DE102022106183A1 - Coated fungal spores and their use as plant treatment agents - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft beschichtete Pilzsporen (10), wobei die Pilzsporen (10) Blastosporen umfassen, wobei die Pilzsporen (10) auf Sporenebene beschichtet sind mit einer Beschichtung, wobei die Beschichtung wenigstens eine kationische Schicht aufweist.The present invention relates to coated fungal spores (10), the fungal spores (10) comprising blastospores, the fungal spores (10) being coated at the spore level with a coating, the coating having at least one cationic layer.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft beschichtete Pilzsporen, insbesondere zur Verwendung in einem Pflanzenschutzmittel oder einem Pflanzenstärkungsmittel, mit einer verbesserten Viabilität bei Trocknung, Lagerung und Rehydrierung. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer Ein- oder Mehrlagenbeschichtung zum Beschichten von Pilzsporen und dabei genauer von Pilzsporen, die in Submerskultivierung gebildet sind und myzelbildenden Pilzen entspringen.The present invention relates to coated fungal spores, in particular for use in a plant protection product or a plant strengthening agent, with improved viability during drying, storage and rehydration. The present invention further relates to the use of a single or multi-layer coating for coating fungal spores and, more specifically, fungal spores that are formed in submerged cultivation and originate from mycelium-forming fungi.
Die biologische Schädlingsbekämpfung und Pflanzenstärkung mit neuartigen Formulierungen basierend auf der Wirkung nematophager oder entomopathogener oder akarizider Pilze ist ein erfolgsversprechender und innovativer Ansatz zum systemischen und nachhaltigen Schutz von Nutzpflanzen. Metarhizium brunneum ist ein solcher, der bereits global kommerziellen Einsatz findet. Der Großteil der M. brunneum-Produkte besteht aus formulierten Aerokonidien, die mit hohem Raum- und Zeitaufwand in Festphasenfermentern produziert worden sind, jedoch bedingt durch ihren Zellwandaufbau einen hohen Schutz gegen Trocknung beziehungsweise eine hohe Viabilität nach Trocknung besitzen.Biological pest control and plant strengthening with novel formulations based on the effects of nematophagous or entomopathogenic or acaricidal fungi is a promising and innovative approach to the systemic and sustainable protection of crops. Metarhizium brunneum is one that is already in commercial use globally. The majority of M. brunneum products consist of formulated aeroconidia, which were produced in solid-phase fermenters with a lot of space and time, but due to their cell wall structure they have a high level of protection against drying and a high viability after drying.
M. brunneum bildet in Submerskultivierung, neben hyphal bodies, Mikroskleoriten und anderen Submerssporen, auch Blastosporen, eine Sporenform welche der Pilz natürlicherweise im Inneren von Insekten bildet. Im Gegensatz zu Aerokonidien können diese Blastosporen leichter in industriell relevanten Mengen produziert werden, verfügen jedoch nur über geringfügigen Schutz gegen Trocknung. Die Trocknungsfähigkeit unter Beibehaltung einer hohen Viabilität ist jedoch eins der wichtigsten Kriterien in der Herstellung eines lagerfähigen Produkts. So wird seitens der Industrie eine Lagerfähigkeit von mindestens zwei Jahren bei Raumtemperatur gewünscht.In submerged cultivation, M. brunneum forms, in addition to hyphal bodies, microscleorites and other submerged spores, also blastospores, a spore form which the fungus naturally forms inside insects. In contrast to aeroconidia, these blastospores can be more easily produced in industrially relevant quantities, but have only minimal protection against drying. However, the ability to dry while maintaining high viability is one of the most important criteria in the production of a storable product. The industry wants a shelf life of at least two years at room temperature.
Die Artikel „Enhancement of biocatalyst activity and protection against stressors using a microbial exoskeleton von Sakkos et al, Nature Scientific Reports (2019)9:3158 und Hillberg et al: „Biorecognition through Layer-by-Layer Polyelectrolyte Assembly: In-Situ Hybridization on Living Cells“, Biomacromolecules 2006, 7, 2742-2750, beschreiben die Beschichtung der Zellen des Bakteriums L. coli. Diese Zellen unterscheiden sich jedoch im Aufbau von Zellwand und Zellmembran chemisch und biologisch vollständig von den entsprechenden „Zellwandstrukturen“ von Pilzen, lassen sich daher in Bezug auf Vorgänge während einer Trocknung nicht mit den hier vorgestellten Blastosporen vergleichen.The articles “Enhancement of biocatalyst activity and protection against stressors using a microbial exoskeleton by Sakkos et al, Nature Scientific Reports (2019)9:3158 and Hillberg et al: “Biorecognition through Layer-by-Layer Polyelectrolyte Assembly: In-Situ Hybridization on Living Cells", Biomacromolecules 2006, 7, 2742-2750, describe the coating of the cells of the bacterium L. coli. However, these cells differ chemically and biologically completely from the corresponding “cell wall structures” of fungi in terms of the structure of the cell wall and cell membrane, and therefore cannot be compared with the blastospores presented here in terms of processes during drying.
