KR101530599B1 - 미생물과 식물추출물을 이용한 살충, 항균 및 영양 성능을 보유한 복합 친환경 작물보호제 - Google Patents

미생물과 식물추출물을 이용한 살충, 항균 및 영양 성능을 보유한 복합 친환경 작물보호제 Download PDF

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Abstract

식물 병원성 곰팡이나 해충의 성장을 저해하는 기능이 있는 길항미생물과 식물추출물을 이용하여 딸기, 오이, 상추 등에 해를 끼치고 있는 진딧물과 균핵병을 80% 이상 방제할 수 있고, 효능 지속기간이 우수한 농업용 방제제가 개시된다. 본 발명은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95, 마이크로박테리움 아우룸(Microbacterium aurum) MA-8, 마트린(matrine) 및 유게놀(eugenol)을 포함하여 농작물에 대한 살충, 항균 및 영양 성능을 보유한 복합 작물보호제를 제공한다.

Description

미생물과 식물추출물을 이용한 살충, 항균 및 영양 성능을 보유한 복합 친환경 작물보호제{CROP PROTECTION AGENTS HAVING INSECTICIDAL, ANTIBACTERIAL AND NUTRITIONAL ACTIVITIES USING MICROORGANISMS AND PLANT EXTRACTS}
본 발명은 살충, 항균 및 영양 성능을 보유한 복합 친환경 작물보호제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 살충성 미생물, 항균성 미생물, 살충성 식물추출물, 항균성 식물추출물 등을 포함하여 살충, 항균 및 영양의 복합 성능을 보유한 친환경 작물보호제에 관한 것이다.
본 발명은 2011년 중소기업청에서 지원하는 창업성장기술개발사업의 일환으로 수행된 연구로부터 도출된 것이다.
[과제관리번호: sm 122186, 과제명: 미생물과 식물추출물을 이용한 살충, 살균, 영양 세가지 기능이 복합된 친황경작물보호제 개발]
진딧물은 곤충강 매미목 진딧물과에 속하는 해충으로, 전 세계 4,700여종, 한국에는 10과 350종이 서식하고 있는 것으로 보고되고 있다. 몸길이는 2~4㎜ 정도이고, 단위생식으로 번식하며, 기주식물이 다양하고 전 세계적으로 분포하며, 초목의 줄기, 새싹, 잎에 모여서 살며 식물의 즙액을 빨아먹으므로 대부분 해충으로 분류되고 있다. 이러한 진딧물은 농작물을 손상시켜 경제적인 손실을 초래할 뿐 아니라 동물에게 질병을 유발하기 때문에 방제의 대상이 되어왔다. 그 중, 싸리수염진딧물, 복숭아혹진딧물, 목화진딧물 등은 고추, 감자, 딸기, 오이, 상추, 콩 등의 시설재배지에서 흡즙에 의한 직접적인 피해 뿐 아니라 그을음병을 유발하는 등 큰 피해를 주는 주요 해충들이다.
이러한 진딧물의 방제를 위해 주로 화학농약의 진딧물 방제제를 사용하여 왔으나, 화학농약은 토양의 산성화 및 오염 문제, 인축에의 독성 문제, 농약성분의 잔류로 인한 환경 문제 등을 유발한다. 최근, 환경 문제에 대한 인식 제고와 소비자들의 친환경식품 선호 현상으로 인해 화학농약을 대체할 수 있는 친환경 농자재에 대한 관심이 커지고 있으며, 그 사용도 점차 확대되고 있다. 예컨대, 천연추출물을 이용한 진딧물 방제의 경우 대부분 효과가 객관적으로 검증되지 않은, 농민 개개인의 민간요법 차원인 경우가 많다. 또한, 상업적으로 상용화가 시도된 경우도 있으나, 방제 효과의 한계, 제조방법의 어려움, 제한된 유통기간 등의 문제로 화학농약을 대체하여 상용화되기에는 아직까지 해결해야 할 문제가 많고, 특히, 방제 효과가 떨어지는 제품의 경우 천적 개체수 증가에 따른 2차적인 문제를 유발할 수 있어 바람직한 방제 방법이라고 할 수 없다.
한편, 상추균핵병균(Sclerotinia sclerotiorum) 등에 의해 발병하는 균핵병은 400종 이상의 식물을 감염시키며 전 세계적으로 발생하는 병원균이다. 특히, 겨울철 상추 재배 시에 수확량의 15% 가량 손실을 가져오는 주요 병해로서 토양 속에 균핵이 수 년간 존재하며 감염원 역할을 한다. 이러한 균핵병 방제를 위해서도 최근 미생물이나 식물추출물을 이용하는 생물학적 방제에 대한 관심이 커지고 있다. 그러나, 식물 성분을 이용하여 개발되어지는 생물농약의 경우 살충제는 많이 상업화되어 있으나, 살균제는 상대적으로 미약하며 종류 또한 다양하지 못한 실정이다. 또한, 식물추출물과 다른 혼합되는 성분들과의 제제화에 있어 효과를 제대로 발휘할 수 있는 제제화 기술이 부족하여, 화학농약이나 합성 살균제에 비해 그 효과가 미약한 편이다.
