【発明の詳細な説明】
植物の真菌感染の生物学的コントロール 発明の分野
本発明は、植物病原性真菌の増殖を阻害するためのB.subtilis株、ならびに植
物を真菌および細菌感染から保護するための方法に関する。
発明の背景
植物の微生物感染は、真菌、細菌、またはウイルス因子による感染を意味し、
重大な農業問題であり、作物の品質および利用可能性に深刻な損失を生じること
がしばしばある。
植物は、種々の植物病原性真菌による攻撃に感受性がある。植物に損害を与え
る1つの特定の植物病原性真菌は、Botrytis cinerea Persであり、Botrytissp
.が原因の植物病害は、世界中の温室栽培作物、農場作物、野菜、観賞用植物、
および果実に最も広範に分布したおよび共通の病害である。Botrytis、B.cinere
aの1種は、いくつかの重度の果実の病害の原因因子であり、イチゴ(Fragaria
’ananassa Duchesne)およびブドウの蔓(Vitis vinifera L.)の灰色カビ(gr
ey mold)を含む(Agrios,1988)。Botrytisが関連する病害は、農場中だけで
なく、貯蔵中、移送中、ならびに目的とされた卸売りおよび小売市場中において
もまた損傷を起こす。
他の有害な真菌の植物病原体は、多くの植物をしおれさせるFusarlumoxysporu
m、スクレロチニア立枯れ病(scelerotinia wilt)を起こすSclerotinia sclero
tiorum、ならびに実生の立枯れ病および根腐れ病を起こし得るRhizoctonia sola
niを含む。植物病原性真菌のさらなる属は、Aspergillus、Penicillium、Ustila
go、およびTilletiaを含む。
植物または植物の部分(例えば、種、果実、花、葉、茎、塊茎、および根など
)上の真菌の増殖は、葉、果実、または種の産生を阻害し、そして収穫された
作物の品質および収量を低減し得るので、植物病原性真菌の制御は、著しく経済
的に重要である。ほとんどの作物は、農業用の静真菌剤または殺真菌剤を用いて
処置されるが、農業作物に対する真菌の損害は、代表的には、年間数百万ドルの
収入損失を農業産業にもたらす。
植物真菌性病害に対する現在の制御対策は、改善された真菌耐性のための品種
の育種、栽培制御、または病原に対するまたは病害の症状の発現に向けて毒性ま
たはそうでなくとも拮抗性のある化合物または生物の適用を含む。
これらのアプローチは、その有効性を制限する種々の問題を有する。例えば、
遺伝的耐性は、所望の商業的品種において十分でないことがよくあり、一方、草
冠管理(canopy management)および低減された栽植密度などの栽培方法は、労
働力集約的であり、そして有効性が限定的である。植物の真菌性病害を制御する
ための合成的殺真菌剤の適用は、高価であり得、そして健康の危険に関連してき
た。
植物病原性真菌によって払わされる絶え間のない経済的損害は、植物中の真菌
感染を防ぐための新しく、より有効なアプローチを開発する必要を示唆する。さ
らに、これらの要求は、植物にも環境に対しても著しく有害な副作用なしに、お
よび栽培や生長の条件を厳格に限定したり、または育成中の植物もしくは収穫さ
れた果実のいずれについても高価な化学的処置を必要とすることなく、満たされ
るべきである。
発明の要旨
本発明は、本明細中でB.subtilis株ATCC No.55614と称される新しい株のBacil
lus subtilisの発見に基づく。この株は、植物病原の細菌および真菌の増殖の阻
害に有効である。本発明はまた、B.subtilis株ATCC 55614、その単離物の培養物
から得られた上清、またはその生物活性抽出物を、植物またはその環境へ適用す
ることによって、植物を真菌または細菌感染から保護するための方法を含む。
1つの局面において、本発明は、B.subtilis株ATCC 55614の生物学的培養物に
関する。種々の実施態様は、B.subtilis株ATCC 55614の生物活性抽出物、単離物
の培養物から得られた上清、および1つ以上の上記を含む組成物を含む。この組
成物は、B.subtilis株ATCC 55614を純粋でない状態または生物学的に純粋な形態
で含み得、そして真菌および細菌の増殖を阻害するために有効である。1つの特
定の実施態様において、この組成物は、Botrytis cinereaの増殖を阻害するため
に有効である。さらに別の実施態様において、この組成物は、Fusariumの増殖の
阻害するために有効である。
本発明はまた、抗微生物活性を有するB.subtilis抽出物を生成するための方法
に関する。この方法の1つの特定の実施態様において、この抽出物は、細菌単離
物ATCC 55614の細胞培養培地を抽出して粗抽出物を生成する工程、この粗抽出物
を固体支持上で分離して分離された画分を生成する工程、分離された画分を抗真
菌または抗細菌活性についてスクリーニングする工程、および活性画分をプール
する工程によって単離される。さらに別の局面において、本発明は、Bacillus s
ubtilis株ATCC 55614、もしくはその上清または抽出物を含む組成物を植物また
はその環境へ適用することによって、植物を真菌または細菌感染から保護する方
法を提供する。
1つの実施態様において、真菌または細菌病害に感受性である植物の感染可能
な表面がBacillus subtilos株ATCC 55614、その上清または抽出物で被覆される
。したがって、本発明は、Diplodia、Drechslera、Fusarium、Geotrichum、Scle
rotinia、Sclerotium、Erysiphe、Podosphaera,Uncinula,Puccinia、Plasmopara
、およびStemphyliumなどの種々の植物病原真菌によって起こされる感染に対し
植物を保護するための方法を提供する。
さらに別の実施態様において、植物中のBotrytis cinereaまたはFusarium感染
を阻害する方法が提供される。関連する実施態様は、Bacillus subtilis株ATCC
55614またはその抽出物を含む組成物を植物またはその環境へ適用することによ
って、菌糸の増殖を阻害するための方法、およびB.cinereaまたはFusariumによ
る厚壁菌栄養塊(sclerotia)の形成を阻害するための方法を含む。また、B.cin
ereaまたはFusariumの分生子の発芽を阻害する方法が提供される。
本発明の方法は、果実のなる植物、野菜植物、顕花植物、およびこれらに関連
する収穫後の作物を真菌または細菌感染から保護するために有用である。
本発明のこれらのおよび他の目的および特徴は、添付の図面と併せて以下の本
発明の詳細な説明を読む場合に、より完全に理解される。
図面の簡単な説明
図1Aおよび1Bは、B.cinereaのみを含むPDAプレート(図1A;ネガティブ
コントロール)、およびB.cinereaをB.subtilis単離物ATCC 55614と併せて含むP
DAプレート(図1B)のコンピュータ作成写真である。
図2Aおよび2Bは、コントロールPDAプレート上での分生子発芽(図2A)
およびB.subtilis ATTC 55614の画線培養を含むPDAプレート上での分生子発芽(
図2B)のコンピュータ作成顕微鏡写真を示す。
図3Aおよび3Bは、(示された)種々の処置をうけた果実の収穫1、2、お
よび3(x軸)における、収穫時の病害にかかった果実(図3A)および95%RH
下において7日間40℃で貯蔵後の病害にかかった果実(図3B)が原因となる合
計収穫重量のパーセンテージ(y軸)を示す。
図4Aおよび4Bは、(示された)種々の処置をうけた果実の収穫1、2、お
よび3(x軸)における、収穫時の健康な果実(図4A)および95%RH下におい
て7日間40℃で貯蔵後の健康な果実(図4B)の重量(y軸)を示す。
図5Aおよび5Bはそれぞれ、Fusarium sp.、および市販の生物コントロール
剤のMYCOSTOP(Streptomyces griseoviridis61株)をプレートされたPDAプレー
ト、ならびにFusarium sp.およびB.subtilis株ATCC 55614でプレートされたPDA
プレートのコンピュータ作成写真である。
発明の詳細な説明
I.定義
「B.subtilis株ATCC 55614」は、その変異体および変種、特に土壌または空気
によって運ばれる不完全菌類門(division Dcuteromycota)由来の病原真菌(例
えば、Botrytis sp.)の増殖を阻害するために有効な変異体および変種を含む。
微生物、すなわちB.subtilis株ATCC 55614は、B.subtilis株ATCC 55614の植物
病原真菌による病害の抑制特性を実質的に妨害しない他の材料と組合わせた純粋
でない状態で、または生物学的に純粋な培養物の形態で使用され得る。
「生物学的に純粋な培養物」は、(i)微生物が増殖する土壌中に通常見つか
るような、および/または(ii)微生物が単離されるような、他の材料を含ま
ない微生物の培養物を意味する。
用語「培養物」は、種々の種類の培地上または中での生物の繁殖を意味する。
「全ブロス培養物」は、細胞および培地の両方を含む液体培養物を意味する。「
上清」は、ブロス中で増殖した細胞を、遠心分離、濾過、沈殿、または他の当該
技術分野で周知の手段で取り除いたときに残る、液体ブロスを意味する。
本明細書中で使用されるように、 「生物学的コントロール」は、第2の生物
の使用による病原生物のコントロールとして定義される。生物学的コントロール
の公知の機構は、根の表面上の空間を得ようと真菌に競い勝つことによって根腐
れをコントロールする腸内細菌を含む。抗生物質などの細菌毒素が、病原をコン
トロールするために使用されてきた。この毒素は、単離され得、そして直接植物
に適用され得、または細菌種は、投与され得、そのためインサイチュで毒素を生
成する。
B.subtilis株ATCC 55614の「生物活性な」抽出物は、B.subtilis株ATCC 55614
の抗微生物特性を有する、すなわち微生物の増殖を阻害し得る、抽出物である。
B.subtilis株ATCC 55614は、細菌および真菌の両方の増殖を阻害する。
B.subtilis株ATCC 55614またはそれによって産生された活性化合物の「微生物
抑制量」は、処置しない植物に対する微生物増殖と比較して、少なくとも約50%
植物病原微生物の増殖を抑制するに十分な量である。好ましくは、この微生物抑
制量は、処置しない植物上で起こる真菌または細菌増殖の約60%〜80%抑制するに
十分であり、そして土壌条件、気候、植物の種類、栽培条件などの種々の因子に
依存する。
「有効量」は、有益または所望の結果を呈するのに十分な量である。有効量は
、1回以上の投与で投与される。処置および保護の点から、「有効量」は、真菌
または細菌による病害の状態の進行を緩和、改善、安定化、逆行、減速、または
遅延させるに十分な量である。
本明細書中で定義されるように、植物は、収穫前または後のいずれの、1つの
植物の任意およびすべての部分を含み、すなわち根系、シュートを含み、すなわ
ち茎、節、節間、柄、葉、花、果実などを含む。植物はまた、1つの植物由来の
任意の細胞を含むように意味し、すなわち植物の種子、花粉、プロガグル(prog
agule)、および胚、ならびに未分化の組織(カルスのような)を含む。
「顕花植物」は、任意の被子植物を意味する。被子植物の例は、観賞用植物、
ならびに小麦、トウモロコシ、豆、米、オート麦、ジャガイモ、およびダイズな
どの、農業用に栽培植物化されてきた植物のほぼすべてを含む。
「観賞用顕花植物」は、ラン、ペチュニア、ジニア、アスター、ベゴニヤ、ゼ
ラニウム、ユリ、アフリカスミレ、およびバラのような顕花観賞用植物を含むよ
うに意味する。
「果実のなる植物」は、イチゴ、キイチゴ、ブドウ、トマト、コショウ、キュ
ウリ、カボチャ、メロン、カンタロープ、スイカ、リンゴ、モモ、プラム、ネク
タリン、西洋ナシ、バンレイシ、チェリモヤ、バナナ、アボガド、スグリ、カキ
、パパイヤ、マンゴ、グアバァ、およびキーウィフルーツのような果実を産生す
る植物を含む。
「野菜植物」は、野菜を産生する植物である;そのような植物の例は、豆、ビ
ート、ニンジン、ポテト、ホウレンソウ、セロリ、ブロッコリー、カリフラワー
、キャベツ、およびレタスを含む。
II.B.subtilis 株ATCC 55614の単離および同定
本発明は、特有のB.subtilis株、すなわち広範囲の細菌ならびに繊維状および
非繊維状真菌に対して強力な抗真菌および抗細菌特性を示す、胞子を形成する好
気性鞭毛状の細菌、の発見に基づく。B.subtilis株ATCC 55614の単離および同定
がここで説明される。
A.B.subtilis 株ATCC 55614の供給原および抗真菌活性の予備的スクリーニン グ
本発明の微生物、すなわちBacillus subtilis株は、土壌または植物宿主から
得られ得る。この細菌の好ましい供給源は、キイチゴ植物からの根圏土壌または
根組織である。1つの特定の好ましい植物宿主は、キイチゴの栽培品種である栽
培品種ミーカー(cv Meeker)である。例として、本明細書中に記載のBacillus
の特有の株の発見へ導いた、抗真菌スクリーニングのための細菌サンプルの採取
および単離は、実施例1に提示される。
一旦植物宿主および/または土壌サンプルが得られると、サンプルに関連(as
sociated)した細菌を単離し、そして以下のように培養する。代表的には、サン
プルを滅菌水で洗浄し、リン酸緩衝化生理食塩水(PBS)溶液に浸し、または
表面滅菌する。細菌を植物組織から得る場合には、代表的にはこの組織を細かく
きざみ、そして代表的には、ワイヤループを用いて寒天培地上に画線培養する。
多くの異なる一般的な寒天培地は、この細菌の培養に用いられ得る。この寒天
培地の例は、栄養グルコース寒天(NDA;Difco,Detroit,MI)、酵母抽出物デ
キストロース炭酸カルシウム、栄養ブロス酵母抽出物寒天(NBY)、およびキン
グ培地B寒天(KB)、ポテトデキストロース寒天(PDA)であり、これらの調製
方法は、Schaad(Schaad,1988,3頁)に提供されている。代表的には、コロニ
ーは、約1〜5日で培地上に現れる。
次にこれらのコロニーを抗真菌および抗細菌活性についてアッセイし、抗微生
物活性を有する化合物を産生するコロニーを同定する。多くの予備的スクリーニ
ングアッセイの任意を、細菌のコロニーについて抗真菌活性を決定するために用
い得る。本明細書中で画線培養(streak)試験と称される1つのそのようなアッ
セイは、PDAなどの適切な寒天培地上の細菌単離物の単一コロニーをまず縞状に
することによって行う。このサンプルを約2〜5日間インキュベートし、次に一
芝(plug)の真菌病原を先にインキュベートされた培養物に、細菌の画線から特
定距離を離して、加える。次に得られた培養物を、病原の増殖が阻害された領域
について検査する。単離物がスクリーニングされ得る1つの代表的な真菌病原は
、Botrytis cinereaなどのBotrytisである。スポット試験などによって抗真菌活
性が予備的に評価され得る真菌病原のさらなる例は、Fusarium、Diplodia、Drec
hslera、Fusarium、Geotrichum、Sclerotinia、Sclerotium、Erysiphe、Podosph
aera、Uncinula、Puccinia、Plasmopara、およびStemphyliumを含む。
例として、上述のように得られた細菌単離物のスクリーニングの結果、B.cine
raの菌糸増殖を阻害し得る数個の単離物を初期同定した(実施例2)。試験を、
ポテトデキストロース寒天(PDA)および25%トリプシン分解ダイズ寒天(TSA)
の2つの異なる培地上で行った。試験された1211個の細菌単離物のうち、コント
ロール条件下におけるB.cinereaの増殖と比較して少なくとも50% B.cinereaの菌
糸増殖を阻害するとして12個を同定した。
別の真菌病原、Fusarium sp.、に対する12個の単離物の各々の拮抗効果を評価
するさらなるスクリーニング実験において、B.cinereaの増殖を阻害するとして
同定された単離物のうちの1つだけがFusarium sp.の増殖を厳しく制限した。
PDAおよび25% TSA培地の両方の上でB.cinereaの増殖を厳しく阻害する能力お
