330976A1;US2017/0223967A1;US2018/0020677A1;Sessitsch et al,2018)。
植物関連細菌の効果による農業植物の形質の改善
過去20年間、通常の農業実践においてPGPBの接種が広く採用されてきた。しかし、連想的な植物-細菌相互作用の生態学、生理学、および生化学に関する科学的知識が不足しているため、このバイオテクノロジーは産業的応用にはまだ不足している。この意味で、非マメ科作物へのPGPBの接種技術を強化するためには、接種した微生物の生理的状態、および/または、土壌中や貯蔵中の悪条件下での高い生存率などの、より幅広い理解を得る必要がある。同様に、細菌が農作物と共働する場合、植物の成長促進に関与する遺伝子の発現は有益な効果を得るための基本となる可能性がある。これらの遺伝子は、環境条件に応じてスイッチをオンまたはオフにして、農地での発現に影響を与える可能性があり、このことが、いくつかの細菌が、実験室で制御された環境下では植物の成長を改善するが、圃場(フィールド)条件では頻繁に失敗し、または他の事例で示されるように、変動的な結果を示す理由を説明することができる(Baez-Rogelio et al.,2017)。
植物-PGPB相互作用の重要性にもかかわらず、これらの微生物のいくつかの能力のみが、植物の成長促進および保護と明確かつ直接的に関連している。例えば、植物の成長の律速となる無機栄養素の可溶化、大気中の窒素を固定する能力、植物の根による栄養素の供給と取り込みの刺激、およびオーキシンならびに/またはエチレン、ジベレリン、サイトカイニン、揮発性有機化合物(VOC)、および他の代謝産物などのホルモンの産生を通じた植物の調節機構の調節などが、植物の育成と関連している。
通常、農業植物は複数のストレスに同時にさらされる。ストレス要因が農業システムの機能性/生産性に有害な影響を与えるため、根圏微生物の役割は、植物が不利な条件で繁栄するのを助ける上で重要である(Barea,2015)。生存または繁殖するための戦略として、ストレスを受けた植物は、植物の形態、生理機能、トランスポーター活性、根の浸出プロファイルに変化をもたらし、ストレス緩和能力を持つ微生物を補充することができる。しかしながら、ストレス状況下での植物と微生物の相互作用に関わるメカニズムはあまり理解されていない(Barea,2015)。この理解は、植物の適応メカニズムを最適化するためのバイオテクノロジー戦略を設計すること、および作物のストレス緩和のための土壌微生物の能力を向上させることに関連している(Pozo et al.,2010)。
とりわけ、塩害、干ばつ、栄養不足、高温および低温、病気および害虫などの多様な種類のストレスは、根圏における植物と微生物の相互作用を変化させ、農業の生産性に深刻な影響を与えかねない。例えば、世界の多くの陸地では、干ばつ、塩害問題、および高温などにより乾燥度が徐々に高まっている。とりわけ、干ばつは、世界の食糧生産を最も脅かす非生物的ストレスの一つであり、2050年までに地球上の耕作地の50%超で作物に深刻な植物成長の問題を引き起こすと予想されている(Ngumbi and Kloepper,2016)。一方、塩害は農業におけるもう一つの大きな制約であり、世界の灌漑地の約20%、100を超える国々で影響を与えている。この割合は、自然現象、慣行農法、および地球規模の気候変動により増加している。塩害を被った土壌は、塩分量、塩の種類、存在するナトリウムの量、および土壌のアルカリ度によって、塩、塩-ナトリウム土壌、ナトリウムに分けられる。塩害土壌の種類によって特徴が異なるため、管理の仕方も変わってくる。1995年には、灌漑地の塩化により、世界全体で約120億米ドルの年間収入の損失が発生したと推定されている。さらに、水の利用可能性の低下は、主に気候条件の変化、利用可能な真水源の誤用および過剰使用、および塩水源の使用(海洋由来または内陸の高導電率源の両方であり、および主に真水の利用可能性の制限によって誘発される)によって生じるものであり、このせいで、非生物的な塩ストレスは、現在の農学的手順に非常に関連する問題となっている。
浸透圧ストレッサー(塩害および干ばつ)に対処するために、植物は、主に水の取り込み能力と蒸散速度の微調整、およびストレスによって引き起こされる活性酸素種(ROS)の過剰生産を克服するための抗酸化機構の活性化を含む、多くの適応メカニズムを開発しなければならない。水分とROSのバランスを維持することは、PGPBによる接種で改善される可能性があり、これは多様な特定のメカニズム:i)-細胞浸透圧制御(プロリン、グリシン、ベタイン、可溶性糖、ピニトール、およびマンニトールなどの適合性溶質の蓄積に関連する)、ii)-イオン恒常性(カリウム、ナトリウム、カルシウムの絶妙なバランスとその比率の維持に基づく)、iii)-抗酸化防御(有害な活性酸素種(ROS)の生成を補う)、およびiv)-光合成能力の維持を通じて作用することができる。根系構造の変化も、植物が干ばつに耐えるために持つ他の重要な適応形質の一つである。大豆、ヒヨコ豆、および小麦などのいくつかの作物では、PGPBの接種と耐乾性との間に良好な相関関係があることが報告されている(Ngumbi and Kloepper,2016)。そのため、水に関連する問題の解決策を見つけることに改めて関心が寄せられている。特に、干ばつと塩ストレスに対する植物の耐性を高め、水資源の利用が限られた中で食糧需要を満たす作物の成長強化に貢献する解決策を見つけることが求められている。PGPBを用いた植物の塩ストレス耐性の向上は、この制限を克服するのに役立つ有望な戦略として浮上しているが、塩ストレス下での植物-PGPB相互作用に焦点を当てた報告はわずかしかない(Ledger et al.,2016;Pinedo et al.,2015)。その結果、微生物を接種した植物は、植物の水分状態をより適切に制御することができ、水不足の条件下でも高い蒸散速度と光合成速度を得ることができる。トウモロコシの根に接種されたBacillus megaterium株は、塩条件下で根の吸水能力を向上させた(Marulanda et al.,2010)。同様の習性は、Pantoea agglomeransをトウモロコシの根に接種した場合にも観察された(Gond et al.,2015)。さらに、塩ストレス下では、Azospirillum sp.を接種することで、レタスの品質と貯蔵寿命を向上させる(Fasciglione et al.,2015)。
乾燥は、高温により植物に非生物的ストレスを与える。高温に対する植物の反応は複雑であり、生理学的、分子的、および生化学的なレベルでの変化と、一連の複雑なシグナル伝達、および植物の成長、生産性、ならびに穀物の品質と収量の制限につながる遺伝子発現の変化とを含む(Vejan et al.,2016)。具体的には、熱ストレスは、タンパク質の変性および凝集、膜脂質の流動性、葉緑体やミトコンドリアの酵素の不活性化、タンパク質合成の阻害、および膜の完全性の喪失に影響を与える(Howarth,2005)。これらの損傷は最終的に、飢餓、成長の阻害、イオンフラックスの減少、毒性化合物、および活性酸素種(ROS)の生成につながる。高温による生産性および収量の低下を克服するために、PGPBの接種戦略による熱耐性の向上は、費用対効果の高いバイオテクノロジー・ツールであり、世界中の農家が採用できる可能性がある。例えば、植物成長促進性のPseudomonas sp.株AKM-P6と熱耐性のP.putida株cの接種は、高分子量タンパク質の合成により、高温ストレスに対するモロコシと小麦の苗の耐性をそれぞれ向上させ、細胞内代謝物のレベルも向上させた(Ali et al.,2009;Zulfikar Ali et al.,2011)。しかしながら、宿主特異性、有効期間の短さ、予測可能性の低さ、および/または環境条件下での接種剤の生存率の低さが問題となり、作物の熱およびその他の非生物的ストレスを軽減するための接種剤の適用に強い制限が生じるため、圃場条件下での微生物接種剤の有効性は依然として課題である(de Freitas and Germida,1992; Kaur et al.)。様々な気温や気候の地域、作付けシステム、および農学的管理条件の下で、実地試験における作物収量増加効果に対するPGPB接種の効果のいくつかの矛盾した結果が報告されている(Leggett et al.,2015,2017)。このように、作物収量の統計は、達成可能な収量(例えば、理論的/潜在的な収量との関連で)を裁定する環境要因の根本的な複雑さに加えて、物流上の制約、サンプリングに伴うコストの両方のため、堅実に取り組む必要がある。
植物関連細菌の合成コンソーシアム
植物刺激性微生物接種剤の圃場でのパフォーマンスを向上させるための有望な戦略は、単離した微生物が示す有効性の限界を克服する可能性のある合成微生物コンソーシアムの設計である。いくつかの研究では、結果として生じる植物の成長促進と生物学的防除の観点から、種子または植物に複数の有益な細菌の組み合わせを接種するほうが、単一の細菌種を接種するよりも、大きな可能性があることが報告されている(Kumar,2016; Sundaramoorthy et al.,2012)(Oliveira et al.,2009)。異なる植物成長促進細菌が植物宿主と相乗的に相互作用して、栄養素を供給したり、阻害生成物を除去したり、または成長を刺激したりすることが証明されているため、接種剤としてこのようなコンソーシアムを使用することは利点をもたらす可能性がある(Barea et al.,2002;Zoppellari et al.,2014)。さらに、それらは、代謝の相補性、捕食者の抑制、バイオフィルムの保護、および/またはクオラムセンシングを通じて、互いの生存を刺激することが分かっている。
栄養獲得に関して、合成コンソーシアムの優れたパフォーマンスの具体例としては、ヒヨコマメに対するSerratia marcescens(SF3)、Serratia spp.(ST9)、およびMesorhizobium ciceriの共接種が挙げられ、これは、単一の細菌株を接種した場合と比較して、灌漑および雨水条件下で、植物あたりの根粒数、根粒乾燥重量、植物あたりのさや数、穀物収量、タンパク質含量、および総クロロフィル含量が増加させた(Shahzad et al,2014)。一方、5種類の窒素固定細菌(Gluconacetobacter diazotrophicus、Herbaspirillum seropedicae、Herbaspirillum rubrisubalbicans、Azospirillum amazonense、およびParaburkholderia tropica)のコンソーシアムをサトウキビに接種することによって、単菌接種した植物と比較して、低~中レベルの化学肥料を使用した2つの土壌において、高い茎の生産量も示した(Oliveira et al.2009)。
Fusarium solaniによって引き起こされるチリ萎凋病(chili wilt disease)に対する保護、および、植物宿主における全身誘導抵抗性(ISR)反応の誘導という観点から、互換性のある根粒菌株であるPseudomonas fluorescens Pf1と組み合わせる際の、保護的な内部寄生菌株であるBacillus subtilis EPCO16およびBacillus subtilis EPC5の場合に示されるように、共接種したコンソーシアムを個々の菌株の適用と比較した場合にも、生物学的制御および誘導された植物防御は増強される。植物の防御酵素やフィトアレキシンの合成に関わる代謝経路を誘導することで、3つの細菌の組み合わせが、それぞれ別の菌株を添加するよりも効果的であることが示された(Sundaramoorthy et al.,2012)。さらに、病原菌Sclerotium rolfsiiに曝露されたヒヨコ豆植物の植物成長促進と防御誘導を目的として、蛍光性のPseudomonas aeruginosa(PHU094)、Trichoderma harzianum(THU0816)、およびMesorhizobium sp.(RL091)を別々に接種した場合と、組み合わせて接種した場合の比較を行った。その結果は、最も効果的な処理が、病原性の曝露の有無にかかわらず、PHU094、THU0816、およびRL091を組み合わせて適用することであることを実証した(Sigh et al.,2014)。
さらに、合成コンソーシアムの接種は、非生物的ストレスの条件下で、個々の菌株よりも効果的であることが証明されている。例えば、Pseudomonas putida(KT2440)、Sphingomonas sp.(OF178)、Azospirillum brasilense(Sp7)、およびAcinetobacter sp.(EMM02)を含む4つの互換性と乾燥耐性を持つPGPB株をトウモロコシ植物の成長促進剤として試験した。細菌コンソーシアムを接種した植物は、全般的に個々の細菌を接種した植物よりも優れており、この利点は、接種した種子が発芽前に乾燥ストレスを受けた場合にも観察され、乾燥地農業への応用における合成コンソーシアムの強い保護能力を示した(Molina-Romero et al.,2017)。加えて、いくつかのPGPB形質を有するPseudomonas putida(NBRIRA)とBacillus amyloliquefaciens(NBRISN13)を、ヒヨコマメの干ばつストレスを改善するための相乗効果について評価し、これは、コンソーシアムを接種した植物では、個々のPGPBの効果と比較して、植物成長パラメータが有意に高いことが示された(Kumar,2016)。
一般に、単離された微生物は、トマト植物から単離されたAeromonas、Pseudomonas、Bacillus、およびEnterobacter株について(Vaikuntapu et al.,2014)、および異なる稲の品種から得られたAzospirillum株について(Chamam et al.,2013)示されているように、a)有益な効果に比して宿主範囲が制限されていること、b)環境条件の変化に対する回復力が低いこと((Mahmood et al.,2016)で検討されている)、c)在来の微生物叢による拮抗または捕食に対する感受性が高いこと(Savka et al.,2002)、d)Mentha piperitaの成長を向上させる在来のPseudomonas 株と比較して実証されるように、在来の十分に適応した宿主微生物叢に関して競争力が低いこと(Santoro et al.,2015)から、植物成長促進作用に限界があると考えられる。さらに、根圏環境は、多くの補完的な機能を発現する単一の細菌よりも、互いに補完して植物の成長を促進する少数または単一の機能を保有する異なる微生物との結びつきを好む傾向がある(Vacheron et al.,2016)。
微生物接種剤の次世代
植物に有益な細菌を接種することは100年前からある技術であるという事実にもかかわらず、農業用の微生物ベースの技術は現在、農業生態系の保全に対する経済的コストと経済的利益のバランスに基づいて、農業生産を増加させるための最も革命的で環境に優しいバイオテクノロジーとして提起されている(Berninger et al.,2018;Cassan and Diaz-Zorita,2016;Dunham Trimmer,2017)。
一連の微生物接種剤が商業市場に登場しているが、作物へのPGPBの適用は、依然として実質的な技術的課題を暗に意味している。植物の成長を増強し、および/または環境ストレスに対する全身的な耐性を誘導するように設計された農業製品として、単離された微生物または合成コンソーシアムの有効性を制限するいくつかの要因が記載されている(土壌の種類、気候条件、作物の品種、細菌の遺伝子型、細菌単離体の有効性、接種剤の品質不良、または適切な接種技術または生産技術が制限されていることなどの不利な要因)。そのため、PGPBを用いた細菌製剤は、通常、圃場での適用において望ましい効果を得ることができず、普通は標準的な農業慣行とは相容れない(Bashan,1998;Bashan et al.,2014)。したがって、伝統的な農業および有機農業のための次世代の微生物技術は、これらの重大な現在の制限を克服しなければならない。本明細書に記載されている製剤と方法は、これらの限界を克服するものである。
改善された作物のパフォーマンスのための種子への微生物接種技術
持続可能で精密な農業のために、現在の課題は、より強固で効果的な生物学的接種剤(bioinoculant)を開発するために、微生物をよりよく管理することである。有益な微生物が作物に適用される目的にかかわらず、それらはその機能性を最適化して確実なものにする方法で適用されなければならない。いくつかの報告では、液体(スプレー塗布、ドレンチング、または根の浸漬用)または乾燥製剤((Barea,2015;O’Callaghan,2016)(およびその中の参考文献)などのPGPB微生物を送達するための様々な技術が示されている。しかし、これらのアプローチの多くは、必要とされる微生物接種物の量(特に大規模作物の場合)のため、および微生物の生存と機能を低下させる他の環境要因や運用上の要因(乾燥、高温、汚染、圃場の土壌微生物叢、微生物学的に適さない管理など)のため、大規模なシナリオでは経済的に効率的ではなく、実現可能ではない。生物学的接種剤の圃場での適用におけるよく知られている制限は以下の通りである:
農場での取扱品質:生産者にとっての大きな関心事は、接種剤の取り扱いを容易にすることと、可能であれば標準的な播種機を使って散布することに依存している。加えて、特殊な機械を使用した高品質の接種剤技術に対応するために、農場の慣習が変わることは珍しいことである(Date,2001)。
長期保存品質:接種剤は十分な有効期限を持っていなくてはならない。微生物技術を現在の農業流通システムにうまく組み込むためには、室温で1~2年が必要な場合が多い(Deaker et al.,2011)。
接種剤のパフォーマンス:微生物製剤は、生産、流通、保管、および農家への輸送中に安定していなければならず、とりわけ、農薬と比較して、主成分が生きていて変化しやすい場合には、安定していなければならない。微生物を、微生物学的に熟練していない農家が使用する手頃な製品に製剤化する場合、主に以下の理由で困難な作業となる:i)-正確な実験室条件下では、微生物株が最適に機能する可能性があり、野外条件下でも同様の結果が期待されるが、農場の条件は理想的ではない可能性がある。ii)-生物学的接種剤は通常、液体または固体の製剤であり、誤って保存された場合(例えば、高温または室温で)、または誤って混合または希釈された場合、微生物の生存率が低下し、圃場での有益な効果が低下する可能性がある。また、他の微生物による二次汚染は、元の生物学的接種剤に悪影響を及ぼし(Bashan et al.,2014;Mahmood et al.,2016)、最終的には作物にも悪影響を及ぼす可能性がある。
接種の方法:生物学的接種剤を種子に直接適用することは、土壌中および植物上での細菌の生存および効率に寄与する。いくつかの実施態様では、植物における微生物の有益な効果の有効性は、特定の生物学的および非生物学的要因(土壌の温度および水分、栄養素の存在、ならびにpHを含む)、製品の保存条件、およびその有効期間によって制限される(Calabi-Floody et al.,2018;Mahmood et al.,2016;Taylor et al.,1998)。
有益な微生物を種子の上に直接適用することは、土壌および/または植物への微生物接種物のコロニー化を促進するため、これらの欠点のいくつかを克服するための効率的なメカニズムとして提案されている。このように、有益な微生物を用いて直接種子処理することは、発育の初期段階で、およびそのライフサイクル全体を通じて、微生物による植物のコロニー化を助ける。一般的に、これらの方法は、様々な有益な微生物を種子に適用するための最良の選択肢として報告されている。しかし、それらは主に研究目的で記述されたものである(O’Callaghan,2016)(およびその中の参考文献)。微生物の種子接種に関するほとんどの研究は、農薬会社や種子会社によって開発されており、使用されている技術やプロセスはほとんど公開されておらず、「社内の知識」として保持されている(US2010/0154299A1;US2015/0289515A1;US2018/0064116A1;US2018/098483A1;US2018/0064116A1;US2018/0132486A1)。生物学的接種剤としてPGPBを使用する現在の種子処理は、以下のような手順を含む:
コーティング:正確な量の有効成分(細菌、農薬、殺菌剤など)を、液体媒体を使って種子表面に塗布し、種子の上に薄い層を作り、その形状を変えないようにする。大きく分けて2種類のコーティング:「膜コーティング」または「スラリーコーティング」がある。膜コーティングでは、ポリマーまたは接着材料(例えば、メチルセルロース、植物油またはパラフィン油、多糖類など)を用いて、接種物は水性の細胞懸濁液として塗布される。反対に、スラリーコーティングによる種子処理法では、接種剤は乾燥した粉末として配合されるか、特定の担体(一般的には、泥炭、木炭、褐炭、農家の堆肥など)に付着し、さまざまなシールを使って種子の外側に塗布される。膜コーティングは主に実験的に使用されていますが、スラリーコーティングは農場で広く使用されている。これらの方法は、圃場での再現性の不一致の問題を軽減することが証明されているが、市販の製剤では、種子の有効期間および細胞の生存率などの問題が依然として残っている(Calabi-Floody et al.,2018;Taylor et al.,1998;Taylor and Harman,1990)。
ペレット化:このプロセスは、種子を大きくし、標準サイズの球状ユニットを作ることを意図して、不活性物質の添加を含んでいる。この手順は、小さくて不規則な種子の形と大きさを変えることができ、精密な播種のための機械での取り扱いを容易にするため、精密農業の分野で人気を博している。種子のペレット化には、2つの主要な成分:バルキング(bulking)コーティング材料と結合剤がある。バルキング材料は、複数の異なる鉱物および/または有機物の混合物、あるいは単一の成分でもよい。第2の成分である結合剤は、コーティング材料を一緒に保持する。様々なデンプン、糖類、アラビアガム、粘土、セルロース、ビニルポリマーを含む多くの異なる化合物が結合剤として使用されている(O’Callaghan,2016;Taylor et al.,1998;Taylor and Harman,1990)(およびその中の参考文献)。
プライミング:この方法は、(液体ポリマーまたは接着剤を使用せずに)種子を水性懸濁液にあらかじめ決められた期間浸漬し、その後、発芽の開始を防ぐために種子を乾燥させることを含む。このプロセスにかかる労力を考えると、それは、野菜の種子などの低~中容量で高価値の作物に最も適している(O’Callaghan,2016;Taylor et al.,1998;Taylor and Harman,1990)。様々なプライミング技術のうち、任意の生物学的化合物を用いた水和は「バイオプライミング」と呼ばれる(Ashraf and Foolad,2005;Bennett and Whipps,2008b,2008a;Wright et al.,2003;Yadav et al.,2018)。
種子に対して微生物技術を実践する上での現在の限界
微生物技術、生物学的接種剤の製剤と実用的な視点についての包括的なレビューが発表されている(Bashan et al,2014)。著者は、送達システムの実施の改善、担体の詳細な評価、接種剤中の微生物の生存率の向上、接種剤製品の有効期間の増加、複数株の接種剤の使用、より低コストな技術の開発、移植作物のための苗床接種の実施などを考慮すれば、PGPB接種剤のための多くの最優先事項を注意深く分析して、克服しなければならないと報告した。近年では、最も一般的なバイオプライミング技術がレビューされた(O’Callaghan,2016)。網羅的ではないが、引用された研究は、微生物種子接種剤の商業的開発を制限する主要な制約を特定することで合意している。
今日まで、微生物接種物に基づく商業的に実行可能な種子処理を達成する前に、重要な技術的課題に取り組まなければならず、とりわけ、1)播種後の圃場の植物に対する所望のPGPB効果を最終的に得るために、種子処理、処理、および貯蔵のすべての段階を通じて、種子上の微生物接種物の有効な生存率、2)ハイドロプライミングおよびオスモプライミングなどの液体吸水に基づく技術で処理された種子は、発芽能力や活力として測定される貯蔵寿命が急速に低下することがよく知られているため、処理された後の種子の有効な生存率(Wang et al.,2018; Schwember and Bradford,2011; Hill and Cunningham,2007; Tarquis and Bradford,1992)、および3)異なる土壌タイプおよび環境条件でも成功裏に実現される、微生物接種剤と宿主植物との相互作用から得られる正の効果に取り組まなければならない。
バイオプライミングと種子処理の方法論:Microprime(商標)
典型的な種子のプライミングプロトコルは、必要なプライミング剤(無機塩および有機塩、ナノ粒子、植物成長調整物質および/または植物成長促進細菌)を含む任意の溶液に種子を浸し、その後、種子を再乾燥させる工程を含む。これにより、幼根の出現以外の発芽プロセスが開始される(Heydecker et al.,1973;Mahakham et al.,2017;McDonald,1999;Song et al.,2017;Wright et al.,2003)。浸透圧溶液を用いた種子プライミング(オスモプライミング)は、何十年も前から行われており(Heydecker et al.,1973)、現在では選択された高価値の園芸用種子において一般的な商習慣となっている。この概念は、穀物やマメ科の作物におけるハイドロプライミングにも拡張され、「農場での」プライミング技術が復活した(Harris et al.,2001)。近年では、いくつかの金属および炭素ベースのナノ粒子(例えば、AgNPs16、AuNPs5、CuNPs17,18、ZnNPs17,18、フラーレン22(fullerene22)および炭素23のナノチューブなど)が、いくつかの作物における種子の発芽、苗の成長、およびストレス耐性を促進するための種子プライミング剤として適用されている(Mahakham et al.,2017)。異なるプライミング技術(例えば、ハイドロプライミング、オスモプライミング、ナノプライミングなど)の中でも、この手順が微生物細胞を用いて行われる際に、種子内の内部空間は、細菌の接種およびコロニー化のための潜在的に理想的な条件を有している(McQuilken et al.,1998; Ashraf and Foolad,2005; Bennett et al.,2009; Tabassum et al.,2018; Wright et al.,2003)。
90年代初頭から、バイオプライミング方法は広範囲の作物に広く使用されており、環境に優しい農業技術として間違いなく認められている(O’Callaghan,2016;Taylor and Harman,1990)。時には、バイオプライミング技術は、種子の外側に、微生物全体、その浸出物、またはいくつかの生物学的に活性な化合物を適用するものと誤って定義されることがある(El-Mougy and Abdel-Kader,2008;Muller and Berg,2008;Song et al.,2017;Saber et al.,2012)。より正確には、バイオプライミングは、苗の出現率と均一性を促進し、および、植物の形質を改善することによって、生物学的要素(有益な微生物を種子に接種すること)と生理学的要素(種子の水和)を種子に組み込む。微生物を用いて処理された種子は、微生物を用いた種子処理を行っている間は細胞が生きている可能性があるため、添加した微生物のコロニー化と増殖が種子の内部で生じなければならない点で、他の生物学的種子処理とは根本的に異なる。しかしながら、これまでの文献では、その違いを詳細に説明しているものはほとんどない。具体的には、1)関連する時間枠(数ヶ月)を通じた種子内の生物学的薬剤(PGPB株またはコンソーシアム)の生存および/または増殖、2)処理後数ヶ月後の種子の有効期間と有効な発芽、3)種子を保存した関連時間後の有効な微生物の接種と植物との相互作用、4)経済的に実行可能な方法論(種子処理に必要な時間、投入物、エネルギーなどの関連要因を考慮したもの)で、拡張性があり、したがって従来の種子ビジネスモデルの中で実施可能なもの、についての結果や研究はまだ報告されていない。さらに、バイオオスモプライミングは、細菌コーティング手順と関連付けられる場合、発芽の均一性と植物の成長形質を大幅に向上させることが実証されている(Bennett et al.,2009;Raj et al.,2004;Sharifi,2011;Sharifi et al.,2011;Shariffi et al.,2012)。複数の研究者が、20分から数日までのインキュベーション時間を報告している(Bennett et al.,2009;Bennett and Whipps,2008b,2008a;Murunde and Wainwright,2018)。同様に、細胞懸濁液は、種子1グラム当たり105から109細胞の範囲であり、生物学的薬剤のタイプ(すなわち、胞子、内生胞子、または栄養細胞)に依存していた(Wright et al.,2003; Saber et al.,2012; Raj et al.,2004; Murunde and Wainwright,2018)。実際、バイオプライミングはさまざまな研究者によっていくつかの方法で実践され、説明されてきたが、いまだに曖昧なアプローチであり、探求と議論が必要である(Bennett et al.,2009;Callan et al.,1990,1991;Chakraborty et al.,2011;Mirshekari et al.,2012;Moeinzadeh et al.,2010;Raj et al.,2004;Reddy,2013;Sharifi,2011;Sharifi et al.,2011;Sharifi et al.,2012)。
最新技術によれば、キュウリ植物で免疫性を引き起こすためのBacillus sp.浸出物が、Songらによって説明された(Song et al.,2017)。このアプローチは、方法と範囲の両方において、いくつかの誤解を招く結果となっている。なぜなら、それは、1)細菌接種物またはそれ由来の植物成長促進剤を使用せず、代わりに、ペプチドをベースとした化合物によって、種子が生体刺激されている;2)種子発芽の初期の休眠後の段階で、微生物またはその浸出物を胚に接触させるために、生きた微生物を種子の中に組み込んでいない;3)生物学的薬剤(例えば、シクロジペプチド)が種子に入って、植物の胚の初期段階(果皮が破れる前)でPGP効果(遺伝子発現の変化)を引き起こしたかどうかを確認していない;4)経時的な植物免疫トリガーのエリシターの安定性について知らせていないからである。この最後の問題は、商業的に実現可能な農業用微生物技術が、現在の農業流通システムに適合するためには、比較的長い期間(例えば、6ヶ月超)にわたって安定していなければならないため、特に重要である。加えて、この参照された研究で使用された生物学的プライミング剤は、経時的に特に不安定であり、生物学的および非生物学的環境要因(例えば、温度、pH、他の微生物による生分解活性など)によって変化しやすい。
Serratia plymuthica株HRO-C48は、種子への接種手順のための生物学的薬剤としても報告されている(Muller and Berg,2008)。この研究では、ペレット化、膜コーティング、バイオオスモプライミングの3つの異なる技術を比較することを試みた。種子処理と保存の直後に種子あたりの細胞数を測定したにもかかわらず、著者らは、農業分野で商業的に実現可能な製品の有効期間を正確に定量化することができなかった。実際、HRO-C48株の生存率は、極めて短い保存期間(30日)に測定されただけであった。著者らが報告したその他の曖昧なトピックは、1)種子浸漬のために高い初期細胞密度が調整されたこと、2)生物学的薬剤の存在下での種子の長いインキュベーション時間(12時間と報告されている)が使用されたことから、バイオプライミングの最適化手順に依存する。確かに、このような態様はすべて、この方法を工業的および商業的に実施するための実行可能なパラメータではないことが多い(Muller and Berg,2008)。
種子の内部に合成微生物製剤を組み込むことを指摘した他のいくつかの著作物も、最新技術で報告された。例えば、米国特許出願第2016/0338360A1および米国特許出願第2016/0330976A1は、有益な細菌を含む種子に言及している。これらの参照された著作物の両方に提示された方法は、最終的に所望の微生物を含む種子を得るために、花や植物の異なる部分を直接接種することに基づいている(Mitter et al,2016a,2016b)。
本発明は、先に記載された問題点に直接取り組む、従来のバイオプライミング技術に代わる新しい、効果的で、信頼性の高い方法を提案するものである。Microprime(商標)と命名された提案された種子処理方法は、改善された植物形質および収量パフォーマンスを有する商業的種子を得るための、十分に設計され、計算され、実行され、および制御されたプロセスである。正確には、本発明は安定した微生物による種子処理方法に関するものであり、工業的に拡張可能なプロセスを通じて、植物に有益な細菌、および/または、微生物の合成コンソーシアム、その浸出物、および/または、その個別化された生体分子を種子の内部に組み込むものであり、この方法は、プロセスのコスト、時間、およびエネルギー、経時的な技術の安定性(植物の胚と接種剤の両方)、複数の土壌への適合性、異なる環境条件下での安定性、さらには農業投入物の従来の流通チェーンとの適合性を考慮している。この方法は、種子内の浸透性を高める界面活性剤、および/または種子内の微生物のコロニー化を促進する栄養素の群、および/または細菌内生胞子形成を促進する補助試薬に加えて、特定量の有益な微生物または微生物の合成コンソーシアム、および/または、その浸出物、および/または、その個別化された生体分子を補充した浸透活性液体培地の水溶液中での、種子の制御された、経済的かつ迅速な吸水を含む。生物学的薬剤の生存、胚の遺伝子改変、処理済み種子の有効期間の延長は、Microprime(商標)種子技術によって保証されている。最後に、今回報告された新しい方法論では、プロセス全体に一定のチェックポイントが設けられており、再現性と信頼性の高い最終製品を提供している。チェックポイントのいくつかは、種子に対する分子プライミングの確認、発育、非生物的ストレス耐性、および病原体に対する防御反応に関連する遺伝子の特定のセットの発現の測定を含む。
本発明は、植物の形質を可能にし、その収量を高めるための新しい戦略を提案する。この戦略は、以下に説明する特定の種子処理方法(Microprime(商標))の実施によって達成される、植物の種子における2つの効果に基づいている:
1.種子機能細菌へのローディング:現在の種子処理方法の実施により、内生胞子形成細菌および/または内生胞子が種子にロードされる。Microprime(商標)種子処理の結果、図1および図4に示すように、種子果皮とそのアリューロン細胞層との間に位置する間隙中に、内生胞子形成細菌および/または内生胞子が種子に割り当てられる。種子に組み込まれる内生胞子形成細菌および/または内生胞子は、植物の根圏を効果的にコロニー化する能力を持ち、および、窒素固定能力および/またはリン酸可溶化能力および/または植物ホルモン合成能力を持つ菌株に対応する。選択された細菌の内生胞子変換能力と種子内への割り当てにより、Microprime(商標)種子処理後および全商業的保管期間中の安定性が保証される。このプロセスは、時間内の細菌細胞数によって確認される(例1-5)。