진딧물 방제 또는 균핵병 방제를 위한 친환경 기술로서 한국공개특허 제2004-0006457호는 신균주 버티실리움 레카니(Verticillium lecanii) CS625를 이용한 진딧물 방제 방법에 대해 개시하고 있다.
또한, 한국공개특허 제2009-0045960호는 무화과, 멀구슬, 담배잎 추출물에 비이온 계면활성제를 첨가한 진딧물 방제용 식물 추출 조성물을 개시하고 있다.
또한, 한국등록특허 제1100685호는 신균주 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95를 이용한 식물의 균핵병 및 시들음병 예방용 미생물 제제를 개시하고 있다.
또한, 한국등록특허 제1148789호는 균핵병균(Sclerotinia sclerotiorum)에 대해 길항성을 나타내는 신균주 스트렙토마이세스 그리세우스(Streptomyces griseus) BIG105를 이용한 균핵병 방제용 미생물 제제를 개시하고 있다.
또한, 한국공개특허 제2008-0045346호는 신균주 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) M27을 이용한 식물 균핵병 방제 방법에 대해 개시하고 있다.
그러나, 이러한 친환경 기술들에서는 제시한 미생물과 다른 식물 성분과의 합제 및 항균 성능을 동시에 구비한 제제에 관해서는 언급하지 않고 있다.
이와 같이, 진딧물 방제 등의 살충이나 균핵병 방제 등의 살균을 위한 친환경 방제제 개발은 그 자체로 필연적 과제이나, 미생물과 식물추출물을 합제하는 기술의 경우 방제 효과를 안정적으로 발휘시키기는 쉽지 않고, 더욱이, 이러한 합제 기술을 활용하여 살충 및 살균 성능은 물론 농작물의 영양 성능을 동시에 구현하는 것은 매우 어려운 실정이다.
따라서, 본 발명은 식물 병원성 곰팡이나 해충의 성장을 저해하는 기능이 있는 길항미생물과 식물추출물을 이용하여 딸기, 오이, 상추 등에 해를 끼치고 있는 진딧물과 균핵병을 80% 이상 방제할 수 있고, 효능 지속기간이 우수한 농업용 방제제를 제공하고자 한다.
또한, 농작물 성장에 도움을 줄 수 있는 천연호르몬을 분비하는 미생물과의 합제를 통한 식물 발육을 촉진할 수 있는 영양 기능이 복합된 친환경 작물보호제를 제공하고자 한다.
또한, 길항미생물, 식물추출물, 식물생육촉진 미생물과 함께 고착제, 보습제 등 첨가제를 최적 배합시켜 시설재배지에서 실제 적용할 수 있는 복합 친환경 작물보호제를 제공하고자 한다.
상기 과제 해결을 위하여 본 발명은, 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95, 마이크로박테리움 아우룸(Microbacterium aurum) MA-8, 마트린(matrine) 및 유게놀(eugenol)을 포함하여 농작물에 대한 살충, 항균 및 영양 성능을 보유한 복합 작물보호제를 제공한다.
또한, 상기 살충 성능은 진딧물에 대한 것이고, 상기 항균 성능은 균핵병에 대한 것이고, 상기 영양 성능은 생육 촉진 성능인 것을 특징으로 하는 복합 작물보호제를 제공한다.
또한, 상기 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95은 105~1010cfu/㎖ 농도의 배양액으로 1~20부피% 포함되고, 상기 마이크로박테리움 아우룸(Microbacterium aurum) MA-8은 105~1010cfu/㎖ 농도의 배양액으로 1~20부피% 포함되고, 상기 마트린(matrine)은 희석액(5,000ppm) 기준으로 20~60부피% 포함되고, 상기 유게놀(eugenol)은 20~60부피% 포함된 것을 특징으로 하는 복합 작물보호제를 제공한다.
또한, 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) KBRD-1578이 105~1010cfu/㎖ 농도의 배양액으로 상기 복합작물보호제 100부피부에 대하여 1~20부피부 더 포함된 것을 특징으로 하는 복합 작물보호제를 제공한다.
또한, 잔탄 검(xanthan gum)이 상기 복합 작물보호제 100부피부에 대하여 0.1~1부피부 더 포함된 것을 특징으로 하는 복합 작물보호제를 제공한다.