よびFusariumの増殖を効果的に阻害する能力に基づいて、ATCC 55614株と称され
るこの単離物をさらなる評価のために選択した。関連のあるインビトロスクリー
ニングアッセイの結果が実施例2および3に記載される。そこに提示される結果
を要約すると、ATCC 55614株は、処置しないコントロールと比較して、PDAおよ
びTSA培地の両方の上で約70%真菌病原Botrytis cinereaの増殖を阻害すること
に有効であった。
種々の病原真菌の増殖を阻害することに効果のある単離物を同定するために使
用され得る別のスクリーニングアッセイは、スポット試験または重層(overlay
)試験である(GrossおよびDevay,1977;Grossら、1977)。重層試験を行う場合
、上述のように単一コロニーからの細胞を寒天含有プレート(例えばPDA)上へ
スポットし、そしてインキュベートする。次に、代表的には、コロニーを滅菌ス
ワブで取り出し、そして残りの細菌細胞を殺すためにプレートを長時間クロロホ
ルム蒸気にさらし(例えば、20分)、続いてクロロホルム蒸気を放散する。抗
真菌活性を有する単離物を同定するために、プレートに真菌病原の胞子懸濁液を
過剰に散布し、そして次に真菌病原の増殖が阻害される領域を検査する。スポッ
ト試験などで、抗真菌活性が予備的に評価され得る代表的な真菌は、上述のBotr
ytis、Diplodia、Drechslera、Fusarium、Geotrichum、Sclerotinia、Sclerotiu
m、およびStemphyliumを含むが、これらには限定されない。細菌単離物は、標的
となる植物病原微生物の増殖を緩和、改善、安定化、逆行、減速、または遅延さ
せる場合、そして好ましくは細菌の非存在下における微生物の増殖と比較して少
なくとも約50パーセント真菌または細菌病害状態の進行が阻害される場合に、所
定の微生物病原の増殖に対し拮抗すると考えられる。
スポット試験において活性がある培養物(例えば、単離物ATCC 55614)を同定
した後、次に細菌株をさらに特徴づける。実施例4に記載される多くの診断試験
に基づき、細菌単離物ATCC 55614をBacillus subtilisとして特徴づけた。細菌
単離物の同定を決定するための診断試験が以下に一般的に説明される。
B.B.subtilis 株ATCC 55614の特徴
B.subtilis種に属する細菌は、多くの特徴の機能を有し、Schrothら(1983)
およびSchaad(1988)に詳細に説明されており、そしてB.subtilis株ATCC 55614
を代表する。
B.subtilisの特徴の機能は、以下に簡単に説明される。
1.LOPAT 試験。LOPAT試験(レバン形成、オキシダーゼ試験、ポテト腐敗能力
、アルギニンデヒドロラーゼ産生、およびタバコ過敏性)(Schaad,1988)は、
細菌単離物の多くの同定特徴を決定するために有用である。B.subtilis種に属す
る細菌は、概して、Schaadに記載されるようなLOPAT特徴を示す。
2.さらなる診断試験。一旦単離物がB.subtilisとして予備的に同定された場
合(すなわち、LOPAT試験により)、Schaad(1988)に記載されるように、当該
技術分野で一般的な従来の診断試験プロトコルによるさらなる診断試験を単離物
に行うことによって確実な同定がなされる。
代表的に、次いで二次試験が行われ、その結果は特定の基質を利用する単離物
の能力に基づくか、または特定の産物を形成する。実施例により、単離物ATCC 5
(これは広範な腸内細菌、非発酵細菌、グラム陰性細菌を同定する95の異なる試
験を用いた、規格化された微小試験方法を提供する)によって確認された。マイ
クロプレート試験方法は、細菌の、異なる炭素源のあらかじめ選択したパネルを
利用する能力または酸化する能力を試験する(GN MICROPLATE INSTRUCTIONS FOR
USE,BIOLOG,Hayward,CA 1993年9月に記載されるように)。
これらの試験結果に基づき、実施例4に記載されるように、細菌単離株ATCC 5
5614をB.subtilisとして同定した。B.subtilis ATCC 55614はAmerican Type Cul
ture Collection(ATCC)、12301 Parklawn Drive、Rockville、MD 20852に受託さ
れており、以下の名称、ATCC 55614を割り当てられている。受託は1994年9月21
日に国際寄託当局によって受理された。
3.真菌誘導性病害症状への影響。本発明の支持において行った実験は、B.su
btilis株ATCC 55614が栄養菌糸の増殖の阻害だけでなく、例えばB.cinereaによ
る菌核形成を阻害することにも有効であることを示す(それぞれ実施例3および
5)。
実施例5の表2の第2欄(範囲番号)に示される例示的なインビトロでの結果
を参考とすると、B.subtilis株ATCC556l4処理サンプルの菌核の絶対数は、未処
理のコントロールサンプル(細菌処理無し)の絶対数から大きく減少した。第3
欄の平均値によると、細菌アンタゴニストを欠如したコントロールサンプルと比
較した場合、菌核の増殖において約75〜80%の減少がB.subtilis株ATCC 55614で
処理したサンプル中に観察された。
この減少が単に栄養菌糸体の増殖の減少に起因するものか否かを決定するため
に、また、データを菌糸体の増殖と菌核の数との比として計算した。処理サンプ
ルの菌核の減少が、単に菌糸体数の減少の結果であるならば、コントロールとB
.subtilis株処理サンプルとの比は類似であることが期待される。表2の第5欄
に示した平均値によると、処理サンプルの比は、対応するコントロールの比より
も大きい。この結果は、所定の菌糸体数(より小さな分母)については菌核の減
少、そして従ってコントロールとの比較における全体的な比についてはより大き
な値を示す。これらの結果は、本発明のBacillus単離物が栄養菌糸の増殖の阻害
だけでなく、例えばB.cinereaによる菌核形成の阻害にも有効であることを示す
。
さらに、B.subtilis単離物ATCC 55614は、実施例6に示される例示的な結果に
よって支持されるように、真菌病原体(例えば、B.cinerea)の分生子の発芽阻
害に有効である。菌糸体によって産生される分生子は、この分野における一次種
菌供給源である。植物の上または付近に着地した分生子(もしくは芽胞)は、発
芽し、菌糸体(これは次いで、分生子を有する分生子柄を産生し、真菌の増殖お
よび病害の発症を導く)を産生する。
実施例6に詳細に示されたように、B.cinerea由来の分生子は単離され、そし
て分生子懸濁物を調製するために用いられた。懸濁物は、B.subtilis ATCC 5561
4を有する寒天プレートおよび有さない寒天プレートの両方に添加され、次いで
インキュベートされた。次いで発芽の範囲を光学顕微鏡によって評価した(図2A
および2B)。結果は表3に要約される。図2Aおよび2Bに示される顕微鏡写真と比
較すると、コントロールサンプルと比較して、B.subtilis ATCC55614の存在下で
は約85%発芽が阻害されたことがみられ得る。
III.B.subtilis 株ATCC55614の生理活性抽出物の単離
A. 生理活性成分の分離
上で議論したように、本発明の組成物は、B.subtilis株ATCC55614、その培養
物上清またはその抽出物を含み得る。B.subtilis株ATCC55614の抽出物、もしく
は単離物によって産生される生理活性抽出物を含有する組成物中において、単離
物は、代表的には少なくとも細胞成分よりも部分精製されており、上記第II節に
記載されるように、抗菌活性を有する抽出物を提供する。
B.subtilis株ATCC55614によって産生された生理活性抽出物は、一般的に以下
のようにして得られる。
代表的に、B.subtilis株ATCC55614は、ポテトデキストロースブロス、または
靜置培養としてAntibiotic Medium 3(Difco Laboratories(Detroit,MI)中で、数
日間増殖させる。次いで培養培地を適切な溶媒(例えば、酢酸エチル、クロロホ
ルム、アセトン)で抽出、種々の含有物質を除去し、そして生理活性抽出物を得
る。得られた生理活性抽出物は、任意の多数の一般的な分離技術例えば吸着クロ
マトグラフィーにより、さらに分離され得る。クロマトグラフィーに基づく分離
に適切な固体支持物質には、逆相適用には、DEAE、C-18のようなゲル濾過支持体
、およびXAD型非イオン性支持体が挙げられる。回収された画分は、抗真菌活性
について、例えば前述のスポット試験によって、アッセイされる。次いで生理活
性を示す画分を貯蔵し、そして乾燥形態に濃縮させ得る。
次いで、生理活性成分を含む得られた半精製調製物は、例えば局所適用におい
て、真菌感染または細菌感染の処置に直接使用され得る(例えば、植物における
真菌の増殖または細菌の増殖を阻害するため)。
IV.B.subtilis 株ATCC55614含有組成物
A. 抗真菌処方物
B.subtilis株ATCC55614含有組成物は、(i)単離物の植物病原性病害抑制特性に
不利な影響を与えないか、または標的植物もしくは周辺環境の健康に不利な影響
を与えない他の物質との組み合わせにおける不純な状態(例えば培養ブロス)に
おいて、(ii)生物学的に純粋な培養物として、(iii)上清、または(iv)抽出物と
して、単離物を含み得る。組成物は、B.subtilis株ATCC55614の変異体および改
変体の生理活性成分またはその混合物、実質的にB.subtilis株ATCC55614と同等
もしくはそれを越えて改良された植物病原性病害抑制特性を示す特定の変異体お
よび改変体を含み得る。そのような組成物を調製するため、Bacillus subtilis
株ATCC556l4は、先に述べた通常の技術を用いて増殖される。B.subtilisの培養
は、約22℃〜30℃の温度で液体または固体のいずれかの栄養培地で行われ得る。
限界量の微生物が所望される場合、表面培養物およびボトル培養物(bottles)が
使用され得る。
微生物は代表的に、炭素源(例えば同化可能な炭水化物)、窒素源(例えば同
化可能な窒素化合物)またはプロテイナーゼ物質を含む栄養培地で増殖される。
代表的な炭素源には、ブドウ糖、黒糖、ショ糖、デンプン、乳糖などが含まれる
。代表的な窒素源には、酵母、ダイズ粉、トウモロコシ粉、固形ミルクなどが含
まれる。微量元素(例えば亜鉛、マグネシウム、コバルト、鉄)は、必要に応じ
て発酵培地に添加され得る。
大量の微生物が必要な場合、栄養ブロス培養物における植物種菌は、一般的に
は、例えば土壌、根組織または斜面培養からのアリコートを有するブロス培養物
を接種することによって調製され、そして無菌的に大容器、またはタンクに移さ
れる。
特定の適用のために、本明細書中で植物処置成分において使用されるBacillus
subtilis株ATCC55614内生胞子の最適量は、当業者によって容易に決定され得る
。一般的に、本発明の組成物の活性成分部分は、Bacillus subtilis内生胞子の
約0.001重量%〜約50重量%、そして好ましくは約0.01重量%〜約30重量%を含
有し
得る。
本発明の組成物は、1つ以上の生物学的に不活性な成分(例えば、キャリア物
質(例えば、タルク、石膏、カオリン、アタパルジャイト、木粉)、および/ま
たは結合剤(例えばエチレングリコール、鉱物油、ポリプロピレングリコール、
ポリビニルアセテート)、栄養物および植物成長ホルモン)を含み得る。
抗菌成分は粉末、水溶液、流動可能形態、乾燥流動可能形態、または顆粒適応
を含む種々の処方物に処方され得る。組成物はまた、マイクロカプセル化され得
る。一般に粉末処方物は、任意のキャリアおよび/または他の添加剤を含む乾燥
成分と共に、均一な混合物が形成されるまで混合することにより調製される。使
用されるならば、結合剤は次いで添加され、そしてその全体が組成物において本
質的に均一になるまで再び混合され得る。
例えば、液体形成物は有機溶媒、例えばキシレン、メタノール、エチレングリ
コールおよび鉱物油を含み得る。付加的成分は、界面活性剤、例えば、ドデシル
ベンゼンスルホン酸カルシウム、ポリグリコールエーテル、エトキシル化アルキ
ルフェノールまたはアルキルアリールスルホネートを含み得る。あるいは液体処
方物は水性ベース懸濁物であり得る。このような処方は、代表的には1mlの水性
キャリアあたり約106〜109コロニー形成単位(CFU)のB.subtilis株ATCC55614を
含む。水分の含有に加えて、水性キャリアは必要に応じてパラフィンワックスの
ようなワックスを含有し得る。
顆粒適用のために、キャリアは無機物質または有機物質であり得る。代表的な
例は、アタパルジャイト、モンモリロナイト、ベントナイト、木粉、デンプン、
セルロース、ぬかなどが挙げられる。処方物はまた、顆粒の整合性を維持するた
めに、鉱物油、リグノスルホネート、ポリビニルアルコールまたはショ糖のよう
な結合剤を含み得る。
さらに本発明の組成物は、1つ以上の付加的な殺菌物質または殺虫物質ととも
に用いられ得る。本組成中の含有物の例示的な殺虫剤には、例えば、有機塩素化
合物、例えば、リンデン(1,2,3,4,5,6,-ヘキサクロロシクロヘキサン(γ異性
体));有機リンエステル、例えば、ダイアジノン(0,0-ジエチル0-2-イソプロ
ピル-6-メチルピリミジン-4-イルホスホロチオエート)、イサゾフォス(isaz
ofos)(0-5-クロロ-1-イソプロピル-1H-1,2,4-トリアゾール-3-イル-0,0-ジエ
チルホスホロチオエート)、チオファノックス(thiofanox)(1-(2,2-ジメチ
ル-1-メチルチオメチルプロピリデンアミノオキシ)-N-メチルホルムアミド)な
ど;カルバメート、例えば、カルボフラン(2,3-ジヒドロ-2,2-ジメチルベンゾ
フラン-7-イルメチルカルボメート)、メルカプトジメツール(mercaptodimethu
r)(3,5-ジメチル-4-(メチルチオ)フェノールメチルカルバメート)、ベンジ
オカルブ(2,2-ジメチル-1,3-ベンゾジオキソール-4-イルメチルカルバメート)
:忌避薬、例えばアントラキノン、チオアントラキノン、ベンズアントロン、ジ
ラム(ビス(ジメチルジチオカルボメート)亜鉛)およびジフェニルグアニジン
である。
一般に、本発明の組成物のBacillus subtilis ATCC 55614内生胞子成分は、約
36ヶ月までの期間については、組成物の保存後それ本来の生存率の少なくとも約
50パーセント、そして好ましくは少なくとも約70パーセントを代表的に維持する
。
B. 真菌増殖または細菌増殖を予防する方法
本発明の方法は、本明細書中に記載される生物制御組成物の有効量を植物へ適
用することを包含する。この組成物は、圃場または収穫後適用のいずれかに利用
し得る。この組成物は、その葉、果実、根系を含む植物の任意の部位へ適用し得
る。または、種子粉衣として利用され得る。種子粉衣として使用される場合、こ
の組成物は、一般に種子の100キログラム当たり約125グラムから約2000グラムの
割合で、好ましくは、種の100キログラム当たり約250グラムから750グラムの割
合で、播種に適用される。
植物における真菌または細菌の増殖を予防するための1つのアプローチにおい
て、B.subtilis株ATCC 55614は、真菌または細菌により促進される病害に対し
て感受性の植物の感染可能な表面をコートするために使用される。このような局
所的な適用に関して、この単離体は、上述のように、液体(スプレー剤適用のた
めに)、噴霧剤として、または散剤(感染可能な植物表面に散布するために)と
してのどちらかに代表的に処方される。あるいは、その株は、植物真菌性病害の
全体的処理のため、根系による取り込みのために使用され得る。このような場合
、
この単離体は、代表的には、通常は適用の便宜のために粒剤として処方される。
粒剤処方物は、代表的には、水の適用により活性化され、活性化合物の放出は、
代表的には、2〜12週間のような時間の拡張期間にわたって生じる。以下の例で
証明するように、本発明による植物防御組成物は、植物病原性真菌、特にBotryt
is、Phytophthora.Pythium.Rizoctonia.Alternaria.MoniliniaおよびFusari
