KR100438393B1

KR100438393B1 - 식물병 방제제로서의 비타민 ｂ1의 용도

Info

Publication number: KR100438393B1
Application number: KR10-2002-7011615A
Authority: KR
Inventors: 이용환; 안일평; 좌남수; 김순옥; 박찬호; 박숙영; 손영준; 김달수; 전삼재; 이연미; 조윤경; 배철용
Original assignee: 이용환
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2001-03-24
Publication date: 2004-07-02
Also published as: AU4886201A; US20030139296A1; EP1267614A1; EP1267614A4; KR20030015206A; KR20010103157A; JP2003528058A; JP3936196B2; WO2001070025A1

Abstract

본 발명은 식물병원균으로 감염된 식물에서 방어유전자의 발현을 신속하게 유도함으로써 탁월한 식물병 방제효과를 갖는, 유효성분으로서 비타민 B1, 또는 그의 염 또는 유도체를 함유하는 식물병 방제제에 관한 것이다.

Description

식물병 방제제로서의 비타민 Ｂ1의 용도{Use of vitamin B1 as agents for controlling plant diseases}

근세기들어 폭증하기 시작한 인구는 작물의 안전적인 증산을 요구하게 되었다. 이에 따라, 식량 생산을 위협하는 원인중 하나인 식물병 방제에 대한 요구 또한 증가하고 있다. 20 세기들어 사용되기 시작한 농약과 화학비료는 작물의 증산에는 필수적이었으나, 식품의 안전성에 대한 소비자들의 불안을 초래하였고 환경에도 악영향을 미치고 있다. 더욱이, 합성농약의 지속적인 사용에 따른 저항성 병원 균주의 출현 또한 심각한 문제로 대두되고 있다. 따라서, 안전하고도 효율적으로 식물병을 방제할 수 있는 방법의 개발에 연구가 집중되고 있으며, 그중에서도 특히 병원균에 대한 식물 자체의 방어력을 증진시킴으로써 식물병을 방제하는 방법이 중요한 부분을 차지하고 있다.

식물은 병원균의 침입에 대해 매우 정교한 방어반응을 나타낸다. 이러한 방어기전에는 과민성 반응(hypersensitive reaction: HR), 파이토알렉신(phytoalexin)의 합성, 세포벽의 강화, 미생물 세포벽분해효소 및 단백질분해효소 저해제(proteinase inhibitor)의 생성 등이 알려져 있다. 최근, 유전공학의 발달로 방어기전에 대한 심도있는 연구가 진행되어 대부분의 방어기전이 식물체내의 방어유전자, 예를들어, 벼의 PR1(pathogenesis-related gene 1), PBZ1(probenazole-inducible gene 1) 및 POX22.3(peroxidase gene 22.3), 및 토마토의 PAL(phenylalanine ammonia lyase), APX(ascorbate peroxidase) 및 HMGR(3-hydroxy-3-methyl -glutaryl-CoA reductase) 등과 관련되어 있음이 밝혀졌다.

따라서, 방어유전자의 발현을 인위적으로 유도함으로써, 식물병원균에 대한 저항력을 증진시키기 위한 약제 연구가 활발히 진행되고 있다. 예를들어, 벤조티아디아졸은 가지과나 십자화과 식물에 대한 전신획득 저항성(SAR; systemic acquired resistance)을 유도하고(Lawton, et al., 1996), 프로베나졸은 벼의 SAR을 유도하여 병원균에 대한 저항력을 증진시키는 것으로 보고되었다(Midoh and Iwata, 1996). 그러나, 위와 같은 약제는 처리후 방어유전자 발현에 장시간이 소요될뿐 아니라, 효과가 지속적이지 못한 문제점이 있다. 그러므로, 식물병원균 감염에 대한 식물체내 방어유전자를 감염 초기에 신속히 발현시킴으로써 식물병을 효과적으로 방제할 수 있는 새로운 약제의 개발이 절실히 요구되어 왔다.

본 발명은 식물병 방제제로서의 비타민 B1의 용도에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 식물병원균 감염에 대한 방어유전자를 감염 초기에 발현시켜 식물병을 효과적으로 방제하는 식물병 방제제로서의 비타민 B1, 또는 그의 염 또는 유도체의 용도에 관한 것이다.

