KR20180127894A

KR20180127894A - 히노키티올을 포함하는 식물병 방제용 조성물 및 이의 용도

Info

Publication number: KR20180127894A
Application number: KR1020170151577A
Authority: KR
Inventors: 최용화; 권유빈; 김현상; 김현우
Original assignee: 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2017-05-22
Filing date: 2017-11-14
Publication date: 2018-11-30
Also published as: KR102068267B1

Abstract

본 발명은 히노키티올(hinokitiol)을 포함하는 식물병 방제용 조성물 또는 항진균용 조성물 및 이의 용도에 관한 것이다. 본 발명에 따른 히노키티올(β-thujaplicin) 화합물은 편백으로부터 분리된 물질로서 균핵병의 원인균인 S. sclerotiorum, 모잘록병의 원인균인 R. solani AG-4, 역병의 원인균인 P. capsici, 탄저병 원인균인 C. coccodes , 점무늬병 원인균인 S. solani, 검은곰팡이병 원인균 A. alternata 및 흰가루병 원인균인 Sphaerotheca fusca 등을 포함하는 다양한 식물 병원균에 대해 우수한 항진균 효과를 가지고 있는바, 항진균용 조성물 및 식물병 방제용 조성물 등으로 유용하게 사용될 수 있다.

Description

히노키티올을 포함하는 식물병 방제용 조성물 및 이의 용도{Composition comprising hinokitiol for controlling plant disease and uses thereof}

본 발명은 히노키티올(hinokitiol)을 포함하는 식물병 방제용 조성물 또는 항진균용 조성물에 관한 것이다.

균핵병은 비교적 저온 다습할 때 많이 발생하며 일반 노지보다 시설 연작지에서 피해가 크다. 국내에서 균핵병을 일으키는 병원균은 대략 7종이 보고되었으며 그 중에서 Sclerotinia sclerotiorum과 Sclerotinia Minor가 주요 병원균으로 알려져 있다. 균핵병 병원균은 자낭균에 속하는 곰팡이로 흰 균사를 형성하며 병환부에 눈처럼 흰 곰팡이가 피어나며 이후에 뭉쳐지고 나중에는 쥐똥 같은 검은 균핵이 병환부 주위에 형성되어 타 병해와 구별되어 진단이 쉬운 병해이다. 병원균 Sclerotinia 속에 의한 병은 기주의 감염부위나 환경조건에 따라 솜털썩음병, 흰곰팡이병, 물렁썩음병, 줄기썩음병, 초관썩음병, 꽃썩음병 등으로 나타난다. 기주범위는 매우 넓으며 채소, 화훼류 등 여러 종류의 식물에 큰 병을 일으키는 것으로 알려져 있다. 병원균 S. sclerotiorum은 유묘, 성숙한 식물체, 수확물 등 생육 전반에 걸쳐서 침입하는 것으로 알려져 있다(Agrios, G. N. 1998. Plant pathology. 4rd ed., Academic Press. p. 635). 특히 병원균 S. sclerotiorum 유래 균핵병은 박과 작물 중 오이, 호박에서 주로 발생되며 참외, 수박, 메론에서 피해도 점차 늘어나는 추세이다. 십자화과 작물에서는 주로 배추와 양배추에서 발생한다(농업기술과학원. 2000. 균핵병(菌核病, Scleroatinia rot). 생활과 농약(Agrochemical news magazine). 21: 42-43).

