KR102146506B1

KR102146506B1 - 토마틴을 유효성분으로 포함하는 식물병 방제용 조성물

Info

Publication number: KR102146506B1
Application number: KR1020190009874A
Authority: KR
Inventors: 김헌; 유주현; 최경자
Original assignee: 한국화학연구원
Priority date: 2019-01-25
Filing date: 2019-01-25
Publication date: 2020-08-20
Also published as: KR20200092677A

Abstract

본 발명의 토마틴(Tomatine)을 유효성분으로 포함하는 식물병 방제용 조성물을 이용하는 경우 벼 도열병, 벼 잎집무늬마름병, 밀 붉은녹병, 및 고추 탄저병 등 다양한 식물병에 대하여 우수한 방제효과를 나타낼 수 있으므로, 상기 식물병 방제용 조성물이 식물병 방제 산업에 유용하게 이용될 수 있다.

Description

토마틴을 유효성분으로 포함하는 식물병 방제용 조성물{Composition for controlling plant diseases comprising Tomatine as an active ingredient}

본 발명은 토마토의 대사물질 중 하나인 토마틴을 이용한 식물병 방제용 조성물 및 이를 이용한 식물병 방제방법에 관한 것이다.

작물 생산에 있어 각종 식물병원균, 해충 및 잡초가 작물의 생육을 저해하고, 적절한 방제를 실시하지 않을 경우 재배하는 작물의 종류에 따라서 30~100%의 수확량 감소가 일어난다. 현대 농업에서는 합성농약의 사용으로 인해 작물의 생산성을 크게 높일 수 있었으나, 다년간 합성농약 사용으로 인해 약제 저항성이 있는 유해생물의 출현빈도가 증가하고, 잔류 농약의 인축독성과 환경오염 및 생태계 교란에 대한 우려가 커지는 문제가 발생하여 우리나라를 포함한 OECD 가입국을 중심으로 합성농약 사용에 대한 정책적인 규제가 강화되고 있다. 미국화학협회의 화학정보데이터베이스(CAS)에 등록된 수백만 종의 화합물을 군집분석하면 단 몇 백 종의 선도물질 군으로 분류할 수 있는데, 선도물질을 기준으로 규제가 강화되면, 앞으로 사용할 수 있는 합성농약의 수는 급감하게 될 수밖에 없다. 이에 합성농약 사용을 감축하고자 하는 친환경농업정책과 더불어 생물농약과 같은 새로운 친환경적인 방제 수단에 대한 수요가 증가하고 있다.

생물농약(biopesticide)은 합성농약과는 달리 인축 및 생태계에 미치는 영향이 적은 환경친화적인 작물보호제로서, 유기농산물과 같이 부가가치가 높은 농산물을 생산하고, 합성농약으로 방제가 어려운 병해충을 효과적으로 방제하는데 이용할 수 있다. 따라서, 세계 농약의 20%를 생물농약(biopesticide)으로 대체하자는 ‘리우환경회의 협약’ 이후 친환경 천연물 농약 개발이 주목을 받고 있다. 또한, Global Biopesticide Market(2016-2021)에 의하면 2015년 37억 달러였던 글로벌 생물농약 시장은 매년 14.1% 정도 성장하여 2021년에는 77억 달러에 달할 전망이다. 우리 정부도 친환경농업정책에 힘을 쏟고 있고, 친환경 농산물에 대한 국민 인식도 높아져 있어 현재 정부출연연구소와 대학, 그리고 몇몇 중소벤처 기업체에서 개별적으로 진행되고 있는 생물농약에 대한 연구도 보다 활기를 띨 것으로 전망된다. 학술지 엘스비어(Elsevier)의 데이터베이스에서 얻은 친환경 천연물 농약 관련 논문 3236편(1996-2013년)을 분석한 결과, 연평균증가율 12%로 논문 수가 증가하여 바이오농약에 대한 관심이 꾸준히 증가하고 있는 것으로 나타났다.

생물농약에는 미생물의 기능을 활용하는 미생물농약과, 미생물이나 식물에서 유래한 대사물질을 활용하는 생화학농약이 있다. 우리나라는 농촌진흥청에서 친환경농업에 사용되는 병해충 방제용 생물농약의 등록과 관리를 주관하며, ‘친환경 유기농자재 목록’을 공시하여 친환경 유기농업에 사용할 수 있는 제제의 정보를 제공하고 있다. 2016년 3월 기준으로 총 427종이 병해충 방제용 생물농약으로 공시되어 있고, 이 가운데 식물 추출물이 204종, 미생물추출물 10종, 미생물제제 62종으로 유기농업에 사용할 수 있는 제제의 약 16.9%가 미생물 또는 미생물 추출물을 이용했다.