또한, 2-피롤리돈-5-카르본산 소듐 염(2-pyrrolidone-5-carboxylic acid sodium salt; Na-PCA)이 상기 복합 작물보호제 100부피부에 대하여 0.5~2부피부 더 포함된 것을 특징으로 하는 복합 작물보호제를 제공한다.
또한, 로빌라이트 62(Lowilite 62, 상표명)가 상기 복합 작물보호제 100부피부에 대하여 1~10부피부 더 포함된 것을 특징으로 하는 복합 작물보호제를 제공한다.
또한, 폴리알킬렌옥사이드 변형된 헵타메틸트리실록산(polyalkyleneoxide modified heptamethyltrisiloxane)이 상기 복합 작물보호제 100부피부에 대하여 1~20부피부 더 포함된 것을 특징으로 하는 복합 작물보호제를 제공한다.
또한, 폴리옥시에틸렌 도데실 모노 에테르(polyoxyethylene dodecyl mono ether), 에톡실화 피마자유(ethoxylated castor oil), SA-BD100 및 NP1019로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 상기 복합 작물보호제 100부피부에 대하여 3~10부피부 더 포함된 것을 특징으로 하는 복합 작물보호제를 제공한다.
본 발명에 따르면, 살충성 미생물, 항균성 미생물, 살충성 식물추출물, 항균성 식물추출물 및 식물생육촉진 미생물을 최적 배합시켜 살충, 항균 및 영양의 복합 성능에 시너지 효과를 부여하면서 효능 지속기간이 우수한 친환경 작물보호제를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 고착제, 보습제, 자외선 차단제, 분산제 및 유화제를 최적 함량으로 배합시켜 실제 현장 적용 시 화학농약 대비 동등 수준의 효능이 발현될 수 있는 친환경 작물보호제를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 복합 친환경 작물보호제의 제제화에 있어 첨가되는 보습제의 성분 및 조성에 따른 발아촉진 실험 결과를 나타낸 그래프,
도 2는 본 발명의 복합 친환경 작물보호제의 제제화에 있어 첨가되는 자외선 차단제의 성분 및 조성에 따른 자외선 차단 실험 결과를 나타낸 그래프.
이하 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명자들은 종래 미생물과 식물추출물을 합제하여 살충, 항균 및 영양의 복합 성능을 보유한 복합 친환경 제제 구현이 용이하지 않은 문제를 직시하고 예의 연구를 거듭한 결과, 놀랍게도 특정 살충성 미생물, 항균성 미생물, 살충성 식물추출물, 항균성 식물추출물 및 식물생육촉진 미생물을 최적으로 조합할 경우 예기치 못한 시너지 효과를 장기간 보유할 수 있음을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.
따라서, 본 발명은 유효성분으로 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95(KACC 91430P, 국립농업과학원 농업유전자원센터에서 분양 가능), 마이크로박테리움 아우룸(Microbacterium aurum) MA-8(KACC 91154P, 국립농업과학원 농업유전자원센터에서 분양 가능), 마트린(matrine) 및 유게놀(eugenol)을 포함하여 농작물에 대한 살충, 항균 및 영양 성능을 보유한 복합 작물보호제를 개시한다.
본 발명에 따른 복합 작물보호제의 각 성분 함량은 상기 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95은 105~1010cfu/㎖ 농도의 배양액으로 1~20부피%, 바람직하게는 5~10부피% 포함될 수 있고, 상기 마이크로박테리움 아우룸(Microbacterium aurum) MA-8은 105~1010cfu/㎖ 농도의 배양액으로 1~20부피%, 바람직하게는 5~10부피% 포함될 수 있고, 상기 마트린(matrine)은 희석액(5,000ppm) 기준으로 20~60부피%, 바람직하게는 30~40부피% 포함될 수 있고, 상기 유게놀(eugenol)은 20~60부피%, 바람직하게는 30~40부피% 포함될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 복합 친환경 작물보호제의 도출 과정을 통하여 상세히 설명한다.
미생물 및 식물추출물 합제조건 최적화
(1) 살충성 미생물 검정 및 효과 발현 범위의 설정
본 발명에 따른 복합 친환경 작물보호제에 있어 최적 살충성 미생물을 선정하기 위해 레카니실리움 레카니(Lecanicillium lecanii) 균주(KCCM 11850, 한국미생물보존센터에서 분양 가능)와 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) KBRD-1578 균주(ERL 1578, 버먼트 대학으로부터 계약 입수) 각각에 대하여 농도별로 상추 싸리수염진딧물과 오이 복숭아혹진딧물에 대해 온실 내 포트 검정을 실시하고 그 결과를 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다.
Figure 112012070593618-pat00001
Figure 112012070593618-pat00002
상기 표 1 및 표 2를 참조하면, 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) KBRD-1578 균주가 105cfu/㎖ 농도에서 상추 싸리수염진딧물에 대해 85.3%, 오이 복숭아혹진딧물에 대해 80.6%의 방제가를 나타내어, 105cfu/㎖ 농도에서도 충분한 살충 효과를 보인 것을 알 수 있다.