umに対して、そしてまたグラム陰性細菌、Erwiniaに対して強力な防御を示す。
本発明の別の局面によって、真菌または細菌抵耐性トランスジェニック植物を
形成するための方法が提供される。トランスジェニック植物は、B.subtilis株A
TCC 55614の拮抗的表現型に帰する遺伝子に相当するキメラ遺伝子を包含する。
キメラ遺伝子は、キメラ遺伝子の発現を駆動するために効果的な植物適合性プロ
モーターへ作動可能に結合され、そして形質転換された植物細胞中の真菌性また
は細菌性病原体(例えば、Botrytis、Fusarium)に対して耐性を与えるのに効果的
な産物をコードする。
手短にいうと、この方法を実施することにおいて、B.subtilis株ATCC 55614
の拮抗的表現型に起因する遺伝子座は、例えばB.subtilisの変異誘発により最
初に同定される。変異誘発前に、B.cinereaの増殖を拮抗する野生型B.subtili
s株ATCC 55614の能力が、確証される。次いで、B.subtilisの変異誘発は、標準
プロトコールにより行われる。変異誘発に続いて、変異体は本質的に上記および
実施例2に記載のように、栄養性菌糸体増殖を阻害するそれらの能力に関してア
ッセイされる。次いで、B.cinereaに対する拮抗作用において欠損である推定の
変異体は、B.subtilis ATCC 55614の拮抗表現型に寄与する遺伝子座の同定に使
用される。
同定、クローニング、そして遺伝子の配列決定に際し、次いで、導入遺伝子は
トランスジェニック植物を形成するために使用され得る。ここで、導入遺伝子の
発現は、植物に真菌性病原体(例えば、Botrytis、Fusarium)に対する耐性を与え
ることに効果的である。さらに、導入遺伝子は、B.subtilis株ATCC 55614によ
り分泌される上述の抗真菌性化合物を生産し得る組換え生物体を形成する原核生
物または真核生物に導入され得る。
V.利用
本発明を支持して実施した実験は、B.subtilis株ATCC 55614が、植物病原性
真菌(Botrytis,Phytophthora,Pseudomonas,Erwinia,Alternaria,Trichoder
ma,Monilinia,Puccinia,Rhizoctonia,PhythiumおよびPlasmoparaおよびFusa
riumを含むがこれに限定されない)の増殖を阻害するのに効果的であり、また、
これらの病原性と関連する植物病害の発症を予防するのに効果的であるというこ
とを実証する。
この生物活性株は、苗立枯病および根腐れ病、維管閉萎ちよう病、または上記
の真菌性または細菌性植物病原体の1つの攻撃によって引き起こされる任意の病
態のような植物の病害の処置に使用され得る(例えば、表13)。
本発明の組成物は、イチゴおよびキイチゴの灰色カビ、ブドウの果房腐れ、豆
、砂糖大根、ニンジン、およびキュウリのような野菜の灰色カビ腐れ、レタス、
トウガラシ、トマト、およびカボチャの末端腐れ、リンゴのドライアイ腐れ病害
、およびベゴニア、ゼラニウム、ユリ、アフリカスミレおよびバラのような多数
の装観賞植物の灰色カビまたは焼き枯れ病のような、Botrytis関連病害の予防に
有用である。この組成物はまた、トマト、エンドウマメ、バナナ、およびワタの
萎ちよう病のような、Fusariumにより誘導され維管閉萎ちよう病の処方に使用さ
れ得る。
本発明の組成物および方法は、灰色カビからCanby、Chilcotin、Amity、およ
びWillametteのような商業用キイチゴ品種を防御するために使用され得る。これ
らの品種は、Botrytisにより生じる灰色カビによる損傷の影響を特に受けやすい
。同様に、本明細書に記載の組成物および方法は、灰色カビ、例えば、Chandler
、Pajaro、およびSelvaによる攻撃の影響を受けやすいイチゴの商業品性を保護
するために使用され得る。
例として、本発明を支持して行われた温室試験(実施例7)は、B.cinereaに
より生じた灰色カビによる温室栽培イチゴ(cv Pajaro)の損失を減少させること
において、B.subtilis株ATCC 55614の有効性を明らかにした。本研究の詳細は
、以下に簡単に要約される。
実施例7に記載される試験の実施において、B.cinereaを接種されたイチゴ植
物を,種々の処理レジメに供した。この処理は、(i)イチゴのBotrytis果実カビを
制御するために使用される市販の妨カビ剤であるRovral 50 VP、(ii)ポテトデキ
ストロースブロス、(iii)B.subtilis株ATCC55614、および(iv)一連の未処理コ
ントロールの5つの葉面処理を包含した。植物(花を含む)を、接種前に処理し
た。
試験結果を、健康な果実の数、回復した健康な果実の重量、病気の果実の重量
、および病気の果実に寄与する全回収重量のパーセントを含む多くのファクター
に基づいて評価した。表4、5、6、そして7に提供される結果と検討して、B
.subtilis株ATCC55614を含有する組成物での葉処理は、処理および未処理の(
コントロール)果実に関して、全回収量のパーセンテージとして表される病気の
果実の品質により示されるように、灰色カビによる果実損失の制御に効果的であ
った。さらに、B.subtilis株ATCC556l4による処理は、健全なイチゴ果実の収量
高(すなわち、重量)に有害に影響しなかった。
本明細書中に記載される抗真菌薬組成物はまた、灰色カビ感染を予防するため
の、White RieslingおよびPinot Noir、Chardonnay、Zinfandel、およびCheninb
lancのようなブドウ品種に適用され得る。これらの品種は全て、B.cinerea(Psch
eidt,1990,1991,1993 PACIFIC NORTHWEST PLANT DISEASE CONTROL HANDBOOK;E
nglishら、1989;Gublerら、1987)により攻撃に影響されやすい。
本発明を支持して実施された実験はまた、本発明のBacillus単離体が、(i)栄
養菌糸の増殖、および(ii)例えば、B.cinerea(それぞれ、実施例3および5)
による菌核形成との両方の阻害に効果的であることを示す。
長期間生きた多年生作物(例えば、ブドウおよびキイチゴ)におけるB.cinere
aの病気サイクルの1成分は、死細片上で越冬する菌の産生である。菌は春に発
芽し、新たな成長期の感染を開始する(Weller,1988)。従って、B.subtilis株A
TCC556l4、抽出物またはその生物活性代謝物を含有する組成物の適用は、死亡し
た、壊死性のまたは老化した組織において越冬する種菌の供給源を減少させるた
めに使用され得る。
B.cinereaの病気サイクルの別の重要な成分は、分生子の産生である。分生子
は屋外条件下での種菌の主な供給源として働く。本発明を支持して実施された実
験は、B.subtilis単離体ATCC55614がまた、B.cinereaの分生子の発芽を阻害す
るのに効果的であることを示す(実施例6)。分生子発芽を阻害することにより
、本明細書に記載される組成物および方法は、Botrytisに関係した損失の減少に
関する予防的手段として使用され得る。
分生子発芽阻害ににおけるその有効性により、抗真菌組成物はまた、Ascomyco
taおよびDeuteromycota綱(Fungi imperfectl)のメンバーである植物病原性の
真菌の異なる属についてのコントロールとして働き得る。代表的な属には、Vert
icillium sp.,Fusarium sp.,Macrophomina sp.,Thielaviopsis sp.、および
べと病の病原体の原因物質である真菌属が含まれる。
加えて、B.subtilis株ATCC55614により産生される抽出物を含む抗真菌組成物
は、播種性病害胎芽が、分生子、例えば、Aspergillus sp.,Histoplasmasp.,お
よびTinea sp.であるヒト真菌性病害の処置に使用され得る。
以下の実施例は、本発明を例示するが限定することを決して意図しない。
材料及び方法
他に示される場合、化学薬品ならびに試薬(例えば、ポテトデキストロース寒
天(PDA)、ポテトデキストロースブロス(PDB)、トリプシンダイズ寒天(TSA)、お
よび麦芽抽出物寒天(MEA))はSigma Chemical Company,St.Louis,MOから入手さ
れた。
A.真菌の培養
Botrytis cinerea(B.cinerea)の純粋な培養物は、American Type Culture Col
lection(ATCC;Rockville,MD;受託番号第11542号)から入手され、PDA上で25℃
で維持された。
実施例1 新規の細菌株の収集/単離
細菌を、Washington State University-ARS(Vancouver,WA)にあるキイチゴ植
物(cv.Meeker)の根圏土壌ならびに根組織から単離した。
土壌ならびに根物質を試験管に入れた。5倍容量のリン酸生理食塩水緩衝液
(PSB,pH7.3;Wollum,1982)を加え、そして1分間、試験管をボルテックスした。希
釈系列(10-1から10-8まで)を、PSBを用いて作製した。10011の各稀釈物を、PD
Aを含むペトリ皿にプレートした(ATCC MEDIA HANDBOOK,1984)。プレートを増殖
チャンバ内で明長16時間を用い、20℃でインキュベートした。
実施例2 抗真菌活性についての細菌単離物のスクリーニング
細菌単離物の単一コロニーを、PDAを含む100mm 15mmのペトリ皿(プレート)
の縁から約12mmの直線に画線接種した。画線接種したプレートを、上記実施例1
のように増殖チャンバ内で2日間インキュベートした。2日間のインキュベーショ
ン後に、引き続きPDA上で増殖させたB.cinereaの菌糸のプラグ(plug)5mmを、各
プレートについて、プレートの中心に最も近い細菌画線の縁から約55mmに加えた
。細菌非存在下でのB.cinereaの増殖を評価するために、細菌画線を欠いたコン
トロールプレートを同様に播種した。全てのプレートを上述の実施例1と同様に
インキュベートした。
各細菌単離物をまず、B.cinereaの増殖を阻害する能力について2回試験した。
推定の拮抗単離物を同定し、PDAプレートおよび25%のトリプシンダイズ寒天(TS
A)を含むプレート上で再試験した。抗真菌活性を有するとして最初のスクリーニ
ングにおいて、同定された細菌単離物を、次いで各PDAならびに25%のTSAの10枚
のレプリカプレートを使用し、各単離物がB.cinereaの増殖を阻害する相対的な
能力を決定するために再試験した。
B.cinereaの増殖に対する拮抗作用について試験した1211の細菌単離物のうち
、12の細胞単離物がコントロール条件下でのB.cinereaの増殖を比較して、B.cin
ereaの菌糸体増殖を少なくとも50%阻害するとして同定された。
B.cinereaの増殖阻害を示した12の単離物を、少なくとも部分的に、Fusarium
sp.の増殖を阻害する能力について試験した。Fusarium sp.の5mm菌糸プラグを導
入したPDAプレートを使用して、基本的には、B.cinereaに対する拮抗作用試験に
ついて上述されたように、実施した。
12の単離物のうち、ただひとつ(後にB.subtilis株、ATCC受託番号55614とし
て指定)がFusariumの増殖を激しく制限した。インビトロでの試験結果に基づく
と、ATCC55614株は、Fusarium sp.の増殖阻害ににおいて、公知の市販されてい
る生物制御剤である「MYCOSTOP」(Streptomyces griseoviridis株61)と本質的に
同程度に効果的であった。
結果を図5Aおよび5Bに示す。
実施例3 菌糸壊死に対する単離物の効果
PDAおよび25%TSAプレートの両方でのB.cinereaの増殖を激しく阻害する能力
に基づいて、更なる解析のために、12個の先の単離物から一つ選択した。この単
離物を単離物ATCC 55614として呼んだ。
B.cinerea菌糸体増殖に対する単離物の効果を上記の通りアッセイし、結果を
下記の表1にまとめた。Botrytisに対する拮抗作用を、真菌の増殖の程度を決定
することにより評価し、接種物を含む寒天プラグからの距離として報告した。表
1から決定し得るように、より大きな数字が真菌増殖の大きな程度を示し、従っ
て抗真菌活性のより小さな度合を示す。
表1 Botrytis cinerea 増殖のインビトロ拮抗作用1 1.a.5mmの菌糸体プラグの播種7日後にアッセイした増殖
b.増殖条件=20℃、16時間の明期間
c.n=10で算出した平均およびSD
2. 平均はコントロールと有意に異なる(α=0.01)、Dunnett検定。
表1に示されるデータは、PDAおよびTSAプレート上で、単離物ATCC55614がそれ
ぞれB.cinereaの増殖を、71.3%および69.6%阻害したことを示す。
図1Aおよび図1Bは、B.cinereaおよび単離物ATCC55614をプレートしたPDAプレ
ート(図1B)、およびB.cinereaのみを含むネガティブコントロールプレート(図1
A)のコンピューター作製写真を示す。画像は、B.cinereaの5mm菌糸プラグの塗布
から14日後に得られた。
健常なB.cinerea菌糸の維持は、細菌単離物によって大きく影響された。菌糸
の壊死は約5日後に始めて目に明らかになり、細菌に最も近い菌糸が壊死し、続
いて細菌画線からより遠方の菌糸の壊死が生じるというように、線形の様式で菌
糸の壊死が継続する。単離物ATCC55614を含むプレートでは、14日後に観察され
た健常なB.cinerea菌糸体(図1A)の綿毛状の白色の特徴を持つ菌糸体の増殖は非
常に僅か(約3mm)であった。
実施例4 単離物の特徴付けおよび 種の同定
B.cinereaに対する活性を有するとして上記で同定された単離物を、植物病原
性細菌を同定するための従来の方法を使用して、更に特徴付けた(Schaad,1988)
。
具体的には、単離物の同一性は、GC-FAME解析およびBiolog Microtiter Syste
ructions for Use,Biolog,Inc.,Hayward,CA,1993)に従って使用して、96種の異
なる炭素源の事前選択パネルを利用もしくは酸化する単離物の能力に基づく。反
応が生じないウェルは無色のままであった;陽性の結果は紫色の出現により示さ
ンピューターソフトウェアプログラムを使用して処理され、紫色のウェルのパタ
ーンをこのプログラムは、種の広範なライブラリーに対して自動的に相互参照す
る。
これらの試験に基づいて、単離物ATCC55614は、Bacillus subtilis(B.subtili
s)の抗真菌剤産生株として同定された。
細菌単離物であるB.subtilis ATCC55614は、American Type Culture Collecti
on(ATCC)、12301 Parklawn Drive,Rockville,MD2085lに寄託され、ATCC指定番号
第55614号を割り当てられた。本寄託は1994年9月21日、ATCCに受理された。
実施例5 菌核アッセイ
B.subtilis ATCC55614の菌核生成に対する効果も試験した。PDAプレート(細
菌単離物の有無の両方)にB.cinereaを含む5mmの菌糸プラグを上記のように播種
した。PDAプレートに播種して21日後に、菌核をカウントした。
TSA培地での、B.cinereaによる菌核生成が顕著に減少した観察結果から、本実
験をTSAプレートでは実施しなかった。
菌核カウンティング:アッセイでカウントされた菌核数のいくらかの減少が、
栄養菌糸の増殖減少の結果である可能性に起因して、菌核数に対する菌糸増殖の
比を、各条件について算出した。
これらの研究の結果を下記の表2にまとめる。範囲(#)はプレート上に存在
する菌核の総数を示し、他方、「範囲」という見出しを有する欄は、菌核数に対
する菌糸増殖の比を表す。
表2 菌核増殖のアンタゴニスト効果1 1.a.5mmの菌糸体プラグを有するPDAプレートをインキュベーション後21日に計
数した菌核
b.増殖条件=20℃、16日間
c.平均値および標準偏差をn=5について算出した。
2.平均値は、ダネット検定において、コントロールと比較して有意な差(α=0.
