Микроорганизмы - стимуляторы роста растений и их использование

Микроорганизмы - стимуляторы роста растений и их использование

Иллюстрации

Показать все

Реферат

По настоящей заявке испрашивается приоритет по предварительной заявке на патент США №61/570237, поданной 13 декабря 2011 г. Полное содержание вышеуказанной заявки включено в настоящий документ посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к области устойчивого земледелия, а именно, к композициям ростостимулирующих микроорганизмов и способам, используемым для получения высокопродуктивных растений. В частности, изобретением предусмотрены композиции и способы, используемые для улучшения роста растений и/или подавления развития растительных патогенов и вызываемых ими болезней.

СПИСОК ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ

[0002] Эта заявка дополнительно содержит сопроводительный файл со списком последовательностей: "SGI1540_1WO_CRF_OF_SL_ST25.txt" размером 20 Кб, созданный 13 декабря 2012 г. Файлы могут быть открыты с использованием редактора Microsoft Word на компьютере, который использует операционную систему Windows OS.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Микрофлора окружающих растений очень разнообразна и включает бактерии, грибы, дрожжи, водоросли. Некоторые из этих микроорганизмов вредоносны для растений и часто ведут себя как патогены, тогда как другие являются полезными для растений и выступают стимуляторами роста растений и продуктивности их урожая. Недавние успехи в области почвенной микробиологии и биотехнологии растений привели к увеличенному интересу в отношении использования микробных агентов в сельском хозяйстве, садоводстве, лесоводстве и экологическом менеджменте. В частности, ряд микроорганизмов, которые, как известно, присутствуют в почвенной экологической нише, более известные как ризосфера и ризоплан, получили значительное внимание касательно их способности стимулировать рост растения. Действительно, ризосфера почвы представляет собой хороший резервуар для целей потенциальной изоляции полезных микроорганизмов. Ризосфера растения может содержать миллиарды микроорганизмов в одном грамме почвы. Согласно имеющимся теоретическим представлениям, микробные инокулянты без вмешательства человека обычно характеризуются низким уровнем жизнеспособности и эффективности в их естественном почвенном окружении из-за недостаточной активности колониеобразования, т.е. способности к формированию определенного количества единиц на один грамм почвы. Поэтому, начиная с 1960-х годов, был разработан и поставлен на промышленную основу ряд биоудобрений, отличающихся повышенной потенциальной концентрацией инокулюма колоний, с целью сократить потребность в химических удобрениях.

[0004] Кроме того, исследования, проведенные в последние годы показали, что микроорганизмы могут использоваться в качестве биологических агентов защиты в целях увеличения сельскохозяйственной производительности и эффективности. Обнаружено, что различные микроорганизмы могут оказывать угнетающее действие на растительные патогены и/или стимулировать рост растения, предоставляя тем самым привлекательную альтернативу химическим пестицидам, которые все менее одобряются из-за их потенциально отрицательного воздействия на здоровье человека и качество окружающей среды.

[0005] Микроорганизмы, способные колонизировать корни растений и стимулировать рост растений, общеизвестны как микроорганизмы-стимуляторы роста растений (МСРР). За прошедшие два десятилетия исследованы много разновидностей МСРР, оказывающих положительное влияние на рост большого разнообразия высокопродуктивных растений. МСРР часто являются универсальными симбионтами высших растений; они могут увеличивать адаптивный потенциал своих хозяев через ряд механизмов, таких, как: фиксация молекулярного азота, мобилизация труднодоступных почвенных питательных веществ (например, железа, фосфора, серы, и т.п.), синтез фитогормонов и витаминов, а также почвенное разложение растительного материала, ведущее к накоплению органического вещества почвы. Кроме того, установлено, что некоторые микроорганизмы могут способствовать росту и развитию растений, защищая от видов микроорганизмов, являющихся болезнетворными по отношению к растению (т.е. фитопатогенов). Например, некоторые полезные микроорганизмы могут защищать от корневой гнили растений, конкурируя с грибами-патогенами за пространство на поверхности корня растения. Также возможна конкуренция среди различных штаммов микроорганизмов природной растительной микрофлоры, что может стимулировать рост и развитие корневой системы растения, увеличивать поглощение минеральных питательных веществ и воды и тем самым способствовать увеличению продуктивности растения. Таким образом, может развиваться промышленность биоудобрений на основе производства естественно живущих почвенных микроорганизмов. При увеличении популяции полезных микроорганизмов в почвах, благодаря приемам искусственной инокуляции, такие почвенные микроорганизмы могут усиливать свою биологическую активность, таким образом, улучшая обеспечение растений важными питательными веществами и полезными факторами, которые способствуют росту и развитию растения.