도 1은 벼를 비타민 B1 하이드로클로라이드로 처리하고/거나 벼 도열병균으로 감염시킨 경우, 방어유전자의 발현을 나타내는 X-선 필름 사진이고;

도 2는 비타민 B1 하이드로클로라이드로 처리한 벼에서 시간경과에 따른 방어유전자의 발현을 나타내는 X-선 필름 사진이며;

도 3은 벼를 비타민 B1 하이드로클로라이드로 처리하고/거나 벼 흰잎마름병균으로 감염시킨 경우, 방어유전자의 발현을 나타내는 X-선 필름 사진이고;

도 4는 비타민 B1 하이드로클로라이드로 처리한 토마토에서 시간경과에 따른 방어유전자의 발현을 나타내는 X-선 필름 사진이다.

이에, 본 발명자들은 식물병원균 방어유전자를 인위적으로 발현시키는 새로운 약제를 개발해내기 위하여 지속적인 연구를 수행해 오던중, 인체 또는 동물에무독하면서도 질병에 대한 면역이나 저항성을 증진시키는 것으로 알려진 비타민 B1이 특정 식물병에 국한되지 않은 다양한 식물병을 억제한다는 새로운 사실을 발견하였다. 이러한 사실로부터, 비타민 B1이 단지 병원균의 병원성을 억제하기보다 식물체내 방어유전자의 발현을 유도할 것으로 추정하고, 반복된 실험을 통해 비로소 비타민 B1의 방어유전자 발현 유도효과를 확인하고, 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 인체나 동식물체 및 환경에 무독하면서도 식물병원균에 대한 식물체내 방어유전자를 신속하게 발현시킴으로써 식물병을 효과적으로 방제할 수 있는 식물병 방제제 및 이를 이용한 식물병 방제방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유효성분으로서 비타민 B1, 또는 그의 염 또는 유도체를 함유하는 식물병 방제제를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 약제를 식물, 그의 종자 또는 서식지에 처리하여 식물병을 방제하는 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 명세서에서 식물은 단자엽 식물, 쌍자엽 식물 또는 그의 종자를 모두 포함하는 개념이다. 또한, 식물병은 벼 도열병, 벼 흰잎마름병, 및 각종 작물의 역병, 흰가루병 및 녹병 등을 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다.

본 발명에서 사용가능한 비타민 B1의 염 및 유도체는 관련 기술분야에서 통상적으로 사용되는 비타민 B1의 모든 염 및 유도체를 포함하는 것이며, 특정 종류로 제한되는 것은 아니다. 예를들면, 비타민 B1의 염은 하이드로클로라이드(hydrochloride) 및 모노나이트레이트(mononitrate)를 포함하고, 비타민 B1의 유도체는 모노포스페이트 클로라이드(monophosphate chloride) 및 피로포스페이트 클로라이드(pyrophosphate chloride)를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다.

본 발명에서 유효성분의 함량은 처리되는 식물의 종류, 식물병의 종류 및 상태, 처리시기 및 방법 등에 따라 적절히 조정될 수 있으나, 통상 바람직하게는 5∼100 mM의 농도범위내이다.

본 발명에서는, 비타민 B1, 또는 그의 염 또는 유도체를 단독으로 증류수에 용해시켜 사용하거나, 다른 부형제와 함께 제제화하여 사용할 수 있다. 예를들면, 비타민 B1, 또는 그의 염 또는 유도체는 통상의 보조제, 예를들어, 소듐 도데실 설페이트(SDS; sodium dodecyl sulfate), 소듐 리그닌 설포네이트(SLS; sodium lignin sulfonate) 및 카올린(kaolin)과 함께 수화제로 제제화될 수 있다.

또한, 본 발명의 약제는 추가로 통상의 다른 합성농약 또는 생물농약과 혼합하거나, 비료에 혼합하여 사용할 수도 있다.

본 발명에 따른 약제의 처리량은 기존의 농약 처리량을 크게 벗어나지 않는 범위로서, 예를들어, 약액이 식물체 표면에 골고루 젖어 흘러내릴때까지 살포한다. 또한, 식물의 종자로부터 성숙기에 이르기까지 어느 생장단계에 처리하여도 효과적이며, 어느 처리시기에서도 100 mM 이하의 농도에서는 식물의 발아나 생장에 영향을 주지 않고, 처리 10 일후까지 육안으로 보이는 약해도 없는 것으로 확인되었다.본 발명의 약제는 분무, 관주 또는 침지 등의 통상의 약제 처리방법에 의해 처리될 수 있다.