Der Stand der Technik befasst sich somit insbesondere mit Mikrogelen oder der Beschichtung von Bakterien, gibt aber kaum Hinweis auf eine Beschichtung von bestimmten Pilzarten zur Verbesserung der Viabilität bei Trocknung, Rehydrierung und Lagerung.The state of the art therefore deals in particular with microgels or the coating of bacteria, but gives little indication of coating certain types of fungi to improve viability during drying, rehydration and storage.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Maßnahme zu schaffen, durch welche wenigstens ein Nachteil des Stands der Technik zumindest teilweise überwunden wird. Es ist insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Maßnahme zu entwickeln, mittels der die Viabilität von Blastosporen bei einer Trocknung, Rehydrierung und Lagerung verbessert werden kann.It is the object of the present invention to create a measure by which at least one disadvantage of the prior art is at least partially overcome. It is a particular object of the present invention to develop a measure by means of which the viability of blastospores during drying, rehydration and storage can be improved.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch Pilzsporen mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß ferner durch ein Pflanzenschutzmittel mit den Merkmalen des Anspruchs 12, durch ein Pflanzenstärkungsmittel mit den Merkmalen des Anspruchs 13, durch ein Mittel zur biologischen Schädlingsbekämpfung nach Anspruch 14 sowie durch eine Verwendung mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, in der Beschreibung, und in den Figuren offenbart, wobei weitere in den Unteransprüchen oder in der Beschreibung oder den Figuren beschriebene oder gezeigte Merkmale einzeln oder in einer beliebigen Kombination einen Gegenstand der Erfindung darstellen können, wenn sich aus dem Kontext nicht eindeutig das Gegenteil ergibt.The problem is solved according to the invention by fungal spores with the features of claim 1. The problem is further solved according to the invention by a plant protection agent with the features of
Die vorliegende Erfindung betrifft Pilzsporen, wobei die Pilzsporen in Submerskultivierung gebildet sind und myzelbildenden Pilzen entspringen, wobei die Pilzsporen auf Sporenebene beschichtet sind mit einer Beschichtung, wobei die Beschichtung wenigstens eine kationische Schicht aufweist.The present invention relates to fungal spores, the fungal spores being formed in submerged cultivation and originating from mycelium-forming fungi, the fungal spores being coated at the spore level with a coating, the coating having at least one cationic layer.
Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass derartige Beschichtungen bei den vorstehend definierten Pilzsporen problemlos umsetzbar sind und ferner deutliche Vorteile mit sich bringen.It has surprisingly been shown that such coatings can be easily implemented with the fungal spores defined above and also bring significant advantages.
Im Detail betrifft die vorliegende Erfindung spezifisch definierte Pilzsporen, nämlich solche, die in Submerskultivierung gebildet sind, und die darüber hinaus myzelbildenden Pilzen entspringen.In detail, the present invention relates to specifically defined fungal spores, namely those that are formed in submerged cultivation and that also arise from mycelium-forming fungi.
Pilzsporen, die in Submerskultivierung gebildet sind, sollen im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere solche Pilzsporen sein, die ganz untergetaucht unter Wasser gebildet werden können beziehungsweise dort wachsen können. Als Wasser kann hier sowohl Süß- als auch Salzwasser dienen und es sollen gemäß der Erfindung auch solche Pilzsporen umfasst sein, die neben einer reinen Submerskultivierung auch zumindest zum Teil über der Wasseroberfläche erzeugbar sind.For the purposes of the present invention, fungal spores that are formed in submerged cultivation should in particular be those fungal spores that can be formed completely submerged under water or can grow there. Both fresh and salt water can serve as water here and, according to the invention, fungal spores should also be included which, in addition to pure submerged cultivation, can also be produced at least in part above the water surface.
Darüber hinaus sind in an sich bekannter Weise myzelbildende Pilze solche Pilze, die Myzellen beziehungsweise Hyphen, also fadenförmige Zellen, ausbilden. Entsprechend können myzelbildende Pilze auch als hyphenbildende Pilze beschrieben werden.In addition, mycelium-forming fungi in a known manner are those fungi that form mycells or hyphae, i.e. thread-like cells. Accordingly, mycelium-forming fungi can also be described as hyphae-forming fungi.
Es sei darauf hingewiesen, dass Pilzsporen bekannt sind, die in Submerskultivierung gebildet aber nicht myzelbildenden Pilzen entspringen oder umgekehrt. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind jedoch nur solche Pilzsporen, welche beide Voraussetzungen erfüllen, also sowohl in Submerskultivierung gebildet und zusätzlich myzelbildenden Pilzen entspringen. Diese Eigenschaften sind für entsprechende Pilzsporen durch den Fachmann nicht zuletzt durch Studium der entsprechenden Literatur ohne weiteres zuordbar.It should be noted that fungal spores are known to be formed in submerged cultivation but do not arise from mycelium-forming fungi or vice versa. However, the subject of the present invention is only those fungal spores that meet both requirements, i.e. both formed in submerged cultivation and also originate from mycelium-forming fungi. These properties can be easily assigned to corresponding fungal spores by the expert, not least by studying the relevant literature.
Beispiele, welche von der vorliegenden Erfindung umfasst sein sollen, umfassen etwa Blastosporen, Submerssporen, hyphal bodies, die auch als eigenständig abgeschnürte Hyphenfragmente bezeichnet werden können, Mikroskleoriten und Chlamydosporen.Examples which are intended to be encompassed by the present invention include, for example, blastospores, submersed spores, hyphal bodies, which can also be referred to as independently pinched off hyphal fragments, microscleorites and chlamydospores.
Besonders bevorzugt umfasst die vorliegende Erfindung Blastosporen als Pilzsporen.The present invention particularly preferably includes blastospores as fungal spores.
Die vorstehend definierten Pilzsporen zeichnen sich dadurch aus, dass diese auf Sporenebene beschichtet sind. Eine Beschichtung auf Sporenebene soll dabei bedeuten, dass jede Spore beschichtet ist und nicht eine Gesamtheit an Sporen eine Beschichtung trägt, wobei im Inneren eine Vielzahl an unbeschichteten Sporen vorliegt und nur eine äußere Hülle eines Konstrukts aus Sporen beschichtet ist beziehungsweise die Beschichtung eine Vielzahl an Sporen einschließt.The fungal spores defined above are characterized by the fact that they are coated at the spore level. A coating at the spore level should mean that each spore is coated and not a total of spores has a coating, with a large number of uncoated spores being present inside and only an outer shell of a construct made of spores being coated or the coating covering a large number of spores includes.