상추 균핵병은 오랜기간 생존할 수 있는 균핵을 형성하고 식물체로의 감염은 균핵에서 균사가 직접 발아하여 상추의 뿌리조직과 노화된 잎에 침입하여 나타난다. 또한 상추 잎의 시들음을 야기시켜 물러 썩게 만들고 잎 표면에 흰색의 균사가 생기고 이후에는 쥐똥같은 균핵이 형성된다. 상추는 국내에서 가장 널리 재배되고 있는 채소작물의 하나로 주로 시설내에서 연중 재배되고 있다. 상추 시설재배면적은 2014년에 4,029ha이며 전체 엽채류의 약 10%를 차지하여 재배면적이 가장 많은 엽채류 중 하나이다(농촌진흥청. 2015. 쌈, 그 이상 무슨 말이 필요해. RDA Interrobang. 163: pp.15). 현재 국내에서는 18종의 상추병이 보고되어 있으며(한국식물병리학회. 2009. 한국식물병명목록 제 5판. pp. 853), 이중에서 S. sclerotiorum에 의한 상추 균핵병은 늦가을부터 봄에 이르는 하우스 재배지에서 주로 저온기에 많은 피해를 주는 병이다. 또한, 상추 균핵병은 미국에서 1890년에 보고되었고(Subbarao, K. V. 1998. Progress toward integrated management of lettuce drop. Plant Dis . 82: 1068-1078), 우리나라에서는 1976년에 처음 보고되었다(Kim, K. C. 1976. The effect of ray on sclerotia formation of sclerotium disease. Korean J. Plant Protect(In Korean). 15: 223-243). 미국과 유럽에서는 S. sclerotiorum가 자낭포자를 통해 주로 감염되는 것으로 보고되었다(Abawi, G. S. and Grogan, R. G. 1975. Source of primary inoculum and effects of temperature and moisture on infection of beans by Whetzelinia sclerotiorum. Phytopathology. 65: 300-309). 우리나라에서 뿐만 아니라 미국, 유럽 등 상추를 생산하는 다른 여러 국가에서는 상추 균핵병이 수량손실을 야기하는 병으로 알려져 있으며, 미국에서는 매년 1~75%의 작물손실을 일으키는 것으로 알려져 있다 (Purdy, L. H. 1979. Sclerotinia sclerotiorum : History, diseases and symptomatology, host range, geographic distribution, and impact. Phytopathology 69:875-880).

균핵병 방제방법에는 화학적 방제방법으로 사용할 수 있다고 알려진 지오판 수화제, 지오판 리프졸수화제 등과 같은 보호살균제를 토양에 처리할 경우 균핵병 원인균이 억제되어 이병율이 낮아진다고 보고하였다 (Hong, S. K., Kim, W. G., Sung, G. B., Nam, S. H., Kim, J. S. 2007. Aspects of Popcorn Disease Occurrence on Mulberry Fruits in Korea. Res. Plant Dis . 13(3): 131-136). 그러나 토양에 토착되어 있는 병원균을 근본적으로 방제하지 못할 뿐만 아니라 주로 침투성 살균제로서 식물 내에서 잔류 문제를 야기시킬 가능성이 높아 잔류독성의 우려가 낮은 친환경농자재의 개발이 필요하다.

이에 본 발명자들은 시판되고 있는 식물체 유래 화합물 22종을 대상으로 병원균 S. sclerotiorum에 생육억제 효과를 검증하여 편백나무 유래 히노키티올(β-thujaplicin)의 항진균 활성을 확인하였으며, 이를 바탕으로 편백나무 유래 히노키티올 화합물을 활성물질로 하는 친환경농자재 개발 가능성을 검증하기 위하여 곰팡이류 병원균 5종에 대한 항진균 활성을 실험하고 본 발명을 완성하였다.

β-thujaplicin이라고도 불리는 히노키티올(hinokitiol)은 트로플론(troplone) 유도체로 측백나무과(Cupressaceae family)의 나무에서 발견되며, 무독성의 안전한 물질로 알려져 있다. 기능적인 측면에서 히노키티올은 caspase-3의 활성을 통해 apoptosis를 유도하고, 항염, 항균, 항종양, 항산화 활성 등 다양한 생물학적 활성을 나타내며, 종양 세포주에서 증식을 강력하게 억제하는 효과가 있는 것으로 보고된 바 있으며, 탈모를 예방하는 많은 화장품의 주요한 성분으로 사용되기도 한다. 그러나 이와 같은 히노키티올에 대한 많은 연구에도 불구하고 아직까지 히노키티올의 식물병 방제 용도에 대해서는 알려져 있지 않았다.

1. 대한민국 공개특허 제10-2010-0093179호 2. 대한민국 공개특허 제10-2012-0112929호 3. 대한민국 공개특허 제10-2003-0083794호