[0006] Инокуляция культурных растений с помощью МСРР видится в общем как довольно многообещающий сельскохозяйственный подход, реализующий возможность борьбы с вредителями без использования пестицидов в больших количествах. Экологические заботы о качестве грунтовой воды на фоне интенсивного применения удобрений и пестицидов при производстве продуктов питания способствуют рассмотрению необходимости биологических альтернатив. Поэтому технологии, развивающие биологические методы обработки, сравнимые с удобрениями и пестицидами или даже сокращающие количество таких химических веществ, могут быть существенным продвижением в сельскохозяйственной промышленности. Установлено, что стимулирование роста растений с помощью МСРР часто связано со способностью МСРР колонизировать корневую систему растений. Однако вопросам разработки эффективных процедур выделения для получения микроорганизменных штаммов с высокой способностью к колонизации корней уделяется пока еще недостаточно внимания. В то же время отсутствие таких процедур выделения замедляет изучение бактериальных растительных симбиозов, а также широкое развертывание применений МСРР в сельском хозяйстве.

[0007] В связи с этим есть постоянная потребность в идентификации новых МСРР и/или проверке их совместимости с существующими промышленными технологиями получения агропродукции. Более того, требуются также дополнительные исследования, направленные на сравнение чистых культур штаммов и смешанных культур штаммов у микроорганизмов, способных формировать синергетические консорциумы. Такие смешанные консорциумы, возможно, имели бы более высокий потенциал для последовательного улучшения конкурентоспособности на фоне различных факторов окружающей среды и условий выращивания.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0008] В настоящем изобретении предусмотрены штаммы и культуры микроорганизмов, их композиции и способы использования таковых с целью улучшения роста и/или продуктивности растений. Изобретением также предусмотрены: способы обработки семян, использующие композиции указанных микроорганизмов; способы предотвращения, ингибирования или подавления развития растительных патогенов или вызываемых фитопатогенных болезней; формы растительного разнообразия, полученные искусственным путем и искусственно инокулированные с использованием эндофитных микроорганизмов; полученные искусственным путем семена, репродуктивные и вегетативные ткани, регенерируемые ткани, части растения или потомство; способ подготовки композиций сельскохозяйственного назначения

[0009] Одна особенность настоящего изобретения предусматривает изолированные микроорганизменные штаммы, их изолированные культуры, биологически чистые культуры и обогащенные культуры. В некоторых вариантах осуществления изобретения с этой особенностью в качестве микроорганизменных штаммов, например, могут быть использованы: SGI-003-H11 (депонирован как NRRL В-50483); SGI-020-A01 (депонирован как NRRL В-50484); SGI-026-G06 (депонирован как NRRL В-50485); SGI-026-G07 (депонирован как NRRL В-50486), или штаммы, происходящие от любого одного из указанных штаммов. В некоторых предпочтительных вариантах микроорганизменный штамм может включать нуклеотид или аминокислотную последовательность, демонстрирующие по меньшей мере 85% %, по меньшей мере 90%, по меньшей мере 91%, по меньшей мере 92%, по меньшей мере 93%, по меньшей мере 94%, по меньшей мере 95%, по меньшей мере 96%, по меньшей мере 97%, по меньшей мере 98%, по меньшей мере 99%, по меньшей мере 99,5% идентичности к любой из заданных последовательностей, таких как рибосомальная 16S-PHK- и/или recA-нуклеотидная и/или аминокислотная последовательность (см. также прилагаемый список последовательностей). При этом штаммы микроорганизмов могут также обладать свойствами, стимулирующими рост растений.

