通过重塑微生物实施时间和空间靶向的动态氮输送制造技术

技术编号:28301936 阅读:18 留言:0更新日期:2021-04-30 16:31
本发明专利技术提供非属间重塑微生物,其能够固定大气氮且以靶向、高效和环境可持续的方式将所述氮输送到植物。利用所教示的微生物产品,通过减轻或消除对外源性含氮肥料的需求,将使得农民能够在无与传统的合成得到的氮肥相关的养分降解、浸出或有毒径流的情况下实现更高产和可预测的作物产量。所述重塑微生物具有独特定植和固氮能力,其使得微生物能够以空间靶向(例如根际)和时间靶向(例如在植物生命周期的有利阶段期间)方式将氮输送到谷物植物。所述微生物能够代替侧施肥料的标准农业实践并且实现更环境可持续的耕作形式。本公开还提供使用非属间重塑微生物的方法,例如用于通过减少或消除对外源性含氮肥料的需求来固定大气氮、增加产量和减少产量的田间变化性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过重塑微生物实施时间和空间靶向的动态氮输送相关申请的交叉引用本申请案主张2018年7月11日提交的第62/696,452号美国临时申请案和2019年2月05日提交的第62/801,504号美国临时申请案的优先权,所述临时申请案中的每一个的内容以全文引用的方式并入本文中。关于序列表的声明与本申请一起以电子方式提交的文本文件的内容的全文通过引用并入本文中:序列表的计算机可读格式副本,文件名:PIVO_006_01WO_SeqList_ST25.txt,创建日期,2019年7月10日,文件大小约632千字节。
技术介绍
联合国粮食与农业组织(UnitedNations′FoodandAgricultureOrganization)预计,到2050年,粮食总产量必须提高70%以满足不断增长的人口的需求,这是一项挑战,因许多因素而更加严重,包含:淡水资源减少、对耕地的竞争加剧、能源价格上涨、投入成本提高以及作物可能需要适应更干、更热和更加极端的全球气候的压力。当前农业实践未经很好地装备以满足对粮食生产的此增长的需求,同时平衡由增加的农业强度造成的环境影响。满足全球粮食需求所需的主要农业输入之一是氮肥。然而,用于生产氮肥的当前工业标准是称为哈伯-博世法(Haber-Boschprocess)的人工固氮方法,其通过在高温和高压下使用金属催化剂与氢气(H2)的反应将大气氮(N2)转化为氨气(NH3)。此方法是资源密集型的且对环境有害。与合成哈伯-博世法相比,某些生物系统已进化以固定大气氮。这些系统利用称为固氮酶的酶(所述固氮酶催化N2与H2之间的反应),且产生固氮。例如,根瘤菌属是在豆科植物的根瘤内建立之后固定氮的重氮细菌。固氮研究的一个重要目标是将这种表型扩展到非豆科植物(non-leguminousplant),尤其重要的农艺禾草,如小麦、水稻和玉米。然而,尽管在理解根瘤菌属(rhizobia)与豆科植物之间固氮共生的建立方面取得了显著进展,但用所述知识在非豆科作物上诱导固氮根瘤(nodule)的途径仍不清楚。因此,绝大部分现代中耕作物农业利用经由资源密集型且对环境有害的哈伯-博世法产生的氮肥。举例来说,USDA指示平均美国玉米农民通常每英亩施用130与2001b之间的氮(146到224kg/ha)。此氮不仅在资源密集型合成方法中产生,而且通过繁重的机器穿过/冲击田地的土壤、燃烧石油且需要数小时的人力来施加。此外,由工业哈伯-博世法产生的氮肥并未被目标作物很好地利用。降雨、径流、加热、挥发和土壤微生物组降解所施用的化肥。这不仅相当于浪费了金钱,而且还增加了污染而不是收获产量。为此目的,美国政府已计算出在作物可利用其之前几乎80%的肥料损失。因此,现代农业肥料的生产和输送不仅对环境有害,而且其效率极低。为了满足世界增长的粮食供应需求,同时还平衡资源利用且对环境系统提供最小的影响,迫切需要更好的固氮和输送至植物的方法。
技术实现思路
