CN106455581A - 用于改善非豆科植物的生产率的方法和组合物 - Google Patents

用于改善非豆科植物的生产率的方法和组合物 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于改善非豆科植物的生长、发育和生产率的方法，其使用包含至少一种菌根和至少一种酵母提取物、和任选的基质的组合物；本发明的主旨还涉及这样的组合物，以及当其包含基质时，其生产的方法。

Description

用于改善非豆科植物的生产率的方法和组合物
技术领域
本发明涉及植物的栽培领域，尤其是非豆科植物的栽培领域。更具体地，本发明涉及一种改善非豆科植物的生产率的方法，其使用至少一种菌根(mycorhize)和至少一种酵母提取物，还涉及包含菌根和酵母提取物、以及任选的基质的组合物。
背景技术
农业在不断寻求改善作物的生产率，以改善经济主体(acteurs)的竞争力和满足增加的市场需求。一方面，这种改善包括增加产量和改善质量特征，以及另一方面，减少用于生产一个生产单位所投入的量和成本。此外，为了保护环境和引入可持续农业实践的目标，许多研究旨在增加生产率，不增加、或甚至减少化学投入的供给。实现这些目标的一种方式是使用共生微生物，其帮助植物的根最有效地使用可获得的资源。进行这个的最常见方法是通过提供选择的菌株或局部收集并在工业上增加的菌株，来增加这些微生物的群。在接近根的地方进行这些接种物的供给，例如通过加入土壤中或通过掺入基质中，或者通过处理种子。因此使用根瘤菌属(Rhizobium sp)细菌，其使得将大气氮转移到植物成为可能，或者使用菌根(mycorhiziens)真菌，其附着到植物的根并为它们提供矿物质和水。
尤其是，Verbruggen E等人(New Phytologist 197卷,第4期,1104-1109页,2013年3月)指出菌根的使用改善植物的生产率。此外，Sampedro等人(Mycorriza.2004年8月；14(4):229-34)描述了活酵母对菌根孢子长度的有利作用。
使用菌根真菌接种根使得增加植物的生产率成为可能。然而，获得的作用有时不足，这阻碍了这项技术的发展，并且有必要改善该方法，以便更成功地满足它的使用者的需求。
为了这个目的，已经开发了一种方法，其旨在通过向土壤施加菌根和灭活的酵母的接种物来改善非豆科植物的生物质生产(FR 2 901 271)。
FR 2 901 271显示通过与菌根施加至土壤，灭活的酵母对非豆科植物作物发挥有益作用。根据这项专利申请的所有者所称，这个结果证明是令人惊讶的，因为根据所述所有者所称，已知使用死亡的酵母(灭活的酵母是死亡的酵母)或酵母部分对非豆科植物的菌根化(mycorhization)没有作用。
因此，根据该教导，对于本领域技术人员而言，酵母部分(例如酵母壁或酵母提取物)对非豆科植物的菌根化没有作用。更不必说，酵母提取物(其是酵母部分)对非豆科植物的菌根化是没有作用的。
此外，Kobayashi等人(Plant and Soil 1980,57卷,第1期,pp.41-47)描述了一种组合物，其包含通过自溶提取的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)酵母提取物，用于改善植物(“无蔓豌豆(vineless pea)”)的生长，应当理解，豌豆一般是豆科植物。
Hanafy等人(Plants Journal of Horticultural Science&Ornamental Plants4(1):26-33,2012)描述了酿酒酵母酵母提取物对热带树鹅掌柴(Schefflera)生长的作用。FR 2 873 688描述了使用活性或灭活的酵母用于改善番茄或草的营养。
然而，这些文件都没有提及或暗示当酵母提取物与菌根施加时，其可能对菌根化有作用。此外，这些文件并未暗示酵母提取物或菌根的组合使用可能观察到协同作用，如在本申请的实施例中所显示的。