[0010] Эта особенность настоящего изобретения также предусматривает микроорганизменные композиции, которые включают штаммы микроорганизмов или их культуры. Такие микроорганизменные композиции могут содержать агро-эффективные количества дополнительных веществ или составов, в которых дополнительное вещество или состав, может быть удобрением, акарицидом, бактерицидом, фунгицидом, инсектицидом, микробицидом, нематицидом, или пестицидом. При этом микроорганизменные композиции, могут включать носитель, представленный например, семенем растения. Согласно изобретению, микроорганизменные композиции могут быть приготовлены в виде эмульсии, коллоида, мелкодисперсной пыли, гранул, таблеток, порошков, аэрозоля, суспензии или раствора, при этом указанные композиции могут представлять собой растительные семена с нанесенным на них покрытием. В несколько другом варианте семена растений, покрытые микробной композицией, также предусмотрены настоящим изобретением.

[0011] Другая особенность настоящего изобретения предусматривает способы обработки растительных семян. Такие способы включают экспонирование или контактирование семян растения со штаммом микроорганизма или его культурой.

[0012] Другая особенность настоящего изобретения предусматривает способы увеличения роста и/или урожайности растения. Такие способы предусматривают применение эффективных количеств штамма или культуры микроорганизма в зоне растения или в зоне его окружения. Другой аспект изобретения предусматривает выращивание штамма или культуры микроорганизма в растительном субстрате или почве растения-хозяина до выращивания или одновременно с выращиванием растения-хозяина в указанном растительном субстрате или почве. В качестве указанного растения может быть использовано растение кукурузы или пшеницы. Штамм или культура микроорганизма могут быть представлены в виде эндофита, располагающегося на растении.

[0013] Другая особенность настоящего изобретения предусматривает способы, предназначенные для предотвращения, ингибирования или подавления развития растительных патогенов. Такие способы включают выращивание микроорганизменного штамма или культуры в растительном субстрате или почве растения-хозяина до выращивания или одновременно с выращиванием растения-хозяина в указанном растительном субстрате или почве. В некоторых вариантах указанного способа растительный патоген, может быть микроорганизмом вида Colletotrichum, Fusarium, Gibberella, Monographella, Penicillium или Stagnospora. Например, в качестве растительного патогена предпочтительно могут быть использованы Colletotrichum graminicola, Fusarium graminearum, Gibberella zeae, Monographella nivalis, Penicillium sp., или Stagnospora nodurum.

[0014] Другая дополнительная особенность настоящего изобретения предусматривает способы для предотвращения, ингибирования или подавления развития инфекционных болезней растения, включающие вовлечение в зону растения или зону окружения растения, эффективного количество штамма или культуры микроорганизма. Указанный штамм или культура микроорганизма могут быть применены к почве, семенам, корню, цветку, листу, части растения или к целому растению.

[0015] Другая дополнительная особенность настоящего изобретения предусматривает искусственное происхождение растений, при этом растения искусственного происхождения искусственно заражают штаммом или культурой микроорганизма. Другими особенностями этого аспекта изобретения является его применение для семян, репродуктивной ткани, вегетативной ткани, регенеративных тканей, частей растений и потомства растений, полученных искусственным путем.

[0016] Другая особенность настоящего изобретения предусматривает способы подготовки композиций сельскохозяйственного назначения. Такие способы предусматривают инокуляцию штамма или культуры микроорганизма внутрь или на поверхность субстрата и инициирование их роста и развития.

[0017] Другая особенность настоящего изобретения предусматривает изолированные штаммы, изолированные культуры, биологически чистые культуры и обогащенные культуры микроорганизма рода Pantoea. Указанный микроорганизм содержит последовательность ДНК или аминокислоты, кодирующую локусы 16S-рРНК- или recA-протеина и демонстрирующую по меньшей мере 85%, по меньшей мере, по меньшей мере 90%, по меньшей мере 91%, по меньшей мере 92%, по меньшей мере 93%, по меньшей мере 94%, по меньшей мере 95%, по меньшей мере 96%, по меньшей мере 97%, по меньшей мере 98%, по меньшей мере 99%, по меньшей мере 99,5% идентичности к последовательности, кодирующей локусы 16S-pPHK- и/или recA-протеина (см. прилагаемый список последовательностей). В другом аспекте изобретение предусматривает вид микроорганизмов, содержащий любую из описанных выше последовательностей ДНК или последовательностей аминокислот, способствующих улучшению роста и развития и/или увеличению урожая растений.