在一些实施例中,本文提供一种向谷物植物提供固定大气氮的方法,其包括:向地点提供多个非属间重塑细菌,其各自产生至少约5.49×10-13mmolN/CFU/小时的固定N;以及向地点提供多个谷物植物,其中所述多个非属间重塑细菌定植所述多个谷物植物的根部表面并且向谷物植物供应固定N,并且其中所述多个非属间重塑细菌在至少约10天到约60天的过程中总体上产生至少约15磅的固定N/英亩。在一些实施例中,本文提供一种向玉米植物提供固定大气氮的方法,其消除添加季中外源氮施用的需求,其包括:向地点提供多个非属间重塑细菌,其各自产生至少约5.49×10-13mmolN/CFU/小时的固定N;以及向地点提供多个玉米植物,其中所述多个非属间重塑细菌定植所述多个玉米植物的根部表面且向玉米植物供应固定N,以及其中所述多个非属间重塑细菌在至少约10天到约60天的过程中总体上产生至少约15磅的固定N/英亩,以及其中外源氮不在施加多个非属间重塑细菌和谷物植物之后施加到所述地点。在一些实施例中,本文提供一种增加每英亩的玉米产量的方法,其包括:向地点提供多个非属间重塑细菌,其各自产生至少约5.49×10-13mmolN/CFU/小时的固定N;以及向地点以至少35,000个种子/英亩的密度提供多个玉米植物,其中所述多个非属间重塑细菌定植所述多个玉米植物的根部表面且向玉米植物供应固定N,以及其中所述多个非属间重塑细菌在至少约10天到约60天的过程中总体上产生至少约15磅的固定N/英亩,以及其中外源氮不在施加多个非属间重塑细菌和谷物植物之后施加到所述地点。在一些实施例中,本文提供一种增加农业上具有挑战性的土壤中每英亩的玉米产量的方法,其包括:向位于农业上具有挑战性的土壤中的地点提供多个非属间重塑细菌,其各自产生至少约5.49×10-13mmolN/CFU/小时的固定N;以及向位于农业上具有挑战性的土壤中的地点提供多个玉米植物,其中所述多个非属间重塑细菌定植所述多个玉米植物的根部表面且向玉米植物供应固定N,以及其中所述农业上具有挑战性的土壤包括包含至少约30%砂的土壤,以及其中当将对照多个玉米植物提供到地点时,相比于对照多个玉米植物,所述多个玉米植物实现至少1蒲式耳/英亩的产量增加。在这些实施例中的一些中,相比于对照多个玉米植物,所述多个玉米植物实现至少5蒲式耳/英亩的产量增加或至少10蒲式耳/英亩的产量增加。在这些实施例中的一些中,所述对照多个玉米植物在所述对照多个玉米植物已经种植之后向所述植物施加外源氮。在这些实施例中的一些中,外源氮不在供应多个非属间重塑细菌和玉米植物之后施加到所述地点。在这些实施例中的一些中,对照多个玉米植物在没有多个非属间重塑细菌的情况下提供到地点。在这些实施例中的一些中,外源氮不在供应多个非属间重塑细菌和玉米植物之后施加到所述地点,但其中将外源氮施加到对照多个玉米植物,未向所述对照多个玉米植物提供多个非属间重塑细菌。在这些实施例中的一些中,外源氮不在供应多个非属间重塑细菌和玉米植物之后施加到所述地点,但其中将外源氮施加到对照多个玉米植物,未向所述对照多个玉米植物提供多个非属间重塑细菌,其中相比于不具有所述重塑细菌的对照多个玉米植物,具有重塑细菌的所述多个玉米植物实现至少约17蒲式耳/英亩的产量增加。在一些实施例中,本文提供一种减少每英亩的玉米产量的田间变化性的方法,其包括:向地点提供多个非属间重塑细菌,其各自产生至少约5.49×10-13mmolN/CFU/小时的固定N;以及向地点提供多个玉米植物,其中所述多个非属间重塑细菌定植所述多个玉米植物的根部表面且向玉米植物供应固定N,以及其中当将对照多个玉米植物提供到地点时,相比于对照多个玉米植物,所述非属间重塑细菌定植的多个玉米植物的如以蒲式耳/英亩为单位测量的跨越地点测量的玉米平均产量的标准差更低。在这些实施例中的一些中,相比于对照多个玉米植物,所述对照多个玉米植物未被非属间重塑细菌定植,所述非属间重塑细菌定植的多个玉米植物的标准差小于19蒲式耳/英亩。在这些实施例中的一些中,非属间重塑细菌定植的多个玉米植物之本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种向谷物植物提供固定大气氮的方法,其包括:/na.向一个地点提供多个非属间重塑细菌,其各自产生至少约5.49×10