본 발명의 목적은 히노키티올을 포함하는 식물병 방제용 조성물 또는 항진균용 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 히노키티올을 포함하는 농약 제제를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 히노키티올을 이용한 식물병 방제방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 히노키티올(hinokitiol)을 유효성분으로 포함하는 식물병 방제용 조성물을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 히노키티올은 편백나무 또는 측백나무로부터 유래한 것일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 식물병은 식물병원성 곰팡이에 의해 발병되는 것이다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 식물병원성 곰팡이는 Sclerotinia 속(genus), Rhizoctonia 속, Phytophthora 속, Colletotrichum 속, Glomerella 속, Stemphylium 속, Alternaria 속, Botrytis 속 및 Sphaerotheca 속으로 이루어진 군으로부터 선택된 속(genus)에 속하는 곰팡이 균주일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 식물병원성 곰팡이는 Sclerotinia sclerotiorum , Rhizoctonia solani, Phytophthora capsici , Colletotrichum coccodes , Glomerella Cingulata , Colletotrichum lindemuthianum, Colletotrichum gloeosporioides , Stemphylium solani , Alternaria alternata , Botrytis cinerea, 및 Sphaerotheca fusca로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 곰팡이 균주일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 식물병은 균핵병, 모잘록병, 역병, 탄저병, 점무늬병, 검은곰팡이병, 잿빛곰팡이병 및 흰가루병으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 본 발명은 상기 식물병 방제용 조성물을 포함하는 농약 제제를 제공한다. 본 발명에서 농약이란 농작물의 보호와 생장에 사용되는 약제를 의미하며, 농작물의 재배, 저장 중 발생하는 병, 해충, 잡초, 병균, 선충, 응애 등을 방제하기 위해 사용하기 위한 제제와 농작물의 생리기능을 증진 또는 억제하는데 사용하기 위한 생장조절제 등을 모두 포함하나, 바람직하게는 식물병원성 곰팡이를 방제하기 위한 제제이다.

또한, 본 발명은 상기 식물병 방제용 조성물을 식물체 또는 재배 토양에 처리하는 단계를 포함하는 식물병 방제 방법을 제공한다.

본 발명의 일실시예 있어서, 상기 식물병은 균핵병, 모잘록병, 역병, 탄저병, 점무늬병, 검은곰팡이병, 잿빛곰팡이병 및 흰가루병으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 히노키티올(β-thujaplicin) 화합물은 편백으로부터 분리된 물질로서 균핵병의 원인균인 S. sclerotiorum, 모잘록병의 원인균인 R. solani AG-4, 역병의 원인균인 P. capsici, 탄저병 원인균인 C. coccodes , 점무늬병 원인균인 S. solani, 검은곰팡이병 원인균 A. alternata , 잿빛곰팡이병의 원인균 Botrytis cinerea , 흰가루병 원인균 Sphaerotheca fusca 등을 포함하는 다양한 식물 병원균에 대해 우수한 항진균 효과를 가지고 있는바, 항진균용 조성물 및 식물병 방제용 조성물 등으로 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은 Sclerotinia sclerotiorum(I), Rhizoctonia solani AG-4(II), Phytophthora capsici.(III), Collectotrichum coccodes (IV), Stemphylium solani(V), Alternaria alternata (VI), Botrytis cinerea Pers .(VII)에 대한 히노키티올의 항진균 활성을 실험한 결과이다. (A) Control ; (B) 1,000 ppm β-thujaplicin(히노키티올); (C) 100 ppm β-thujaplicin; (D) 50 ppm β-thujaplicin; (E) 10 ppm β-thujaplicin; (F) 5 ppm β-thujaplicin; (G) 1 ppm β-thujaplicin.
도 2는 탄저병을 일으키는 Glomerella Cingulata(Ⅰ), Colletrichum lindemuthianum(Ⅱ), Colletotrichum gloeosporioides(Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ,Ⅶ)에 대한 히노키티올의 항진균 활성을 실험한 결과이다. (A) Control ; (B) 100 ppm; (C) 50 ppm; (D) 10 ppm; (E) 5 ppm; (F) 1 ppm.

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 히노키티올(Hinokitiol)을 포함하는 항균용 조성물을 제공한다.

상기 히노키티올은 β-투야플리신(β-thujaplicin), 2-히드록시-4-이소프로필-시클로헵타-2,4,6-트리엔-1-온(C₁₀H₁₂O₂) 또는 4-이소프로필트로폴론이라고도 명명되며, 분자 속에 방향성을 나타내는 7원자 고리를 가진 화합물이다.