한편, 식물병 방어유전자의 발현을 유도함으로써 식물병을 방제하는 효과를 갖는 비타민에는 비타민 B6 또는 비타민 C도 포함될 수 있으나, 비타민 B1의 효과가 가장 우수한 것으로 확인되었다. 따라서, 본 발명의 약제는 비타민 B1, 또는 그의 염 또는 유도체와 함께 비타민 B6 및/또는 비타민 C를 추가로 함유할 수 있다.

본 발명에서는 비타민 B1의 식물병 방제효과를 확인하기 위하여, 비타민 B1의 하이드로클로라이드, 모노나이트레이트, 모노포스페이트 클로라이드 및 피로포스페이트 클로라이드를 각각 증류수에 용해시키고, 이를 벼, 토마토, 보리 및 밀에 분무처리하거나 벼의 종자에 침지처리한후, 식물병원균, 예를들어, 벼 도열병균 마그나포르테 그리세아 KJ201(Magnaporthe griseaKJ201), 벼 흰잎마름병균 잔토모나스 오라이제 패소바 오라이제 KX021(Xanthomonas oryzae pv. oryzaeKX021), 토마토 역병균 파이토프토라 인페스탄스(Phytophthora infestans), 보리 흰가루병균 에리시페 그라미니스(Erysiphe graminis) 및 밀 붉은녹병균 팍시니아 레컨디타(Puccina recondita)를 각각 접종하여 병반 발생 및 진행상태를 조사하였다.

또한, 본 발명에서는 벼를 비타민 B1 하이드로클로라이드의 수용액으로 분무처리하고/거나, 마그나포르테 그리세아 KJ201 또는 잔토모나스 오라이제 패소바 오라이제 KX021를 접종한후, 이로부터 총 RNA를 추출하고 탐침자로서 PR1, PBZ1 및POX22.3 유전자를 이용하여 방어유전자의 발현여부를 확인하였다. 또한, 토마토를 비타민 B1 하이드로클로라이드의 수용액으로 침지처리한후, 이로부터 총 RNA를 추출하고 탐침자로서 PAL, APX 및 HMGR 유전자를 이용하여 방어유전자의 발현여부를 확인하였다.

본 발명에서 사용된 마그나포르테 그리세아 KJ201과 잔토모나스 오라이제 패소바 오라이제 KX021는 한국 경기도 수원시 서둔동에 위치한 농촌진흥청 농업과학기술원 식물병리과로부터 분양받은 것이다. 또한, 파이토프토라 인페스탄스는 LG포장에서 분리한 것이며, 에리시페 그라미니스와 팍시니아 레컨디타는 한국화학연구소로부터 분양받은 것이다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명하나, 본 발명의 범위가 이들에 의해 어떤 식으로든지 제한되는 것은 아니다.

실시예 1:비타민 B1 하이드로클로라이드 수화제의 제조

비타민 B1 하이드로클로라이드(thiamine HCl; Cat. No. T4625; Sigma Co.) 300 g과 보조제로서 SDS(sodium dodecyl sulfate; Cat. No. 192-08675; Wako Co.) 20 g, SLS(sodium lignin sulfonate; Cat. No. 47103-8; Aldrich Co.) 30 g 및 카올린(kaolin; Cat. No. 117-00025; Wako Co.) 650 g를 비닐백을 이용하여 균일하게 혼합한후 분쇄하여 수화제 1 ㎏을 제조하였다.

실시예 2:비타민 B1 모노나이트레이트 수화제의 제조

실시예 1과 동일한 방법으로 비타민 B1 모노나이트레이트(thiamine mononitrate; Cat. No. T1054; Spectrum Quality Products. Inc.) 300 g을 이용하여 수화제 1 ㎏을 제조하였다.

실시예 3:비타민 B1 모노포스페이트 클로라이드 수화제의 제조

실시예 1과 동일한 방법으로 비타민 B1 모노포스페이트 클로라이드(thiamine monophosphate chloride; Cat. No. T8637; Sigma Co.) 300 g을 이용하여 수화제 1 kg을 제조하였다.

