高通量鉴别对抗病原体的微生物拮抗剂的方法技术

本发明专利技术涉及筛选生物样品以鉴别具有作为生物防治剂的潜在效用的微生物的高通量方法。所述方法包括例如使用多重测试平台来同时鉴别具有生物防治活性的微生物，包括适用于改善植物、动物和人类健康的微生物。具体来说，本发明专利技术提供适合于鉴别在对抗由植物病原体引起的疾病中具有潜在应用的微生物的筛选方法。本公开还提供通过本文公开的筛选方法鉴别的具有生物防治活性的微生物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及筛选生物样品的高通量方法。更具体来说，本公开涉及同时鉴别具有生物防治活性的微生物，包括适用于改善植物、动物和人类健康的微生物，特别是针对植物病原体具有拮抗活性的微生物。
技术介绍
植物和动物的致病性感染，如真菌感染，在全世界引起生产能力的显著损失。例如，大量植物有害生物，包括有害昆虫、寄生杂草、真菌和细菌病原体，是对农产品造成严重损失和损害的其中最重要的生物因子。在全世界，农作物的致病性疾病引起的损失据估算达到约12%，并且由食品腐败造成的收获后损失据估算在10%与50%之间。仅在美国，这些数字据估算分别为12%和9%。在各种致病性疾病中，种传病原体和土传病原体常在农业和园艺行业造成严重经济损失。除农业外，致病性疾病还可以在湿地、森林或其它天然环境中以及其它植物系统中造成整株植物破坏。已采用多种不同策略来应对和防治植物病原体。除良好的农艺学和栽培措施外，种植者通常严重依赖于化学农药的应用。实际上，防治病原体的化学农药在本领域中为众所周知的并且已在植物和动物的工业化生产中广泛使用多年。预防性和/或治疗性处理动物和植物的真菌和细菌感染的方法通常涉及应用抗真菌和抗细菌农化产品。然而，在农业领域化学品的广泛使用由于对环境 和人体健康的潜在有害影响已获得越来越多的公众关注和审视。实际上，在农药的全部益处之外，还经常报道农化品潜在损害非目标生物体，如人、牲畜、野生生物和其它活生物体。包括出现农药抗体病原体在内的与农药使用相关的其它问题已导致逐渐排除和淘汰一些可用的农药。除上述问题外，天然生态系统中植物病原性疾病的传播可能因化学品应用所不得不应用的规模而妨碍化学品的成功应用。在近数十年，越来越多地认识到使用农药对环境和人体健康的影响已促成努力减少对利用化学方法来防治不希望的有害生物的依赖。另外，当前对使用化学农药存在严格的管理，并且某些政治压力也旨在将危害最大的化学品从市场上清除出去。因此，一些化学公司因与登记过程和成本相关的顾虑而越来越不愿意开发和测试新的化学品。因此，对开发用于防治植物致病性疾病的非化学替代方法存在明显需要。例如，植物病原体的生物防治已越来越视为一种可行的防治植物疾病的替代方法。特别是，使用生物活性剂来防治植物有害生物和致病性疾病对于可能不需要使用合成化学品来应对有害生物的认证有机种植者来说已变得特别重要。作为生物防治剂，已报道若干种对抗植物病原体的微生物。在过去数十年已出版了大量关于使用包含各种对抗植物病原体的酵母菌株或其它微生物的组合物的文件。已使用用微生物拮抗剂接种植物的方法针对若干种农作物的数种常见真菌变异体获得了良好结果。例如，已使用微生物拮抗剂来抑制番茄花叶病、针叶树的根和干基腐病、栗树疫病、柑橘腐根病和若干种作物的冠瘿病。在多种情况下，用微生物拮抗剂包覆了的作物种子显示病原体感染减少和植物生长增强。另外，通过使用拮抗性真菌和细菌可以防治数种收获后真菌疾病。收获后生物防治的一个实例是抑制储存时桃的褐腐病，这可以通过在包装过程中使用的腊中并入拮抗性细菌枯草杆菌(Bacillus subtilis)在模拟商业条件下达成。不幸的是，对于大多数变异体当前并不能获得有效的生物防治技术。尽管生物防治的概念很有吸引力，但仍对具有新颖生物防治能力的新颖微生物存在迫切需要。在一定程度上，这一需要是受到快速出现的对化学农药具有抗体的病原体菌株或农化农药使用受到限制驱使。此外，有害生物防治应用的广泛实施存在各种障碍，包括在自然环境中存在病原体的复杂混合物。另外，在其整个生命周期中，植物、微生物和病原体以多种多样的方式彼此相互作用。这些复杂的相互作用可以各种方式显著地影响这些生物体各自的发展。此夕卜，植物病原体，尤其是真菌病原体极其多样并且其致病性对于不同的植物宿主也不同。另夕卜，主要归因于生物防治剂在田间的不同环境条件下的性能不同，因此生物防治剂的商业性使用和应用的发展已变慢。因此，虽然生物防治的概念很有吸引力，但该技术仅在有限的情况下得到应用。为了克服以上所论述的问题和限制，并且为了将生物防治技术应用于田间和提高生物防治剂的商业化，开发具有较高程度的稳定性和存活期的生物防治微生物的新型制剂是有必要的。出于此目的，有必要寻找具有不同作用模式的新型和新颖的生物防治微生物。实际上，由于生物防治依赖于微生物，所以需要鉴别出具有适于任务的生物化学和生理学特征的其它微生物。