본 발명의 히노키티올은 본 발명이 속하는 기술분야에서 공지된 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있으며, 바람직하게는 편백나무와 같은 측백나무과 식물 또는 향나무의 잎, 줄기, 나뭇가지에서 나오는 오일에서 분리할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 편백나무(Chamaecyparis obtusa)는 노송나무라고 불려지며 겉씨식물 구과목 측백나무과의 상록교목으로 일본이 원산지이며 1904년에 국내에 도입되어 주로 제주도 및 남부지방에서 자생되고 있다(Cheng, S., H. Chang, C. Wu, and S. Chang. 2007. Anti-termitic activities of essential oils from coniferous trees against Coptotermes formosanus. Bioresource technology 98(2): 456-459). 편백에서 얻은 정유 중에 존재하는 β-thujaplicin 화합물은 방향족의 트로폴론 화합물로서 강력한 항균 및 항미생물 효과를 가지며, 항산화 및 활성산소 소거, 식품의 신선도 유지 및 식물의 발아억제 효과 등 다양한 생리활성을 지니고 있음이 밝혀져 있다(Arima et al., 1997; Fukuzawam et al., 1985; Inamori et al., 1991; Koyama et al., 1997; Trust et al., 1973). 또한, 이 화합물은 열, 산, 알칼리, 공기 등에 장기간 저장하여도 상당히 안정한 물질이며 유독성도 없다고 알려져 있다(Endo, M., Mizutoni, T. and Matsumura, M. 1998. High-performance liquid chromatographic determination of hinokitiol in cosmetics by the formation of difluoroborance compounds. J. Chromatography. 455: 430-433).

본 명세서에서 "항균"은 균에 저항하는 능력을 의미하며, 세균이나 곰팡이와 같은 미생물의 작용으로부터 방어하기 위해 이루어지는 모든 기작을 의미하며, 항균용 조성물은 항진균용 조성물을 포함하는 넓은 의미로 사용될 수 있다. 본 명세서에서 "항진균용 조성물"이란 곰팡이의 발육과 생활 기능을 저지 또는 억제할 수 있는 항진균제를 총칭하는 의미이다.

본 발명의 히노키티올은 Sclerotinia 속(genus), Rhizoctonia 속, Phytophthora 속, Colletotrichum 속, Glomerella 속, Stemphylium 속, Alternaria 속 및/또는 Sphaerotheca 속의 균주에 대한 항진균 활성을 가지며, 본 발명의 일 실시예에 따르면 특히 Sclerotinia sclerotiorum , Rhizoctonia solani, Phytophthora capsici , Colletotrichum coccodes , Glomerella Cingulata , Colletotrichum lindemuthianum, Colletotrichum gloeosporioides, Stemphylium solani, Alternaria alternata, Botrytis cinerea, Sphaerotheca fusca에 대해 우수한 항진균 활성을 나타내므로, 식물병 방제 및 식물 생장의 촉진에 이용될 수 있음을 확인하였다.

이에 다른 양태로서 본 발명은 히노키티올을 포함하는 식물병 방제용 조성물을 제공한다.

본 발명에서 식물병은 균핵병, 모잘록병, 역병, 탄저병, 점무늬병, 검은곰팡이병, 잿빛곰팡이병 및 흰가루병을 포함하나, 이에 제한되지 않는다.

균핵병(sclerotium disease)은 배, 사과, 비파, 복숭아, 자두, 살구 등의 과수에 발생하는 진균에 의한 식물병으로, 주로 열매에 발생하나 나뭇가지와 꽃에도 발생하는 경우가 있다. 열매의 표면에 갈색의 점무늬가 생겨 커지면서 무르는데, 그 위에 갈색을 띤 흰색 또는 크림색의 포자덩어리가 둥근 겹무늬를 이룬다. 그 후 병든 과실은 썩으면서 심한 냄새를 발산한다. 병원균은 주로 균사 또는 포자의 형태로 병든 과실이나 나뭇가지의 병든 부분에서 월동하여 다음해의 제1차 전염원이 되지만, 땅에 떨어져 묻힌 과실에 붙은 균핵에서 자낭반이 형성되고, 그 안에 생기는 자낭포자에 의하여 전염되기도 한다. 자낭포자는 첫째 빗물에 의한 분산이 가능하며, 둘째는 분생포자와 함께 바람에 의해 전파된다. 기공 또는 암술머리를 통해서 병원균이 기주(寄主)에 침입하기도 하나 주로 곤충이 입힌 상처를 통해서 침입한다([네이버 지식백과] 균핵병 [sclerotium disease, 菌核病] (두산백과) 참조).

모잘록병(damping off)은 균사에 의해 전염되는 식물병으로, 줄기의 지표면 가까이에 발생하며 어린 모의 줄기가 연화(軟化)되고 잘록이 생기며 말라죽는다. 특히, 가지 감자 담배 오이 양배추 등은 그 피해가 심하다. 병원균은 균사 및 균핵의 형태로 땅 속에서 월동하고, 다음해에 새로운 식물체에 침입 감염한다([네이버 지식백과] 모잘록병 [damping off, ─病] (두산백과) 참조).