2.植物遺伝子発現の調節:これは、Microprime(商標)の種子処理プロセス中に選択された細菌および/または細菌浸出物の作用によって達成され、細菌および/または細菌浸出物は、種子の中に入り込み、胚に到達して、全身誘導耐性(IST)および/または全身誘導抵抗性(ISR)および/または植物発育プログラムを引き起こすことができる。これらの3つのプロセスにより、植物は非生物的ストレス(熱、干ばつ、塩分など)に耐え、生物学的ストレス(病原菌の攻撃)に抵抗し、および根系を強化して栄養素と水の獲得を増強し、植物のパフォーマンスを直接向上させることができる。この効果は、前述のプロセスに関与する主要な遺伝子のqRT-PCRによる転写分析で確認される(実施例11)。
本発明が価値を持ち、実際に産業規模で適用可能であるためには、この方法がコスト効率が良く、拡張可能であることが必要である。本発明のような種子処理プロセスでは、時間、入力、およびエネルギーを必要とする複数の工程がある。提案されている方法と発明は、種子処理の処理コストと時間を可能な限り低くすることを最優先事項としている。Microprime(商標)法は、種子の吸水を20分~16時間未満で行いつつ、種子処理プロセスを室温(20~24℃)で行う際に効果的なものにすることを目指している。後者を実現するのは簡単なことではない。なぜなら、Microprime(商標)種子処理後の種子内の細菌、内生胞子形成細菌、および/または内胞が望ましい最小数であることに加えて、細菌が時間の経過とともに安定して生存し続けることが必要であるため、Microprime(商標)種子処理を行っていない従来の種子と同じように、種子(製品として)は保管、包装、物流、および播種のプロセスを経ても影響を受けることがないからである。
提案された方法論は、前もって消毒された種子を、栄養素、界面活性剤、および塩を含む種子処理培地(以下、マイクロプライミング溶液)に浸漬することからなる。図2は、種子処理プロセスを描いたプロセス図を示す。
細菌種子処理の安定性
種子内の細菌の経時的な安定性は、単純でもなく、対処すべき明らかな問題でもない。我々が提案する種子処理方法(Microprime(商標)種子処理)を用いて細菌を種子に組み込む際、トウモロコシ種子の場合、細菌が位置する種子内の場所を図4に示す。
図4Aでは、Microprime(商標)種子処理後に赤色蛍光タンパク質(RFP)でマークされた細菌が留まっているトウモロコシ種子内の空間を理解することができる(ピンク色の線維)。この場所は、胚乳と胚を外層から隔てている、種子の果皮と種子のアリューロン細胞層との間の空間である。この場所は、ある種の微生物が限られた期間快適に過ごすことができる場所であり、その後、利用可能な栄養素の枯渇により必然的に細胞が死滅するか、または、ある種の特定の微生物の場合、内生胞子形成(endosporulation)のプロセスを開始する(Firmicutes,ProteobacteriaおよびActinobacteria Phylumからの細菌)。前述の場所に蓄積することの利点は、他の微生物または脱水などの微生物の即時的な完全性に影響を与える可能性のある外的要素から微生物が保護されることである。
栄養不足による長期間の生存率の問題に取り組むためには、それに対処する細菌の種類によって方法論が変わってくる。ある条件下で(主に実現可能性のリスクを感じるシナリオで)、増殖を停止し、内生胞子と呼ばれる物理的な状態に入る能力を持つ細菌がいる。内生胞子として、細菌は、長期間にわたって栄養素を摂取しない休眠状態のシナリオに入る。内生胞子を生成する能力を持つ、主にFirmicutes、ProteobacteriaおよびActinobacteria Phylumからの細菌について、Microprime(商標)溶液は特定の塩で補充され、種子に組み込まれると、細菌がこの休眠状態に入るように仕向ける。後者を行うことで、種の中の細菌の生存率を長期的に確実なものにすることができる。水分と栄養素のある好条件の場所で内生胞子が再度見られるとき(例えば、種まき時)、それは、活性細菌状態(栄養細胞)に戻り、正常な機能と栄養生殖を開始する。
別の戦略は、種子処理プロセスを実行している間に細菌に転換を迫るのではなく、Microprime(商標)溶液に内生胞子を直接補充することである。後者は、Microprime(商標)の種子処理後に見られる種子あたりの内生胞子の観点で、より良い収量を示した。
次の表1は、内生胞子に転換する能力のために、この提案された新規の種子処理の特別な関心対象となっているいくつかの細菌属を示している。
Bacillus属の細菌は、内生胞子形成能力を持つ最も豊富な細菌の一つであり、PGPB形質を持つ複数のBacillus株の広範な研究も存在する。種子内で細菌を十分に増殖させるためには、Microprime(商標)溶液に、選択した細菌と特に相性の良い栄養素を補充するか、あるいは、種子に組み込むべき所望の細菌の内生胞子をMicroprime(商標)溶液に直接添加することが必要である。種子胚の生物学的プライミング
本開示の方法は、先に説明したように設計された細菌組成物による植物種子の処理(Microprime(商標)種子処理)を企図している。このような処理は、細菌の組み込みを可能にするために種子の浸透圧を採用することができ、化学的プライミング剤を種子に導入するためにSmithらによって最初に記載された処理は、現在オスモプライミングと呼ばれている。しかし、本開示の方法は、休眠中の種子への細菌集団の組み込みに適応されており、休眠が終了し、適切な環境または農学的条件が発芽の第1段階を誘発すると、胚の直接的な生物学的プライミングを通じて、出現する小植物の早期の条件付けを行うことを目的としている。この新規なアプローチは、生物学的プライミングを生成するように設計された従来の細菌製剤に対して、前例のない利点を提供する。なぜなら、組み込まれた細菌は休眠種子内で保護され、それ自体またはその浸出物の作用によって、可能な限り初期の発育段階から胚の永続的なプライミングを生成するように好都合に配置されるからである(実施例11)。さらに、処理された種子は、操作、栄養添加剤、防腐剤、または灌漑に関する追加要件なく、かつ、害虫または植物病害の制御剤に関する不適合の制限もなく、標準的な農学的慣行に従って、通常の輸送、貯蔵、コーティングペレット化、および播種処理に晒される。したがって、本明細書に記載される方法(Microprime(商標)種子処理)は、種子のバイオプライミング(Mahmood et al.,2016)からの明確な利点も提供している。なぜなら、その方法は、種子の事前発芽、および、貯蔵生存率を低下させ、操作および処理の実現性を制限する休眠停止反応を含むからである(実施例5および6)。
加えて、本開示の方法は、微生物の成長のためのリアクターとして親植物を使用して、または植物の性器官を接種することによって、種子を接種すると以前に報告された方法とは異なる(Mitter et al.,2016a; Mitter et al.,2016b)。このような方法は、最終的に種子に組み込むことができる細菌の種類に本質的な偏りがあることを暗に意味している。なぜなら、成功する接種剤は、植物の標的器官または組織内で生存し、内在性微生物と競合し、自ら種子の内部空間にアクセスできなければならないからである。本明細書で提示されるMicroprime(商標)戦略は、内部寄生能力または組織の生存に妨げられることはない。なぜなら、人工的に組み込まれた細菌は内部共生体である必要はなく、成熟した植物の防御反応に直面する必要もなく、または、内部寄生微生物群を凌駕する必要もないが、植物の分子プライミングを生成するために、十分に長く生存するか、その浸出物が植物の胚に到達できることが必要なだけであるからである。
我々は、上記の固有の利点および差別化される特徴により、本開示の方法は、細菌植物成長刺激に関与する技術の当業者にとって自明ではないと考えている。実際、この戦略を成功させるためには、ある重要な条件が処理組成物の候補となる細菌によって満たされなければならず、これは、植物成長促進微生物の標準的な配合では必ずしも考慮されていない。第一に、細菌組成物は、種子内での競争および/または拮抗作用を避けるために、上述の有効性と互換性の基準を用いて設計されなければならない。これらの効果がないことは、組成物を製剤化する前に実験的に評価されなければならない。種子内在化(Seed internalization)は、設計された組成物に含まれる各細菌について評価されなければならず、飽和曲線を決定し、貯蔵時間および種子処理手順の間の細菌の生存を決定する(図5、実施例1~5)。さらに、種子内部組織の分析も、所望の細菌の存在と生存率、および他に対する各構成株の相対的な存在度を評価するために実施しなければならない(図4、実施例1~5)。
植物材料はさらに、特定の細菌組成物で処理する前に条件付けされなければならない。種子は、Microprime(商標)種子処理の有効性を決定する間、バックグラウンドノイズを排除するために、殺菌されてもよい。
Microprime(商標)が発生したら、処理された種子に対する有益な細菌の影響を確認するために、病原体間の防御、非生物的ストレス耐性、および発育に関連するマーカー遺伝子の転写分析を決定しなければならない(実施例11)。この分析は、種子の休眠段階後、ならびに、種子の果皮および胚乳の破裂および幼根の出現の前に行われなければならない。休眠種子の以前の細菌処理に起因する発育中の胚における転写変化の評価は、方法論の検証において重要な工程でもある。なぜなら、これは、プライミング効果の迅速な確認を提供し、その結果は、種子外部から発育中の植物組織への他の微生物へのアクセス、および/または、周囲の土壌あるいは成長基質の化学組成を含む、種子破裂後に現れる外部要因によっても影響されないからである。
本発明で提案された方法および組成物は、Microprime(商標)種子処理法にまとめることができ、この方法では、種子が、室温および短期間の種子浸漬で種子にロードされる細胞負荷を増加させるために、種子適合性細菌組成物、細菌適合性栄養素(非内生胞子形成細菌を使用する場合)、および界面活性剤を、ならびに内生胞子形成細菌の内生胞子への転換率を上昇させるために補充されたミネラルを含む生理食塩水に組み込まれる(図2)。
図3は、安定した微生物技術の種子処理を得るための本発明の方法論を示したものである。
改変された植物種子
一態様では、種子に組み込まれた微生物または微生物の浸出物を含む改変された植物種子が本明細書で提供される。いくつかの実施形態では、微生物または浸出物は、植物に有益な特性を付与する。いくつかの実施形態では、有益な特性は、植物の成長を改善する。いくつかの実施形態では、有益な特性は、植物の成長を改善した。いくつかの好ましい実施形態では、微生物は、内生胞子形成細菌またはその内生胞子である。
改変された植物種子に組み込まれた微生物または浸出物は、植物の成長を促進する様々な植物の特性を改善することができる。いくつかの実施形態では、微生物または浸出物は、植物成長効果を付与する。いくつかの実施形態では、植物成長効果は、細胞の浸透圧制御、イオン恒常性、抗酸化防御、熱ストレス耐性、光合成能力の維持、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、植物成長効果は、細胞の浸透圧制御を含む。いくつかの実施形態では、植物成長効果は、イオン恒常性を含む。いくつかの実施形態では、植物成長効果は、抗酸化防御を含む。いくつかの実施形態では、植物成長効果は、熱ストレス耐性を含む。いくつかの実施形態では、植物成長効果は、光合成能力の維持を含む。いくつかの実施形態では、植物成長効果は、全身誘導抵抗性を引き起こすことである。いくつかの実施形態では、植物成長効果は、全身誘導耐性を引き起こすことである。
いくつかの実施形態では、種子に組み込まれた微生物または浸出物は、種子の発芽率を改善する。いくつかの実施形態では、種子の発芽率は、少なくとも約1%、少なくとも約2%、少なくとも約3%、少なくとも約4%、少なくとも約5%、少なくとも約10%、少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、または少なくとも約50%改善される。いくつかの実施形態では、種子の発芽率は、少なくとも約1%改善される。いくつかの実施形態では、種子の発芽率は、少なくとも約2%改善される。いくつかの実施形態では、種子の発芽率は、少なくとも約3%改善される。いくつかの実施形態では、種子の発芽率は、少なくとも約4%改善される。いくつかの実施形態では、種子の発芽率は、少なくとも約5%改善される。いくつかの実施形態では、種子の発芽率は、少なくとも約10%改善される。いくつかの実施形態では、種子の発芽率は、少なくとも約20%改善される。いくつかの実施形態では、種子の発芽率は、少なくとも約30%改善される。いくつかの実施形態では、種子の発芽率は、微生物または浸出物が組み込まれていない種子と比較して、改善される。
いくつかの実施形態では、種子に組み込まれた微生物または浸出物は、ストレス条件における植物の成長を改善する。いくつかの実施形態では、種子に組み込まれた微生物または浸出物は、干ばつ耐性を改善する。いくつかの実施形態では、改善された干ばつ耐性は、干ばつの時に成長する能力である。いくつかの実施形態では、植物の成長は、微生物または浸出物が組み込まれていない種子から成長した植物と比較して、干ばつの時に改善される。いくつかの実施形態では、植物の成長は、干ばつの条件において、少なくとも約1%、少なくとも約2%、少なくとも約3%、少なくとも約4%、少なくとも約5%、少なくとも約10%、少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、または少なくとも約50%改善される。
いくつかの実施形態では、植物の成長は、約1%~約50%改善される。いくつかの実施形態では、植物の成長は、約1%~約2%、約1%~約3%、約1%~約4%、約1%~約5%、約1%~約10%、約1%~約20%、約1%~約30%、約1%~約40%、約1%~約50%、約2%~約3%、約2%~約4%、約2%~約5%、約2%~約10%、約2%~約20%、約2%~約30%、約2%~約40%、約2%~約50%、約3%~約4%、約3%~約5%、約3%~約10%、約3%~約20%、約3%~約30%、約3%~約40%、約3%~約50%、約4%~約5%、約4%~約10%、約4%~約20%、約4%~約30%、約4%~約40%、約4%~約50%、約5%~約10%、約5%~約20%、約5%~約30%、約5%~約40%、約5%~約50%、約10%~約20%、約10%~約30%、約10%~約40%、約10%~約50%、約20%~約30%、約20%~約40%、約20%~約50%、約30%~約40%、約30%~約50%、または約40%~約50%改善される。いくつかの実施形態では、植物の成長は、約1%、約2%、約3%、約4%、約5%、約10%、約20%、約30%、約40%、または約50%改善される。いくつかの実施形態では、植物の成長は、少なくとも約1%、約2%、約3%、約4%、約5%、約10%、約20%、約30%、または約40%改善される。いくつかの実施形態では、植物の成長は、最大で約2%、約3%、約4%、約5%、約10%、約20%、約30%、約40%、または約50%改善される。いくつかの実施形態では、植物の成長は、微生物または浸出物で処理されていない種子から育てられた植物と比較して測定される。
植物の成長は、植物の一部の大きさを測定することによって測定されてもよい。植物の一部は、植物の種類に依存してもよい。例えば、植物の種子はレタス植物種子(例えば、Lactuca sativa)である場合、ロゼットのサイズが測定されてもよい。いくつかの実施形態では、果実の大きさは、植物の成長を測定するために使用される。いくつかの実施形態では、植物のシュートの重量は、植物の成長を測定するために使用される。いくつかの実施形態では、植物の根の重量は、植物の成長を測定するために使用される。いくつかの実施形態では、植物または植物の一部は、測定前に乾燥される。
いくつかの実施形態では、植物の成長は、所望の期間の後に測定される。いくつかの実施形態では、植物の成長は、約1週間後~約36週間後に測定される。いくつかの実施形態では、植物の成長は、約1週間後~約2週間後、約1週間後~約4週間後、約1週間後~約6週間後、約1週間後~約8週間後、約1週間後~約12週間後、約1週間後~約18週間後、約1週間後~約36週間後、約2週間後~約4週間後、約2週間後~約6週間後、約2週間後~約8週間後、約2週間後~約12週間後、約2週間後~約18週間後、約2週間後~約36週間後、約4週間後~約6週間後、約4週間後~約8週間後、約4週間後~約12週間後、約4週間後~約18週間後、約4週間後~約36週間後、約6週間後~約8週間後、約6週間後~約12週間後、約6週間後~約18週間後、約6週間後~約36週間後、約8週間後~約12週間後、約8週間後~約18週間後、約8週間後~約36週間後、約12週間後~約18週間後、約12週間後~約36週間後、または約18週間後~約36週間後に測定される。いくつかの実施形態では、植物の成長は、約1週間後、約2週間後、約4週間後、約6週間後、約8週間後、約12週間後、約18週間後、または約36週間後に測定される。いくつかの実施形態では、植物の成長は、少なくとも約1週間後、約2週間後、約4週間後、約6週間後、約8週間後、約12週間後、または約18週間後に測定される。いくつかの実施形態では、植物の成長は、最大で約2週間後、約4週間後、約6週間後、約8週間後、約12週間後、約18週間後、または約36週間後に測定される。いくつかの実施形態では、植物の成長は約7日後~約42日後に測定される。いくつかの実施形態では、植物の成長は、約7日後~約14日後、約7日後~約28日後、約7日後~約42日後、約14日後~約28日後、約14日後~約42日後、または約28日後~約42日後に測定される。いくつかの実施形態では、植物の成長は、約7日後、約14日後、約28日後、または約42日後に測定される。いくつかの実施形態では、植物の成長は、少なくとも約7日後、約14日後、または約28日後に測定される。いくつかの実施形態では、植物の成長は、最大で約14日後、約28日後、または約42日後に測定される。
いくつかの実施形態では、微生物または浸出物は、種子の内部に組み込まれる。いくつかの実施形態では、微生物または浸出物は、果皮の下の種子に組み込まれる。いくつかの実施形態では、微生物または浸出物は、果皮とアリューロン細胞層との間で種子に組み込まれる。いくつかの実施形態では、微生物または浸出物は、種子の胚に接触する。いくつかの実施形態では、微生物または浸出物は、種子の胚に接触しない。いくつかの実施形態では、微生物または浸出物は、種子の胚乳に接触する。いくつかの実施形態では、微生物または浸出物は、種子の胚乳に接触しない。いくつかの実施形態では、微生物または浸出物は、種皮と種子胚との間の間隙で種子に組み込まれる。いくつかの実施形態では、微生物または浸出物は、種子の果皮と種子のアリューロン細胞層との間の間隙に組み込まれる。
改変された植物種子は、任意の種類の植物種子であってもよい。いくつかの実施形態では、改変された種子は単子葉植物の種子である。いくつかの実施形態では、植物の種子は、トウモロコシ、小麦、イネ、大麦、ライ麦、サトウキビ、アワ、オート麦、またはモロコシの種子である。いくつかの実施形態では、植物の種子はトウモロコシの種子である。いくつかの実施形態では、植物の種子はトウモロコシ(Zea maize)の種子である。いくつかの実施形態では、改変された種子は双子葉植物の種子である。いくつかの実施形態では、種子は、大豆、綿、アルファルファ、豆、キノア、レンズ豆、ピーナッツ、レタス、トマト、またはキャベツの種子である。いくつかの実施形態では、種子はレタス(lettuce)の種子である。いくつかの実施形態では、種子はレタス(Lactuca sativa)の種子である。いくつかの実施形態では、種子はトマト(tomato)の種子である。いくつかの実施形態では、種子はトマト(Solanum lycopersicum)の種子である。いくつかの実施形態では、種子は遺伝子組換え生物(GMO)種子である。いくつかの実施形態では、種子は非GMO種子である。
種子に組み込まれる微生物または浸出物の量は、植物成長効果を植物に付与するために十分なレベルでなければならない。いくつかの実施形態では、種子に組み込まれる微生物の量は、約250コロニー形成単位(CFU)~約5,000CFUである。いくつかの実施形態では、種子に組み込まれる微生物の量は、約250CFU~約500CFU、約250CFU~約750CFU、約250CFU~約1,000CFU、約250CFU~約2,000CFU、約250CFU~約3,000CFU、約250CFU~約4,000CFU、約250CFU~約5,000CFU、約500CFU~約750CFU、約500CFU~約1,000CFU、約500CFU~約2,000CFU、約500CFU~約3,000CFU、約500CFU~約4,000CFU、約500CFU~約5,000CFU、約750CFU~約1,000CFU、約750CFU~約2,000CFU、約750CFU~約3,000CFU、約750CFU~約4,000CFU、約750CFU~約5,000CFU、約1,000CFU~約2,000CFU、約1,000CFU~約3,000CFU、約1,000CFU~約4,000CFU、約1,000CFU~約5,000CFU、約2,000CFU~約3,000CFU、約2,000CFU~約4,000CFU、約2,000CFU~約5,000CFU、約3,000CFU~約4,000CFU、約3,000CFU~約5,000CFU、または約4,000CFU~約5,000CFUである。いくつかの実施形態では、種子に組み込まれる微生物の量は、約250CFU、約500CFU、約750CFU、約1,000CFU、約2,000CFU、約3,000CFU、約4,000CFU、または約5,000CFUである。いくつかの実施形態では、種子に組み込まれる微生物の量は、少なくとも約250CFU、約500CFU、約750CFU、約1,000CFU、約2,000CFU、約3,000CFU、または約4,000CFUである。いくつかの実施形態では、種子に組み込まれる微生物の量は、最大で約500CFU、約750CFU、約1,000CFU、約2,000CFU、約3,000CFU、約4,000CFU、または約5,000CFUである。いくつかの実施形態では、少なくとも約500CFUが種子へ組み込まれる。いくつかの実施形態では、少なくとも約1000CFUが種子へ組み込まれる。
いくつかの実施形態では、種子に組み込まれる微生物または浸出物は、長期間にわたって保存安定性を有する。いくつかの実施形態では、保存安定性は、組み込まれる微生物または浸出物の植物成長促進効果が、長時間にわたって持続することを示す。いくつかの実施形態では、改変された種子は、約3ヶ月間から約36ヶ月間、保存安定性を有する。いくつかの実施形態では、改変された種子は、約3ヶ月~約6ヶ月、約3ヶ月~約9ヶ月、約3ヶ月~約12ヶ月、約3ヶ月~約15ヶ月、約3ヶ月~約18ヶ月、約3ヶ月~約21ヶ月、約3ヶ月~約24ヶ月、約3ヶ月~約30ヶ月、約3ヶ月~約36ヶ月、約6ヶ月~約9ヶ月、約6ヶ月~約12ヶ月、約6ヶ月~約15ヶ月、約6ヶ月~約18ヶ月、約6ヶ月~約21ヶ月、約6ヶ月~約24ヶ月、約6ヶ月~約30ヶ月、約6ヶ月~約36ヶ月、約9ヶ月~約12ヶ月、約9ヶ月~約15ヶ月、約9ヶ月~約18ヶ月、約9ヶ月~約21ヶ月、約9ヶ月~約24ヶ月、約9ヶ月~約30ヶ月、約9ヶ月~約36ヶ月、約12ヶ月~約15ヶ月、約12ヶ月~約18ヶ月、約12ヶ月~約21ヶ月、約12ヶ月~約24ヶ月、約12ヶ月~約30ヶ月、約12ヶ月~約36ヶ月、約15ヶ月~約18ヶ月、約15ヶ月~約21ヶ月、約15ヶ月~約24ヶ月、約15ヶ月~約30ヶ月、約15ヶ月~約36ヶ月、約18ヶ月~約21ヶ月、約18ヶ月~約24ヶ月、約18ヶ月~約30ヶ月、約18ヶ月~約36ヶ月、約21ヶ月~約24ヶ月、約21ヶ月~約30ヶ月、約21ヶ月~約36ヶ月、約24ヶ月~約30ヶ月、約24ヶ月~約36ヶ月、または約30ヶ月~約36ヶ月にわたって保存安定性を有する。いくつかの実施形態では、改変された種子は、約3ヶ月、約6ヶ月、約9ヶ月、約12ヶ月、約15ヶ月、約18ヶ月、約21ヶ月、約24ヶ月、約30ヶ月、または約36ヶ月にわたって保存安定性を有する。いくつかの実施形態では、改変された種子は、少なくとも約3ヶ月、約6ヶ月、約9ヶ月、約12ヶ月、約15ヶ月、約18ヶ月、約21ヶ月、約24ヶ月、または約30ヶ月にわたって保存安定性を有する。いくつかの実施形態では、改変された種子は、最大で約6ヶ月、約9ヶ月、約12ヶ月、約15ヶ月、約18ヶ月、約21ヶ月、約24ヶ月、約30ヶ月、または約36ヶ月にわたって保存安定性を有する。
いくつかの実施形態では、種子に組み込まれた微生物は、組み込み後に安定している。いくつかの実施形態では、微生物は、30日より長い間、6ヶ月より長い間、1年より長い間、または2年より長い間、安定している。いくつかの実施形態では、微生物は、30日より長い間、安定している。いくつかの実施形態では、微生物は、6ヶ月より長い間、安定している。いくつかの実施形態では、微生物は、1年より長い間、安定している。いくつかの実施形態では、微生物は、2年より長い間、安定している。
植物の種子に組み込まれる微生物またはその浸出物は、本明細書で提供される微生物のいずれか、または他の微生物であってもよい。いくつかの実施形態では、微生物(microorganism)は、微生物(microbe)である。いくつかの実施形態では、微生物は、内生芽胞形成微生物である。いくつかの実施形態では、微生物は、内生芽胞形成微生物またはその内生胞子である。いくつかの実施形態では、微生物は、本明細書で提供される微生物の内生胞子である。いくつかの実施形態では、微生物は、内生胞子形成細菌またはその内生胞子である。
細菌を組み込む方法
一態様では、1つ以上の微生物またはその浸出物を1つ以上の植物種子に組み込む方法が本明細書で提供される。いくつかの実施形態では、上記方法は、植物の種子を消毒する工程を含む。いくつかの実施形態では、上記方法は、1つ以上の微生物またはその浸出物を含む溶液と種子を接触させる工程を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、塩をさらに含む。いくつかの実施形態では、上記方法は、一定期間、種子を溶液とインキュベートする工程を含む。いくつかの実施形態では、一定期間は、所望の量の微生物またはその浸出物を植物の種子に入れるのに十分なものである。いくつかの実施形態では、上記方法は、所望の量の微生物またはその浸出物を種子に組み込む。
いくつかの実施形態では、上記方法は、塩を含む溶液に種子を接触させる工程を含む。任意の塩が使用されてもよい。いくつかの好ましい実施形態では、塩はNaClである。いくつかの実施形態では、塩は、NaCl、LiCl、KCl、MgCl2、CaCl2、NaBr、LiBr、KBr、MgBr2、CaBr2、NaI、LiI、KI、MgI2、またはCaI2である。いくつかの実施形態では、塩は、ナトリウム、リチウム、またはカリウムのイオンを含む。いくつかの実施形態では、塩はアルカリ金属イオンを含む。いくつかの実施形態では、塩はアルカリ土類金属イオンを含む。いくつかの実施形態では、塩は、ハロゲン化物イオンを含む。いくつかの実施形態では、塩は、アルカリまたはアルカリ土類のハロゲン化物塩である。いくつかの実施形態では、塩は、塩化物、臭化物、またはヨウ化物のイオンを含む。いくつかの実施形態では、塩は、硫酸塩、リン酸塩、炭酸塩、または硝酸塩である。
塩は、任意の適切な濃度で溶液中に存在してもよい。いくつかの実施形態では、溶液は約0.85%の塩(w/v)を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、約0.1%~約1.25%の塩(w/v)を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、約0.1%~約2.0%の塩(w/v)を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、約0.1%~約0.25%、約0.1%~約0.5%、約0.1%~約0.6%、約0.1%~約0.7%、約0.1%~約0.75%、約0.1%~約0.8%、約0.1%~約0.85%、約0.1%~約0.9%、約0.1%~約0.95%、約0.1%~約1%、約0.1%~約1.25%、約0.25%~約0.5%、約0.25%~約0.6%、約0.25%~約0.7%、約0.25%~約0.75%、約0.25%~約0.8%、約0.25%~約0.85%、約0.25%~約0.9%、約0.25%~約0.95%、約0.25%~約1%、約0.25%~約1.25%、約0.5%~約0.6%、約0.5%~約0.7%、約0.5%~約0.75%、約0.5%~約0.8%、約0.5%~約0.85%、約0.5%~約0.9%、約0.5%~約0.95%、約0.5%~約1%、約0.5%~約1.25%、約0.6%~約0.7%、約0.6%~約0.75%、約0.6%~約0.8%、約0.6%~約0.85%、約0.6%~約0.9%、約0.6%~約0.95%、約0.6%~約1%、約0.6%~約1.25%、約0.7%~約0.75%、約0.7%~約0.8%、約0.7%~約0.85%、約0.7%~約0.9%、約0.7%~約0.95%、約0.7%~約1%、約0.7%~約1.25%、約0.75%~約0.8%、約0.75%~約0.85%、約0.75%~約0.9%、約0.75%~約0.95%、約0.75%~約1%、約0.75%~約1.25%、約0.8%~約0.85%、約0.8%~約0.9%、約0.8%~約0.95%、約0.8%~約1%、約0.8%~約1.25%、約0.85%~約0.9%、約0.85%~約0.95%、約0.85%~約1%、約0.85%~約1.25%、約0.9%~約0.95%、約0.9%~約1%、約0.9%~約1.25%、約0.95%~約1%、約0.95%~約1.25%、または約1%~約1.25%の塩(w/v)を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、約0.1%、約0.25%、約0.5%、約0.6%、約0.7%、約0.75%、約0.8%、約0.85%、約0.9%、約0.95%、約1%、または約1.25%の塩(w/v)を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、少なくとも約0.1%、約0.25%、約0.5%、約0.6%、約0.7%、約0.75%、約0.8%、約0.85%、約0.9%、約0.95%、または約1%の塩(w/v)を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、最大で約0.25%、約0.5%、約0.6%、約0.7%、約0.75%、約0.8%、約0.85%、約0.9%、約0.95%、約1%、または約1.25%の塩(w/v)を含む。いくつかの実施形態では、溶液は約0.85%の塩(w/v)を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、約0.8%~約0.9%の塩(w/v)を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、約0.75%~約0.95%の塩(w/v)を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、約0.7%~約1%の塩(w/v)を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、約0.5%~約1.25%の塩(w/v)を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、約0.5%~約2%の塩(w/v)を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、0.1~0.2%、0.2~0.3%、0.3~0.4%、0.4~0.5%、0.5~0.6%、0.6~0.7%、0.7~0.8%、0.8~0.9%、0.9~1.0%、1.0~1.1%、1.1~1.2%、1.2~1.3%、1.3~1.4%、または1.4~1.5%の塩(w/v)を含む。
いくつかの実施形態では、溶液は追加の添加剤を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、ジメチルスルホキシド(DMSO)、1-ドデシルアザシクロヘプタン-2-オン、ラウロカプラム、1-メチル-2-ピロリドン(NMP)、オレイン酸、エタノール、メタノール、ポリエチレングリコール(Brij 35、58、98)、ポリエチレングリコールモノラウレート(例えば、Tween 20)、Tween 40(ポリオキシエチレン酸ソルビトールエステル)、Tween 60、Tween 80(非イオン性)、臭化セチルメチルアンモニウム(CTAB)、尿素、レシチン(大豆由来の固化脂肪酸)、キトサン、ポロキサマー188、ポロキサマー237、ポロキサマー338、ポロキサマー407、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、溶液は、ポリエチレングリコールモノラウレート(例えば、Tween 20)、ポロキサマー188、ポロキサマー237、ポロキサマー338、ポロキサマー407、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、溶液はポロキサマーを含む。いくつかの実施形態では、溶液は、ポリエチレングリコールモノラウレート(例えば、Tween 20)を含む。追加の添加剤は、任意の濃度で存在してもよい。いくつかの実施形態では、追加の添加剤は、最大で、溶液の約0.01%、0.05%、0.1%、0.125%、0.15%、0.2%、0.5%、または1%(v/v)を含む。いくつかの実施形態では、追加の添加剤は、溶液の約0.01%~約1%(v/v)を含む。いくつかの実施形態では、追加の添加剤は、溶液の約0.1%(v/v)を含む。
いくつかの実施形態では、溶液は追加の金属イオンを含む。いくつかの実施形態では、溶液は、マグネシウム、カルシウム、マンガン、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、溶液はマグネシウムを含む。いくつかの実施形態では、溶液はカルシウムを含む。いくつかの実施形態では、溶液はマンガンを含む。いくつかの実施形態では、溶液は、マグネシウムとカルシウムとを含む。いくつかの実施形態では、溶液は、マグネシウムとマンガンとを含む。いくつかの実施形態では、溶液は、カルシウムとマンガンとを含む。いくつかの実施形態では、溶液は、マグネシウムと、カルシウムと、マンガンとを含む。
いくつかの実施形態では、溶液は、微生物の1つ以上の栄養素を含む。いくつかの実施形態では、溶液は細菌の増殖培地を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、溶原培地(LB)、栄養ブロス、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、溶液は溶原培地を含む。いくつかの実施形態では、溶液は栄養ブロスを含む。