Die Beschichtung, welche bei den Pilzsporen auf Sporenebene vorliegt, ist dabei eine kationische Beschichtung beziehungsweise im Fall einer mehrschichtigen Beschichtung weist die Beschichtung, bevorzugt benachbart zu der Sporenoberfläche, wenigstens eine kationische Schicht auf.The coating, which is present at the spore level in the fungal spores, is a cationic coating or, in the case of a multi-layer coating, the coating has at least one cationic layer, preferably adjacent to the spore surface.
Unter einer kationischen Schicht im Sinne der vorliegenden Erfindung soll eine Schicht verstanden werden, welche insbesondere ausschließlich mit positiven Ladungen versehen ist. Beispiele umfassen etwa in der Beschichtung immobilisierte Kationen, als auch eine Polymerbeschichtung mit positiven Ladungen.A cationic layer in the context of the present invention is to be understood as meaning a layer which, in particular, is provided exclusively with positive charges. Examples include cations immobilized in the coating as well as a polymer coating with positive charges.
Das Vorsehen derartiger beschichteter Pilzsporen zeigt überraschende Vorteile, welche die Anwendbarkeit dieser Pilzsporen deutlich verbessern können.The provision of such coated fungal spores shows surprising advantages which can significantly improve the applicability of these fungal spores.
Insbesondere kann die Beschichtung das gezielte Austrocknen der Sporen, etwa um diese lagerfähig zu machen, und das Wiederbefeuchten so weit entschleunigen, dass es schonender für die Spore ist. Dadurch können erhöhte Überlebensraten beziehungsweise eine verbesserte Viabilität erreicht werden. Entsprechend kann die Viabilität der Sporen bei einem Trocknen aber auch bei einem Lagern deutlich verbessert werden. Somit lassen sich die Sporen verbessert aufbewahren, was eine Anwendung deutlich verbessern kann.In particular, the coating can slow down the targeted drying of the spores, for example to make them storable, and the re-moistening to such an extent that it is gentler on the spores. This allows increased survival rates and improved viability to be achieved. Accordingly, the viability of the spores can be significantly improved during drying but also during storage. This means that the spores can be stored better, which can significantly improve application.
Dem Vorstehenden folgend kann zusätzlich zu einer verbesserten Viabilität bei einer Trocknung auch ein verbessertes Lagerverhalten gezeigt werden.Following the above, in addition to improved viability during drying, improved storage behavior can also be demonstrated.
Somit hat sich gezeigt, dass die Stabilität der Sporen auch bei einer nachfolgenden Rehydrierung, welche in verschiedenen Anwendungen von Wichtigkeit sein kann, verbessert werden kann beziehungsweise das die Viabilität bei einer Rehydrierung ebenfalls verbessert werden kann.It has therefore been shown that the stability of the spores can also be improved during subsequent rehydration, which can be important in various applications, or that the viability can also be improved during rehydration.
Zusätzlich zu der vorbeschriebenen vergrößerten Resistenz bei einem Trocknen, Lagern und Rehydrieren konnte gezeigt werden, dass die Beschichtungen die mechanische Stabilität der Pilzsporen erhöhen. Dadurch unterliegt die Handhabung keinen strengen diesbezüglichen Anforderungen, was die Anwendbarkeit weiter verbessern kann. So kann auch die Resistenz gegen abrasive Prozesse verbessert werden.In addition to the increased resistance to drying, storage and rehydration described above, it was shown that the coatings increase the mechanical stability of the fungal spores. This means that handling is subject to change no strict requirements in this regard, which can further improve applicability. In this way, resistance to abrasive processes can also be improved.
Des Weiteren konnten Vorteile hinsichtlich eines Schutzes gegen einen enzymatischen Angriff erreicht werden. Beispielsweise kann die negative Beeinträchtigung durch Enzyme wie etwa lytische Enzyme beziehungsweise Enzyme, welche die Zellwand angreifen, verhindert oder die Gefahr hierfür zumindest deutlich reduziert werden.Furthermore, advantages could be achieved in terms of protection against enzymatic attack. For example, the negative impact caused by enzymes such as lytic enzymes or enzymes that attack the cell wall can be prevented or the risk of this can at least be significantly reduced.
Weiterhin konnte auch ein verbesserter Schutz gegen ein Einfrieren, ein sogenannter Kryoschutz, erreicht werden, was die Anwendung weiter verbessern kann.Furthermore, improved protection against freezing, a so-called cryoprotection, could also be achieved, which can further improve the application.
Darüber hinaus bietet die beschriebene Beschichtung das Potential, funktionale Peptide zu immobilisieren, was zur Erkennung oder nicht-Erkennung durch Antikörper führen kann. Dies kann für spezifische Anwendungen ebenfalls von Vorteil sein.In addition, the described coating offers the potential to immobilize functional peptides, which can lead to recognition or non-recognition by antibodies. This can also be beneficial for specific applications.
Weiterhin kann die beschriebene Beschichtung auch als Basis für weitere Beschichtungen oder Funktionalisierungen dienen, was die möglichen Anwendungsgebiete noch weiter verbreitern kann.Furthermore, the coating described can also serve as a basis for further coatings or functionalizations, which can broaden the possible areas of application even further.
Darüber hinaus kann durch das Vorsehen einer kationischen Schicht in der Beschichtung, die bevorzugt benachbart zu der Zellmembran vorliegt, das Anhaften auf der Spore sehr effektiv sein. Dies deshalb, da Pilzsporen oftmals eine negative Oberfläche aufweisen und dadurch aufgrund elektrostatischer Wechselwirkungen stabil an der Oberfläche der Pilzspore haften.Furthermore, by providing a cationic layer in the coating, preferably adjacent to the cell membrane, adhesion to the spore can be very effective. This is because fungal spores often have a negative surface and therefore adhere stably to the surface of the fungal spore due to electrostatic interactions.