[0018] Эти и другие цели и особенности предлагаемого изобретения раскрыты ниже в подробном описании и формуле изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0019] Если не указано иначе, все термины, обозначения, другие научные термины и терминология обладают значениями обычно понимаемые опытными в этой области техники специалистами, которым относится и касается настоящее изобретение. В некоторых случаях обычно понимаемые значения определены в этой заявке для пояснения и/или для готовой справки и включение таких определений не требует интерпретаций, что представляют существенные отличия от того, что обычно понимается в этой сфере знаний. Многие методы и процедуры хорошо понятны и обычно используются с применением общепринятой методологии теми, кто обладает опытом в этой сфере знаний.

[0020] Форма единственного числа, если в контексте прямо не указано иное, включает употребление форм множественного числа. Например, написано и читается «растительная клетка, ед.ч.», подразумевается - «растительные клетки, мн.ч.», прежде всего, если описываемый объект содержит одну или более растительных клеток, в том числе их комбинации и совокупности таковых.

[0021] Бактерицидный. Используемый здесь термин «бактерицидный» означает способность композиции или субстанции увеличивать гибель бактерий или ингибировать их скорость роста.

[0022] Биологическая защита. Используемый здесь термин «биологическая защита», сокращенная форма - «биозащита», означает защиту от патогенов, насекомых или любых других нежелательных организмов с помощью использования по меньшей мере другого организма, за исключением человека. Примерами известных механизмов биологической защиты являются использование грибов-конкурентов, например, в борьбе за пространство на поверхности корня, против возбудителей корневой гнили, либо использование микроорганизмов, которые или ингибируют рост, или убивают патогена. Термин «растение-хозяин» в контексте биологической защиты означает растение, восприимчивое к поражению, вызванному патогеном. В контексте изоляции организма, например бактерии или гриба, из его естественной среды, «растение-хозяин» - это растение, которое поддерживает рост бактерии или гриба, в частности, растение, на котором бактерия или гриб развиваются эндофитно.

[0023] Используемый здесь термин «эффективное количество» означает количество, достаточное для получения полезных или желательных эффектов. При этом эффективное количество может иметь одно или несколько назначений. Относительно целей обработки, ингибирования или защиты, эффективное количество - это количество, достаточное для улучшения, стабилизации, обращения, замедления или приостановки прогрессирования целевой инфекции или состояния болезни. Выражение «эффективный микроорганизм» означает, что рассматриваемый штамм демонстрирует степень стимулирования роста растения и/или стимулирования его урожайности или сдерживания инфекционной болезни, и что такой эффект наблюдается на статистически значимом уровне по сравнению с необработанным контролем. В некоторых случаях выражение «эффективное количество» может означать количество микроорганизма, используемого для обработки, которое необходимо, чтобы получить полезный или желательный результат относительно такового в необработанном контроле при сопоставимых условиях обработки. Согласно изобретению, фактическая норма применения жидких препаратов может варьировать от 1×10³ до 1×10¹⁰ жизнеспособных клеток на 1 мл, предпочтительно от 1×10⁶ до 1×10⁹ жизнеспособных клеток на 1 мл. Для почти 50% испытанных образцов тканевых культур в большинстве условий оптимальное количество жидкого препарата, обеспечивающее одинаковый уровень контакта, составляло от 1×10⁶ до 1×10⁹ в зависимости от способа применения. Если микроорганизмы применяются в виде твердого препарата, то норму внесения нужно откорректировать, чтобы получить сопоставимое количество жизнеспособных клеток на единицу поверхности растительной ткани, в сравнении с таковым для жидких препаратов. Микроорганизменные композиции настоящего изобретения, как правило, биологически эффективны в избыточной концентрации не менее 10⁶ КОЕ/г (колониеобразующих единиц на 1 грамм), предпочтительно 10⁷ КОЕ/г, более предпочтительно 10⁸ КОЕ/г, и наиболее предпочтительно 10⁹ КОЕ/г.

[0024] Композиция: Используемый здесь термин "композиция" означает комбинацию активного агента и по меньшей мере другого ингредиента, носителя, или композиции, которые могут быть инертны (например, обнаруживаемый агент или метка или жидкий носитель) либо активны, как например удобрение.