与本领域技术人员的偏见相反，申请人已经测试了酵母提取物和菌根的组合，并且由于与先前教导完全相反，申请人令人惊讶地注意到它们本身和与基质混合均具有有益作用，并且使用富含酵母提取物和菌根的这样的基质使得可以获得以下令人惊讶的结果的至少一个：
-改善非豆科植物作物的菌根化，这是改善其它参数的手段，
-改善非豆科植物作物的生根，
-改善非豆科植物作物的生长，
-改善非豆科植物作物的开花(量和早熟)，
-改善非豆科植物作物的新鲜生物质，
-改善非豆科植物作物的干生物质，
-改善非豆科植物作物的产量，
-改善非豆科植物的矿物质营养，
-改善水营养和对水胁迫的抗性。
发明内容
基于这些结果令人难以置信的有效性，本发明的主旨是一种改善以上参数中的至少一种的方法，其使用包含至少一种菌根和至少一种酵母提取物的组合物。
定义
在本发明中，下面的术语以以下方式定义：
-术语“酵母提取物”指酵母细胞的内含物，所述内含物通过本领域技术人员已知的任何合适的提取方法获得。根据一个实施方式，根据本发明的酵母提取物通过选自以下的方法获得：质壁分离、自溶、以及质壁分离和自溶的组合，优选自溶。有利地，可以在提取过程期间加入蛋白水解酶以增加所述方法的效率。
-术语“酵母部分”涵盖通过分离酵母细胞的壳和其余部分所获得的物质；例如，“酵母细胞壁”部分对应于酵母细胞的壳，排除了细胞的内含物；“酵母提取物”部分对应于排除壳的酵母细胞的内含物。
-术语“灭活的酵母”是指通过任何物理、化学或物理化学方法已经被杀死的酵母。最常见的是，酵母在生产方法结束时通过热休克杀死，然后干燥。
-术语“酵母衍生物”涵盖所有基于酵母的产品：部分，灭活的酵母和其它组合物。
-术语“菌根”是指真菌的菌丝体的菌丝和植物的根之间的共生缔合。菌丝体的外部菌丝与植物的根组合，并因此构成根***的实际延伸，其将探测在根的周边的土壤。因此，土壤中的菌丝体的网络可以达到几百万公里/公顷，将根探测的面积增加了20至25倍。菌丝体不是分割的，因此使转移流体化。延伸开来，术语“菌根”在本文中涵盖术语“菌根真菌”。
-术语“繁殖体”用于同时表示孢子、囊泡和含有囊泡的根的片段，因为所有这些结构都用于繁殖物种。实际上，菌根真菌形成旨在繁殖和传播物种的孢子(在子实体(sporocarpes)中分离或聚集在一起)。在某些物种中，称为根内囊泡的生殖结构在根皮层中分化并具有与孢子相似的那些性质(Les mycorhizes,La nouvelle révolution verteJ.Fortin,C.Plenchette,Y.Piché2008)。
-术语“基质”是指培养支持物，即旨在用作某些植物的培养介质的一组产品。它们的使用导致在空气和水中具有多孔性的介质的形成，使得它们能够锚定植物的吸收器官并且使它们能够与它们的生长所需的溶液接触。它们一般由有机物和无机物组成。它们一般由泥炭(有机物通常占主导)、其它有机材料(尤其是椰子纤维、树皮、木纤维、绿色废物堆肥)和无机材料(沙、火山灰、粘土、矿物棉、珍珠岩、蛭石)组成。在本说明书中，前面没有形容词的术语“基质”涉及既不含有菌根也不含有酵母提取物的产品；术语“接种的基质”涉及已向其中加入至少一种菌根的基质；术语“富集的基质”涉及包含基质、至少一种菌根和至少一种酵母提取物的***。
-术语“菌根化的程度”表示观察到的植物根的菌根感染的水平。有两种不同的评价菌根感染的方法：Giovannetti和Mosse(1980)的方法和Trouvelot等人(1986)的方法。Giovannetti和Mosse的方法尤其适合于快速评价根的菌根感染，并提供菌根化的程度。第二种方法，Trouvelot等人，更完整但更长，使得可以计算菌根化的程度、样品的菌根化程度和丛枝(arbuscules)和囊泡丰富度。这是申请人描述的用于测试的方法。
-术语“非豆科植物”是指其果实不是荚果(gousse)并且不属于豆科的植物。
-术语“生物质”是指构成植物的所有有机的和矿物的物质。
