CN112040771A - 昆虫病原性微生物农药制剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种昆虫病原性微生物农药制剂及其制备方法。更详细地，涉及一种包括昆虫病原性微生物的颗粒状或粉末状农药制剂及其制备方法。本发明的颗粒状农药制剂包括(a)多孔性载体；(b)渗透到所述多孔性载体的气孔的培养基；及(c)在所述培养基培养的昆虫病原性微生物。就根据本发明的昆虫病原性微生物农药制剂而言，由于具有杀虫活性的昆虫病原性微生物的孢子数量与现有的相比大量增加，因此具有优异的杀虫效果。

Description

昆虫病原性微生物农药制剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种昆虫病原性微生物农药制剂及其制备方法。更详细地，本发明涉及一种包括昆虫病原性微生物的颗粒状或粉末状农药制剂及其制备方法。
背景技术
由诸如昆虫的病原菌引起的植物病害，在植物性农业及产业中具有高经济成本。在收割前及收割后两种情况下都发生的损害，植物其本身的损失或由于生长力和生产力的下降而造成的损失可能变大。
传统上，使用多种化学杀虫剂来实现植物病原菌的防治。化学物质的使用具有多个缺点。随着时间的流逝，病原菌可能会产生对化学物质的抗性，且由于具有产生的抗性，因而产生抗性种群。实际上，对杀虫剂的抗性是对园艺产业可行性的最大挑战。
众所周知，长时间或过度使用病害虫防治用农药时，会引起病害虫的抵抗性表达和环境污染等副作用。为了解决这样的问题，作为其替代方案提出了利用微生物的害虫防治，在全世界，作为用于害虫防治登记的霉菌杀虫剂有171种，被广泛用于蛾类、鞘翅目、蚜虫和粉虱科等的害虫防治。韩国登记了三种霉菌杀虫剂。为了防治害虫而在作物上喷射昆虫病原性霉菌时，通常会喷射高浓度的孢子。因此，杀虫性霉菌孢子的大量生产是开发霉菌杀虫剂必须首先解决的关键问题。昆虫病原性霉菌孢子的大量培养，通常使用三种方法(固体培养，液体培养，液体-固体培养的两步骤培养法(two-phase fermentation，两相培养))。
尽管昆虫病原性霉菌能够通过液体培养而生产孢子，但是在液体培养中生产的孢子是亲水性的，因此存在不容易在油中制剂化的问题。
使用大米、大麦、玉米和麸子等谷物作为培养基的固体培养，具有优异的霉菌生存力和易于生产孢子的优点，但是也存在在所有处理步骤包括了不被作为培养基内的营养成分来使用的不必要的不溶性培养基成分而存在降低生产效率及也增加生产和流通费用的问题。并且，发生源于多种不溶性物质的水化时的分散稳定性问题，经过喷嘴的问题等。
韩国注册专利第1800330号公开了一种含有葡萄糖(glucose)、酵母提取物(yeastextract)、MgSO4.7H2O及K2HPO4的白僵菌(Beauveria bassiana)的孢子形成改善用液体培养基组合物，韩国注册专利第1499692号公开了一种在天然沸石陶瓷球载体用固体培养基中培养昆虫病原性霉菌的霉菌孢子生产方法。
然而，需要开发能够进一步提高孢子生成效率，且易于处理的农药制剂。
因此，本发明人试图解决上述问题而努力的结果，确认了当在气孔渗透有培养基的多孔性载体上接种昆虫病原性微生物并进行培养的情况下，能够制备具有杀虫活性的昆虫病原性微生物的孢子数量有所增加的颗粒状农药制剂，从而完成了本发明。
发明内容
要解决的问题
本发明的目的在于提供一种包括大量的昆虫病原性微生物孢子的农药制剂及其制备方法。
解决问题的手段
为了达到上述目的，本发明提供一种颗粒状农药制剂，其中，所述农药制剂包括(a)多孔性载体；(b)渗透到所述多孔性载体的气孔的培养基；及(c)在所述培养基培养的昆虫病原性微生物。