농산업에서 특정작물의 재배 및 가공과정에서 매년 수십억 톤의 농업부산물이 발생하고 있으며, 다양한 형태로 발생하는 농업부산물들은 지구상에서 가장 풍부하고, 저렴하고, 재생 가능한 자원이기도 하다. 농업부산물이 부적절하게 관리되었을 때에는 악취, 토양 오염, 수질 오염 등 환경문제가 발생될 수 있다. 따라서, 농업부산물을 효율적으로 이용하여 고부가가치산물로 전환하여 지속가능하고 청정한 농업생산 공정으로 확립하면서 경제적인 측면에서의 이익과, 환경적으로 건전하고, 사회적 이익을 창출하기 위한 다양한 노력이 필요하다.

농업부산물 중에서 토마토의 대사물질 중 하나인 토마틴을 포함하는 토마틴 조성물이 쓴맛을 마스킹하는 용도로 사용됨이 한국특허(10-1898570)로 등록된 바가 있다. 그러나, 토마틴의 식물병 방제활성에 대해서는 아직까지 보고된 바가 없으며, 본 발명자들은 환경친화적인 식물병 방제 수단으로서 농업부산물 중에서 토마토의 대사물질 중 하나인 토마틴을 이용하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 토마틴(Tomatine)을 유효성분으로 포함하는 식물병 방제용 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 식물병 방제용 조성물을 식물 또는 토양에 처리하는 단계를 포함하는 식물병 방제방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 토마틴(Tomatine)을 유효성분으로 포함하는 식물병 방제용 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 식물병 방제용 조성물을 식물 또는 토양에 처리하는 단계를 포함하는 식물병 방제방법을 제공한다.

본 발명의 토마틴(Tomatine)을 유효성분으로 포함하는 식물병 방제용 조성물을 이용하는 경우 벼 도열병, 벼 잎집무늬마름병, 밀 붉은녹병, 및 고추 탄저병 등 다양한 식물병에 대하여 우수한 방제효과를 나타낼 수 있다.

도 1은 토마틴(tomatine)의 화학식을 나타낸 도이다.
도 2는 토마틴이 벼 도열병, 벼 잎집무늬마름병, 밀 붉은녹병 및 고추 탄저병에 대해 방제활성을 확인한 도이다.

본 명세서 상에서 “방제”는 병이나 해충의 예방, 기피뿐만 아니라 제거, 사멸을 포함하는 의미로 사용될 수 있다. 하지만 식물병 방제는 예방적 처리에 의한 방제효과가 주요 방제 기작이므로 토마틴의 식물병에 대한 방제효과 조사는 예방적 처리로 실험하였다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 토마틴(Tomatine)을 유효성분으로 포함하는 식물병 방제용 조성물을 제공한다.

상기 토마틴은 토마토의 대사물질 중 하나로서, 토마토속(Lycopersicum) 식물의 잎에서 얻어지는 글리코시드를 의미한다. 토마틴을 가수분해하면 D-글루코오스 2분자, D-갈락토오스 및 D-크실로오스 각 1분자와 함께 스테로이드알칼로이드가 얻어지는데 이를 토마티딘(tomatidin) 이라고 한다.

상기 식물병은 벼 도열병, 벼 잎집무늬마름병, 토마토 잿빛곰팡이병, 토마토 역병, 보리 흰가루병, 밀 붉은녹병 및 고추 탄저병으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 식물병인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.

상기 식물병은 도열병균(Magnaporthe oryzae), 잎집무늬바름병균(Rhizoctonia solani), 잿빛곰팡이병균(Botrytis cinerea), 역병균(Phytophthora infestans), 흰가루병균(Blumeria graminis), 붉은녹병균(Puccinia recondita) 및 탄저병균(Colletotrichum coccodes)으로 구성되는 군에서 선택된 어느 하나 이상에 의해 발생하는 것이다.

상기 식물은 벼, 토마토, 보리, 밀 및 고추로 구성되는 군에서 선택된 어느 하나 이상인, 식물병 방제용 조성물이다.