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180711 US 62/696,452;20190205 US 62/801,5041.一种向谷物植物提供固定大气氮的方法,其包括:
a.向一个地点提供多个非属间重塑细菌,其各自产生至少约5.49×10-13mmolN/CFU/小时的固定N;以及
b.向所述地点提供多个谷物植物,
其中所述多个非属间重塑细菌定植所述多个谷物植物的根部表面并且向所述谷物植物供应固定N,并且其中所述多个非属间重塑细菌在至少约10天到约60天的过程中总体上产生至少约15磅的固定N/英亩。


2.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌各自产生至少约2.75×10-12mmolN/CFU/小时的固定N。


3.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌各自产生至少约4.03×10-13mmolN/CFU/小时的固定N。


4.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌各自产生至少约2.75×10-12mmolN/CFU/小时的固定N,并且其中所述多个细菌在至少约10天到约60天的过程中总体上产生至少约25磅的固定N/英亩。


5.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌各自产生至少约2.75×10-12mmolN/CFU/小时的固定N,并且其中所述多个细菌在至少约10天到约60天的过程中总体上产生至少约50磅的固定N/英亩。


6.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌各自产生至少约2.75×10-12mmolN/CFU/小时的固定N,并且其中所述多个细菌在至少约10天到约60天的过程中总体上产生至少约75磅的固定N/英亩。


7.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌各自产生至少约2.75×10-12mmolN/CFU/小时的固定N,并且其中所述多个细菌在至少约10天到约60天的过程中总体上产生至少约100磅的固定N/英亩。


8.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌以根据图31、32、33、34或35的总计CFU/英亩浓度定植所述多个谷物植物的根部表面。


9.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌以约5×1013的总计CFU/英亩浓度定植所述多个谷物植物的根部表面至少约20天。


10.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌以约5×1013的总计CFU/英亩浓度定植所述多个谷物植物的根部表面至少约30天。


11.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌以约5×1013的总计CFU/英亩浓度定植所述多个谷物植物的根部表面至少约60天。


12.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌与其定植其它根部同样地定植所述多个谷物植物的周边根部的根部表面。


13.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌比其定植其它根部程度更高地定植所述多个谷物植物的周边根部的根部表面。


14.根据权利要求1所述的方法,其中在施加所述多个非属间重塑细菌和谷物植物之后,不将外源氮施加到所述地点。


15.根据权利要求1所述的方法,其中在施加所述多个非属间重塑细菌和谷物植物之后,不将含有外源氮的侧施肥料施加到所述地点。


16.根据权利要求1所述的方法,其进一步包括在步骤a)和b)之前,将外源氮施加到所述地点。


17.根据权利要求1所述的方法,其进一步包括在步骤a)和b)之前,将外源氮施加到所述地点,并且在步骤a)和b)之后不将外源氮施加到所述地点。


18.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法,其中所述谷物植物为玉米、水稻、小麦、大麦、高粱、小米、燕麦、黑麦或黑小麦。


19.根据权利要求1所述的方法,其中所述谷物植物为玉米植物,且所述多个非属间重塑细菌在所述玉米植物的VT期之前总体上产生至少约15磅的固定N/英亩。


20.根据权利要求1所述的方法,其中所述谷物植物为玉米植物,且所述多个非属间重塑细菌在所述玉米植物的R1期之前总体上产生至少约15磅的固定N/英亩。


21.根据权利要求1所述的方法,其中所述谷物植物为玉米植物,且所述多个非属间重塑细菌在所述玉米植物的R6期之前总体上产生至少约15磅的固定N/英亩。


22.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌在暴露于其的所述多个中的个别谷物植物中产生1%或更多的固定氮。