실시예 4:비타민 B1 피로포스페이트 클로라이드 수화제의 제조

실시예 1과 동일한 방법으로 비타민 B1 피로포스페이트 클로라이드(thiaminepyrophosphate chloride; Cat. No. T09961; Fluka) 300 g을 이용하여 수화제 1 ㎏을 제조하였다.

상기 실시예 1∼4에서 제조한 수화제의 성분 및 함량을 하기 표 1에 나타내었다.

시험예 1:벼 도열병 방어유전자의 발현시험

벼(품종: 화청)를 호마이 수화제에 1 일간 침지하여 종자소독한후, 2 일간 28 ℃에서 최아시켜 농용 상토에 심고, 4 엽기까지 온실에서 재배한후 아래 실험에 이용하였다.

벼 도열병을 유발하는 마그나포르테 그리세아 KJ201 균주를 귀리 한천배지에서 12∼15 일간 25 ℃의 명조건에서 배양하여 분생포자를 형성시켰다. 여기에 250 ppm(v/v) 트윈 80(폴리옥시에틸렌 글리콜) 용액을 가하여 포자를 수거하였다. 헤마사이토미터(hemacytometer)로 포자의 최종농도를 5×10⁵포자/㎖로 적정하여 벼20 포트의 잎과 줄기에 포트당 5 ㎖씩 분무접종하였다. 접종후 20 분간 실온에서 방치하여 접종원이 흘러내리지 않을 정도로 건조시킨후, 25 ℃, 상대습도 100%의 암조건에서 24 시간동안 방치하였다(그룹 A: 벼 도열병균만을 접종한 벼).

한편, 증류수중에 최종농도 50 mM의 비타민 B1 하이드로클로라이드 및 전착제로서 최종농도 250 ppm의 트윈 80을 함유하는 용액을 제조하여 오토마이저로 벼 20 포트의 잎과 줄기에 포트당 5 ㎖씩 분무처리하였다(그룹 B: 비타민 B1 하이드로클로라이드만으로 처리한 벼).

또한, 벼 20 포트에 그룹 B에서와 같이 비타민 B1 하이드로클로라이드를 분무처리하고, 처리 24 시간후 그룹 A에서와 같이 벼 도열병균을 접종하였다(그룹 C: 비타민 B1 하이드로클로라이드 처리후 벼 도열병균을 접종한 벼).

25 ℃, 상대습도 80%의 명암조건(12 시간주기)의 발병실에서 벼 도열병균 접종 0 시간부터 96 시간까지 24 시간단위로 각 그룹의 벼를 수거하여 액체 질소에 담가 급속냉동시킨후 냉동고에 보관하였다. 수거한 벼를 막자사발에서 액체 질소를 가하면서 마쇄한후, 총 RNA를 통상의 방법에 의해 추출하였다. 260 ㎚에서의 흡광도를 측정하여 각각의 RNA 농도를 조사한후, 15 ㎍씩 전기영동하고 10×SSC를 이용하여 나일론막에 트랜스퍼하였다. 벼의 방어유전자 발현여부의 지표로 이용되는 유전자인 PR1, PBZ1 및 POX22.3(각각 NCBI GenBank에 등록된 서열을 갖는 전장 유전자)를 탐침자로 이용하기 위하여 이들을 방사성 동위원소로 표지하고, 42 ℃, 20 rpm에서 16 시간동안 혼성화 반응을 진행시켰다. 나일론 막을 2×SSC, 0.2% 사르코신(sarcosine) 함유 세척 완충액으로 처리한후, X-선 필름에 노출시켜 탐침자의 발현정도를 측정하였다.

그 결과는 도 1에 나타낸 바와 같다. 도 1에 나타난 바와 같이, 벼 도열병균만을 접종한 벼(그룹 A)에서는 72 시간후 탐침자가 최대 발현을 나타낸 반면, 비타민 B1 하이드로클로라이드만으로 처리한 벼(그룹 B)에서는 24 시간후 최대 발현을 나타내었다. 또한, 비타민 B1 하이드로클로라이드 처리후 벼 도열병균을 접종한 벼(그룹 C)에서는 그룹 A 및 B보다 탐침자의 발현량이 현저히 증대된 것으로 나타났다.