-在数值前放置的术语“大约”表示该数值的正或负10％。
描述
因此，本发明涉及一种用于改善非豆科植物的生长和/或发育和生产率的方法，其包括施用或供给包含至少一种菌根和至少一种酵母提取物的组合物。
根据本发明，改善非豆科植物作物的生长和/或发育以及生产率包括改善以下参数中的至少一个：菌根化的程度、生根、植物的生长、植物的高度、开花尤其是在量或早熟方面、新鲜生物质、干生物质、产量、矿物质营养、水营养或对非生物胁迫的抗性尤其是对水胁迫的抗性。
根据本发明的一个实施方式，该方法不包括加入堆肥或堆肥提取物。
本发明适用于任何类型的非豆科植物，尤其是禾本(禾本科植物)和双子叶植物，一年生、两年生和多年生植物，蔬菜、谷物包括小麦、大麦、稻、玉米、斯佩耳特小麦、燕麦、福尼奥米(fornio)、黑麦、高粱(尤其是Friggo)和粟、产油植物、马铃薯、甘蔗、香蕉、菠萝、可可、咖啡、烟草、木质植物、果树或非果树、藤蔓和观赏植物(尤其是Rose Fluo天竺葵)。
根据本发明，菌根包含内生菌根和/或外生菌根真菌的活性菌株。优选地，在本发明的方法中使用的菌根包含一种或多种内生菌根真菌的活性菌株，更具体地，球囊霉目(Glomerales)的内生菌根真菌的活性菌株。在球囊霉目中，可以提及球囊霉属(Glomus sp)(新名为硬囊霉属(Sclérocystis sp)；Schüβler和Walker，2010)，更具体地，LPA Val1编码的菌株球囊霉属，其是由Agrauxine公司开发和销售的产品的活性成分。产品是颗粒形式的，并含有最低浓度为10繁殖体/克的内生菌根真菌硬囊霉属(以前为球囊霉属)。
本发明中使用的酵母提取物是通过酵母的质壁分离或自溶、或者质壁分离和自溶的组合获得的，尤其是酵母属(Saccharomyces)、克鲁维酵母菌属(Kluyveromyces)、假丝酵母属(Candida)或圆酵母属(Torula)，优选酿酒酵母(S.cerevisiae)。
根据另一个实施方式，用于提取酵母的方法可以通过加入添加剂来增强，比如酶，尤其是蛋白水解酶，或者化学化合物，尤其是亚硫酸盐。
在本发明中使用的酵母提取物可以来自所有种类的酵母，尤其是酵母属的酵母，尤其是酿酒酵母。更具体地，酵母提取物是由Agro-Levures et Dérivés公司销售的那些类型。
本发明还包含一种组合物，其包含至少一种菌根和至少一种酵母提取物。
因此可以设想由补充有至少一种菌根和至少一种酵母提取物的基质组成的组合物，非豆科植物可以直接种植在其中。
根据本发明的一个实施方式，菌根/酵母提取物的重量比是0.01至100，优选0.05至20，更优选0.1至10。在另一个实施方式中，菌根/酵母提取物重量比等于约16、约8、约4或约2。
在本发明的组合物中，菌根的量为组合物的0.1至15kg/m3，优选0.5至8kg/m3，更优选1至4kg/m3。
在另一个实施方式中，在组合物中菌根的量等于约2kg/m3、约4kg/m3或约8kg/m3。
本发明的组合物中酵母提取物的量为0.1至10kg/m3，优选0.2至5kg/m3，更优选每m3的基质0.4至2kg的干物质。根据另一个实施方式，酵母提取物的量是富集的基质的约0.5kg/m3或约1kg/m3。
根据一个具体的实施方式，本发明的组合物不包含堆肥或堆肥提取物。根据一个实施方式，本发明的组合物不包含细菌。
根据一个实施方式，根据本发明的组合物可以是可湿性粉剂(WP)、颗粒剂(WG)或液体形式的。
根据另一个实施方式，通过施用于土壤(在条播机中或在旷野中喷雾、撒播、喷洒、灌溉、逐滴)，通过根浸渍，通过种子处理或通过掺入培养支持物，或者通过可以将组合物立即或在将来与待接种的根接触的任何方式，同时或相继施用酵母提取物和菌根。
根据一个实施方式，本发明中使用的菌根和酵母提取物在同一容器中混合，或者置于两个单独的容器中。
根据本发明的一个实施方式，每公顷提供的菌根的量是0.1至100kg/ha，优选0.3至50kg/ha，更优选0.5至20kg/ha。