23.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌能够在外源氮存在下固定大气氮。


24.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括引入到固氮或同化遗传调节网络的至少一个基因或非编码多核苷酸中的至少一个基因变异。


25.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括可操作地连接于固氮或同化遗传调节网络的至少一个基因的引入的控制序列。


26.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括可操作地连接于固氮或同化遗传调节网络的至少一个基因的异源启动子。


27.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括至少一个基因变异,其被引入到选自由以下组成的群组的成员中:nifA、nifL、ntrB、ntrC、编码谷氨酰胺合成酶的多核苷酸、glnA、glnB、glnK、drat、amtB、编码谷氨酰胺酶的多核苷酸、glnD、glnE、nifJ、nifH、nifD、nifK、nifY、nifE、nifN、nifU、nifS、nifV、nifW、nifZ、nifM、nifF、nifB、nifQ、与固氮酶生物合成相关的基因,以及其组合。


28.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括引入到固氮或同化遗传调节网络的至少一个基因或非编码多核苷酸中的至少一个基因变异,其产生以下中的一个或多个:NifA或谷氨酰胺酶的增加的表达或活性;NifL、NtrB、谷氨酰胺合成酶、GlnB、GlnK、DraT、AmtB的减少的表达或活性;GlnE的减少的去腺苷酰基活性;或GlnD的减少的去尿苷酰基活性。


29.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括突变nifL基因,其已变异以包括插入到所述nifL基因中的异源启动子。


30.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括突变glnE基因,其产生缺少去腺苷酰基AR结构域的截短GlnE蛋白质。


31.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括突变amtB基因,其使得缺少所述amtB基因的表达。


32.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括以下中的至少一个:突变nifL基因,其已变异以包括插入到所述nifL基因中的异源启动子;突变glnE基因,其产生缺少去腺苷酰基AR结构域的截短GlnE蛋白质;突变amtB基因,其使得缺少所述amtB基因的表达;和其组合。


33.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括:突变nifL基因,其已变异以包括插入到所述nifL基因中的异源启动子;和突变glnE基因,其产生缺少去腺苷酰基AR结构域的截短GlnE蛋白质。


34.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括:突变nifL基因,其已变异以包括插入到所述nifL基因中的异源启动子;和突变glnE基因,其产生缺少去腺苷酰基AR结构域的截短GlnE蛋白质;和突变amtB基因,其使得缺少所述amtB基因的表达。


35.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括引入到涉及选自由以下组成的群组的路径的基因中的至少一个基因变异:胞外多糖产生、内多半乳糖醛酸酶产生、海藻糖产生和谷氨酰胺转化。


36.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括引入到选自由以下组成的群组的基因中的至少一个基因变异:bcsii、bcsiii、yjbE、fhaB、pehA、otsB、treZ、glsA2和其组合。


37.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌包括至少两种不同细菌物种。


38.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌包括相同细菌物种的至少两种不同菌株。


39.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌包括选自以下的细菌:水生拉恩氏菌、变栖克雷伯氏菌、精神无色杆菌、马德普拉塔无色杆菌、壁微杆菌、中间克吕沃尔氏菌、假甘蔗科萨克氏菌、肠杆菌属(Enterobactersp.)、生脂固氮螺菌(Azospirillumlipoferum)、甘蔗科萨克氏菌(Kosakoniasacchari),和其组合。


40.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌为附生菌或根际菌。


41.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌包括选自以下的细菌:作为NCMA201701002保藏的细菌、作为NCMA201708004保藏的细菌、作为NCMA201708003保藏的细菌、作为NCMA201708002保藏的细菌、作为NCMA201712001保藏的细菌、作为NCMA201712002保藏的细菌,和其组合。


42.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌包括包含与选自SEQIDNO:177-260、296-303和458-469的核酸序列共有至少约90%序列一致性的核酸序列的细菌。


43.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌包括包含与选自SEQIDNO:177-260、296-303和458-469的核酸序列共有至少约95%序列一致性的核酸序列的细菌。


44.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌包括包含与选自SEQIDNO:177-260、296-303和458-469的核酸序列共有至少约99%序列一致性的核酸序列的细菌。


45.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌包括包含选自SEQIDNO:177-260、296-303和458-469的核酸序列的细菌。


