在农业中使用的增强的固氮微生物体的制作方法

本公开涉及尤其在农业中具有应用的分离的和生物学上纯的微生物体。所公开的微生物体可以以其分离的和生物学上纯的状态使用，也可以配制成农业上可接受的组合物。还公开了在农业应用中使用分离的微生物体或农业上可接受的组合物的方法。

背景技术：

1、据联合国世界粮食计划署(united nations world food program)，全世界有将近9亿营养不良人口。营养不良流行病在全世界发展中国家尤其显著，其中六名儿童中便有一名体重过轻。缺乏可用的食物可归因于多种社会经济因素；然而，无论最终原因如何，事实仍然是可用于养活不断增长的世界人口的食物存在短缺，预期世界人口到2050年将达到90亿人。联合国估计在2050年，农业产量必须增加70％至100％，才能养活所预测的全球人口。

2、这些惊人的世界人口和营养不良数字突出了农业效率和生产力在维持不断增长的全世界人口方面的重要性。通过现代中耕作物农业实现的技术进步(其带来了前所未有的作物产量)令人印象深刻。然而，尽管通过技术创新(诸如经基因工程改造的作物及新型杀虫和除草化合物)取得了进步，但仍需要经改良的作物性能，以满足以指数方式增加的全球人口的需求。

3、科学家估计如果可以缩小全球农业“产量差距”(即，所观察到的最佳产量与在其他地方的结果之间的差值)，那么全世界作物生产量将上升45％至70％。也就是说，如果所有农民(与全世界位置无关)可以实现其相应区域所预期的最高的可达到的产量，那么可解决全世界食物生产量方面的大部分不足。然而，在异质的全世界地貌中解决如何实现更高的产量的问题是困难的。

4、通常，产量差距可通过水不足、农作方式不合标准、肥料不足以及无法使用除草剂和杀虫剂来解释。然而，在全世界范围内极大地增加水、肥料、除草剂以及杀虫剂的使用不仅对于全世界大部分地区来说是经济上不可行的，而且将造成不良的环境后果。

5、因此，通过简单地按比例放大大部分发达国家所使用的当前高投入农业系统来满足全球农业产量期望是完全不可行的。

6、因此，本领域迫切需要提高作物性能并向期望植物物种赋予有益性状的改良方法。

7、本文描述的技术是环境固氮细菌，这些环境固氮细菌已经进行基因编辑，例如使用无痕同源重组技术进行基因编辑，以增加固定的大气氮的量。

8、这些经过基因编辑的细菌株系赋予植物(例如非豆科作物)改善的表型，以增加植物可利用的氮量并提高最终产量。

技术实现思路

1、本发明包括尤其在农业中具有应用的分离的和生物学上纯的微生物体。所公开的微生物体可以以其分离的和生物学上纯的状态使用，也可以配制成农业上可接受的组合物。还提供了农业上有益的微生物聚生体(其包含所公开的微生物体中的至少两个成员)以及在农业应用中利用所述聚生体的方法。在一些方面，设想了微生物(个体、聚生体和/或群落)的基因组修饰以改良微生物性状并改良微生物相关联的植物。

2、本文呈现了革兰氏阳性芽孢形成细菌即类芽孢杆菌属(paenibacillus)跨多个不同的种，跨该属的亚群i和亚群ii的成功基因组编辑株系。对类芽孢杆菌属基因组内的几个不同基因座的几种不同编辑进行评价，包括缺失、截短和敲除，这些基因座包括nif操纵子上游的两个glnr结合位点(分别为位点i和位点ii)，以及cuer基因的基因座。

3、本公开解决如何改良植物性能的这一重要问题，从而缩小全世界产量差距，同时提供向植物物种赋予其他有益性状的方式。本文所述的类芽孢杆菌属的新型基因组编辑株系通过使植物能够增加和/或改善氮的利用率、固定、吸收、获得、耐受性、分布、调控、加工和/或前述中的任何多项和/或前述任何项的组合来改良植物性能。

4、在一些实施方案中，植物是非豆科作物植物。

5、在一些实施方案中，植物是双子叶植物。在一些实施方案中，植物是蔬菜、草本植物、观赏植物或水果植物。在一些实施方案中，植物选自由以下各项组成的组：羽衣甘蓝、菠菜、莴苣、胡萝卜、马铃薯、甜菜、萝卜、番茄、花茎甘蓝、花椰菜、南瓜、芥菜、浆果、胡椒、绿叶蔬菜、豇豆、香瓜、黄瓜、罗勒、葡萄和秋葵。