[0025] Термин «контролируемое растение», согласно настоящему изобретению, обозначает использование контролируемого ориентира для измерения изменений в фенотипе рассматриваемого растения, причем последнее может являться любой подходящей растительной клеткой, семенем, компонентом, тканью или органом растения либо целым растением. Контролируемое растение, может также охватывать, например, такие объекты: (a) растение или клетка дикого типа, т.е. того же генотипа, что и исходный материал для генетического изменения, в результате которого были получены обрабатываемые растение или клетка; (b) растение или клетка с генотипом исходного материала, но преобразованные с помощью нулевой конструкции (т.е. конструкции, не обладающей известными целевыми эффектами, такими, например, как включение гена-репортера); (c) растение или клетка, являющиеся не преобразованным сегрегантом в потомстве рассматриваемого растения или клетки; (d) растение или клетка, генетически идентичные рассматриваемому растению или клетке, но не подвергнуты тому же типу обработки (например, обработка удобрением), что и обрабатываемые растение или клетка; (e) обрабатываемые растение или клетка, помещенные в условия, при которых ген целевого эффекта не экспрессируется; или (f) обрабатываемые растение или клетка, помещенные в условия, при которых они не подвергаются особому режиму, такому как, например, применение удобрения или комбинации удобрений и/или других химикатов.

[0026] Культура; изолированная культура, биологически чистая культура, обогащенная культура. Согласно настоящему изобретению, изолированный штамм микроорганизма - это штамм, который был изъят из его естественного местонахождения. То есть, термин "изолированный" не обязательно отражает степень очистки микроорганизма. Тем не менее, в различных ситуациях "изолированная" культура неоднократно очищается по меньшей мере в 2х, 5х, 10х, 50х или 100х раз от начальной степени чистоты сырого материала, из которого она изолирована. Не ограничиваясь этим примером, если культура изолируется из почвы, организм может быть изолирован в степени, при которой его концентрация в данном количестве очищенного субстрата или частично очищенного субстрата (например, почвы) по меньшей мере в 2х, 5х, 10х, 50х или 100х раз больше, чем в исходном сыром материале. Определение "практически чистая культура" штамма микроорганизма подразумевает культуру, которая практически не содержит никаких других микроорганизмов, кроме желательных штамма или штаммов микроорганизма. Другими словами, практически чистая культура штамма микроорганизма практически свободна от других загрязнителей, которые могут включать как микроорганизменные контаминанты, так и нежелательные химические загрязнители. Далее, используемый здесь термин "биологически чистый" штамм подразумевает штамм, отделенный от материалов, с которыми он обычно связывается в природе. Однако следует отметить, что штамм, связанный с другими штаммами, или со смесями или материалами, которые обычно не встречаются в его естественном местонахождении, должен также определяться, как "биологически чистый". Монокультура специфического штамма, безусловно, является "биологически чистой". В различных случаях "биологически чистая" культура очищается, по меньшей мере, в 2х, 5х, 10х, 50х или 100х раз от степени чистоты исходного материала, с которым штамм обычно ассоциирован в природе. Не ограничиваясь этим примером, если культура обычно ассоциируется в природе с почвой, то микроорганизм может быть биологически чистым в степени, при которой ее концентрация в данном количестве очищенного субстрата или частично очищенного субстрата, в котором она обычно ассоциируется в природе (например, почва), по меньшей мере, в 2х, 5х, 10х, 50х или 100х раз больше, чем в исходном неочищенном материале Используемый здесь термин "обогащенная культура" изолированного штамма микроорганизма означает культуру, в которой общая численность популяции составляет более 50%, 60%, 70%, 80%, 90% или 95% от таковой у собственно изолированного штамма.

[0027] Культивирование. Используемый согласно настоящему изобретению термин «культивирование» означает размножение организмов на поверхности или внутри сред (субстратов) различных типов.