在另一个实施方式中，根据本发明，每公顷提供的酵母提取物的量是0.1至50kg/ha，优选0.5至20kg/ha，更优选每公顷1至10kg的干物质。
根据一个实施方式，根据本发明的组合物包含至少一种菌根和至少一种酵母提取物和基质。
在这个实施方式中，组合物优选是以固体形式的，尤其是以颗粒固体形式，并且在某些实施方式中是以粉末形式的。
有利地，所述基质以非限制性的方式包含纯粘土和/或泥炭、沙、火山灰、珍珠岩、木纤维、椰子纤维、金泥炭(tourbe blonde)、黑泥炭、石南(terre de bruyère)、树皮、蛭石、苦土、石灰、毛。所述基质可以是有机的修饰物、种植基质、开花基质或任何其它农业基质。根据一个实施方式，基质是由专业的园艺家的专家出售的那些类型的培养支持物。
因此，本发明的主旨是用于种植或培养非豆科植物的介质，其包含至少一种菌根和至少一种酵母提取物，以及任选的基质。
本发明还涉及用于生产包含至少一种菌根和至少一种酵母提取物的组合物的方法，其中所述菌根和所述酵母提取物被混合。本发明还涉及一种用于生产根据本发明的富集的基质的方法，其包括同时或相继将菌根和酵母提取物掺入基质中。
本发明还涉及一种用于生产根据本发明的富集的基质的方法，其包括在第一步中将菌根与基质混合，然后加入至少一种酵母提取物。
根据本发明的一个实施方式，置于富集的基质中的植物的菌根化程度的改善意味着相对于如果植物被置于非富集的基质中获得的菌根化，菌根化增加10％至150％，优选12％至90％，更优选15％至70％。
根据另一个实施方式，置于富集的基质中的植物的高度的改善意味着相对于如果植物被置于非富集的基质中所观察的植物的高度，所述植物的高度增加10％至150％，优选12％至110％，更优选15％至80％。
根据另一个实施方式，置于富集的基质中的植物的新鲜和干生物质的改善意味着相对于如果植物置于非富集的基质中获得的新鲜或干生物质，新鲜或干生物质增加5％至250％，优选20％至200％，更优选增加30％至160％。
根据另一个实施方式，置于富集的基质中的植物的开花质量的改善意味着相对于如果植物被置于非富集的基质中观察到的花蕾的数量，花蕾的数量增加10％至150％，优选增加15％至100％，更优选增加20％至80％。
具体实施方式
实施例
通过阅读以非限制性的方式说明本发明的以下实施例，将更清楚地理解本发明。
1.材料和方法
材料和方法是所提出的四个实施例共有的。
试验的次数：进行四次试验，一次在天竺葵上(实施例1)，两次在高粱上(实施例2和3)，以及一次在菊花上(实施例4)。
地点：在法国昂热，在温室中进行试验。
植物材料：对三种类型的植物进行测试：Friggo高粱、Rose Fluo天竺葵和菊花。
酵母产品：
-酵母提取物：Lev1提取物和Lev2提取物
-灭活的酵母：INACT1
菌根：使用的菌根对应于由Agrauxine公司销售的PRO产品。它们含有内生菌根真菌球囊霉属的活性菌株。
基质：使用的基质具有以下组分：纯粘土、沙、火山灰、珍珠岩、泥炭。
试验装置和模式：
-每种模式四次重复，每次重复用一种植物每盆，即每种模式四种植物。
-在1、2或3剂量：DN(8kg/m3)、DN/2(4kg/m3)、DN/3(2.7kg/m3)测试所使用的菌根(Pro)。
-在1kg/m3测试酵母提取物(Lev1提取物和Lev2提取物)。
-在1kg/m3测试灭活的酵母(INACT1)。
试验的评价：
试验将通过测量以下定量参数来评价：
-根***的菌根化的程度；
-植物的高度的测量(除实施例1以外)；
-新鲜和干的总生物质的重量(除实施例1以外)；
-花蕾的数量(仅实施例4)。
2.结果
菌根以基质的8、4或2.7kg/m3的浓度与基质手动混合。然后将酵母提取物(Lev1提取物和Lev2提取物)或灭活的酵母(INACT1)加入接种的基质中。
实施例1(天竺葵)：酵母提取物与灭活的酵母比较