Bevorzugt kann die Beschichtung eine Mehrzahl an unterschiedlichen Schichten aufweisen. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass insbesondere bei dem Vorsehen einer Mehrzahl an unterschiedlichen Schichten die vorstehend beschriebenen Vorteile besonders stark ausgeprägt sein können. Eine Mehrzahl an unterschiedlichen Schichten kann dabei grundsätzlich jede Anzahl mit wenigstens zwei Schichten aufweisen, von denen wenigstens zwei Schichten sich unterschieden, insbesondere in der Art des Beschichtungsmaterials. Grundsätzlich ist dabei die Art und Abfolge der jeweiligen Schichten nicht beschränkt. Somit ist von dieser Ausgestaltung beispielsweise umfasst, dass die Beschichtung eine oder eine Mehrzahl an gleichen ersten Schichten und nur eine oder eine Mehrzahl an zu den ersten Schichten unterschiedlichen zweiten Schichten aufweist. Weiterhin können auch drei oder mehr verschiedene Schichten grundsätzlich von der vorliegenden Erfindung umfasst sein.The coating can preferably have a plurality of different layers. It has surprisingly been shown that the advantages described above can be particularly pronounced, particularly when a plurality of different layers are provided. A plurality of different layers can basically have any number with at least two layers, of which at least two layers differ, in particular in the type of coating material. In principle, the type and sequence of the respective layers are not limited. This embodiment therefore includes, for example, that the coating has one or a plurality of the same first layers and only one or a plurality of second layers that are different from the first layers. Furthermore, three or more different layers can in principle also be included in the present invention.
Es kann weiter von Vorteil sein, wenn die Schichten zumindest teilweise sich wiederholend angeordnet sind. Somit kann auch eine Anzahl an Schichtabfolgen vorgesehen sein, wobei jede der Schichtabfolgen gleich ausgestaltet ist, also die gleichen Schichten in der gleichen Reihenfolge aufweist. In anderen Worten kann es von Vorteil sein, dass die Beschichtung eine Mehrzahl an sich entsprechenden Schichtabfolgen aufweist.It can also be advantageous if the layers are at least partially arranged in a repeating manner. A number of layer sequences can therefore also be provided, with each of the layer sequences having the same design, i.e. having the same layers in the same order. In other words, it can be advantageous for the coating to have a plurality of corresponding layer sequences.
Die entsprechenden Schichtabfolgen können dabei ebenfalls grundsätzlich in einer wählbaren Anzahl vorgesehen sein. Weiterhin können die Schichtabfolgen unmittelbar benachbart zueinander vorliegen oder es können weitere Schichten zwischen den jeweiligen Schichtabfolgen vorliegen.The corresponding layer sequences can also basically be provided in a selectable number. Furthermore, the layer sequences can be present directly adjacent to one another or there can be further layers between the respective layer sequences.
Die unterschiedlichen Schichten der Beschichtung können sich dabei beispielsweise in der Art des Beschichtungsmaterials, in Ihrer Zusammensetzung, in Ihrer Ladung oder auch in ihrer Dicke oder in anderen Parametern unterscheiden. Dadurch kann die Beschichtung an das gewünschte Anwendungsgebiet maßgeschneidert werden und/oder es können spezifische Eigenschaften in gewünschter Weise angepasst werden. Insbesondere in dieser Ausgestaltung zeigt sich die große Anwendungsbreite und damit grundsätzlich das große Potential der vorliegenden Erfindung.The different layers of the coating can differ, for example, in the type of coating material, in their composition, in their charge or even in their thickness or in other parameters. As a result, the coating can be tailored to the desired area of application and/or specific properties can be adapted in the desired manner. This embodiment in particular shows the wide range of applications and thus fundamentally the great potential of the present invention.
Insbesondere konnte gezeigt werden, dass die Vorteile der vorliegenden Erfindung besonders ausgeprägt sind, wenn die Beschichtung, beispielsweise die Schichtabfolgen, wenigstens eine kationische Schicht und wenigstens eine anionische Schicht umfassen. Beispielsweise können unterschiedliche geladene Schichten unmittelbar benachbart sein oder es können weitere Schichten dazwischen liegen.In particular, it was shown that the advantages of the present invention are particularly pronounced when the coating, for example the layer sequences, comprise at least one cationic layer and at least one anionic layer. For example, different charged layers can be immediately adjacent or there can be further layers in between.
Mit Bezug auf das Vorsehen von verschiedenen Schichten in der Beschichtung kann es bevorzugt sein, dass die Beschichtung eine erste Schicht aufweist, die hinsichtlich der Beschichtung benachbart zu der Oberfläche der Pilzsporen vorliegt, und die eine kationische Schicht umfasst, und wobei die Beschichtung eine zweite Schicht aufweist, die auf der kationischen Schicht vorliegt und die eine anionische Schicht umfasst. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass insbesondere das Vorsehen von zueinander insbesondere unmittelbar benachbarten Schichten unterschiedlicher Ladung die vorstehend beschriebenen Vorteile besonders ausgeprägt sein können. Dabei kann es weiter von Vorteil sein, dass die kationische und die anionische Schicht jeweils eine Schichtfolge ausbilden, die wie vorstehend beschrieben in einer Mehrzahl in der Beschichtung vorhanden sein kann. Somit kann es bevorzugt sein, wenn die Beschichtung ausgehend von der Pilzspore eine Schichtabfolge aufweist, die jeweils aufeinander aufbauend eine kationische und eine anionische Schicht umfasst. Besonders bevorzugt kann die Beschichtung nur aus diesen Schichten bestehen. Es ist jedoch vom Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenfalls umfasst, dass zusätzliche zu den vorgenannten Schichten noch weitere Schichten vorliegen können.With respect to providing different layers in the coating, it may be preferred that the coating comprises a first layer which is adjacent to the surface of the fungal spores with respect to the coating and which comprises a cationic layer, and wherein the coating has a second layer which is present on the cationic layer and which comprises an anionic layer. It has surprisingly been shown that the advantages described above can be particularly pronounced by providing layers of different charges that are directly adjacent to one another. It can also be advantageous that the cationic and anionic layers each form a layer sequence, which can be present in a plurality in the coating as described above. It may therefore be preferred if the coating has a layer sequence starting from the fungal spore, each of which building on one another and comprising a cationic and an anionic layer. Particularly preferably, the coating can consist only of these layers. However, it is also within the scope of the present invention that further layers can be present in addition to the aforementioned layers.