역병(phytophthora blight)은 감자, 토마토 등에 걸리는 곰팡이병의 일종으로, 편모균류에 속하는 파이토프토라 속 균에 의해 일어나며, 대부분 식물의 잎, 줄기, 과실, 뿌리 등에서 발생하지만 그 발생부위와 병징은 식물과 병원균의 종류에 따라 다르게 나타난다. 상기 역병의 증상으로는 뿌리나 줄기가 감염되면 풋마름 증상이나 잘록(시들음)을 일으키고, 경엽이나 과실이 감염되면 무름과 부패 증상을 보이거나 경엽에 침윤상의 대형 반점을 형성한다. 대표적인 병원균으로는 파이토프토라 니코타이나(Phytophthora nicotinae), 파이토프토라 인페스탄스(Phytophthora infestans), 파이토프토라 캡사이시(Phytophthora capsici), 파이토프토라 캑토럼(Phytophthora cactorum), 파이토프토라 드레크슬레리(Phytophthora drechsleri) 등이 있다.

탄저병(anthracnose)은 통상 작물, 야채, 화초, 과수, 수목 등 유용식물의 잎, 가지, 과실, 종자 등에 발생하는 병으로, 불완전균아문 분생자층균목(Melanconiales)의 Colletotrichum, Gloeosporium속 및 자낭균아문 구각균목(Sphaeriales)의 Glomerella속균의 기생으로 발생한다. 본 발명에서 탄저병이란 탄저병균의 감염에 의하여 생기는 식물병으로 동물의 탄저병과 구분된다. 대표적인 병원균으로는 콜레토트리쿰 글로에오스포리오이데스(Colletotrichum gloeosporioides), C. acutatum , C. cocodes , C. dematium 등이 있다. 잎에서는 담갈색~갈색의 유원형 병반을, 과실 등에서는 갈색~암갈색의 움푹 팬 원형 병반을 만들고, 후에 병반 표면에 분홍색~연어살색의 특징이 있는 점질물(분생포자의 덩어리)이 생성된다. 많은 작물에 발생하며 앞서 말한 3속의 병원균은 형태적, 기생성의 차이로 90종에 가까운 종이 알려져 있다. 이 중 과수에 기생하는 것으로 잎에만 기생하는 것을 잎탄저병과 구별하여 부르는 경우도 있는데, 포도와 같이 예외적으로 만부병이라고 하는 것도 있다. 주요 탄저병으로는 다음과 같은 것이 있다.

(1) 사과, 배, 피망, 그 밖의 과수 및 수목의 탄저병: Glomerella cingulata에 의한 것으로 이 균은 숙주의 범위가 넓다.

(2) 감귤류, 배, 밤, 비파, 난, 단풍류, 그밖에 수목류의 탄저병: Colletotrichum gloeosporioides의 기생으로 발생한다. 이 균도 숙주의 범위가 넓다. 배, 밤에서는 잎을 침범하기 때문에 잎탄[저]병이라고 한다.

(3) 딸기탄저병: 병원균 C. fragariae.

(4) 옥수수, 밀, 큰조아재비 등의 볏과 작물에 발생하는 볏과목초탄저병: 병원균 C. graminicola. 이 균도 숙주의 범위가 넓고 잎이나 종자에 발생한다.

(5) 참외류 탄저병: C. lagenarium의 기생에 의한 것으로 오이, 수박 등 노지재배로 발생이 많고 잎, 과실을 침범한다.

(6) 콩류 탄저병: C. lindemuthianum이 병원으로, 덩굴강낭콩 등의 고투리 및 종자에 발생한다. 특히 고투리에 특징이 있는 전형적인 병반이 생성된다.

이밖에 시금치는 C. spinaciae, 차나무는 C. theaesinensis, 클로버류는 C. trifolii, 춘국 등은 Gloeosporium carthami, 감은 G. kaki, 복숭아는 G. laeticolor, 바나나는 G. musarum 등에 의해 발생한다(생명과학대사전, 초판 2008., 개정판 2014 참조).

점무늬병(spotting disease)은 자낭균류인 Mycosphaerella 균에 의하여 초래되는 식물의 병. 병무늬가 점무늬로 나타나며 갈색으로 변하는 병이다.