(2) 살충성 식물추출물 검정 및 효과 발현 범위의 설정
본 발명에 따른 복합 친환경 작물보호제에 있어 최적 살충성 식물추출물을 선정하기 위해 마트린(matrine)과 카놀라유(canola oil) 각각에 대하여 농도별로 상추 싸리수염진딧물과 오이 복숭아혹진딧물에 대해 온실 내 포트 검정을 실시하고 그 결과를 하기 표 3 및 표 4에 나타내었다.
Figure 112012070593618-pat00003
Figure 112012070593618-pat00004
상기 표 3 및 표 4를 참조하면, 마트린(matrine)의 살충 효과가 월등히 높으며, 2ppm 농도에서도 80% 이상의 충분한 살충 효과를 보인 것을 알 수 있다.
(3) 항균성 미생물 검정 및 효과 발현 범위의 설정
본 발명에 따른 복합 친환경 작물보호제에 있어 최적 항균성 미생물을 선정하기 위해 패니바실러스 폴리믹사(Paenibacillus polymyxa) No.72(KACC 91502P, 국립농업과학원 농업유전자원센터에서 분양 가능), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95, 바실러스 아밀로리퀘파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens) MJK(KCTC 11748BP, 한국생명공학연구원 유전자은행에서 분양 가능), 바실러스 벨레첸시스(Bacillus velezensis) NS05(KACC 91273P, 국립농업과학원 농업유전자원센터에서 분양 가능), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) KB-401(KFCC 11388P, 사단법인 한국종균협회에서 분양 가능) 균주 각각에 대하여 105cfu/㎖ 농도에서 상추균핵병균(Sclerotinia sclerotiorum)에 대한 항균성 검정을 실시하고 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
Figure 112012070593618-pat00005
상기 표 5를 참조하면 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95균주가 105cfu/㎖ 농도에서의 성장 저해율이 46%로서 약 타 균주에 비해 우수한 항균 효과를 보인 것을 알 수 있다.
(4) 항균성 식물추출물 검정 및 효과 발현 범위의 설정
본 발명에 따른 복합 친환경 작물보호제에 있어 최적 항균성 식물추출물을 선정하기 위해 오레가노 오일(oregano oil, 30%), 계피추출물, 유게놀(eugenol) 각각에 대하여 농도별로 상추균핵병균(Sclerotinia sclerotiorum)에 대한 항균성 검정을 실시하고 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
Figure 112012070593618-pat00006
상기 표 6을 참조하면 유게놀(eugenol)에 의한 성장 저해율이 다른 식물추출물에 비해 우수한 항균 효과를 보인 것을 알 수 있으며, 2,000~4,000ppm 농도에서 경제성이 있는 것으로 나타났다.
(5) 유효성분 합제 가능성 검정
전술한 살충성 미생물 검정, 항균성 미생물 검점, 살충성 식물추출물, 항균성 식물추출물 검정에서 유효성분으로서 우수한 살충 또는 항균 효과를 나타낸 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) KBRD-1578 균주, 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95 균주, 마트린(matrine), 유게놀(eugenol)의 합제 가능성과 함께 식물생육촉진근권 미생물(PGPR)과의 합제 가능성을 검정하였다. 식물생육촉진근권 미생물로 마이크로박테리움 아우룸(Microbacterium aurum) MA-8 균주를 선정하고, 마트린(matrine, 4ppm)과 유게놀(eugenol, 2,000ppm) 각각에 상기 미생물들을 합제한 후 6개월간 합제 안정성(콜로니수, log of colonies/㎖)을 파악하고 그 결과를 각각 하기 표 7(마트린) 및 표 8(유게놀)에 나타내었다.
Figure 112012070593618-pat00007
Figure 112012070593618-pat00008
상기 표 7 및 표 8을 참조하면, 선정된 살충성 미생물, 항균성 미생물 및 영양 미생물에 마트린(matrine)을 합제할 경우 모든 미생물의 밀도 변화가 거의 없는 것을로 나타나 합제 안정성이 양호한 것을 알 수 있고, 유게놀(eugenol)을 합제할 경우 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) KBRD-1578을 제외하고는 양호한 합제 안정성을 보인 것을 알 수 있다.
(6) 유효성분의 시너지 효과 확인
본 발명의 유효성분 조합에 따른 살충 및 항균 시너지 효과를 확인하기 위해, 마트린(matrine) 및 유게놀(eugenol) 조합의 상추 싸리수염진딧물 방제 효과, 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) KBRD-1578 및 유게놀(eugenol) 조합의 상추 싸리수염진딧물 방제 효과, 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95 및 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) KBRD-1578 조합의 상추 균핵병에 대한 방제 효과를 검정하고 그 결과를 하기 표 9 내지 표 11에 나타내었다.