6、在一些实施方案中，植物是单子叶植物。在一些实施方案中，植物是c3单子叶植物。在一些实施方案中，植物是c4单子叶植物。在一些实施方案中，植物选自由以下各项组成的组：玉米、小麦、水稻、高粱、甘蔗、洋葱、竹子、棕榈、大蒜、姜、百合、水仙花、鸢尾、兰花、蓝铃花、郁金香、朱顶红、香蕉、车前草、姜、姜黄、小豆蔻、芦笋、菠萝、莎草、灯心草、韭菜、饲草、草坪草、荞麦、藜麦、芡欧鼠尾草和粟。

7、由本公开提供的用于提高作物性能和增加产量的解决方案对地球资源无害，因为其不依赖于增加耗水量或增加系统中合成化学物质的投入。相反，本公开利用微生物向期望植物赋予有益的特性，包括增加产量。

8、因此，本公开提供可让农民增加重要作物的产量的环境上可持续的解决方案，其不依赖于增加合成除草剂和杀虫剂的使用。

9、在实施方案中，本公开提供有效且广泛适用的农业平台，其利用促进一种或多种期望植物特性的微生物和微生物聚生体(多种微生物，在一些方面为改良与之相关联的植物的健康或期望表型(诸如农艺性状)的多种微生物)。

10、本文所公开的微生物通过直接和间接机制来改良植物(诸如作物植物)的性能。在一些方面，微生物与植物形成共生关系。在一些方面，微生物产生向植物赋予益处或植物可用于改良特性的化合物(例如，代谢物、毒素、蛋白质、脂肽或其它组合物)。在一些方面，微生物提高一种或多种组合物(诸如营养素)的溶解度，从而使植物受益。在一些方面，微生物向植物赋予对外源物质(诸如除草剂或杀虫剂)的耐受性。在一些方面，微生物产生对植物害虫(诸如昆虫)有害的组合物。在一些方面，微生物固定氮，从而改良植物的营养状态。设想了除上列示例性非限制性方面以外的其他方面。

11、在一些实施方案中，利用单一微生物。在一些方面，该单一微生物经分离和纯化。在一些方面，该单一微生物是细菌的分类物种。在一些方面，该单一微生物是细菌的分类物种的可鉴别株系。在一些方面，该单一微生物是细菌的分类物种的新型、最近发现的株系。

12、在一些方面，将该单一微生物(不论为分类学上可鉴别的物种还是株系)与不同物种或株系的一种或多种其他微生物组合。在某些方面，两种或更多种微生物的组合形成聚生体(consortia)或聚生体(consortium)。术语聚生体(consortia)和聚生体(consortium)可互换使用。

13、在某些方面，本公开提供了高功能性微生物聚生体的开发，该高功能性微生物聚生体有助于促进期望表型或基因型植物性状的发育和表达。在一些实施方案中，本公开的聚生体拥有在各个微生物独自生活时不存在于自然界的功能属性。即，在各种实施方案中，特定微生物物种组合成聚生体，使得该微生物组合拥有聚生体的任何一个独立成员在单独考虑时所不拥有的功能属性。

14、在一些实施方案中，微生物聚生体所拥有的该功能属性是向植物物种赋予一种或多种有益特性的能力，例如：生长增加、产量增加、营养素利用率增加(例如，氮、磷酸盐等)、氮利用效率增加、胁迫耐性增强、耐旱性增强、光合速率增加、水分利用效率增强、病原体抗性增强、对植物株型的修改(其不是必定影响植物产量，而是解决植物功能)等。还考虑了害虫抗性和/或耐受性的有益特性，包括对线虫、昆虫或其他害虫的不利影响。

15、在一些实施方案中，单独微生物在自然界中存在时并不拥有向植物赋予这些有益特性的能力。相反，在一些实施方案中，通过人类手工将这些微生物组合成聚生体，才形成功能组合物，所述功能组合物拥有自然界中不存在的属性和功能特性。在一些实施方案中，该聚生体可包含已通过经由本领域普通技术人员已知的技术修饰细胞组成(包括dna、rna、蛋白质和/或它们的组合)来基因编辑、改变或修饰的微生物。