いくつかの実施形態では、溶液は微生物を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、約103~約1017のコロニー形成単位(CFU)/mLの微生物を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、約103~約104、約103~約105、約103~約106、約103~約107、約103~約108、約103~約109、約103~約1010、約103~約1012、約103~約1015、約103~約1017、約104~約105、約104~約106、約104~約107、約104~約108、約104~約109、約104~約1010、約104~約1012、約104~約1015、約104~約1017、約105~約106、約105~約107、約105~約108、約105~約109、約105~約1010、約105~約1012、約105~約1015、約105~約1017、約106~約107、約106~約108、約106~約109、約106~約1010、約106~約1012、約106~約1015、約106~約1017、約107~約108、約107~約109、約107~約1010、約107~約1012、約107~約1015、約107~約1017、約108~約109、約108~約1010、約108~約1012、約108~約1015、約108~約1017、約109~約1010、約109~約1012、約109~約1015、約109~約1017、約1010~約1012、約1010~約1015、約1010~約1017、約1012~約1015、約1012~約1017、または約1015~約1017のコロニー形成単位(CFU)/mLの微生物を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、約103、約104、約105、約106、約107、約108、約109、約1010、約1012、約1015、または約1017CFU/mLの微生物を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、少なくとも約103、約104、約105、約106、約107、約108、約109、約1010、約1012、または約1015CFU/mLの微生物を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、最大で約104、約105、約106、約107、約108、約109、約1010、約1012、約1015、または約1017CFU/mLの微生物を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、少なくとも106~107CFU/mLの微生物を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、1×103~1×104CFU/mL、1×104~1×105CFU/mL、1×105~1×106CFU/mL、1×106~1×107CFU/mL、1×107~1×108CFU/mL、1×108~1×109CFU/mL、1×109~1×1010CFU/mL、1×1010~1×1011CFU/mL、1×1011~1×1012CFU/mL、1×1012~1×1013CFU/mL、1×1013~1×1014CFU/mL、1×1014~1×1015CFU/mL、1×1015~1×1016CFU/mL、または、1×1016~1×1017CFU/mLの微生物を含む。
いくつかの実施形態では、溶液は、種子質量あたり所望の量の微生物を含んでいる。いくつかの実施形態では、溶液は、約103~約1017のコロニー形成単位(CFU)/グラムの種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、約103~約104、約103~約105、約103~約106、約103~約107、約103~約108、約103~約109、約103~約1010、約103~約1012、約103~約1015、約103~約1017、約104~約105、約104~約106、約104~約107、約104~約108、約104~約109、約104~約1010、約104~約1012、約104~約1015、約104~約1017、約105~約106、約105~約107、約105~約108、約105~約109、約105~約1010、約105~約1012、約105~約1015、約105~約1017、約106~約107、約106~約108、約106~約109、約106~約1010、約106~約1012、約106~約1015、約106~約1017、約107~約108、約107~約109、約107~約1010、約107~約1012、約107~約1015、約107~約1017、約108~約109、約108~約1010、約108~約1012、約108~約1015、約108~約1017、約109~約1010、約109~約1012、約109~約1015、約109~約1017、約1010~約1012、約1010~約1015、約1010~約1017、約1012~約1015、約1012~約1017、または約1015~約1017CFU/グラムの種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、約103、約104、約105、約106、約107、約108、約109、約1010、約1012、約1015、または約1017CFU/グラムの種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、少なくとも約103、約104、約105、約106、約107、約108、約109、約1010、約1012、または約1015CFU/グラムの種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、最大で約104、約105、約106、約107、約108、約109、約1010、約1012、約1015、または約1017CFU/グラムの種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は1010CFU/グラム未満の種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は109CFU/グラム未満の種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は108CFU/グラム未満の種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は1011CFU/グラム未満の種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は約105~約109CFU/グラムの種子を含む。
いくつかの実施形態では、溶液は、約103~約1017コロニー細胞/グラムの種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、約103~約104、約103~約105、約103~約106、約103~約107、約103~約108、約103~約109、約103~約1010、約103~約1012、約103~約1015、約103~約1017、約104~約105、約104~約106、約104~約107、約104~約108、約104~約109、約104~約1010、約104~約1012、約104~約1015、約104~約1017、約105~約106、約105~約107、約105~約108、約105~約109、約105~約1010、約105~約1012、約105~約1015、約105~約1017、約106~約107、約106~約108、約106~約109、約106~約1010、約106~約1012、約106~約1015、約106~約1017、約107~約108、約107~約109、約107~約1010、約107~約1012、約107~約1015、約107~約1017、約108~約109、約108~約1010、約108~約1012、約108~約1015、約108~約1017、約109~約1010、約109~約1012、約109~約1015、約109~約1017、約1010~約1012、約1010~約1015、約1010~約1017、約1012~約1015、約1012~約1017、または約1015~約1017細胞/グラムの種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、約103、約104、約105、約106、約107、約108、約109、約1010、約1012、約1015、または約1017細胞/グラムの種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、少なくとも約103、約104、約105、約106、約107、約108、約109、約1010、約1012、または約1015細胞/グラムの種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、最大で約104、約105、約106、約107、約108、約109、約1010、約1012、約1015、または約1017細胞/グラムの種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は1010細胞/グラム未満の種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は109細胞/グラム未満の種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は108細胞/グラム未満の種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は1011細胞/グラム未満の種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は約105~約109細胞/グラムの種子を含む。
いくつかの実施形態では、種子は、種子あたり所望の量の微生物を含んでいる。いくつかの実施形態では、溶液は、約103~約1017のコロニー形成単位(CFU)/種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、約103~約104、約103~約105、約103~約106、約103~約107、約103~約108、約103~約109、約103~約1010、約103~約1012、約103~約1015、約103~約1017、約104~約105、約104~約106、約104~約107、約104~約108、約104~約109、約104~約1010、約104~約1012、約104~約1015、約104~約1017、約105~約106、約105~約107、約105~約108、約105~約109、約105~約1010、約105~約1012、約105~約1015、約105~約1017、約106~約107、約106~約108、約106~約109、約106~約1010、約106~約1012、約106~約1015、約106~約1017、約107~約108、約107~約109、約107~約1010、約107~約1012、約107~約1015、約107~約1017、約108~約109、約108~約1010、約108~約1012、約108~約1015、約108~約1017、約109~約1010、約109~約1012、約109~約1015、約109~約1017、約1010~約1012、約1010~約1015、約1010~約1017、約1012~約1015、約1012~約1017、または、約1015~約1017CFU/種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、約103、約104、約105、約106、約107、約108、約109、約1010、約1012、約1015、または約1017CFU/種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、少なくとも約103、約104、約105、約106、約107、約108、約109、約1010、約1012、または約1015CFU/種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、最大で約104、約105、約106、約107、約108、約109、約1010、約1012、約1015、または約1017CFU/種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は1010未満のCFU/種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は109未満のCFU/種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は108未満のCFU/種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は1011未満のCFU/種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は約105~約109未満のCFU/種子を含む。
いくつかの実施形態では、種子は、種子あたりの所望の量の微生物を含んでいる。いくつかの実施形態では、溶液は約103~約1017細胞/種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、約103~約104、約103~約105、約103~約106、約103~約107、約103~約108、約103~約109、約103~約1010、約103~約1012、約103~約1015、約103~約1017、約104~約105、約104~約106、約104~約107、約104~約108、約104~約109、約104~約1010、約104~約1012、約104~約1015、約104~約1017、約105~約106、約105~約107、約105~約108、約105~約109、約105~約1010、約105~約1012、約105~約1015、約105~約1017、約106~約107、約106~約108、約106~約109、約106~約1010、約106~約1012、約106~約1015、約106~約1017、約107~約108、約107~約109、約107~約1010、約107~約1012、約107~約1015、約107~約1017、約108~約109、約108~約1010、約108~約1012、約108~約1015、約108~約1017、約109~約1010、約109~約1012、約109~約1015、約109~約1017、約1010~約1012、約1010~約1015、約1010~約1017、約1012~約1015、約1012~約1017、または約1015~約1017細胞/種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、約103、約104、約105、約106、約107、約108、約109、約1010、約1012、約1015、または約1017細胞/種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、少なくとも約103、約104、約105、約106、約107、約108、約109、約1010、約1012、または約1015細胞/種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、最大で約104、約105、約106、約107、約108、約109、約1010、約1012、約1015、または約1017細胞/種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は1010未満の細胞/種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は109未満の細胞/種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は108未満の細胞/種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は1011未満の細胞/種子を含む。いくつかの実施形態では、溶液は約105~約109未満の細胞/種子を含む。
いくつかの実施形態では、微生物は細菌である。いくつかの実施形態では、細菌は内生胞子形成細菌である。いくつかの実施形態では、上記方法は、内生胞子形成細菌の内生胞子形成を誘導する工程を含む。いくつかの実施形態では、種子に組み込まれた細菌は、内生胞子である。いくつかの実施形態では、溶液は、内生胞子形成を引き起こすために1つ以上の成分を含む。いくつかの実施形態では、溶液は、カリウム、硫酸第一鉄、カルシウム、マグネシウム、マンガン、またはそれらの組み合わせを含む。
いくつかの実施形態では、方法は、種子を殺菌する工程を含む。いくつかの実施形態では、方法は、種子の表面を殺菌する工程を含む。殺菌された表面を有する種子を生成する任意の方法が採用されてもよい。いくつかの実施形態では、種子はブリーチ溶液で殺菌される。いくつかの実施形態では、種子は、1つ以上の微生物を含有する溶液中に種子を浸す前に殺菌される。いくつかの実施形態では、種子は殺菌された種子である。いくつかの実施形態では、種子は殺菌された表面を有する。本明細書で使用されるように、「殺菌すること」、「殺菌された」、および関連する用語(例えば、「消毒すること」など)は、殺菌されたものの上に生存している微生物が実質的にないことを示す。いくつかの実施形態では、種子は、微生物を含む溶液中で種子をインキュベートする前に、殺菌される。いくつかの実施形態では、種子は、微生物を含む溶液中で種子をインキュベートした後に、殺菌される。いくつかの実施形態では、殺菌剤が種子の表面に添加される。
いくつかの実施形態では、殺菌または消毒された種子は、種子(例えば、種子の表面)上に生きている微生物を実質的に含まない。いくつかの実施形態では、無菌のまたは殺菌された種子は、種子上に1CFU未満、5CFU未満、10CFU未満、20CFU未満、30CFU未満、40CFU未満、または50CFU未満の微生物を含んでいる。
いくつかの実施形態では、植物の種子は、微生物を種子に組み込むのに十分な時間、微生物を含む溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、植物の種子は、約1分間~約960分間、内生胞子形成細菌またはその内生胞子を含む溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、植物は、約1分間~約5分間、約1分間~約10分間、約1分間~約20分間、約1分間~約60分間、約1分間~約240分間、約1分間~約960分間、約5分間~約10分間、約5分間~約20分間、約5分間~約60分間、約5分間~約240分間、約5分間~約960分間、約10分間~約20分間、約10分間~約60分間、約10分間~約240分間、約10分間~約960分間、約20分間~約60分間、約20分間~約240分間、約20分間~約960分間、約60分間~約240分間、約60分間~約960分間、または約240分間~約960分間、内生胞子形成細菌またはその内生胞子を含む溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、植物の種子は、約1分間、約5分間、約10分間、約20分間、約60分間、約240分間、または約960分間、内生胞子形成細菌またはその内生胞子を含む溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、植物の種子は、少なくとも約1分間、約5分間、約10分間、約20分間、約60分間、または約240分間、内生胞子形成細菌またはその内生胞子を含む溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、植物の種子は、最大で約5分間、約10分間、約20分間、約60分間、約240分間、または約960分間、内生胞子形成細菌またはその内生胞子を含む溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、植物の種子は、約1分間、内生胞子形成細菌またはその内生胞子を含む溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、植物の種子は、約5分間、内生胞子形成細菌またはその内生胞子を含む溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、植物の種子は、約10分間、内生胞子形成細菌またはその内生胞子を含む溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、植物の種子は、約20分間、内生胞子形成細菌またはその内生胞子を含む溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、植物の種子は、約60分間、内生胞子形成細菌またはその内生胞子を含む溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、植物の種子は、約240分間、内生胞子形成細菌またはその内生胞子を含む溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、植物の種子は、約960分間、内生胞子形成細菌またはその内生胞子を含む溶液とインキュベートされる。
いくつかの実施形態では、植物の種子は、約1分間~約960分間、微生物またはその浸出物を含む溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、植物は、約1分間~約5分間、約1分間~約10分間、約1分間~約20分間、約1分間~約60分間、約1分間~約240分間、約1分間~約960分間、約5分間~約10分間、約5分間~約20分間、約5分間~約60分間、約5分間~約240分間、約5分間~約960分間、約10分間~約20分間、約10分間~約60分間、約10分間~約240分間、約10分間~約960分間、約20分間~約60分間、約20分間~約240分間、約20分間~約960分間、約60分間~約240分間、約60分間~約960分間、または約240分間~約960分間、微生物またはその浸出物を含む溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、植物の種子は、約1分間、約5分間、約10分間、約20分間、約60分間、約240分間、または約960分間、微生物またはその浸出物を含む溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、植物の種子は、少なくとも約1分間、約5分間、約10分間、約20分間、約60分間、または約240分間、微生物またはその浸出物を含む溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、植物の種子は、最大で約5分間、約10分間、約20分間、約60分間、約240分間、または約960分間、微生物またはその浸出物を含む溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、植物の種子は、約1分間、微生物またはその浸出物を含む溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、植物の種子は、約5分間、微生物またはその浸出物を含む溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、植物の種子は、約10分間、微生物またはその浸出物を含む溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、植物の種子は、約20分間、微生物またはその浸出物を含む溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、植物の種子は、約60分間、微生物またはその浸出物を含む溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、植物の種子は、約240分間、微生物またはその浸出物を含む溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、植物の種子は、約960分間、微生物またはその浸出物を含む溶液とインキュベートされる。
いくつかの実施形態では、種子は所望の温度で、溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、種子は、約2~約40℃の温度で、溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、種子は、約2~約4℃、約2~約8℃、約2~約12℃、約2~約16℃、約2~約25℃、約2~約30℃、約2~約35℃、約2~約40℃、約4~約8℃、約4~約12℃、約4~約16℃、約4~約25℃、約4~約30℃、約4~約35℃、約4~約40℃、約8~約12℃、約8~約16℃、約8~約25℃、約8~約30℃、約8~約35℃、約8~約40℃、約12~約16℃、約12~約25℃、約12~約30℃、約12~約35℃、約12~約40℃、約16~約25℃、約16~約30℃、約16~約35℃、約16~約40℃、約25~約30℃、約25~約35℃、約25~約40℃、約30~約35℃、約30~約40℃、または約35~約40℃の温度で、溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、種子は、約2℃、約4℃、約8℃、約12℃、約16℃、約25℃、約30℃、約35℃、または約40℃の温度で、溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、種子は、少なくとも約2℃、約4℃、約8℃、約12℃、約16℃、約25℃、約30℃、または約35℃の温度で、溶液とインキュベートされる。いくつかの実施形態では、種子は、最大で約4℃、約8℃、約12℃、約16℃、約25℃、約30℃、約35℃、または約40℃の温度で、溶液とインキュベートされる。
いくつかの実施形態では、方法は、種子を乾燥させる工程を含む。いくつかの実施形態では、種子は、全種子水分の約10%まで乾燥される。いくつかの実施形態では、種子は、全種子水分の約5%~約25%まで乾燥される。いくつかの実施形態では、種子は、全種子水分の約5%~約8%、約5%~約10%、約5%~約12%、約5%~約15%、約5%~約20%、約5%~約25%、約8%~約10%、約8%~約12%、約8%~約15%、約8%~約20%、約8%~約25%、約10%~約12%、約10%~約15%、約10%~約20%、約10%~約25%、約12%~約15%、約12%~約20%、約12%~約25%、約15%~約20%、約15%~約25%、または約20%~約25%まで乾燥される。いくつかの実施形態では、種子は、全種子水分の約5%、約8%、約10%、約12%、約15%、約20%、または約25%まで乾燥される。いくつかの実施形態では、種子は、全種子水分の少なくとも約5%、約8%、約10%、約12%、約15%、または約20%まで乾燥される。いくつかの実施形態では、種子は、全種子水分の最大約8%、約10%、約12%、約15%、約20%、または約25%まで乾燥される。いくつかの実施形態では、種子は種子の発芽を防ぐために乾燥される。いくつかの実施形態では、種子は種子を植える前に発芽を防ぐために乾燥される。
微生物を組み込むための製剤
一態様では、微生物、内生胞子、またはその浸出物を種子内に組み込むための製剤が本明細書で提供される。いくつかの実施形態では、上記製剤は、1つ以上の微生物またはその内生胞子および塩を含む。1つ以上の微生物は、本明細書で提供される微生物またはその内生胞子のいずれかであり得る。いくつかの実施形態では、1つ以上の微生物は、1つ以上の内生胞子形成細菌またはその内生胞子を含む。いくつかの実施形態では、上記製剤は微生物浸出物を含む。浸出物は、本明細書で提供される微生物のいずれかからのものであってもよい。
いくつかの実施形態では、製剤は溶液である。いくつかの実施形態では、製剤は水溶液である。
いくつかの実施形態では、製剤は塩を含む。塩は、任意の適切な濃度で製剤中に存在してもよい。いくつかの実施形態では、製剤は約0.85%の塩(w/v)を含む。いくつかの実施形態では、製剤は、約0.1%~約1.25%の塩(w/v)を含む。いくつかの実施形態では、製剤は、約0.1%~約2.0%の塩(w/v)を含む。いくつかの実施形態では、製剤は、約0.1%~約0.25%、約0.1%~約0.5%、約0.1%~約0.6%、約0.1%~約0.7%、約0.1%~約0.75%、約0.1%~約0.8%、約0.1%~約0.85%、約0.1%~約0.9%、約0.1%~約0.95%、約0.1%~約1%、約0.1%~約1.25%、約0.25%~約0.5%、約0.25%~約0.6%、約0.25%~約0.7%、約0.25%~約0.75%、約0.25%~約0.8%、約0.25%~約0.85%、約0.25%~約0.9%、約0.25%~約0.95%、約0.25%~約1%約0.25%~約1.25%約0.5%~約0.6%、約0.5%~約0.7%、約0.5%~約0.75%、約0.5%~約0.8%、約0.5%~約0.85%、約0.5%~約0.9%、約0.5%~約0.95%、約0.5%~約1%、約0.5%~約1.25%、約0.6%~約0.7%、約0.6%~約0.75%、約0.6%~約0.8%、約0.6%~約0.85%、約0.6%~約0.9%約0.6%~約0.95%約0.6%~約1%、約0.6%~約1.25%、約0.7%~約0.75%、約0.7%~約0.8%、約0.7%~約0.85%、約0.7%~約0.9%、約0.7%~約0.95%、約0.7%~約1%、約0.7%~約1.25%、約0.75%~約0.8%、約0.75%~約0.85%、約0.75%~約0.9%、約0.75%~約0.95%、約0.75%~約1%、約0.75%~約1.25%、約0.8%~約0.85%、約0.8%~約0.9%、約0.8%~約0.95%、約0.8%~約1%、約0.8%~約1.25%、約0.85%~約0.9%、約0.85%~約0.95%、約0.85%~約1%、約0.85%~約1.25%、約0.9%~約0.95%、約0.9%~約1%、約0.9%~約1.25%、約0.95%~約1%、約0.95%~約1.25%、または約1%~約1.25%の塩(w/v)を含む。いくつかの実施形態では、製剤は、約0.1%、約0.25%、約0.5%、約0.6%、約0.7%、約0.75%、約0.8%、約0.85%、約0.9%、約0.95%、約1%、または約1.25%の塩(w/v)を含む。いくつかの実施形態では、製剤は、少なくとも約0.1%、約0.25%、約0.5%、約0.6%、約0.7%、約0.75%、約0.8%、約0.85%、約0.9%、約0.95%、または約1%の塩(w/v)を含む。いくつかの実施形態では、製剤は、最大で約0.25%、約0.5%、約0.6%、約0.7%、約0.75%、約0.8%、約0.85%、約0.9%、約0.95%、約1%、または約1.25%の塩(w/v)を含む。いくつかの実施形態では、製剤は約0.85%の塩(w/v)を含む。いくつかの実施形態では、製剤は、約0.8%~約0.9%の塩(w/v)を含む。いくつかの実施形態では、製剤は、約0.75%~約0.95%の塩(w/v)を含む。いくつかの実施形態では、製剤は、約0.7%~約1%の塩(w/v)を含む。いくつかの実施形態では、製剤は、約0.5%~約1.25%の塩(w/v)を含む。いくつかの実施形態では、製剤は、約0.5%~約2%の塩(w/v)を含む。いくつかの実施形態では、製剤は、0.1~0.2%、0.2~0.3%、0.3~0.4%、0.4~0.5%、0.5~0.6%、0.6~0.7%、0.7~0.8%、0.8~0.9%、0.9~1.0%、1.0~1.1%、1.1~1.2%、1.2~1.3%、1.3~1.4%、または1.4~1.5%の塩(w/v)を含む。
任意の塩が使用されてもよい。いくつかの好ましい実施形態では、塩はNaClである。いくつかの実施形態では、塩は、NaCl、LiCl、KCl、MgCl2、CaCl2、NaBr、LiBr、KBr、MgBr2、CaBr2、NaI、LiI、KI、MgI2、またはCaI2である。いくつかの実施形態では、塩は、ナトリウム、リチウム、またはカリウムのイオンを含む。いくつかの実施形態では、塩はアルカリ金属イオンを含む。いくつかの実施形態では、塩はアルカリ土類金属イオンを含む。いくつかの実施形態では、塩は、ハロゲン化物イオンを含む。いくつかの実施形態では、塩は、アルカリまたはアルカリ土類のハロゲン化物塩である。いくつかの実施形態では、塩は、塩化物、臭化物、またはヨウ化物のイオンを含む。いくつかの実施形態では、塩は、硫酸塩、リン酸塩、炭酸塩、または硝酸塩である。
いくつかの実施形態では、製剤は追加の添加剤を含む。いくつかの実施形態では、製剤は、ジメチルスルホキシド(DMSO)、1-ドデシルアザシクロヘプタン-2-オン、ラウロカプラム(laurocapram)、1-メチル-2-ピロリドン(NMP)、オレイン酸、エタノール、メタノール、ポリエチレングリコール(Brij 35、58、98)、ポリエチレングリコールモノラウレート(例えば、Tween 20)、Tween 40(ポリオキシエチレン酸ソルビトールエステル)、Tween 60、Tween 80(非イオン性)、臭化セチルメチルアンモニウム(CTAB)、尿素、レシチン(大豆由来の凝固脂肪酸)、キトサン、ポロキサマー188、ポロキサマー237、ポロキサマー338、ポロキサマー407、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、製剤は、ポリエチレングリコールモノラウレート(例えば、Tween 20)、ポロキサマー188、ポロキサマー237、ポロキサマー338、ポロキサマー407、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、製剤はポロキサマーを含む。いくつかの実施形態では、製剤は、ポリエチレングリコールモノラウレート(例えば、Tween 20)を含む。追加の添加剤は、任意の濃度で存在してもよい。いくつかの実施形態では、追加の添加剤は、最大で、製剤の約0.01%、0.05%、0.1%、0.125%、0.15%、0.2%、0.5%、または1%(v/v)を含む。いくつかの実施形態では、追加の添加剤は、製剤の約0.01%~約1%(v/v)を含む。いくつかの実施形態では、追加の添加剤は、製剤の約0.1%(v/v)を含む。
いくつかの実施形態では、製剤は追加の金属イオンを含む。いくつかの実施形態では、製剤は、マグネシウム、カルシウム、マンガン(managanese)、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、製剤はマグネシウムを含む。いくつかの実施形態では、製剤はカルシウムを含む。いくつかの実施形態では、製剤はマンガンを含む。いくつかの実施形態では、製剤は、マグネシウムとカルシウムとを含む。いくつかの実施形態では、製剤は、マグネシウムとマンガンとを含む。いくつかの実施形態では、製剤は、カルシウムとマンガンとを含む。いくつかの実施形態では、製剤は、マグネシウムと、カルシウムと、マンガンとを含む。
いくつかの実施形態では、製剤は、微生物のための1つ以上の栄養素を含む。いくつかの実施形態では、製剤は細菌増殖培地を含む。いくつかの実施形態では、製剤は、溶原培地(LB)、栄養ブロス、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、製剤は溶原培地を含む。いくつかの実施形態では、製剤は栄養ブロスを含む。
いくつかの実施形態では、製剤は、1つ以上の微生物の内生胞子形成(endosporulation)を促進するための追加の成分を含む。いくつかの実施形態では、製剤は、カリウム、硫酸第一鉄、カルシウム、マグネシウム、マンガン、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、製剤はカリウムを含む。いくつかの実施形態では、製剤は硫化鉄を含む。いくつかの実施形態では、製剤はカルシウムを含む。いくつかの実施形態では、製剤はマグネシウムを含む。いくつかの実施形態では、製剤はマンガンを含む。