상기 토마틴은 식물병 방제용 조성물에 50 내지 3,000 ug/mL 농도로 포함되는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않으며, 60 내지 1,500 ㎍/㎖ 농도로 포함되는 것이 더욱 바람직하나 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 구체적인 실험예에서, 토마틴의 7가지 식물병에 대한 방제활성을 확인한 결과 토마틴을 62.5 ug/mL, 125 ug/mL, 250 ug/mL, 500 ug/mL, 또는 1000 ug/mL의 농도로 처리했을 때 벼 도열병, 벼 잎집무늬마름병, 밀 붉은녹병, 및 고추 탄저병에 대해 우수한 방제 활성을 나타냈고, 특히 벼 도열병 및 밀 붉은녹병에 대하여 현저한 방제 활성을 나타냈다(표 1 및 도 2 참조).

본 발명은 상기 식물병 방제용 조성물을 식물 또는 토양에 처리하는 단계를 포함하는 식물병 방제방법을 제공하며, 처리방법은 특별히 한정되지 않고, 예컨대 식물이나 토양에 첨가하는 물이나 비료에 첨가될 수 있다.

상기 식물병 방제용 조성물은 적절한 배율로 희석하여 사용할 수 있으며, 예컨대, 무게 기준으로 500배 이하(예컨대, 10 내지 500배), 바람직하게는 300배 이하 (예컨대 10 내지 300배), 더욱 바람직하게는 200배 이하(예컨대, 10 내지 200배) 의 희석배율로 희석하여 사용할 수 있다.

본 발명의 방제용 조성물의 희석에 사용되는 희석제는 특별한 제한이 없으며 관련 분야에서 통상적으로 사용되는 희석제를 사용할 수 있으며, 예컨대, 물을 사용할 수 있다.

본 발명의 방제방법은 식물 또는 토양에 처리하되, 식물병 방제용 조성물을 식물의 경엽에 3일 내지 5일 간격으로 하여 2 내지 3회 살포하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 식물병 방제용 조성물의 주성분은 식물 이차대사산물로 원칙적인 유기합성살균제의 살포가 불가한 친환경농업에 적합하며, 사람과 가축에 대한 유해성과 잔류독성이 없기 때문에 농산물의 안전성이 보장되므로 원예식물의 수확기 중에도 처리가 가능하다.

이들 조성물의 살포 시 식물에 안전하여 유기합성살균제를 대체할 수 있는 안전한 방제물질이다. 또한 화학농약과 혼용 처리하거나 처리 중간에 살포하여도 식물병 방제가 가능하므로 화학농약의 살포횟수 절감에도 크게 기여할 수 있다

본 발명은 식물병 방제용 조성물을 포함하는 식물병 방제제(제품)를 제공한다. 상기 식물병 방제제는 농축물로서 제형화될 수 있으며, 최종 사용자가 적절한 희석배율로 희석시켜 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 방제제는 그 자체로 토양 또는 식물에 처리되고 식물 보호를 제공하는 유동 가능한 제형, 현탁액, 미세 현탁액, 에멀젼(예컨대, 서스포에멀젼, 마이크로에멀젼), 분말 (예컨대, 습윤 가능한 분말), 과립 농축물, 페이스트 등의 형태로 제형화될 수 있다.

또한, 본 발명의 식물병 방제제는 유효성분으로서 필요에 따라 살충제, 다른 살균제, 제초제, 식물생장조절제, 비료, 광물질 등의 기타 성분을 포함할 수 있다.

상기 식물병 방제제는 식물병 방제용 조성물을 유효성분 중량을 기준으로 0.1 내지 99 중량부 바람직하게는 1 내지 90 중량부, 더욱 바람직하게는 1 내지 50 중량부의 양으로 포함할 수 있고, 잔부로서 1종 이상의 계면활성제 및/또는 당해 분야에 공지된 임의의 기타 불활성 성분, 예를 들면, 보호 콜로이드, 접착제, 증점제, 틱소트로픽제, 침투제, 보존제, 안정화제, 소포제, 동결방지제, 금속이온봉쇄제, 염료, 안료, 착색제 및 중합체와 함께 담체를 추가로 포함할 수 있다.

상기 침투제로서는, 지방 알코올 알콕시레이트, 광물유, 식물유 혹은 식물유의 에스테르 등을 들 수 있다.

