包括重构固氮微生物的农业组合物制造技术

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此类氮输送到植物。利用所教示的微生物产品将使得农民能够实现更高产和可预测的作物产量，而不存在与传统的合成氮肥相关的营养物降解、浸出或有毒径流。本文所教示的所述重塑微生物能够与领先的农业化学物质和优良种质组合。此外，本发明专利技术提供包括重塑微生物的种子处理剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括重构固氮微生物的农业组合物相关申请的交叉引用本申请案主张2018年6月27日提交的第62/690,621号美国临时申请案和2019年2月21日提交的第62/808,693号美国临时申请案的优先权，这些申请的全文出于所有目的通过引用并入本文中。关于序列表的说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_004_02WO_SeqList_ST25.txt，创建日期，2019年6月18日，文件大小约578千字节。
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200lb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
在一些方面，本专利技术大体上涉及种子处理剂组合物，其包括：(a)多个非属间重塑细菌，其具有至少约1.0×104个细菌细胞/克植物根部组织鲜重的平均定殖能力且每小时产生至少约1×10-17mmolN/细菌细胞的固定N；和(b)至少一种农药。在一些方面，农药是杀真菌剂。在一些方面，农药是选自由以下组成的群组的杀真菌剂：咯菌腈(fludioxonil)、甲霜灵(metalaxyl)、精甲霜灵(mefenoxam)、嘧菌酯(azoxystrobin)、噻菌灵(thiabendazole)、种菌唑(ipconazole)、戊唑醇(tebuconazole)、丙硫菌唑(prothioconazole)和其组合。在一些方面，农药是杀虫剂。在一些方面，农药是新烟碱类杀虫剂。在一些方面，农药是选自由以下组成的群组的杀虫剂：吡虫啉(imidacloprid)、噻虫胺(clothianidin)、噻虫嗪(thiamethoxam)、氯虫苯甲酰胺(chlorantraniliprole)和其组合。在一些方面，至少一种农药是杀真菌剂和杀虫剂组合。在一些方面，农药是杀线虫剂。在一些方面，农药是除草剂。在一些方面，农药是选自表13中的那些农药。在一些方面，非属间重塑细菌和农药展现协同作用。在一些方面，将种子处理剂安置到种子上。在一些方面，将种子处理剂安置到来自禾本科的种子上。在一些方面，将种子处理剂安置到谷物种子上。在一些方面，将种子处理剂安置到玉米、水稻、小麦、大麦、高粱、小米、燕麦、黑麦或黑小麦种子上。在一些方面，将种子处理剂安置到玉米种子上。在一些方面，将种子处理剂安置到遗传修饰的玉米种子上。在一些方面，将种子处理剂安置到遗传修饰的玉米种子上，其中所述玉米包括除草剂耐受性性状。在一些方面，将种子处理剂安置到遗传修饰的玉米种子上，其中所述玉米包括昆虫抗性性状。在一些方面，将种子处理剂安置到遗传修饰的玉米种子上，其中所述玉米包括除草剂耐受性性状和昆虫抗性性状。在一些方面，将种子处理剂安置到遗传修饰的玉米种子上，其中所述玉米包括表19中列出的性状。在一些方面，将种子处理剂安置到非遗传修饰的玉米种子上。在一些方面，将种子处理剂安置到甜玉米、硬质型玉米、爆米花、臼齿形玉米、有稃种玉米或粉质玉米上。在一些方面，多个非属间重塑细菌在暴露到其的植物中产生1％或更多的固定氮。在一些方面，非属间重塑细菌能够在外源氮存在下固定大气氮。在一些方面，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种基因或非编码多核苷酸中的至少一个基因变异。在一些方面，多个非属间重塑细菌的每个成员包括可操作地连接到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。在一些方面，多个非属间重塑细菌的每个成员包括可操作地连接到固氮或同化遗传调节网络的至少一个基因的异源启动子。在一些方面，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，或其组合。在一些方面，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种基因或非编码多核苷酸中的至少一个基因变异，所述基因或非编码多核苷酸产生以下各者中的一或多者：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。在一些方面，多个非属间重塑细菌的每个成员包括突变nifL基因，其已被更改以包括插入到所述nifL基因中的异源启动子。在一些方面，多个非属间重塑细菌的每个成员包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种种子处理剂组合物，其包括：/na.多个非属间重塑细菌，其具有每单位植物根部组织至少约1.0×10

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180627 US 62/690,621;20190221 US 62/808,6931.一种种子处理剂组合物，其包括：
a.多个非属间重塑细菌，其具有每单位植物根部组织至少约1.0×104个细菌细胞/克植物根部组织鲜重的平均定殖能力且每小时产生至少约1×10-17mmolN/细菌细胞的固定N；和
b.至少一种农药。


2.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，其中所述农药是杀真菌剂。


3.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，其中所述农药是选自由以下各项组成的群组的杀真菌剂：咯菌腈、甲霜灵、精甲霜灵、嘧菌酯、噻菌灵、种菌唑、戊唑醇、丙硫菌唑和其组合。


4.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，其中所述农药是杀虫剂。


5.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，其中所述农药是新烟碱类杀虫剂。


6.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，其中所述农药是选自由以下各项组成的群组的杀虫剂：吡虫啉、噻虫胺、噻虫嗪、氯虫苯甲酰胺，和其组合。


7.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，其中所述农药是杀真菌剂和杀虫剂组合。


8.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，其中所述农药是杀线虫剂。


9.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，其中所述农药是除草剂。


10.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，其中所述农药是选自表13中的那些农药。


11.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，其中所述非属间重塑细菌和农药展现协同效应。


12.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，其中将所述种子处理剂安置到种子上。


13.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，其中将所述种子处理剂安置到来自禾本科的种子上。


14.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，其中将所述种子处理剂安置到谷物种子上。


15.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，其中将所述种子处理剂安置到玉米、水稻、小麦、大麦、高粱、小米、燕麦、黑麦或黑小麦种子上。


16.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，其中将所述种子处理剂安置到玉米种子上。


17.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，其中将所述种子处理剂安置到遗传修饰的玉米种子上。


18.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，其中将所述种子处理剂安置到遗传修饰的玉米种子上，其中所述玉米包括耐除草剂性状。


19.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，其中将所述种子处理剂安置到遗传修饰的玉米种子上，其中所述玉米包括抗昆虫性状。


20.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，其中将所述种子处理剂安置到遗传修饰的玉米种子上，其中所述玉米包括耐除草剂特点和抗昆虫性状。


21.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，其中将所述种子处理剂安置到遗传修饰的玉米种子上，其中所述玉米包括表19中列出的性状。


22.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，其中将所述种子处理剂安置到非遗传修饰的玉米种子上。


23.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，其中将所述种子处理剂安置到甜玉米、硬粒玉米、爆裂玉米、臼齿形玉米、荚玉米或粉质玉米上。


24.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，其中所述多个非属间重塑细菌在曝露于其的植物中产生1％或更多的所述固定氮。


25.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，其中所述非属间重塑细菌能够在外源氮存在时固定大气氮。


26.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，其中所述多个非属间重塑细菌的每个成员包括引入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。


27.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，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到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。


28.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，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到固氮或同化遗传调节网络的至少一个基因的异源启动子。


29.根据权利要求1所述的种子处理剂组合物，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，其被引入选自由以下各项组成的群组的成员中：nifA、nifL、ntrB、ntrC、编码谷氨酰胺合成酶的多...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·赖辛格，E·桑德斯，R·布罗格利，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