검은곰팡이병(black mold)은 병환부에 검은곰팡이가 피고 부패하거나 고사하는 튤립, 복숭아, 앵두, 무화과나무, 클로버류 등의 병이다. 병원균은 기주식물마다 각각 다른데, 튜립의 검은곰팡이는 누룩곰팡이 Aspergillus에 속하는 검은곰팡이 A. niger이고, 복숭아, 앵두, 무화과나무의 검은곰팡이는 접합균류 털곰팡이목에 속하는 Rhizopus nigricans이다([네이버 지식백과] 검은곰팡이[병] [black mo[u]ld, ~[病]] (생명과학대사전, 초판 2008., 개정판 2014., 도서출판 여초) 참조). 고추 검은곰팡이병은 Alternaria alternata가 병원균이다.

잿빛곰팡이병(Gray mold)은 Botrytis 속에 속하는 곰팡이 균주에 의해 발생하는 병해로 잎가장자리부터 갈색으로 변하고, 병반 주변에는 물결 모양의 주름이 생기며, 병반에는 작고 검은 점이 나타나고, 다습하면 솜털 같은 회색 곰팡이(분생자병 또는 분생포자)가 생기는 특징이 있다. Botrytis cinerea는 토마토, 가지, 오이, 호박, 양파, 딸기, 고추 등의 작물에 잿빛곰팡이병을 일으키는 것으로 알려져 있다.

흰가루병(Poedery mildew)을 일으키는 병원균은 약 20여 종이 알려져 있으며, 오이 흰가루병은 Sphaerotheca fusca에 의해 발생되는 것으로 알려져 있다. 오이의 잎, 줄기 등 표면에 마치 밀가루를 뿌린 것처럼 백색의 분상이 생긴다. 병이 진행되면 병반이 커지고 불어나는데, 더 진행되면 잎의 전면이 진한 백색으로 되어 버린다. 발병 후기로 갈수록 밝은 회색에서 암회색으로 변하며, 경우에 따라 암갈색에서 갈색, 흑색으로 변하고 작은 반점이 생기기도 한다.

본 발명에서 식물병은 Sclerotinia 속(genus), Rhizoctonia 속, Phytophthora 속, Colletotrichum 속, Glomerella 속, Stemphylium 속, Alternaria 속, Botrytis 속 및 Sphaerotheca 속 균주에 의해 발병되는 것일 수 있으며, 바람직하게는 Sclerotinia sclerotiorum , Rhizoctonia solani , Phytophthora capsici , Colletotrichum coccodes , Glomerella Cingulata , Colletotrichum lindemuthianum , Colletotrichum gloeosporioides, Stemphylium solani , Alternaria alternata , Botrytis cinerea 또는 Sphaerotheca fusca 에 의해 발병되는 것일 수 있다.

본 발명의 조성물은 히노키티올 외에 농약 제제로 사용 가능한 담체를 함께 사용하여 제조될 수 있다.

상기 담체로는 통상적으로 사용되는 농약 제형으로 허용 가능한 담체이면 모두 사용할 수 있으며, 예를 들어 동결보존제 스킴밀크(skim milk), 효모 추출물(yeast extract), PG와 전착제 SOF70, 계면활성제 TD20A, AS65D 등이 포함될 수 있다.

본 발명의 조성물은 상기 담체 외에도, 부형제, 희석제를 더 포함하여 다양한 제형으로 제조되어 사용될 수 있으며, 유효성분을 식물 잎에 잘 부착되거나 토양에서 잘 분해되게 하는 코팅 응집물질을 포함할 수도 있다. 본 발명의 조성물은 액제나 유제로 제형화될 수 있으며, 통상적으로 물과 희석하여 분제로 산포되거나 미리 물과 함께 제형화되거나 수용성 수화제, 과립, 오일 현탁액으로 제형화될 수 있다. 또는 독성 완화제나 성장 조절제 등의 다른 농약 활성 화합물과의 배합물 레디 믹스(ready mix) 또는 탱크 믹스의 형태로 제조할 수도 있다.

본 발명에 따른 유효성분은 전체 식물병 방제용 조성물에 대하여 0.001 ~ 90 중량%로 포함될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 식물병 방제용 조성물은 식물의 종자에 도포하는 처리, 식물의 종자를 침지시키는 처리, 식물의 재배 토양에 관주하는 처리, 식물의 재배 토양 표면에 분무하는 처리, 식물의 경엽에 살포하는 처리, 및 식물의 부상부에 접촉시키는 처리로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 방법으로 처리될 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 또한, 본 발명의 식물병 방제용 조성물은 훈증제 또는 훈연제의 형태로 제조될 수 있다. 상기 훈증제 또는 훈연제는 효력증강제, 증산향상제, 분해방지제, 안정제, 물성개량제, 점착제, 증점제, 훈증완화제 등과 같은 보조제를 포함할 수 있다.