为应对产生更具商业可行性的生物防治解决方案的压力，学术界和行业内的许多实验室已投入了大量资源去鉴别和评估可能适合以商业规模进行生物防治应用的新型候选微生物。微生物代表生活世界的最大的组成部分，并且广泛认为代表地球上进化和生物化学多样性的最大单一来源。实际上，地球上微生物细胞的总数据估算达至少103°个。单独的原核生物占了个别生物的最大比例，包含IO6至IO8种单独基因种。然而，由于现有筛选方法的限制，具有极 大生物多样性的这些自然资源是仍然大部分还没有得到开发利用的具有商业应用潜力的新颖物种、基因、酶活性和化合物的储库。当前，主要筛选步骤通常是发现微生物的生物防治能力的第一限速步骤。用于筛选商业上可行的微生物拮抗剂的当前可用的方法自这个领域开创以来并未发生大的变化，并且因此通常不能有效地应用于这些未充分开发的资源。在这些筛选中，通常从天然环境收集大量候选微生物，并随后经历各种选择技术，所述选择技术通常耗时、费力和/或相当慢。有鉴于前述情况，非常需要提高发现和应用生物防治解决方案的速度。特别是，需要新颖方法来促进对具有对抗多种病原体的生物防治活性的微生物的快速有效的鉴别。本专利技术的一个方面提供了一种高通量筛选方法作为这种长期需要的解决方案，它通过提供一种快速有效地评估微生物群体的遗传多样性并由此鉴别出具有商业效益的新颖微生物来达成。专利技术概述本专利技术的一个方面涉及用于选择具有对抗病原体的拮抗活性的微生物的方法。所述方法包括(a)提供多重测试平台和多个微生物样品，其中所述多重测试平台包括一个或多个含有分散的病原体群体的固体微生物生长培养基；(b)分别和同时使各所述微生物样品与所述分散的病原体群体接触；(C)共培养所述微生物样品与所述分散的病原体群体以评估所述病原体对所述微生物样品各自的反应；和(d)选择一个或多个包含具有对抗所述病原体的拮抗活性的微生物的微生物样品。根据此方面的选择方法的实施可以包括一个或多个以下特征。在某些实施方案中，所述多个微生物样品包括至少12、24、48、96、200、384、400、500、1000或1500个微生物样品。在一些实施方案中，一个或多个微生物样品可以是分离的微生物培养物。在一些其它实施方案中，至少一个微生物样品可以是两种或更多种分离的微生物的混合物。在一些其它实施方案中，一个或多个微生物样品可以直接自天然环境获得。根据此方面的一些实施方案,病原体可以是植物病原体。在一些优选实施方案中，植物病原体是真菌。在一些其它特别优选的实施方案中，植物病原体可以选自由以下组成的组:炭疽菌属(Colletotrichum sp.)、镰刀菌属(Fusarium sp.)、赤霉菌属(Gibberellasp.)、明梭孢属(Monographella sp.)和壳多孢属(Stagnospora sp.)。在一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.25 US 61/406,5301.一种用于选择具有对抗病原体的拮抗活性的微生物的方法，所述方法包括: a)提供多重测试平台和多个微生物样品，其中所述多重测试平台包括一个或多个含有所述病原体的分散群体的固体微生物生长培养基； b)分别和同时使所述微生物样品各自与所述分散的病原体群体接触； c)共培养所述微生物样品与所述分散的病原体群体以评估所述病原体对每个所述微生物样品的反应；和 d)选择一个或多个包含具有对抗所述病原体的拮抗活性的所述微生物的微生物样品。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个微生物样品包括至少12、24、48、96、200、384、400、500、1000或1500个微生物样品。3.根据权利要求1所述的方法，其中一个或多个所述微生物样品是分离的微生物培养物。4.根据权利要求1所述的方法，其中至少一个所述微生物样品包含两种或更多种分离的微生物的混合物。5.根据权利要求1所述的方法，其中一个或多个所述微生物样品是直接从自然环境获 得。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述病原体是植物病原体。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述植物病原体是真菌。8.根据权利要求6所述的方法，其中所述植物病原体选自由以下组成的组:炭疽菌属、镰刀菌属、赤霉菌属、明梭孢属和壳多孢属。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述分散的病原体群体包括在所述固体微生物生长培养基的表面上形成细胞层的所述病原体的细胞。10...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·S·科瑞卫，R·T·麦卡恩盖尔，
申请(专利权)人：合成基因组股份有限公司，
类型：
国别省市：