Grundsätzlich soll unter der Anordnung der kationischen Schicht benachbart zu der Oberfläche der Pilzsporen verstanden werden, dass die kationische Schicht bezogen auf die kationische und die anionische Schicht zu der Pilzspore gerichtet ist. Beispielsweise kann die kationische Schicht unmittelbar die Oberfläche der Pilzspore berühren.Basically, the arrangement of the cationic layer adjacent to the surface of the fungal spores should be understood to mean that the cationic layer is directed towards the fungal spore in relation to the cationic and anionic layers. For example, the cationic layer can directly touch the surface of the fungal spore.
Hinsichtlich der grundsätzlichen Anzahl an Schichten kann es bevorzugt sein, dass die Beschichtung wenigstens sechs Schichten, beispielsweise wenigstens zehn Schichten, aufweist. Es hat sich etwa gezeigt das die beschriebenen Vorteile insbesondere in dieser Ausgestaltung besonders ausgeprägt sein können. Es hat sich insbesondere gezeigt, dass beispielsweise drei Schichtabfolgen mit jeweils zwei unterschiedlichen Schichten, genauer jeweils einer kationischen und einer anionischen Schicht, besonders vorteilhaft sein können. Weiter bevorzugt können etwa fünf derartiger Schichtabfolgen besonders vorteilhaft sein.With regard to the basic number of layers, it may be preferred that the coating has at least six layers, for example at least ten layers. It has been shown that the advantages described can be particularly pronounced in this embodiment. In particular, it has been shown that, for example, three layer sequences, each with two different layers, more precisely one cationic and one anionic layer, can be particularly advantageous. More preferably, about five such layer sequences can be particularly advantageous.
Mit Bezug auf die geladenen Schichten kann es von besonderem Vorteil sein, dass wenigstens eine der kationischen oder der anionischen Schicht ein geladenes Polymer aufweist. Beispielsweise kann nur die kationische Schicht, nur die anionische Schicht oder die kationische und die anionische Schicht ein geladenes Polymer aufweisen. Diese Ausgestaltung kann beispielsweise Vorteile in der Herstellbarkeit und insbesondere im Aufbringen der Beschichtung ermöglichen.With regard to the charged layers, it may be of particular advantage that at least one of the cationic or anionic layers has a charged polymer. For example, only the cationic layer, only the anionic layer or the cationic and anionic layers can have a charged polymer. This configuration can, for example, enable advantages in terms of manufacturability and in particular in the application of the coating.
Hinsichtlich der kationischen Schicht kann es in keiner Weise beschränkend von Vorteil sein, dass das geladene Polymer ein kationische Polymer aufweist, das ausgewählt ist aus der Liste bestehend aus Chitosan, PDADMAC (Polydiallyldimethylammoniumchlorid), Polyethyleneimin, Polypeptiden, wie Poly-L-lysin, kationisch modifizierten Biopolymeren aus der Gruppe der Guar-Gummis, Stärken, Cellulosen, Lignine, Terpene oder Mischungen aufweisend eines oder mehrere der vorgenannten Beispiele. Eine kationische Modifizierung kann grundsätzlich in einer dem Fachmann bekannten Weise erfolgen. Beispielsweise können funktionelle Gruppen enzymatisch oder chemisch abgetrennt oder addiert werden.With regard to the cationic layer, it can be in no way limiting advantage that the charged polymer has a cationic polymer selected from the list consisting of chitosan, PDADMAC (polydiallyldimethylammonium chloride), polyethyleneimine, polypeptides such as poly-L-lysine, cationic modified biopolymers from the group of guar gums, starches, celluloses, lignins, terpenes or mixtures containing one or more of the aforementioned examples. A cationic modification can in principle be carried out in a manner known to those skilled in the art. For example, functional groups can be separated or added enzymatically or chemically.
Hinsichtlich der anionischen Schicht kann es in keiner Weise beschränkend von Vorteil sein, dass das geladene Polymer ein anionisches Polymer aufweist, das ausgewählt ist aus der Liste bestehend aus Alginaten, Carrageenanen, anionisch modifizierten Biopolymeren der Gruppe der Cellulosen, Guar-Gummis und Stärkederivaten, Lignine, insbesondere Ligninderivaten wie Ligninsulfonat, Polyacrylaten, Polypeptiden wie Poly-L-Glutamat und Proteine, Terpene oder Mischungen aufweisend eines oder mehrere der vorgenannten Beispiele. Eine anionische Modifizierung kann grundsätzlich in einer dem Fachmann bekannten Weise erfolgen. Beispielsweise können funktionelle Gruppen enzymatisch oder chemisch abgetrennt oder addiert werden.With regard to the anionic layer, it can in no way be of any limiting advantage that the charged polymer has an anionic polymer which is selected from the list consisting of alginates, carrageenans, anionically modified biopolymers from the group of celluloses, guar gums and starch derivatives, lignins , in particular lignin derivatives such as lignin sulfonate, polyacrylates, polypeptides such as poly-L-glutamate and proteins, terpenes or mixtures containing one or more of the aforementioned examples. An anionic modification can in principle be carried out in a manner known to those skilled in the art. For example, functional groups can be separated or added enzymatically or chemically.