16、然而，在其他实施方案中，本公开提供了分离的和生物学上纯的单独微生物，这些单独微生物能够向期望植物物种赋予有益特性，而不需要将所述微生物组合成聚生体。

17、在一些实施方案中，微生物是已经进行基因修饰以提高固氮能力的类芽孢杆菌属的株系。

18、因此，本公开提供可让农民增加重要作物的产量的环境上可持续的解决方案，其不依赖于增加合成的肥料、除草剂和/或杀虫剂的使用。例如，在一个方面，本公开描述了经基因修饰以提高微生物固氮能力的分离的微生物。在一些实施方案中，对分离的微生物的内源nif基因进行基因修饰，以提高微生物的固氮能力。在一些实施方案中，对编码蛋白质glnr的内源glnr基因进行基因修饰，以提高微生物的固氮能力。

19、在一些实施方案中，本公开涉及一种分离的基因修饰的微生物，该分离的基因修饰的微生物包括一种或多种选自以下的基因修饰：对编码glnr的内源glnr基因的基因修饰；以及对内源nif基因的调控序列的基因修饰。在基因修饰的微生物中对编码glnr的内源glnr基因的基因修饰被表征为提供产生glnr蛋白变体的突变glnr基因。另外，与非基因修饰的调控序列相比，对内源nif基因内调控序列的基因修饰被表征为提供对glnr改善的结合亲和力。与微生物的非基因修饰株系相比，该一种或多种基因修饰被表征为向基因修饰的微生物提供改善的固氮活性。

20、在一些实施方案中，本文所述的分离的基因修饰的微生物被表征为具有nif基因的组成型表达，而与微生物周围环境中的局部氮浓度无关。例如，在一些实施方案中，本文所述的分离的基因修饰的微生物被表征为在限氮条件下具有nif基因的组成型表达。在一些实施方案中，本文所述的分离的基因修饰的微生物被表征为在富氮条件下具有nif基因的组成型表达。

21、本公开还涉及用于制备分离的基因修饰的微生物的方法，其中该方法包括基因修饰编码glnr的内源glnr基因，基因修饰内源nif基因内的调控序列，或它们的组合；并分离该微生物。基因修饰编码glnr的内源glnr基因的步骤包括编辑内源glnr基因以产生编码glnr蛋白变体的突变基因。基因修饰内源nif基因内的调控序列的步骤包括用表征为与天然调控序列相比提供对glnr改善的结合亲和力的dna序列置换该调控序列。另外，该微生物被表征为具有固氮活性，其中与微生物的非基因修饰株系相比，基因修饰编码glnr的内源glnr基因，和/或基因修饰内源nif基因内的调控序列，提供改善的固氮活性。

22、本公开还涉及农业组合物，这些农业组合物包括本文公开的分离的基因修饰的微生物的一种或多种株系和农业上可接受的载体。在一些实施方案中，农业组合物包括一种或多种另外的农业有益试剂(例如肥料、生物肥料、生物杀线虫剂、生物刺激剂、合成杀虫剂和/或合成除草剂)。

23、本文还公开了向植物赋予一种或多种有益性状的方法，其中这些方法包括施用农业有效量的一种或多种本文公开的分离的基因修饰的微生物或农业组合物。

24、在一些实施方案中，表1a、表1b或表1c中描述了类芽孢杆菌属株系。在一些实施方案中，类芽孢杆菌属株系包含与seq id no.1-66中的任何一个或多个具有至少90％同一性的多核苷酸序列。在一些实施方案中，类芽孢杆菌属株系是选自由以下各项组成的组的种：多粘类芽孢杆菌(polymyxa)、小麦类芽孢杆菌(tritici)、白色类芽孢杆菌(albidus)、厌氧类芽孢杆菌(anaericanus)、固氮类芽孢杆菌(azotifigens)、北风类芽孢杆菌(borealis、东海类芽孢杆菌(donghaensis)、爱媛类芽孢杆菌(ehimensis)、禾谷类芽孢杆菌(graminis)、李季伦氏类芽孢杆菌(jilunlii)、异味类芽孢杆菌(odorifer)、人参土地类芽孢杆菌(panacisoli)、菲尼克斯类芽孢杆菌(phoenicis)、泗川类芽孢杆菌(pocheonensis)、根际类芽孢杆菌(rhizoplanae)、青贮类芽孢杆菌(silage)、桃花山类芽孢杆菌(taohuashanense)、嗜热类芽孢杆菌(thermophilus)、香蒲类芽孢杆菌(typhae)和温氏类芽孢杆(wynnii)。在一些实施方案中，类芽孢杆菌属株系属于亚群i。在一些实施方案中，类芽孢杆菌属株系属于亚群ii。

25、本文公开的任何株系可以进一步与一种或多种另外的微生物组合，从而可以形成微生物聚生体。微生物聚生体可以是一种或多种单独微生物的任何组合。在某些实施方案中，微生物聚生体包含两种微生物或三种微生物或四种微生物或五种微生物或六种微生物或七种微生物或八种微生物或九种微生物或10种微生物或超过10种微生物。