Figure 112012070593618-pat00009
Figure 112012070593618-pat00010
Figure 112012070593618-pat00011
상기 표 9를 참조하면, 마트린(matrine)과 유게놀(eugenol)을 각각 단독으로 처리할 경우에 비해 1/2 함량으로 조합할 경우 살충 효과가 15.8%p 정도 상승하는 것을 알 수 있다. 또한, 상기 표 11을 참조하면, 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95와 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) KBRD-1578를 각각 단독으로 처리할 경우에 대하여 1,000~10,000배 희석된 농도로 조합하였음에도 불구하고 우수한 항균 효과를 나타낸 것을 알 수 있다. 다만, 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) KBRD-1578과 유게놀(eugenol)을 조합할 경우에는 오히려 유게놀(eugenol)이 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) KBRD-1578 활성을 억제하여 별다른 시너지 효과를 나타내지는 않는 것으로 나타났다.
(7) 합제의 효능 지속기간 확인
본 발명의 유효성분 조합에 따른 살충 및 항균 효능의 지속기간을 확인하기 위해, 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) KBRD-1578 및 마트린(matrine) 조합의 시간대별 상추 싸리수염진딧물 방제 효과, 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95 및 유게놀(eugenol) 조합의 시간대별 상추 균핵병에 대한 방제 효과를 검정하고 그 결과를 하기 표 12 및 표 13에 나타내었다.
Figure 112012070593618-pat00012
Figure 112012070593618-pat00013
상기 표 12를 참조하면, 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) KBRD-1578 및 마트린(matrine) 조합 시 기간이 지날수록 단독 처리할 경우에 비해 살충 효과가 보다 우수한 것을 알 수 있다. 또한, 상기 표 13을 참조하면, 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95 및 유게놀(eugenol) 조합 역시 기간이 지날수록 단독 처리할 경우에 비해 항균 효과가 보다 우수한 것을 알 수 있다.
(8) 유효성분 합제의 최적 배합 결정
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유효성분의 합제 가능성, 시너지 효과, 효능 지속기간 등의 검정을 토대로 유효성분 합제의 최적 배합을 결정하기 위해, 하기 표 14에 나타낸 조성으로 합제샘플을 제조 및 1,000배 희석하여 살충, 항균 및 생육 시험(온실내 포트 검정)을 실시하고 그 결과를 표 15 및 표 16에 나타내었다.
Figure 112012070593618-pat00014
Figure 112012070593618-pat00015
Figure 112012070593618-pat00016
상기 표 14 내지 표 16을 참조하면, 마트린(matrine, 5,000ppm으로 희석) 40부피%, 유게놀(eugenol) 40부피%, 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95(106cfu/㎖) 10부피% 및 마이크로박테리움 아우룸(Microbacterium aurum) MA-8(106cfu/㎖) 10부피%로 조성된 합제샘플 C가 상추 균핵병, 오이 균핵병, 상추 싸리수염진딧물, 오이 복숭아혹진딧물에 대해 모두 가장 높은 살충, 항균 효능을 보인 것을 알 수 있고, 생육 시험에서도 뿌리 생체중량, 뿌리길이 및 발아율 면에서 가장 우수한 효능을 보인 것을 알 수 있다.
(9) 미생물 혼합 배양조건
본 발명에서 합제되는 미생물 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95와 마이크로박테리움 아우룸(Microbacterium aurum)의 혼합 배양조건을 확립하여 제조 단계를 단축시키기 위해 동시 접종 및 순차 접종을 실시하였다.
동시 접종은 호기성 미생물 배양용 배지에 접종밀도 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95 106cfu/㎖ 및 마이크로박테리움 아우룸(Microbacterium aurum) MA-8 106cfu/㎖로 5일(120시간)간 배양한 후 콜로니수를 확인하고 그 결과를 하기 표 17에 나타내었다.
Figure 112012070593618-pat00017
순차 접종은 호기성 미생물 배양용 배지에 1차 마이크로박테리움 아우룸(Microbacterium aurum) MA-8 접종, 2차 24시간 후 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95를 순차 접종한 후 처리구에 시트르산(0.5%)을 이용하여 pH 4로 보정한 결과, 균수가 109cfu/㎖로 2주 후에도 일정하였으며, 부패 및 잡균 오염율을 조사한 결과 모든 처리구에서 부패가 진행되지 않은 것으로 확인되었다.
한편, 상기 동시 접종에 따른 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95 106cfu/㎖ 및 마이크로박테리움 아우룸(Microbacterium aurum) MA-8 혼합 배양균의 대량 배양에 따른 안정성을 호기성 미생물 배양용 배지 200ℓ 기준으로 콜로니수를 확인한 결과 하기 표 18에 나타낸 바와 같이 미생물 대량 배양 안정성이 우수한 것으로 확인되었다.