46.一种向玉米植物提供固定大气氮的方法,其消除添加季中外源氮施用的需求,其包括:
a.向一个地点提供多个非属间重塑细菌,其各自产生至少约5.49×10-13mmolN/CFU/小时的固定N;以及
b.向所述地点提供多个玉米植物,
其中所述多个非属间重塑细菌定植所述多个玉米植物的根部表面且向所述玉米植物供应固定N,且其中所述多个非属间重塑细菌在至少约10天到约60天的过程中总体上产生至少约15磅的固定N/英亩,且其中在施加所述多个非属间重塑细菌和玉米植物之后,不将外源氮施加到所述地点。


47.根据权利要求46所述的方法,其中外源氮不作为侧施肥料施用。


48.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌各自产生至少约2.75×10-12mmolN/CFU/小时的固定N。


49.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌各自产生至少约4.03×10-13mmolN/CFU/小时的固定N。


50.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌各自产生至少约2.75×10-12mmolN/CFU/小时的固定N,并且其中所述多个细菌在至少约10天到约60天的过程中总体上产生至少约25磅的固定N/英亩。


51.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌各自产生至少约2.75×10-12mmolN/CFU/小时的固定N,并且其中所述多个细菌在至少约10天到约60天的过程中总体上产生至少约50磅的固定N/英亩。


52.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌各自产生至少约2.75×10-12mmolN/CFU/小时的固定N,并且其中所述多个细菌在至少约10天到约60天的过程中总体上产生至少约75磅的固定N/英亩。


53.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌各自产生至少约2.75×10-12mmolN/CFU/小时的固定N,并且其中所述多个细菌在至少约10天到约60天的过程中总体上产生至少约100磅的固定N/英亩。


54.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌以根据图31、32、33、34或35的总计CFU/英亩浓度定植所述多个玉米植物的根部表面。


55.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌以约5×1013的总计CFU/英亩浓度定植所述多个玉米植物的根部表面至少约20天。


56.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌以约5×1013的总计CFU/英亩浓度定植所述多个玉米植物的根部表面至少约30天。


57.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌以约5×1013的总计CFU/英亩浓度定植所述多个玉米植物的根部表面至少约60天。


58.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌与其定植其它根部同样地定植所述多个玉米植物的周边根部的根部表面。


59.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌比其定植其它根部程度更高地定植所述多个玉米植物的周边根部的根部表面。


60.根据权利要求46所述的方法,其进一步包括在步骤a)和b)之前,将外源氮施加到所述地点。


61.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌在所述玉米植物的VT期之前总体上产生至少约15磅的固定N/英亩。


62.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌在所述玉米植物的R1期之前总体上产生至少约15磅的固定N/英亩。


63.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌在所述玉米植物的R6期之前总体上产生至少约15磅的固定N/英亩。


64.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌在暴露于其的所述多个中的个别玉米植物中产生1%或更多的固定氮。


65.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌能够在外源氮存在下固定大气氮。


66.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括引入到固氮或同化遗传调节网络的至少一个基因或非编码多核苷酸中的至少一个基因变异。


67.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括可操作地连接于固氮或同化遗传调节网络的至少一个基因的引入的控制序列。


68.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括可操作地连接于固氮或同化遗传调节网络的至少一个基因的异源启动子。


69.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括至少一个基因变异,其被引入到选自由以下组成的群组的成员中:nifA、nifL、ntrB、ntrC、编码谷氨酰胺合成酶的多核苷酸、glnA、glnB、glnK、drat、amtB、编码谷氨酰胺酶的多核苷酸、glnD、glnE、nifJ、nifH、nifD、nifK、nifY、nifE、nifN、nifU、nifS、nifV、nifW、nifZ、nifM、nifF、nifB、nifQ、与固氮酶生物合成相关的基因,以及其组合。


70.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括引入到固氮或同化遗传调节网络的至少一个基因或非编码多核苷酸中的至少一个基因变异,其产生以下中的一个或多个:NifA或谷氨酰胺酶的增加的表达或活性;NifL、NtrB、谷氨酰胺合成酶、GlnB、GlnK、DraT、AmtB的减少的表达或活性;GlnE的减少的去腺苷酰基活性;或GlnD的减少的去尿苷酰基活性。