26、本公开的另一个目标是设计微生物聚生体，该微生物聚生体能够执行共同的多维活性。在某些方面，构成该聚生体的微生物协同作用。在各方面，微生物聚生体对某种植物特性的效应大于在单一地使用聚生体的任何一个单独微生物成员时将观察到的效应。即，在一些方面，与独自使用聚生体的任何单独成员时将发现的效应相比，聚生体表现出对期望植物特性的大于累加的效应。

27、在一些方面，聚生体引起建立其他植物-微生物相互作用，例如通过充当设定未来微生物组发展轨迹的原代定殖体或奠基群体。

28、在实施方案中，本公开涉及微生物分离株的协同组合(或混合物)。

29、在一些方面，本文所教导的聚生体提供广泛范围的农业应用，包括：提高谷物、果实和花的产量；提高植物部分的生长；提高利用营养素(例如，氮、磷酸盐等)的能力，提高抗病性；生物杀虫效应，包括提高对真菌、昆虫和线虫的抗性；提高在极端气候中的存活率；以及改良其他期望的植物表型特性。显然，这些对植物的益处和/或对目标害虫和/或病原体的不利影响可以在对环境没有任何有害副作用的情况下获得。

30、在一些方面，本公开的单独微生物或包含其的聚生体可组合成农业上可接受的组合物。

31、在一些实施方案中，本公开的农业组合物包含但不限于：润湿剂、增容剂、消泡剂、清洁剂、螯合剂、漂移减少剂、中和剂、缓冲剂、腐蚀抑制剂、染料、气味剂、扩展剂、渗透助剂、粘着剂、粘结剂、分散剂、稠化剂、稳定剂、乳化剂、冰点抑制剂、抗微生物剂、肥料、杀虫剂、杀线虫剂、杀昆虫剂、除草剂、惰性载体、聚合物等。

32、在本公开的一个实施方案中，微生物(包括分离的单一物种或株系、聚生体或它们的组合物，诸如代谢物)以种子包衣或其他种子施用物的形式供应。在实施方案中，种子包衣可施用于裸露和未处理的种子。在其他实施方案中，种子包衣可施用于先前处理的种子。因此，在一些实施方案中，本公开教导了一种处理种子的方法，该方法包括将分离的细菌株系或微生物聚生体施用于种子。在某些实施方案中，分离的细菌株系或微生物聚生体以包含农业上可接受的载体的农业组合物的形式施用。在一些实施方案中，农业组合物可被配制为：土壤浇灌物、叶面喷雾剂、浸渍处理剂、垄沟内处理剂、土壤改良剂、颗粒、撒播处理剂、收获后病害防治处理剂或种子处理剂。在一些实施方案中，农业组合物可单独施用或按旋转喷雾程序与其他农产品一起施用。在一些实施方案中，农业组合物可与罐混相容。在一些实施方案中，农业组合物可与和其他农产品的罐混相容。在一些实施方案中，农业组合物可与用于地面、空中和灌溉施用的装备相容。

33、在一些实施方案中，所施用的微生物可变成内生的并因此可存在于所处理的生长植物和其后代中。在其他实施方案中，微生物可能与种子处理剂同时以共同处理形式施用。

34、在本公开的一个实施方案中，微生物以施用于植物生长培养基的颗粒或填塞物(plug)或土壤浇灌物的形式供应。在其他实施方案中，微生物以叶面施用物的形式供应，诸如叶面喷雾剂或液体组合物。叶面喷雾剂或液体施用物可施用于生长植物或生长培养基，例如土壤。

35、在其他实施方案中，微生物(包括分离的单一物种或株系或聚生体或它们的组合物，诸如代谢物)以可施用于土壤的肥料、杀虫剂或其他改良剂的形式供应。在一些实施方案中，微生物以在种植之前施用于土壤的肥料、杀虫剂或其他改良剂的形式供应。在一些实施方案中，微生物以在种植的同时施用于土壤的肥料、杀虫剂或其他改良剂的形式供应。在一些实施方案中，微生物以在种植之后施用于土壤的肥料、杀虫剂或其他改良剂的形式供应。