상기 안정화제로서는, 에폭시화 동식물유, 비이온계 폴리옥시에틸렌형 계면활성제, 음이온계 폴리옥시에틸렌형 계면활성제, 다가 알코올 및 염기성 물질 등을 들 수 있다.

상기 소포제로서는, 상품명 Anti-mousse(BELCHIM CROP PROTECTION제) 등을 들 수 있다.

상기 동결 방지제로서는, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등을 들 수 있다.

상기 담체로서는, 고체 담체와 액체 담체로 나눌 수 있고, 고체 담체로서는, 전분, 설탕, 셀룰로오스분, 시클로덱스트린, 활성탄, 대두분, 소맥분, 왕겨분, 목분(木粉), 어분(魚粉), 분유 등의 동식물성 분말; 탈크, 카올린, 벤토나이트, 유기 벤토나이트, 탄산칼슘, 황산칼슘, 중탄산나트륨, 제올라이트, 규조토, 화이트카본, 진흙, 알루미나, 실리카, 유황분말, 소석회 등의 광물성 분말 등을 들 수 있다. 또한, 액체 담체로서는, 물; 대두유, 면실유 등의 식물유; 소의 지방, 경유 등의 동물유; 에틸알코올, 에틸렌글리콜 등의 알코올류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 이소포론 등의 케톤류; 디옥산, 테트라히드로푸란 등의 에테르류; 케로신, 등유, 유동파라핀, 시클로헥산 등의 지방족 탄화수소류; 톨루엔, 크실렌, 트리메틸벤젠, 테트라메틸벤젠, 솔벤트 나프타 등의 방향족 탄화수소류; 클로로포름, 클로로벤젠 등의 할로겐화 탄화수소류; N,N-디메틸포름아미드 등의 산아미드류; 초산에틸에스테르, 지방산의 글리세린 등의 에스테르류; 아세트니트릴 등의 니트릴류; 디메틸술폭시드 등의 유황함유 화합물류, 혹은, N-메틸-2-피롤리돈 등을 들 수 있다.

이하, 본 발명을 실험예에 의하여 상세히 설명한다.

단, 하기 실험예는 본 발명을 예시하는 것이며, 본 발명의 내용이 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실험예 1. 토마틴의 7가지 식물병에 대한 방제활성 확인

In vivo상에서 토마틴(Tomatine)의 농도에 따른 벼 도열병(원인균: Magnaporthe oryzae), 벼 잎집무늬마름병(원인균: Rhizoctonia solani), 토마토 잿빛곰팡이병(원인균: Botrytis cinerea), 토마토 역병(원인균: Phytophthora infestans), 보리 흰가루병(원인균: Blumeria graminis f. sp. hordei), 밀 붉은녹병(원인균: Puccinia recondita), 및 고추 탄저병(원인균: Colletotrichum coccodes) 등 7가지 식물병에 대한 방제활성을 확인하기 위해 하기와 같이 실험을 수행하였다.

구체적으로, 각 식물병 당 2개의 포트를 이용하였고, 실험에 사용한 벼, 토마토, 보리 및 밀 식물은 지름 4.5 ㎝의 플라스틱 포트에 수도용 상토 또는 원예용 상토를 70% 정도 채운 다음, 종자를 파종하여 25 ± 5℃의 온실에서 1주 내지 4주간 재배하였고, 토마틴 용액을 잎 엽면에 분무 살포한 후 24시간 동안 풍건한 다음 하기에 기재된 각각의 식물 병원균을 접종하였다.

벼 도열병은 원인균인 마그나포르테 오라이제(Magnaporthe oryzae, 한국화학연구원)의 포자 현탁액(5 × 10⁵ spores/mL)을 3~4엽기 유묘에 분무 접종하고 25℃의 습실에서 하루 동안 배양한 후, 25℃의 항온실에서 4일간 배양하여 발병을 유도하였다.

벼 잎집무늬마름병은 원인균인 라이족토니아 솔라니(Rhizoctonia solani, 한국화학연구원)를 배지(밀기울 90 g, 왕겨 15 g 및 증류수 100 mL)에서 7일간 배양하여 얻은 배양물을 5엽기 유묘에 분무에 접종하고 25℃의 습실에서 4일간 처리한 후, 25℃의 항온실에서 4일간 배양하여 발병을 유도하였다.