71.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括突变nifL基因,其已变异以包括插入到所述nifL基因中的异源启动子。


72.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括突变glnE基因,其产生缺少去腺苷酰基AR结构域的截短GlnE蛋白质。


73.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括突变amtB基因,其使得缺少所述amtB基因的表达。


74.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括以下中的至少一个:突变nifL基因,其已变异以包括插入到所述nifL基因中的异源启动子;突变glnE基因,其产生缺少去腺苷酰基AR结构域的截短GlnE蛋白质;突变amtB基因,其使得缺少所述amtB基因的表达;和其组合。


75.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括:突变nifL基因,其已变异以包括插入到所述nifL基因中的异源启动子;和突变glnE基因,其产生缺少去腺苷酰基AR结构域的截短GlnE蛋白质。


76.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括:突变nifL基因,其已变异以包括插入到所述nifL基因中的异源启动子;和突变glnE基因,其产生缺少去腺苷酰基AR结构域的截短GlnE蛋白质;和突变amtB基因,其使得缺少所述amtB基因的表达。


77.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括引入到涉及选自由以下组成的群组的路径的基因中的至少一个基因变异:胞外多糖产生、内多半乳糖醛酸酶产生、海藻糖产生和谷氨酰胺转化。


78.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括引入到选自由以下组成的群组的基因中的至少一个基因变异:bcsii、bcsiii、yjbE、fhaB、pehA、otsB、treZ、glsA2和其组合。


79.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌包括至少两种不同细菌物种。


80.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌包括相同细菌物种的至少两种不同菌株。


81.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌包括选自以下的细菌:水生拉恩氏菌、变栖克雷伯氏菌、精神无色杆菌、马德普拉塔无色杆菌、壁微杆菌、中间克吕沃尔氏菌、假甘蔗科萨克氏菌、肠杆菌属、生脂固氮螺菌、甘蔗科萨克氏菌,和其组合。


82.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌为附生菌或根际菌。


83.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌包括选自以下的细菌:作为NCMA201701002保藏的细菌、作为NCMA201708004保藏的细菌、作为NCMA201708003保藏的细菌、作为NCMA201708002保藏的细菌、作为NCMA201712001保藏的细菌、作为NCMA201712002保藏的细菌,和其组合。


84.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌包括包含与选自SEQIDNO:177-260、296-303和458-469的核酸序列共有至少约90%序列一致性的核酸序列的细菌。


85.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌包括包含与选自SEQIDNO:177-260、296-303和458-469的核酸序列共有至少约95%序列一致性的核酸序列的细菌。


86.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌包括包含与选自SEQIDNO:177-260、296-303和458-469的核酸序列共有至少约99%序列一致性的核酸序列的细菌。


87.根据权利要求46所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌包括包含选自SEQIDNO:177-260、296-303和458-469的核酸序列的细菌。


88.一种增加每英亩的玉米产量的方法,其包括:
a.向一个地点提供多个非属间重塑细菌,其各自产生至少约5.49×10-13mmolN/CFU/小时的固定N;以及
b.向所述地点以至少35,000个种子/英亩的密度提供多个玉米植物,
其中所述多个非属间重塑细菌定植所述多个玉米植物的根部表面且向所述玉米植物供应固定N,且其中所述多个非属间重塑细菌在至少约10天到约60天的过程中总体上产生至少约15磅的固定N/英亩,且其中在施加所述多个非属间重塑细菌和玉米植物之后,不将外源氮施加到所述地点。


89.根据权利要求88所述的方法,其中外源氮不作为侧施肥料施用。


90.根据权利要求88所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌各自产生至少约2.75×10-12mmolN/CFU/小时的固定N。


91.根据权利要求88所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌各自产生至少约4.03×10-13mmolN/CFU/小时的固定N。


92.根据权利要求88所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌各自产生至少约2.75×10-12mmolN/CFU/小时的固定N,并且其中所述多个细菌在至少约10天到约60天的过程中总体上产生至少约25磅的固定N/英亩。


93.根据权利要求88所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌各自产生至少约2.75×10-12mmolN/CFU/小时的固定N,并且其中所述多个细菌在至少约10天到约60天的过程中总体上产生至少约50磅的固定N/英亩。