36、在本公开的其他实施方案中，微生物(包括分离的单一物种或株系或聚生体)和/或它们的组合物(例如，代谢物)以收获后病害防治施用物的形式供应。

37、在实施方案中，本公开的农业组合物可被配制为：(1)溶液；(2)可湿性粉剂；(3)撒布粉剂；(4)可溶性粉剂；(5)乳液或悬浮液浓缩物；(6)拌种剂，(7)片剂；(8)水分散性颗粒；(9)水溶性颗粒(缓释或速释)；(10)微囊封颗粒或悬浮液；(11)作为灌溉组分，以及(12)肥料、杀虫剂和其他相容改良剂的组分等等。在某些方面，组合物可在常规喷雾施用之前稀释于水介质中。本公开的组合物可施用于土壤、植物、种子、根际、根鞘或其他将有利于施用微生物组合物的区域。

38、本公开的又一个目标涉及农业组合物，其经配制以提供高集落形成单位(cfu)细菌群体或聚生体。在一些方面，农业组合物具有提供相关货架期的佐剂。在实施方案中，所教导的农业组合物的cfu浓度高于在所公开的方法之外，所述微生物将天然存在的浓度。在另一个实施方案中，农业组合物以10^2-10^12cfu/克载体或10^5-10^9cfu/克载体的浓度包含微生物细胞。在一个方面，微生物细胞作为种子包衣以10^5-10^9cfu的浓度直接施用于种子。在其他方面，微生物细胞作为种子外包衣以10^5-10^9cfu的浓度施用于另一种子包衣的顶部上。在其他方面，微生物细胞与另一种子处理剂一起作为共同处理剂以10^5-10^9cfu的比率施用。

39、在各方面，本公开涉及促进植物生长的农业微生物制剂。在各方面，本公开提供了所教导的分离的微生物和包含其的聚生体以配制为农业生物接种体。所教导的生物接种体可施用于植物、种子或土壤，或与肥料、杀虫剂和其他相容改良剂组合。配制包含分离的微生物的生物接种体的合适实例可见于美国专利号7,097,830，该专利以引用方式并入本文。

40、所公开的微生物制剂可：降低对含氮肥料的需要、使矿物质溶解、提供植物的生物杀虫保护，保护植物免受病原体(例如，真菌、昆虫和线虫)的影响以及使植物可获得有价值的营养素，诸如氮和/或磷酸盐，由此降低和消除对使用化学杀虫剂和化学肥料的需要。

41、在一些实施方案中，在向期望的植物物种赋予一种或多种有益特性或性状的方法中，可利用本公开的分离的和生物学上纯的微生物。

42、在一些实施方案中，在向期望的植物物种赋予一种或多种有益特性或性状的方法中，可利用包含本公开的分离的和生物学上纯的微生物的农业上可接受的组合物。

43、在一些实施方案中，在向期望的植物物种赋予一种或多种有益特性或性状的方法中，可利用本公开的聚生体。

44、在一些实施方案中，在向期望的植物物种赋予一种或多种有益特性或性状的方法中，可利用包含本公开的聚生体的农业上可接受的组合物。

45、在一些方面，本公开的分离的和生物学上纯的微生物和/或本公开的聚生体来源于加速微生物选择过程(“ams”过程)。在本公开的一些方面中利用的ams过程描述于例如以下文献中：(1)2012年9月20日公布为国际公开号wo 2012125050a1的国际专利申请号pct/nz2012/000041，以及(2)2014年3月27日公布为国际公开号wo 2014046553a1的国际专利申请号pct/nz2013/000171，这些pct申请中的每一篇全文以引用的方式并入本文以用于所有目的。

46、然而，在其他实施方案中，本公开的微生物不来源于加速微生物选择过程。在一些方面，本公开的实施方案中利用的微生物选自数据库中存在的微生物成员。在特定方面，本公开的实施方案中利用的微生物基于所述微生物的特定特性来选自数据库中存在的微生物。

47、本公开提供了可通过以下方式有效增强植物组成部分或植物部分：用分离的微生物或微生物聚生体以通常无法在植物组成部分或植物部分上发现的量涂覆所述植物组成部分或植物部分。

48、本文所述的一些实施方案是用于制备农业种子组合物或种子包衣的方法，所述方法包括：使种子的表面与包含纯化的微生物群体的制剂接触，该纯化的微生物群体包含对该种子是异源的或该种子上很少存在的至少一种分离的微生物。另外的实施方案需要制备农业植物组合物，其包括：使植物的表面与包含纯化的微生物群体的制剂接触，该纯化的微生物群体包含对该植物是异源的至少一种分离的微生物。在其他方面，将制剂或微生物引入种子的内部中，例如引入子叶或胚芽其他种子组织中。