01)がある。
データによって、細菌単離物B.subtilis ATCC 55614は、ネガティブコントロ
ールと比較して菌核数を減少させることを示す。さらに、B.subtilisによる菌
核の産生の阻害は、減少した菌糸増殖の結果ではあり得ない。なぜなら、菌核に
達する増殖速度は、ネガティブコントロールとB.subtilis処理との間に有意な
差が存在するからである(例えば、最終欄の値を比較した場合)。
従って、本明細書中に記載のインビトロアッセイは、B.subtilis ATCC 55614
は、栄養型菌糸の増殖を阻害するのみならず、B.cinereaによる菌核形成をも阻
害する能力を有する。
実施例6 分生子アッセイ
B.cinereaの病害周期の別の局面におけるB.subtilis ATCC 55614の影響(す
なわち、分生子の産生)もまた導いた。分生子は、農場条件下で病害の種菌の1
次供給源として作用する。
培養において、B.cinereaを麦芽抽出物寒天(MEA)上で5日間25℃で12時間日
長で増殖させること、および続いてプレートを紫外線(UV)に3日間曝露すること
によって分生子を産生した(Leifertら、1993)。次いで、プレートを、10mlの二
重脱イオン水に浸水させ、そして分生子を、ラバーポリスマンを用いて穏やかに
プレートをこすることにより、分生子柄から除去した。液体を、プレートからピ
ペットで移し、2層のチーズクロスを通して4回濾過した。得られた懸濁液を1
時間ボルテックスし、個々の繁殖体に分生子を分離した。二重脱イオン水1mlあ
たりの分生子の濃度を血球計算盤を用いて決定し、懸濁液を、1.0×105分生子/m
lの濃度を達成するために希釈した。
10μlの分生子懸濁液(約1000個の分生子)を、PDAプレート上にプレートし、
暗所にて12時間、25℃でインキュベートした。懸濁液の別の10μlを、B.subti
lis
ATCC 55614の画線を2日間増殖させたPDAプレート上に、プレートした。分生子
懸濁液を、細菌画線から1cm離して置き、同様にインキュベートした。
発芽を、暗所にて、28℃で12時間のインキュベーション後に、評価した。プレ
ートを、光学顕微鏡下(100倍)で観察し、100個の分生子を、発芽用の各プレート
について評価した。この実験について得た分生子発芽の例示的な顕微鏡写真を、
図2Aおよび2Bに示す。図2Aの画像は、コントロールPDAプレートにおける分生子
の完全な発芽を示している。図2Bの画像は、B.subtilisの画線培養物から1cm
離して置いた分生子の発芽阻害の例を示している。
これらの実験の結果を、下記の表3に要約する。
表3 分生子発芽アッセイ1 1.約1000個の分生子を、ポテトデキストロース寒天上に、それぞれ生物コント
ロール剤を2日前に画線したものから、1cm離して置いた。プレートを、25℃で
一晩インキュベートした。プレート当たり100個の分生子を、分生子発芽につい
て無作為にアッセイした。実験を5回繰り返した。
表3の結果は、B.cinereaの分生子発芽を阻害するB.subtilis ATCC 55614有
効性を示す。
実施例7 温室試験
温室試験を、Botrytis cinereaによって引き起こされる灰色カビに起因する、
温室栽培イチゴ(cv.Pajaro)の損失を制御することにおける、Bacillus subtili
s ATCC 55614の有効性を決定するために実施した。
B.subtilis ATCC 55614の有効性を以下と比較した:(i)PDBのみの葉面適用(
ネガティブコントロール)、および(ii)Rovral 50 WP(「IPRODIONE」;Rhone-P
olenc,Paris,France)(市販されており、イチゴについてのBotrytis果実カビ
を制御するために広範に用いられている殺真菌剤)。
A.イチゴの栽培
イチゴ植物(cv.Pajaro)をBHN Research(Watsonville,CA)から根付かせた根
頭として得た。植物を6個のプラスチックポットに入れ(1植物/ポット)、そして
BlackGold 100%の有機土(BlackGold,Inc.,Hubbard,OR)でポットを満たした
。植物に給水し、Peters 20:20:20化学肥料を定期的に施肥し、そして18時間明/
6時間暗周期下で栽培した。
B.細菌培養
B.subtilis ATCC 55614のシングルコロニーを、PDB(1リットル/フラスコ)を
含む2つの2Lフラスコに接種するために用いた。フラスコを、回転式振盪機に
置き、48時間28℃で、225rpmで増殖させた。細胞密度を、分光光度計を用いて、
600nmの吸光度により測定した。この読み取りに基づいて、培養物を約5×10-8細
胞/mlの最終細胞密度までPDBで調整した。
C.処理
処理は、(i)1.5 1b/100ガロン水のRovral 50 VP、(ii)無処理(コントロール
)、(iii)PDBのみ、または(iv)PDB中にB.subtilis株ATCC 55614(5×10-8)CFU/m
lの葉面適用を含んだ。
処理を、上記組成物の1つを含む手動噴霧器で植物に噴霧することによって、
投与した。植物に噴霧して、流出させた(約75ml/植物)。処理(i)〜(iv)を、試験
の間5回適用した。最初の処理は、10%開花時であり、次の4回は、その後2週
間の間隔をおいておこなった。5回目の処理は、最初の収穫の1日前に適用した
。
D.B .cinereaを用いたイチゴ植物の人工温室播種
植物に、3つの噴霧期間で、B.cinereaを4×10-3分生子/ml懸濁液(約75ml/植
物)で噴霧して、流出させることにより接種した。最初の噴霧を、最初の開花が
観察された日に投与し、そして、次の2回は、その後2週間の間隔をあけて投与
した。
E.収穫
熟した液果を、全ての植物から1週間に1度、3週間継続して収穫した。最初
の収穫は、最後の処理の後であった。
F.サンプルサイズ
処理を、それぞれ5植物からなる「ブロック」について行った。そして、各処
理を、4度繰り返し(A、B、C、およびD)、結果的に、処理毎に20植物について行
った。
G.パラメーター評価
以下のパラメーターを、各収穫後に評価した:(i)健康な果実数、(ii)健康な
果実の重量(g)、(iii)病的果実の重量(g)、および(iv)病的果実に起因する総収
穫量の割合。
上記のパラメーターを評価した後;健康な果実を、個々の区画に関してプラス
チックトレーに入れた(互いに果実が接触しないように)。そして、トレーをプ
ラスチックラップで覆い、4℃で7日間保存した。この4℃、95%相対湿度(RH)
処理は、卸/小売流通網での保存条件を模倣したものであった。
4℃で7日間保存後、95%RHの健康な果実を、上記のように以下について評価
した:(i)健康な果実の重量(g)、(ii)病的果実の重量(g)、(iii)病的果実に起因
する総収穫量の割合。
以下の方程式を、病的果実に起因する総収穫量の割台を決定するために用いた
。
H.結果
温室試験の例示的結果を、表4、5、6、および7、ならびに図3A、3B、4A、
および4Bに要約した。
表4に、収穫時における(T=0)病的果実に起因する総収穫量の割合を、収穫1
、2、および3において、コントロール果実、RovralまたはB.subtilis ATCC 5
5614で処理した果実について示す。これらの結果をまた、図3Aにグラフとして示
す。図3AのY軸は、X軸に示した3回の収穫(1、2、および3)のそれぞれの病
的果実に起因する収穫量の割合を示す。表4 収穫時における収穫量の割合としての病的果実類 最初の収穫において、RovralおよびB.subtilis ATCC 55614で処理した病的果
実の平均重量(および全体の割合)は、コントロール処理よりも有意に低かった
。2回目の収穫では、データによって、2つの亜群に分離した。RovralおよびB
.subtilisで処理したサンプルからの病的果実の平均重量(および全体の割合)
は、処理を受けない(コントロール)サンプルまたはPDBのみで処理したサンプル
からの病的果実の重量および割合より有意に低かった。この2つの亜群内に有意
な差は見られなかった。3回目の収穫では、病的果実の平均割合は、任意の他の
3つの処理を受けたサンプルよりも、Rovalで処理したサンプルにおいて、有意
に低かった。
下記の表5は、95% RH下で4℃で7日間保存した後(T=7)の、コントロール
果実およびRovralまたはB.subtilis ATCC 55614で処理した果実について、収穫
1、2、および3における病的果実に起因する総収穫量の割合を示す。これらの
結果はまた、図3Bにグラフとして示す。図3BにおいてY軸は、X軸に示された3
回の収穫(1、2、および3)の各々で病的果実に起因する収穫量の割合を示す。
表5 7日間の保存後(4℃、95% RH)、収穫量の割合としての病的果実 第一収穫においては、RovralまたはBaciliusで処理された病害果実の平均重量
(および総パーセント)は、コントロール処理を受けた試料の対応測定結果より
有意に低かった。第二収穫においては、PDBおよびコントロール処理に供した病
害果実の平均重量(および総パーセント)は、RovralまたはBacillus処理を受け
た試料の対応測定結果より有意に高かった。収穫直後に検査された試料の場合と
同様に、第三収穫からの病害果実の平均パーセントは、Rovralで処理された試料
において、その他の3処理のいずれかを受けた試料よりも有意に低かった。収穫
直後に分析した果実および貯蔵果実共に、コントロールとPDB処理との間には一
貫した有意な差異は観察されなかった。
以下の表6は、コントロール果実およびRovralまたはB.subtilis ATCC 5561
4で処理された果実について、収穫1、2および3における、収穫時(T=0)の、健
全果実の重量を表示する。これらの結果はまた、図4Aにおいてグラフで図示され
ている。図4Aにおけるy軸は、x軸に示される3つの収穫(1,2および3)の各々の健
全果実重量(グラム)を示す。
表6 収穫時における健全果実重量 第一収穫では、4つの処理の各々を受けた健全果実の平均重量において有意な
差異は観察されなかった。第二収穫では、データは2つのサブグループに分かれ
た。Bacillusで処理された試料からの健全果実の平均重量は、コントロール、PD
BまたはRovral処理試料からの健全果実の平均重量よりも有意に大きかったが、
いずれのサブグループでも処理間で有意な差異は見られなかった。第三収穫では
、その他の有意な差異はなかった。
以下の表7は、コントロール果実およびRovralまたはB.subtilis ATCC 5561
4で処理された果実について、収穫1、2および3における、4℃で7日間、95%
RHでの貯蔵(T=7)後の、健全果実の重量を表示する。これらの結果はまた、図4B
においてグラフで図示されている。図4Bにおけるy軸は、x軸に示される3つの収
穫(1,2および3)の各々の健全果実重量(グラム)を示す。
表7 7日間貯蔵(4℃、95%RH)後の健全果実重量 第一収穫では、異なった処理間では健全果実重量の有意な差異は観察されなか
った。第二収穫では、コントロールおよびPDB処理は、Bacillus処理より有意に
低い健全果実重量収穫を産じ、Rovral処理は、Bacillus処理よりも有意に低い重
量の果実を産出した。第三収穫では、4処理間に有意な差異は観察されなかった
。
以上をまとめると、上記の結果は、Bacillus ATCC 55614処理は、3つの収
穫中の最初の2つについて、灰色カビに起因する損失(病害果実の総収穫量%)
制御にRovralと同様に効果があったことを示す。
健全果実については、Bacillus処理はコントロールまたはPDB処理より有意に
低い収穫を生じることもなく、そしてBacillus処理はRovral処理より有意により
効果がないということはなかった。
実施例8 ATCC 55614培養の殺真菌活性
ATCC 556143が真菌、Phytophthora infestans、Pythium ultimum、Botryti
s Cinerea、Rhizoctonia solani、およびAlternaria solani、に対して有効
であるかを決定するために、以下の実験を行った。ペトリプレートを、寒天培地
(PDA−ポテトデキストロース寒天、Difco)で満たした。上記の真菌の培養物を
、液体YPG-1培地(0.4%酵母抽出物、0.1%KH2PO4、0.05%MgSO4・7H2O、1.5%グル
コース)中で3日間増殖させた。病原体の胞子懸濁液(濃度は約2×106胞子/mL
)の0.1〜0.2mLアリコートを寒天上に拡げた。ATCC 55614を、ポテトデキスト
ロースブロス(PDB)(Difco)中で3日間増殖させた。全ブロス培養物を試験する
ために、菌株を約1×106〜6×106CFU/mLにまで増殖させ、これらの培養物からア
リコートを採取した。上清は、5,200rpmで20分、培養物を密度遠心分離すること
により得た。
各々のペトリ皿に2つの7mm穴を作製した。各7mm穴に、100μL容量の試験試
料(上清または全ブロスのいずれか)を添加した。各々の試験を二連で施行した
。コントロールプレートには微生物試験試料を添加しなかった。阻害域(各穴周
囲をミリメーター単位で測定した)を、3〜10日後に測定した。Phylophthora、
Bortrytis.Rhizoctonia、AlternariaおよびPythiumについての結果を表8に表
す。コントロールプレートは阻害域を示さなかった。
表8 上記と同様な実験を、異なった培地(デキストロース、バクトペプトン、酵母
抽出物、麦芽抽出物)を使用し、重要な植物病原体である、グラム陰性菌Pseudo
monas Syringaeを含めて、行った。結果を表9に示す。
表9
同様な実験を繰り返して、キノコの重要な病原体である真菌Trichoderma har
zianumに対するATCC 55614を試験した。Trichoderma harzianum、T14株を、Ca
mpbell(Davis、CA)より入手した。No.4コルク穿孔器を使用して、PDAプレート
に4つのウエルを作製した。ATCC 55614を、4ウエルの内の1つに適用した。
2つのディスクのNo.4コルク穿孔器サイズのTrichoderma菌糸プラグを、プレー
トの各側の2ウエルの間に位置するように各プレートに添加した。結果を、24時
間後に測定した。細菌と菌糸と間の消長域の大きさを測定した。ATCC 55614は4
mmゾーンを生じた。
ATCC 55614の、グラム陰性菌であるErwinia herbicola、および真菌であるM
onilinia fructicolaに対するインビトロ効力を決定するために、以下の実験を
行った。細菌株を上記のように培養した。Monilinia fructicola培養物を、V-8
寒天(20g 寒天、4g CaCO3、200mL V-8ジュース)上で、暗所で室温で8日間
増殖させた。胞子を、培養プレートの表面に滅菌蒸留水を加えて、そして滅菌針
で表面をこすって胞子を取り出すことによって、採取した。胞子濃度を、3.3×1
06胞子/mLに調製し、400μlを4mLのポテトデキストロース軟寒天に添加した。
この混合物を、ポテトデキストロース寒天培養の位置の表面に注入し、そして軟
寒天を固化させた。Erwinia herbicolaを、半分の強度のTSA中で一晩発酵し、
そして1×105細胞を、TSA寒天プレート上に拡散させた。滅菌No.4コルク穿孔器
を使用して、5ウエルを各々のプレート上に作製し、そして100μlのATCC 556
14の3日培養物を、各々のウエルに添加した。プレートを暗所で室温でインキュ
ベートし、そして各々のウエル周囲の無増殖ゾーンを測定した。結果を表10に要
約する。
表10
M.fructicolaおよびE.herbicolaの細菌抑制
実施例 9 全植物を使用したATCC 55614の殺真菌活性
遅延性胴枯れ病(late blight)(P.infestans)感染制御のためのATCC 55614
活性を、トマト植物全体において試験した。トマト植物(Aceおよびpatio変種)
をAceハードウェアから購入し、そして1パックあたり3植物を有する6パック
へ移植した。ATCC 55614を、Trypticase Soy Broth(TSB)(Difco)中で72時間増
殖させ、そして5×106CFU/mL濃度に達せさせた。トマト植物の各変種の1植物に
、全ブロス培養またはATCC 55614の上清で流出するまでスプレーした後、約21
℃で風乾させた。2つのコントロール植物は処理しなかった。全ての植物に、そ
の
後1.55×105CFU/mLのP.infestans培養液で流出するまでスプレーした。植物は、
約21℃で風乾し、脱イオン水で軽く霧吹き、透明プラスティック袋中に封入し、
そして約16℃でインキュベートした。処理後15日して胴枯れ病侵襲量を測定し
た。結果を表11に示す。
表11
ATCC 55614処理15日後における軽度の胴枯れ病および細菌小片感染
これらの結果は、本発明による抗生物質産生株が後期焼け枯および細菌小片に
有効であることを示している。
実施例 10
B.cinerea に対するATCC 55614上清の殺真菌活性
B.cinereaに対する、本発明による細菌株ATCC55614上清の有効性を試験するた
めに、試験日に採取した新鮮イチゴを使用した。試験番号1について、ATCC 55
614の凍結上清を使用した。ATCC 55614を、前述のようにポテトデキストロース
ブロス中で増殖させた。この上清は、試験の1〜1.5カ月前に凍結した。試験番
号2では、ATCC 55614を、半強度のTSBまたはポテトデキストロースブロス(PDB
)のいずれかので増殖させ、凍結せずにブロスまたは上清を試験した。全ブロス
培養物および上清に、イチゴに、流出するまでスプレーされ、風乾した。
B.cinerea胞子は、ペトリプレート内のポテトデキストロース寒天上で増殖さ
せ、脱イオン水中へ拡散させて液体接種をもたらした。B.cinerea接種物(約5.8
×105細胞/mLと測定された)を、イチゴに、流出するまでスプレーし、そしてイ
チゴを風乾した。試験番号1では、イチゴを、25℃でプラスチックラップ蓋付き
のボール紙容器内に入れた。試験番号2では、全てのイチゴを被覆せずに約16°
℃でインキュベーターに入れた。結果を表12に示す。
表12
ATCC 55614凍結上清は、生きているイチゴ植物におけるB.cinerea感染抑制に
完全に有効であった。さらに、ATCC 55614の全ブロス培養は、使用培地に関係
なく、B.cinerea 感染予防に完全に有効であった。TSBで増殖させたATCC 5561
4からの上清は、部分的に有効であったが、PDBで増殖させた場合、B.cinereaに
対して100%有効であった。
実施例 11 真菌性病原体に対するATCC 55614の活性
多数の真菌性病原体に対するATCC 55614活性を試験するために、菌株はポテ
トデキストロースブロス中で増殖させた。細胞を5×106細胞/mLにまで培養した
。1病原体につき3試験植物および3コントロール植物の複製を使用した。試験
植物に、各々、手動式スプレーで流出するまでATCC 55614の全ブロス培養液を
スプレーした。葉が乾燥した後、各々の試験植物に2度目のスプレーをした。細
菌株培養物の2回目の適用の乾燥後、試験植物とコントロール植物は適当な真菌
性病原体を接種した。植物を病害発症可能な条件下でインキュベートした。さら
に、陽性コントロールを細菌株の培養を試験した場合と同様な方法で、適切な真
菌性
病原体に対して既知の農薬を試験することによって、利用した。各々の植物は、
0%コントロールから100%コントロール(0=非処理コントロールの病害レベル;
100=可視的病変のない植物)までの尺度を用いて病害コントロール比率を推定
することにより評価された。真菌性病原体、得られた病害、宿主植物およびコン
トロール農薬を表13に示す。結果を表14に示す。
表13 表14 yPi=P.infestans、As=A.solani、PV=P.viticola、Un=U.necator、
Bc=B.cinerea、Sn=S.nodorum、Pr=P.recondita f.sp.tritici
(%)Z病害指数=非処理の接種植物における病害組織比率
ATCC 55614は、B.cinereaの完全制御を提供した。ATCC 55614はまた、ブド
ウベト病および黒さび病に対して高い活性があり、そして本試験においてはPhyt
ophthoraに対して若干の活性を示した。実施例 12 赤腐れ病、Monilinia fructicolaに対するATCC 55624の活性
ATCC 55614の250mL培養液を、上記のようにPDB中で3.5日増殖させた。地域の
食料品店(Safeway)からモモを購入し、そして10%Clorox溶液で表面殺菌し、脱
イオン水でリンス後、風乾した。ATCC 55614の全発酵ブロス(8.7×106CFU/mL
)に、手動式スプレー器で2個のモモに流出するまでスプレーした。(モモ2個
につき約50mL)モモを風乾した。Monilinia胞子をペトリ皿からすくいとり、1.0
9×105胞子/mL濃度となるように脱イオン水に懸濁した。次いで、モモに、胞子
懸濁液を、流出するまでスプレーした後、風乾した。2個のモモは処理せず、2
個のモモにはMoniliniaのみをスプレーした。モモをポリプロピレン容器に入れ
、暗所保温器内に18℃で4日間または6日間置いた。各々のモモにおける赤腐れ
を、表15に示すように、測定した。
表15
モモにおけるATCC 55614のMonilinia抑制
4日目および6日目の両方で、ATCC 55614は、未処理コントロールおよびMon
iliniaのみで処理されたモモと比較してMonilinia赤腐れを抑制した。6日後、
コントロールのモモは全て赤腐れでひどく感染されたが、1個のATCC 55614処
理によるモモが感染を示したのみであった。さらに、1個の感染されたATCC 55
6
14モモは、未処理またはMoniliniaのみ処理によるコントロールよりもはるかに
小さい病変を示した。
ATCC 55614および化学殺真菌薬のMonilinia fructicola抑制の比較
上記に記載されるのと同様のプロトコルを使用して、ATCC 55614培養物およ
びMonilinia胞子を増殖させ、ATCC 55614の効果を、市販の殺真菌薬であるBenl
表16
nia感染制御に効果的であることを示す。
本発明は、具体的方法および実施様態を参照して説明されているが、本発明の
範疇から外れることなくして様々な改変および変更が行われ得ることが認識され
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Biological control of fungal infection of plants Field of the invention
The present invention relates to B. subtilis strains for inhibiting the growth of phytopathogenic fungi, as well as plants.
