CN117119886A - 山梨酸及其盐作为杀线虫剂的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及山梨酸，一种存在于花楸果实中的天然物质，作为杀线虫剂的用途。还描述了处理基质的方法，包括向所述基质施用有效剂量的山梨酸或其盐或其异构体的步骤。
Description
技术领域
本发明涉及山梨酸，一种存在于花楸果实中的天然物质，作为杀线虫剂的用途。还描述了处理基质的方法，包括向所述基质施用有效剂量的山梨酸或其盐的步骤。
背景技术
植物寄生线虫对重要的农作物造成相当大的损害，特别是当这些农作物为密集栽培和/或为单一栽培方式的农作物时。在最有害的线虫中，有几个物种是杂食性，因此在适合高收入作物的地区使用轮作或间作往往很困难，而且不具成本效益。
在许多情况下，施用合成杀线虫剂，无论它们是熏蒸剂还是非挥发性产品，都是实现经济上可持续的农业生产不可或缺的实践。
为了在定量和定性生产方面获得杀线虫剂处理的最大益处，有必要了解与内在因素(例如质地、化学成分、有机物质含量)以及外在因素(例如气候、降水、温度和持续培养)有关的该物质对要对抗的线虫的毒性、在要处理的土壤中的分布动态和降解性。
计算线虫对农作物造成的损害并不容易，因为除了对植物蠕虫(phytohelminth)的直接损害之外，它们还会导致细菌、真菌和病毒的伴随感染。产量损失是由于产量(数量)下降和产品质量标准降低造成的。
然而，尽管如此，应该强调的是，在欧盟目前可能用于农业的杀线虫活性成分中，允许使用的溶液数量在不断减少。较少数量的活性成分(其中许多成分对操作者来说是有风险的，并受到标签上确定的应急干预的影响，即每个作物周期/季节最多施用1-2次)导致线虫产生抗性的风险增加，并可能变得不那么有效。鉴于其特点，一些产品将受到未来的限制，并可能撤销使用。
例如，可以提及目前使用的物质(阿维菌素(Abamectin)、噁唑草胺(Oxamil)、噻唑磷(Fosthiazate))，这些物质是过去40年中防治线虫的关键因素，由于其急性和慢性毒性值以及对非目标生物的低选择性，这些物质将在未来几年内被取消使用。
Djian等人(“Nematocidal properties of carboxylic acids andderivatives”；Pest.Biochem.and Physiol.,Vol 50,no.3(1994))描述了一些羧酸及其衍生物的杀线虫性质。在具有双键的二羧酸有明显的最大功效。尽管对线虫有活性，但这些物质对人类是有毒的，并且由于通过软管施用时pH值的剧烈变化，会对根部造成不可修复的损害。
由于上述原因，目前明显需要新一代物质，例如植物性物质，以替代合成化学品。这些物质通常存在于自然界中，有时已知用于其他领域(例如萜烯)，应被证明具有杀线虫活性，且同时对操作者、消费者和环境的风险较低。
因此，本发明的广义目的在于提供用作杀线虫剂的天然来源的物质，所述物质不存在目前在该领域中用于相同目的的物质所述的缺点。
发明内容
因此，在第一方面，本发明涉及山梨酸或其盐用于杀灭属于线虫门的昆虫的用途，其中山梨酸或其盐以有效剂量存在，其中所述有效剂量允许杀灭至少70％的线虫，并且其中所述山梨酸盐是唯一具有杀线虫作用的活性物质。
在第二方面，本发明涉及处理基质，优选农业基质的方法，包括向所述基质施用有效剂量的山梨酸或其盐的步骤，其中所述山梨酸盐选自由山梨酸钾、山梨酸钙、山梨酸钠和山梨酸与碱金属反应生成的盐组成的组，其中所述有效剂量能够杀灭至少70％的属于线虫门的害虫，其中所述山梨酸盐是唯一具有杀线虫作用的活性物质。