Alternativ oder zusätzlich zu geladenen Polymeren kann eine kationische oder anionische Schicht auch beispielsweise andere ionische Verbindungen aufweisen wie z.B. ionische Aminosäuren, Oligopeptide, Zuckerderivate, Nukleinsäuren, Fettsäuren, organische Säuren sowie anorganische Ionen, beispielsweise Kalzium-Ionen oder Eisen-Ionen.Alternatively or in addition to charged polymers, a cationic or anionic layer can also contain, for example, other ionic compounds such as ionic amino acids, oligopeptides, sugar derivatives, nucleic acids, fatty acids, organic acids and inorganic ions, for example calcium ions or iron ions.
Es kann weiterhin bevorzugt sein, dass das geladene Polymer wenigstens eines von einer Masse in einem Bereich von ≥ 2kD bis ≤ 500 kD, was 3.32108×10-24 kg bis 8.3026946×10-22 kg entspricht, und einer Viskosität in einem Bereich von ≥ 0,01 Pa·s bis ≤ 2 Pa·s (≥ 10 cp bis ≤ 2000 cp) aufweist. Es hat sich gezeigt, dass die vorbeschriebenen Vorteile zumindest zum Teil in derartigen Massenbereichen besonders ausgeprägt möglich sind.It may further be preferred that the charged polymer has at least one of a mass in a range of ≥ 2kD to ≤ 500 kD, which corresponds to 3.32108x10 -24 kg to 8.3026946x10 -22 kg, and a viscosity in a range of ≥ 0.01 Pa s to ≤ 2 Pa s (≥ 10 cp to ≤ 2000 cp). It has been shown that the advantages described above are at least partially possible in such mass ranges.
Beispielsweise lassen sich die entsprechenden Massen beziehungsweise Viskositäten einstellen durch Anpassung der Kettenlänge der Polymere, was in für den Fachmann ohne weiteres verständlicher Weise problemlos möglich ist durch Steuerung des Polymerisationsprozesses.For example, the corresponding masses or viscosities can be adjusted by adjusting the chain length of the polymers, which is easily possible by controlling the polymerization process in a manner that is easily understandable to those skilled in the art.
Die Anwendungsbreite der Beschichtung kann ferner weiter verbessert werden, wenn der Beschichtung Funktionsstoffe zugesetzt sind. Unter Funktionsstoffen können insbesondere solche Stoffe beziehungsweise Zusätze verstanden werden, welche zusätzliche zu den vorstehend beschriebenen Vorteilen andere Effekte bewirken. Beispielsweise können die Funktionsstoffe ausgewählt sein aus UV-Schutzmitteln, Farbstoffen, Sauerstofffängern oder Ähnlichem. Dabei können derartige Funktionsstoffe in der äußersten Schicht vorliegen oder grundsätzlich in jeglicher anderen Schicht.The scope of application of the coating can also be further improved if functional substances are added to the coating. Functional substances can be understood to mean, in particular, those substances or additives which bring about other effects in addition to the advantages described above. For example, the functional substances can be selected from UV protection agents, dyes, oxygen scavengers or the like. Such functional materials can be present in the outermost layer or in principle in any other layer.
Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile der Pilzsporen wird auf die Beschreibung des Pflanzenschutzmittels, des Pflanzenstärkungsmittels, des Mittels zur biologischen Schädlingsbekämpfung der Verwendung, die Figuren und die Beschreibung der Figuren verwiesen.With regard to further technical features and advantages of the fungal spores, reference is made to the description of the plant protection agent, the plant strengthening agent, the biological pest control agent of use, the figures and the description of the figures.
Beschrieben wird ferner ein Pflanzenschutzmittel und ein Pflanzenstärkungsmittel, aufweisend Pilzsporen, wie diese vorstehend beschrieben sind.Also described is a plant protection agent and a plant strengthening agent containing fungal spores as described above.
Die Pilzsporen gemäß der Erfindung sind effektiv in der Bekämpfung von Schädlingen. Darüber hinaus bildet rein beispielhaft M. brunneum, wie auch andere in Submerskultivierung entstehende Sporen, eine Sporenform, die der Pilz im Inneren von Insekten bildet. Im Gegensatz zu Aerokoniden könnend derartige Sporen daher sehr leicht in industriell verwendbaren Mengen produziert werden. Durch die Beschichtung gemäß der Erfindung kann dabei die Viabilität bei Trocknung und daher auch die Lagerfähigkeit und ferner bei Rehydrierung deutlich gesteigert werden. Dadurch kann die Trocknungsfähigkeit mit einem sehr geringen Materialkostenaufwand deutlich verbessert werden.The fungal spores according to the invention are effective in controlling pests. In addition, purely by way of example, M. brunneum, like other spores produced in submerged cultivation, forms a spore form that the fungus forms inside insects. In contrast to aeroconids, such spores can therefore be produced very easily in industrially usable quantities. The coating according to the invention can significantly increase the viability during drying and therefore also the storage life and also during rehydration. This means that the drying ability can be significantly improved with very low material costs.
Ein entsprechender Effekt konnte gezeigt werden unabhängig davon, ob die Pilzsporen präventiv eingesetzt werden, also in einem Pflanzenschutzmittel, oder wenn bereits ein Schädlingsbefall stattgefunden hat, also in einem Mittel zur biologischen Schädlingsbekämpfung.A corresponding effect could be demonstrated regardless of whether the fungal spores are used preventively, i.e. in a pesticide, or if a pest infestation has already occurred, i.e. in a biological pest control agent.
Entsprechend wird weiterhin ein Mittel zur biologischen Schädlingsbekämpfung beschrieben, aufweisend beschichtete Pilzsporen, wie diese vorstehend beschrieben sind.Accordingly, an agent for biological pest control is also described, comprising coated fungal spores, as described above.