いくつかの実施形態では、製剤は微生物を含む。いくつかの実施形態では、製剤は、約103~約1017のコロニー形成単位(CFU)/mLの微生物を含む。いくつかの実施形態では、製剤は、少なくとも1×106CFU/mLの微生物を含む。いくつかの実施形態では、製剤は、約103~約104、約103~約105、約103~約106、約103~約107、約103~約108、約103~約109、約103~約1010、約103~約1012、約103~約1015、約103~約1017、約104~約105、約104~約106、約104~約107、約104~約108、約104~約109、約104~約1010、約104~約1012、約104~約1015、約104~約1017、約105~約106、約105~約107、約105~約108、約105~約109、約105~約1010、約105~約1012、約105~約1015、約105~約1017、約106~約107、約106~約108、約106~約109、約106~約1010、約106~約1012、約106~約1015、約106~約1017、約107~約108、約107~約109、約107~約1010、約107~約1012、約107~約1015、約107~約1017、約108~約109、約108~約1010、約108~約1012、約108~約1015、約108~約1017、約109~約1010、約109~約1012、約109~約1015、約109~約1017、約1010~約1012、約1010~約1015、約1010~約1017、約1012~約1015、約1012~約1017、または約1015~約1017CFU/mLの微生物を含む。いくつかの実施形態では、製剤は、約103、約104、約105、約106、約107、約108、約109、約1010、約1012、約1015、または約1017CFU/mLの微生物を含む。いくつかの実施形態では、製剤は、少なくとも約103、約104、約105、約106、約107、約108、約109、約1010、約1012、または約1015CFU/mLの微生物を含む。いくつかの実施形態では、製剤は、最大で約104、約105、約106、約107、約108、約109、約1010、約1012、約1015、または約1017CFU/mLの微生物を含む。いくつかの実施形態では、製剤は、少なくとも106~107CFU/mLの微生物を含む。いくつかの実施形態では、製剤は、1×103~1×104CFU/mL;1×104~1×105CFU/mL;1×105~1×106CFU/mL;1×106~1×107CFU/mL;1×107~1×108CFU/mL;1×108~1×109CFU/mL;1×109~1×1010CFU/mL;1×1010~1×1011CFU/mL;1×1011~1×1012CFU/mL;1×1012~1×1013CFU/mL;1×1013~1×1014CFU/mL;1×1014~1×1015CFU/mL;1×1015~1×1016CFU/mL;または、1×1016~1×1017CFU/mLの微生物を含む。微生物は、本明細書で提供される微生物のいずれか、または本明細書で提供される微生物のいずれかの内生胞子であってもよい。
いくつかの実施形態では、製剤は所望の温度で維持される。いくつかの実施形態では、製剤は、約2~約40℃の温度で維持される。いくつかの実施形態では、製剤は、約2~約4、約2~約8、約2~約12、約2~約16、約2~約25、約2~約30、約2~約35、約2~約40、約4~約8、約4~約12、約4~約16、約4~約25、約4~約30、約4~約35、約4~約40、約8~約12、約8~約16、約8~約25、約8~約30、約8~約35、約8~約40、約12~約16、約12~約25、約12~約30、約12~約35、約12~約40、約16~約25、約16~約30、約16~約35、約16~約40、約25~約30、約25~約35、約25~約40、約30~約35、約30~約40、または約35~約40℃の温度で維持される。いくつかの実施形態では、製剤は、約2、約4、約8、約12、約16、約25、約30、約35、または約40℃の温度で維持される。いくつかの実施形態では、製剤は、少なくとも約2、約4、約8、約12、約16、約25、約30、または約35℃の温度で維持される。いくつかの実施形態では、製剤は、最大で約4、約8、約12、約16、約25、約30、約35、または約40℃の温度で維持される。
微生物および浸出物
本明細書で提供される微生物またはその浸出物は、植物種子に取り込まれた時に、植物成長促進効果をもたらすことができる。いくつかの実施形態では、微生物は細菌である。いくつかの実施形態では、微生物は内生胞子形成細菌である。いくつかの実施形態では、微生物は細菌の内生胞子である。本明細書で言及される微生物(例えば、細菌)が内生胞子を形成することができる場合は常に、その微生物の任意の内生胞子も包含されることが意図される。例えば、植物種子の処理製剤がBacillus sp.を含む場合、その製剤は、Bacillus sp.の内生胞子を含む場合がある。
いくつかの実施形態では、微生物は、Firmicutes、Proteobacteria、およびActinobacteriaの門からの微生物である。いくつかの実施形態では、微生物は、phylum Firmicutesの微生物である。いくつかの実施形態では、微生物は、phylum Proteobacteriaの微生物である。いくつかの実施形態では、微生物は、phylum Actinobacteriaの微生物である。いくつかの実施形態では、微生物は、微生物のいずれかの内生胞子である。
いくつかの実施形態では、微生物は、Acetonema sp.、Actinomyces sp.、Alkalibacillus sp.、Ammoniphilus sp.、Amphibacillus sp.、Anaerobacter sp.、Anaerospora sp.、Aneurinibacillus sp.、Anoxybacillus sp.、Bacillus sp.、Brevibacillus sp.、Caldanaerobacter sp.、Caloramator sp.、Caminicella sp.、Cerasibacillus sp.、Clostridium sp.、Clostridiisalibacter sp.、Cohnella sp.、Coxiella sp.、Dendrosporobacter sp.、Desulfotomaculum sp.、Desulfosporomusa sp.、Desulfosporosinus sp.、Desulfovirgula sp.、Desulfunispora sp.、Desulfurispora sp.、Filifactor sp.、Filobacillus sp.、Gelria sp.、Geobacillus sp.、Geosporobacter sp.,Gracilibacillus sp.、Halobacillus sp.、Halonatronum sp.、Heliobacterium sp.、Heliophilum sp.、Laceyella sp.、Lentibacillus sp.、Lysinibacillus sp.、Mahela sp.、Metabacterium sp.、Moorella sp.、Natroniella sp.、Oceanobacillus sp.、Orenia sp.、Ornithinibacillus sp.、Oxalophagus sp.、Oxobacter sp.、Paenibacillus sp.、Paraliobacillus sp.、Pelospora sp.、Pelotomaculum sp.、Piscibacillus sp.、Planifilum sp.、Pontibacillus sp.、Propionispora sp.、Salinibacillus sp.、Salsuginibacillus sp.、Seinonella sp.、Shimazuella sp.、Sporacetigenium sp.、Sporoanaerobacter sp.、Sporobacter sp.、Sporobacterium sp.、Sporohalobacter sp.、Sporolactobacillus sp.、Sporomusa sp.、Sporosarcina sp.、Sporotalea sp.、Sporotomaculum sp.、Syntrophomonas sp.、Syntrophospora sp.、Tenuibacillus sp.、Tepidibacter sp.、Terribacillus sp.、Thalassobacillus sp.、Thermoacetogenium sp.、Thermoactinomyces sp.、Thermoalkalibacillus sp.、Thermoanaerobacter sp.、Thermoanaeromonas sp.、Thermobacillus sp.、Thermoflavimicrobium sp.、Thermovenabulum sp.、Tuberibacillus sp.、Virgibacillus sp.、およびVulcanobacillus sp.から選択される微生物である。いくつかの実施形態では、微生物は、Acetobacter sp.、Actinomyces sp.、Bacillus sp.、Chryseobacterium sp.、Coxiella sp.、Ensifer sp.、Glutamicibacter sp.、Microbacterium sp.、およびSerratia sp.から選択される微生物である。いくつかの実施形態では、微生物はAcetobacter sp.である。いくつかの実施形態では、微生物はActinomyces sp.である。いくつかの実施形態では、微生物はBacillus sp.である。いくつかの実施形態では、微生物はChryseobacterium sp.である。いくつかの実施形態では、微生物はCoxiella sp.である。いくつかの実施形態では、微生物はEnsifer sp.である。いくつかの実施形態では、微生物はGlutamicibacter sp.である。いくつかの実施形態では、微生物はMicrobacterium sp.である。いくつかの実施形態では、微生物はPantoea sp.である。いくつかの実施形態では、微生物はSerratia sp.である。いくつかの実施形態では、微生物は、微生物のいずれかの内生胞子である。
いくつかの実施形態では、微生物は、Acetobacter cerevisiae、Bacillus cucumis、Bacillus endophyticus、Bacillus megaterium、Bacillus nakamurai,Bacillus subtilis、Chryseobacterium lactis、Ensifer adhaerens、Glutamicibacter arilaitensis、Glutamicibacter halophytocola、Microbacterium chocolatum、Microbacterium yannicii、Pantoea allii、Serratia marcescens、またはSerratia ureilyticaを含む。いくつかの実施形態では、微生物は、Acetobacter cerevisiae、Bacillus cucumis、Bacillus endophyticus、Bacillus megaterium、Bacillus nakamurai、Bacillus subtilis、Chryseobacterium lactis、Ensifer adhaerens、Glutamicibacter halophytocola、Microbacterium chocolatum、Pantoea allii、またはSerratia marcescensを含む。いくつかの実施形態では、微生物はAcetobacter cerevisiaeを含む。いくつかの実施形態では、微生物はBacillus cucumisを含む。いくつかの実施形態では、微生物はBacillus endophyticusを含む。いくつかの実施形態では、微生物はBacillus megateriumを含む。いくつかの実施形態では、微生物はBacillus subtilisを含む。いくつかの実施形態では、微生物はChryseobacterium lactisを含む。いくつかの実施形態では、微生物はEnsifer adhaerensを含む。いくつかの実施形態では、微生物はGlutamicibacter halophytocolaを含む。いくつかの実施形態では、微生物はMicrobacterium chocolatumを含む。いくつかの実施形態では、微生物はPantoea alliiを含む。いくつかの実施形態では、微生物はSerratia marcescensを含む。いくつかの実施形態では、微生物は、微生物のいずれかの内生胞子である。
いくつかの実施形態では、微生物は内生胞子形成細菌である。いくつかの実施形態では、内生胞子形成細菌はgenus Bacillusからのものである。いくつかの実施形態では、内生胞子形成細菌はBacillus sp.からのものである。いくつかの実施形態では、内生胞子形成細菌は、Bacillus cucumis、Bacillus endophyticus、Bacillus megaterium、Bacillus nakamurai、およびBacillus subtilisを含む。いくつかの実施形態では、内生胞子形成細菌は、Bacillus cucumis、Bacillus endophyticus、Bacillus megaterium、またはBacillus subtilisを含む。いくつかの実施形態では、内生胞子形成細菌はBacillus cucumisを含む。いくつかの実施形態では、内生胞子形成細菌はBacillus megateriumを含む。いくつかの実施形態では、内生胞子形成細菌はBacillus nakamuraiを含む。いくつかの実施形態では、内生胞子形成細菌は枯草菌を含む。いくつかの実施形態では、微生物は、微生物のいずれかの内生胞子である。
いくつかの実施形態では、微生物は内生胞子である。いくつかの実施形態では、内生胞子はgenus Bacillusからのものである。いくつかの実施形態では、内生胞子はBacillus sp.である。いくつかの実施形態では、内生胞子は、Bacillus cucumis、Bacillus endophyticus、Bacillus megaterium、Bacillus nakamurai、またはBacillus subtilisを含む。いくつかの実施形態では、内生胞子は、Bacillus cucumis、Bacillus endophyticus、Bacillus megaterium、またはBacillus subtilisを含む。いくつかの実施形態では、内生胞子はBacillus cucumisを含む。いくつかの実施形態では、内生胞子はBacillus megateriumを含む。いくつかの実施形態では、内生胞子はBacillus nakamuraiを含む。いくつかの実施形態では、内生胞子はBacillus subtilisを含む。
いくつかの実施形態では、微生物のコンソーシアムは種子へ組み込まれるる。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは、Acetonema sp.、Actinomyces sp.、Alkalibacillus sp.、Ammoniphilus sp.、Amphibacillus sp.、Anaerobacter sp.、Anaerospora sp.、Aneurinibacillus sp.、Anoxybacillus sp.、Bacillus sp.、Brevibacillus sp.、Caldanaerobacter sp.、Caloramator sp.、Caminicella sp.、Cerasibacillus sp.、Clostridium sp.、Clostridiisalibacter sp.、Cohnella sp.、Coxiella sp.、Dendrosporobacter sp.、Desulfotomaculum sp.、Desulfosporomusa sp.、Desulfosporosinus sp.、Desulfovirgula sp.、Desulfunispora sp.、Desulfurispora sp.、Filifactor sp.、Filobacillus sp.、Gelria sp.、Geobacillus sp.、Geosporobacter sp.,Gracilibacillus sp.、Halobacillus sp.、Halonatronum sp.、Heliobacterium sp.、Heliophilum sp.、Laceyella sp.、Lentibacillus sp.、Lysinibacillus sp.、Mahela sp.、Metabacterium sp.、Moorella sp.、Natroniella sp.、Oceanobacillus sp.、Orenia sp.、Ornithinibacillus sp.、Oxalophagus sp.、Oxobacter sp.、Paenibacillus sp.、Paraliobacillus sp.、Pelospora sp.、Pelotomaculum sp.、Piscibacillus sp.、Planifilum sp.、Pontibacillus sp.、Propionispora sp.、Salinibacillus sp.、Salsuginibacillus sp.、Seinonella sp.、Shimazuella sp.、Sporacetigenium sp.、Sporoanaerobacter sp.、Sporobacter sp.、Sporobacterium sp.、Sporohalobacter sp.、Sporolactobacillus sp.、Sporomusa sp.、Sporosarcina sp.、Sporotalea sp.、Sporotomaculum sp.、Syntrophomonas sp.、Syntrophospora sp.、Tenuibacillus sp.、Tepidibacter sp.、Terribacillus sp.、Thalassobacillus sp.、Thermoacetogenium sp.、Thermoactinomyces sp.、Thermoalkalibacillus sp.、Thermoanaerobacter sp.、Thermoanaeromonas sp.、Thermobacillus sp.、Thermoflavimicrobium sp.、Thermovenabulum sp.、Tuberibacillus sp.、Virgibacillus sp.、およびVulcanobacillus sp.から選択される2つ以上の細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは、Acetobacter sp.、Actinomyces sp.、Bacillus sp.、Chryseobacterium sp.、Coxiella sp.、Ensifer sp.、Glutamicibacter sp.、Microbacterium sp.、またはSerratia sp.から選択される2つ以上の細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは、2、3、4、5、6、7、8、9、10、またはそれ以上の細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは2つの細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは3つの細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは4つの細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは5つの細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは6つの細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは、微生物のいずれかの内生胞子を含む。
いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは、phylum Bacillusからの細菌および1つ以上の細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは、phylum Bacillusからの細菌、および、Acetonema sp.、Actinomyces sp.、Alkalibacillus sp.、Ammoniphilus sp.、Amphibacillus sp.、Anaerobacter sp.、Anaerospora sp.、Aneurinibacillus sp.、Anoxybacillus sp.、Bacillus sp.、Brevibacillus sp.、Caldanaerobacter sp.、Caloramator sp.、Caminicella sp.、Cerasibacillus sp.、Clostridium sp.、Clostridiisalibacter sp.、Cohnella sp.、Coxiella sp.、Dendrosporobacter sp.、Desulfotomaculum sp.、Desulfosporomusa sp.、Desulfosporosinus sp.、Desulfovirgula sp.、Desulfunispora sp.、Desulfurispora sp.、Filifactor sp.、Filobacillus sp.、Gelria sp.、Geobacillus sp.、Geosporobacter sp.,Gracilibacillus sp.、Halobacillus sp.、Halonatronum sp.、Heliobacterium sp.、Heliophilum sp.、Laceyella sp.、Lentibacillus sp.、Lysinibacillus sp.、Mahela sp.、Metabacterium sp.、Moorella sp.、Natroniella sp.、Oceanobacillus sp.、Orenia sp.、Ornithinibacillus sp.、Oxalophagus sp.、Oxobacter sp.、Paenibacillus sp.、Paraliobacillus sp.、Pelospora sp.、Pelotomaculum sp.、Piscibacillus sp.、Planifilum sp.、Pontibacillus sp.、Propionispora sp.、Salinibacillus sp.、Salsuginibacillus sp.、Seinonella sp.、Shimazuella sp.、Sporacetigenium sp.、Sporoanaerobacter sp.、Sporobacter sp.、Sporobacterium sp.、Sporohalobacter sp.、Sporolactobacillus sp.、Sporomusa sp.、Sporosarcina sp.、Sporotalea sp.、Sporotomaculum sp.、Syntrophomonas sp.、Syntrophospora sp.、Tenuibacillus sp.、Tepidibacter sp.、Terribacillus sp.、Thalassobacillus sp.、Thermoacetogenium sp.、Thermoactinomyces sp.、Thermoalkalibacillus sp.、Thermoanaerobacter sp.、Thermoanaeromonas sp.、Thermobacillus sp.、Thermoflavimicrobium sp.、Thermovenabulum sp.、Tuberibacillus sp.、Virgibacillus sp.、およびVulcanobacillus sp.から選択される細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは、 Acetobacter sp.、Actinomyces sp.、Bacillus sp.、Chryseobacterium sp.、Coxiella sp.、Ensifer sp.、Glutamicibacter sp.、Microbacterium sp.、およびSerratia sp.から選択される2つ以上の細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは、微生物のいずれかの内生胞子を含む。
いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは、Bacillus endophyticus、Bacillus megaterium、Bacillus nakamurai、Bacillus subtilis、Chryseobacterium lactis、Ensifer adhaerens、Glutamicibacter arilaitensis、Glutamicibacter halophytocola、Microbacterium chocolatum、Microbacterium yannicii、Pantoea allii、Serratia marcescens、およびSerratia ureilyticaから選択される2つ以上の細菌の混合物を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは、Acetobacter cerevisiae、Bacillus cucumis、Bacillus endophyticus、Bacillus megaterium、Bacillus nakamurai、Bacillus subtilis、Chryseobacterium lactis、Ensifer adhaerens、Glutamicibacter halophytocola、Microbacterium chocolatum、Pantoea allii、およびSerratia marcescensから選択される2つ以上の細菌の混合物を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは、2、3、4、5、6、7、8、9、または10の細菌の混合物を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは2つの細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは3つの細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは4つの細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは5つの細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは6つの細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは、微生物のいずれかの内生胞子を含む。
いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは、Acetobacter cereviseae、Chryseobacterium lactis、Bacillus cucumis、Bacillus endophyticus、Bacillus megaterium、Bacillus subtilis、およびEnsifer adhaerensから選択される2つ以上の細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは2つの細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは3つの細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは4つの細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは5つの細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは6つの細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは7つの細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは、微生物のいずれかの内生胞子を含む。
いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは、Acetobacter cereviseae、Chryseobacterium lactis、Bacillus endophyticus、およびBacillus megateriumから選択される2つ以上の細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは、Acetobacter cereviseae、Chryseobacterium lactis、Bacillus endophyticus、およびBacillus megaterium.から選択される2つの細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは、Acetobacter cereviseae、Chryseobacterium lactis、Bacillus endophyticus、およびBacillus megateriumから選択される2つの細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは、Acetobacter cereviseae、Chryseobacterium lactis、Bacillus endophyticus、およびBacillus megaterium.から選択される3つの細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは、Chryseobacterium lactis、Bacillus endophyticus、およびBacillus megateriumの混合物を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは、Chryseobacterium lactis、Bacillus endophyticus、およびBacillus megateriumの混合物を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは、微生物のいずれかの内生胞子を含む。
いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは、Bacillus subtilis,Bacillus cucumis、およびEnsifer adhaerensから選択される2つ以上の細菌を含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは、Ensifer adhaerensおよびBacillus subtilisまたはBacillus cucumisを含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは、Ensifer adhaerensおよびBacillus subtilisを含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは、Ensifer adhaerensおよびBacillus cucumisを含む。いくつかの実施形態では、上記コンソーシアムは、微生物のいずれかの内生胞子を含む。
いくつかの実施形態では、本明細書で提供される微生物のいずれかの浸出物は細胞に組み込まれる。いくつかの実施形態では、浸出物は、Acetonema sp.、Actinomyces sp.、Alkalibacillus sp.、Ammoniphilus sp.、Amphibacillus sp.、Anaerobacter sp.、Anaerospora sp.、Aneurinibacillus sp.、Anoxybacillus sp.、Bacillus sp.、Brevibacillus sp.、Caldanaerobacter sp.、Caloramator sp.、Caminicella sp.、Cerasibacillus sp.、Clostridium sp.、Clostridiisalibacter sp.、Cohnella sp.、Coxiella sp.、Dendrosporobacter sp.、Desulfotomaculum sp.、Desulfosporomusa sp.、Desulfosporosinus sp.、Desulfovirgula sp.、Desulfunispora sp.、Desulfurispora sp.、Filifactor sp.、Filobacillus sp.、Gelria sp.、Geobacillus sp.、Geosporobacter sp.,Gracilibacillus sp.、Halobacillus sp.、Halonatronum sp.、Heliobacterium sp.、Heliophilum sp.、Laceyella sp.、Lentibacillus sp.、Lysinibacillus sp.、Mahela sp.、Metabacterium sp.、Moorella sp.、Natroniella sp.、Oceanobacillus sp.、Orenia sp.、Ornithinibacillus sp.、Oxalophagus sp.、Oxobacter sp.、Paenibacillus sp.、Paraliobacillus sp.、Pelospora sp.、Pelotomaculum sp.、Piscibacillus sp.、Planifilum sp.、Pontibacillus sp.、Propionispora sp.、Salinibacillus sp.、Salsuginibacillus sp.、Seinonella sp.、Shimazuella sp.、Sporacetigenium sp.、Sporoanaerobacter sp.、Sporobacter sp.、Sporobacterium sp.、Sporohalobacter sp.、Sporolactobacillus sp.、Sporomusa sp.、Sporosarcina sp.、Sporotalea sp.、Sporotomaculum sp.、Syntrophomonas sp.、Syntrophospora sp.、Tenuibacillus sp.、Tepidibacter sp.、Terribacillus sp.、Thalassobacillus sp.、Thermoacetogenium sp.、Thermoactinomyces sp.、Thermoalkalibacillus sp.、Thermoanaerobacter sp.、Thermoanaeromonas sp.、Thermobacillus sp.、Thermoflavimicrobium sp.、Thermovenabulum sp.、Tuberibacillus sp.、Virgibacillus sp.またはVulcanobacillus sp.からのものである。いくつかの実施形態では、浸出物は、Acetobacter sp.、Actinomyces sp.、Bacillus sp.、Chryseobacterium sp.、Coxiella sp.、Ensifer sp.、Glutamicibacter sp.、Microbacterium sp.、およびSerratia sp.からのものである。いくつかの実施形態では、浸出物は、Acetobacter cerevisiae、Bacillus cucumis、Bacillus endophyticus、Bacillus megaterium、Bacillus nakamurai、Bacillus subtilis、Chryseobacterium lactis、Ensifer adhaerens、Glutamicibacter arilaitensis、Glutamicibacter halophytocola、Microbacterium chocolatum、Microbacterium yannicii、Pantoea allii、Serratia marcescens、またはSerratia ureilyticaからのものである。いくつかの実施形態では、浸出物は、Bacillus cucumis、Bacillus endophyticus、Bacillus megaterium、Bacillus nakamurai、またはBacillus subtilisからのものである。いくつかの実施形態では、浸出物は、微生物のいずれかの内生胞子からのものである。