有利地，山梨酸对操作者和消费者而言是无毒物质，对有益昆虫或传粉昆虫显示出完全的选择性，并允许控制幼虫或卵形式的线虫。考虑到在实验室试验中没有发现杀虫活性(昆虫界)或杀螨活性，与目前使用的具有这两种特性的大多数杀线虫剂不同(杀虫剂或杀螨剂/杀线虫剂)，杀线虫活性以前如何没有得到证实也是出人预料的。使用山梨酸作为杀线虫剂是可持续农业的创新解决方案。
附图说明
图1：对照组中移动式J2根结线虫幼虫(mobile Meloidogyne J2 larvae)的显微照片，如实施例1所示。
图2：含有J2根结线虫的溶液与1mg/mL山梨酸钾接触24小时后的显微镜照片(试验3)。接触24小时后，试验2中死亡的J2根结线虫幼虫组织损伤的细节。
图3：与1mg/mL山梨酸钾接触24小时后，具有明显且不可修复的组织退化迹象的根结线虫的细节(试验3)。
图4：与参照物质接触24小时后的J2根结线虫的细节。有可能注意到不同的退化症状，并因此假设对比物质的不同作用机制。
图5：田间试验的细节，其中与受线虫影响的对照组(论文1)相比，处理组(试验2)的根发育更好，如实施例2中详述的。
图6：在显著遭受线虫损害的田地中，对照组(试验1)和处理组(试验2)之间的活力对比。由于用山梨酸处理及其杀线虫作用，很容易看到更均匀的发育和更多数量的叶子和果实。
具体实施方式
因此，本发明涉及山梨酸或其盐，例如山梨酸钾、山梨酸钙、山梨酸钠和由山梨酸与碱金属反应得到的盐，用于杀灭属于线虫门的昆虫的用途，其中所述山梨酸或其盐以有效剂量存在，其中所述有效剂量允许杀灭至少70％的线虫，并且其中所述山梨酸盐是唯一具有杀线虫作用的活性物质。
已经出人预料地发现，山梨酸及其盐对J2幼虫和存在于植物虫瘿(vegetablegalls)中的线虫卵的孵化都有作用，并且不管温度如何都有活性。
在本发明中，当使用术语“山梨酸”时，它还包括：2,4-己二烯酸、反式,反式-2,4己酸、(E,E)-2,4-己酸、(E,E)-1,3-戊二烯-1-羧酸及其衍生盐、山梨酸钾、山梨酸钙、山梨酸钠和山梨酸与碱金属反应得到的盐。
山梨酸是从花楸属(genus Sorbus)和其它天然存在的蔷薇科植物(Rosaceae)中提取的，也可以人工合成。其分子式如下：C6H8O2：
山梨酸可以以纯的或稀释的形式使用，可以使用其盐形式的衍生物。本发明包括使用合成形式的山梨酸及其可能的相关盐，或者使用从上述植物果实中天然提取的山梨酸。
山梨酸具有已知的毒性，因为鉴于其在食品行业的用途，在这方面有许多研究；数据实际上证实了低风险，致死剂量50：LD50>3000mg/kg(OECD测试准则402)，致死浓度50：LC50 5.1mg/L(OECD准则403)，分配系数：正辛醇/水，log Pow：1.32(25℃)(该值未预见到任何生物累积风险)。
因此，山梨酸及其盐是目前市场上产品的有效替代品，并且有利地涉及对操作者、消费者和环境的较低风险。在现有技术中，山梨酸被认为是对酵母、霉菌和细菌有作用的防腐剂或食品添加剂；尚未发现对不同种类的昆虫或螨虫有影响，但已出人预料地证明该活性物质具有明显的杀线虫作用。
在本发明中，当使用“有效剂量”或“生物有效剂量”的定义时，它是指允许杀灭存在的至少70％，至多100％的线虫的剂量。