시험예 2:벼 방어유전자의 발현시험

시험예 1과 동일한 방법에 의해 벼를 비타민 B1 하이드로클로라이드로 처리하였다. 처리후 0, 1, 4, 8, 12, 16 및 24 시간단위로 벼를 수거하여 시험예 1과 동일한 방법에 의해 벼의 방어유전자 발현을 측정하였다.

그 결과는 도 2에 나타낸 바와 같다. 도 2에 나타난 바와 같이, 비타민 B1 하이드로클로라이드만으로 처리한 벼에서는 4 시간후 모든 탐침자가 발현되었다.

시험예 3:벼 흰잎마름병균 방어유전자의 발현시험

벼 흰잎마름병을 유발하는 잔토모나스 오라이제 패소바 오라이제 KX201 균주를 펩톤 슈크로스 한천배지에서 72 시간동안 30 ℃의 암조건에서 배양하였다. 여기에 250 ppm(v/v) 트윈 80 용액을 가하여 접종원을 수거하였다. 광도측정계를 이용하여 600 ㎚에서의 흡광도가 0.5가 되도록 적정하여 벼 20 포트에 가위접종하고, 25 ℃, 상대습도 100%의 암조건에서 24 시간동안 방치하였다(그룹 A: 벼 흰잎마름병균만을 접종한 벼).

또한, 벼 20 포트에 그룹 B에서와 같이 비타민 B1 하이드로클로라이드를 분무처리하고, 처리 24 시간후 그룹 A에서와 같이 벼 흰잎마름병균을 가위접종하였다(그룹 C: 비타민 B1 하이드로클로라이드 처리후 벼 흰잎마름병균을 접종한 벼).

시험예 1과 동일한 방법에 따라, 탐침자를 사용하여 각 그룹에서의 방어유전자 발현을 측정하였다.

그 결과는 도 3에 나타낸 바와 같다. 도 3에 나타난 바와 같이, 벼 흰잎마름병균만을 접종한 벼(그룹 A)에서는 48 시간후 탐침자가 최대 발현을 나타낸 반면, 비타민 B1 하이드로클로라이드만으로 처리한 벼(그룹 B)에서는 24 시간후 발현을 나타내었다. 또한, 비타민 B1 하이드로클로라이드 처리후 벼 흰잎마름병균을 접종한 벼(그룹 C)에서는 그룹 A 및 B보다 탐침자의 발현량이 현저히 증대된 것으로 나타났다.

시험예 4:토마토 방어유전자의 발현시험

토마토(품종: 서광; 흥농종묘, 품종등록번호 VT-Hy-43)를 부농 원예용 상토에 심고, 4 주간 온실에서 재배한후 아래 실험에 이용하였다.

일정 크기의 토마토를 선발하고 지지부의 원예용 상토를 모두 제거한후, 지지부를 면도칼로 절단하였다. 50 μM의 비타민 B1 하이드로클로라이드 수용액 200 ㎖를 250 ㎖ 비이커에 가하고 비이커 입구를 호일로 막은후, 여기에 구멍을 내어 토마토 지지부를 침지하였다. 각각 침지 1, 4, 8, 12, 16 및 24 시간후, 시험예 1과 동일한 방법에 따라, 탐침자로서 토마토의 방어유전자 발현여부의 지표로 이용되는 유전자 PAL, APX 및 HMGR(생명공학연구소로부터 입수)의 발현정도를 측정하였다.

그 결과는 도 4에 나타낸 바와 같다. 도 4에 나타난 바와 같이, 비타민 B1 하이드로클로라이드로 처리한 토마토에서는 1 시간내에 모든 방어유전자가 발현되었다.

시험예 5:벼 도열병 방제효과 측정시험

(A) 각각 최종농도 5, 10, 20, 50 및 100 mM의 비타민 B1 하이드로클로라이드 및 최종농도 250 ppm의 트윈 80을 함유하는 수용액, 및 최종농도 250 ppm의 트윈 80만을 함유하는 수용액을 시험예 1과 동일한 방법으로 재배된 벼 20 포트의 잎과 줄기에 포트당 5 ㎖씩 각각 분무처리하였다.

