臂形草属内生菌及相关方法技术

本发明专利技术涉及内生菌、特别是与臂形草属‑尾稃草属种复合体的植物相关联的内生菌，用所述内生菌侵染的植物，由所述内生菌产生的产物和相关方法。

Endophyte and related methods of brachial brachial genus

The invention relates to endophytes, especially plants associated with plants of the genus brachial caudal genus, the plants infected by the endophyte, the products produced by the endophyte and the related methods.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】臂形草属内生菌及相关方法
本专利技术涉及内生菌(endophyte)、用所述内生菌侵染的植物、由所述内生菌产生的产物和相关方法。
技术介绍
微生物代表新的基因和化合物的宝贵资源，这些基因和化合物有可能用于一系列工业领域中。除了在环境净化以及食品和化妆品生产中的用途之外，科学文献还提供了作为抗生素、免疫抑制剂、抗癌剂和降胆固醇药的主要来源的大量的微生物。相对于未开发的被称为内生菌的微生物群——其存在于活植物的组织中——为新化合物和基因提供了特别多样的来源，所述新化合物和基因可为社会、特别是农业提供重要益处。内生菌通常与其宿主形成互惠关系，其中内生菌通常通过产生防御化合物而使宿主更加健康。同时，宿主植物为内生菌提供受保护的环境和营养的益处。其他微生物，例如可存在于活植物的组织中的细菌，在这种情况下也是相对未开发的。植物传播的细菌提供类似益处。臂形草属(Brachiaria)-尾稃草属(Urochloa)物种复合体是禾本科(Poaceae)的一个组成部分，其中代表物分布在整个热带地区，特别是非洲。基于内部转录间隔区(ITS)核核糖体DNA序列数据的遗传多样性分析表明尾稃草属和臂形草属之间具有强的亲和力，这支持了证明这些禾本科属之间的连续过渡的形态学和解剖学研究。一些臂形草属-尾稃草属种为在经济学上具有重要意义的热带牧草，其已被出售为商业栽培种并且包括珊状臂形草(B.brizantha)、俯仰臂形草(B.decumbens)、湿生臂形草(B.humidicola)和刚果臂形草(B.ruziziensis)，以及相应的种间和种内杂种。WO2012/174585中讨论了鉴定和表征新的内生菌的方法及其在臂形草属-尾稃草属植物改良方案中的应用，其全部公开内容均纳入本文中。从臂形草属-尾稃草属种中分离出内生真菌菌株。这些臂形草属真菌内生菌具有遗传多样性。这些内生菌中的一些表现出广谱抗真菌活性，并且可以在保护臂形草属-尾稃草属免受引起叶斑病的真菌病原体(如内脐蠕孢属(Drechsleraspp.))的侵袭中发挥作用。仍然普遍缺乏臂形草属-尾稃草属种复合体的真菌内生菌的信息和知识，以及鉴定和表征新的内生菌的方法及其在臂形草属-尾稃草属植物改良方案中的应用。还普遍缺乏臂形草属-尾稃草属种复合体的细菌内生菌的信息和知识，以及鉴定和表征新的细菌生物体的方法及其在臂形草属-尾稃草属植物改良方案中的应用。此外，尽管被广泛地用于南美洲、亚洲和澳大利亚的热带地区的牧场型农业，但是臂形草属-尾稃草属具有许多缺点，所述缺点限制了其用途和遗传增强。近年来，包括臂形草属-尾稃草属在内的牧草也被认为牵涉到氮污染。现代农业生产的主要问题是高的氮(N)污染水平和低的氮利用效率。反硝化引起的N损失导致环境污染以及土壤N和施用N(作为肥料)的低效使用。硝化作用主要由两组化学无机营养细菌群(亚硝化单胞菌属(Nitrosomonassp.)和硝化杆菌属(Nitrobacterspp))——土壤微生物种群的普遍存在的组成部分——进行。例如，硝化土壤细菌如亚硝化单胞菌属(Nitrosomonasspp)将铵(NH4+)转化成硝酸盐(NO3-)。硝酸盐还可以转化为一氧化二氮(N2O)气体。抑制硝化作用可将N保持在土壤中更长时间并提高氮使用效率(NUE)。已经开发了使用欧洲亚硝化单胞菌(Nitrosomonaseuropaea)重组菌株的生物发光测定法来检测从植物根部释放的硝化抑制剂，从而使得可以确定和比较不同作物和牧草的生物硝化抑制(BNI)能力(Subbaraoetal.，2006)。先前已经提出了释放抑制土壤硝化的抑制性化合物的植物的概念。一些研究人员已经观察到某些热带草原的土壤和森林土壤的硝化速率较慢。BNI是某些植物物种从其根部释放有机化合物的能力，所述有机化合物对土壤硝化细菌具有靶向抑制作用(Subbaraoetal.，20062009)。臂形草内酯(brachialactone)是从湿生臂形草根部释放的主要硝化抑制剂(Subbaraoetal.，2009)。臂形草内酯属于被称为富司烷(Fusicoccane)的二萜类。从各种植物、真菌和细菌中，已经鉴定和分离出富司烷。臂形草内酯也已显示出具有对抗亚硝化单胞菌属的杀生物活性(Subbaraoetal.，2009)。然后N可被植物利用，从而提高牧草性能。