0.0001％至0.001％的剂量被认为是“亚致死”或“抑制线虫(nematostatic)”剂量，因此是一种可能不杀灭线虫但抑制其活动性和害虫能力的剂量。事实上，通过将数据与实验室中在广口瓶中进行的测试进行比较，有可能在施用山梨酸后突出显示出更多的未成熟形式。因此，这可能显示出抑制线虫的效果，除了减缓正常种群发育周期之外，还影响生育力，这通过与试验相比，处理组中J2幼虫的数量较低，以及未分化雌性的数量较大(没有卵囊，因此不成熟，延迟卵子生成，并且这些卵囊不可能在基质中释放卵)来证明，并因此导致新的潜在后代的减少。
出人预料的是，即使很低浓度的山梨酸及其盐，例如山梨酸钾，也足以具有杀线虫作用。特别是，已证明杀灭至少70％线虫的致死剂量是0.001％至20％p/p，优选0.05％至15％p/p，更优选0.01％至5％p/p。出人预料地显示，这种物质对线虫门的害虫有活性，但没有发现对其它农业动物门的昆虫或螨虫有作用，而对真菌和细菌的作用是本领域已知的。
除了作为杀线虫剂的活性之外，山梨酸及其盐还表现出抑制线虫的活性。
在一个实施方案中，在本发明的应用中，所述山梨酸或其盐存在于包含农业上可接受的载体、表面活性剂、添加剂、佐剂或稀释剂的组合物中。实例可以是水、1,2苯并异噻唑-3(2H)-酮、石脑油衍生的溶剂、甘油、有机酸。
在商业产品的最终组合物中，包含的山梨酸或其盐的含量可为20％至99.9％(低于所示百分比的百分比用于开发与用作杀虫剂、肥料或生物刺激剂的其它活性成分的混合物中的抗发酵特性)。
在另一个实施方案中，所述组合物被配制成颗粒、粉末、乳剂、喷雾剂、气雾剂、胶囊、微胶囊、凝胶或湿润剂的形式。
有利地，山梨酸可以以以下形式应用：以待稀释为山梨酸本身或其衍生盐的固体产物形式、以随后稀释的山梨酸或其盐的浓缩溶液的形式、以通过物理/化学作用获得并随后在水中稀释的蔷薇科植物干提取物的形式、以随后用水稀释的蔷薇科植物甘油提取物形式、以随后用水稀释的具有有机溶剂的蔷薇科植物提取物形式，用作为粉末的山梨酸或其盐或与用于处理可食用或观赏性作物或种子的共制剂(例如肥料或生物刺激剂)混合的山梨酸或其盐。
鉴于这种物质的特性及其容易获得和合成，它可以以不同的配方使用，例如：
-通过灌溉系统进行液体根部施用的制剂，对线虫有作用；
-在裸露地面上使用带有喷雾器的固定灌溉系统施用的制剂；
-用于土壤施用的颗粒或小球形式的粉末固体制剂。
-用于种子鞣制的粉末固体制剂。
根据正确的分类，这种制剂可被归类为杀虫剂/杀线虫剂，但其它可能的法定替代品(生物刺激剂、肥料或腐蚀剂)也受到保护。
优选地，山梨酸或其盐作为杀线虫剂的用途是用于对抗属于选自由根结线虫属(Meloidogyne)、球皮虫属(Globodera)、胞囊线虫属(Heterodera)、短体线虫属(Pratylenchus)、毛轮线虫属(Rotylenchulus Trichodorus)、针线虫属(Paratylenchus)、长针线虫属(Longidorus)、Hylonema、茎线虫属(Ditylenchus)、Meloidodera或Afenestrata组成的组中的线虫，更优选地，用于对抗属于选自由根结线虫属、球皮虫属、茎线虫属或胞囊线虫属组成的组中的线虫。
在优选的实施方案中，山梨酸或其盐作为杀线虫剂的用途是用于对抗属于选自由南方根结线虫(Meloidogyne incognita)、花生根瘤线虫(Meloidogyne arenaria)、北方根结线虫(Meloidogyne hapla)或象耳豆根结线虫(Meloidogyne enterolobii)组成的组中的物种的线虫。