토마토 잿빛곰팡이병은 원인균인 보트라이티스 시네리아(Botrytis cinerea, 한국화학연구원)의 포자 현탁액(5 × 10⁵ spores/mL)을 3~4엽기 유묘에 분무 접종한 후 20℃의 습실에서 3일간 배양하여 발병을 유도하였다.

토마토 역병은 원인균인 파이토프토라 인페스탄스(Phytophthora infestans, 강릉대학교)의 유주자낭(10⁵ sporangia/mL)에서 나출된 유주자 현탁액을 3~4엽기 유묘에 분무 접종한 후 25℃의 습실에서 2일간 처리하고 25℃의 항온실에서 1일간 배양하여 발병을 유도하였다.

보리 흰가루병은 숙주 식물에서 계대배양된 흰가루병의 원인균인 블루메리아 그래미니스 포메 스페살리스 홀데이(Blumeria graminis f. sp. hordei, 한국화학연구원)의 포자를 털어서 1엽기 유묘에 접종하고 20℃의 항온에서 7일간 배양하여 발병을 유도하였다.

밀 붉은녹병은 활물기생균으로 알려진 녹병의 원인균인 퍽시니아 리콘디타(Puccinia recondita, 인천대학교)의 포자를 250 ug/mL의 트윈 20 용액(시그마 알드리치, P9416)에 0.67 g spores/L의 양으로 현탁하여 1엽기 유묘에 분무처리하고 20℃의 습실에서 하루 동안 처리한 후, 20℃의 항온실로 옮겨 6일간 배양하여 발병을 유도하였다.

토마토 잿빛곰팡이병과 토마토 역병은 접종 3일 후, 벼 도열병은 접종 5일 후, 밀 붉은녹병, 보리 흰가루병은 접종 7일 후, 벼 잎집무늬마름병은 접종 8일후에 병반면적율(%)을 조사하였다.

한편, 고추 탄저병에 대한 방제활성 실험을 위해서는, 지름 7.0㎝의 플라스틱 포트에 원예용 상토를 70% 정도 채운 다음, 최아된 고추 종자를 파종하고, 이를 25 ± 5℃의 온실에서 3~4엽기까지 키운 다음 상기에서 준비된 토마틴 용액을 잎 엽면에 분무 살포하였다. 살포 후 24시간 동안 상온에서 건조시킨 다음 고추 탄저병의 원인균인 콜레토트리쿰 코코데스(Colletotrichum coccodes, 고려대학교)의 포자 현탁액(4 × 10⁵ spores/mL)을 분무 접종하고 25℃의 습실에서 2일간 배양 후에 항온항습실(25℃, 상대습도 80%)에서 1일간 재배하였고, 접종 3일 후에 병반면적율(%)을 조사하였다.

상기로부터 각각 얻은 병반면적율(%)을 하기 수학식 1에 대입하여 방제가(%)를 계산하였다.

그 결과, 표 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 토마틴은 벼 도열병, 벼 잎집무늬마름병, 밀 붉은녹병, 및 고추 탄저병에 대해 방제활성을 나타냈다.

농도(ug/mL)	방제가(%)
농도(ug/mL)	RCB	RSB	TGM	TLB	WLR	BPM	PAN
1000	96	75	0	14	80	17	55
500	93	45	0	0	80	17	45
250	88	45	0	0	73	0	45
125	83	25	0	0	73	0	45
62.5	69	20	0	0	60	0	45

RCB: 벼 도열병; RSB; 벼 잎집무늬마름병; TGM: 토마토 잿빛곰팡이병; TLB: 토마토 역병; WLR: 밀 붉은녹병; BPM: 보리 흰가루병; PAN: 고추 탄저병

Claims

토마틴(Tomatine)을 유효성분으로 포함하는 푸시니아 레콘디타(Puccinia recondita)의 식물 병원성 곰팡이에 의해 발생하는 밀 붉은녹병 방제용 조성물.
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제1항에 있어서, 상기 조성물은 푸시니아 레콘디타(Puccinia recondita)의 식물 병원성 곰팡이 균사 생장을 억제하는 것을 특징으로 하는, 밀 붉은녹병 방제용 조성물.
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제1항의 밀 붉은녹병 방제용 조성물을 식물 또는 토양에 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 식물병 방제방법.
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