처리 4 시간후, 시험예 1과 동일한 방법으로 얻은 벼 도열병균의 분생포자를 벼에 분무접종하였다. 접종후 20 분간 실온에서 방치하여 접종원이 흘러내리지 않을 정도로 건조시켰다. 25 ℃, 상대습도 100%의 암조건에서 24 시간동안 방치하고, 25 ℃, 상대습도 80%의 명암조건(12 시간주기)의 발병실에서 경시적으로 병 진전을 조사하였다. 접종 1 주일후, 아래와 같이 병반의 형태, 크기 및 병반 면적률을 기준으로 발병도를 측정하여, 그 결과를 표 2에 나타내었다(평균값±표준편차).

1) L.T.(lesion type): 0∼4

0= 변화없음

1= 미세한 갈색점

2= 1∼2 mm 길이의 갈색 반점, 약 1 mm 길이의 회백색 중심을 갖는 갈색 반점 또는 약 1∼2 mm 길이의 갈색 중심을 황색 반점

3= 회색 중심을 갖는 둥근 반점 또는 1∼2 mm 길이의 회색 반점

4= 1 cm 이상 길이의 회색 중심을 갖는 다이아몬드형 갈색 반점

2) D.S.(Disease Severity): 0∼10

0= 병징 없음

1= L.T. 1이 전체의 50% 미만

2= L.T. 1이 전체의 50% 이상

3= L.T. 2로 진전됨

4= L.T. 3이 나타남

5= L.T. 3이 전체의 50% 이상

6= L.T. 3의 회색 반점이 나타남

7= L.T. 4까지 진전됨

8= L.T. 4가 대부분을 차지함

9= 잎의 고사가 시작됨

10= 잎의 고사가 전체 잎의 50% 이상을 차지함

[방제가(%)= (트윈 80 처리구의 발병도-비타민 B1 HCl 및 트윈 80 처리구의 발병도)/트윈 80 처리구의 발병도×100]

표 2에 나타낸 바와 같이, 비타민 B1 하이드로클로라이드를 5 mM 및 10 mM로 처리한 경우 방제가는 약 30% 이하로 다소 낮았지만, 20 mM 이상으로 처리한 경우에는 약 87%까지 달하는 높은 방제가를 얻었다.

(B) 실시예 1∼4에서 얻은 수화제를 각각 원제 기준으로 30 및 50 mM이 되도록 조제하여 사용한 것을 제외하고는, 상기 (A)와 동일한 방법으로 발병도를 측정하였다.

그 결과를 표 3에 나타내었다[평균값±표준편차].

[방제가(%)= (무처리구의 발병도-실시예 제제 처리구의 발병도)/무처리구의 발병도×100]

표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 1∼4의 제제를 원제 기준으로 30 mM 이상 처리한 경우 모두 80% 이상의 높은 방제가를 얻었다.

시험예 6:벼 흰잎마름병 방제효과 측정시험

각각 최종농도 5, 10, 20, 50 및 100 mM의 비타민 B1 하이드로클로라이드 및 최종농도 250 ppm의 트윈 80을 함유하는 수용액, 및 최종농도 250 ppm의 트윈 80만을 함유하는 수용액을 시험예 1과 동일한 방법으로 재배된 벼 20 포트의 잎과 줄기에 포트당 5 ㎖씩 분무처리하였다. 처리 4 시간후 시험예 3과 동일한 방법으로 얻은 벼 흰잎마름병균을 벼에 가위접종하였다. 25 ℃, 상대습도 100%의 암조건에서24 시간동안 방치하고, 25 ℃, 상대습도 80%의 명암조건(12 시간주기)의 발병실에서 경시적으로 병 진전을 조사하였다. 접종 1 주일후, 접종부위로부터 병징이 진전된 거리를 측정하여 발병도를 측정하였다.

그 결과를 표 4에 나타내었다(평균값±표준편차).

[방제가: 표 2에 기재된 방법으로 계산]

표 4에 나타낸 바와 같이, 비타민 B1 하이드로클로라이드를 5 mM로 처리한 경우 방제가는 약 10%로 다소 낮았지만, 10 mM로 처리한 경우 56%, 20 mM로 처리한 경우 68%, 50 mM 및 100 mM로 처리한 경우 97%의 높은 방제가를 얻었다.