在另一个实施方案中，山梨酸或其盐作为杀线虫剂的用途是用于处理基质，例如农业基质。在优选的实施方案中，所述农业基质是植物的根在其中发育的基质，优选所述农业基质选自由栽培基质、土壤或壤土组成的组，并且允许植物物种或一年生或多年生植物作物生长。
本发明的基本概念是将生物学有效剂量的山梨酸或其一种盐与线虫或其环境、土壤、基质或周围的根际接触。
另一方面，根据本发明的山梨酸的用途是用于处理农业、民用或家用表面，以及用于处理公园、操场和花园。
在第二方面，本发明涉及处理基质的方法，包括向所述基质施用有效剂量的山梨酸或其盐的步骤，其中所述山梨酸盐选自由山梨酸钾、山梨酸钙、山梨酸钠和山梨酸与碱金属反应生成的盐组成的组，其中所述有效剂量能够杀灭至少70％属于线虫门的害虫，其中所述山梨酸盐是唯一具有杀线虫作用的活性物质。优选地，所述基质是农业基质或农业表面。农业区域的实例可以是树木作物、谷类作物、园艺作物、孵化场、田地、菜园或农业用地。
在优选的实施方案中，所述有效剂量能够杀灭至少70％属于线虫门的昆虫。
在另一个优选的实施方案中，所述山梨酸或其盐存在于包含农业上可接受的载体、表面活性剂、添加剂或稀释剂的组合物中。
优选地，在本发明的处理基质的方法中，所述线虫属于选自由根结线虫属、球皮虫属、胞囊线虫属、短体线虫属、毛轮线虫属、针线虫属、长针线虫属、Hylonema、茎线虫属、Meloidodera或Afenestrata组成的组中的线虫，更优选属于选自由根结线虫属、球皮虫属、茎线虫属或胞囊线虫属组成的组中的线虫。
在一个更优选的实施方案中，所述线虫属于选自由南方根结线虫、花生根瘤线虫、北方根结线虫或象耳豆根结线虫组成的组中的物种的线虫。
在另一个方面，本发明涉及杀灭存在于基质上的线虫的方法，其特征在于将所述基质与有效剂量的山梨酸或其盐接触，其中所述线虫选自由属于球皮虫属、胞囊线虫属或根结线虫属组成的组中的线虫。
用纯的形式的山梨酸或山梨酸钾、山梨酸钙和山梨酸钠形式的山梨酸进行实验室试验，出人预料地观察到这对根结线虫属的幼虫、对胞囊线虫属和球皮虫属有影响。
在不受任何理论约束的情况下，分析了用于控制线虫的主要制剂后，有可能证实山梨酸及其盐(例如山梨酸钾、山梨酸钙、山梨酸钠和由山梨酸与碱金属反应得到的盐)具有不同的作用方式，并且对J2幼虫和虫瘿中存在的卵的孵化具有双重作用，温度的低影响、对操作者和消费者的低毒性、对有益昆虫或传粉昆虫的完全选择性以及对幼虫或卵形式的线虫的控制，这是可持续农业的创新解决方案，除了对环境影响和对有用物种的选择性较低之外，还对操作者和消费者的伤害最小。
在所进行的试验中，显示了化合物山梨酸、山梨酸钾、山梨酸钙、山梨酸钠和由山梨酸与碱金属反应得到的盐的作用，在幼虫与这些化合物接触后，或在幼虫接触含有卵的虫瘿后，延迟和限制了它们的孵化。
在下面报告了出于说明目的而提供的本发明的实施方案的实施例。
实施例
实施例1：
山梨酸(E200)是一种多不饱和脂肪酸，通常用作食品防腐剂，山梨酸钾(E202)也是如此，它是山梨酸的钾盐。这两种产品都具有抗真菌和抗细菌的特性，并在食品工业中用作防腐添加剂。
山梨酸存在于蔷薇科的各属中，而不仅仅存在于花楸属中。它在食品和化妆品工业中广泛用作防腐剂(E200-E201-E202-E203)，这使得通过合成途径开发该物质成为可能。
山梨酸或其盐的商业制剂，以及制造商提供的保证纯度大于90％的技术数据表，都已经过测试。山梨酸钾和山梨酸的转化率为1.34(纯度>99％)。
因此，这表明活性物质确实是J2(移动式)幼虫形式的线虫死亡的原因。