いくつかの実施形態では、本明細書で提供される微生物は、植物の成長を引き起こす1つ以上の化合物をコードする遺伝子を含む。いくつかの実施形態では、化合物は、全身誘導耐性(IST)を引き起こす。いくつかの実施形態では、化合物は、全身誘導抵抗性(ISR)を引き起こす。いくつかの実施形態では、微生物は、窒素固定、ホスフェート可溶化、または植物ホルモン合成、あるいはそれらの任意の組み合わせに関連する遺伝子を含む。いくつかの実施形態では、微生物は、遺伝子は窒素固定に関連する。いくつかの実施形態では、微生物は、遺伝子はホスフェート可溶化に関連する。いくつかの実施形態では、微生物は、遺伝子は植物ホルモン合成に関連する。
いくつかの実施形態では、微生物は、植物と相互作用する微生物の能力に関連する1つ以上の特性のために選択される。いくつかの実施形態では、微生物は適合性のために選択される。いくつかの実施形態では、微生物は、補食作用または拮抗作用が生じないことを確実にするために選択される。いくつかの実施形態では、微生物は、保存中の安定性のために選択される。いくつかの実施形態では、微生物は、迅速な植物のコロニー形成および関連する組織内での生存のために選択される。いくつかの実施形態では、微生物は、植物における大規模かつ長期的な生理学的反応の刺激のために選択されている。いくつかの実施形態では、微生物は、植物の生活環の促進するために選択される。いくつかの実施形態では、微生物は、1つ以上の種子への最適な取り込みのために選択される。いくつかの実施形態では、微生物は、植物の生活環全体にわたって存在し続ける。
いくつかの実施形態では、種子に取り込まれた微生物は、取り込み後に安定している。いくつかの実施形態では、微生物は、30日より長い間、6ヶ月より長い間、1年より長い間、または2年より長い間、安定している。いくつかの実施形態では、微生物は、30日より長い間、安定している。いくつかの実施形態では、微生物は、6ヶ月より長い間、安定している。いくつかの実施形態では、微生物は、1年より長い間、安定している。いくつかの実施形態では、微生物は、2年より長い間、安定している。
「少なくとも」、「~より大きい」、または「~以上」との用語が一連の2つ以上の数値における最初の数値の前に付けられる場合は常に、「少なくとも」、「~より大きい」、または「~以上」のと用語は、一連の数値における数値の各々に適用される。例えば、1、2、または3以上は、1以上、2以上、または3以上と同等の意味である。
「~以下(no more than)」、「~未満」、または「~以下(less than or equal to)」との用語が一連の2つ以上の数値における最初の数値の前に付けられる場合は常に、「~以下(no more than)」、「~未満」、または「~以下(less than or equal to)」との用語は、一連の数値における数値の各々に適用される。例えば、3、2、または1以下は、3以下、2以下、または1以下と同等の意味である。
番号付けされた実施形態
1.操作された種子であって、上記操作された種子は:(i)間に間隙を有する、種皮および胚と;(ii)上記間隙に配置された1つ以上の微生物とを含む、操作された種子。2.操作された種子であって、上記操作された種子は:(i)間に間隙を有する、種子果皮および種子アリューロン細胞層と;(ii)上記間隙に配置された1つ以上の微生物とを含む、操作された種子。3.操作された種子であって、上記操作された種子は:(i)種子果皮および種子アリューロン細胞層と;(ii)上記種子果皮と上記種子アリューロン細胞層との間に配置される1つ以上の微生物と、を含む、操作された種子。4.上記1つ以上の微生物は植物成長促進効果を生成するために選択される、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。5.上記種子は単子葉植物の種子である、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。6.上記種子は、トウモロコシ、イネ、コムギ、モロコシの種子から選択される、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。7.上記種子はトウモロコシの種子である、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。8.上記種子はトウモロコシ(Zea maize)の種子である、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。9.上記種子は双子葉植物の種子である、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。10.上記種子は、大豆、ワタ、アルファルファ、豆、キノア、レンズ豆、ピーナッツ、レタス、トマト、およびキャベツの種子から選択される、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。11.上記種子はレタスの種子またはトマトの種子である、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。12.上記種子は、レタスの種子またはトマトの種子である、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。13.上記種子はGMO種子である、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。14.上記種子は非GMO種子である、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。15.上記1つ以上の微生物は、Chryseobacterium lactis,Bacillus endophyticus,およびBacillus megateriumの混合物を含む、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。16.上記1つ以上の微生物は、Acetobacter cereviseae,Chryseobacterium lactis,Bacillus endophyticus、およびBacillus megateriumの混合物を含む、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。17.上記1つ以上の微生物は、Ensifer adhaerens and Bacillus nakamurai,Bacillus subtilis、またはBacillus cucumisの混合物を含む、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。18.上記1つ以上の微生物は、Microbacterium yanniciiまたはMicrobacterium chocolatumを含む、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。19.上記1つ以上の微生物は、Serratia ureilyticaまたはSerratia marcescensを含む、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。20.上記1つ以上の微生物は、Glutamicibacter arilaitensisまたはGlutamicibacter halophytocolaを含む、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。21.上記1つ以上微の生物は、Ensifer adhaerens、Pantoea allii,Bacillus subtilis、またはBacillus cucumisを含む、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。22.上記1つ以上の微生物は、内生胞子形成微生物を含む、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。23.上記1つ以上の微生物はBacillus sp.を含む、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。24.上記1つ以上の微生物は、phyla Firmicutes、Proteobacteria、およびActinobacteriaから選択される、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。25.上記1つ以上の微生物はphylum Firmicutesから選択される、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。26.上記1つ以上の微生物は、Acetonema sp.、Actinomyces sp.、Alkalibacillus sp.、Ammoniphilus sp.、Amphibacillus sp.、Anaerobacter sp.、Anaerospora sp.、Aneurinibacillus sp.、Anoxybacillus sp.、Bacillus sp.、Brevibacillus sp.、Caldanaerobacter sp.、Caloramator sp.、Caminicella sp.、Cerasibacillus sp.、Clostridium sp.、Clostridiisalibacter sp.、Cohnella sp.、Coxiella sp.、Dendrosporobacter sp.、Desulfotomaculum sp.、Desulfosporomusa sp.、Desulfosporosinus sp.、Desulfovirgula sp.、Desulfunispora sp.、Desulfurispora sp.、Filifactor sp.、Filobacillus sp.、Gelria sp.、Geobacillus sp.、Geosporobacter sp.,Gracilibacillus sp.、Halobacillus sp.、Halonatronum sp.、Heliobacterium sp.、Heliophilum sp.、Laceyella sp.、Lentibacillus sp.、Lysinibacillus sp.、Mahela sp.、Metabacterium sp.、Moorella sp.、Natroniella sp.、Oceanobacillus sp.、Orenia sp.、Ornithinibacillus sp.、Oxalophagus sp.、Oxobacter sp.、Paenibacillus sp.、Paraliobacillus sp.、Pelospora sp.、Pelotomaculum sp.、Piscibacillus sp.、Planifilum sp.、Pontibacillus sp.、Propionispora sp.、Salinibacillus sp.、Salsuginibacillus sp.、Seinonella sp.、Shimazuella sp.、Sporacetigenium sp.、Sporoanaerobacter sp.、Sporobacter sp.、Sporobacterium sp.、Sporohalobacter sp.、Sporolactobacillus sp.、Sporomusa sp.、Sporosarcina sp.、Sporotalea sp.、Sporotomaculum sp.、Syntrophomonas sp.、Syntrophospora sp.、Tenuibacillus sp.、Tepidibacter sp.、Terribacillus sp.、Thalassobacillus sp.、Thermoacetogenium sp.、Thermoactinomyces sp.、Thermoalkalibacillus sp.、Thermoanaerobacter sp.、Thermoanaeromonas sp.、Thermobacillus sp.、Thermoflavimicrobium sp.、Thermovenabulum sp.、Tuberibacillus sp.、Virgibacillus sp.、および Vulcanobacillus sp.から選択される、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。27.上記1つ以上の微生物はphylum Proteobacteriaから選択される、前述の実施形態のいずれかに記載の操作された種子。28.上記1つ以上の微生物はActinomyces sp.を含む、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。29.上記1つ以上の微生物はphylum Actinobacteriaから選択される、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。30.上記1つ以上の微生物はCoxiella sp.を含む、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。31.1つ以上の微生物は、上記種子内に配置された後に内生胞子を形成する、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。32.上記1つ以上の微生物はBacillus sp.を含む、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。33.上記1つ以上の微生物は内生胞子を含む、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。34.上記1つ以上の微生物は、配列番号:1-10221のいずれかの16S核酸配列を含む、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。35.上記1つ以上の微生物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも99%、98%、97%、96%、95%、94%、93%、92%、91%、または90%同一の16S核酸配列を含む、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。36.上記1つ以上の微生物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも99%同一の16S核酸配列を含む、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。37.上記1つ以上の微生物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも98%同一の16S核酸配列を含む、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。38.上記1つ以上の微生物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも95%同一の16S核酸配列を含む、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。39.上記1つ以上の微生物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも90%同一の16S核酸配列を含む、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。40.上記1つ以上の微生物は、全身誘導耐性(IST)を引き起こす1つ以上化合物をコードする遺伝子を含む、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。41.上記1つ以上の微生物は、全身誘導抵抗性(ISR)を引き起こす1つ以上化合物をコードする遺伝子を含む、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。42.上記1つ以上の微生物は植物の成長を引き起こす1つ以上化合物をコードする遺伝子を含む、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。43.上記1つ以上の微生物は、遺伝子は窒素固定に関連する、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。44.上記1つ以上の微生物は、遺伝子はホスフェート可溶化に関連する、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。45.上記1つ以上の微生物は、遺伝子は植物ホルモン合成に関連する、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。46.微生物浸出物をさらに含む、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。47.上記微生物浸出物は、全身誘導耐性(IST)を引き起こす1つ以上化合物を含有する、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。48.上記微生物浸出物は、全身誘導抵抗性(ISR)を引き起こす1つ以上化合物を含有する、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。49.上記微生物浸出物は、植物の成長を引き起こす1つ以上の化合物を
含有する、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。50.上記微生物浸出物は、配列番号:1-10221のいずれかの16S核酸配列を含む微生物からのものである、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。51.上記微生物浸出物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも99%、98%、97%、96%、95%、94%、93%、92%、91%、または90%同一の16S核酸配列を含む微生物からのものである、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。52.上記微生物浸出物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも99%同一の16S核酸配列を含む微生物からのものである、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。53.上記微生物浸出物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも98%同一の16S核酸配列を含む微生物からのものである、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。54.上記微生物浸出物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも95%同一の16S核酸配列を含む微生物からのものである、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。55.上記微生物浸出物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも90%同一の16S核酸配列を含む微生物からのものである、前述の実施形態のいずれか1つに記載の操作された種子。
56.1つ以上の植物種子を処理する方法であって、上記方法は:上記1つ以上の種子を製剤に浸す工程であって、上記製剤は、塩と、植物成長促進効果を生成するために選択される1つ以上の微生物とを含む、工程と;1つ以上の微生物を上記種子に組み込むのに十分な期間にわたって、1つ以上の種子を製剤中でインキュベートする工程と、を含む、方法。
57.1つ以上の植物種子を処理する方法であって、上記方法は:(i)1つ以上の種子を製剤に浸す工程であって、上記製剤は、塩と、植物成長促進効果を生成するために選択される1つ以上の微生物とを含む、工程と;(ii)種子果皮と種子アリューロン細胞層との間に細菌を組み込むために、上記1つ以上の種子をインキュベートする工程と、を含む、方法。58.上記1つ以上の植物は処理後に休眠期のままである、実施形態57に記載の方法。59.上記1つ以上の植物は処理後に休眠期のままである、実施形態57または実施形態58に記載の方法。60.上記1つ以上の微生物は種子果皮の内部に組み込まれる、実施形態57-59のいずれか1つに記載の方法。61.上記1つ以上の微生物は種子果皮とアリューロン細胞層との間に組み込まれる、実施形態57-60のいずれか1つに記載の方法。62.上記1つ以上の種子を上記製剤から取り出す工程をさらに含む、実施形態57-61のいずれか1つに記載の方法。63.上記1つ以上の種子を上記製剤に浸す前に、上記1つ以上の種子を完全に殺菌する工程をさらに含む、実施形態57-62のいずれか1つに記載の方法。64.上記1つ以上の種子を乾燥させる工程をさらに含む、実施形態57-63のいずれか1つに記載の方法。65.上記1つ以上の種子は種子の全水分の約10%まで乾燥させる、実施形態57-64のいずれか1つに記載の方法。66.発芽を防ぐために、上記1つ以上の種子を乾燥させる工程をさらに含む、実施形態57-65のいずれか1つに記載の方法。67.1つ以上の種子を上記製剤に浸す前に、上記1つ以上の種子の表面を殺菌する工程をさらに含む、実施形態57-66のいずれか1つに記載の方法。68.上記1つ以上の種子を上記製剤に浸した後、1つ以上の種子の表面を殺菌する工程をさらに含む、実施形態57-67のいずれか1つに記載の方法。69.殺真菌剤を上記種子の表面に添加する工程をさらに含む、実施形態57-68のいずれかつに記載の方法。70.上記1つ以上の種子は、単子葉植物の種子である、実施形態57-69のいずれか1つに記載の方法。71.上記種子は、トウモロコシ、コムギ、イネ、オオムギ、ライムギ、サトウキビ、アワ、オート麦、モロコシから選択される、実施形態57-70のいずれか1つに記載の方法。72.上記種子はトウモロコシ(maize)の種子である、実施形態57-71のいずれか1つに記載の方法。73.上記種子はトウモロコシ(Zea mays)の種子である、実施形態57-72のいずれか1つに記載の方法。74.上記種子は双子葉植物の種子である、実施形態57-73のいずれか1つに記載の方法。75.上記種子は、大豆、ワタ、アルファルファ、マメ、キノア、レンズ豆、ピーナッツ、レタス、トマト、およびキャベツの種子から選択される、実施形態57-74のいずれか1つに記載の方法。76.上記種子はレタスの種子またはトマトの種子である、実施形態57-75のいずれか1つに記載の方法。77.上記種子は、レタスの種子またはトマトの種子である、実施形態57-76のいずれか1つに記載の方法。78.上記種子はGMO種子である、実施形態57-77のいずれか1つに記載の方法。79.上記種子は非GMO種子である、実施形態57-78のいずれか1つに記載の方法。80.上記製剤は水性製剤である、実施形態57-79のいずれか1つに記載の方法。81.上記製剤はポロキサマー188をさらに含む、実施形態57-80のいずれか1つに記載の方法。82.上記製剤は、0.1%の濃度のポロキサマー188をさらに含む、実施形態57-81のいずれか1つに記載の方法。83.上記製剤はTween 20をさらに含む、実施形態57-82のいずれか1つに記載の方法。84.上記製剤は、ジメチルスルホキシド(DMSO)、1-ドデシルアザシクロヘプタン-2-オン、ラウロカプラム、1-メチル-2-ピロリドン(NMP)、オレイン酸、エタノール、メタノール、ポリエチレングリコール(Brij 35、58、98)、ポリエチレングリコールモノラウレート(Tween 20)、Tween 40(ポリオキシエチレン酸ソルビトールエステル)、Tween 60、Tween 80(非イオン物質)、臭化セチルメチルアンモニウム(CTAB)、尿素、レシチン(大豆由来の凝固脂肪酸)、キトサン、ポロキサマー188、ポロキサマー237、ポロキサマー338とポロキサマー407の群から選択される1つ異常の薬剤をさらに含む、実施形態57-83のいずれか1つに記載の方法。85.上記製剤は、1つ以上の細菌の内生胞子形成を促進する1つ以上の成分をさらに含む、実施形態57-84のいずれか1つに記載の方法。86.上記製剤は、カリウム、硫酸第一鉄、カルシウム、マグネシウム、マンガン、またはそれらの組み合わせを含む、実施形態57-85のいずれか1つに記載の方法。87.上記製剤はマンガンをさらに含む、実施形態57-86のいずれか1つに記載の方法。88.上記製剤は、カルシウム、マグネシウム、およびマンガンを含む、実施形態57-87のいずれか1つに記載の方法。89.上記製剤は1つ以上の微生物のための栄養素を含む、実施形態57-88のいずれか1つに記載の方法。90.上記製剤は室温である、実施形態57-89のいずれか1つに記載の方法。91.上記製剤は、約4℃、10℃、15℃、20℃、または30℃の温度である、実施形態57-90のいずれか1つに記載の方法。92.上記製剤は、約4℃~20℃の間、または約30℃~40℃の間の温度である、実施形態57-91のいずれか1つに記載の方法。93.上記製剤温度は、約20℃~24℃の間である、実施形態57-92のいずれか1つに記載の方法。94.上記製剤は約40℃の温度である、実施形態57-93のいずれか1つに記載の方法。95.上記塩は塩化ナトリウムを含む、実施形態57-94のいずれか1つに記載の方法。96.上記塩は、0.1~0.2%、0.2~0.3%、0.3~0.4%、0.4~0.5%、0.5~0.6%、0.6~0.7%、0.7~0.8%、0.8~0.9%、0.9~1.0%、1.0~1.1%、1.1~1.2%、1.2~1.3%、1.3~1.4%、または1.4~1.5%の濃度である、実施形態57-95のいずれか1つに記載の方法。97.上記塩は約0.85の濃度である、実施形態57-96のいずれか1つに記載の方法。98.上記塩は約1.25%以下の濃度である、実施形態57-97のいずれか1つに記載の方法。99.上記塩は約1.25%の濃度である、実施形態57-68のいずれか1つに記載の方法。100.上記1つ以上の微生物は、Acetobacter cereviseae、Chryseobacterium lactis、Bacillus endophyticus、およびBacillus megateriumから選択される、実施形態57-99のいずれか1つに記載の方法。101.上記1つ以上の微生物は、Acetobacter cereviseae、Chryseobacterium lactis、Bacillus endophyticus、およびBacillus megateriumを含む、実施形態57-100のいずれか1つに記載の方法。102.上記1つ以上の微生物は、Chryseobacterium lactis、Bacillus endophyticus、およびBacillus megateriumを含む、実施形態57-101のいずれか1つに記載の方法。103.上記1つ以上の微生物は、Ensifer adhaerensおよびBacillus nakamurai またはBacillus subtilisを含む、実施形態57-102のいずれか1つに記載の方法。104.上記1つ以上の微生物は、Microbacterium yanniciiまたはMicrobacterium chocolatumを含む、実施形態57-103のいずれか1つに記載の方法。105.上記1つ以上の微生物は、Serratia ureilyticaまたはSerratia marcescensを含む、実施形態57-104のいずれか1つに記載の方法。106.上記1つ以上の微生物は、Glutamicibacter arilaitensisまたはGlutamicibacter halophytocolaを含む、実施形態57-105のいずれか1つに記載の方法。107.上記1つ以上の微生物は、Ensifer adhaerens、Pantoea allii、Bacillus subtilis、またはBacillus cucumisを含む、実施形態57-106のいずれか1つに記載の方法。108.上記1つ以上の微生物は、内生胞子形成微生物を含む、実施形態57-107のいずれか1つに記載の方法。109.上記1つ以上の微生物はBacillus sp.を含む、実施形態57-108のいずれか1つに記載の方法。110.上記1つ以上の微生物は、phyla Firmicutes、Proteobacteria、およびActinobacteriaから選択される、実施形態57-109のいずれか1つに記載の方法。111.上記1つ以上の微生物はphylum Firmicutesから選択される、実施形態57-110のいずれか1つに記載の方法。112.上記1つ以上の微生物は、Acetonema sp.、Actinomyces sp.、Alkalibacillus sp.、Ammoniphilus sp.、Amphibacillus sp.、Anaerobacter sp.、Anaerospora sp.、Aneurinibacillus sp.、Anoxybacillus sp.、Bacillus sp.、Brevibacillus sp.、Caldanaerobacter sp.、Caloramator sp.、Caminicella sp.、Cerasibacillus sp.、Clostridium sp.、Clostridiisalibacter sp.、Cohnella sp.、Coxiella sp.、Dendrosporobacter sp.、Desulfotomaculum sp.、Desulfosporomusa sp.、Desulfosporosinus sp.、Desulfovirgula sp.、Desulfunispora sp.、Desulfurispora sp.、Filifactor sp.、Filobacillus sp.、Gelria sp.、Geobacillus sp.、Geosporobacter sp.,Gracilibacillus sp.、Halobacillus sp.、Halonatronum sp.、Heliobacterium sp.、Heliophilum sp.、Laceyella sp.、Lentibacillus sp.、Lysinibacillus sp.、Mahela sp.、Metabacterium sp.、Moorella sp.、Natroniella sp.、Oceanobacillus sp.、Orenia sp.、Ornithinibacillus sp.、Oxalophagus sp.、Oxobacter sp.、Paenibacillus sp.、Paraliobacillus sp.、Pelospora sp.、Pelotomaculum sp.、Piscibacillus sp.、Planifilum sp.、Pontibacillus sp.、Propionispora sp.、Salinibacillus sp.、Salsuginibacillus sp.、Seinonella sp.、Shimazuella sp.、Sporacetigenium sp.、Sporoanaerobacter sp.、Sporobacter sp.、Sporobacterium sp.、Sporohalobacter sp.、Sporolactobac