Methods for protecting objects from fungal and bacterial infections.
Background of the Invention
Microbial infection of a plant means infection by fungi, bacteria, or viral factors,
Serious agricultural problem, causing serious losses in crop quality and availability
There are often.
Plants are susceptible to attack by various phytopathogenic fungi. Damaging plants
One particular phytopathogenic fungus is Botrytis cinerea Pers, Botrytis sp.
. Plant diseases caused by greenhouse crops, farm crops, vegetables, ornamental plants,
And the most widespread and common disease on fruits. Botrytis, B.cinere
One species of a is a causative agent of some severe fruit diseases, and strawberry (Fragaria
'Ananassa Duchesne) and grape vines (Vitis vinifera L.)
ey mold) (Agrios, 1988). Botrytis-related diseases only occur on farms
Without storage, in transit, and during targeted wholesale and retail markets
Also cause damage.
Other harmful fungal plant pathogens are Fusarlumoxysporu, which makes many plants wilting
m, Sclerotinia sclero causing scelerotinia wilt
tiorum, and Rhizoctonia sola, which can cause seedling wilt and root rot
Including ni. Further genera of phytopathogenic fungi are Aspergillus, Penicillium, Ustila
go, and Tilletia.
Plant or plant part (eg, seeds, fruits, flowers, leaves, stems, tubers, and roots, etc.)
)) Growth of the fungus on the top inhibits the production of leaves, fruits, or seeds, and is harvested
Control of phytopathogenic fungi is significantly less economical as crop quality and yield can be reduced
Is important. Most crops use agricultural fungicides or fungicides.
Although treated, fungal damage to agricultural crops is typically millions of dollars annually.
Bringing lost income to the agricultural industry.
Current control measures for plant fungal diseases are varieties for improved fungal resistance
Breeding, cultivation control, or toxicity to pathogens or the manifestation of disease
Or the application of an otherwise antagonistic compound or organism.
These approaches have various problems that limit their effectiveness. For example,
Genetic resistance is often not sufficient in the desired commercial variety, while
Cultivation methods such as canopy management and reduced planting density are labor intensive.
It is labor intensive and has limited effectiveness. Controls fungal disease in plants
The application of synthetic fungicides for medicine can be expensive and has been associated with health risks.
Was.
The constant economic damage paid by phytopathogenic fungi is
Suggests the need to develop new and more effective approaches to prevent infection. Sa
Furthermore, these requirements are met without significant harmful side effects on plants and the environment.
Strictly restrict cultivation and growth conditions, or
Without any need for expensive chemical treatments.
Should be.
Summary of the Invention
The present invention relates to a new strain of Bacil, referred to herein as B. subtilis strain ATCC No. 55614.
Based on the discovery of lus subtilis. This strain inhibits the growth of plant pathogenic bacteria and fungi.
Effective against harm. The present invention also provides a culture of B. subtilis strain ATCC 55614, an isolate thereof.
The supernatant obtained from or the biologically active extract thereof to the plant or its environment.
Thereby protecting the plant from fungal or bacterial infections.
In one aspect, the invention relates to a biological culture of B. subtilis strain ATCC 55614.
Related. Various embodiments include bioactive extracts, isolates of B. subtilis strain ATCC 55614
And a composition comprising one or more of the foregoing. This group
The adulteration of B. subtilis strain ATCC 55614 in impure or biologically pure form
And is effective for inhibiting fungal and bacterial growth. One feature
In certain embodiments, the composition is for inhibiting the growth of Botrytis cinerea.
It is effective for In yet another embodiment, the composition is for the growth of Fusarium.
It is effective to inhibit.
The present invention also provides a method for producing a B. subtilis extract having antimicrobial activity.
About. In one particular embodiment of the method, the extract is isolated from a bacterium.
Extracting the cell culture medium of the product ATCC 55614 to produce a crude extract, the crude extract
Separating the separated fractions on a solid support to produce separated fractions.
Screening for bacterial or antibacterial activity, and pooling active fractions
To be isolated. In yet another aspect, the invention relates to Bacillus s
ubtilis strain ATCC 55614, or a composition comprising a supernatant or extract thereof, in a plant or plant.
Protects plants from fungal or bacterial infection by applying to their environment
Provide the law.
In one embodiment, the infectious of a plant susceptible to a fungal or bacterial disease
Surface is coated with Bacillus subtilos strain ATCC 55614, its supernatant or extract
. Therefore, the present invention relates to Diplodia, Drechslera, Fusarium, Geotrichum, Scle
rotinia, Sclerotium, Erysiphe, Podosphaera, Uncinula, Puccinia, Plasmopara
And infections caused by various phytopathogenic fungi such as Stemphylium
Methods for protecting plants are provided.
In yet another embodiment, a Botrytis cinerea or Fusarium infection in a plant
Are provided. A related embodiment is a Bacillus subtilis strain ATCC
By applying a composition comprising 55614 or an extract thereof to a plant or its environment
Thus, methods for inhibiting hyphal growth and B. cinerea or Fusarium
And methods for inhibiting the formation of sclerotia. Also, B.cin
A method is provided for inhibiting the germination of conidia of erea or Fusarium.
The method of the present invention relates to fruit plants, vegetable plants, flowering plants, and related plants.
It is useful for protecting harvested crops from fungal or bacterial infection.
These and other objects and features of the present invention are described below in conjunction with the accompanying drawings.
It will be more fully understood when reading the detailed description of the invention.
BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
FIGS. 1A and 1B show PDA plates containing only B. cinerea (FIG. 1A; negative).
Control), and P containing B. cinerea in combination with the B. subtilis isolate ATCC 55614.
It is a computer-generated photograph of a DA plate (FIG. 1B).
2A and 2B show conidia germination on control PDA plates (FIG. 2A)
Germination on PDA plates containing streaks of B. subtilis ATTC 55614 (
FIG. 2B shows a computer-generated micrograph of FIG. 2B).
FIGS. 3A and 3B show the harvest of the variously treated fruits (shown) 1, 2, and 3.
Diseased fruit at harvest (FIG. 3A) and 95% RH at 3 and 3 (x-axis)
Below, the diseased fruit after storage at 40 ° C. for 7 days (FIG. 3B)
The percentage of total harvest weight (y-axis) is shown.
FIGS. 4A and 4B show the harvested fruits 1,2, and 4 with various treatments (shown).
And 3 (x-axis) healthy fruits at harvest (FIG. 4A) and under 95% RH
4 shows the weight (y-axis) of healthy fruits (FIG. 4B) after storage at 40 ° C. for 7 days.
Figures 5A and 5B show Fusarium sp. And commercial biological controls, respectively.
PDA play with MYCOSTOP (Streptomyces griseoviridis61 strain)
And PDA plated with Fusarium sp. And B. subtilis strain ATCC 55614
It is a computer-generated photograph of the plate.
Detailed description of the invention
I.Definition
"B. subtilis strain ATCC 55614" is a variant and variant thereof, especially soil or air.
Pathogenic fungi from the division Dcuteromycota (eg,
For example, mutants and variants effective to inhibit the growth of Botrytis sp.).
The microorganism, B. subtilis strain ATCC 55614, is a plant of B. subtilis strain ATCC 55614.
Pure in combination with other materials that do not substantially interfere with the inhibitory properties of the pathogenic fungal disease
Or in the form of a biologically pure culture.
"Biologically pure culture" is usually found in soil where microorganisms grow.
And / or (ii) other materials from which the microorganisms are isolated.
Means no culture of microorganisms.
The term "culture" refers to the propagation of an organism on or in various types of media.
"Whole broth culture" means a liquid culture that contains both cells and media. "
`` Supernatant '' refers to cells grown in the broth that have been centrifuged, filtered, sedimented, or otherwise purified.
It refers to the liquid broth that remains when removed by means known in the art.
As used herein, a "biological control" refers to a second biological organism.
Is defined as the control of pathogenic organisms by the use of Biological control
A known mechanism of root rot by competing for fungi to gain space on the root surface
Contains intestinal bacteria that control it. Bacterial toxins such as antibiotics control pathogens
Has been used to troll. This toxin can be isolated and directly
Or the bacterial species can be administered, thus producing the toxin in situ.
To achieve.
The "biologically active" extract of B. subtilis strain ATCC 55614 is
An extract having antimicrobial properties of i.e., capable of inhibiting the growth of microorganisms.
B. subtilis strain ATCC 55614 inhibits both bacterial and fungal growth.
B. subtilis strain ATCC 55614 or the active compound produced thereby
An `` inhibition amount '' is at least about 50% as compared to microbial growth on untreated plants.
An amount sufficient to suppress the growth of plant pathogenic microorganisms. Preferably, this microbial control
Dosage should reduce about 60% to 80% of fungal or bacterial growth on untreated plants.
Sufficient and subject to various factors such as soil conditions, climate, plant types, cultivation conditions, etc.
Dependent.
An “effective amount” is an amount sufficient to effect beneficial or desired results. Effective dose is
It is administered in one or more administrations. In terms of treatment and protection, an “effective amount” is
Or alleviate, ameliorate, stabilize, reverse, slow down, or progress the state of the bacterial disease
It is enough to delay.
As defined herein, a plant may be a single plant, either before or after harvest.
Contains any and all parts of the plant, i.e., including the root system, shoots,
Includes stems, nodes, internodes, stalks, leaves, flowers, fruits, etc. Plants are also derived from one plant
It is meant to include any cells, ie, plant seed, pollen, progag (prog
agule), and embryos, as well as undifferentiated tissues (such as callus).
"Flowering plant" means any angiosperm. Examples of angiosperms include ornamental plants,
And wheat, corn, beans, rice, oats, potatoes, and soybeans.
Which includes almost all plants that have been planted for agriculture.
"Ornamental flowering plants" include orchids, petunias, zinnias, asters, begonias,
Includes flowering ornamental plants such as ranium, lilies, African violets, and roses
Means
"Fruit plants" include strawberries, raspberries, grapes, tomatoes, pepper, and cucumber.
Uri, pumpkin, melon, cantaloupe, watermelon, apple, peach, plum, neck
Tallinn, pear, antelope, cherimoya, banana, avocado, currant, oyster
Produces fruits such as papaya, mango, guava, and kiwifruit
Plants.
A "vegetable plant" is a plant that produces vegetables; examples of such plants are beans, beans,
Carrots, carrots, potatoes, spinach, celery, broccoli, cauliflower
, Cabbage, and lettuce.
II.B.subtilis Isolation and identification of strain ATCC 55614
The present invention provides a unique strain of B. subtilis, a broad spectrum of bacteria and filamentous and
A good spore-forming agent with strong antifungal and antibacterial properties against non-filamentous fungi
Based on the discovery of a temper flagellated bacterium. Isolation and identification of B. subtilis strain ATCC 55614
Is described here.
A.B.subtilis Preliminary screening of source and antifungal activity of strain ATCC 55614 G
The microorganism of the present invention, i.e., the Bacillus subtilis strain, can be obtained from soil or a plant host.
Can be obtained. Preferred sources of this bacterium are rhizosphere soil from raspberry plants or
Root tissue. One particular preferred plant host is a cultivar of strawberry.
It is a cultivar variety me car (cv Meeker). By way of example, the Bacillus described herein
Bacterial samples for antifungal screening, leading to the discovery of unique strains of
And isolation is provided in Example 1.
Once a plant host and / or soil sample has been obtained, it is associated with the sample (as
The sociated bacteria are isolated and cultured as follows. Typically, the sun
Wash the pull with sterile water and soak in phosphate buffered saline (PBS) solution, or
Surface sterilize. When bacteria are obtained from plant tissue, this tissue is typically
Streak and typically streak on an agar medium using a wire loop.
Many different common agar media can be used to culture this bacterium. This agar
Examples of culture media include nutrient glucose agar (NDA; Difco, Detroit, MI), yeast extract
Kistulose calcium carbonate, nutritive broth yeast extract agar (NBY), and quin
Medium agar (KB), potato dextrose agar (PDA)
The method is provided in Schaad (Schaad, 1988, p. 3). Typically, the colony
-Appears on the medium in about 1-5 days.
These colonies are then assayed for antifungal and antibacterial activity and
A colony producing a compound having a biological activity is identified. Many preliminary screenini
Any of the screening assays can be used to determine antifungal activity on bacterial colonies.
Can be. One such upgrade, referred to herein as the streak test.
Say first stripes a single colony of bacterial isolate on a suitable agar medium, such as PDA.
Do by doing. Incubate the sample for about 2-5 days, then
The fungal pathogen of the turf (plug) is added to the previously incubated culture,
Add at a fixed distance. The resulting culture is then transferred to the area where pathogen growth was inhibited.
Inspect for One representative fungal pathogen from which isolates can be screened is
And Botrytis such as Botrytis cinerea. Antifungal activity by spot test etc.
Further examples of fungal pathogens whose sex can be preliminarily assessed are Fusarium, Diplodia, Drec
hslera, Fusarium, Geotrichum, Sclerotinia, Sclerotium, Erysiphe, Podosph
Including aera, Uncinula, Puccinia, Plasmopara, and Stemphylium.
As an example, the results of screening bacterial isolates obtained as described above, B. cine
Several isolates capable of inhibiting hyphal growth of ra were initially identified (Example 2). Exams
Potato dextrose agar (PDA) and 25% trypsin digested soy agar (TSA)
On two different media. Of the 1211 bacterial isolates tested,
B. cinerea bacteria at least 50% compared to B. cinerea growth under roll conditions
Twelve were identified as inhibiting thread growth.
Assess each antagonistic effect of 12 isolates against another fungal pathogen, Fusarium sp.
In a further screening experiment, which inhibits the growth of B. cinerea
Only one of the identified isolates severely restricted the growth of Fusarium sp.
The ability to severely inhibit the growth of B. cinerea on both PDA and 25% TSA medium.
ATCC 55614 strain based on its ability to effectively inhibit the growth of Fusarium and Fusarium
This isolate was selected for further evaluation. Related in vitro screens
The results of the ning assay are described in Examples 2 and 3. Results presented there
In summary, the ATCC 55614 strain was compared to untreated controls in PDA and
About 70% inhibits the growth of the fungal pathogen Botrytis cinerea on both TSA and TSA media
Was effective.
Used to identify isolates that are effective at inhibiting the growth of various pathogenic fungi
Another screening assay that can be used is spot testing or overlay
) Test (Gross and Devay, 1977; Gross et al., 1977). When performing an overlay test
Transfer cells from a single colony to an agar-containing plate (eg, PDA) as described above
Spot and incubate. Next, the colonies are typically
Remove with a bub and plate the plate for a long time to kill the remaining bacterial cells.
Exposure to lume vapor (eg, 20 minutes), followed by emission of chloroform vapor. Anti
Plate a spore suspension of fungal pathogen to identify isolates with fungal activity
Overspray and then inspect areas where fungal pathogen growth is inhibited. Spot
Typical fungi for which antifungal activity can be preliminarily evaluated, such as in
ytis, Diplodia, Drechslera, Fusarium, Geotrichum, Sclerotinia, Sclerotiu
m, and Stemphylium. Bacterial isolate targeted
Slows, improves, stabilizes, reverses, slows, or slows the growth of phytopathogenic microorganisms
And preferably compared to the growth of the microorganism in the absence of bacteria.
If at least about 50 percent of the fungal or bacterial disease state progression is
It is thought to antagonize the growth of certain microbial pathogens.
Identify active cultures (eg, isolate ATCC 55614) in spot tests
After doing so, the bacterial strain is then further characterized. Many diagnostic tests described in Example 4
The bacterial isolate ATCC 55614 was characterized as Bacillus subtilis. Bacteria
Diagnostic tests for determining the identity of an isolate are described generally below.
B.B.subtilis Characteristics of ATCC 55614 stock
Bacteria belonging to the species B. subtilis have functions of many features and are described by Schroth et al. (1983).
And Schaad (1988) and are described in detail in B. subtilis strain ATCC 55614.
To represent.
The functioning of the features of B. subtilis is briefly described below.
1.LOPAT test. LOPAT test (Levan formation, oxidase test, potato rotting ability
, Arginine dehydrolase production, and tobacco sensitivity) (Schaad, 1988)
Useful for determining many identifying characteristics of bacterial isolates. Belongs to the species B. subtilis
Bacteria generally exhibit LOPAT characteristics as described in Schaad.
2.Further diagnostic tests. Once the isolate has been preliminarily identified as B. subtilis
(Ie, by the LOPAT test), as described in Schaad (1988).