文献表明，该化合物是由植物响应于根环境中铵而产生的(Subbaraoetal.，2009)。本专利技术的目的是克服或至少减轻与现有技术相关的一个或多个困难或不足。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术提供一种分离、选择和/或表征内生菌菌株的方法，所述方法包括：提供来自臂形草属-尾稃草属种复合体植物物种中的植物材料的样品；对所述样品进行宏基因组分析；鉴定每个臂形草属-尾稃草属植物物种中的细菌和/或真菌操作分类单位(operationaltaxonomicunit)(OTU)；比较每个样品物种中存在的OTU以鉴定核心、增补和/或独特微生物组；以及选择代表所期望的核心、增补或独特微生物组的内生菌菌株。内生菌菌株意指与植物(优选臂形草属-尾稃草属种复合体的植物)密切相关的细菌或真菌菌株。在本文中，“与……相关”意指细菌或真菌存活在植物上、植物中或其附近。例如，它可以是内生的，例如存活在植物的内部组织内，或附生的，例如在植物外部生长。用于制备样品的植物材料选自臂形草属-尾稃草属种复合体的植物。更具体而言，所述臂形草属-尾稃草属种复合体的植物选自珊状臂形草(Brachiariabrizantha)、俯仰臂形草(Brachiariadecumbens)、湿生臂形草(Brachiariahumidicola)、细弱臂形草(Brachiariastolonifera)、刚果臂形草(Brachiariaruziziensis)、珊状尾稃草(Urochloabrizantha)、俯仰尾稃草(Urochloadecumbens)、湿生尾稃草(Urochloahumidicola)、莫桑比克尾稃草(Urochloamosambicensis)、马氏臂形草(Brachiariamarlothii)、Brachiarianigropedata、网脉尾稃草(Urochloadictyoneura)、毛柄尾稃草(Urochloaoligotricha)、类黍尾稃草(Urochloapanicoides)、宽花臂形草(Brachiariaobtusiflora)、Brachiariaserrifolia、背圆尾稃草(Urochloaadvena)、直立尾稃草(Urochloaarrecta)、短尾尾稃草(Urochloabrachyura)、类杜茎尾稃草(Urochloaeminii)、毛尾稃草(Urochloamollis)、黄白尾稃草(Urochloaxantholeuca)、毛柄尾稃草、类黍尾稃草、车前叶臂形草(Urochloaplantaginea)、厚背尾稃草(Urochloaplatynota)、黄白尾稃草、丝毛臂形草(Brachiariaholosericea)、匍匐臂形草(Brachiariareptans)、锐头臂形草(Brachiariamilliformis)和四生臂形草(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分离、选择和/或表征内生菌菌株的方法，所述方法包括：提供来自臂形草属(Brachiaria)‑尾稃草属(Urochoa)种复合体的植物物种的植物材料的样品；对所述样品进行宏基因组分析；鉴定每个臂形草属‑尾稃草属植物物种中的细菌和/或真菌的操作分类单位(OTU)；比较每个样品物种中存在的OTU以鉴定核心、增补和/或独特微生物组；以及选择代表所期望的核心、增补或独特微生物组的内生菌菌株。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.24 AU 2015903909;2016.08.12 AU 20169031741.一种分离、选择和/或表征内生菌菌株的方法，所述方法包括：提供来自臂形草属(Brachiaria)-尾稃草属(Urochoa)种复合体的植物物种的植物材料的样品；对所述样品进行宏基因组分析；鉴定每个臂形草属-尾稃草属植物物种中的细菌和/或真菌的操作分类单位(OTU)；比较每个样品物种中存在的OTU以鉴定核心、增补和/或独特微生物组；以及选择代表所期望的核心、增补或独特微生物组的内生菌菌株。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述臂形草属-尾稃草属种复合体的植物物种选自珊状臂形草(Brachiariabrizantha)、俯仰臂形草(Brachiariadecumbens)、湿生臂形草(Brachiariahumidicola)、细弱臂形草(Brachiariastolonifera)、刚果臂形草(Brachiariaruziziensis)、珊状尾稃草(Urochloabrizantha)、俯仰尾稃草(Urochloadecumbens)、湿生尾稃草(Urochloahumidicola)、莫桑比克尾稃草(Urochloamosambicensis)、马氏臂形草(Brachiariamarlothii)、Brachiarianigropedata、网脉尾稃草(Urochloadictyoneura)、毛柄尾稃草(Urochloaoligotricha)、类黍尾稃草(Urochloapanicoides)、宽花臂形草(Brachiariaobtusiflora)、Brachiariaserrifolia、背圆尾稃草(Urochloaadvena)、直立尾稃草(Urochloaarrecta)、短尾尾稃草(Urochloabrachyura)、类杜茎尾稃草(Urochloaeminii)、毛尾稃草(Urochloamollis)、黄白尾稃草(Urochloaxantholeuca)、毛柄尾稃草(Urochloaoligotricha)、类黍尾稃草(Urochloapanicoides)、车前叶臂形草(Urochloaplantaginea)、厚背尾稃草(Urochloaplatynota)、黄白尾稃草(Urochloaxantholeuca)、丝毛臂形草(Brachiariaholosericea)、匍匐臂形草(Brachiariareptans)、锐头臂形草(Brachiariamilliformis)、四生臂形草(Brachiariadistachya)，以及臂形草属-尾稃草属种复合体的种间和种内杂种。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述臂形草属-尾稃草属种复合体的植物物种选自：珊状臂形草、俯仰臂形草、湿生臂形草、刚果臂形草和莫桑比克尾稃草。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述植物材料的样品选自叶、茎和根材料中的一种或多种。5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述植物材料的样品为种子材料。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述提供来自臂形草属-尾稃草属种复合体的植物物种中的植物材料的样品的步骤包括以下步骤：研磨植物材料；用醇洗涤研磨的植物材料；以及从醇洗涤物中提取核酸。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述宏基因组分析包括从植物材料的样品中回收和分析遗传物质，以产生细菌和/或真菌序列数据。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述序列数据是使用通用聚合酶链反应(PCR)引物而产生，所述引物是针对16SrDNA基因的V4区和rDNA基因的ITS2区中的任一个或两个。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中代表所期望的核心、增补或独特微生物组的所选内生菌菌株是在与内生菌相关联的植物中提供有益特性的那些菌株。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述在与内生菌相关联的植物中的有益特性为提高的对水和/或养分胁迫的耐受性或提高的对害虫和/或病害的抗性。11.根据权利要求9所述的方法，其中所述在与内生菌相关联的植物中的有益特性为富司烷化合物的产生。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述富司烷化合物为臂形草内酯(brachialactone)。13.一种基本上纯化或分离的内生菌，其通过权利要求1至12中任一项的方法分离、选择和/或表征。14.一种基本上纯化或分离的内生菌，其选自肉座菌属的种(Hypocreasp.)/支顶孢属的种(Acremoniumsp.)2.15.A.2、支顶孢属的种2.3.C.1、芦竹小球壳孢(Microsphaeropsisarundis)2.10.D.1、帚枝霉属的种(Sarocladiumsp.)/支顶孢属的种2.12.B.1、帚枝霉属的种/支顶孢属的种2.10.C.2和帚枝霉属的种/支顶孢属的种2.11.B.1，它们保藏在国家度量协会，登记号分别为V15/028237、V15/028238、V15/028239、V15/028240、V15/028241和V15/028242。15.一种用根据权利要求13或14所述的一种或多种内生菌接种的植物，所述植物包括被所述内生菌稳定侵染的不含内生菌的宿主植物。16.根据权利要求15所述的接种的植物，在与未接种的对照植物相比时，其具有有益的特性，所述有益的特性为提高的对水和/或养分胁迫的耐受性或提高的对害虫和/或病害的抗性。17.根据权利要求15所述的接种的植物，在与未接种的对照植物相比时，其具有有益的特性，所述有益的特性为富司烷化合物的产生。18.根据权利要求17所述的接种的植物，其中所述富司烷化合物为臂形草内酯。19.根据权利要求15至18中任一项所述的接种的植物，其中植物为禾本科物种植物。20.根据权利要求19所...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·C·施潘根贝格，K·M·格思里奇，R·曼恩，T·I·索布里奇，I·K·海蒂亚拉赫齐格，P·N·艾卡纳亚克，N·D·布罗海尔，S·J·罗切福特，J·埃德沃兹，
申请(专利权)人：维多利亚农业服务控股公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚,AU