illus sp.、Sporomusa sp.、Sporosarcina sp.、Sporotalea sp.、Sporotomaculum sp.、Syntrophomonas sp.、Syntrophospora sp.、Tenuibacillus sp.、Tepidibacter sp.、Terribacillus sp.、Thalassobacillus sp.、Thermoacetogenium sp.、Thermoactinomyces sp.、Thermoalkalibacillus sp.、Thermoanaerobacter sp.、Thermoanaeromonas sp.、Thermobacillus sp.、Thermoflavimicrobium sp.、Thermovenabulum sp.、Tuberibacillus sp.、Virgibacillus sp.、およびVulcanobacillus sp.から選択される、実施形態57-111のいずれか1つに記載の方法。113.上記1つ以上の微生物はphylum Proteobacteria.から選択される、実施形態57-112のいずれかつに記載の方法。114.上記1つ以上の微生物はActinomyces sp.を含む、実施形態57-113のいずれか1つに記載の方法。115.上記1つ以上の微生物はphylum Actinobacteriaから選択される、実施形態57-114のいずれか1つに記載の方法。116.上記1つ以上の微生物はCoxiella sp.を含む、実施形態57-115のいずれか1つに記載の方法。117.上記1つ以上の微生物は、上記種子に取り込まれた後、内生胞子を形成する、実施形態57-116のいずれか1つに記載の方法。118.上記1つ以上の微生物は内生胞子を含む、実施形態57-117のいずれか1つに記載の方法。119.上記1つ以上の微生物はBacillus endosporesを含む、実施形態57-118のいずれか1つに記載の方法。120.上記1つ以上の微生物は、配列番号:1-10221のいずれかの16S核酸配列を含む、実施形態57-119のいずれか1つに記載の方法。121.上記1つ以上の微生物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも99%同一の16S核酸配列を含む、実施形態57-120のいずれか1つに記載の方法。122.上記1つ以上の微生物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも98%同一の16S核酸配列を含む、実施形態57-121のいずれか1つに記載の方法。123.上記1つ以上の微生物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも95%同一の16S核酸配列を含む、実施形態57-122のいずれか1つに記載の方法。124.上記1つ以上の微生物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも90%同一の16S核酸配列を含む、実施形態57-123のいずれか1つに記載の方法。125.上記製剤は微生物浸出物をさらに含む、実施形態57-124のいずれか1つに記載の方法。126.上記微生物浸出物は、全身誘導耐性(IST)を引き起こす1つ以上化合物を含有する、実施形態57-125のいずれか1つに記載の方法。127.上記微生物浸出物は、全身誘導抵抗性(ISR)を引き起こす1つ以上化合物を含有する、実施形態57-126のいずれか1つに記載の方法。128.上記微生物浸出物は、植物の成長を引き起こす1つ以上の化合物を含有する、実施形態57-127のいずれか1つに記載の方法。129.上記微生物浸出物は、配列番号:1-10221のいずれかの16S核酸配列を含む微生物からのものである、実施形態57-128のいずれか1つに記載の方法。130.上記微生物浸出物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも99%同一の16S核酸配列を含む微生物からのものである、実施形態57-129のいずれか1つに記載の方法。131.上記微生物浸出物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも98%同一の16S核酸配列を含む微生物からのものである、実施形態57-130のいずれか1つに記載の方法。132.上記微生物浸出物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも95%同一の16S核酸配列を含む微生物からのものである、実施形態57-131のいずれか1つに記載の方法。133.上記微生物浸出物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも90%同一の16S核酸配列を含む微生物からのものである、実施形態57-132のいずれか1つに記載の方法。134.上記製剤中の上記1つ以上の微生物の濃度は、約1×106~1×1017CFU/mLの範囲である、実施形態57-133のいずれか1つに記載の方法。135.上記製剤中の上記1つ以上の微生物の濃度は:1×103~1×104CFU/mL;1×104~1×105CFU/mL;1×105~1×106CFU/mL;1×106~1×107CFU/mL;1×107~1×108CFU/mL;1×108~1×109CFU/mL;1×109~1×1010CFU/mL;1×1010~1×1011CFU/mL;1×1011~1×1012CFU/mL;1×1012~1×1013CFU/mL;1×1013~1×1014CFU/mL;1×1014~1×1015CFU/mL;1×1015~1×1016CFU/mL;または、1×1016~1×1017CFU/mLである、実施形態57-134のいずれか1つに記載の方法。136.上記製剤中の上記1つ以上の微生物の量は、1グラムの種子当たり1010CFU未満である、実施形態57-135のいずれか1つに記載の方法。137.上記製剤中の上記1つ以上の微生物の量は、1グラムの種子当たり約105~109の細胞である、実施形態57-136のいずれか1つに記載の方法。138.上記1つ以上の微生物は、植物成長促進効果を生成するために選択される、実施形態57-137のいずれか1つに記載の方法。139.上記1つ以上の微生物の植物成長促進効果は、細胞の浸透圧調節、イオン恒常性、抗酸化防御、熱ストレス耐性、および/または光合成能力の維持からなる群から選択される、実施形態57-138のいずれか1つに記載の方法。140.上記1つ以上の微生物は適合性のための選択される、実施形態57-139のいずれか1つに記載の方法。141.上記1つ以上の微生物は、補食作用または拮抗作用が発生しないことを確実にするために選択される、実施形態57-140のいずれか1つに記載の方法。142.上記1つ以上の微生物は、保存中の安定性のために選択される、実施形態57-141のいずれか1つに記載の方法。143.上記1つ以上の微生物は、迅速な植物コロニー形成および関連する組織内での生存のために選択される、実施形態57-142のいずれか1つに記載の方法。144.上記1つ以上の微生物は、植物における大規模かつ長期的な生理学的応答の刺激のために選択される、実施形態57-143のいずれか1つに記載の方法。145.上記1つ以上の微生物は、植物の生活環を促進するために選択される、実施形態57-144のいずれか1つに記載の方法。146.上記1つ以上の微生物は、1つ以上の種子への最適な取り込みのために選択される、実施形態57-145のいずれか1つに記載の方法。147.上記微生物の少なくとも1つは、植物の生活環全体にわたって存在し続ける、実施形態57-146のいずれか1つに記載の方法。148.インキュベーション時間は1分未満である、実施形態57-147のいずれか1つに記載の方法。149.インキュベーション時間は約1分である、実施形態57-148のいずれか1つに記載の方法。150.インキュベーション時間は10分未満である、実施形態57-149のいずれか1つに記載の方法。151.インキュベーション時間は5分未満である、実施形態57-150のいずれか1つに記載の方法。152.インキュベーション時間は20分未満である、実施形態57-151のいずれか1つに記載の方法。153.インキュベーション時間は4時間未満または16時間未満である、実施形態57-152のいずれか1つに記載の方法。154.インキュベーション時間は数日未満である、実施形態57-153のいずれか1つに記載の方法。155.インキュベーション時間は12時間未満である、実施形態57-154のいずれか1つに記載の方法。156.1×106よりも大きい細菌細胞は、上記1つ以上の種子の各々に組み込まれる、実施形態57-155のいずれか1つに記載の方法。157.1×105~1×108の間の細菌細胞は、上記1つ以上の種子の各々に組み込まれる、実施形態57-156のいずれか1つに記載の方法。158.上記1つ以上の微生物は、1つ以上の種子に安定して組み込まれる、実施形態57-157のいずれか1つに記載の方法。159.取り込まれた上記1つ以上の微生物は、30日を超えて安定している、実施形態57-158のいずれか1つに記載の方法。160.取り込まれた上記1つ以上の微生物は、6ヶ月を超えて安定している、実施形態57-159のいずれか1つに記載の方法。161.取り込まれた上記1つ以上の微生物は、少なくとも1年間安定している、実施形態57-160のいずれか1つに記載の方法。162.取り込まれた上記1つ以上の微生物は、少なくとも2年間安定している、実施形態57-161のいずれか1つに記載の方法。
163.塩と1つ以上の微生物とを含む、植物種子処理製剤。164.上記1つ以上の微生物は植物成長促進効果をもたらすために選択される、実施形態163に記載の製剤。165.上記製剤は水性製剤である、実施形態163または164に記載の製剤。166.上記製剤はポロキサマー188をさらに含む、実施形態163-165のいずれか1つに記載の製剤。167.0.1%の濃度のポロキサマー188をさらに含む、実施形態163-166のいずれか1つに記載の製剤。168.Tween 20をさらに含む、実施形態163-167のいずれか1つに記載の製剤。169.ジメチルスルホキシド(DMSO)、1-ドデシルアザシクロヘプタン-2-オン、ラウロカプラム、1-メチル-2-ピロリドン(NMP)、オレイン酸、エタノール、メタノール、ポリエチレングリコール(Brij 35、58、98)、ポリエチレングリコールモノラウレート(Tween 20)、Tween 40(ポリオキシエチレン酸ソルビトールエステル)、Tween 60、Tween 80(非イオン物質)、臭化セチルメチルアンモニウム(CTAB)、尿素、レシチン(大豆由来の凝固脂肪酸)、キトサン、ポロキサマー188、ポロキサマー237、ポロキサマー338、およびポロキサマー407からなる群からの1つ以上の薬剤をさらに含む、実施形態163-168のいずれか1つに記載の製剤。170.1つ以上の細菌の内生胞子形成を促進する1つ以上の成分をさらに含む、実施形態163-169のいずれか1つに記載の製剤。171.カリウム、硫酸第一鉄、カルシウム、マグネシウム、マンガン、またはそれらの組み合わせをさらに含む、実施形態163-170のいずれか1つに記載の製剤。172.マンガンをさらに含む、実施形態163-171のいずれか1つに記載の製剤。173.カルシウム、マグネシウム、およびマンガンをさらに含む、実施形態163-172のいずれか1つに記載の製剤。174.選択された1つ以上の微生物のための栄養素をさらに含む、実施形態163-173のいずれか1つに記載の製剤。175.上記塩は塩化ナトリウムを含む、実施形態163-174のいずれか1つに記載の培地。176.上記塩は、0.1~0.2%、0.2~0.3%、0.3~0.4%、0.4~0.5%、0.5~0.6%、0.6~0.7%、0.7~0.8%、0.8~0.9%、0.9~1.0%、1.0~1.1%、1.1~1.2%、1.2~1.3%、1.3~1.4%、または1.4~1.5%の濃度である、実施形態163-175のいずれか1つに記載の製剤。177.上記塩は約0.85の濃度である、実施形態163-176のいずれか1つに記載の製剤。178.上記塩は約1.25%以下の濃度である、実施形態163-177のいずれか1つに記載の製剤。179.上記塩は約1.25%の濃度である、実施形態163-178のいずれか1つに記載の製剤。180.上記1つ以上の微生物は、Acetobacter cereviseae、Chryseobacterium lactis、Bacillus endophyticus、およびBacillus megateriumから選択される、実施形態163-179のいずれか1つに記載の製剤。181.上記1つ以上の微生物は、Acetobacter cereviseae、Chryseobacterium lactis、Bacillus endophyticus、およびBacillus megateriumを含む、実施形態163-180のいずれか1つに記載の製剤。182.上記1つ以上の微生物は、Chryseobacterium lactis、Bacillus endophyticus、およびBacillus megateriumを含む、実施形態163-181のいずれか1つに記載の製剤。183.上記1つ以上の微生物は、Ensifer adhaerensおよびBacillus nakamurai またはBacillus subtilisを含む、実施形態163-182のいずれか1つに記載の方法。184.上記1つ以上の微生物は、Microbacterium yanniciiまたはMicrobacterium chocolatumを含む、実施形態163-183のいずれか1つに記載の製剤。185.上記1つ以上の微生物は、Serratioa ureilyticaまたはSerratioa marcescensを含む、実施形態163-184のいずれか1つに記載の製剤。186.上記1つ以上の微生物は、Glutamicibacter arilaitensisまたはGlutamicibacter arilaitensisを含む、実施形態163-185のいずれか1つに記載の製剤。187.上記1つ以上の微生物は、Ensifer adhaerens、Pantoea allii、Bacillus subtilis、またはBacillus subtilisを含む、実施形態163-186のいずれか1つに記載の製剤。188.上記1つ以上の微生物は、内生胞子形成微生物を含む、実施形態163-187のいずれか1つに記載の製剤。189.上記1つ以上の微生物はBacillus sp.を含む、実施形態163-188のいずれか1つに記載の製剤。190.上記1つ以上の微生物は、phyla Firmicutes、Proteobacteria、およびActinobacteriaから選択される、実施形態163-189のいずれか1つに記載の製剤。191.上記1つ以上の微生物はphylum Firmicutesから選択される、実施形態163-190のいずれか1つに記載の製剤。192.上記1つ以上の微生物は、Acetonema sp.、Actinomyces sp.、Alkalibacillus sp.、Ammoniphilus sp.、Amphibacillus sp.、Anaerobacter sp.、Anaerospora sp.、Aneurinibacillus sp.、Anoxybacillus sp.、Bacillus sp.、Brevibacillus sp.、Caldanaerobacter sp.、Caloramator sp.、Caminicella sp.、Cerasibacillus sp.、Clostridium sp.、Clostridiisalibacter sp.、Cohnella sp.、Coxiella sp.、Dendrosporobacter sp.、Desulfotomaculum sp.、Desulfosporomusa sp.、Desulfosporosinus sp.、Desulfovirgula sp.、Desulfunispora sp.、Desulfurispora sp.、Filifactor sp.、Filobacillus sp.、Gelria sp.、Geobacillus sp.、Geosporobacter sp.,Gracilibacillus sp.、Halobacillus sp.、Halonatronum sp.、Heliobacterium sp.、Heliophilum sp.、Laceyella sp.、Lentibacillus sp.、Lysinibacillus sp.、Mahela sp.、Metabacterium sp.、Moorella sp.、Natroniella sp.、Oceanobacillus sp.、Orenia sp.、Ornithinibacillus sp.、Oxalophagus sp.、Oxobacter sp.、Paenibacillus sp.、Paraliobacillus sp.、Pelospora sp.、Pelotomaculum sp.、Piscibacillus sp.、Planifilum sp.、Pontibacillus sp.、Propionispora sp.、Salinibacillus sp.、Salsuginibacillus sp.、Seinonella sp.、Shimazuella sp.、Sporacetigenium sp.、Sporoanaerobacter sp.、Sporobacter sp.、Sporobacterium sp.、Sporohalobacter sp.、Sporolactobacillus sp.、Sporomusa sp.、Sporosarcina sp.、Sporotalea sp.、Sporotomaculum sp.、Syntrophomonas sp.、Syntrophospora sp.、Tenuibacillus sp.、Tepidibacter sp.、Terribacillus sp.、Thalassobacillus sp.、Thermoacetogenium sp.、Thermoactinomyces sp.、Thermoalkalibacillus sp.、Thermoanaerobacter sp.、Thermoanaeromonas sp.、Thermobacillus sp.、Thermoflavimicrobium sp.、Thermovenabulum sp.、Tuberibacillus sp.、Virgibacillus sp.、およびVulcanobacillus sp.から選択される、実施形態163-191のいずれか1つに記載の製剤。193.上記1つ以上の微生物はphylum Proteobacteria.から選択される、実施形態163-192のいずれかに記載の製剤。194.上記1つ以上の微生物はActinomyces sp.を含む、実施形態163-193のいずれか1つに記載の製剤。195.上記1つ以上の微生物はphylum Actinobacteriaから選択される、実施形態163-194のいずれか1つに記載の製剤。196.上記1つ以上の微生物はCoxiella sp.を含む、実施形態163-195のいずれか1つに記載の製剤。197.上記1つ以上の微生物は、上記種子に取り込まれた後、内生胞子を形成する、実施形態163-196のいずれか1つに記載の製剤。198.上記1つ以上の微生物は内生胞子を含む、実施形態163-197のいずれか1つに記載の製剤。199.上記1つ以上の微生物はBacillus endosporesを含む、実施形態163-198のいずれか1つに記載の製剤。200.上記1つ以上の微生物は、配列番号:1-10221のいずれかの16S核酸配列を含む、実施形態163-199のいずれか1つに記載の製剤。201.上記1つ以上の微生物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも99%同一の16S核酸配列を含む、実施形態163-200のいずれか1つに記載の製剤。202.上記1つ以上の微生物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも98%同一の16S核酸配列を含む、実施形態163-201のいずれか1つに記載の製剤。203.上記1つ以上の微生物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも95%同一の16S核酸配列を含む、実施形態163-202のいずれか1つに記載の製剤。204.上記1つ以上の微生物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも90%同一の16S核酸配列を含む、実施形態163-203のいずれか1つに記載の製剤。205.微生物浸出物をさらに含む、実施形態163-204のいずれか1つに記載の製剤。206.上記微生物浸出物は、全身誘導耐性(IST)を引き起こす1つ以上化合物を含有する、実施形態163-205のいずれか1つに記載の製剤。207.上記微生物浸出物は、全身誘導抵抗性(ISR)を引き起こす1つ以上化合物を含有する、実施形態163-206のいずれか1つに記載の製剤。208.上記微生物浸出物は、植物の成長を引き起こす1つ以上の化合物を含有する、実施形態163-207のいずれか1つに記載の製剤。209.上記微生物浸出
物は、配列番号:1-10221のいずれかの16S核酸配列を含む微生物からのものである、実施形態163-208のいずれか1つに記載の製剤。210.上記微生物浸出物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも99%同一の16S核酸配列を含む微生物からのものである、実施形態163-209のいずれか1つに記載の製剤。211.上記微生物浸出物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも98%同一の16S核酸配列を含む微生物からのものである、実施形態163-210のいずれか1つに記載の製剤。212.上記微生物浸出物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも95%同一の16S核酸配列を含む微生物からのものである、実施形態163-211のいずれか1つに記載の製剤。213.上記微生物浸出物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも90%同一の16S核酸配列を含む微生物からのものである、実施形態163-212のいずれか1つに記載の製剤。214.上記製剤中の上記1つ以上の微生物の濃度は、約1×103~1×1017CFU/mLの範囲である、実施形態163-213のいずれか1つに記載の製剤。215.上記製剤中の上記1つ以上の微生物の濃度は:1×103~1×104CFU/mL;1x104~1×105CFU/mL;1×105~1×106CFU/mL;1×106~1×107CFU/mL;1×107~1×108CFU/mL;1×108~1×109CFU/mL;1×109~1×1010CFU/mL;1×1010~1×1011CFU/mL;1×1011~1×1012CFU/mL;1×1012~1×1013CFU/mL;1×1013~1×1014CFU/mL;1×1014~1×1015CFU/mL;1×1015~1×1016CFU/mL;または1×1016~1×1017CFU/mLである、実施形態163-214のいずれか1つに記載の製剤。
216.1つ以上の植物種子を処理する方法であって、上記方法は:(i)上記1つ以上の種子を製剤に浸す工程であって、上記製剤は、塩と、植物成長促進効果を生成するために選択される1つ以上の微生物浸出物とを含む、工程と;(ii)上記1つ以上の微生物浸出物を上記種子に組み込むのに十分な期間にわたって、上記1つ以上の種子を上記製剤中でインキュベートする工程と、を含む、方法。217.上記微生物浸出物は、全身誘導耐性(IST)を引き起こす1つ以上化合物を含有する、実施形態216に記載の方法。218.上記微生物浸出物は、全身誘導抵抗性(ISR)を引き起こす1つ以上化合物を含有する、実施形態216または217に記載の方法。219.上記微生物浸出物は、植物の成長を引き起こす1つ以上の化合物を含有する、実施形態216-218のいずれか1つに記載の方法。220.上記微生物浸出物は、配列番号:1-10221のいずれかの16S核酸配列を含む微生物からのものである、実施形態216-219のいずれか1つに記載の方法。221.上記微生物浸出物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも99%同一の16S核酸配列を含む微生物からのものである、実施形態216-220のいずれか1つに記載の方法。222.上記微生物浸出物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも98%同一の16S核酸配列を含む微生物からのものである、実施形態216-221のいずれか1つに記載の方法。223.上記微生物浸出物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも95%同一の16S核酸配列を含む微生物からのものである、実施形態216-222のいずれか1つに記載の方法。224.上記微生物浸出物は、配列番号:1-10221のいずれかの配列と少なくとも90%同一の16S核酸配列を含む微生物からのものである、実施形態216-223のいずれか1つに記載の方法。225.上記塩は塩化ナトリウムを含む、実施形態216-224のいずれか1つに記載の方法。226.上記塩は、0.1~0.2%、0.2~0.3%、0.3~0.4%、0.4~0.5%、0.5~0.6%、0.6~0.7%、0.7~0.8%、0.8~0.9%、0.9~1.0%、1.0~1.1%、1.1~1.2%、1.2~1.3%、1.3~1.4%、または1.4~1.5%の濃度である、実施形態216-225のいずれか1つに記載の方法。227.上記塩は約0.85の濃度である、実施形態216-226のいずれか1つに記載の方法。228.上記塩は約1.25%以下の濃度である、実施形態216-227のいずれか1つに記載の方法。229.上記塩は約1.25%の濃度である、実施形態216-228のいずれか1つに記載の方法。230.微生物の浸出物はMicrobacterium yanniciiまたは Microbacterium chocolatumに由来する、実施形態216-229のいずれか1つに記載の方法。231.上記微生物浸出物は、Serratioa ureilyticaまたはSerratioa marcescensに由来する、実施形態216-230のいずれか1つに記載の方法。232.上記微生物浸出物は、Glutamicibacter arilaitensisまたはGlutamicibacter halophytocolaに由来する、実施形態216-231のいずれか1つに記載の方法。233.上記微生物浸出物はEnsifer adhaerensに由来する、実施形態216-232のいずれか1つに記載の方法。234.上記微生物浸出物はChryseobacterium lactisに由来する、実施形態216-233のいずれか1つに記載の方法。235.上記微生物浸出物は、Acetobacter cerevisiae、Pantoea allii、Bacillus subtilis、またはBacillus cucumisに由来する、実施形態216-234のいずれか1つに記載の方法。236.上記微生物浸出物は、phyla Firmicutes、Proteobacteria、および Actinobacteria選択される微生物に由来する、実施形態216-235のいずれか1つに記載の方法。237.上記微生物浸出物は、Acetonema sp.、Actinomyces sp.、Alkalibacillus sp.、Ammoniphilus sp.、Amphibacillus sp.、Anaerobacter sp.、Anaerospora sp.、Aneurinibacillus sp.、Anoxybacillus sp.、Bacillus sp.、Brevibacillus sp.、Caldanaerobacter sp.、Caloramator sp.、Caminicella sp.、Cerasibacillus sp.、Clostridium sp.、Clostridiisalibacter sp.、Cohnella sp.、Coxiella sp.、Dendrosporobacter sp.、Desulfotomaculum sp.、Desulfosporomusa sp.、Desulfosporosinus sp.、Desulfovirgula sp.、Desulfunispora sp.、Desulfurispora sp.、Filifactor sp.、Filobacillus sp.、Gelria sp.、Geobacillus sp.、Geosporobacter sp.、Gracilibacillus sp.、Halobacillus sp.、Halonatronum sp.、Heliobacterium sp.、Heliophilum sp.、Laceyella sp.、Lentibacillus sp.、Lysinibacillus sp.、Mahela sp.、Metabacterium sp.、Moorella sp.、Natroniella sp.、Oceanobacillus sp.、Orenia sp.、Ornithinibacillus sp.、Oxalophagus sp.、Oxobacter sp.、Paenibacillus sp.、Paraliobacillus sp.、Pelospora sp.、Pelotomaculum sp.、Piscibacillus sp.、Planifilum sp.、Pontibacillus sp.、Propionispora sp.、Salinibacillus sp.、Salsuginibacillus sp.、Seinonella sp.、Shimazuella sp.、Sporacetigenium sp.、Sporoanaerobacter sp.、Sporobacter sp.、Sporobacterium sp.、Sporohalobacter sp.、Sporolactobacillus sp.、Sporomusa sp.、Sporosarcina sp.、Sporotalea sp.、Sporotomaculum sp.、Syntrophomonas sp.、Syntrophospora sp.、Tenuibacillus sp.、Tepidibacter sp.、Terribacillus sp.、Thalassobacillus sp.、Thermoacetogenium sp.、Thermoactinomyces sp.、Thermoalkalibacillus sp.、Thermoanaerobacter sp.、Thermoanaeromonas sp.、Thermobacillus sp.、Thermoflavimicrobium sp.、Thermovenabulum sp.、Tuberibacillus sp.、Virgibacillus sp.、およびVulcanobacillus sp.から選択される微生物に由来する、実施形態216-236のいずれか1つに記載の方法。238.上記微生物浸出物はphylum Proteobacteriaから選択される微生物に由来する、実施形態216-237のいずれか1つに記載の方法。239.上記微生物浸出物はActinomyces spに由来する、実施形態216-238のいずれか1つに記載の方法。240.上記微生物浸出物はphylum Actinobacteriaに由来する、実施形態216-239のいずれか1つに記載の方法。241.上記微生物浸出物はCoxiella sp.に由来する、実施形態216-240のいずれか1つに記載の方法。242.上記微生物浸出物はBacillus spに由来する、実施形態216-241のいずれか1つに記載の方法。
242.植物種子に細菌を組み込む方法であって、上記方法は:a.前記植物種子を、前記細菌を含む溶液と接触させる工程であって、ここで前記溶液は約0.1%~約2%の塩(w/v)を含む、工程と;b.前記植物種子を前記溶液とインキュベートする工程であって、それによって、前記植物種子に少なくとも1のコロニー形成単位(CFU)の前記細菌を組み込む工程と、を含む、方法。243.(b)は、前記植物種子を前記溶液とインキュベートする工程であって、それによって、前記植物種子に少なくとも500のCFUの前記細菌を組み込むことを含む、実施形態242に記載の方法。244.前記細菌は、内生胞子形成細菌またはその内生胞子を含む、実施形態242または243に記載の方法。245.前記溶液は微生物浸出物を含む、実施形態242-244のいずれか1つに記載の方法。246.前記微生物浸出物は前記細菌に由来する、実施形態245に記載の方法。247.前記微生物浸出物は前記細菌に由来しない、実施形態245に記載の方法。248.前記細菌は、phyla Firmicutes、Proteobacteria、Actinobacteria、またはそれらの組み合わせからの細菌を含む、実施形態242-247のいずれか1つに記載の方法。249.前記細菌は、Acetonema sp.、Actinomyces sp.、Alkalibacillus sp.、Ammoniphilus sp.、Amphibacillus sp.、Anaerobacter sp.、Anaerospora sp.、Aneurinibacillus sp.、Anoxybacillus sp.、Bacillus sp.、Brevibacillus sp.、Caldanaerobacter sp.、Caloramator sp.、Caminicella sp.、Cerasibacillus sp.、Clostridium sp.、Clostridiisalibacter sp.、Cohnella sp.、Coxiella sp.、Dendrosporobacter sp.、Desulfotomaculum sp.、Desulfosporomusa sp.、Desulfosporosinus sp.、Desulfovirgula sp.、Desulfunispora sp.、Desulfurispora sp.、Filifactor sp.、Filobacillus sp.、Gelria sp.、Geobacillus sp.、Geosporobacter sp.,Gracilibacillus sp.、Halobacillus sp.、Halonatronum sp.、Heliobacterium sp.、Heliophilum sp.、Laceyella sp.、Lentibacillus sp.、Lysinibacillus sp.、Mahela sp.、Metabacterium sp.、Moorella sp.、Natroniella sp.、Oceanobacillus sp.、Orenia sp.、Ornithinibacillus sp.、Oxalophagus sp.、Oxobacter sp.、Paenibacillus sp.、Paraliobacillus sp.、Pelospora sp.、Pelotomaculum sp.、Piscibacillus sp.、Planifilum sp.、Pontibacillus sp.、Propionispora sp.、Salinibacillus sp.、Salsuginibacillus sp.、Seinonella sp.、Shimazuella sp.、Sporacetigenium sp.、Sporoanaerobacter sp.、Sporobacter sp.、Sporobacterium sp.、Sporohalobacter sp.、Sporolactobacillus sp.、Sporomusa sp.、Sporosarcina sp.、Sporotalea sp.、Sporotomaculum sp.、Syntrophomonas sp.、Syntrophospora sp.、Tenuibacillus sp.、Tepidibacter sp.、Terribacillus sp.、Thalassobacillus sp.、Thermoacetogenium sp.、Thermoactinomyces sp.、Thermoalkalibacillus sp.、Thermoanaerobacter sp.、Thermoanaeromonas sp.、Thermobacillus sp.、Thermoflavimicrobium sp.、Thermovenabulum sp.、Tuberibacillus sp.、Virgibacillus sp.、Vulcanobacillus sp.、またはそれらの組み合わせからの細菌を含む、実施形態242-248のいずれか1つに記載の方法。250.前記細菌はBacillus sp.からの細菌を含む、実施形態242-249のいずれか1つに記載の方法。251.前記細菌は、前記植物種子の種皮と胚との間に組み込まれる、実施形態242-250のいずれか1つに記載の方法。252.(a)の前に、前記植物種子を消毒する工程をさらに含む、実施形態242-251のいずれか1つに記載の方法。253.前記溶液は約0.85%の前記塩を含む、実施形態242-252のいずれか1つに記載の方法。254.前記塩はNaClを含む、実施形態242-253のいずれか1つに記載の方法。255.前記植物は、トウモロコシ種子、小麦種子、イネ種子、モロコシ種子、大麦種子、ライ麦種子、サトウキビ種子、アワ種子、オート麦種子、大豆種子、綿種子、アルファルファ種子、豆種子、キノア種子、レンズ豆種子、ピーナッツ種子、レタス種子、トマト種子、エンドウ種子、またはキャベツ種子を含む、実施形態242-254のいずれか1つに記載の方法。256.前記溶液はルリア・ベルターニ(LB)ブロスをさらに含む、実施形態242-255のいずれか1つに記載の方法。257.前記溶液は、ジメチルスルホキシド(DMSO)、1-ドデシルアザシクロヘプタン-2-オン、ラウロカプラム、1-メチル-2-ピロリドン(NMP)、オレイン酸、エタノール、メタノール、ポリエチレングリコール(Brij 35、58、98)、ポリエチレングリコールモノラウレート(Tween 20)、Tween 40(ポリオキシエチレン酸ソルビトールエステル)、Tween、Tween 80(非イオン物質)60、臭化セチルメチルアンモニウム(CTAB)、尿素、レシチン(大豆由来の凝固脂肪酸)、キトサン、ポロキサマー188、ポロキサマー237、ポロキサマー338、ポロキサマー407、またはそれらの組み合わせをさらに含む、実施形態242-256のいずれか1つに記載の方法。258.前記溶液は、カルシウム、マグネシウム、マンガン、カリウム、鉄、またはそれらの組み合わせをさらに含む、実施形態242-257のいずれか1つに記載の方法。259.前記溶液は、約4℃~約40℃;約20℃~約40℃;または、約10℃~約20℃の間の温度で維持される、実施形態242-258のいずれか1つに記載の方法。260.前記溶液は約23℃または約30℃で維持される、実施形態242-259のいずれか1つに記載の方法。261.前記植物種子は、約1分~約960分、約20分~約240分、または約1分~約20分の間、前記溶液とインキュベートされる、実施形態242-260のいずれか1つに記載の方法。262.前記植物種子は、約1分、約5分、約10分、約20分、約240分、または約960分間、前記溶液とインキュベートされる、実施形態242-261のいずれか1つに記載の方法。263.前記内生胞子形成細菌の内生胞子形成を誘発することをさらに含む、実施形態245-262のいずれか1つに記載の方法。