본 발명의 식물병 방제용 조성물은 식물병 방제제, 종자 코팅제, 미생물 영양제, 토양 개량제 등의 전반적인 농약제로 사용될 수 있다.

또한, 본 발명은 히노키티올을 포함한 조성물을 식물 또는 재배 토양에 처리하는 단계를 포함하는, 식물병 방제 방법을 제공한다.

상기 방법은 히노키티올의 유효한 비식물독성 양을 종자 처리, 잎 적용, 줄기 적용, 또는 종자, 식물 및/또는 식물의 과실 또는 식물이 생장하고 있거나 이를 생장시키고자 하는 토양 및/또는 불활성 기재(예: 유기 기재(예: 모래, 암면, 유리울, 팽창성 광물(예: 펄라이트, 질석, 제올라이트, 팽창성 점토)), 속돌, 화쇄암 물질/응회암, 합성 유기 기재(예: 폴리우레탄), 유기 기재(예: 이탄, 퇴비, 임목 폐기물(예: 코이어, 목재 섬유/칩, 나무 껍질)) 또는 액체 기재(예: 부유 수경 시스템, Nutrient Film Technique, Aeroponics)에 관주/점적(drench/drip) 적용(관개)을 통해 적용하는 것일 수 있다. 또한, 상기 식물병 방제 방법은 훈증방제방법, 즉 훈증효과가 있는 본 발명의 히노키티올을 가스나 증기상태로 밀폐된 온실 내에서 훈증시켜 병해충을 방제하는 방법일 수 있다. 상기 훈증방제방법은 밀폐도가 비교적 높은 곳에서 사용하여 농약의 손실을 줄이는 것이 바람직하다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 훈증방제방법에는 실리카겔과 같은 흡착성 물질이 이용될 수 있다.

상기 "유효한 비식물독성 양"이란 표현은 작물에 존재하거나 그에 출현하기 쉬운 해충 및/또는 질병을 구제하거나 박멸하기에 충분하면서, 상기 작물에 어떤 상당한 식물 독성 증상도 수반하지 않는 양을 의미한다. 이러한 양은 퇴치 또는 구제할 해충 및 질병, 작물의 종류, 기후 조건 및 본 발명에 따른 조성물에 포함되는 화합물에 따라 광범위하게 변할 수 있다. 상기 양은 당업자들이 정할 수 있는 것으로, 조직적인 현장 실험으로 결정할 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 히노키티올은 식물 병원균에 대한 항균 활성이 우수한바, 방제가 필요한 식물체 또는 지역에 처리함으로써 여러 식물병을 방제하는데 이용될 수 있다.

이하 본 발명의 내용을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다. 그러나 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로 본 발명의 권리범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.

<1> 재료 및 방법

1. 실험재료

본 연구에서 사용한 균핵병(sclerotium disease)은 전북대학교 생명공학부 (Prof. 이귀재)에서 분양받았으며, 균핵병 외의 곰팡이 병원균 5 종으로 모잘록병(damping off), 역병(phytophthora blight), 탄저병(anthracnose), 점무늬병(spotting disease), 검은곰팡이병(black mold), 잿빛곰팡이병(Gray mold)은 농업유전자원센터에서 분양받아 경북대학교 대학원 생태환경시스템학과 식물자원환경전공 천연물화학연구실에 보관하여 배양한 뒤 사용하였다(표 1).

본 실시예에 사용된 식물병원성 곰팡이 균주들

식물병	병원균	출처
균핵병 (Sclerotinia disease)	Sclerotinia sclerotiorum (Libert) de Bary	KACC NO. 40457
모잘록병 (Damping off)	Rhizoctonia solani AG-4 Kuhn	KACC NO. 40141
역병 (Phytophthora blight)	Phytophthora capsici Leonian	KACC NO. 40157
탄저병 (Anthracnose)	Colletotrichum coccodes (Wallroth) S. Hughes Glomerella Cingulata Colletotrichum lindemuthianum Colletotrichum gloeosporioides	KACC NO. 40011 KACC NO. 40299 KACC NO. 42433 KACC NO. 40695, 43132,43520,40698,48237
점무늬병 (Spotting disease)	Stemphylium solani Weber	KACC NO. 40966
검은곰팡이병 (Black mold)	Alternaria alternata (Fr. : Fr.) von Keissler	KACC NO. 43922
잿빛곰팡이병 (Gray mold)	Botrytis cinerea Pers.	KACC NO. 40574