Eine hohe Effektivität hat sich darüber hinaus auch gezeigt bei einem Pflanzenstärkungsmittel, welches dazu bestimmt ist, allgemein der Gesunderhaltung der Pflanzen zu dienen. Insbesondere sollen Pflanzenstärkungsmittel die Widerstandsfähigkeit von Pflanzen gegen äußere Einflüsse erhöhen. Entsprechend ist ebenfalls ein Pflanzenstärkungsmittel beschrieben mit den vorstehend beschriebenen Pilzsporen.High effectiveness has also been shown for a plant strengthening agent which is intended to generally serve to maintain the health of plants. In particular, plant strengtheners are intended to increase the resistance of plants to external influences. Accordingly, a plant strengthening agent is also described with the fungal spores described above.
Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des Pflanzenschutzmittels, des Pflanzenstärkungsmittels, des Mittels zur biologischen Schädlingsbekämpfung wird auf die Beschreibung der Pilzsporen, der Verwendung, die Figuren und die Beschreibung der Figuren verwiesen.With regard to further technical features and advantages of the plant protection product, the plant strengthening agent, the agent for biological pest control, reference is made to the description of the fungal spores, the use, the figures and the description of the figures.
Beschrieben wird ferner die Verwendung einer Beschichtung zum Beschichten von Pilzsporen, wobei die Pilzsporen in Submerskultivierung gebildet sind und myzelbildenden Pilzen entspringen, wobei die Pilzsporen auf Sporenebene beschichtet werden mit einer Beschichtung, wobei die Beschichtung wenigstens eine kationische Schicht aufweist.Also described is the use of a coating for coating fungal spores, the fungal spores being formed in submerged cultivation and originating from mycelium-forming fungi, the fungal spores being coated at the spore level with a coating, the coating having at least one cationic layer.
Es bieten sich insbesondere die vorstehend beschriebenen Vorteile einer verbesserten Beständigkeit bei einer Trocknung, Lagerung und Rehydrierung. Ferner sind die so beschichteten Pilzsporen besonders stabil.In particular, the above-described advantages of improved resistance to drying, storage and rehydration are available. Furthermore, the fungal spores coated in this way are particularly stable.
Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile der Verwendung wird auf die Beschreibung der Pilzsporen, des Pflanzenschutzmittels, des Pflanzenstärkungsmittels, des Mittels zur biologischen Schädlingsbekämpfung, die Figuren und die Beschreibung der Figuren verwiesen.With regard to further technical features and advantages of use, reference is made to the description of the fungal spores, the plant protection agent, the plant strengthening agent, the biological pest control agent, the figures and the description of the figures.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können, und wobei die Erfindung nicht auf die folgende Zeichnung, die folgende Beschreibung und das folgende Ausführungsbeispiel beschränkt ist.The invention is explained below by way of example with reference to the accompanying drawings, whereby the features shown below can represent an aspect of the invention both individually and in combination, and where the invention is not limited to the following drawing, the following description and the following exemplary embodiment is.
Es zeigen:
-
1 schematisch das Erzeugen einer Pilzspore mit einer Beschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; -
2 . ein Diagramm darstellend die Viabilität der Pilzsporen nach Trocknung und Rehydrierung in Abhängigkeit der Anzahl an Polymerschichten in der Beschichtung; und -
3 ein Diagramm darstellend den Einfluss der molaren Masse des Polymers der Polymerschichten in der Beschichtung.
-
1 schematically generating a fungal spore with a coating according to the present invention; -
2 . a diagram showing the viability of the fungal spores after drying and rehydration depending on the number of polymer layers in the coating; and -
3 a diagram showing the influence of the polymer molar mass of the polymer layers in the coating.
Die Pilzspore 10 wird zur Ausbildung einer Beschichtung mit einem Beschichtungsmaterial 12 behandelt und dabei wird zunächst eine kationische Schicht aufgetragen. Dadurch kann bereits eine Pilzspore 10 gemäß der Erfindung ausgebildet werden. Beispielsweise kann die kationische Schicht aus einem kationischen Polymer ausgebildet werden, wobei das kationische Polymer ausgewählt sein kann aus der Liste bestehend aus Chitosan, PDADMAC, Polyethyleneimin, Polypeptiden, kationisch modifizierten Biopolymeren aus der Gruppe der Guar-Gummis, Stärken, Cellulosen, Ligninen, Terpenen oder Mischungen aufweisend eines oder mehrere der vorgenannten Beispiele.The
Das Aufbringen der Beschichtung auf die Pilsspore 10 kann grundsätzlich nach dem Fachmann bekannten Beschichtungsverfahren durchgeführt werden. Beispielhaft kann eine Beschichtung wie folgt ablaufen. Geerntete Blastosporen werden mit 0,9% NaCl drei Mal mittels Zentrifugation (2150 g, 5 min) gewaschen, mit 0,1% Polymerlösung inkubiert (15 min, 4°C, bei rührender Bewegung), danach abzentrifugiert (2150 g, 5 mn). Anschließend können die beschichteten Sporen erneut drei Mal gewaschen werden und mit einer weiteren Polymerlösung zur Ausbildung einer weiteren Schicht behandelt werden.The application of the coating to the
Grundsätzlich kann gemäß der vorliegenden Erfindung somit eine oder eine Mehrzahl einzelner Schichten aufgebracht werden, was sich signifikant von einer Gelierung etwa nach dem Egg-Box-Model unterscheidet.In principle, according to the present invention, one or a plurality of individual layers can be applied, which differs significantly from gelling according to the egg box model.