另外，本发明还提供一种颗粒状农药制剂的制备方法，其中，所述制备方法包括如下步骤：(a)使昆虫病原性微生物培养用培养基渗透到多孔性载体的气孔中；及(b)在渗透有培养基的多孔性载体上接种昆虫病原微生物并进行培养。
在本发明中，其特征在于，所述多孔性载体是多孔性陶瓷球或海绵。
在本发明中，其特征在于，所述多孔性陶瓷球选自由沸石球、白土球、黄土球、磁铁矿球及硅藻土球组成的组。
在本发明中，其特征在于，所述海绵是发泡橡胶或聚氨酯系树脂。
在本发明中，其特征在于，所述培养基选自由全脂奶粉、脱脂奶粉、乳清、牛奶、面粉、淀粉及谷物粉组成的组。
在本发明中，其特征在于，所述昆虫病原性微生物是霉菌(fungi)，所述霉菌具有针对害虫的杀虫活性，且形成孢子。
另外，本发明还提供一种粉末状农药制剂，其中，所述农药制剂包括(a)昆虫病原性微生物；(b)纤维素；及(c)硅藻土或沸石。
在本发明中，其特征在于，所述粉末状农药制剂包括15～25重量％的昆虫病原性微生物，20～40重量％的纤维素，40～60重量％的硅藻土或沸石。
发明的效果
就根据本发明的昆虫病原性微生物农药制剂而言，由于具有杀虫活性的昆虫病原性微生物的孢子数量与现有的相比大量增加，因此具有优异的杀虫效果。
附图说明
图1是根据本发明的一实施例制备的颗粒状农药制剂的照片。
图2是根据本发明的一实施例制备的根据培养基含量的颗粒状农药制剂的照片。
图3是根据本发明的一实施例制备的颗粒状农药制剂的孢子萌发率随时间的变化及用显微镜观察到的孢子的照片。
图4是根据本发明的一实施例制备的根据多孔性载体种类的颗粒状农药制剂的照片。
图5是根据本发明的一实施例制备的根据多孔性载体及昆虫病原性微生物种类的颗粒状农药制剂的照片。
图6是根据本发明的一实施例制备的粉末状农药制剂的照片。
图7是根据本发明的一实施例制备的粉末状农药制剂的孢子萌发率随时间的变化及用显微镜观察到的孢子的照片。
图8是根据本发明的一实施例制备的粉末状农药制剂的照片。
图9是根据本发明的一实施例制备的粉末状农药制剂的孢子萌发率随时间的变化及用显微镜观察到的孢子的照片。
最佳实施方式
在本发明旨在确认，当在气孔渗透有培养基的多孔性载体上接种昆虫病原性微生物并进行培养的情况下，能够制备具有杀虫活性的昆虫病原性微生物的孢子数量有所增加的颗粒状农药制剂。
在本发明中，在作为多孔性载体的多孔性陶瓷球和海绵的气孔渗透全脂奶粉后，接种作为昆虫病原性微生物的爪哇棒束孢(Isaria javanica)Pf04及玫烟色棒束孢(Isaria fumosorosea)FG340并进行培养，从而制备了颗粒状农药制剂。其结果，能够确认所制备的颗粒状农药制剂相比于作为通常使用的固体培养基黍子，昆虫病原性微生物的孢子数量显著增加。
因此，本发明在一观点上涉及一种颗粒状农药制剂，其中，所述农药制剂包括(a)多孔性载体；(b)渗透到所述多孔性载体的气孔的培养基；及(c)在所述培养基培养的昆虫病原性微生物。
所述多孔性载体用于使昆虫病原性微生物的培养及孢子形成变得容易，可以利用具有能够将昆虫病原性微生物用培养基渗透至其内部的气孔的载体。作为所述多孔性载体，可以举例多孔性陶瓷球、海绵等，但不限于此。
所述多孔性陶瓷球，可以举例沸石球、白土球、黄土球、磁铁矿球、硅藻土球等，且多孔性陶瓷球的直径没有特别限制，但优选为0.5～30mm。当所述陶瓷球的直径不足0.5mm时，由于其尺寸小，难以将培养基渗透到气孔及接种昆虫病原微生物，而当超过30mm时，由于其尺寸大，使用时效率低。
另外，只要可以实现上述目的，所述海绵可以与材料无关地使用各种的海绵，可以举例发泡橡胶、聚氨酯系树脂等。
在本发明中，所述培养基用于培养昆虫病原性微生物及形成孢子，可以根据昆虫病原性微生物的种类而不同，可以举例全脂奶粉、脱脂奶粉、乳清、牛奶、面粉、淀粉及谷物粉，优选使用全脂奶粉。
在本发明中，只要是具有针对害虫的杀虫活性，昆虫病原性微生物就可以无限制地利用，优选利用形成孢子的霉菌(fungi)。