特别地，假设对线虫的活性是由于与杀线虫物质直接和长期接触后抑制了酶活，并且这通过抑制转运功能和代谢途径以及阻断某些酶，特别是含有巯基基团的酶，阻断了卵的孵化和J2幼虫的运动。
关于根结线虫的方法：
通过羊毛纸过滤器(EPPO Bulletin 13,2013)，从种植有罗勒(basil)(罗勒(Ocimum basilicum))的显著被侵染(J2幼虫)的约500cc土壤中提取根结线虫，并在蒸馏水中浓缩
考虑了以下试验：
-未处理的对照组(图1)
-参考组：浓度为90μg/mL的阿维菌素(图4)
-试验1：浓度为250μg/mL的山梨酸钾(80％纯度)
-试验2：浓度为500μg/mL的山梨酸钾(图2)
-试验3：浓度为1mg/mL的山梨酸钾(图3)
每次试验重复4次。
通过向1mL线虫悬浮液中加入一定量的储备溶液来进行试验，以便获得最终使用的浓度。
在将J2幼虫与杀线虫物质接触2小时和24小时后，评估线虫运动参数。
在第一项试验中，与产品接触2小时后，通过显微镜观察不动的线虫进行计数，以评估该物质可能的杀灭效果。在第二个试验中，通过显微镜观察被认为是死亡的具有强烈的组织退化迹象的线虫进行计数(线虫体内增厚和起泡，伴随着身体最终以直角折叠)。
结果汇总在下表1中：
在接触24小时后，随着剂量的增加和线虫与该物质接触，观察到效果显著增加；由于被认为死亡的J2线虫具有明显的退化迹象(图2和图3)，与在参考组阿维菌素(图4)中观察到的现象相似但不相同，因此没有进行清洗以评估存活的线虫对物质的可能“恢复”；这允许我们假设两种物质的不同作用机制：山梨酸或其衍生盐以可逆的方式干扰某些酶的代谢和抑制；因此，效力较慢，并随着与我们的目标产品接触而增加，而阿维菌素模拟控制神经元对氯离子渗透性的神经递质GABA，其与受体而不是GABA不可逆地结合，神经和肌肉系统的活动受到抑制，在接触产品后几分钟内死亡。
在与山梨酸或其盐接触48小时后，还进行了检查，与在24小时时进行的显微镜观察相比，没有获得统计学上不同的结果。
采用相同的方法对取自正在培养(草莓、红颜草莓苗(Fragaria×ananassa))的土壤中的茎线虫属线虫的其它属和取自马铃薯根(马铃薯(Solanum tuberosum))上的孢囊的球皮线虫进行产品功效评价，在25℃温度下避光体外培养10天后，结果在统计学上与先前报道的剂量为1mg/mL的根结线虫的结果相当。
这些结果使我们能够评估该物质在可持续农业中作为候选杀线虫剂，因为体外获得的结果与市场上已有的合成活性物质的结果相当，而后者的生态毒理学特性更为不利。
实施例2：
根结线虫的虫瘿试验
为了评价根结线虫南方根结线虫的效力，使用含有1mg/mL纯度为98％的活性物质的山梨酸溶液进行了几次体外实验测试。报告了试验的平均值。
在未分段的和含胚胎的南方根结线虫(M.incognita)卵上测试该试验浓度。
观察到测试浓度的山梨酸的功效，其抑制了卵胚胎生成和对幼虫具有优异作用，无论是游离的还是包含在卵囊中的。
所进行的试验是在体外进行，使用双凹透镜，通过引入2mL含有1mg/mL山梨酸的试验溶液，或在对照组情况下引入无菌水。在黑暗中，于22℃的室温下进行孵育。南方根结线虫来自于在番茄(番茄(Solanum lycopersicum))的开放田地中培育的植物。
未分割的和含胚胎的卵：从卵囊中收集卵，并在待测溶液存在的情况下置于双凹透镜中。通过每日计数和显微镜观察，对孵化的幼虫进行计数7天。在山梨酸基溶液和对照组之间观察到显著差异，如下表2所示：
表2：
实施例3：
田间试验