[0028] Термином «эндофитный» обозначается организм-эндосимбионт, который живет с растением по меньшей мере часть его собственной жизни, не вызывая при этом проявления болезни. Эндофиты могут передаваться или вертикально (непосредственно от родителя к потомку), или горизонтально (от одного растения к другому). Вертикально передаваемые грибные эндофиты обычно бесполые и передаются от материнского растения к потомку через проникающие в гифы грибницы; бактериальные эндофиты также могут вертикально передаваться из семян к рассаде (Ferreira et al., FEMS Microbiol. Lett. 287:8-14, 2008). С другой стороны, горизонтально передаваемые эндофиты обычно имеют половое размножение и передаются через споры, распространяемые ветром и/или насекомыми-переносчиками. Эндофитные микроорганизмы все больше привлекают к себе внимание, благодаря возможности их использования для защиты от болезней и насекомых-вредителей, а также в связи с их способностью к стимулированию роста и развития культурных растений.

[0029] Грибной патоген. Применение этого определения для целей настоящего изобретения означает, что использование терминов «грибной патоген» или «гриб» должно подразумевать обе стадии, или типы размножения: половой (телеоморфный) и бесполый (анаморфный), известные также как совершенная и несовершенная стадии развития гриба, соответственно. Исходя из этого, следует иметь в виду, что, например, гриб Gibberella zeae является анаморфной стадией гриба Fusarium graminearum.

[0030] Термин «фунгицидный» означает способность композиции или субстанции, уменьшать рост грибов или увеличивать их гибель.

[0031] Термин «мутантный» или «вариантный» по отношению к микроорганизму означает модификацию материнского штамма, в которой желательная биологическая активность аналогична той, которая выражается в материнском штамме. Например, в случае микроорганизма Burkholderia "материнский штамм" определяется здесь как оригинальный штамм Burkholderia перед осуществлением его мутагенеза. Мутанты или варианты могут появляться в природе без вмешательства человека. Они также могут быть получены путем применения средств и методов, известных соответствующим специалистам. Например, материнский штамм может быть обработан с помощью химических препаратов, таких как N-метил-N-нитро-N-нирозогуанидин (МННГ), этилметансульфонат (ЭМС), либо путем облучения с использованием гамма-, рентгеновского или ультрафиолетового облучения, или другими известными средствами в этой сфере.

[0032] Нематицидный. Термин "нематицидный" означает способность субстанции или композиции увеличивать гибель нематод или препятствовать скорости их роста.

[0033] Патоген. Термин «патоген» используется в отношении организмов, таких как водоросли, паукообразные, бактерии, грибы, насекомые, нематоды, растения-паразиты, простейшие, дрожжи или вирусы, способных вызывать болезнь у растения или животного. Термин "фитопатоген" означает здесь болезнетворный организм, заражающий растение.