对菌根化的程度(TM)的作用，以百分比表示
表1A：天竺葵的菌根化的程度的评价
表1A显示酵母提取物(Lev1提取物)和菌根的组合显著增加了天竺葵的菌根化的程度(+31-37％)。相反，灭活的酵母对天竺葵的菌根化的程度显示负面作用。当单独使用酵母提取物时，没有观察到菌根化。
实施例2(高粱)：酵母提取物与灭活的酵母比较
对菌根化的程度(TM)的作用，以百分比表示
表2A：高粱的菌根化的程度的评价
*这行对应于没有Pro的单独的酵母提取物观察到的结果。
表2A确认了在天竺葵上观察到的结果：酵母提取物(Lev1提取物)和菌根的组合显著增加高粱的菌根化的程度(+62-68％)。相反，灭活的酵母对高粱的菌根化的程度显示负面作用。
单独的酵母提取物(或不存在产品、阴性对照)不能够观察到任何菌根化。当使用较低剂量的酵母提取物时，也观察到菌根化的增加。
对植物高度(HP)的作用，以cm计，在第6周和10周
表2B：播种后6周和10周高粱植物的高度的评价
*这行对应于没有Pro的单独的酵母提取物观察到的结果。
表2B显示酵母提取物(Lev1提取物)和菌根的组合显著增加高粱的生长(高度)(+24-38％)。观察到的这种令人惊讶的作用比用灭活的酵母和菌根的组合所观察到的作用大得多。
此外，当酵母提取物与菌根组合使用时观察到协同作用。
对植物的高度(HP)的作用，以cm计，在第10周
当酵母提取物以较低剂量使用时，与普通剂量(DN)的菌根组合使用时，也观察到协同作用。
新鲜生物质(BF)和干生物质(BS)的重量，以g计
表2C：播种后10周的新鲜和干高粱生物质的评价
*这行对应于没有Pro的单独的酵母提取物观察到的结果。
表2C显示酵母提取物(Lev1提取物)和菌根的组合非常显著地增加了新鲜和干高粱生物质(+118-145％)。观察到的这种令人惊讶的作用比用灭活的酵母和菌根(+59-71％)的组合所观察到的作用大得多。
实施例3(高粱)：比较两种酵母提取物
对菌根化的程度(TM)的作用，以百分比表示
表3A：高粱的菌根化的程度的评价
表3A确认了在实施例1和2中观察到的结果：酵母提取物(Lev1提取物或Lev2提取物)和菌根的组合显著增加高粱的菌根化程度(+28-38％)。
对植物的高度(HP)的作用，以cm计，在第10周
表3B：播种后10周的高粱植物的高度的评价
表3B确认了实施例2中观察到的结果：酵母提取物(Lev1提取物或Lev2提取物)和菌根的组合显著增加了高粱的生长(高度)(+22-26％)。
新鲜生物质(BF)和干生物质(BS)的重量，以g计
表3C：播种后10周的新鲜和干高粱生物质的评价
表3C确认了实施例2中观察到的结果：酵母提取物(Lev1提取物或Lev2提取物)和菌根的组合显著增加了新鲜和干高粱生物质(+53-70％)。
总之，测试的两种酵母提取物与菌根组合均显示非常有利的作用。
实施例4(菊花)：
对菌根化的程度(TM)的作用，以百分比表示
表4A：菊花的菌根化的程度的评价
表4A确认了在天竺葵和高粱上观察到的结果：酵母提取物(Lev1提取物)和菌根的组合在14周后显著增加菊花的菌根化的程度(+36-49％)，并且使得可以减少菌根剂量到DN/3，同时保持良好的菌根化的程度。单独使用酵母提取物不能够观察到任何菌根化。
对植物高度(HP)的作用，以cm计，在第10周
表4B：在第10周时菊花植物的高度的评价
表4B确认了在天竺葵和高粱上观察到的结果：14周后，酵母提取物(Lev1提取物)和菌根的组合显著增加了菊花的生长(高度)(+41-53％)。
新鲜生物质(BF)和干生物质(BS)的重量，以g计
表4C：在10周时新鲜和干菊花生物质的评价
表4C确认了在天竺葵和高粱上观察到的结果：酵母提取物(Lev1提取物)和菌根的组合显著增加了新鲜和干菊花生物质(+6-39％)。
对开花的作用(花蕾的数量)
表4D：菊花花蕾的数量的评价
表4D显示酵母提取物(Lev1提取物)和菌根的组合显著增加菊花花蕾的数量(大于50％)。