264.改変された植物種子であって、前記改変された植物種子の種皮と胚と間に取り込まれた少なくとも1のCFUの細菌を含む、改変された植物種子。 265.前記改変された植物種子は、少なくとも500CFUまたは少なくとも1000CFUの前記細菌を含む、実施形態264に記載の改変された植物種子。266.前記細菌は、内生胞子形成細菌またはその内生胞子を含む、実施形態264または265に記載の改変された植物種子。267.前記改変された植物種子は微生物浸出物を含む、実施形態264-266のいずれか1つに記載の改変された植物種子。268.前記微生物浸出物は前記細菌に由来する、実施形態267に記載の改変された植物種子。269.前記微生物浸出物は前記細菌に由来しない、実施形態267に記載の改変された植物種子。270.前記細菌は、phyla Firmicutes、Proteobacteria、Actinobacteria、またはそれらの組み合わせからの細菌を含む、実施形態264-269のいずれか1つに記載の改変された植物種子。271.前記細菌は、Acetonema sp.、Actinomyces sp.、Alkalibacillus sp.、Ammoniphilus sp.、Amphibacillus sp.、Anaerobacter sp.、Anaerospora sp.、Aneurinibacillus sp.、Anoxybacillus sp.、Bacillus sp.、Brevibacillus sp.、Caldanaerobacter sp.、Caloramator sp.、Caminicella sp.、Cerasibacillus sp.、Clostridium sp.、Clostridiisalibacter sp.、Cohnella sp.、Coxiella sp.、Dendrosporobacter sp.、Desulfotomaculum sp.、Desulfosporomusa sp.、Desulfosporosinus sp.、Desulfovirgula sp.、Desulfunispora sp.、Desulfurispora sp.、Filifactor sp.、Filobacillus sp.、Gelria sp.、Geobacillus sp.、Geosporobacter sp.,Gracilibacillus sp.、Halobacillus sp.、Halonatronum sp.、Heliobacterium sp.、Heliophilum sp.、Laceyella sp.、Lentibacillus sp.、Lysinibacillus sp.、Mahela sp.、Metabacterium sp.、Moorella sp.、Natroniella sp.、Oceanobacillus sp.、Orenia sp.、Ornithinibacillus sp.、Oxalophagus sp.、Oxobacter sp.、Paenibacillus sp.、Paraliobacillus sp.、Pelospora sp.、Pelotomaculum sp.、Piscibacillus sp.、Planifilum sp.、Pontibacillus sp.、Propionispora sp.、Salinibacillus sp.、Salsuginibacillus sp.、Seinonella sp.、Shimazuella sp.、Sporacetigenium sp.、Sporoanaerobacter sp.、Sporobacter sp.、Sporobacterium sp.、Sporohalobacter sp.、Sporolactobacillus sp.、Sporomusa sp.、Sporosarcina sp.、Sporotalea sp.、Sporotomaculum sp.、Syntrophomonas sp.、Syntrophospora sp.、Tenuibacillus sp.、Tepidibacter sp.、Terribacillus sp.、Thalassobacillus sp.、Thermoacetogenium sp.、Thermoactinomyces sp.、Thermoalkalibacillus sp.、Thermoanaerobacter sp.、Thermoanaeromonas sp.、Thermobacillus sp.、Thermoflavimicrobium sp.、Thermovenabulum sp.、Tuberibacillus sp.、Virgibacillus sp.、Vulcanobacillus sp.、またはそれらの組み合わせからの細菌を含む、実施形態264-270のいずれか1つに記載の改変された植物種子。272.前記細菌はBacillus sp.からの細菌を含む、実施形態264-271のいずれか1つに記載の改変された植物種子。273.前記改変された種子は、トウモロコシ種子、小麦種子、イネ種子、モロコシ種子、大麦種子、ライ麦種子、サトウキビ種子、アワ種子、オート麦種子、大豆種子、綿種子、アルファルファ種子、豆種子、キノア種子、レンズ豆種子、ピーナッツ種子、レタス種子、トマト種子、エンドウ種子、またはキャベツ種子である、実施形態264-272のいずれか1つに記載の改変された植物種子。274.前記植物種子は、少なくとも1000CFUの前記微生物を含む、実施形態264-273のいずれか1つに記載の改変された植物種子。
275.1×103CFU/mLの少なくとも1つ以上の細菌を含有する製剤であって、ここで、前記製剤は約0.1%~約2%の塩を含む、製剤。276.0.85%の塩を含む、実施形態275に記載の製剤。277.前記塩はNaClを含む、実施形態275または276に記載の製剤。278.前記細菌は、内生胞子形成細菌またはその内生胞子を含む、実施形態275-277のいずれか1つに記載の製剤。279.前記製剤は微生物浸出物を含む、実施形態275-278のいずれか1つに記載の製剤。280.前記微生物浸出物は前記細菌に由来する、実施形態279に記載の方法。281.前記微生物浸出物は前記細菌に由来しない、実施形態279に記載の方法。282.前記細菌は、phyla Firmicutes、Proteobacteria、またはActinobacteriaからの細菌を含む、実施形態275-281のいずれか1つに記載の製剤。283.前記細菌は、Acetonema sp.、Actinomyces sp.、Alkalibacillus sp.、Ammoniphilus sp.、Amphibacillus sp.、Anaerobacter sp.、Anaerospora sp.、Aneurinibacillus sp.、Anoxybacillus sp.、Bacillus sp.、Brevibacillus sp.、Caldanaerobacter sp.、Caloramator sp.、Caminicella sp.、Cerasibacillus sp.、Clostridium sp.、Clostridiisalibacter sp.、Cohnella sp.、Coxiella sp.、Dendrosporobacter sp.、Desulfotomaculum sp.、Desulfosporomusa sp.、Desulfosporosinus sp.、Desulfovirgula sp.、Desulfunispora sp.、Desulfurispora sp.、Filifactor sp.、Filobacillus sp.、Gelria sp.、Geobacillus sp.、Geosporobacter sp.,Gracilibacillus sp.、Halobacillus sp.、Halonatronum sp.、Heliobacterium sp.、Heliophilum sp.、Laceyella sp.、Lentibacillus sp.、Lysinibacillus sp.、Mahela sp.、Metabacterium sp.、Moorella sp.、Natroniella sp.、Oceanobacillus sp.、Orenia sp.、Ornithinibacillus sp.、Oxalophagus sp.、Oxobacter sp.、Paenibacillus sp.、Paraliobacillus sp.、Pelospora sp.、Pelotomaculum sp.、Piscibacillus sp.、Planifilum sp.、Pontibacillus sp.、Propionispora sp.、Salinibacillus sp.、Salsuginibacillus sp.、Seinonella sp.、Shimazuella sp.、Sporacetigenium sp.、Sporoanaerobacter sp.、Sporobacter sp.、Sporobacterium sp.、Sporohalobacter sp.、Sporolactobacillus sp.、Sporomusa sp.、Sporosarcina sp.、Sporotalea sp.、Sporotomaculum sp.、Syntrophomonas sp.、Syntrophospora sp.、Tenuibacillus sp.、Tepidibacter sp.、Terribacillus sp.、Thalassobacillus sp.、Thermoacetogenium sp.、Thermoactinomyces sp.、Thermoalkalibacillus sp.、Thermoanaerobacter sp.、Thermoanaeromonas sp.、Thermobacillus sp.、Thermoflavimicrobium sp.、Thermovenabulum sp.、Tuberibacillus sp.、Virgibacillus sp.、Vulcanobacillus sp.、またはそれらの組み合わせからの細菌を含む、実施形態275-282のいずれか1つに記載の製剤。284.前記細菌はBacillus sp.からの細菌を含む、実施形態275-283のいずれか1つに記載の製剤。285.前記製剤はLBブロスをさらに含む、実施形態275-284のいずれか1つに記載の製剤。286.前記製剤は、ジメチルスルホキシド(DMSO)、1-ドデシルアザシクロヘプタン-2-オン、ラウロカプラム、1-メチル-2-ピロリドン(NMP)、オレイン酸、エタノール、メタノール、ポリエチレングリコール(Brij 35、58、98)、ポリエチレングリコールモノラウレート(Tween 20)、Tween 40(ポリオキシエチレン酸ソルビトールエステル)、Tween、Tween 80(非イオン物質)60、臭化セチルメチルアンモニウム(CTAB)、尿素、レシチン(大豆由来の凝固脂肪酸)、キトサン、ポロキサマー188、ポロキサマー237、ポロキサマー338、ポロキサマー407、またはそれらの組み合わせをさらに含む、実施形態275-285のいずれか1つに記載の製剤。287.前記製剤は、カルシウム、マグネシウム、マンガン、カリウム、鉄、またはそれらの組み合わせをさらに含む、実施形態275-286のいずれか1つに記載の製剤。288.前記製剤は、約4℃~約40℃;約20℃~約40℃;または、約10℃~約20℃の間の温度で維持される、実施形態275-287のいずれか1つに記載の製剤。289.前記製剤は、23℃または30℃で維持される、実施形態275~288のいずれか1つに記載の製剤。290.前記製剤は少なくとも5×105CFU/mLの前記細菌を含有する、実施形態275~289のいずれか1つに記載の製剤。
291.植物種子において植物成長効果を促進する方法であって、上記方法は:a.前記植物種子を、細菌を含む溶液と接触させる工程であって、ここで、前記溶液は、約0.1%~約2%の塩(w/v)を含む、工程と;b.前記植物種子を前記溶液とインキュベートする工程であって、それによって、前記植物種子に少なくとも500のコロニー形成単位(CFU)の前記細菌を組み込む工程と、を含む、方法。292.(a)の前に、前記植物種子を消毒する工程をさらに含む、実施形態291に記載の方法。293.前記細菌は、内生胞子形成細菌またはその内生胞子を含む、実施形態291または292に記載の方法。294.前記溶液は微生物浸出物を含む、実施形態291-293のいずれか1つに記載の方法。295.前記微生物浸出物は前記細菌に由来する、実施形態294に記載の方法。296.前記微生物浸出物は前記細菌に由来しない、実施形態294に記載の方法。297.前記細菌は、前記改変された植物種子の種皮と胚との間に組み込まれる、実施形態291-296のいずれか1つに記載の方法。298.前記溶液は約0.85%の前記塩を含む、実施形態291-297のいずれか1つに記載の方法。299.前記塩はNaClを含む、実施形態291-298のいずれか1つに記載の方法。300.前記細菌は、phyla Firmicutes、Proteobacteria、Actinobacteria、またはそれらの組み合わせからの細菌を含む、実施形態291-299のいずれか1つに記載の方法。301.前記細菌は、Acetonema sp.、Actinomyces sp.、Alkalibacillus sp.、Ammoniphilus sp.、Amphibacillus sp.、Anaerobacter sp.、Anaerospora sp.、Aneurinibacillus sp.、Anoxybacillus sp.、Bacillus sp.、Brevibacillus sp.、Caldanaerobacter sp.、Caloramator sp.、Caminicella sp.、Cerasibacillus sp.、Clostridium sp.、Clostridiisalibacter sp.、Cohnella sp.、Coxiella sp.、Dendrosporobacter sp.、Desulfotomaculum sp.、Desulfosporomusa sp.、Desulfosporosinus sp.、Desulfovirgula sp.、Desulfunispora sp.、Desulfurispora sp.、Filifactor sp.、Filobacillus sp.、Gelria sp.、Geobacillus sp.、Geosporobacter sp.、Gracilibacillus sp.、Halobacillus sp.、Halonatronum sp.、Heliobacterium sp.、Heliophilum sp.、Laceyella sp.、Lentibacillus sp.、Lysinibacillus sp.、Mahela sp.、Metabacterium sp.、Moorella sp.、Natroniella sp.、Oceanobacillus sp.、Orenia sp.、Ornithinibacillus sp.、Oxalophagus sp.、Oxobacter sp.、Paenibacillus sp.、Paraliobacillus sp.、Pelospora sp.、Pelotomaculum sp.、Piscibacillus sp.、Planifilum sp.、Pontibacillus sp.、Propionispora sp.、Salinibacillus sp.、Salsuginibacillus sp.、Seinonella sp.、Shimazuella sp.、Sporacetigenium sp.、Sporoanaerobacter sp.、Sporobacter sp.、Sporobacterium sp.、Sporohalobacter sp.、Sporolactobacillus sp.、Sporomusa sp.、Sporosarcina sp.、Sporotalea sp.、Sporotomaculum sp.、Syntrophomonas sp.、Syntrophospora sp.、Tenuibacillus sp.、Tepidibacter sp.、Terribacillus sp.、Thalassobacillus sp.、Thermoacetogenium sp.、Thermoactinomyces sp.、Thermoalkalibacillus sp.、Thermoanaerobacter sp.、Thermoanaeromonas sp.、Thermobacillus sp.、Thermoflavimicrobium sp.、Thermovenabulum sp.、Tuberibacillus sp.、Virgibacillus sp.、Vulcanobacillus sp.、またはそれらの組み合わせからの細菌を含む、実施形態291-300のいずれか1つに記載の方法。302.前記細菌はBacillus sp.からの細菌を含む、実施形態291-301のいずれか1つに記載の方法。303.前記植物は、トウモロコシ種子、小麦種子、イネ種子、モロコシ種子、大麦種子、ライ麦種子、サトウキビ種子、アワ種子、オート麦種子、大豆種子、綿種子、アルファルファ種子、豆種子、キノア種子、レンズ豆種子、ピーナッツ種子、レタス種子、トマト種子、エンドウ種子、またはキャベツ種子を含む、実施形態291-302のいずれか1つに記載の方法。304.前記溶液はLBブロスをさらに含む、実施形態291-303のいずれか1つに記載の方法。305.前記溶液は、ジメチルスルホキシド(DMSO)、1-ドデシルアザシクロヘプタン-2-オン、ラウロカプラム、1-メチル-2-ピロリドン(NMP)、オレイン酸、エタノール、メタノール、ポリエチレングリコール(Brij 35、58、98)、ポリエチレングリコールモノラウレート(Tween 20)、Tween 40(ポリオキシエチレン酸ソルビトールエステル)、Tween、Tween 80(非イオン物質)60、臭化セチルメチルアンモニウム(CTAB)、尿素、レシチン(大豆由来の凝固脂肪酸)、キトサン、ポロキサマー188、ポロキサマー237、ポロキサマー338、ポロキサマー407、またはそれらの組み合わせをさらに含む、実施形態291-304のいずれか1つに記載の方法。306.前記溶液は、カルシウム、マグネシウム、マンガン、カリウム、鉄、またはそれらの組み合わせをさらに含む、実施形態291-305のいずれか1つに記載の方法。307.前記溶液は、約4℃~約40℃;約20℃~約40℃;または、約10℃~約20℃の間の温度で維持される、実施形態291-306のいずれか1つに記載の方法。308.前記溶液は約23℃または約30℃で維持される、実施形態291-307のいずれか1つに記載の方法。309.前記植物種子は、約1分~約960分、約20分~約240分、または約1分~約20分の間、前記溶液とインキュベートされる、実施形態291-308のいずれか1つに記載の方法。310.前記植物種子は、約1分、約5分、約10分、約20分、約240分、または約960分間、前記溶液とインキュベートされる、実施形態291-309のいずれか1つに記載の方法。311.前記内生胞子形成細菌の内生胞子形成を誘発することをさらに含む、実施形態291-310のいずれか1つに記載の方法。312.前記植物成長効果は、収量増加、細胞の浸透圧制御、イオン恒常性、抗酸化防御、熱ストレス耐性、光合成能力の維持、窒素固定、またはそれらの組み合わせを含む、実施形態291-311のいずれか1つに記載の方法。313.前記細菌は、前記植物成長効果に関連して選択される、実施形態312に記載の方法。
314.植物種子において植物成長効果を促進する方法であって、上記方法は:a.前記植物種子を、微生物浸出物を含む溶液と接触させる工程であって、前記溶液は約0.1%~約2%の塩(w/v)を含む、工程と;b.前記植物種子を前記溶液とインキュベートする工程であって、それによって、前記植物種子に前記微生物浸出物を組み込む工程と、を含む、方法。315.(a)の前に、前記植物種子を消毒する工程をさらに含む、実施形態314に記載の方法。316.前記微生物浸出物は、内生胞子形成細菌またはその内生胞子に由来する、実施形態314または315に記載の方法。317.前記微生物浸出物は、非内生胞子形成細菌に由来する、実施形態314または315に記載の方法。318.前記微生物浸出物は、前記改変された植物種子の種皮と胚との間に組み込まれる、実施形態314-317のいずれか1つに記載の方法。319.前記溶液は約0.85%の前記塩を含む、実施形態314-318のいずれか1つに記載の方法。320.前記塩はNaClを含む、実施形態314-319のいずれか1つに記載の方法。321.前記微生物浸出物は、phyla Firmicutes、Proteobacteria、Actinobacteria、またはそれらの組み合わせに由来する、実施形態314-320のいずれか1つに記載の方法。322.前記微生物浸出物は、Acetonema sp.、Actinomyces sp.、Alkalibacillus sp.、Ammoniphilus sp.、Amphibacillus sp.、Anaerobacter sp.、Anaerospora sp.、Aneurinibacillus sp.、Anoxybacillus sp.、Bacillus sp.、Brevibacillus sp.、Caldanaerobacter sp.、Caloramator sp.、Caminicella sp.、Cerasibacillus sp.、Clostridium sp.、Clostridiisalibacter sp.、Cohnella sp.、Coxiella sp.、Dendrosporobacter sp.、Desulfotomaculum sp.、Desulfosporomusa sp.、Desulfosporosinus sp.、Desulfovirgula sp.、Desulfunispora sp.、Desulfurispora sp.、Filifactor sp.、Filobacillus sp.、Gelria sp.、Geobacillus sp.、Geosporobacter sp.,Gracilibacillus sp.、Halobacillus sp.、Halonatronum sp.、Heliobacterium sp.、Heliophilum sp.、Laceyella sp.、Lentibacillus sp.、Lysinibacillus sp.、Mahela sp.、Metabacterium sp.、Moorella sp.、Natroniella sp.、Oceanobacillus sp.、Orenia sp.、Ornithinibacillus sp.、Oxalophagus sp.、Oxobacter sp.、Paenibacillus sp.、Paraliobacillus sp.、Pelospora sp.、Pelotomaculum sp.、Piscibacillus sp.、Planifilum sp.、Pontibacillus sp.、Propionispora sp.、Salinibacillus sp.、Salsuginibacillus sp.、Seinonella sp.、Shimazuella sp.、Sporacetigenium sp.、Sporoanaerobacter sp.、Sporobacter sp.、Sporobacterium sp.、Sporohalobacter sp.、Sporolactobacillus sp.、Sporomusa sp.、Sporosarcina sp.、Sporotalea sp.、Sporotomaculum sp.、Syntrophomonas sp.、Syntrophospora sp.、Tenuibacillus sp.、Tepidibacter sp.、Terribacillus sp.、Thalassobacillus sp.、Thermoacetogenium sp.、Thermoactinomyces sp.、Thermoalkalibacillus sp.、Thermoanaerobacter sp.、Thermoanaeromonas sp.、Thermobacillus sp.、Thermoflavimicrobium sp.、Thermovenabulum sp.、Tuberibacillus sp.、Virgibacillus sp.、Vulcanobacillus sp.、またはそれらの組み合わせに由来する、実施形態314-321のいずれか1つに記載の方法。323.前記微生物浸出物はBacillus sp.からの細菌に由来する、実施形態314-322のいずれか1つに記載の方法。324.前記植物は、トウモロコシ種子、小麦種子、イネ種子、モロコシ種子、大麦種子、ライ麦種子、サトウキビ種子、アワ種子、オート麦種子、大豆種子、綿種子、アルファルファ種子、豆種子、キノア種子、レンズ豆種子、ピーナッツ種子、レタス種子、トマト種子、エンドウ種子、またはキャベツ種子を含む、実施形態314-323のいずれか1つに記載の方法。325.前記溶液は、ジメチルスルホキシド(DMSO)、1-ドデシルアザシクロヘプタン-2-オン、ラウロカプラム、1-メチル-2-ピロリドン(NMP)、オレイン酸、エタノール、メタノール、ポリエチレングリコール(Brij 35、58、98)、ポリエチレングリコールモノラウレート(Tween 20)、Tween 40(ポリオキシエチレン酸ソルビトールエステル)、Tween、Tween 80(非イオン物質)60、臭化セチルメチルアンモニウム(CTAB)、尿素、レシチン(大豆由来の凝固脂肪酸)、キトサン、ポロキサマー188、ポロキサマー237、ポロキサマー338、ポロキサマー407、またはそれらの組み合わせをさらに含む、実施形態314-324のいずれか1つに記載の方法。326.前記溶液は、約4℃~約40℃;約20℃~約40℃;または、約10℃~約20℃の間の温度で維持される、実施形態314-325のいずれか1つに記載の方法。327.前記溶液は約23℃でまたは約30℃で維持される、実施形態314-326のいずれか1つに記載の方法。328.前記植物種子は、約1分~約960分、約20分~約240分、または約1分~約20分の間、前記溶液とインキュベートされる、実施形態314-327のいずれか1つに記載の方法。329.前記植物種子は、約1分、約5分、約10分、約20分、約240分、または約960分間、前記溶液とインキュベートされる、実施形態314-328のいずれか1つに記載の方法。330.前記植物成長効果は、植物の収量増加、細胞の浸透圧制御、イオン恒常性、抗酸化防御、熱ストレス耐性、光合成能力の維持、窒素固定、またはそれらの組み合わせを含む、実施形態314-329のいずれか1つに記載の方法。331.前記微生物浸出物は、前記植物成長効果に関して選択される、実施形態314-330のいずれか1つに記載の方法。332.前記植物成長効果は窒素固定を含む、実施形態314-331のいずれか1つに記載の方法。333.前記植物成長効果は植物の収量の増加を含む、実施形態314-331のいずれか1つに記載の方法。
334.上記1つ以上の微生物は植物の収量を改善するために選択される、実施形態1-55のいずれか1つに記載の操作された種子。
335.植物成長効果は収量の増加を含む、実施形態57-161のいずれか1つに記載の方法。
336.前記植物成長効果は収量の増加を含む、実施形態291-312のいずれか1つに記載の方法。
本開示の方法および組成物は、休眠期中に、植物有益微生物(plant beneficial microorganisms)、および/またはその浸出物、および/またはその個別化された生体分子で種子を処理することによって、種子に由来する農業植物または農業草木の成長、栄養状態、および環境的と生物的なストレスに対する耐性を増強するように設計される。Microprime(商標)種子処理により、種子の胚の生物学的プライミング(biological priming)が可能になる。この段階では、種子内に以前に取り込まれた細菌および/または内生胞子ならびに浸出物は、植物胚にアクセスし、持続する植物発育を刺激し、および/または植物宿主における耐性応答を誘発するように好都合に配置され、同時に、細菌を使用する場合は、根が土壌微生物相に露出される前に、根ニッチ(root niche)をうまくコロニー形成(定着?)するという利点がある。例えば、窒素固定細菌によって効果的な根ニッチコロニー形成を達成することで、植物にアンモニウムを効率的に送達することができる。
微生物製剤の定義:初期のコンディショニングを達成するために、本開示は、懸濁培地中の合成コンソーシアムまたは単一の単離された菌種あるいは内生胞子を含む、種子処理組成物を使用する。典型的には、植物栽培の組成物および方法は、Proteobacteria phylum(α-、β-、γおよびδ-プロテオバクテリアクラス)、ならびに、Phylum Firmicutes、Bacteroidetes、およびActinobacteria内の異なる分類群中に分布する、種々様々な細菌属に属する多様で環境的に適応可能な植物に関連する細菌を含む。本発明者らは、これらの大きな分類群内の、通常、植物に関連する微生物を含む、様々な属に属する植物成長を促進する細菌を単離および特徴づけて、これを、植物成長および健康を改善するために、本開示の方法を使用して、種子に適用することができる。組成物は、個別に培養された1つ、2つ、3つ、またはいくつかの様々な細菌属を含み、それをMicroprime(商標)種子処理のために混合した。
実施例1.内生胞子を成形しない細菌、内生胞子を成形する細菌、および/または細菌内生胞子を形成する細菌のローディングを増加させるための種子処理:Microprime(商標)技術。
種子の内部の細菌および細菌内生胞子にロードするという概念は、図1に例示される。室温で、短期間で行なうことができるプロセスは、より少ない資源およびエネルギーを使用するため産業上拡張可能でより経済的であることから、常に望ましいものである。室温で微生物を種子に組み込むプロセスを合理化するために、いくつかの界面活性剤または薬剤を探した。界面活性剤のうち、種子浸透性、およびそれ自体でまたは組み合わせて種子の中に所望の要素を入れることを改善する可能性があるものは、ジメチルスルホキシド(DMSO)、1-ドデシルアザシクロヘプタン-2-オン、ラウロカプラム、1-メチル-2-ピロリドン(NMP)、オレイン酸、エタノール、メタノール、ポリエチレングリコール(Brij 35、58、98)、ポリエチレングリコールモノラウレート(Tween 20)、Tween 40(ポリオキシエチレン酸ソルビトールエステル)、Tween 60、Tween 80(非イオン物質)、臭化セチルメチルアンモニウム(CTAB)、尿素、レシチン(大豆由来の凝固脂肪酸)、キトサン、および様々なポロキサマー(188、237、338、407)である。下記の表は、2つの選択された界面活性剤または薬剤(Tween 20およびポロキサマー188)で補足された培地中で、0.85%w/vのNaCl塩を用いて実施した試験の要約表(表2)である。その処理は、市販のトウモロコシ種子(Dekalb DK630)においてSerratia sp.の株を用いて23℃で5分間実行した。Microprime(商標)溶液中の細胞の濃度は、6.4×109CFU/mlであった。
Microprime(商標)溶液にポロキサマー188(0.1%w/v)を添加すると、種子内部の細菌のローディングが52%増加した。(Microprime(商標)種子処理プロセス中、周囲温度および短い吸水時間のパラメータを維持する間)種子内の細菌細胞を大幅に増加させるこの効果は、その工業規模の実施のために非常に望ましい。
同じ前の試験の結果を下記の表3に示すが、Microprime(商標)溶液中のNaClをより高い濃度(1.25%w/v)にし、細胞濃度を2.9×1012CFU/mlにした。
両方の結果を比較する場合、Tween 20とポロキサマー188の両方の効果は、これらの界面活性剤を含まない同じ吸水液培地と比較すると、種子内により多くの細菌細胞を組み込むのを助け続けることは明白である。1.25%(w/v)のNaClを使用すると、種子に細菌細胞を組み込む効率が劇的に減少する。
処理された種子内に存在する細菌細胞の数の標準偏差および標準誤差を減らすために、栄養素を添加した(以下の実施例では、Microprime(商標)溶液に細菌を組み込む前に、細菌を成長させるために同じルリア・ベルターニ(LB)培地を使用した)。表4では、細菌のための栄養源を添加すると、標準偏差および標準誤差の減少が達成され、したがって、種子内で細菌細胞の数がより均質になり得ることが示される。
細菌を種子の内部に配置すると、種子は、栄養素が枯渇するまで、または細菌のための生存可能な成長条件が止められる(例えば、種子が乾燥するとき)まで、これらの栄養素にアクセスすることによって増殖し続けることができるため、吸収培地を細菌のための栄養源で補足する場合に標準偏差と標準誤差がより低くなることが説明され得る。
栄養補助剤のうち、内生胞子を形成する細菌のその栄養成長期から内生胞子までの転換を改善することができるものは、単独でまたは組み合わせで、カルシウム、マグネシウム、カリウム、マンガン、および硫酸第一鉄である。表5では、ミネラルを含有する様々な培地および単離されたBacillus sp.の様々なインキュベーション時間の下で得られた、1ミリリットル当たりの内生胞子の数が報告される。
種子にロードした細菌を適切に増殖するためには、選択した細菌と特に適合性がある栄養素でMicroprime(商標)溶液を補足すること、あるいは、種子に組み込まれることが望まれる細菌の内生胞子をMicroprime(商標)溶液に直接添加することが必要となる。
所望の細菌、内生胞子、または細菌コンソーシアムを双子葉植物あるいは単子葉植物の種子内にロードすることは、複雑で非線形のプロセスである。表6に示すように、および単子葉植物の種子(トウモロコシ(maize)、トウモロコシ(Zea mays))の場合には、植物内での効果を有するBacillus sp.分離菌の所望量の内生胞子のローディングの成功には、Microprime(商標)溶液中の内生胞子の初期最小濃度の観点での変曲点があり、この変曲点の後、種子に細胞を効果的にロードすることができる。
図5は、4つの細菌分離菌で構成される、内部ではLascarと呼ばれる合成細菌コンソーシアムの双子葉植物の種子(レタス(lettuce)、レタス(Lactuca sativa))内へのローディング動態(loading kinetics)を示す。この結果により、Microprime(商標)種子処理による細菌のローディングプロセスが線形挙動に従わないこと、および、種子内への細菌の効率的なロードを実現するために満たさなければならない、Microprime(商標)溶液中で1ミリリットル当たりのコロニー形成単位(CFU)の初期最小濃度があることが確認される。さらに、これらの動態の曲線は飽和点が存在することを示し、その飽和点は、1つの種子当たり約1.00E+5CFUである。今度は、ローディング動態および初期最小濃度が一般化できるものではなく、細菌の種類に依存することが観察され得る。
Microprime(商標)種子処理プロセスの期間は、工業スケーリングへの鍵となる。表7に示すように、栄養細胞および2つの異なる細菌の内生胞子を使用して共培養の時間を評価した。種子は外部的に殺菌し、24時間乾燥させ、粉にした後、種子内の平均コロニー形成単位(CFU)を定量化した。CFU/種子の定量化のために、3つの種子それぞれのプールからなる3つの生物学的反復(biological replicates)を使用した。すべての場合で、少なくとも5分の曝露は、株S3C23の栄養細胞を例外として、何千もの細菌細胞をロードするのに十分である。最大のロードは、すべての細胞型において20分かけて達成される。