49、在一些方面，将本公开的分离的微生物、微生物聚生体、渗出物、代谢物和/或农业组合物施用于种子或植物可调节农艺上重要的性状。农艺上重要的性状可以是例如抗病性、耐旱性、耐热性、耐寒性、耐盐性、金属耐性、除草剂耐性、化学耐性、水分利用效率提高、氮利用率提高、氮胁迫抗性提高、固氮作用提高、营养素(例如，磷酸盐、钾等)利用率提高、抗虫性、食草动物抗性、病原体抗性、病原体水平降低(例如，经由影响病原体存活的代谢物的分泌)、产量增加、水分限制条件下产量增加、健康增强、活力提高、生长改善、光合能力提高、营养增强、蛋白质含量改变、油含量改变、生物质增加、芽长增加、根长增加、根构型改善、种子重量增加、种子萌发更快、种子碳水化合物组成改变、种子油组成改变、荚数、衰老延缓、持绿性和种子蛋白质组成改变。在一些方面，调节至少2、3、4种或更多种农艺上重要的性状。在一些方面，该调节是对前述农艺性状之一的积极作用。

50、在一些方面，本公开的分离的微生物、聚生体和/或农业组合物可施用于植物，以便调节或改变植物特性，诸如相对于参考植物而言油含量改变、蛋白质含量改变、种子碳水化合物组成改变、种子油组成改变、种子蛋白质组成改变、化学耐性、耐寒性、衰老延缓、抗病性、耐旱性、穗重、生长改善、健康增强、耐热性、除草剂耐性、食草动物抗性、固氮作用提高、氮利用率提高、根构型改善、水分利用效率提高、生物质增加、生物质减少、根长增加、根长减少、种子重量增加、芽长增加、芽长减少、产量增加、水分限制条件下的产量增加、籽粒质量、籽粒含水量、金属耐性、穗数、每穗的籽粒数量、荚数、营养增强、病原体抗性、抗虫性、光合能力提高、耐盐性、持绿性、活力提高、成熟种子的干重增加、成熟种子的鲜重增加、每株植物的成熟种子数量增加、叶绿素含量增加、每株植物的荚数增加、每株植物的荚长增加、每株植物的枯萎叶片数量减少、每株植物的严重枯萎叶片数量减少和每株植物的未枯萎叶片数量增加、代谢物水平的可检测调节、转录物水平的可检测调节以及蛋白质组的可检测调节。

51、在一些实施方案中，本文所教导的农业制剂包含选自由以下各项组成的组的至少一个成员：农业上相容的载体、增粘剂、微生物稳定剂、杀真菌剂、抗菌剂、除草剂、杀线虫剂、杀昆虫剂、植物生长调节剂、灭鼠剂和营养素。

52、本文所述的方法可包括使种子或植物与至少100cfu或孢子、至少300cfu或孢子、至少1,000cfu或孢子、至少3,000cfu或孢子、至少10,000cfu或孢子、至少30,000cfu或孢子、至少100,000cfu或孢子、至少300,000cfu或孢子、至少1,000,000cfu或孢子或更多的本文所教导的微生物接触。

53、本文所述的方法可包括使种子或植物与包含本文所公开的单一微生物或微生物聚生体所产生的代谢物的组合物接触。在一些方面，所述方法包括使种子或植物与包含本文所公开的单一微生物或微生物聚生体所产生的至少1mg代谢物的组合物接触。在一些方面，所述方法包括使种子或植物与包含本文所公开的单一微生物或微生物聚生体所产生的至少10mg代谢物的组合物接触。在一些方面，所述方法包括使种子或植物与包含本文所公开的单一微生物或微生物聚生体所产生的至少100mg代谢物的组合物接触。在一些方面，所述方法包括使种子或植物与包含本文所公开的单一微生物或微生物聚生体所产生的至少1g代谢物的组合物接触。在一些方面，所述方法包括使种子或植物与包含本文所公开的单一微生物或微生物聚生体所产生的至少10g代谢物的组合物接触。在一些方面，所述方法包括使种子或植物与包含本文所公开的单一微生物或微生物聚生体所产生的至少100g代谢物的组合物接触。在一些方面，所述方法包括使种子或植物与包含本文所公开的单一微生物或微生物聚生体所产生的至少1kg代谢物的组合物接触。在一些方面，所述方法包括使种子或植物与包含本文所公开的单一微生物或微生物聚生体所产生的大于1kg代谢物的组合物接触。