实施例5：木槿
对开花的作用(花蕾的数量)
表5：木槿花蕾的数量的评价
表5显示酵母提取物(Lev1提取物)和菌根的组合显著增加了木槿花蕾的数量。

Claims (16)

1.一种改善非豆科植物的生长和/或发育和生产率的方法，其包括供给包含至少一种菌根和至少一种酵母提取物的组合物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述改善非豆科植物作物的生长和/或发育包括改善以下参数中的至少一个：菌根化的程度、生根、植物的生长、植物的高度、开花尤其是在量和早熟方面、新鲜生物质、干生物质、产量、矿物质营养、水营养或对非生物胁迫的抗性尤其是对水胁迫的抗性。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述非豆科植物是禾本或双子叶植物、一年生、两年生和多年生植物、蔬菜、谷物尤其选自小麦、大麦、稻、玉米、斯佩耳特小麦、燕麦、福尼奥米、黑麦、高粱和粟、产油植物、马铃薯、甘蔗、香蕉、菠萝、可可、咖啡、烟草、木质植物、果树或非果树、藤蔓、观赏植物尤其是天竺葵。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述菌根包含内生菌根真菌的活性菌株，更优选内生菌根真菌硬囊霉属Sclérocystissp的活性菌株。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述酵母提取物通过酵母的质壁分离或自溶、或质壁分离和自溶的组合获得，尤其是酵母属Saccharomyces、克鲁维酵母菌属Kluyveromyces、假丝酵母属Candida或圆酵母属Torula，优选酿酒酵母S.cerevisiae。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中通过施用于土壤尤其是通过在条播机中或在旷野中喷雾、撒播、喷洒、灌溉、逐滴，通过根浸渍，通过种子处理或通过掺入培养支持物，或者通过可以将组合物立即或在将来与待接种的根接触的任何方式，同时或相继施用酵母提取物和菌根。
7.一种组合物，其包含至少一种菌根和至少一种酵母提取物。
8.根据权利要求7所述的组合物，其中所述菌根和所述酵母提取物在同一容器中混合，或者置于两个单独的容器中。
9.根据权利要求7或8所述的组合物，其还包含基质。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的组合物，其中菌根的量是所述组合物的0.1至15kg/m3，优选0.5至8kg/m3，更优选1至4kg/m3。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的组合物，其中酵母提取物的量是所述组合物的0.1至10kg/m3，优选0.2至5kg/m3，更优选0.4至2kg/m3。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的组合物，其中基质包含有机物尤其是泥炭，和无机物尤其是沙和/或粘土和/或合成的物质。
13.根据权利要求7至12中任一项所述的组合物用于改善非豆科植物的生长和/或发育和生产率的用途。
14.根据权利要求13所述的用途，其特征在于供给的菌根为0.1至100kg/ha，优选为0.3至50kg/ha，更优选为0.5至20kg/ha。
15.根据权利要求13或14所述的用途，其特征在于供给的酵母提取物为0.1至50kg/ha，优选0.5至20kg/ha，更优选1至10kg/ha。
16.用于生产根据权利要求7至12中任一项所述的组合物的方法，其包括同时或相继掺入至少一种菌根和至少一种酵母提取物和基质。
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