実施例2.蛍光細菌によるMicroprime(商標)種子処理の視覚化。
種子内にロードした細菌の空間分布を評価するために、Escherichia coli蛍光レポーター株を使用した。赤色蛍光タンパク質を恒常的に発現するE.coliを使用して、トウモロコシ種子(Dekalb DK630)をMicroprime(商標)で処理した。1つの種子当たりのコロニー形成単位は1.99E+5であり、Microprime(商標)処理条件は37℃で240分(4時間)であった。種子を固定し、0.5cm長の切片に切断した。その後、サンプルを558nmの波長で共焦点顕微鏡下で分析した。細菌のローディングおよび局在化を視覚的に確認した(ピンク色の繊維、図4A)。より詳しい観察により、種子果皮と種子アリューロン細胞層との間の間隙に細菌を特異的に配置することで、胚乳と胚が外層から分離されることが示される(図4B)。
これらの結果により、Microprime(商標)種子処理は、細菌を種子内に、単子葉植物の場合には、種子果皮と種子アリューロン細胞層との間の間隙に、効果的にローディングできることを示す。
実施例3.Microprime(商標)種子処理プロセスによる特定の細菌の種子ローディング効率
Microprime(商標)種子処理プロセスは、種子内への細菌のローディングを可能にするのに十分な期間にわたって、特定の細菌を含有する明確に定義された液体溶液中での種子の給水を含む。このプロセスの効率を知ることが必要である、つまり、細菌をロードすることができる種子のパーセンテージを知る必要がある。この値を特定するために、図6に示すPCR技術を使用することによって、分子レベルで細菌を検出することができる特定のDNAプライマーを設計する。内部では株S3C10と呼ばれる細菌分離菌Ensifer adhaerensを使用してMicroprime(商標)種子処理を施したトウモロコシ種子(Dekalb DK630)を、3mlのムラシゲスクーグ液体培地を含む培養管を使用してインビトロで発芽させた。植物根が種子から出た後(播種後3~5日)、迅速なDNA抽出手順を液体培地から実施し、図6に示すように特定のプライマーを使用して、PCR反応を実行した。プライミング種子(同じ条件および製剤の下で処理されたが、細菌は除外した種子)を対照として使用した。1つの種子当たりのコロニー形成単位は6.53E+4であり、Microprime(商標)種子処理の条件は23℃で20分であった。
表8は、ロードされた細菌がPCRによって検出可能である種子のパーセンテージを示す。Microprime(商標)種子処理による種子のローディング効率は、約98%である。
実施例4.Microprime(商標)種子処理によって種子にロードされた細菌による、植物根のコロニー形成
Microprime(商標)および細菌分離菌Ensifer adhaerens(S3C10)で処理したトウモロコシ種子(Dekalb DK630)を、Niu et al.,2018に記載される方法に従って、図7に示すような、基質として寒天を使用する二重管の成長チャンバ中で成長させた。このプロトコルは、根に関連する単純化された群生によってコロニー形成されたトウモロコシ実生を栽培するためのノトバイオート系を設定するために開発された。未処理の種子(処理も接種もしていない種子)、プライミング種子(処理し、接種していない種子)と、Microprime(商標)種子(処理し、接種した)とを、以下の条件で二重管のチャンバ内で直接発芽させた:16時間の明期(日)と8時間の暗期(夜)、25℃および54%の相対湿度。トウモロコシ実生を上記の条件下で15日間保存した。この時間の後、無菌の外科用メスの刃で一次根を切断することによって、発芽した種子から、トウモロコシ穀粒未満の1cm長の一次根の断片を収集した。その後、根の断片を天秤で重さを測り、無菌の1xPBS緩衝液中ですすぎ、無菌の雌しべ(pistils)でつぶした。混合した細菌懸濁液を、連続的に希釈し、LB寒天中でプレーティングした。各処理での1グラムの根当たりのコロニー形成単位(CFU)の定量化を、図8に示す(n=15)。これらの実験条件下で、未処理のプライミング実生ではCFUを検出することができない。代わりに、Microprime(商標)種子の実生では、根の7.00E+7CFU/グラムの平均値を検出し、このことは、種子にロードされたその細菌が、発芽後に、植物根構造を効果的にコロニー形成することができることを示す。
実施例5.Microprime(商標)種子処理によって種子にロードされた細菌の経時的安定性
細菌種子処理技術が従来の種子産業の物流に適合し、農家にとって価値のあるものとなるためには、種子内の細菌の生存率として理解される細菌安定性を数か月にわたって保証できる必要がある(典型的な種子産業の物流は、農家によって種まき/植え付けされるまで、種子を数か月、さらには数年間保存すること含む)。Microprime(商標)種子処理後の細菌安定性を評価するために、内部ではLascarと名付けられた細菌コンソーシアムと、内部では株S3C23と呼ばれる細菌分離菌Bacillus subtilisの内生胞子とをそれぞれ用いて、Microprime(商標)種子処理プロセス下で、レタスとトウモロコシの種子を処理した。特定の細菌コロニー形成単位(CFU)を、Microprime(商標)で処理した種物の保存時間により評価した。両方の場合で、種子の三つ組みのプールを、処理後に異なる時間で粉にし、1つの種子当たりのCFUを記録した。MP-S3C23種子における1つの種子当たりのコロニー形成単位は、7.10E+3であり、Microprime(商標)種子処理条件は23℃で20分であった。図9は、Microprime(商標)レタス種子における、短時間(50日未満)および長時間(100日を超える)の細菌コンソーシアムの生存を示す。
加えて、図10は、Microprime(商標)種子処理後の1~12ヶ月間の期間に、トウモロコシ種子内の株S3C23の内生胞子の生存を示す。
両方の結果により、従来の種子産業および慣行農法の要件と適合する種菌の保存期間が示される。
実施例6.Microprime(商標)処理した種子における植物胚の経時的安定性
浸透圧または水ベースの種子処理は、経時的に胚の生存率と双生とにかなりの影響を及ぼし、植物の迅速かつ均一の出芽の可能性を決定する種子活力を経時的に減少させる。Microprime(商標)種子処理が、発芽率および種子活力に悪影響を与えないことを示すために、様々な時間でトマト、レタス、およびトウモロコシの種子を分析した。表9は、トマト(Solanum lycopersicum)胚(Tomato Ferry-Morse cv.Roma VF)に対するMicroprime(商標)種子処理および従来の種子プライミング処理(オスモプライミング(osmopriming)としても知られている)の活力における影響を示す。1処理当たり36の植物の出芽のパーセンテージを、泥炭:真珠岩(土壌基質として使用)に種をまいた7日後に測定した。成長条件は、25℃、54%の湿度、および16時間/8時間(明/暗の時間)であった。細菌分離菌(内部では株P9C1と呼ばれるPantoea allii)および2つの異なる吸水培地溶液(sol.1およびsol.2)を使用して、Microprime(商標)種子処理を実施した。sol.1は細菌しか有しておらず、sol.2は細菌とその浸出物を有した。MP-P9C1_sol.1の種子中の1つの種子当たりのコロニー形成単位は、2.00E+5であり、MP-P9C1_sol.2の種子中の1つの種子当たりのコロニー形成単位は5.00E+5であった。Microprime(商標)種子処理の条件は、30℃で240分(4時間)であった。対照種子は処理しなかった。プライミング種子を、同じ2つの吸水培地sol.1およびsol.2を用いて、しかし細菌は用いずに処理した(基本的にオスモプライミング種子処理)。
よく知られているように、種子を(浸透圧的にまたは非浸透圧的に)液体溶液に浸漬するプライミングプロセスの後に、植物胚の活力は経時的に悪影響受ける。Microprime(商標)種子処理を用いると、以下の表(表9)に示すように、植物胚の活力は未処理の種子と同様に維持される。
図11は、内部ではS8C6およびS8C7と呼ばれる2つの細菌分離菌、Serratia marcescens およびGlutamicibacter halophytocolaを使用した、Microprime(商標)種子処理(Microprime(商標)種子)を用いた、トウモロコシ(maize)(トウモロコシ(Zea mays))の発芽率をそれぞれ示す。21のトウモロコシ種子(DekalbのGMO DK630d)の発芽率を、Microprime(商標)種子処理後0、33、51、および98日を含むいくらかの保存時間を通じて測定した。対照種子は処理しなかった。プライミング種子を、Microprime(商標)種子と同じ吸水培地を用いて、しかし細菌を用いずに処理した(基本的にオスモプライミング種子処理)。結果により、Microprime(商標)で処理した種子は、対照/未処理の種子と同じ発芽率を示し、その両方がプライミングされた種子よりも有意に高かったことが示される(図11)。
加えて、内部ではJITと呼ばれる細菌の合成コンソーシアムを含むMicroprime(商標)種子処理を用いて、レタス(lettuce)(レタス(Lactuca sativa))種子の発芽率を評価した。JITコンソーシアムは、細菌4(Chryseobacterium lactis)、細菌5(Bacillus endophyticus)、および細菌6(Bacillus megaterium)からなる。
種子処理から240日後のレタス種子の発芽率を以下の表(表10)に示す。
これらの結果により、Microprime(商標)種子処理は、トマト、レタス、トウモロコシが正常に成長する間、発芽率および種子活力に影響を及ぼさず、市販の商品と適合することが示される。Microprime(商標)処理が長期保存時間で種子活力に影響を及ぼすかどうかを検証するために、加速老化(AA)試験を、Microprime(商標)(MP)トウモロコシ種子(Dekalb DK630)において実施した。AA試験は、保存およびの苗畑出芽の可能性についての価値のある情報を提供する。各ロットまたは処理の20のトウモロコシ種子を、43℃で72時間、および約95%の相対湿度にさらした。AA処理後、泥炭:真珠岩土に種子を蒔き、25℃の温度、54%の湿度、16時間の明期と8時間の暗期の光周期で、温室でインキュベートした。播種の7日後に、胚軸の出芽、および、正常な実生と異常な実生と死んでいる実生の数を測定した。対照種子は処理しなかった。プライミング種子をMicroprime(商標)溶液を用いて、しかし細菌を用いずに処理し(基本的にオスモプライミング処理)、MP-S3C10+S3C23種子を、2つの細菌分離菌Ensifer adhaerens(S3C10)およびBacillus subtilis(S3C23)を含む合成コンソーシアムを含有するMicroprime(商標)溶液で処理し、MP-S8C7を、内部では株S8C7と呼ばれる細菌分離菌Glutamicibacter halophytocolaを含むMicroprime(商標)溶液で処理した。株S3C10の1つの種子当たりのコロニー形成単位(CFU)は、2.20E+3であり、株S3C23の1つの種子当たりのコロニー形成単位(CFU)は5.00E+1であり、株S8C7の1つの種子当たりのコロニー形成単位(CFU)は1.98E+4であった。Microprime(商標)種子処理の条件は30℃で10分であった。
AA試験の結果を以下の表(表11)に示す。
図11に例示される結果は、表9、表10、および表11とともに、Microprime(商標)種子処理が、経時的に発芽率、胚生存率、および種子活力に影響を及ぼさず、これにより、市販の商品(Microprime(商標)種子)と非常に適合することを示す。
実施例7.レタスの成長および発育におけるMicroprime(商標)種子処理の効果。
種子内に微生物を入れることの主な目標の1つは、成長の増強および圃場性能などの所望の農業の形質を改善する、効率的な細菌の送達方法を実現することである。植物における効果を評価するために、Microprime(商標)種子から成長するレタス植物の成長および発育を試験した。図12では、レタス(lettuce)種子(レタス(Lactuca sativa))における、内部ではLascarと呼ばれる独自に開発した(proprietary)細菌の組成物の効果が示される。Lascarコンソーシアムは、細菌1(Acetobacter cereviseae)、細菌4(Chryseobacterium lactis)、細菌5(Bacillus endophyticus)、および細菌6(Bacillus megaterium)からなる。播種後67日目に、Microprime(商標)種子から成長する植物(MP-Lascar)、液体の形態としてのLascarを用いて接種した種子から成長する植物(Lascar)、細菌を含まない吸水溶液を用いて処理した種子から成長する植物(プライミング)、および処理なしの種子から成長する植物(未処理)において、レタス(Seminis brand cv.Mohawk)のロゼット新鮮重を測定した。Lascarと名付けられた処理は、合成コンソーシアムに対応する陽性対照であり、この処理は、典型的な微生物技術の用途で実施されるように、播種前に種子に外部的に適用される。プライミングと名付けられた処理は、細菌コンソーシアムを含まない吸水溶液からなる陰性対照の処理である。バーは、1処理当たり少なくとも15の植物の平均値±1標準誤差である。アスタリスクは統計的有意差を表す(一元配置分散分析、p値<0.05;Dunnettの多重比較検定、p値<0.05)。アッセイを、温室で、基質としての泥炭:真珠岩土、67日の成長期で実施した。成長温度は19℃、湿度は54%、光周期は16時間の明期と8時間の暗期であった。
この結果により、Lascarコンソーシアムを用いるMicroprime(商標)種子処理は、液体の形態での従来の接種と同じくらいレタスの栄養生長を増加させることが示された(図12)。しかし、この新規な送達システム(Microprime(商標)種子)の利点は、商業的な問題(スケーラビリティ、長期保存)から操作上の問題(農家が簡単に使用できる製品、汚染の可能性を減少)までいくつかあり、したがって、圃場において有益な微生物を使用する技術的なリスクを低下させる。
Microprime(商標)を用いて処理したレタス種子に対する保存効果を、内部ではJITと呼ばれる独自に開発した細菌の組成物を使用して評価した。JITコンソーシアムは、細菌4(Chryseobacterium lactis)、細菌5(Bacillus endophyticus)、および細菌6(Bacillus megaterium)からなる。図13は、以下の処理を行い60日間保存した種子を蒔いた28日目のレタスHarris Moran cv.Desert Stormの新鮮重を示す:MP-JIT(処理し、接種した)、プライミング(処理し、接種しなかった)、および未処理。プライミングと名付けられた処理は、細菌コンソーシアムを含まない溶液に同じものを浸漬することをからなる処理を行った、陰性対照の種子である。バーは、1処理当たり少なくとも15の植物の平均値±1標準誤差である。アスタリスクは、統計的有意差を表す(Kruskal Wallis、p値<0.05;Dunnettの多重比較検定、p値<0.05)。アッセイを、28日の成長期、基質としての泥炭:真珠岩土、温室で実施した。成長温度は19℃、湿度は54%、光周期は16時間の明期と8時間の暗期であった。
植物に対する有益な細菌の処理により、非生物的ストレス耐性が引き起こされる場合がある。JITコンソーシアムを使用するMicroprime(商標)種子処理が非生物的ストレスに対する耐性を引き起こすかどうかを評価するために、レタス植物(Harris Moran cv.Desert Storm)を塩ストレス条件で14日間成長させ、その後、植物全体の新鮮重を測定した(図14)。120/12mMのNaCl/CaCl2(塩ストレス)で補足したムラシゲスクーグ培地を含む正方形プレートと、塩を含まない対照プレート(0/0mMのNaCl/CaCl2)とを使用して、インビトロのアッセイを実施した。植物を、19℃、54%の湿度で、16時間/8時間(明/暗時間)の光周期を用いて成長させた。バーは、1処理当たり少なくとも10の植物の平均値±1標準誤差である。アスタリスクは統計的有意差を表す(一元配置分散分析、p値<0.05;Dunnettの多重比較検定、p値<0.05)。
これらの結果により、JITコンソーシアムを用いたMicroprime(商標)処理がレタス植物において耐塩性を引き起こすことが示された。
実施例8.トマト植物の成長に対するMicroprime(商標)種子処理の効果
トマト植物の成長および発育に対するMicroprime(商標)種子処理の効果を評価するために、トマト(Ferry-Morse cv.Roma VF)の種子を、内部では株S3C23と呼ばれる細菌分離菌Bacillus subtilisを含むMicroprime(商標)種子処理を用いて処理した。図15に示すように、播種後42日目に、対照(未処理)、プライミング、およびMP-S3C23トマト実生の完全な植物新鮮重を測定した。プライミングと名付けられた処理は、細菌を含まない溶液中に種子を浸すことからなる陰性対照である。バーは、1処理当たり少なくとも15の植物の平均値±1標準誤差である。アスタリスクは、統計的有意差を表す(一元配置分散分析、p値<0.05;Dunnettの多重比較検定、p値<0.05)。吸収培地中の株S3C23の1ml当たりのコロニー形成単位(CFU)は、1.20E+9CFU/mlであった。種子を乾燥させた後のCFU/種子は4.00E+3であった。Microprime(商標)種子処理の条件は、30℃で240分(4時間)であった。アッセイを、温室、基質としての泥炭:真珠岩土、42日の成長期で実施した。成長温度は25℃、湿度は54%、光周期は16時間の明期と8時間の暗期であった。
これらの結果により、株S3C23を使用するMicroprime(商標)処理がトマト植物の新鮮重を有意に増加させることが示される。
実施例9.トウモロコシの成長および発育におけるMicroprime(商標)効果。
トウモロコシ植物の成長および発育におけるMicroprime(商標)種子処理の効果を評価するために、トウモロコシの種子(Dekalbブランド、DK630の非GMO種子)を、内部では株S3C1と呼ばれる細菌分離菌Microbacterium chocolatumを含むMicroprime(商標)種子処理を用いて処理した。図16は、半固体の基質への播種後14日目に測定された、植物のシュートと根の新鮮重を示す。処理には、液体を接種した種子(S3C1)およびMicroprime(商標)処理した種子(MP-S3C1)、プライミング処理した種子(プライミング)、および処理も接種もしない種子(対照)が含まれる。従来の微生物技術の用途で実施されているように、S3C1と名付けられた処理は、株S3C1を用いた種子の外部接種に対応する陽性対照である(液体製剤、種子の外側)。プライミングと名付けられた処理は、細菌コンソーシアムを含まない溶液中に種子を浸漬することからなる陰性対照である。MP-S3C1種子の1つの種子当たりのコロニー形成単位(CFU)は、1.90E+5であり、Microprime(商標)種子処理の条件は30℃で960分(16時間)であった。バーは、1処理当たり少なくとも15の植物の平均値±1標準誤差である。アスタリスクは、統計的有意差(Kruskal Wallis、p値<0.05;Dunnettの多重比較検定、p値<0.05)を表す。種子処理を30℃で5分間実施し、その後、11.2%の含水量を達成するまで種子を乾燥させた。Microprime(商標)種子処理における1ml当たりのコロニー形成単位(CFU)は、7.79E+15であった。種子を乾燥させた後の1つの種子当たりのCFUは1.9E+5であった。アッセイを温室で、および半固体の基質で実施した。播種後14日目(14DAS)にデータを得た。成長温度は25℃、湿度は54%、光周期は16時間の明期と8時間の暗期であった。トウモロコシ植物のシュートの新鮮重は、種子処理MP-S3C1の効果によって37.2%増加し(図16A)、トウモロコシ植物の根の新鮮重は、種子処理MP-S3C1の効果によって45.9%増加した(図16B)。
複数の細菌の効果を評価するために、2つの細菌分離菌、Ensifer adhaerens(S3C10)とBacillus subtilis(S3C23)とを含む合成コンソーシアムを試験した(図17)。Dekalbの非GMO種子(DK630)を使用した。Microprime(商標)種子処理溶液中の1ml当たりのコロニー形成単位(CFU)は、株S3C10で4.52E+10であり、および株S3C23で3.76E+08であった。種子処理を30℃の温度で10分間実施し、その後、11.4%の含水量を達成するまで、種子を乾燥させた。これらの2つの株を同時にロードした後の1つの種子当たりのCFUは、株S3C10で2.20E+03CFU/種子であり、株S3C23で5.00E+01CFU/種子であった。播種後14日(14DAS)の成長期中、温室、半固体の基質で、植物成長アッセイを実施した。成長温度は25℃、湿度は54%、光周期は16時間の明期と8時間の暗期であった。バーは、1処理当たり少なくとも30の植物の平均値±1標準誤差である。アスタリスクは統計的有意差(マン・ホイットニーの検定、p値<0.05)を表す。種子処理MP-S3C10+S3C23の効果によって、シュートの重量は21.0%増加し(図17A)、根の重量は29.3%増加した(図17B)。加えて、シュート長さは、同じコンソーシアムの効果によって13.6増加し(図17C)、このことは、液体の形態として適用したものと比較してより低い細菌濃度を用いたMicroprime(商標)処理が、トウモロコシ実生の成長を増強するのに有効であることを示す。
実施例10:窒素飢餓下でのトウモロコシ成長におけるMicroprime(商標)の効果。
農業では大量の化学肥料を使用することから、作物中の生物窒素固定を促進することが常に望まれている。種子の内部に窒素固定菌を取り込み、かつ窒素飢餓状態で植物を成長させるMicroprime(商標)種子処理を使用する能力を評価した。最初に、アセチレン還元アッセイ(ARA)を使用して、細菌分離菌の純粋培養のニトロゲナーゼ活性を測定した。様々な分離菌を密閉フラスコ中で成長させ、セチレンからエチレンへの還元を測定した。このスクリーニングでは、内部ではS3C14と名付けられた分離菌(Bacillus cucumis)を、窒素固定菌であると同定した(図18)。株S3C14(MP-S3C14e)の内生胞子を用いたMicroprime(商標)種子処理のために、Dekalb(DK630)の非GMO種子を使用した。1つの種子当たりのコロニー形成単位は1.62E+3であり、Microprime(商標)種子処理の条件は23℃で20分であった。11.6%の水分を達成するまで、種子を乾燥させた。対照の未処理の種子(未処理)およびMP-S3C14eの群は、100%および60%の合成窒素の管理体制下で成長した。60日後、図19に示すように、植物のシュート、根、および総新鮮重を測定した。バーは、1処理当たり少なくとも12の植物の平均値±1標準誤差である。アスタリスクは統計的有意差(マン・ホイットニーの検定、p値<0.05)を表す。基質として泥炭:真珠岩土を用いて、温室でアッセイを実施した。成長温度は25℃、湿度は54%、16時間の明期と8時間の暗期の光周期であった。結果により、Microprime(商標)で処理した種子の植物は、窒素飢餓下で成長した場合、植物全体の新鮮重が有意に増加し、シュートと根の両方の重量も増加した(図19)。
実施例11.乾燥ストレス下でのトウモロコシの成長に対するMicroprime(商標)種子処理の効果。
干ばつは、植物の非生物的ストレスの最も有害な形態の1つであり、農業の作物の生産性を著しく制限する。トウモロコシは乾燥ストレスに敏感な植物と考えられている。選択した細菌を用いたMicroprime(商標)種子処理が、植物遺伝子発現を調節し、かつ非生物的ストレス耐性を誘導することができるかどうかを評価するために、Microprime(商標)種子/植物を用いて、遺伝子発現プロファイルとインビボのアッセイを実施した。単離した株S3C1(Microbacterium chocolatum)およびS3C10(Ensifer adhaerens)を独立して用いたMicroprime(商標)処理の4ヶ月後、マーカー遺伝子bZIP60、bZIP4、ARF3、およびAPX1の相対的発現を、DK630種子(Dekalb)においてqRT-PCRによって定量化した(図20)。MP-S3C10種子における1つの種子当たりのコロニー形成単位(CFU)は、5.00E+4であり、MP-S3C1種子における1つの種子当たりのコロニー形成単位(CFU)は1.90E+5であった。Microprime(商標)種子処理の条件は、30℃で960分(16時間)であった。未処理の種子を対照として使用した。ユビキチン結合酵素とユビキチン輸送タンパク質(ubiquitin carrier protein)にそれぞれ対応する、内在性対照であるUBCEとUBCPのハウスキーピング遺伝子を使用した(Manoli et al.,2012)。これらの遺伝子は、qRT-PCR増幅のサイクル閾値(Ct)のデータ正規化のために使用した。バーは、1処理当たり3~5つの生物学的反復の平均値±標準誤差であり、それぞれの生物学的反復は、3つのトウモロコシ種子と2つの技術的反復(technical replicates)のプールで構成された。転写因子bZIP60は、熱ストレスに対する反応を調節するのに重要である。転写因子bZIP4は、植物の非生物的ストレス反応の正の調節因子であり、トウモロコシにおける根の発育に関与する。その発現は、高塩分、乾燥、熱、および寒さによって誘発され、その過剰発現は、側根の数の増加、より長い一次根、および根系の改善を結果としてもたらす。ARF3はオーキシン関連遺伝子であり、オーキシン関連遺伝子はbZIP4との組み合わせで根の発育を増強する。APX1遺伝子(アスコルビン酸塩ペルオキシダーゼ1)は、熱ストレス条件によって主に誘導可能な酸化ストレス遺伝子である。その生成物は、H2O2除去酵素である。
全体的に、これらの結果により、植物の胚の初期段階で分子プライミングを行うことで、非生物的ストレスの最終的なシナリオに対してより強力に、より速く反応する植物の能力が向上し、他方では、根の発育が増強し、結果として、圃場条件でのそのパフォーマンス全体が改善することが示される。
この仮定を評価するために、同じバッチのトウモロコシ種子を用いて非生物的ストレスアッセイ(干ばつ)を実施した。MP-S3C1、MP-S3C10、および対照の種子を、基質としての泥炭:真珠岩土に蒔き、25℃、湿度54%、16時間の明期と8時間の暗期の光周期、および温室で、60日間成長させた。播種の7日後に、水制限に指定した植物の群に、最適な灌漑の管理体制の50%で3週間灌漑した。この期間後、30日間灌漑を中止することによって、植物に高い水ストレス処理を受けさせた。60日間の試験が終わると、干ばつ条件下で成長するMP-S3C1植物は、同じストレス条件の対照植物と比較して、根の新鮮重の増加とシュートの長さの増加を示し、このことは、Microprime(商標)種子処理技術によって媒介された胚レベルで実施された分子プライミング(おそらく全身誘導耐性、またはIST)が、植物に効果的に翻訳された(translated)ことを示す(図21)。
実施例12:圃場でのトウモロコシ成長におけるMicroprime(商標)種子処理の効果。
トウモロコシ(maize)(トウモロコシ(Zea mays))の成長および収量に対するMicroprime(商標)種子処理の有効性を評価するために、圃場試験を実施した。2つの細菌分離菌である、内部ではS3C1と名付けられたMicrobacterium chocolatumとS3C10と名付けられたEnsifer adhaerensを使用して、Microprime(商標)種子処理を実施した。Dekalbの非GMO DK630種子をこの実験で使用し、対照植物は、処理も接種もしていない種子に相当する。MP-S3C10種子における1つの種子当たりのコロニー形成単位は、5.00E+4CFU/種子であり、MP-S3C1における1つの種子当たりのコロニー形成単位は 1.90E+5CFU/種子であった。Microprime(商標)種子処理の条件は、30℃で960分(16時間)であった。
圃場条件下で成長させたV12発育段階のトウモロコシ植物の植物全体の新鮮重およびシュート乾燥重量に対するMicroprime(商標)種子処理の効果を記録し、図22Aおよび図22Bに示す。トウモロコシ植物の植物全体の新鮮重は、株S3C10を用いたMicroprime(商標)種子処理の効果によって35.9%増加し(図22B)、シュート乾燥重量は、同じMicroprime(商標)種子処理の効果によって34.9%増加した(図22A)。バーは、1処理当たり少なくとも15の植物の平均値±1標準誤差である。アスタリスクは、統計的有意差を表す(一元配置分散分析、p値<0.05;Dunnettの多重比較検定、p値<0.05)。
図23Aおよび図23Bは、圃場条件下のトウモロコシの生活環に対するMicroprime(商標)種子処理の効果を示す。Microprime(商標)種子処理は、トウモロコシ植物の成長速度を加速させ、より進行した栄養成長期(表12)、したがって、対照植物と比較してより進行した生殖成長期を証拠づける。図23Bは、対照植物の穂がR5生殖成長期にあり、一方、Microprime(商標)種子植物(MP-S3C1およびMP-S3C10)の穂が、R6生殖成長期(トウモロコシ植物における最終発育段階)にあることを示す。
図24は、圃場条件下のトウモロコシの収量に対するMicroprime(商標)種子処理の効果を示す。収量は、乾燥穀粒の1エーカー当たりブッシェル(15.5%の含水量を有する)に相当する。トウモロコシの収量は、種子処理MP-S3C1の効果によって27.6%(46.5bu/エーカー)増加し、種子処理MP-S3C10の効果によって5.9%(9.9bu/エーカー)増加した。
さらに、穀物の総タンパク質含有量は、株S3C10を用いたMicroprime(商標)種子処理の効果によって増加した(20%)(図25)。
この重要な結果により、Microprime(商標)種子処理プロセスによって種子内への特定の有益な細菌の単一かつ固有の接種を行うことで、植物の形質と、圃場条件下での収量パフォーマンスとを改善することができることが示される。
実施例13:圃場における窒素飢餓下でのトウモロコシの成長におけるMicroprime(商標)種子処理の効果。
窒素飢餓下でのトウモロコシの成長および収量に対するMicroprime(商標)種子処理の有効性を評価するために、圃場試験を実施した。最初に、アセチレン還元アッセイ(ARA)を使用して、細菌分離菌の純粋培養のニトロゲナーゼ活性を測定した。この新しいスクリーニングでは、内部では株S3C23と呼ばれる細菌分離菌Bacillus subtilisを、diazotrophic bacteriumであると同定した。この知見により、株S3C23が、外部窒素源(例えば、グルタミン)の存在下で窒素を固定する能力を有するかどうかを判定するために、新しいARAアッセイを実施した。このアッセイでは、グルタミン5mMで補足された培地または補足させていない培地を用いて、5日間、株S3C23を密閉フラスコ中で成長させた。その後、アセチレンを注入し、2日後に、アセチレンからエチレンへの還元を測定した。図26に示すように、株S3C23は、グルタミンの存在下でも窒素を固定し続ける。この結果により、窒素制限を用いるトウモロコシの圃場試験に株S3C23を選択した。図27は、窒素制限下でのトウモロコシ収量に対するMicroprime(商標)種子処理の効果を示す。Dekalb(商標)のGMO種子DKC47-27RIBを使用した。100%の窒素(100%のN)は合成窒素の150lbs/エーカーに相当し、60%の窒素(60%のN)は合成窒素の90lbs/エーカーに相当する。収量は、乾燥穀粒の1エーカー当たりのブッシェル(15.5%の含水量)に相当する。内部では株S3C23と呼ばれる細菌分離菌Bacillus subtilisを使用して、Microprime(商標)種子処理を実施した。対照植物は、処理も接種もしていない種子に相当する。MP-S3C23種子における1つの種子当たりのコロニー形成単位(CFU)は、4.98E+3CFU/種子であり、Microprime(商標)種子処理の条件は30℃で20分であった。
40%の窒素制限下では、トウモロコシの収量は、Microprime(商標)種子処理MP-S3C23の効果によって、100%の窒素において成長した植物と比較して10.3%(18.8bu/エーカー)増加した。他方では、100%の窒素を用いる正常な成長条件下では、トウモロコシの収量は、Microprime(商標)種子処理MP-S3C23の効果によって、6.9%(12.5bu/エーカー)増加した。
実施したトウモロコシの圃場試験の成功率(win rate)は75%であった(図28)。
Microprime(商標)種子処理は、安定した微生物の胚の種子処理方法であり、これによって、産業上拡張可能なプロセスを介して、植物に有益な細菌、および/または微生物の合成コンソーシアム、および/またはその浸出物、および/またはその個別化された生体分子が種子内に組み込まれる。この種子処理プロセスは、農業投入物(agricultural inputs)の従来の流通網と適合する。
圃場試験におけるMicroprime(商標)種子で得られた結果を考慮して、アイオワ州立大学の経済モデルに基づいて、Andes Microprime(商標)トウモロコシ種子の経済モデルを作成し、このモデルには、大豆成長期後のトウモロコシ生産に関するすべてのコストを含まれている(https://www.extension.iastate.edu/agdm/crops/html/a1-20.html)。我々の経済モデルを構築するための仮定は下記の通りであった:
1.Microprime(商標)トウモロコシ種子は、農家にとって、通常のトウモロコシ種子(Microprime(商標)処理なし)と同じ価格を有する。
2.液体製剤は、Microprime(商標)種子に使用されるものと同じ細菌または細菌コンソーシアムに対応する。
3.液体製剤は、農家にとって、1エーカー当たり20.00ドルの追加費用がかかる。
Andes Microprime(商標)トウモロコシ種子の経済モデルを、以下の表に要約する(表13)。
本発明の好ましい実施形態が本明細書で示され、記載されてきたが、こうした実施形態がほんの一例として提供されているに過ぎないということは当業者にとって明白である。本発明が明細書内で提供される特定の例によって限定されることは意図していない。本発明は前述の明細書に関して記載されているが、本明細書中の実施形態の記載および例示は、限定的な意味で解釈されることを目的としていない。当業者であれば、多くの変更、変化、および置換が、本発明から逸脱することなく思いつくだろう。さらに、本発明のすべての態様は、様々な条件および変数に依存する、本明細書で説明された特定の描写、構成、または相対的な比率に限定されないことが理解されよう。本明細書に記載される本発明の実施形態の様々な代替案が、本発明の実施に際して利用され得ることを理解されたい。それゆえ、本発明は、任意のそのような代替物、修正物、変形物、または同等物にも及ぶものと企図される。以下の請求項は本発明の範囲を定義するものであり、この請求項とその均等物の範囲内の方法、および構造体がそれによって包含されるものであるということが意図されている。
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