시험예 7:종자침지에 의한 벼 도열병 방제효과 측정시험

벼(품종: 화청)를 호마이 수화제에 1 일간 침지하여 종자소독한후, 2 일간 28 ℃에서 최아시켰다. 최아시킨 종자를 1 일간 28 ℃에서 20 및 50 mM의 비타민 B1 하이드로클로라이드 용액과 증류수에 각각 침지하여 농용 상토에 심었다. 종자처리한 벼는 4 엽기까지 온실에서 재배하였다.

시험예 1과 동일한 방법으로 벼 도열병균의 분생포자를 얻어, 종자처리한 벼 20 포트의 잎과 줄기에 포트당 5 ㎖씩 분무접종하였다. 접종후 20 분간 실온에서 방치하여 접종원이 흘러내리지 않을 정도로 건조시킨후, 25 ℃, 상대습도 100%의 암조건에서 24 시간동안 방치하고, 25 ℃, 상대습도 80%의 명암조건(12 시간주기)의 발병실에서 경시적으로 병 진전을 조사하였다. 이때 시험예 5(A)와 동일한 방법으로 발병도를 측정하였다. 그 결과를 표 5에 나타내었다(평균값±표준편차).

[방제가(%)= (증류수 처리구의 발병도-비타민 B1 HCl 처리구의 발병도)/증류수 처리구의 발병도×100]

표 5에 나타낸 바와 같이, 발아시에 비타민 B1 하이드로클로라이드 20 mM을 처리한 경우 44%, 50 mM을 처리한 경우 77%의 방제가를 얻었다.

시험예 8:토마토 역병 방제효과 측정시험

토마토(품종: 서광)를 부농 원예용 상토에 심어 4 주간 온실에서 재배한후 아래 실험에 이용하였다. 실시예 1∼4에서 제조한 수화제를 원제 기준으로 30 및 50 mM이 되도록 조제하고 오토마이저를 이용하여 토마토의 잎과 줄기에 포트당 5 ㎖씩 분무처리하였다.

한편, 토마토 역병을 유발하는 파이토프토라 인페스탄스 균주를 호밀 한천배지에서 7∼10 일간 20 ℃의 명조건에서 배양하여 포자낭 스포란지움(sporangium)을 형성시켰다. 페트리 디쉬당 증류수 15 ㎖를 가하고 멸균된 붓을 사용하여 포자낭을 수거하였다. 포자낭에서 유주자를 나출시키기 위하여 4 ℃에서 3 시간 방치하였다. 나출된 유주자의 농도를 헤마사이토미터를 이용하여 최종농도 5×10⁴유주자/㎖로 적정하였다.

분무처리 4 시간후, 적정된 유주자를 토마토에 포트당 5 ㎖씩 분무접종하였다. 20 ℃, 상대습도 100%의 암조건에서 경시적으로 병 진전을 조사하였다. 접종 4 일후 병반의 모양, 크기 및 병반면적률을 기준으로 하여 발병도를 측정하였다(시험예 5(A) 참조). 그 결과를 표 6에 나타내었다[평균값±표준편차].

[방제가: 표 3에 기재된 방법으로 계산]

표 6에 나타낸 바와 같이, 각 제제를 30 mM 및 50 mM로 처리한 경우 각각 약40% 및 60% 이상의 방제가를 얻었다.

시험예 9:보리 흰가루병 방제효과 측정시험

보리(품종: 동보리)를 부농 원예용 상토에 심어 7 일간 온실에서 재배한후 아래 실험에 이용하였다. 실시예 1∼4에서 제조한 수화제를 원제 기준으로 30 및 50 mM이 되도록 조제하고 오토마이저를 이용하여 보리의 잎과 줄기에 포트당 5 ㎖씩 분무처리하였다.

한편, 보리 흰가루병을 유발하는 에리시페 그라미니스 균주의 포자 접종원으로 보리 흰가루병에 감염된 보리를 사용하였다. 즉, 보리 흰가루병원균을 접종하여 10 일간 20 ℃, 상대습도 60%의 명암조건에서(12 시간주기) 배양하여 포자를 형성시켰다.