所述颗粒状农药制剂，可以通过在气孔渗透有培养基的多孔性载体上接种昆虫病原性微生物并进行培养来制备。
因此，本发明在另一观点上涉及一种颗粒状农药制剂的制备方法，其中，所述制备方法包括如下步骤：(a)使昆虫病原性微生物培养用培养基渗透到多孔性载体的气孔中；及(b)在渗透有培养基的多孔性载体上接种昆虫病原微生物并进行培养。
由于本发明的颗粒状农药制剂是在多孔性载体的气孔渗透培养基后，接种昆虫病原性微生物并进行培养，因此与在表面上用喷头喷射昆虫病原性微生物的培养液相比，能够形成更多数量的孢子。
接种到渗透有培养基的多孔性载体的昆虫病原性微生物的数量没有特别限制，但是优选为1～10×108cfu/g以上。
在渗透有所述培养基的多孔性载体接种的昆虫病原微生物的培养，可以根据昆虫病原性微生物的种类而不同，但是优选为在25～30℃下培养4～7天。
在本发明中，其特征在于，最终制备的颗粒状农药制剂包括1×109cf u/g以上的孢子。
另外，在本发明旨在确认，当将纤维素和陶瓷与昆虫病原性微生物一起使用的情况下，能够制备无聚集现象且孢子形成率有所增加的粉末状农药制剂。
在本发明中，制备了与作为昆虫病原性微生物的爪哇棒束孢(Isaria j avanica)Pf04和玫烟色棒束孢(Isaria fumosorosea)FG340及纤维素一起分别包括蛭石(Vermiculite)、硅藻土、沸石的粉末状农药制剂。其结果，能够确认，相比于通常使用的固体培养基黍子，将纤维素和硅藻土或纤维素和沸石与昆虫病原性微生物一起使用来制备的粉末状农药制剂的昆虫病原性微生物的孢子数量显著增加。
因此，本发明在另一观点上涉及粉末状农药制剂，其中，所述农药制剂包括(a)昆虫病原性微生物；(b)纤维素；及(c)硅藻土或沸石。
所述昆虫病原性微生物，只要是具有针对害虫的杀虫活动，就可以不受限制地利用，且优选利用形成孢子的霉菌(fungi)。所述纤维素可以作为粉末状农药制剂的单独的材料使用，但是存在价格昂贵且随着时间的推移而聚集的问题。因此，优选与陶瓷一起使用，作为所述陶瓷可以举例硅藻土、沸石等。
所述粉末状农药制剂可以包括15～25重量％的昆虫病原性微生物，20～40重量％的纤维素，40～60重量％的硅藻土或沸石。当所述昆虫病原性微生物、纤维素、硅藻土或沸石的含量超出上述范围时，有可能会发生不能正常地形成孢子的问题。
具体实施方式
以下，通过实施例更详细地说明本发明。这些实施例仅用于举例说明本发明，且对于本领域的技术人员而言，本发明的范围不应解释为受这些实施例的限制是不言而喻的。
实施例1.制备颗粒状农药制剂
1-1：探索用于制备颗粒状农药的最佳培养基组成
如表1所示，将马铃薯淀粉、玉米淀粉及全脂奶粉分别与水混合后，在沸石球(直径：1-2mm)80g均匀地混合培养基(混合液)20ml渗透至气孔。在对渗透有培养基的多孔性载体进行灭菌后，将作为昆虫病原性微生物的爪哇棒束孢(Isaria javanica)Pf04(KACC93122P)及玫烟色棒束孢(Isaria fumosorosea)FG340(KACC93199P)分别以每100g1ml(1～10×108cfu/ml)接种到沸石球，在25℃下培养5天(参照图1)。此时，作为对照组使用黍子。
利用血细胞计数器(Hemocytometer)测量所培养的昆虫病原性微生物的孢子数量，将其结果示于表2。
【表1】
成分 无处理 G1 G2 G3
沸石 100％ 80％ 80％ 80％
马铃薯淀粉 4％
玉米淀粉 4％
全脂奶粉 4％
水 16％ 16％ 16％
合计(重量％) 100％ 100％ 100％ 100％
【表2】
Figure BDA0002752064650000071
从表2确认到，在玫烟色棒束孢FG340的情况下，孢子数量多少的顺序为G3>固体培养体(黍子)>G2>G1，而在爪哇棒束孢Pf04的情况下，孢子数量多少的顺序为固体培养体>G3>G2＝G1。
