[发明专利]用于微生物的原位检测的系统和方法

说明书

描述了用于检测在生长基质或水中的致病生物的系统，其包含用于将引诱剂递送到所述生长基质或水中的工具，用于将所述微生物引导至检测器以检测目的微生物的工具，和当检测到目的微生物时提供信号的检测器。还描述了所述系统在农业和园艺学中的用途。

本发明涉及检测在生长基质和/或水中的微生物(包括害虫和其他微生物(例如真菌、卵菌、细菌和线虫))。特别地，本发明涉及检测在生长基质和/或水中的植物病原体，特别地涉及在其中正在商业基础上或在其天然环境中栽种着产品的田地或区域中原位检测在植物中引起疾病的害虫和生物。本发明还涉及可以在这样的检测中使用的设备。

虽然本发明主要涉及具有引起对于植物的损害的潜力的微生物的早期检测，但是它也可以用于检测诸如下列的微生物的存在：光合作用细菌(例如，沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)和类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides))、乳酸细菌(例如，植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)和干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)，和链球菌属(Streptococcus))、酵母(例如，糖酵母属物种(Saccharomyces spp.))、放线菌(例如，链霉菌属物种(Streptomyces spp.))、固氮细菌(例如，根瘤菌属(Rhizobium)、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、剑菌属(Ensifer)和中生根瘤菌属(Mesorhizobium))、菌根和溶解磷酸盐的微生物(例如，细菌(芽孢杆菌属(Bacillus))和真菌(曲霉属(Aspergillus)、青霉属物种(Penicillium spp.)))、促进植物生长的根际细菌和植物益生菌(例如，假单胞菌属(Pseudomonas))。这些微生物可以有益于植物的健康，以向栽种者提供关于需求的信息或者提供材料来增强所讨论的植物的康健。

归因于由微生物(包括病原体，例如真菌、卵菌、细菌、线虫和损害性昆虫)引起的植物疾病的植物产量损失是一个全球关注的问题，不仅在农业和园艺学中，而且在造林、园艺中心、私人花园和观赏植物中。许多有价值的作物和观赏植物对于疾病是非常易感的，并且在没有人工干预的情况下将会难以在自然界中存活。在水中饲养的产品(例如，湖泊中的养鱼场)的损失也值得关注。

栽培植物常常比其野生亲属对于疾病更易感，因为大量的相同物种或品种(其具有一致的遗传背景)紧密地栽种在一起，有时超过数千平方公里。由致病生物引起的疾病可以在这些条件下快速散布。例如，疫霉属(Phytophthora)(一种产生攻击一系列植物、蔬菜和水果的根和茎的孢子的植物病原体)是栽种者们特别关注的，因为它可以污染供水系统并且还可以在植物残骸和土壤中停留许多年而不被觉察到。据估计，疫霉属(被称为“21世纪的植物毁灭者”)单独地在全世界范围内引起20-70亿美元损失/作物/年。(Roy等人,2012Review of Plant Pathology,第6卷)。

存在许多方法来检测植物疾病。例如，在植物致病物种的检测中，农民典型地利用顾问农学家，后者取土壤或植物材料(例如，叶或根)的样品并且就植物病原体的存在来分析该样品。通过使用实验室测试在外部进行分析。此类实验室测试可以包括分子技术例如ELISA、PCR(PCR和实时PCR)、免疫荧光(IF)、流式细胞术、荧光原位杂交(FISH)和DNA微阵列。采用样品的外部实验室测试存在有几个问题。首先，土壤取样仅选择小样品，并且可能未必反映了土壤的真实状况。

在一些情况下，在土壤中的致病生物的水平将会过低而无法检测，因此在对孤立的土壤区域进行取样中，植物病原体的水平将会是无效的，尽管存在损害性量的病原体。外部实验室分析要求将样品运输离开测试场所至实验室，并因此在提供诊断分析的结果方面存在延迟。在检测可以在植物中引起疾病的生物(例如，植物病原体)中的任何延迟可以导致该疾病的散布和更大数目的植物被侵袭。