在发育阶段，除了已知的体外试验外，还计划进行田间筛选试验，以确认活性物质的效果。该试验之后，在维多利亚地区(RG)的试验中心(第三机构)进行了温室试验，连续种植受到南方根结线虫显著影响的西葫芦(courgette)(西葫芦(Cucurbita pepo))。产品表示为(GON.INV.98)，由山梨酸钾代表，CAS号24634-61-5，以溶解在水中的10kg/ha的剂量施用，并根据基于日历施用通过软管/胶带预先确定的体积进行分配。移植后第1天(DAT)第一次施用，第7天第二次施用，第21天第三次施用。
随访安排在第一次处理后的第45天(图5和图6)和第90天。统计方面和植物活力方面的结果(图5和图6)，使我们能够强调在田间也有极好的功效，并因此证实山梨酸(及其盐)可能是欧洲药典的新的候选杀线虫剂。在这次筛选试验之后，新的大规模试验将开始确定最佳剂量、模式和分配体积。从下面的表3中，可以通过计算根系(虫瘿)上存在的损害来评估线虫侵袭的百分比。
表3：
很明显，通过使用标为(GON.INV.98)的产品，侵袭严重程度的百分比值显著降低。
此外，从下表4中，可以评估对植物活力和产量的影响。
表4：
事实上，果实的数量显著增加，重量也高，从而证明了山梨酸钾的杀线虫效果(显著影响定性-定量生产)，而不会导致毒性或根系损伤。
从上述可以看出，山梨酸在体外和在田间都表现出良好的杀线虫和抑制线虫活性。通过这种方式，我们可以认为，该物质是一种假设的未来解决方案，用于在开放的田间控制线虫，尤其是在早期阶段；播种后或移植后。
Claims (10)
1.山梨酸盐用于杀灭属于线虫门的害虫的用途，其中所述山梨酸盐以有效剂量存在，其中所述有效剂量允许杀灭至少70％的线虫，并且其中所述山梨酸盐是唯一具有杀线虫作用的活性物质。
2.根据权利要求1所述的用途，其中所述山梨酸盐选自由山梨酸钾、山梨酸钙、山梨酸钠以及山梨酸与碱金属反应生成的盐组成的组。
3.根据权利要求1或2所述的用途，其中所述山梨酸盐存在于包含农业化学上可接受的载体、添加剂、表面活性剂、佐剂或稀释剂的组合物中。
4.根据权利要求3所述的用途，其中所述组合物被配制成颗粒、粉末、乳液、喷雾剂、气雾剂、胶囊、微胶囊、凝胶或润湿剂的形式。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用途，其中所述害虫属于选自由根结线虫属、茎线虫属、球皮虫属或胞囊线虫属组成的组中的属。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的用途，其中所述害虫属于选自由南方根结线虫、花生根瘤线虫、北方根结线虫或象耳豆根结线虫组成的组中的物种。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的用途，其用于处理基质，优选所述基质为农业基质。
8.根据权利要求7所述的用途，其中所述农业基质是植物根在其中发育的基质，优选所述农业基质选自由生长培养基、土壤或壤土组成的组。
9.处理基质的方法，包括向所述基质施用有效剂量的山梨酸盐或其盐的步骤，其中所述山梨酸盐选自由山梨酸钾、山梨酸钙、山梨酸钠和山梨酸与碱金属反应得到的盐组成的组，其中所述有效剂量允许杀灭至少70％属于线虫门的害虫，其中所述山梨酸盐是唯一具有杀线虫作用的活性物质。
10.根据权利要求8或9中任一项所述的方法，其中所述山梨酸盐存在于包含农业化学上可接受的载体、表面活性剂、添加剂或稀释剂的组合物中。
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