因此，可知作为利用沸石球的颗粒状固体培养基，全脂奶粉最适合。
为了确认使用全脂奶粉作为培养基时的最佳比例，以表3所示的组成制备全脂奶粉培养基后，以相同的方法渗透到沸石球的气孔后，接种昆虫病原性微生物并进行培养(参照图2)。利用血细胞计数器(Hemocytometer)测量培养的昆虫病原性微生物孢子数量，将其结果示于表4。
【表3】
成分 无处理 G3-1 G3-2
沸石 100％ 80％ 80％
全脂奶粉 2％ 4％
水 18％ 16％
合计(重量％) 100％ 100％ 100％
【表4】
Figure BDA0002752064650000072
Figure BDA0002752064650000081
从表4中可以确认，在玫烟色棒束孢FG340的情况下，按全脂奶粉比例，孢子生长相似，而在爪哇棒束孢Pf04的情况下，全脂奶粉比例低的(2％)相比于全脂奶粉比例高的(4％)，孢子数量多。
1-2：探索用于制备颗粒状农药的多孔性载体
在将2重量％的全脂奶粉和18重量％的水混合后，在多孔性载体的气孔渗透培养基。对在气孔渗透有培养基的多孔性载体(沸石球0.5～2mm、白土球3mm、黄土球5mm、磁铁矿球6mm、硅藻土球10mm、白土球25mm、海绵(聚氨酯，金星海绵公司)10×10×20mm)进行灭菌后，将作为昆虫病原性微生物的爪哇棒束孢(Isaria javanica)Pf04(KACC93122P)及玫烟色棒束孢(Isaria fumosorosea)FG340(KACC93199P)分别以每100g 1ml(1～10×108cfu/ml)接种至多孔性载体，在25℃下培养5天(图3)。在培养期间，以12小时为单位均匀混合多孔性载体。
如图3所示，可知在沸石球、白土球、黄土球、磁铁矿球、硅藻土球、白土球及海绵的表面，都很好地形成爪哇棒束孢(Isaria javanica)Pf04菌株及玫烟色棒束孢(Isariafumosorosea)FG340菌株的孢子。
1-3：探索用于制备颗粒状农药的昆虫病原性微生物
除了使用白僵菌(Beauveria bassiana)(KACC40377)及绿僵菌(Metahizumanisophlia)(KACC40969)来代替爪哇棒束孢(Isaria javanica)Pf04(KACC93122P)及玫烟色棒束孢(Isaria fumosorosea)FG340(KACC93199P)之外，以与1-2相同的方法接种至渗透有培养基的多孔性载体，并进行培养(图4)。
如图4所示，可知在沸石球、白土球、黄土球、磁铁矿球、硅藻土球及白土球的表面，都很好地形成白僵菌(Beauveria bassiana)及绿僵菌(Metahizum anisophlia)孢子。
即，在以喷射方式进行处理的情况下，由于培养基成分不在载体，因此难以将喷射液均匀地喷射在陶瓷球上，且难以使其均匀地很好地生长，然而如果在载体(陶瓷球)上直接渗透培养基成分，则即使没有均匀地接种，菌在生长的情形下由菌丝或孢子很好地扩散，因此可以均匀地很好地生长。
实施例2：制备粉末状农药制剂
2-1：探索用于制备粉末状农药的最佳培养基组成
如表5所示，将昆虫病原性微生物培养液与纤维素、蛭石、硅藻土和沸石分别进行混合以制备粉末状农药制剂(图5)后，在54℃下观察4周生菌数和孢子萌发，将其结果示于图6。
此时，将爪哇棒束孢(Isaria javanica)Pf04(KACC93122P)及玫烟色棒束孢(Isaria fumosorosea)FG340(KACC93199P)接种到EC 1培养基(每1升水全脂奶粉10g、蛋白胨15g、蛋黄粉2.5g、酵母1g、氯化钠5g、单磷酸钾2.5g)且在28℃下以150rpm培养5天的(1～10×108cfu/ml)作为昆虫病原性微生物使用。