Isolate further diagnostic tests with conventional diagnostic test protocols common in the art
By doing so, reliable identification is performed.
Typically, a secondary test is then performed, where the results are isolates utilizing a particular substrate.
Or form a specific product. By way of example, the isolate ATCC 5
(This includes 95 different assays that identify a wide range of intestinal, non-fermentative, and gram-negative bacteria.
(Provides a standardized microtest method using a test). My
The Cloplate test method uses a pre-selected panel of different carbon sources in bacteria.
Test the ability to utilize or oxidize (GN MICROPLATE INSTRUCTIONS FOR
USE, BIOLOG, Hayward, CA, as described in September 1993).
Based on these test results, as described in Example 4, the bacterial isolate ATCC 5
5614 was identified as B. subtilis. B. subtilis ATCC 55614 is American Type Cul
Nature Collection (ATCC), 12301 Parklawn Drive, Rockville, MD 20852
And has been assigned the following name, ATCC 55614: Contracted on September 21, 1994
Received by the International Depositary Authority on the day.
3.Effects on fungal-induced disease symptoms.Experiments performed in support of the present invention show that B.su
btilis strain ATCC 55614 not only inhibits the growth of vegetative mycelia, but also
(See Examples 3 and 4, respectively)
5).
Exemplary in vitro results shown in column 2 (range number) of Table 2 of Example 5
As a reference, the absolute number of sclerotia of the sample treated with B. subtilis strain ATCC556l4 was untreated.
From the absolute number of control samples (no bacterial treatment). Third
The average value in the column indicates that the ratio is lower than that of the control sample lacking the bacterial antagonist.
When compared, about 75-80% reduction in sclerotia growth was observed in B. subtilis strain ATCC 55614.
Observed in the treated samples.
To determine if this reduction was simply due to reduced vegetative mycelium growth
In addition, data were calculated as the ratio of mycelial growth to the number of sclerotia. Processing sump
If the decrease in bacterial sclerotia is simply the result of a decrease in the number of mycelium, control and B
. The ratio with the subtilis strain treated sample is expected to be similar. Column 5 of Table 2
According to the average values shown in the above, the ratio of the treated samples is greater than that of the corresponding control.
Is also big. This result indicates that for a given number of mycelia (smaller denominator), the sclerotium
Less, and therefore a larger overall ratio compared to the control
Value. These results indicate that the Bacillus isolate of the present invention inhibits the growth of vegetative mycelium.
Not only for B. cinerea but also for inhibition of sclerotium formation
.
In addition, the B. subtilis isolate ATCC 55614 shows the exemplary results shown in Example 6.
As supported by conidia of fungal pathogens (eg, B. cinerea)
Effective against harm. Conidia produced by mycelium are the primary species in the field
It is a source of bacteria. Conidia (or spores) that land on or near the plant
Sprouts and the mycelium (which in turn produces conidiophores with conidia and provides fungal growth and
And lead to the development of the disease).
As detailed in Example 6, conidia from B. cinerea were isolated and
And used to prepare conidia suspensions. The suspension is B. subtilis ATCC 5561
4 to both agar plates with and without agar plates, then
Incubated. The extent of germination was then evaluated by light microscopy (FIG. 2A
And 2B). The results are summarized in Table 3. Micrographs and ratios shown in FIGS. 2A and 2B
When compared to the control sample, the presence of B. subtilis ATCC 55614
It can be seen that about 85% germination was inhibited.
III.B.subtilis Isolation of bioactive extract of strain ATCC55614
A.Separation of bioactive components
As discussed above, the compositions of the present invention comprise B. subtilis strain ATCC 55614, a culture thereof.
Product supernatant or extract thereof. Extract of B. subtilis strain ATCC 55614, or
Is isolated in a composition containing a biologically active extract produced by the isolate.
The product is typically at least partially purified from cellular components and is described in Section II above.
An extract having antimicrobial activity is provided as described.
The bioactive extract produced by B. subtilis strain ATCC 55614 generally comprises:
It is obtained as follows.
Typically, B. subtilis strain ATCC 55614 is potato dextrose broth, or
In Antibiotic Medium 3 (Difco Laboratories (Detroit, MI))
Grow for days. The culture medium is then added to a suitable solvent (eg, ethyl acetate, chloropho
, Acetone) to remove various contained substances and obtain a bioactive extract
You. The resulting bioactive extract can be combined with any of a number of common separation techniques, such as adsorption chromatography.
It can be further separated by chromatography. Chromatographic separation
Suitable solid support materials include gel filtration supports such as DEAE, C-18 for reverse phase applications
And XAD type non-ionic supports. The collected fraction has antifungal activity
Is assayed, for example, by the spot test described above. Then physiological activity
The active fraction can be stored and concentrated to a dry form.
The resulting semi-purified preparation containing the bioactive ingredient is then, for example, topically applied.
And can be used directly to treat fungal or bacterial infections (eg, in plants).
To inhibit fungal or bacterial growth).
IV.B.subtilis Composition containing strain ATCC 55614
A.Antifungal formulation
The composition containing B. subtilis strain ATCC 55614 provides (i) a phytopathogenic disease control property of the isolate.
No adverse effects or adverse effects on the health of the target plant or surrounding environment
Impure (eg, culture broth) in combination with other substances that do not give
In (ii) biologically pure culture, (iii) supernatant, or (iv) extract
And may include isolates. The composition comprises a mutant and modified version of B. subtilis strain ATCC 55614.
Variant bioactive ingredient or mixture thereof, substantially equivalent to B. subtilis strain ATCC 55614
Or certain variants exhibiting improved phytopathogenic disease control properties beyond that
And variants. To prepare such a composition, Bacillus subtilis
Strain ATCC55614 is grown using the conventional techniques described above. Culture of B. subtilis
Can be performed in nutrient media, either liquid or solid, at a temperature of about 22 ° C to 30 ° C.
If a limiting amount of microorganisms is desired, surface cultures and bottle cultures
Can be used.
Microorganisms typically comprise a source of carbon (eg, assimilable carbohydrate), a source of nitrogen (eg,
(Nitrogen compounds) or proteinase substances.
Typical carbon sources include glucose, brown sugar, sucrose, starch, lactose, etc.
. Typical nitrogen sources include yeast, soy flour, corn flour, and solid milk.
I will. Trace elements (eg zinc, magnesium, cobalt, iron)
Can be added to the fermentation medium.
When large numbers of microorganisms are required, plant inoculants in nutrient broth cultures are generally
Is a broth culture with an aliquot from, for example, soil, root tissue or slope culture
And aseptically transferred to large containers, or tanks
It is.
Bacillus used herein in plant treatment ingredients for certain applications
The optimal amount of subtilis strain ATCC 55614 endospores can be readily determined by one skilled in the art.
. In general, the active ingredient portion of the composition of the present invention will comprise the endospores of Bacillus subtilis.
From about 0.001% to about 50%, and preferably from about 0.01% to about 30% by weight.
Possess
obtain.
The compositions of the present invention may comprise one or more biologically inert components (eg, a carrier material).
Quality (eg, talc, gypsum, kaolin, attapulgite, wood flour) and / or
Or binders (eg, ethylene glycol, mineral oil, polypropylene glycol,
Polyvinyl acetate), nutrients and plant growth hormone).
Antimicrobial component is powder, aqueous, flowable, dry flowable, or granule-adapted
Can be formulated into various formulations including: The composition may also be microencapsulated
You. Generally, the powder formulation is dried with any carrier and / or other additives.
Prepared by mixing with the ingredients until a homogeneous mixture is formed. Use
If used, the binder is then added and the whole is present in the composition.
It can be mixed again until qualitatively uniform.
For example, the liquid former may be an organic solvent such as xylene, methanol, ethylene glycol.
It may include coal and mineral oil. An additional component is a surfactant such as dodecyl
Calcium benzenesulfonate, polyglycol ether, ethoxylated alkyl
It may include phenol or alkylaryl sulfonate. Or liquid processing
The compost can be an aqueous-based suspension. Such formulations typically contain 1 ml of aqueous
About 10 per carrier6~Ten9Colony forming unit (CFU) of B. subtilis strain ATCC55614
Including. In addition to the water content, the aqueous carrier may also be
Such waxes may be included.
For granule applications, the carrier can be inorganic or organic. Typical
Examples are attapulgite, montmorillonite, bentonite, wood flour, starch,
Examples include cellulose and bran. The formulation also helps maintain the integrity of the granules.
Such as mineral oil, lignosulfonate, polyvinyl alcohol or sucrose
It may contain various binders.
Further, the compositions of the present invention may be combined with one or more additional fungicidal or pesticidal agents.
Can be used. Illustrative insecticides for inclusion in the composition include, for example, organic chlorinated
Compounds such as lindane (1,2,3,4,5,6, -hexachlorocyclohexane (γ isomer
Body)); organic phosphorus esters such as diazinon (0,0-diethyl 0-2-isopro
Pill-6-methylpyrimidin-4-yl phosphorothioate), isazophos (isaz
ofos) (0-5-chloro-1-isopropyl-1H-1,2,4-triazol-3-yl-0,0-die
Tyl phosphorothioate), thiofanox (1- (2,2-dimethyl)
1-methylthiomethylpropylideneaminooxy) -N-methylformamide)
Carbamates such as carbofuran (2,3-dihydro-2,2-dimethylbenzo)
Furan-7-ylmethyl carbamate), mercaptodimethu (mercaptodimethu)
r) (3,5-dimethyl-4- (methylthio) phenol methyl carbamate), benzyl
Ocarb (2,2-dimethyl-1,3-benzodioxol-4-ylmethylcarbamate)
: Repellents such as anthraquinone, thioanthraquinone, benzanthrone, di
Ram (bis (dimethyldithiocarbamate) zinc) and diphenylguanidine
It is.
Generally, the endospore component of Bacillus subtilis ATCC 55614 of the composition of the present invention comprises about
For periods up to 36 months, at least about its original viability after storage of the composition
Typically maintain 50 percent, and preferably at least about 70 percent
.
B.How to prevent fungal or bacterial growth
The method of the present invention provides an effective amount of a biocontrol composition described herein for a plant.
Use. This composition is used for either field or post-harvest applications
I can do it. The composition may be applied to any part of the plant, including its leaves, fruits, root system.
You. Alternatively, it can be used as a seed dressing. When used as a seed dressing,
The composition generally comprises from about 125 grams to about 2000 grams per 100 kilograms of seed.
In percentage, preferably about 250 to 750 grams per 100 kilograms of seed
And applied to sowing.
One approach to preventing fungal or bacterial growth in plants
And B. subtilis strain ATCC 55614 is resistant to fungal or bacterial
It is used to coat infectious surfaces of sensitive plants. Stations like this
For point-of-care applications, this isolate was prepared as described above in liquid (for spray application).
), As a spray, or with a powder (to spread on infectious plant surfaces)
It is typically prescribed for either. Alternatively, the strain is a plant fungal disease
For overall processing, it can be used for uptake by the root system. In this case
,
The isolate is typically formulated as a granule, usually for convenience of application.
Granule formulations are typically activated by the application of water and the release of the active compound is
Typically, it occurs over an extended period of time, such as 2 to 12 weeks. In the example below
As can be seen, the plant protection composition according to the invention is useful for phytopathogenic fungi, in particular Botryt
is, Phytophthora. Pythium. Rizoctonia. Alternaria. Monilinia and Fusari
It shows strong protection against um and also against the gram-negative bacterium Erwinia.
According to another aspect of the present invention, a fungal or bacterial resistant transgenic plant is
A method for forming is provided. Transgenic plants are B. cerevisiae. subtilis strain A
Includes chimeric genes corresponding to genes that are attributable to the antagonistic phenotype of TCC 55614.
A chimeric gene is a plant-compatible protein that is effective to drive the expression of the chimeric gene.
A fungal or operable plant cell that is operably linked to a motor and transformed.
Is effective in conferring resistance to bacterial pathogens (e.g. Botrytis, Fusarium)
Encodes a unique product.
In short, in performing this method, B. subtilis strain ATCC 55614
Loci resulting from the antagonistic phenotype of subtilis mutagenesis
Identified first. Prior to mutagenesis, B. Wild type B. antagonizes the growth of cinerea subtili
The ability of s strain ATCC 55614 is confirmed. Then, B. Subtilis mutagenesis is standard
This is performed according to the protocol. Following mutagenesis, the mutant is essentially as described above and
As described in Example 2, the ability to inhibit vegetative mycelium growth was assessed.
Essay. Then, B. putative deficiency in antagonism to cinerea
The mutant is subtilis used to identify loci that contribute to the antagonistic phenotype of ATCC 55614.
Used.
Upon identification, cloning, and sequencing of the gene, the transgene was then
It can be used to form transgenic plants. Where the transgene
Expression confers plant resistance to fungal pathogens (e.g., Botrytis, Fusarium)
It is effective in doing. In addition, the transgene is According to subtilis strain ATCC 55614
Prokaryotes that form recombinant organisms capable of producing the above-described antifungal compounds that are secreted
Or eukaryotes.
V.Use
Experiments performed in support of the present invention are described in subtilis strain ATCC 55614 is phytopathogenic
Fungi (Botrytis, Phytophthora, Pseudomonas, Erwinia, Alternaria, Trichoder
ma, Monilinia, Puccinia, Rhizoctonia, Phythium and Plasmopara and Fusa
rium) (including but not limited to rium);
It is effective in preventing the development of plant diseases associated with these pathogens.
And demonstrate.
This biologically active strain can be used for seedling and root rot, vascular wilt, or
Any disease caused by an attack of one of the fungal or bacterial plant pathogens
(Eg, Table 13).
The composition according to the present invention comprises: strawberry and raspberry gray mold, grape bunch rot, beans
Moldy rotten, lettuce, of vegetables like radish, sugar beets, carrots, and cucumber
Terminal rot of pepper, tomato and pumpkin, dry eye rot of apple
And many like begonias, geraniums, lilies, African violets and roses
To prevent Botrytis-related diseases, such as gray mold and blight of ornamental plants
Useful. The composition also includes tomato, pea, banana, and cotton
Used to prescribe Fusarium-induced vascular closure wilt, such as wilt
Can be
The compositions and methods of the present invention can be used to convert gray mold to Canby, Chilcotin, Amity and
And can be used to protect commercial raspberry varieties such as Willamette. this
These varieties are particularly susceptible to gray mold damage caused by Botrytis
. Similarly, the compositions and methods described herein can be used to treat gray mold, e.g., Chandler.
Protects the commercial value of strawberries susceptible to attacks by Pajaro, Pajaro and Selva
Can be used to
As an example, a greenhouse test performed in support of the present invention (Example 7) cinerea
Reducing greenhouse-grown strawberry (cv Pajaro) loss by resulting gray mold
In B. The efficacy of subtilis strain ATCC 55614 was revealed. Details of this study
, Are briefly summarized below.
In performing the tests described in Example 7, B.I. Strawberry plant inoculated with cinerea
The products were subjected to different treatment regimes. This treatment removes (i) strawberry Botrytis fruit mold.
Rovral 50 VP, a commercial fungicide used to control, (ii) potato
Strauss broth, (iii) B.I. subtilis strain ATCC 55614, and (iv) a series of untreated
Five foliar treatments of the control were included. Treat plants (including flowers) before inoculation
Was.
The test results were calculated based on the number of healthy fruits, the weight of healthy fruits recovered, and the weight of diseased fruits.
And many factors, including the percentage of total recovered weight that contributes to diseased fruit
Was evaluated based on Considering the results provided in Tables 4, 5, 6, and 7, B
. Subtilis leaf treatment with a composition containing strain ATCC 55614 comprises treatment and untreated (
Control) For fruit, disease disease expressed as a percentage of total recovery
Effective in controlling fruit loss by gray mold, as indicated by fruit quality
Was. Further, B. Treatment with subtilis strain ATCC556l4 yields healthy strawberry fruit
High (ie, weight) did not adversely affect.
The antifungal compositions described herein may also be used to prevent gray mold infection.
, White Riesling and Pinot Noir, Chardonnay, Zinfandel, and Cheninb
It can be applied to grape varieties such as lanc. All of these varieties are B. cinerea (Psch
eidt, 1990,1991,1993 PACIFIC NORTHWEST PLANT DISEASE CONTROL HANDBOOK; E
nglish et al., 1989; Gubler et al., 1987).
Experiments performed in support of the present invention also demonstrate that the Bacillus isolate of the present invention
Propagation of hyphal hyphae, and (ii), for example, B. cinerea (Examples 3 and 5, respectively)
It is effective in inhibiting both sclerotium formation by A.
B. cinere in long-lived perennial crops such as grapes and raspberries
One component of the disease cycle of a is the production of fungi that overwinter on the dead debris. Fungus departs in spring
It sprouts and initiates a new growing infection (Weller, 1988). Therefore, B. subtilis strain A
Application of a composition containing TCC556l4, an extract or a biologically active metabolite thereof,
Reduce the source of overwintering inoculum in necrotic or senescent tissue
Can be used for
Another important component of the disease cycle of B. cinerea is the production of conidia. Conidia
Serves as the main source of inoculum under outdoor conditions. Actually implemented in support of the present invention
The test is subtilis isolate ATCC55614 also inhibits conidia germination of B. cinerea
(Example 6). By inhibiting conidial germination
The compositions and methods described herein reduce botrytis-related losses.