Figure 112012070593618-pat00018
최적 배합에 따른 제제화
(1) 생분해성 접착제를 이용한 부착성 증진
본 발명에 따른 복합 친환경 작물보호제의 제제화에 있어 농작물에의 부착성 증진을 위해 첨가되는 고착제의 최적 성분 및 조성을 결정하기 위해 잔탄 검(xanthan gum), 젤라틴(gelatin), 티-캔디(tea-candy, 50%), 글리세롤(glycerol), 로진(rosin, 50%)에 대하여 하기와 같은 방법으로 부착성을 검토하고 그 결과를 하기 표 19에 나타내었다.
[실험 방법]
상기 합제샘플 C에 따른 배합에 각 고착제를 상기 합제샘플 C 100부피부에 대하여 0.05~1부피부로 정량하여 투입한 후 식물체 잎에 1,000배 희석하여 엽면시비 처리하였다. 1차로 희석액이 식물체 잎에 묻는 양상을 유관 관찰하고, 2차로 각 고착제 처리구별 식물체 잎 1g 내에 존재하는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95의 양상을 현미경 관찰하였다. 각 처리구별 관찰 결과를 상대적으로 비교하여 우수(◎), 양호(○), 보통(△), 불량(×)으로 판단하였다.
Figure 112012070593618-pat00019
상기 표 19를 참조하면, 본 발명에 따른 작물보호제 배합에서 고착제로 잔탄 검을 선정하는 것이 가장 바람직하고, 그 함량은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95, 마이크로박테리움 아우룸(Microbacterium aurum) MA-8, 마트린(matrine) 및 유게놀(eugenol)로 이루어진 합제 100부피부에 대하여 0.1~1부피부로 포함되는 것이 바람직한 것을 확인할 수 있다.
(2) 보습제를 이용한 발아촉진
본 발명에 따른 복합 친환경 작물보호제의 제제화에 있어 농작물의 발아촉진을 위해 첨가되는 보습제의 최적 성분 및 조성을 결정하기 위해 셀로겐, 2-피롤리돈-5-카르본산 소듐 염(2-pyrrolidone-5-carboxylic acid sodium salt; Na-PCA)에 대하여 하기와 같은 방법으로 발아촉진 효과를 검토하고 그 결과를 도 1에 나타내었다.
[실험 방법]
슬라이드글라스 위에 얇은 PDA 배지(potato dextrose agar medium)층을 만들고, 배지층 위에 상기 합제샘플 C에 따른 배합에 각 보습제가 상기 합제샘플 C 100부피부에 대하여 0~2부피부로 포함된 포자액을 접종하고, 자연건조시켜 현미경을 이용하여 6시간 단위로 24시간 후까지의 포자 발아수를 확인하였다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 작물보호제 배합에서 보습제로 Na-PCA를 선정하는 것이 가장 바람직하고, 그 함량은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95, 마이크로박테리움 아우룸(Microbacterium aurum) MA-8, 마트린(matrine) 및 유게놀(eugenol)로 이루어진 합제 100부피부에 대하여 0.5~2부피부로 포함되는 것이 바람직한 것을 확인할 수 있다.
(3) 자외선 차단제 선정
본 발명에 따른 복합 친환경 작물보호제의 제제화에 있어 농작물에 대한 자외선 차단 효과를 위해 첨가되는 자외선 차단제의 최적 성분 및 조성을 결정하기 위해 RHICHVIN(상표명), Lowilite 62(상표명)에 대하여 하기와 같은 방법으로 자외선 차단 효과를 검토하고 그 결과를 도 2에 나타내었다.
[실험 방법]
상기 합제샘플 C에 따른 배합에 각 자외선 차단제가 상기 합제샘플 C 100부피부에 대하여 0~5부피부로 포함된 포자액을 접종한 후 0.3W/㎡ 세기의 자외선을 조사하고 현미경을 이용하여 1시간 단위로 6시간 후까지의 포자 발아수를 확인하였다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 작물보호제 배합에서 자외선 차단제로 Lowilite 62(상표명)를 선정하는 것이 가장 바람직하고, 그 함량은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95, 마이크로박테리움 아우룸(Microbacterium aurum) MA-8, 마트린(matrine) 및 유게놀(eugenol)로 이루어진 합제 100부피부에 대하여 1~5부피부로 포함되는 것이 바람직한 것을 확인할 수 있다.
(4) 물성조정제 및 안정제 선정
본 발명에 따른 복합 친환경 작물보호제의 제제화에 있어 최적 물성조정제 및 안정제를 선정하기 위해 농업용으로 사용되고 있는 비이온화 계면활성제 중 분산성이 높고 안정성이 입증된 4종의 계면활성제에 대하여 하기와 같은 방법으로 물성조정성 및 안정성 효과를 검토하고 그 결과를 하기 표 20에 나타내었다.