【表5】
成分 P1 P2 P3 P4
培养液 20％ 20％ 20％ 20％
纤维素 80％
蛭石 80％
硅藻土 80％
沸石 80％
合计(重量％) 100％ 100％ 100％ 100％
从图6中可以确认，玫烟色棒束孢FG340及爪哇棒束孢Pf04均以P1＞P＝P4＞P2的顺序保持菌密度。即，即使过了保存时间也保持萌发率。
因此，可知P1制剂最适合。但是，就作为P1的材料的纤维素的情况而言，单价昂贵，且剂型陈旧时可能会发生聚集现象等，因此如表6所示，将纤维素和其他粉末混合而制备粉末状农药制剂(图7)后，在54℃下观察4周生菌数和孢子萌发，将其结果示于图8。
【表6】
Figure BDA0002752064650000091
Figure BDA0002752064650000101
从图8可以确认，在使用纤维素和硅藻土或纤维素和沸石的情况下，玫烟色棒束孢FG340及爪哇棒束孢Pf04均无聚集现象，且在第4周表现出85％以上的萌发率，效果优异。
以上，详细说明了本发明内容的特定部分，对于本领域技术人员而言，这些具体技术仅是优选实施例，且本发明的范围不限定于此是不言而喻的。因此，本发明的实质范围将由所附权利要求书及其等同物所限定。
【产业上的利用可能性】
就根据本发明的昆虫病原性微生物农药制剂而言，由于具有杀虫活性的昆虫病原性微生物的孢子数量与现有的相比大量增加，因此具有优异的杀虫效果，因此在产业上有用。

Claims (14)

1.一种颗粒状农药制剂，其中，所述农药制剂包括(a)多孔性载体；(b)渗透到所述多孔性载体的气孔的培养基；及(c)在所述培养基培养的昆虫病原性微生物。
2.根据权利要求1所述的颗粒状农药制剂，其特征在于，
所述多孔性载体是多孔性陶瓷球或海绵。
3.根据权利要求2所述的颗粒状农药制剂，其特征在于，
所述多孔性陶瓷球选自由沸石球、白土球、黄土球、磁铁矿球及硅藻土球组成的组。
4.根据权利要求2所述的颗粒状农药制剂，其特征在于，
所述海绵是发泡橡胶或聚氨酯系树脂。
5.根据权利要求1所述的颗粒状农药制剂，其特征在于，
所述培养基选自由全脂奶粉、脱脂奶粉、乳清、牛奶、面粉、淀粉及谷物粉组成的组。
6.根据权利要求1所述的颗粒状农药制剂，其特征在于，
所述昆虫病原性微生物是霉菌，所述霉菌具有针对害虫的杀虫活性，且形成孢子。
7.一种颗粒状农药制剂的制备方法，其中，所述制备方法包括如下步骤：(a)使昆虫病原性微生物培养用培养基渗透到多孔性载体的气孔中；及(b)在渗透有培养基的多孔性载体上接种昆虫病原微生物并进行培养。
8.根据权利要求7所述的颗粒状农药制剂的制备方法，其特征在于，
所述多孔性载体是多孔性陶瓷球或海绵。
9.根据权利要求8所述的颗粒状农药制剂的制备方法，其特征在于，
所述多孔性陶瓷球选自由沸石球、白土球、黄土球、磁铁矿球及硅藻土球组成的组。
10.根据权利要求8所述的颗粒状农药制剂的制备方法，其特征在于，
所述海绵是发泡橡胶或聚氨酯系树脂。
11.根据权利要求7所述的颗粒状农药制剂的制备方法，其特征在于，
所述培养基选自由全脂奶粉、脱脂奶粉、乳清、牛奶、面粉、淀粉及谷物粉组成的组。
12.根据权利要求7所述的颗粒状农药制剂的制备方法，其特征在于，
所述昆虫病原性微生物是霉菌，所述霉菌具有针对害虫的杀虫活性，且形成孢子。
13.一种粉末状农药制剂，其中，所述农药制剂包括(a)昆虫病原性微生物；(b)纤维素；及(c)硅藻土或沸石。
14.根据权利要求13所述的粉末状农药制剂，其特征在于，
所述粉末状农药制剂包括15～25重量％的昆虫病原性微生物，20～40重量％的纤维素，40～60重量％的硅藻土或沸石。
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