[0034] Процент идентичности последовательности. Используемый здесь термин «процент идентичности последовательности» означает сравнивание двух локально выровненных последовательностей в окне сравнения путем определения длины локального выравнивания между двумя последовательностями. Аминокислотная последовательность в окне сравнения может содержать также вставки или делеции (т.е. пропуски и излишки) по сравнению с эталонной последовательностью, не содержащей подобные дополнения или исключения, с целью оптимального выравнивания двух последовательностей. Локальное выравнивание между двумя последовательностями включает только те сегменты каждой из них, которые считаются достаточно подобными и удовлетворяющими критерию сравнения, который, в свою очередь, зависит от алгоритма, используемого при выравнивании (например, алгоритм BLAST - «Базовый Инструмент Поиска Локальных Выравниваний»). Процент идентичности последовательности вычисляется через определение числа позиций, в которых идентичные основания нуклеиновых кислот или идентичные остатки аминокислот появляются в обеих последовательностях; получить число соответствующих позиций, разделив количество упомянутых идентичных позиций на общее количество позиций в окне сравнения и умножив результат на 100. Оптимальное выравнивание последовательностей для сравнения может проводиться согласно алгоритму локальных гомологии (Smith and Waterman, Add. APL. Math. 2:482, 1981), алгоритму глобального гомологичного выравнивания Needleman and Wunsch, (J Mol. Biol. 48:443, 1970), методу поиска подобий (Pearson and Lipman, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85: 2444, 1988), эвристическими имплементациями этих алгоритмов (NCBI BLAST, WU-BLAST, BLAT, SIM, BLASTZ) либо путем инспектирования. Данные идентификации для сравнения двух последовательностей показали, что более предпочтительными являются инструменты GAP и BESTFIT, которые при выравнивании дают высокие показатели идентичности. Обычно, используются значения по умолчанию 5,00 для весового значения промежутка и 0,30 для весового значения длины промежутка. Термин "существенная идентичность последовательности» между полинуклеотидными или полипептидными последовательностями определяет полинуклеотид или полипептид, содержащий последовательность, имеющую не менее 50% идентичной последовательности, предпочтительно не менее 70%, предпочтительно не менее 80%, более предпочтительно не менее 85%, более предпочтительно не менее 90%, и еще более предпочтительно не менее 95% и наиболее предпочтительно не менее 96%, 97%, 98% или 99%идентичности последовательности, сравниваемой с эталонной последовательностью с использованием упомянутых программ. Кроме того, попарная гомология последовательности или сходство последовательности, используемые в настоящем изобретении, означают процентное количество остатков, отличающихся подобием между двумя выравниваемыми последовательностями, как определено в этой сфере знаний. Семейства остатков аминокислот, имеющих подобные боковые цепи, включают аминокислоты с основными боковыми цепями (например, лизин, аргинин, гистидин), кислыми боковыми цепями (например, аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота), незаряженными полярными боковыми цепями (например, глицин, аспарагин, глутамин, серии, треонин, тирозин, цистеин), неполярными боковыми цепями (например, аланин, валин, лейцин, изолейцин, пролин, фенилаланин, метионин, триптофан), бета-разветвленными боковыми цепями (например, треонин, валин, изолейцин) и ароматическими боковыми цепями (например, тирозин, фенилаланин, триптофан, гистидин).

[0035] Результат запроса на поиск последовательностей нуклеиновых кислот и аминокислот может быть найден против соответствующего обозначения последовательностей нуклеиновой кислоты или аминокислоты, находящихся в публичных базах или базах запатентованных данных. Такие поиски можно осуществить с помощью инструментария Национального центра биотехнологической информации - Basic Local Alignment Search Tool (программа NCBI BLAST версия 2.18). Указанное программное обеспечение доступно в Интернете на сайте Национального центра биотехнологической информации (blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi). Обычно можно использовать следующие параметры для NCBI BLAST: фильтр установлен на значение «По умолчанию»; «Матрица Сравнения» - в положение "BLOSUM62"; «Gap-выходы»: - «Наличие»: 11, «Расширение»: 1; «Размер Слова» - установить значение 3; «Порог ожидания» (E) - 1e-3; «Минимальная длина локального выравнивания» - 50% от длины запрашиваемой последовательности. Идентичность и подобие последовательности могут быть также определены с использованием программного обеспечения типа GenomeQuest™ (Gene-IT, Вустер Массачусетс США).

[0036] Термин «вредитель», используемый в настоящем изобретении обозначает нежелательный организм, охватывающий, но не ограничивающийся, такие: бактерии, грибы, растения (например, сорняки), нематоды, насекомые, а также другие вредные животные. Соответственно, используемый здесь термин "пестицидный" указывает на способность субстанции или композиции уменьшать скорость роста вредителя, т.е., нежелательного организма, или увеличивать скорость гибели последнего

[0037] Потомство. Термин "потомство" обозначает потомков конкретного специфического растения или линии растения. Потомство указанного растения может включать семена, сформированные из: F₁, F₂, F₃, F₄, F₅, F₆ и последующих поколений; BC₁, BC₂, BC₃ и последующих поколений; F₁BC₁, F₁BC₂, F₁BC₃ и последующих поколений и последующие генерации растений. Обозначение F₁ указывает на потомство от скрещивания между двумя генетически отличающимися родителями. Обозначения F₂, F₃, F₄, F₅ и F₆ обозначают последующие поколения потомства от самоопыления или потомства, опыленного родственными ему растениями F₁.

