[发明专利]能够增加表面上微生物种群的组合物及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种组合物，该组合物能够提高表面上微生物的生物活性或增加微生物种群的密度。本发明的组合物可以用于保护植物免受植物病原体、有害昆虫或杂草样植物的侵害，或促进植物的生长。

背景技术

在植物的表面(包括叶、茎、枝、花或果实)、草地的土壤表面、动物(如蟑螂、蜗牛或蚂蚁)的表面(下文统称为“表面”)上，生长有各种各样的天然微生物。这些微生物以腐生、共生或寄生的关系出现。在植物表面，寄生性植物病原体通过在有利环境条件下的种群增加引发植物疾病，并且有害昆虫也扩大种群导致植物受损。杂草样植物也会因与植物间营养或空间的竞争引起耕种作物或植物生长的减少。植物病原体、有害昆虫和杂草(下文统称为“有害生物”)对人们为寻求人类食物的稳定产量而付出的努力形成了威胁。现在，人们主要依赖化学农药的使用来保护植物免受这些有害植物的伤害。迄今为止，化学农药已被用为保护作物免受植物病原体、昆虫和杂草伤害的最有效办法。现在的市场规模在世界范围内是约300亿美元，在韩国是10亿美元。但是，化学农药存在很多负面问题，在抑制有害生物时也抑制了其他天然的有益生物，引起生态混乱。化学农药的残留和代谢物也会对化学农药的制造者、农民或消费者产生毒性效果。此外，化学农药的反复使用会诱导植物病原体、昆虫和杂草的抗性，导致它们对化学农药的敏感性降低。有时，化学农药的泄漏会导致我们环境中空气、水或土壤的污染。

人们已经致力于对具有上述潜在危险的化学农药进行补充和替代。另一选择是用特定的微生物来控制有害生物。这些微生物(以下统称为“植物保护微生物”)具有在其生长适宜的环境条件下抑制特定有害生物的生物活性。与化学农药相比，这种微生物方法主要因为它对哺乳动物和环境的安全谱而顺应了社会需求。最近，许多国家，包括美国、欧洲国家、日本和韩国已经启动规定，鼓励用“植物保护微生物”控制“有害生物”的工业产品的研究、开发和注册。“植物保护微生物”通常按照从自然界中分离、在其特定的培养基中人工培养和在使用前配置的方法来开发。尽管它们对人类和环境是安全的，但是，这种微生物方法也有技术局限，并且因为技术局限，与化学农药相比，在工业角度上并不成功。该微生物方法通常不足以保护植物免受“有害生物”的伤害，并且其功效因高度依赖于环境条件而差异较大。其另外一个限制是微生物产品相对于化学农药具有更高的成本。“植物保护微生物”通常需要严格的条件来维持它们在生产、运输、储存中和被农民使用于田间后的存活或生物活性，而这些严格条件的要求经常会导致相对于化学农药更高的成本。特别地，依赖于环境条件而不稳定或不可靠的功效通常需要栽培者承担“有害生物”带来的经济风险。这些问题被认为是微生物方法尽管被公知为对人类和环境是安全的，但是没有在工业上被采用的主要原因。

人们将化学肥料用于农业生产已经有很长时间了。但是，化学肥料的重复使用已经因为土壤中的盐分积累和其他负面问题如水污染，导致了农业用地的产量减少。为了克服这些问题，人们已经用天然有机物质替代化学肥料来试图恢复农业用地的产量。天然有机物质因它们的代谢物，包括小分子有机物和矿物质而表现出肥料效果。这些有机物质主要是被天然微生物降解的。这些微生物(以下统称为“植物生长促进微生物”)在天然界大量存在，而且合理运用这些微生物就能替代或补充化学肥料。但是，“植物生长促进微生物”在微生物方法上具有与“植物保护微生物”相似的技术局限，如低效、易受环境条件影响而导致的功效不稳定和不可靠、比化学肥料更高的价格。这些技术局限也会导致微生物方法在工业应用上的限制。

上述基于“植物保护微生物”和“植物生长促进微生物”(以下统称为“有益微生物”)的方法效果的不稳定或不足的原因，是植物表面的植物保护微生物或生长促进微生物的生物活性通常很大程度上依赖于它们生长的环境条件这样一个事实引起的。更明确地，植物表面上微生物的生物活性已知受到湿度、温度、紫外光、营养等因素的影响(Steven E.Lindow和MariaT.Brandl.2003.叶环境微生物学.应用和环境卫生学69：1875到1883)。为植物保护和植物生长促进而应用于植物表面的有益微生物，这些环境因素通常会影响这些微生物的生存和生物活性。特别地，在引起叶片干燥并减少叶片营养可利用率或者直接将叶片暴露于阳光的环境条件下，这些有益生物的种群明显地减少，或者它们的生物活性明显降低。