Can be used as a preventive measure.
Due to its effectiveness in inhibiting conidial germination, antifungal compositions also
plant pathogenicity, a member of the ta and Deuteromycota classes (Fungi imperfectl)
It can serve as a control for different genera of fungi. Typical genus is Vert
icillium sp., Fusarium sp., Macrophomina sp., Thielaviopsis sp., and
Includes fungi that are causative agents of downy mildew pathogens.
In addition, B. Antifungal composition comprising an extract produced by subtilis strain ATCC 55614
In other words, disseminated disease embryos are conidia, such as Aspergillus sp., Histoplasmasp.
And Tineas sp. For the treatment of human fungal diseases.
The following examples illustrate but do not limit the invention in any way.
Materials and methods
Where indicated, chemicals and reagents (eg, potato dextrose cold)
Heaven (PDA), potato dextrose broth (PDB), trypsin soy agar (TSA),
And malt extract agar (MEA)) were obtained from Sigma Chemical Company, St. Louis, MO.
Was.
A.Fungal culture
Pure culture of Botrytis cinerea (B. cinerea) is available from American Type Culture Col.
lection (ATCC; Rockville, MD; accession number 11542) and 25 ° C on a PDA
Maintained at
Example 1 Collection / isolation of new bacterial strains
Bacteria were harvested at the strawberry plant at Washington State University-ARS (Vancouver, WA).
(Cv. Meeker) was isolated from rhizosphere soil and root tissue.
Soil as well as root material were placed in test tubes. 5 volumes phosphate buffered saline
(PSB, pH 7.3; Wollum, 1982) was added and the tubes vortexed for 1 minute. Rare
A series (10-1From 10-8To) were made using PSB. 10011 of each dilution, PD
Plated in Petri dish containing A (ATCC MEDIA HANDBOOK, 1984). Proliferate plate
Incubated at 20 ° C. using 16 hours light length in the chamber.
Example 2 Screening of bacterial isolates for antifungal activity
Single colony of bacterial isolate in 100 mm 15 mm Petri dish (plate) containing PDA
Was streaked in a straight line of about 12 mm from the edge of. The plate inoculated with the streak was used in Example 1 above.
For 2 days in a growth chamber. 2 days incubation
After that, a 5 mm plug of mycelium of B. cinerea continuously grown on the PDA was
For the plate, added about 55 mm from the edge of the bacterial streak closest to the center of the plate
. To assess the growth of B. cinerea in the absence of bacteria, a control lacking bacterial streaks
Troll plates were similarly seeded. All plates as in Example 1 above
Incubated.
Each bacterial isolate was first tested twice for its ability to inhibit the growth of B. cinerea.
Identify putative antagonist isolates, PDA plates and 25% trypsin soy agar (TS
Retested on plates containing A). First screenini with antifungal activity
Bacterial isolates identified, then 10 PDA of each PDA as well as 25% TSA
Using a replica plate of each relative, each isolate inhibits the growth of B. cinerea
Retested to determine performance.
Of the 1211 bacterial isolates tested for antagonism to the growth of B. cinerea
, 12 cell isolates compared B. cinerea growth under control conditions, B. cin
erea was identified as inhibiting mycelial growth by at least 50%.
Twelve isolates that showed growth inhibition of B. cinerea were at least partially
sp. was tested for its ability to inhibit growth. Introduce 5mm hypha plug of Fusarium sp.
Basically, using the inserted PDA plate for the antagonism test against B. cinerea
This was performed as described above.
Of the 12 isolates, only one (later B. subtilis strain, ATCC Accession No. 55614)
Designated severely restricted the growth of Fusarium. Based on in vitro test results
ATCC 55614 strain is a known commercially available strain for inhibiting the growth of Fusarium sp.
MYCOSTOP (Streptomyces griseoviridis strain 61)
It was equally effective.
The results are shown in FIGS. 5A and 5B.
Example 3 Effect of isolate on mycelial necrosis
Ability to severely inhibit B. cinerea growth on both PDA and 25% TSA plates
Of the 12 previous isolates for further analysis. This simple
The eluate was called isolate ATCC 55614.
The effect of the isolate on B. cinerea mycelium growth was assayed as described above and the results were
The results are summarized in Table 1 below. Antagonism of Botrytis determines the extent of fungal growth
And reported as distance from the agar plug containing the inoculum. table
As can be determined from 1, higher numbers indicate a greater degree of fungal growth and
And a lesser degree of antifungal activity.
table 1 Botrytis cinerea In vitro antagonism of proliferation 1 1.a. Growth assayed 7 days after seeding 5 mm mycelial plug
b. Growth conditions = 20 ° C, 16 hours light period
c. Average and SD calculated with n = 10
2. Mean is significantly different from control (α = 0.01), Dunnett's test.
The data shown in Table 1 shows that on the PDA and TSA plates,
This shows that the growth of B. cinerea was inhibited by 71.3% and 69.6%, respectively.
FIGS. 1A and 1B show PDA plates plated with B. cinerea and isolate ATCC 55614.
(Figure 1B) and a negative control plate containing only B. cinerea (Figure 1
The computer-made photograph of A) is shown. The image shows the application of a 5 mm hyphal plug from B.cinerea
Obtained after 14 days.
The maintenance of healthy B. cinerea hyphae was greatly affected by bacterial isolates. Mycelium
Necrosis is evident only after about 5 days, and the hyphae closest to the bacteria die and continue.
In a linear fashion, such as the necrosis of hyphae further from the bacterial streak.
Necrosis of the thread continues. In plates containing the isolate ATCC 55614, observed after 14 days
The growth of healthy mycelium with fluffy white characteristics of healthy B. cinerea mycelium (Fig.
It was always slight (about 3 mm).
Example 4 Isolate characterization and Species identification
The isolate identified above as having activity against B. cinerea is isolated from a plant pathogen
Further characterization using conventional methods for identifying bacterium (Schaad, 1988)
.
Specifically, the identity of the isolates was determined by GC-FAME analysis and Biolog Microtiter Syste
ructions for Use, Biolog, Inc., Hayward, CA, 1993).
Utilizing a preselected panel of different carbon sources or based on the ability of the isolate to oxidize. Anti
Unresponsive wells remained colorless; positive results are indicated by the appearance of purple
Processed using a computer software program and the purple well pattern
This program automatically cross-references a broad library of species.
You.
Based on these tests, isolate ATCC 55614 was isolated from Bacillus subtilis (B. subtili
s) was identified as an antifungal-producing strain.
B. subtilis ATCC 55614, a bacterial isolate, is available from American Type Culture Collecti.
on (ATCC), deposited at 12301 Parklawn Drive, Rockville, MD2085l, ATCC designated number
No. 55614 was assigned. The deposit was accepted by the ATCC on September 21, 1994.
Example 5 Sclerotium assay
The effect of B. subtilis ATCC 55614 on sclerotium production was also tested. PDA plate (fine
Seed with a 5 mm hypha plug containing B. cinerea as above, both with and without bacterial isolate
did. 21 days after seeding on PDA plates, sclerotia were counted.
From the observation that the sclerotium formation by B. cinerea was significantly reduced in TSA medium,
The experiment was not performed on TSA plates.
Sclerotium counting: Some reduction in the number of sclerotium counted in the assay
Due to the possible consequence of reduced vegetative mycelium growth,
The ratio was calculated for each condition.
The results of these studies are summarized in Table 2 below. Range exists on the plate
The column with the heading “Range” indicates the total number of sclerotia,
Represents the ratio of mycelial growth.
Table 2 Antagonistic effect on sclerotium proliferation 1 1. a.PDA plates with 5 mm mycelium plugs were counted 21 days after incubation.
Number of sclerotia
b. Growth conditions = 20 ° C, 16 days
c. Mean and standard deviation were calculated for n = 5.
2. The mean value is significantly different from the control in the Dunnett's test (α = 0.
01).
The data indicate that the bacterial isolate B. subtilis ATCC 55614 is a negative control
It shows that the number of sclerotia is reduced as compared with the Further, B. fungus by subtilis
Inhibition of nucleus production cannot be the result of reduced hyphal growth. Because in the sclerotia
The growth rate reached is between the negative control and B. significant between subtilis treatment
This is because there is a difference (for example, when comparing the values in the last column).
Thus, the in vitro assay described herein is based on B.C. subtilis ATCC 55614
Not only inhibits the growth of vegetative hyphae, but also Blocks sclerotium formation by cinerea
Has the ability to harm.
Example 6 Conidium assay
B. B. cinerea in another aspect of the disease cycle. effect of subtilis ATCC 55614
That is, the production of conidia). Conidia is one of the inoculants of the disease under farm conditions
Act as a secondary source.
In culture, B. cinerea on malt extract agar (MEA) for 5 days at 25 ° C for 12 hours
Grow long and then expose the plate to ultraviolet light (UV) for 3 days
Produced conidia (Leifert et al., 1993). The plate was then transferred to 10 ml
Submerge in heavy deionized water, and gently condense using a rubber policeman.
The conidia were removed by scraping the plate. Remove the liquid from the plate
Transferred with pets and filtered four times through two layers of cheesecloth. The resulting suspension is
Vortexed for hours to separate conidia into individual breeders. 1 ml of double deionized water
The concentration of the conidia is determined using a hemocytometer and the suspension isFiveConidia / m
Diluted to achieve a concentration of l.
Plate 10 μl conidia suspension (approximately 1000 conidia) on PDA plate,
Incubate at 25 ° C. for 12 hours in the dark. Another 10 μl of the suspension was subti
lis
ATCC 55614 streaks were plated on PDA plates grown for 2 days. Conidia
The suspension was placed 1 cm away from the bacterial streaks and incubated similarly.
Germination was assessed after 12 hours incubation at 28 ° C. in the dark. Pre
The conidia were observed under a light microscope (100x), and 100 conidia were transferred to each plate for germination.
Was evaluated. Exemplary micrographs of conidial germination obtained for this experiment
Shown in FIGS. 2A and 2B. The image in Figure 2A shows conidia on a control PDA plate.
Shows complete germination. The image in FIG. 1cm from the subtilis streak culture
Fig. 3 shows an example of inhibition of germination of conidia placed apart.
The results of these experiments are summarized in Table 3 below.
Table 3 Conidium germination assay 1 1. Approximately 1000 conidia are placed on potato dextrose agar and
The roll was placed 1 cm away from the streak two days ago. Plate at 25 ° C
Incubated overnight. 100 conidia per plate are used for conidia germination
Assayed at random. The experiment was repeated five times.
The results in Table 3 show B. cinerea inhibits conidia germination subtilis ATCC 55614
Shows efficacy.
Example 7 Greenhouse testing
Greenhouse test due to gray mold caused by Botrytis cinerea,
Bacillus subtili in controlling the loss of greenhouse grown strawberries (cv. Pajaro)
s Performed to determine the efficacy of ATCC 55614.
B. The efficacy of subtilis ATCC 55614 was compared to: (i) foliar application of PDB only (
Negative control), and (ii) Rovral 50 WP ("IPRODIONE"; Rhone-P
olenc, Paris, France) (commercially available, Botrytis fruit mold on strawberries)
Are widely used to control fungicides).
A.Strawberry cultivation
Strawberry plant (cv. Pajaro) roots from BHN Research (Watsonville, CA)
Got it as a head. Put the plants in 6 plastic pots (1 plant / pot), and
Filled the pot with BlackGold 100% organic soil (BlackGold, Inc., Hubbard, OR)
. Water the plants, regularly fertilize Peters 20:20:20 chemical fertilizer, and 18 hours light /
Cultivated under a 6 hour dark cycle.
B.Bacterial culture
B. subtilis ATCC 55614 single colony, PDB (1 liter / flask)
Used to inoculate two 2L flasks containing Transfer the flask to a rotary shaker
And grown at 225 rpm for 48 hours at 28 ° C. The cell density was determined using a spectrophotometer.
It was measured by absorbance at 600 nm. Based on this reading, culture was-8Fine
Adjusted with PDB to a final cell density of vesicles / ml.
C.processing
Treatments were (i) Rovral 50 VP with 1.5 1b / 100 gallon water, (ii) untreated (control
), (Iii) PDB only, or (iv) P.B. subtilis strain ATCC 55614 (5 × 10-8) CFU / m
l Includes foliar application.
By spraying the plant with a hand sprayer comprising one of the above compositions,
Was administered. Plants were sprayed and drained (about 75 ml / plant). Processes (i) to (iv) were tested
Was applied 5 times during. The first treatment is at 10% flowering, and the next four are two weeks thereafter
Performed at intervals. Fifth treatment applied one day before first harvest
.
D.B . Artificial greenhouse sowing of strawberry plants using cinerea
Plants were treated with B.I. cinerea 4 × 10-3Conidia / ml suspension (about 75 ml / plant
) And inoculated by draining. The first spray, the first flowering
Dosing on the day observed, and the next two doses at two week intervals thereafter
did.
E. FIG.harvest
Ripe berries were harvested from all plants once a week for three consecutive weeks. the first
The harvest was after the last treatment.
F.sample size
The treatment was performed on "blocks" each consisting of 5 plants. And each place
Process four times (A, B, C, and D), resulting in 20 plants per treatment
Was.
G. FIG.Parameter evaluation
The following parameters were evaluated after each harvest: (i) healthy fruit number, (ii) healthy
Fruit weight (g), (iii) pathological fruit weight (g), and (iv) total yield due to pathological fruit
Percentage of harvest.
After evaluating the above parameters; add healthy fruit for individual plots
Placed in tic trays (so that the fruits do not come into contact with each other). Then, pull the tray
Covered with plastic wrap and stored at 4 ° C. for 7 days. 4 ℃, 95% relative humidity (RH)
Processing mimicked storage conditions in the wholesale / retail distribution network.
After storage at 4 ° C for 7 days, 95% RH healthy fruits are evaluated as described above for:
Done: (i) healthy fruit weight (g), (ii) pathological fruit weight (g), (iii) due to pathological fruit
Percentage of total harvest to make.
The following equation was used to determine the quota of total yield due to diseased fruit
.
H.result
Exemplary results of the greenhouse test are shown in Tables 4, 5, 6, and 7, and FIGS. 3A, 3B, 4A,
And 4B.
Table 4 shows the percentage of the total harvest attributable to (T = 0) pathological fruits at the time of harvest.
In 2, 3, and 3, the control fruit, Rovral or B. subtilis ATCC 5
Shown for fruit treated with 5614. These results are also shown graphically in FIG.
You. The Y axis in FIG. 3A is the disease of each of the three harvests (1, 2, and 3) shown on the X axis.
It shows the ratio of the harvest amount due to the target fruit.Table 4 Diseased fruit as a percentage of yield at harvest At the first harvest, Rovral and B.A. Pathological fruits treated with subtilis ATCC 55614
Actual average weight (and overall percentage) was significantly lower than control treatment
. At the second harvest, the data separated into two subgroups. Rovral and B
. Average weight of diseased fruit (and total percentage) from samples treated with subtilis
Indicates untreated (control) samples or samples processed with PDB only
Was significantly lower than the weight and percentage of diseased fruit from S. Significant within these two subgroups
No significant difference was seen. At the third harvest, the average percentage of diseased fruit is any other
Significant in samples treated with Roval than in samples treated with 3
Was low.
Table 5 below shows the control after storage at 4 ° C for 7 days under 95% RH (T = 7).
Fruit and Rovral or B. harvest of fruits treated with subtilis ATCC 55614
The percentage of total yield due to diseased fruit in 1, 2, and 3 is shown. these
The results are also shown graphically in FIG. 3B. In FIG. 3B, the Y axis corresponds to 3 shown on the X axis.
The percentage of yield attributable to diseased fruit at each of the 1st harvest (1, 2, and 3) is shown.
Table 5 Diseased fruit as a percentage of harvest after storage for 7 days (4 ° C, 95% RH) At the first harvest, the average weight of diseased fruit treated with Rovral or Bacilius
(And total percentage) are from the corresponding measurements of the control treated samples
It was significantly lower. In the second harvest, the disease treated with PDB and control
The average weight (and total percentage) of the offending fruit was Rovral or Bacillus treated
It was significantly higher than the corresponding measurement result of the sample. In the case of the sample inspected immediately after harvest
Similarly, the average percentage of diseased fruit from the third crop is the percentage of samples treated with Rovral.
Was significantly lower than samples that received any of the other three treatments. harvest
Immediately between the control and PDB treatments for both the fruit and the stored fruit analyzed
No significant differences were observed.
Table 6 below shows control fruit and Rovral or B. subtilis ATCC 5561.
For the fruit treated in 4 the harvest at harvest (T = 0) at harvest 1, 2 and 3
Display the weight of all fruits. These results are also graphically illustrated in FIG.
ing. The y-axis in FIG. 4A is the health of each of the three crops (1, 2 and 3) shown on the x-axis.
Shows total fruit weight (grams).
Table 6 Healthy fruit weight at harvest In the first crop, there was a significant difference in the average weight of healthy fruits that received each of the four treatments.