54、在本文所述方法的一些实施方案中，本公开的分离的微生物以在农业植物的目标组织之内和/或之上可有效检测的量存在于制剂中。例如，在植物的目标组织之中和/或之上检测到至少100cfu或孢子、至少300cfu或孢子、至少1,000cfu或孢子、至少3,000cfu或孢子、至少10,000cfu或孢子、至少30,000cfu或孢子、至少100,000cfu或孢子、至少300,000cfu或孢子、至少1,000,000cfu或孢子或更多的量的微生物。另选地或附加地，本公开的微生物可按当与未被施用本公开的制剂的参考农业植物相比时，使被施用这种制剂的植物的生物质和/或产量有效增加至少1％、至少2％、至少3％、至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、至少100％或更多的量存在于制剂中。另选地或附加地，本公开的微生物可按当与未被施用本公开的制剂的参考农业植物相比时，使被施用这种制剂的植物的感兴趣的农艺性状有效地可检测地调节至少1％、至少2％、至少3％、至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、至少100％或更多的量存在于制剂中。

55、在本文所述方法的一些实施方案中，从本公开的微生物或聚生体分离的一种或多种代谢物以在农业植物的目标组织之内和/或之上可有效检测的量存在于制剂中。例如，在植物的目标组织之中和/或之上检测到至少1mg、至少10mg、至少50mg、至少100mg、至少200mg、至少400mg、至少600mg、至少800mg、至少1g或更多的量的代谢物。另选地或附加地，从本公开的微生物和聚生体分离的代谢物可按当与未被施用本公开的制剂的参考农业植物相比时，使被施用这种制剂的植物的生物质和/或产量有效增加至少1％、至少2％、至少3％、至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、至少100％或更多的量存在于制剂中。另选地或附加地，从本公开的微生物和聚生体分离的代谢物可按当与未被施用本公开的制剂的参考农业植物相比时，使被施用这种制剂的植物的感兴趣的农艺性状有效地可检测地调节至少1％、至少2％、至少3％、至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、至少100％或更多的量存在于制剂中。

56、在一些实施方案中，本文所教导的农业组合物是架藏稳定的。在一些方面，本文所教导的微生物是冷冻干燥的。在一些方面，本文所教导的微生物是喷雾干燥的。在一些方面，本文所教导的微生物放置于液体制剂中。在一些方面，本文所教导的微生物存在于颗粒上。

57、本文还描述了封闭在选自由以下各项组成的组的物件内的多种分离的微生物：瓶、广口瓶、安瓿、包装、器皿、包、盒、储存箱、封套、纸箱、容器、筒仓、船运集装箱、车厢以及箱子。

58、在一些方面，将所选择的植物物种与所公开的微生物(操作分类单元(otu)、株系或包含前述中的任一者的组合物)组合引起了作物产量提高及其产物的生成。因此，在一个方面，本公开提供了第一植物的种子与涂覆到第一植物的种子的表面上的微生物制备物的合成组合，使得与未涂覆的参考种子的表面上存在的相比，微生物以更高的水平存在于该种子的表面上。在另一个方面，本公开提供了第一植物的一部分与涂覆到第一植物的该部分的表面上的微生物制备物的合成组合，使得与未涂覆的参考植物部分的表面上存在的相比，微生物以更高的水平存在于第一植物的该部分的表面上。上述方法可单独使用，或与植物育种和转基因技术同时使用。

59、在一些实施方案中，表1a、表1b或表1c中描述了类芽孢杆菌属株系。在一些实施方案中，类芽孢杆菌属株系包含与seq id no.1-52中的任何一个或多个具有至少90％同一性的多核苷酸序列。在一些实施方案中，类芽孢杆菌属株系是选自由以下各项组成的组的种：多粘类芽孢杆菌、小麦类芽孢杆菌、白色类芽孢杆菌、厌氧类芽孢杆菌、固氮类芽孢杆菌、北风类芽孢杆菌、东海类芽孢杆菌、爱媛类芽孢杆菌、禾谷类芽孢杆菌、李季伦氏类芽孢杆菌、异味类芽孢杆菌、人参土地类芽孢杆菌、菲尼克斯类芽孢杆菌、泗川类芽孢杆菌、根际类芽孢杆菌、青贮类芽孢杆菌、桃花山类芽孢杆菌、嗜热类芽孢杆菌、香蒲类芽孢杆菌和温氏类芽孢杆。在一些实施方案中，类芽孢杆菌属株系属于亚群i。在一些实施方案中，类芽孢杆菌属株系属于亚群ii。