94.根据权利要求88所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌各自产生至少约2.75×10-12mmolN/CFU/小时的固定N,并且其中所述多个细菌在至少约10天到约60天的过程中总体上产生至少约75磅的固定N/英亩。


95.根据权利要求88所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌各自产生至少约2.75×10-12mmolN/CFU/小时的固定N,并且其中所述多个细菌在至少约10天到约60天的过程中总体上产生至少约100磅的固定N/英亩。


96.根据权利要求88所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌以根据图31、32、33、34或35的总计CFU/英亩浓度定植所述多个玉米植物的根部表面。


97.根据权利要求88所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌以约5×1013的总计CFU/英亩浓度定植所述多个玉米植物的根部表面至少约20天。


98.根据权利要求88所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌以约5×1013的总计CFU/英亩浓度定植所述多个玉米植物的根部表面至少约30天。


99.根据权利要求88所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌以约5×1013的总计CFU/英亩浓度定植所述多个玉米植物的根部表面至少约60天。


100.根据权利要求88所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌与其定植其它根部同样地定植所述多个玉米植物的周边根部的根部表面。


101.根据权利要求88所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌比其定植其它根部程度更高地定植所述多个玉米植物的周边根部的根部表面。


102.根据权利要求88所述的方法,其进一步包括在步骤a)和b)之前,将外源氮施加到所述地点。


103.根据权利要求88所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌在所述玉米植物的VT期之前总体上产生至少约15磅的固定N/英亩。


104.根据权利要求88所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌在所述玉米植物的R1期之前总体上产生至少约15磅的固定N/英亩。


105.根据权利要求88所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌在所述玉米植物的R6期之前总体上产生至少约15磅的固定N/英亩。


106.根据权利要求88所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌在暴露于其的所述多个中的个别玉米植物中产生1%或更多的固定氮。


107.根据权利要求88所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌能够在外源氮存在下固定大气氮。


108.根据权利要求88所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括引入到固氮或同化遗传调节网络的至少一个基因或非编码多核苷酸中的至少一个基因变异。


109.根据权利要求88所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括可操作地连接于固氮或同化遗传调节网络的至少一个基因的引入的控制序列。


110.根据权利要求88所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括可操作地连接于固氮或同化遗传调节网络的至少一个基因的异源启动子。


111.根据权利要求88所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括至少一个基因变异,其被引入到选自由以下组成的群组的成员中:nifA、nifL、ntrB、ntrC、编码谷氨酰胺合成酶的多核苷酸、glnA、glnB、glnK、drat、amtB、编码谷氨酰胺酶的多核苷酸、glnD、glnE、nifJ、nifH、nifD、nifK、nifY、nifE、nifN、nifU、nifS、nifV、nifW、nifZ、nifM、nifF、nifB、nifQ、与固氮酶生物合成相关的基因,以及其组合。


112.根据权利要求88所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括引入到固氮或同化遗传调节网络的至少一个基因或非编码多核苷酸中的至少一个基因变异,其产生以下中的一个或多个:NifA或谷氨酰胺酶的增加的表达或活性;NifL、NtrB、谷氨酰胺合成酶、GlnB、GlnK、DraT、AmtB的减少的表达或活性;GlnE的减少的去腺苷酰基活性;或GlnD的减少的去尿苷酰基活性。


113.根据权利要求88所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括突变nifL基因,其已变异以包括插入到所述nifL基因中的异源启动子。


114.根据权利要求88所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括突变glnE基因,其产生缺少去腺苷酰基AR结构域的截短GlnE蛋白质。


115.根据权利要求88所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括突变amtB基因,其使得缺少所述amtB基因的表达。


116.根据权利要求88所述的方法,其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括以下中的至少一个:突变nifL基因,其已变异以包括插入到所述nifL基因中的异源启动子;突变glnE基因,其产生缺少去腺苷酰基AR结构域的截短G...

【专利技术属性】
技术研发人员:A·塔姆希尔S·布洛克M·赖辛格E·桑德斯R·布罗格利R·克拉克K·特米
申请(专利权)人:皮沃特生物股份有限公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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