No differences were observed. In the second crop, the data is split into two subgroups
Was. Average weight of healthy fruit from samples treated with Bacillus was control, PD
Significantly greater than the average weight of healthy fruit from B or Rovral treated samples,
There were no significant differences between treatments in any of the subgroups. In the third harvest
, There were no other significant differences.
Table 7 below shows control fruit and Rovral or B. subtilis ATCC 5561.
95% for 4 days at 4 ° C. for fruits treated in 4 at harvest 1, 2 and 3
The weight of healthy fruit after storage at RH (T = 7) is indicated. These results are also shown in FIG.
Is graphically illustrated in FIG. The y-axis in FIG. 4B is the three axes shown on the x-axis.
The healthy fruit weight (gram) of each of the harvests (1, 2 and 3) is shown.
Table 7 Healthy fruit weight after 7 days storage (4 ℃, 95% RH) At the first harvest, no significant difference in healthy fruit weight was observed between the different treatments
Was. At the second harvest, control and PDB treatments were significantly more significant than Bacillus treatments.
Rovral treatment yielded significantly lower weight than Bacillus treatment, resulting in lower healthy fruit weight yields.
Yield of fruit. No significant differences were observed between the four treatments at the third harvest
.
In summary, the above results show that Bacillus ATCC 55614 treatment had three yields.
Loss due to gray mold for the first two crops (total yield of diseased fruit)
This shows that control was as effective as Rovral.
For healthy fruits, Bacillus treatment is significantly more significant than control or PDB treatment
No lower yields were produced, and Bacillus treatment was significantly more significant than Rovral treatment
There was no ineffectiveness.
Example 8 ATCC Fungicidal activity of 55614 culture
ATCC 556143 is a fungus, Phytophthora infestans, Pythium ultimum, Botryti
s Effective against Cinerea, Rhizoctonia solani, and Alternaria solani
The following experiment was performed to determine if Petri plate on agar plate
(PDA-potato dextrose agar, Difco). The above fungal culture
, Liquid YPG-1 medium (0.4% yeast extract, 0.1% KHTwoPOFour, 0.05% MgSOFour・ 7HTwoO, 1.5% glue
(Course) for 3 days. Pathogen spore suspension (concentration is about 2 × 106Spores / mL
) Was spread on agar. ATCC 55614, potato dext
Grow in Roth Broth (PDB) (Difco) for 3 days. Test whole broth culture
About 1 × 106~ 6 × 106Proliferate to CFU / mL and extract from these cultures.
A recoat was taken. Supernatant should be density centrifuged at 5,200 rpm for 20 minutes
Obtained by
Two 7 mm holes were made in each petri dish. For each 7mm hole, 100μL volume test
(Either supernatant or whole broth) was added. Each test was performed in duplicate
. No microbial test sample was added to the control plate. Inhibition zone (around each hole
Was measured after 3-10 days. Phylophthora,
Bortrytis. Table 8 shows the results for Rhizoctonia, Alternaria and Pythium.
You. Control plates showed no zones of inhibition.
Table 8 The same experiment as above was performed using different media (dextrose, bactopeptone, yeast).
Extract, malt extract), an important plant pathogen, the gram-negative bacterium Pseudo
Including monas Syringae. Table 9 shows the results.
Table 9
By repeating similar experiments, the fungus Trichoderma har, an important pathogen of mushrooms,
ATCC 55614 against zianum was tested. Trichoderma harzianum, T14 strain, Ca
Obtained from mpbell (Davis, CA). Using a No.4 cork punch, PDA plate
Four wells were prepared. ATCC 55614 was applied to one of the four wells.
Play a No. 4 cork punch size Trichoderma hypha plug from two discs
Was added to each plate so that it was located between the two wells on each side of the plate. The result, 24 o'clock
Measured shortly after. The size of the fate zone between the bacteria and the hypha was measured. ATCC 55614 is 4
A mm zone resulted.
ATCC 55614, Erwinia herbicola, a gram-negative bacterium, and M, a fungus
The following experiments were performed to determine in vitro efficacy against onilinia fructicola.
went. Bacterial strains were cultured as described above. Monilinia fructicola culture, V-8
Agar (20g agar, 4g CaCOThree, 200mL V-8 juice) for 8 days at room temperature in the dark
Propagated. Add the spores to the surface of the culture plate by adding sterile distilled water and using a sterile needle.
The spores were collected by rubbing the surface with. Spore concentration 3.3 × 1
06It was adjusted to spores / mL and 400 μl was added to 4 mL of potato dextrose soft agar.
The mixture is poured onto the surface of a potato dextrose agar culture site and softened.
The agar was solidified. Erwinia herbicola, fermented overnight in half strength TSA,
And 1 × 10FiveCells were spread on TSA agar plates. Sterilized No.4 cork perforator
5 wells were made on each plate using 100 μl of ATCC 556
Fourteen three-day cultures were added to each well. Incubate the plate in the dark at room temperature.
Bait and the growth-free zone around each well was measured. Table 10 shows the results.
About.
Table 10
Bacterial control of M. fructicola and E. herbicola
Example 9 Fungicidal activity of ATCC 55614 using whole plants
ATCC 55614 for controlling late blight (P. infestans) infection
Activity was tested on whole tomato plants. Tomato plants (Ace and patio varieties)
From Ace hardware and 6 packs with 3 plants per pack
Transplanted to ATCC 55614 in Trypticase Soy Broth (TSB) (Difco) for 72 hours
Breed and then 5 × 106The CFU / mL concentration was reached. One plant of each variety of tomato plants
, Sprayed with whole broth culture or supernatant of ATCC 55614, followed by approximately 21
Air dried at ℃. Two control plants were not treated. All plants
of
After 1.55 × 10FiveSpraying was performed with CFU / mL P. infestans broth until effluent. Plants are
Air dry at about 21 ° C, lightly spray with deionized water, seal in a transparent plastic bag,
And incubated at about 16 ° C. 15 days after the treatment, the blight infestation amount was measured.
Was. Table 11 shows the results.
Table 11
Mild blight and bacterial chip infection 15 days after ATCC 55614 treatment
These results indicate that the antibiotic-producing strains according to the present invention produce late burn and bacterial debris.
Indicates that it is valid.
Example 10
B.cinerea Fungicidal activity of ATCC 55614 supernatant against water
For testing the efficacy of the bacterial strain ATCC 55614 supernatant according to the invention against B. cinerea
For this, fresh strawberries collected on the test day were used. For test number 1, ATCC 55
614 frozen supernatants were used. ATCC 55614, potato dextrose as described above
Grow in broth. The supernatant was frozen 1 to 1.5 months before the test. Examination number
In issue 2, ATCC 55614 was converted to semi-strength TSB or potato dextrose broth (PDB
)) And the broth or supernatant was tested without freezing. Whole broth
Cultures and supernatant were sprayed onto strawberries until they flowed out and air-dried.
B. cinerea spores grow on potato dextrose agar in Petri plates.
And diffused into deionized water to provide a liquid inoculum. B. cinerea inoculum (about 5.8
× 10Five(Measured as cells / mL) is sprayed on the strawberries until they flow out, and
Strawberries were air dried. In Test No. 1, strawberries were put at 25 ° C with plastic wrap lid
In a cardboard container. In Test No. 2, about 16 ° without covering all strawberries
Placed in an incubator at ° C. Table 12 shows the results.
Table 12
ATCC 55614 frozen supernatant is used to control B. cinerea infection in living strawberry plants
It was completely effective. In addition, all broth cultures of ATCC 55614
However, it was completely effective in preventing B. cinerea infection. ATCC 5561 grown in TSB
The supernatant from 4 was partially effective, but when grown in PDB,
It was 100% effective.
Example 11 Activity of ATCC 55614 against fungal pathogens
To test for ATCC 55614 activity against a number of fungal pathogens,
Grow in todextrose broth. 5 × 10 cells6Cultured to cells / mL
. Duplicates of 3 test and 3 control plants per pathogen were used. test
Plants are each fed with a whole broth culture of ATCC 55614 until spilled by manual spray.
Sprayed. After the leaves had dried, each test plant was sprayed a second time. Fine
After drying of the second application of the strain culture, the test plants and control plants are treated with appropriate fungi.
The sexual pathogen was inoculated. Plants were incubated under conditions that allowed disease onset. Further
In addition, a positive control is used to determine the appropriate
Fungal
Utilized by testing known pesticides against pathogens. Each plant is
0% control to 100% control (0 = disease level of untreated control;
Estimate disease control ratio using a scale up to 100 = plants without visible lesions)
Was evaluated by: Fungal pathogens, resulting diseases, host plants and plants
Table 13 shows the trawl pesticides. Table 14 shows the results.
Table 13 Table 14 yPi = P.infestans, As = A.solani, PV = P.viticola, Un = U.necator,
Bc = B.cinerea, Sn = S.nodorum, Pr = P.recondita f.sp. tritici
(%)ZDisease index = diseased tissue ratio in untreated inoculated plants
ATCC 55614 provided complete control of B.cinerea. ATCC 55614 also
It is highly active against Ubeto and rust, and in this study Phyt
ophthora showed some activity.Example 12 ATCC 55624 activity against red rot, Monilinia fructicola
A 250 mL culture of ATCC 55614 was grown in PDB for 3.5 days as described above. regional
Purchase peaches from the grocery store (Safeway) and surface sterilize with 10% Clorox solution to remove
After rinsing with ionized water, it was air-dried. ATCC 55614 whole fermentation broth (8.7 × 106CFU / mL
) Was sprayed with a manual sprayer to two peaches. (Two peaches
Peach was air-dried. Scoop Monilinia spores from Petri dish, 1.0
9 × 10FiveThe cells were suspended in deionized water to a spore / mL concentration. Then, peach, spore
The suspension was sprayed until flowing off and then air-dried. Do not process two peaches, 2
Each peach was sprayed with Monilinia only. Put peaches in a polypropylene container
And placed in a dark incubator at 18 ° C. for 4 or 6 days. Red rot in each peach
Was measured as shown in Table 15.
Table 15
Monilinia suppression of ATCC 55614 in peaches
On both days 4 and 6, ATCC 55614 contained untreated control and MonCC
Monilinia red rot was suppressed compared to peach treated with ilinia alone. Six days later,
All control peaches were heavily infected with red rot but one ATCC 55614 treatment
Only peaches from the lab showed infection. In addition, one infected ATCC 55
6
14 peaches are much better than untreated or Monilinia only treated controls
Showed small lesions.
ATCC Comparison of Monilinia fructicola inhibition of 55614 and chemical fungicides
Using a similar protocol as described above, the ATCC 55614 culture and
And Monilinia spores to increase the effect of ATCC 55614, a commercial fungicide Benl
Table 16
It is effective in controlling nia infection.
Although the present invention has been described with reference to specific methods and embodiments, the present invention has been described in detail.
It is recognized that various modifications and changes may be made without departing from the scope.
You.
【手続補正書】
【提出日】平成11年8月23日(1999.8.23)
【補正内容】
請求の範囲1.真菌感染および細菌感染から植物を保護もしくは処置する方法であって、抗 生物質産生Bacillus subtilis株ATCC 55614またはそれから得られた可溶性抽出 物もしくは培養上清を有効量で該植物に適用する工程、 を包含する、方法。 2.前記感染がPhytophthora infestans、Botrytis cinerea、Pseudomonas syri ngae、Erwinia herbicola、Alternaria solanl、Trichoderma harzianom、Monil inia fructicola、Puccinia recondita、Rhizoctonia solani、Pythium ultimum およびPlasmopara viticolaからなる群から選択される微生物によって引き起こ される、請求項1に記載の方法。 3.前記抗生物質産生Bacillus subtilis株が全ブロス培養物として前記植物に 適用される、請求項1に記載の方法。 4.前記培養物が希釈されている、請求項3に記載の方法。 5.前記培養上清が前記植物に適用される、請求項1に記載の方法。 6.前記培養上清が前記植物への適用前に冷蔵または凍結されている、請求項5 に記載の方法。 7.前記培養上清が希釈されている、請求項5に記載の方法。 8.前記抗生物質産生細菌株が、湿潤粉末、顆粒、水性流動物、乾燥流動物とし て適用されるか、または適切な物質中にマイクロカプセル化される、請求項1に 記載の方法。 9.前記抗生物質産生細菌株が、化学殺虫剤との組み合わせで適用される、請求 項1に記載の方法。 10.培養培地においてB.subtilis株ATCC 55614を培養する工程を包含する、 抗微生物活性を有するB.subtilis組成物を産生する方法。 11.B.subtilis株ATCC 55614によって産生される生物活性抽出物を単離する 方法であって、培養培地においてB.subtilis株ATCC 55614を培養する工程、お よびB.subtilis株によって産生された該生物活性抽出物を該培養培地から単離 する工程、 を包含する方法。 12.B.subtilis株ATCC 55614によって産生される生物活性抽出物を単離する 方法であって、以下の工程: (i)培養培地においてB.subtilis株ATCC 55614を培養する工程; (ii)該細胞培養培地中に存在する生物活性成分を抽出して、粗抽出物を産生す る工程; (iii)該粗抽出物を固体支持体上で分離して、分離画分を産生する工程;およ び (iv)抗微生物活性について該分離画分をスクリ-ニングする工程、 を包含する、方法。 13.以下の工程をさらに包含する、請求項3に記載の方法: (v)工程(iv)で同定された該活性画分をプールする工程。 [Procedure amendment] [Date of submission] August 23, 1999 (August 23, 1999) [Content of amendment] Claims 1. A method of protecting or treating plants from fungal and bacterial infections, applying to the plant an effective amount of antibiotic-producing Bacillus subtilis strain ATCC 55614, or a soluble extract or culture supernatant obtained therefrom, the Including, methods. 2. The infection is Phytophthora infestans, Botrytis cinerea, Pseudomonas syri ngae, is Erwinia herbicola, Alternaria solanl, Trichoderma harzianom , Monil inia fructicola, Puccinia recondita, Rhizoctonia solani, provoked by microorganisms selected from the group consisting of Pythium ultimum and Plasmopara viticola The method of claim 1. 3. 2. The method of claim 1, wherein the antibiotic producing Bacillus subtilis strain is applied to the plant as a whole broth culture . 4. 4. The method of claim 3, wherein said culture is diluted. 5. 2. The method according to claim 1, wherein the culture supernatant is applied to the plant. 6. The method according to claim 5 , wherein the culture supernatant is refrigerated or frozen before application to the plant . 7. The method according to claim 5, wherein the culture supernatant is diluted. 8. It said antibiotic producing bacteria strains, wet powder, granules, aqueous stream animal, or applied as a dry stream animal, or microencapsulated in a suitable substance, the method according to claim 1. 9. 2. The method of claim 1, wherein the antibiotic producing bacterial strain is applied in combination with a chemical pesticide . 10. B. In culture medium. B. subtilis strain ATCC 55614 comprising culturing B. subtilis strain ATCC 55614 . A method for producing a subtilis composition. 11. B. A method for isolating a biologically active extract produced by S. subtilis strain ATCC 55614, comprising: step of culturing the subtilis strain ATCC 55614, Contact and B. The method includes the step, be isolated from the culture medium bioactive extract produced by subtilis strain. 12. B. A method for isolating a biologically active extract produced by B. subtilis strain ATCC 55614 , comprising the steps of: step culturing subtilis strain ATCC 55614; (ii) extracting bioactive components present in the cell culture medium, the crude extract that forms producing step; a (iii) crude extract on a solid support It separated, step to produce separated fraction; subscription the separation fraction for and (iv) antimicrobial activity - comprising the step, of training method. 13. 4. The method of claim 3, further comprising: (v) pooling the active fractions identified in step (iv).
─────────────────────────────────────────────────────
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(51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考)
C12R 1:125)
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF
,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,
SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S
D,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG
,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT
,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,
CH,CN,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,G
B,GE,HU,ID,IL,IS,JP,KE,KG
,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,
LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,N
O,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG
,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,
UG,US,UZ,VN,YU,ZW
(72)発明者 マンカー,デニース シー.
アメリカ合衆国 カリフォルニア 95616,
デイビス,プラド レイン 3037
(72)発明者 ジメネズ,デスモンド アール.
アメリカ合衆国 カリフォルニア 95695,
ウッドランド,ペンダーガスト ストリー
ト 9
(72)発明者 ベストウィック,リチャード ケイ.
アメリカ合衆国 オレゴン 97223,ポー
トランド,エス.ダブリュー.キャンビー
6680
(72)発明者 バンデマーク,ジョージ ジェイ.
メキシコ国 グアナフアト,イラプアー
ト,アパルタード ポスタル 629,シン
ベスタブ デル イーペーエネ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) C12R 1: 125) (81) Designated country EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR) , GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG) ), AP (GH, KE, LS, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU , AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GE, HU, ID, IL, IS, JP, E, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD , SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZW (72) Inventor Manker, Denise Sea. 3037 (72) Inventor Jimenez, Desmond Earl. USA 95695, Woodland, Pendergast Street 9 (72) Inventor Bestwick, Richard Kay. United States Oregon 97223, Portland, S.E. Wu. Canby 6680 (72) Inventor Bandemark, George Jay. Mexico, Guanajuato, Irapuato, Apartard Postal 629, Sin Vestab del Ipeene