60、在一些实施方案中，分离的细菌株系具有与本公开的分离的细菌株系基本上类似的形态和生理特性。在一些实施方案中，分离的细菌株系具有与本公开的分离的细菌株系基本上类似的遗传特性。在一些实施方案中，分离的细菌株系是本公开的分离的细菌株系的天然存在或人造的突变体。在一些实施方案中，分离的细菌株系是经基因编辑、改变或修饰的细菌株系。在一些实施方案中，本公开的分离的细菌株系位于基本上纯的培养物中。在一些实施方案中，本公开的分离的细菌株系位于纯培养物中。在一些实施方案中，本公开的分离的细菌株系位于细胞级分、提取物或上清液中。

61、在一些实施方案中，设想了本公开的分离的细菌株系的后代和/或突变体。在一些实施方案中，设想了本公开的分离的细菌株系的后代、突变体和/或经遗传修饰的形式。

62、在一些实施方案中，设想了本公开的分离的细菌株系的无细胞或灭活的制备物，或所述分离的细菌株系的突变体。在一些实施方案中，设想了本公开的分离的细菌株系的无细胞或灭活的制备物，或所述分离的细菌株系的突变体或经基因编辑、改变或修饰的变体。在一些实施方案中，设想了由本公开的分离的细菌株系产生的代谢物，或所述分离的细菌株系的突变体。在一些实施方案中，设想了由本公开的分离的细菌株系产生的代谢物，或所述分离的细菌株系的突变体或经遗传修饰的变体。

63、在一些实施方案中，农业组合物包含分离的细菌株系和农业上可接受的载体。分离的细菌株系可以以1×10^2至1×10^12cfu/克存在于组合物中。农业组合物可被配制为种子包衣。

64、在一些实施方案中，向植物物种赋予至少一种有益性状的方法包括将分离的细菌株系施用于植物或所述植物所在的生长培养基。在一些实施方案中，向植物物种赋予至少一种有益性状的方法包括将本公开的农业组合物施用于该植物或该植物所在的生长培养基。

65、在一些实施方案中，植物是非豆科作物植物。在一些实施方案中，植物是单子叶植物。在一些实施方案中，植物是c3单子叶植物。在一些实施方案中，植物是c4单子叶植物。在一些实施方案中，植物选自由以下各项组成的组：玉米、小麦、水稻、高粱、甘蔗、洋葱、竹子、棕榈、大蒜、姜、百合、水仙花、鸢尾、兰花、蓝铃花、郁金香、朱顶红、香蕉、车前草、姜、姜黄、小豆蔻、芦笋、菠萝、莎草、灯心草、韭菜、饲草、荞麦、藜麦、芡欧鼠尾草和粟。

66、在一些实施方案中，本公开教导了一种栽种具有至少一种有益性状的植物的方法。在一些实施方案中，该方法包括将分离的细菌株系或微生物聚生体施用于植物的种子；播种或种植该种子；以及栽种该植物。在某些实施方案中，分离的细菌株系或微生物聚生体以还包含农业上可接受的载体的农业组合物的形式施用。

67、在一些实施方案中，微生物聚生体具有与本公开的微生物聚生体基本上类似的形态和生理特性。在一些实施方案中，微生物聚生体具有与本公开的微生物聚生体基本上类似的遗传特性。在一些实施方案中，微生物聚生体位于基本上纯的培养物中。在一些实施方案中，设想了微生物聚生体的任何微生物的后续世代。在一些实施方案中，设想了微生物聚生体的任何微生物的突变体。在一些实施方案中，设想了微生物聚生体的任何微生物的经基因编辑、改变或修饰的变体。在一些实施方案中，设想了微生物聚生体的无细胞或灭活的制备物或者微生物聚生体中的任何微生物的突变体或经基因编辑、改变或修饰的变体。在一些实施方案中，设想了由微生物聚生体或者微生物聚生体中的任何微生物的突变体或经基因编辑、改变或修饰的变体产生的代谢物。

68、在一些实施方案中，农业组合物包含微生物聚生体和农业上可接受的载体。农业组合物的微生物聚生体可以以1×10^3至1×10^12个细菌细胞/克存在于组合物中。在一些实施方案中，农业组合物被配制为种子包衣。在一些实施方案中，向植物物种赋予至少一种有益性状的方法包括将微生物聚生体施用于所述植物或所述植物所在的生长培养基。在一些实施方案中，一种向植物物种赋予至少一种有益性状的方法，包括将农业组合物施用于植物或所述植物所在的生长培养基。

69、在任何所述方法中，微生物可包含与选自表1a、表1b和/或表1c中所提供的生物体的细菌的16s rrna核酸序列具有至少97％序列同一性的16s rrna核酸序列。