[실험 방법]
상기 합제샘플 C에 따른 배합에 각 계면활성제가 상기 합제샘플 C 100부피부에 대하여 1~20부피부로 포함된 포자액을 1,000배 희석하여 접종한 후 헤모사이토미터(hemocytometer)를 이용하여 현미경 관찰을 통해 농도별 뭉쳐있는 포자수, 젖음성(wetting) 및 분산정도를 확인하였다. 여기서, 젖음성 및 분산정도는 각 처리구별 관찰 결과를 상대적으로 비교하여 양호(+++), 보통(++), 불량(+)으로 판단하였다.
Figure 112012070593618-pat00020
상기 표 20을 참조하면, 본 발명에 따른 작물보호제 배합에서 물성조정제 및 안정제로 폴리알킬렌옥사이드 변형된 헵타메틸트리실록산(polyalkyleneoxide modified heptamethyltrisiloxane)을 선정하는 것이 가장 바람직하고, 그 함량은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95, 마이크로박테리움 아우룸(Microbacterium aurum) MA-8, 마트린(matrine) 및 유게놀(eugenol)로 이루어진 합제 100부피부에 대하여 5~20부피부로 포함되는 것이 바람직한 것을 확인할 수 있다.
(5) 유화제 선정
본 발명에 따른 복합 친환경 작물보호제의 제제화에 있어 최적 유화제를 선정하기 위해 폴리옥시에틸렌 도데실 모노 에테르(polyoxyethylene dodecyl mono ether), 에톡실화 피마자유(ethoxylated castor oil), 폴리옥시에틸렌 모노 올레이트(polyoxyethylene monooleate), 메틸롤리에이트(methyloleate), 폴리옥시에틸렌 노닐페놀(polyoxyethylene nonylphenol) 각각에 대하여 하기와 같은 방법으로 유화성 및 물성을 검토하고 그 결과를 하기 표 21에 나타내었다.
[실험 방법]
상기 합제샘플 C에 따른 배합에 각 계면활성제가 상기 합제샘플 C 100부피부에 대하여 1~10부피부로 포함된 포자액을 1,000배 희석하면서 퍼짐성을 육안 관찰하였다. 여기서, 각 처리구별 관찰 결과를 상대적으로 비교하여 우수(◎), 양호(○), 보통(△), 불량(×)으로 판단하였다.
Figure 112012070593618-pat00021
상기 표 21을 참조하면, 본 발명에 따른 작물보호제 배합에서 유화제로 폴리옥시에틸렌 도데실 모노 에테르(polyoxyethylene dodecyl mono ether), 에톡실화 피마자유(ethoxylated castor oil), 메틸롤리에이트(methyloleate) 및 폴리옥시에틸렌 노닐페놀(polyoxyethylene nonylphenol)을 선정하는 것이 바람직하고, 그 함량은 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95, 마이크로박테리움 아우룸(Microbacterium aurum) MA-8, 마트린(matrine) 및 유게놀(eugenol)로 이루어진 합제 100부피부에 대하여 3~10부피부로 포함되는 것이 바람직한 것을 확인할 수 있다.
(6) 복합 작물보호제의 효능 및 안정성 검정
전술한 최적 합제 배합에 따른 제제화 검토에 기초하여 선정된 각 첨가제를 하기 표 22에 기재된 배합으로 복합 제제를 제조하였다.
Figure 112012070593618-pat00022
상기 표 22의 조성으로 배합된 복합 제제를 하기와 같은 방법으로 4℃, 25℃, 60℃ 환경에서 pH, 층 분리, 침전 여부, 미생물 밀도, 살충 및 항균 효능을 하기와 같은 방법으로 확인하고 그 결과를 하기 표 23에 나타내었다.
[실험 방법]
a. pH
수소이온농도지수미터(pH meter)를 이용하여 측정하였다. 측정범위는 -9.000 ~ +23.000이고, 정확성은 ±0.01 pH after calibration인 기기를 이용하여, 보정후에 측정하고, 측정시에는 결과 값이 안정화 비율이나 시간에 도달되면 그 값은 고정되어 표현되는 pH meter를 사용하였다.
b. 층 분리
제조된 제제에 대하여 온도별로 유관 관찰하였다.
c. 침전 여부
제조된 제제에 대하여 온도별로 유관 관찰하였다.
d. 미생물 밀도
바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95의 경우 제조된 제제 1㎖를 TSA(trypton soytone agar) 배지 플레이트에 도말하여, 30℃에서 24시간 방치한 후 배지에 생성되는 콜로니수를 측정하였고, 마이크로박테리움 아우룸(Microbacterium aurum) MA-8의 경우 제조된 제제 1㎖를 PDA(potato dextrose agar) 배지 플레이트에 도말하여, 30℃에서 48시간 방치한 후 배지에 생성되는 콜로니수를 측정하였다.