[0038] Термин «вариант» в отношении указаний на нуклеиновую кислоту и полипептид, означает молекулу полипептида, протеина или полинуклеотида, обладающую некоторыми получаемыми искусственно или естественно отличиями в аминокислотных или нуклеиновокислотных последовательностях, по сравнению с эталонными полипептидом или полинуклеотидом соответственно. Например, эти отличия могут включать замены, вставки, делеции или любые желательные комбинации таких изменений в полипептидах или в эталонных молекулах полипептидов. Полипептид- и протеин- варианты могут дополнительно иметь изменения в заряде и/или посттрансляционных модификациях (таких, как например, гликозилирование, метилирование, фосфорилирование и т.п.).

[0039] Термин «вариант» в отношении указания на микроорганизм обозначает штамм, имеющий идентифицируемые характеристики той разновидности, к которой он принадлежит, но также имеет по меньшей мере одну вариацию нуклеотидной последовательности или опознаваемое отличное свойство по сравнению с материнским штаммом, где это свойство имеет генетическое основание (т.е. является наследственным). Например, для штамма Bacillus thuringiensis 020_А01, отличающегося активностью стимулировать рост растения, опознаваемые свойства: 1) способность подавлять развитие грибных фитопатогенов, в том числе Fusarium graminearum, Gibberella zeae, Stagnospora nodurum, Colletotrichum graminicola; 2) способность увеличить урожай семян пшеницы; и 3) присутствие 16S рРНК гена с нуклеотидной последовательностью, имеющей более 95%, более 96%, более 97%, более 98%, более 99% идентичности последовательности гена 16S рРНК Bacillus thuringiensis 020_А01, что может служить подтверждением варианта штамма Bacillus thuringiensis 020_А01.

[0040] Урожайность. Термин «урожайность, используемый в настоящем изобретении, означает количество пригодного для уборки материала растения или растительной продукции, и обычно определяется как измеримая продуктивность культуры с точки зрения ее экономической оценки. Для культурных растений, "урожайность" также подразумевает количество убираемого материала с 1 акра или единицу производительности. Урожайность может быть определена в терминах количества или качества. Материал, урожай которого собран, может отличаться от культуры к культуре; например, он может представлять собой семена, надземную часть биомассы, а также материал корней, плодов, волокон и любой другой части растения, или любого полученного растительного продукта, который является экономически выгодным. Термин «урожайность» также охватывает и потенциальную урожайность, которая является максимальной возможной продуктивностью. Урожайность может зависеть от ряда компонентов урожая, контролируемых определенными параметрами, которые могут определяться по разным параметрам. Эти параметры также хорошо известны опытным лицам в этой сфере практики и отличаются у разных культур. Термин "урожайность" включает в себя и уборочный индекс, являющийся соотношением между биомассой, урожай которой собран, и суммарным количеством всей полученной биомассы.

[0041] Все публикации и патентные заявки, упомянутые в настоящем описании, приведены в виде соответствующих ссылок, как если бы каждая индивидуальная публикация или заявка на патент была специально и отдельно указана для включения как ссылка.

[0042] Нет разрешения на то, что любая ссылка признается приоритетной в сфере техники. Указывая и обсуждая соответствующие ссылки на материалы из предыдущего уровня техники, авторы и заявители настоящего изобретения оставляют за собой право оспаривать точность и актуальность приведенных документов. Ясно понятно, что хотя здесь приведены как ссылки приоритетные в этой сфере техники публикации, эти ссылки не утверждают обращение за тем, что эти документы являются частью обычного общего знания в этой сфере техники.

[0043] Обсуждение общепринятых методов, описанных здесь, предназначено только в целях их иллюстрации. Другие, альтернативные методы и варианты могут быть понятны специалистам в данной области при рассмотрении настоящего изобретения.

Микроорганизмы - стимуляторы роста растений

[0044] Многие связанные с растениями микроорганизмы могут различными способами положительно влиять на здоровье растений и их физиологию различными путями. Такие полезные микроорганизмы называют стимуляторами роста растений (МСРР). Термин «стимулирование роста растений», как он использован в настоящем изобретении, охватывает широкий спектр улучшения свойств растений, в том числе и, не ограничивая: улучшение фиксации азота, улучшение развития корней, увеличение площади листьев, повышение урожайности растений, повышение всхожести семян, увеличение фотосинтеза или увеличение накопления биомассы растения. В различных вариантах изобретения достигается, по меньшей мере, 10% улучшение или по меньшей мере 25% улучшение или по меньшей мере 50% улучшени