Weiterhin kann die beschichtete Pilzspore 10 mit einem weiteren Beschichtungsmaterial 14 umgesetzt werden, welches gemäß
Die negative Schicht kann wiederum ein Polymer sein, wobei das anionische Polymer ausgewählt sein kann aus der Liste bestehend aus Alginaten, Carrageenanen, anionisch modifizierten Biopolymeren der Gruppe der Cellulosen, Guar-Gummis und Stärkederivaten, Ligninen, Polyacrylaten, Polypeptiden, Terpenen oder Mischungen aufweisend eines oder mehrere der vorgenannten Beispiele.The negative layer can in turn be a polymer, whereby the anionic polymer can be selected from the list consisting of alginates, carrageenans, anionically modified biopolymers from the group of celluloses, guar gums and starch derivatives, lignins, polyacrylates, polypeptides, terpenes or mixtures comprising one or more of the aforementioned examples.
Die Beschichtung kann jedoch auch noch weitere Schichten aufweisen, so dass die wie zuvor beschrieben beschichtete Pilzspore 10 mit noch weiterem Beschichtungsmaterial 16 behandelt werden kann, wobei das weitere Beschichtungsmaterial mit dem Beschichtungsmaterial gleich oder zu diesem verschieden sein kann.However, the coating can also have further layers, so that the
Die
Es hat sich gezeigt, dass die Pilzsporen 10 ohne Beschichtung eine Viabilität von 7% aufweisen, bei einer Beschichtung mit 2 Polymerlagen eine Viabilität von 14% aufweisen, bei einer Beschichtung mit 6 Polymerlagen eine Viabilität von 23% aufweisen und bei einer Beschichtung mit 10 Polymerlagen eine Viabilität von nahezu 28 % aufweisen. Es konnte somit gezeigt werden, dass die erfindungsgemäßen Pilzsporen 10 gegenüber nicht beschichteten Pilzsporen 10 eine deutlich verbesserte Resistenz gegen Trocknung und Rehydrierung aufweisen. Ferner konnte gezeigt werden, dass bei steigender Anzahl an Beschichtungslagen die Viabilität weiter steigt. Es hat sich ferner gezeigt, das sich insbesondere die Beschichtungen mit sechs oder zehn Schichten von der unbeschichteten Spore und der Beschichtung mit zwei Schichten unterscheiden, aber bereits eine Beschichtung mit zwei Schichten sich signifikant unterscheidet von der unbeschichteten Spore.It has been shown that the
Die
Die Versuche wurden dabei zur Validierung wiederholt durchgeführt, wobei die Versuchsgruppe B die entsprechende Wiederholung der Versuchsgruppe A war. Es wurden zur Einstellung der Viskosität unterschiedliche Kettenlängen der Polymere verwendet, die entlang der X-Achse im Diagramm der
Es konnte gezeigt werden, dass sämtliche beschichteten Pilzsporen 10 eine hohe Viabilität aufweisen. Die Höchste Viabilität in einem Bereich von 33 % weisen dabei die Sporen mit einer geringen Viskosität der Beschichtung auf und die Viabilität mit einer mittleren Viskosität der Beschichtung in einem Bereich in 27 % fällt dazu leicht ab. Weiter geringer ist die Viabilität von Sporen mit einer hochviskosen Beschichtung.It was shown that all coated
Die Daten wurden mit einem Stichprobenumfang von n=10, bzw. n=8 in der Wiederholung, produziert und mittels Variablenanalyse (ANOVA) und einem post-hoc Kruskal-Wallis-Test (p<0,05), bzw. in einem post-hoc Tukey-Test (p<0,05) in der Wiederholung, auf signifikante Unterschiede getestet. Diese Auswertung ergab, dass die Überlebensrate von unbeschichteten Blastosporen sich signifikant von den Überlebensraten der Blastosporen mit kurz-, mittel-, und langkettigen Polymerbeschichtungen unterscheidet. Die Überlebensrate von kurzkettig beschichteten Blastosporen unterscheidet sich signifikant von den Überlebensraten der Blastosporen ohne Beschichtung und von langkettig beschichteten Blastosporen, aber nicht von der Überlebensrate von mittelkettig beschichteten Blastosporen. Die Überlebensrate von mittelkettig beschichteten Blastosporen unterscheidet sich signifikant von den Überlebensraten der Blastosporen ohne Beschichtung und von langkettig beschichteten Blastosporen, aber nicht von der Überlebensrate von kurzkettig beschichteten Blastosporen. Die statistische Signifikanz wird durch die Buchstaben a, b, c signalisiert.The data were produced with a sample size of n=10, or n=8 in the repetition, and were analyzed using variable analysis (ANOVA). a post-hoc Kruskal-Wallis test (p<0.05), or in a post-hoc Tukey test (p<0.05) in the repetition, tested for significant differences. This evaluation showed that the survival rate of uncoated blastospores differs significantly from the survival rates of blastospores with short-, medium-, and long-chain polymer coatings. The survival rate of short-chain coated blastospores is significantly different from the survival rates of blastospores without coating and long-chain coated blastospores, but not from the survival rate of medium-chain coated blastospores. The survival rate of medium-chain coated blastospores is significantly different from the survival rates of blastospores without coating and long-chain coated blastospores, but not from the survival rate of short-chain coated blastospores. Statistical significance is signaled by the letters a, b, c.
„Die dieser Patentanmeldung zu Grunde liegende Erfindung entstand in einem Projekt, welches unter dem Förderkennzeichen 13FH118PA8 vom BMBF gefördert wurde.““The invention on which this patent application is based was created in a project that was funded by the BMBF under the funding number 13FH118PA8.”
BezugszeichenReference symbols
- 1010
- Pilzsporefungal spore
- 1212
- BeschichtungsmaterialCoating material
- 1414
- BeschichtungsmaterialCoating material
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 2020359619 A1 [0005]US 2020359619 A1 [0005]
- WO 2016/044091 A1 [0006]WO 2016/044091 A1 [0006]
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