분무처리 4 시간후, 보리 흰가루병 포자가 충분히 형성된 감염 보리를 분무처리한 보리에 접종하였다. 이때 분무처리한 보리 5 포트당 보리 흰가루병에 감염된 보리 1 포트를 접종하였다. 보리 흰가루병균을 접종한 보리를 10 일간 20 ℃, 상대습도 60%의 명암조건(12 시간주기)의 발병실에서 발병을 유도하여 발병도를 조사하였다. 접종 10 일후 병반의 모양, 크기 및 병반면적률을 기준으로 발병도를 측정하였다(시험예 5(A) 참조). 그 결과를 표 7에 나타내었다[평균값±표준편차].

[방제가: 표 3에 기재된 방법으로 계산]

표 7에 나타낸 바와 같이, 각 제제를 30 mM 및 50 mM로 처리한 경우 55∼90%의 높은 방제가를 얻었다.

시험예 10:밀 붉은녹병 방제효과 측정시험

밀(품종: 은파)을 부농 원예용 상토에 심어 7 일간 온실에서 재배한후 아래 실험에 이용하였다. 실시예 1∼4에서 제조한 수화제를 원제 기준으로 30 및 50 mM이 되도록 조제하고 오토마이저를 이용하여 밀의 잎과 줄기에 포트당 5 ㎖씩 분무처리하였다.

한편, 밀 붉은녹병을 유발하는 팍시니아 레컨디타 균주의 포자 접종원으로 밀 붉은녹병에 감염된 밀을 사용하였다. 즉, 밀 붉은녹병균을 접종하여 10 일간 20 ℃, 상대습도 60%의 명암조건(12 시간주기)에서 배양하여 포자를 형성시켰다. 밀 붉은녹병에 감염된 밀로부터 포자를 수거한후 250 ppm(v/v) 트윈 80 용액을 가하고, 헤마사이토미터를 이용하여 포자의 최종농도를 1×10⁶포자/㎖로 적정하였다.

분무처리 4 시간후, 적정된 포자를 분무처리한 밀에 포트당 5 ㎖씩 분무접종하였다. 밀 붉은녹병균을 접종한 밀을 10 일간 20 ℃, 상대습도 60%의 명암조건(12 시간주기)의 발병실에서 발병을 유도하여 발병도를 조사하였다. 접종 10 일후 병반의 모양, 크기 및 병반면적률을 기준으로 하여 발병도를 측정하였다(시험예 5(A) 참조). 그 결과를 표 8에 나타내었다[평균값±표준편차].

[방제가: 표 3에 기재된 방법으로 계산]

표 8에 나타낸 바와 같이, 각 제제를 30 mM로 처리한 경우 약 40∼60%, 50 mM로 처리한 경우 약 50∼80%의 방제가를 얻었다.

본 발명에 따른 비타민 B1, 또는 그의 염 또는 유도체를 함유하는 식물병 방제제는 식물, 그의 종자 또는 서식지에 처리시 무독하면서도 식물병원균의 감염 초기에 방어유전자의 발현을 유도함으로써 탁월한 식물병 방제효과를 가지므로, 생물농약 산업상 매우 유용하다.

Claims

유효성분으로서 비타민 B1, 또는 그의 염 또는 유도체를 함유하는 식물병 방제제.
제1항에 있어서, 유효성분이 비타민 B1 하이드로클로라이드, 비타민 B1 모노나이트레이트, 비타민 B1 모노포스페이트 클로라이드 및 비타민 B1 피로포스페이트 클로라이드로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1 이상의 것인 식물병 방제제.
제1항에 있어서, 유효성분을 5∼100 mM로 함유하는 식물병 방제제.
제1항에 있어서, 식물은 단자엽 식물, 쌍자엽 식물 또는 그의 종자인 식물병 방제제.
제1항에 있어서, 식물병은 벼 도열병, 벼 흰잎마름병, 또는 작물의 역병, 흰가루병 또는 녹병인 식물병 방제제.
제1항에 있어서, 추가로 다른 합성 또는 생물농약, 또는 비료를 함유하는 식물병 방제제.
제1항 내지 제6항중 어느 한 항에 따른 식물병 방제제를 식물, 그의 종자 또는 그의 서식지에 처리하여 식물병을 방제하는 방법.