e. 살충 효능
상추에 있는 싸리수염진딧물을 대상으로 잎 양면에 제조된 제제를 1,000배 희석하여 살포하고, 살포 24시간 후에 실체 현미경하에서 살충률을 측정하였다.
f. 항균 효능
PDA 배지를 미리 준비하고, 플레이트의 중앙에 멸균시킨 페이퍼 디스트(paper disc)를 치상하고, 1,000배 희석된 제제를 40㎕ 접종한다. 이후, 콜크보러(cork borer)를 사용하여 상추 균핵병균 균사를 0.5㎤ 크기로 잘라서, 90㎜ 페트리디쉬(petridish)를 사용하여 만들어진 PDA 배지 중앙으로부터 30㎜ 떨어진 4개의 점에 치상하여, 30℃ 인큐베이터에 방치한다. 항균 효과는 3일 후 무처리된 경우와 대비하여 상대 측정 비율로 나타내었다.
Figure 112012070593618-pat00023
상기 표 23을 참조하면, 본 발명에 따라 제조된 복합 작물보호제에 대해 pH, 층 분리, 침전 여부, 미생물 밀도, 살충 및 항균 효과를 4주 이상 관찰한 결과, 특별한 물성 변화가 없었으며, 살충 및 항균 효과가 우수한 것을 확인할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 복합 작물보호제의 현장 적용성을 확인하기 위해 상기 표 22의 조성으로 배합된 복합 제제를 1,000배 희석하여 오이 및 상추에 대한 포장실증시험을 수행하였고, 그 결과 하기 표 24에 나타낸 바와 같이 현장 적용성 역시 우수한 것을 확인하였다. 오이에 대한 포장실증시험은 경기도 화성시 정남면 금곡리에서, 상추에 대한 포장실증시험은 인천광역시 계양구 동양동에서 수행하였다.
Figure 112012070593618-pat00024
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (9)

  1. 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95, 마이크로박테리움 아우룸(Microbacterium aurum) MA-8, 마트린(matrine) 및 유게놀(eugenol)을 포함하여 농작물에 대한 살충, 항균 및 영양 성능을 보유한 복합 작물보호제로서,
    상기 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) GG95은 105~1010cfu/㎖ 농도의 배양액으로 1~20부피% 포함되고, 상기 마이크로박테리움 아우룸(Microbacterium aurum) MA-8은 105~1010cfu/㎖ 농도의 배양액으로 1~20부피% 포함되고, 상기 마트린(matrine)은 희석액(5,000ppm) 기준으로 20~60부피% 포함되고, 상기 유게놀(eugenol)은 20~60부피% 포함된 것을 특징으로 하는 복합 작물보호제.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 살충 성능은 진딧물에 대한 것이고, 상기 항균 성능은 균핵병에 대한 것이고, 상기 영양 성능은 생육 촉진 성능인 것을 특징으로 하는 복합 작물보호제.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) KBRD-1578이 105~1010cfu/㎖ 농도의 배양액으로 상기 복합 작물보호제 100부피부에 대하여 1~20부피부 더 포함된 것을 특징으로 하는 복합 작물보호제.
  5. 제1항에 있어서,
    잔탄 검(xanthan gum)이 상기 복합 작물보호제 100부피부에 대하여 0.1~1부피부 더 포함된 것을 특징으로 하는 복합 작물보호제.
  6. 제1항에 있어서,
    2-피롤리돈-5-카르본산 소듐 염(2-pyrrolidone-5-carboxylic acid sodium salt; Na-PCA)이 상기 복합 작물보호제 100부피부에 대하여 0.5~2부피부 더 포함된 것을 특징으로 하는 복합 작물보호제.
  7. 제1항에 있어서,
    로빌라이트 62(Lowilite 62, 상표명)가 상기 복합 작물보호제 100부피부에 대하여 1~10부피부 더 포함된 것을 특징으로 하는 복합 작물보호제.
  8. 제1항에 있어서,
    폴리알킬렌옥사이드 변형된 헵타메틸트리실록산(polyalkyleneoxide modified heptamethyltrisiloxane)이 상기 복합 작물보호제 100부피부에 대하여 1~20부피부 더 포함된 것을 특징으로 하는 복합 작물보호제.
  9. 제1항에 있어서,
    폴리옥시에틸렌 도데실 모노 에테르(polyoxyethylene dodecyl mono ether), 에톡실화 피마자유(ethoxylated castor oil), SA-BD100 및 NP1019로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 상기 복합 작물보호제 100부피부에 대하여 3~10부피부 더 포함된 것을 특징으로 하는 복합 작물보호제.
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