식물체 유래 생리활성물질 geraniol (99.0%), limonene (99.0%), thymol (99.0%), myrcene (90.0%), nicotine (99.0%), α-pinene (98.5%), matrine (97.0%), α-terpinene (90.0%), γ-terpinene (98.5%), emodin (97.0%), resveratrol (99.0%), cinnamaldehyde (95.0%)은 Sigma에서 구매하였고, tuberostemonine (98.0%), quassin (96.0%),은 Dayangchem에서 구매하였으며, β-thujaplicin (99.0%)은 Wako에서 구매하였다. rotenone (95.0%), eugenol (99.0%), methyl palmitate (99.0%), methyl gallate (98.0%), emamectin benzoate (95.0%), terthiophene (99.0%)은 Aldrich에서 구매하였다.

2. 실험 병원균의 배양조건

곰팡이 병원균의 배양 배지는 B.D사의 potato dextrose agar (PDA)를 1L 조건으로 petri dish에 조제하였다. 진균은 cork borer (8 mm)로 채취하여 배지의 중앙에 치상시킨 후 18℃로 배양 후 사용하였다.

3. 생물검정

항균활성 탐색을 위해 Kang et al. (2013)의 방법을 응용하여 고압 멸균한 PDA 배지를 petri dish (90 × 15 mm)에 분주하여 평판배지를 만든 다음 완전히 굳히고, 화합물들은 methanol(MeOH)을 이용해 100 ppm으로 조성하여 paper disc (8 mm)에 50 μl씩 점적하였다. MeOH이 완전히 휘발된 다음 PDA 평판배지 가장자리에 paper disc를 치상하였다. 시험 균주는 cork borer (8 mm)로 채취하여 배지 중앙에 치상하고, 18℃ incubator에서 각각의 시험균주가 다 자랄 때까지 배양하였다. 균이 다 자라면 clean zone의 형성 유무를 확인하여 항균 활성 여부를 조사하였다.

실험에 사용된 화합물 중 항균 활성이 나타난 화합물 β-thujaplicin(히노키티올)에 대한 병원균 생육억지능을 평가하기 위해서는 고압멸균 한 PDA 배지에 0 ppm, 1 ppm, 5 ppm, 10 ppm, 50 ppm, 100 ppm, 1,000 ppm 농도로 화합물을 첨가하여 petri dish (90×15 mm)에 분주 평판배지를 만들었다. 평판배지를 완전히 굳히고 cork borer (8 mm)로 채취한 시험 균주를 배지 중앙에 치상하여 18℃ incubator에서 균주의 생장속도를 보며 항균 활성 여부를 조사하였다.

4. 통계분석

실험을 통해 얻은 성적들은 JMP 5.0.1 프로그램을 이용해 일원분산분석(Oneway anova)과 유의성 검정을 실시하였다. EC₅₀의 값은 SAS 9.4 프로그램을 사용하였다.

<2> 실험 결과

1. 식물병원성 곰팡이에 대한 생육 억제 물질의 선별

식물체에서 유래한 22종의 화합물들에 대해 균핵병의 원인균인 S. sclerotiorum에 대한 항진균 활성을 분석한 결과, 아래 표 2와 같이 quassin, cinnamaldehyde, terthiophene β-thujaplicin(히노키티올) 등의 화합물이 강한 활성을 나타냈으며, 특히 β-thujaplicin(히노키티올)이 가장 강한 활성을 나타내었다.

Sclerotinia sclerotiorum 에 대한 식물 유래 화합물들의 항진균 활성

Compound name	Activity^*
β-Thujaplicin	+++
Quassin	++
Cinnamaldehyde	++
Terthiophene	++
α-Pinene	+
Limonene	-
γ-Terpinene	-
Thymol	-
Myrcene	-
Nicotine	-
Rotenone	-
Eugeol	-
Methyl palmitate	-
Geraniol	-
Matrine	-
α-Terpinene	-
Emodin	-
Methyl gallate	-
Resveratrol	-
Emmectin benzoate	-
Tuberstemonine	-

* +++(very effect), ++(good effect), +(weak effect), -(non effect).

2. 여러 식물병원성 곰팡이들에 대한 히노키티올의 항진균 활성

상기와 같이 β-thujaplicin(히노키티올) 화합물이 균핵병의 원인균인 S. sclerotiorum에 대해서 가장 강한 항진균 할성을 나타내었으므로, 이 화합물의 다양한 곰팡이 병원균에 대한 생육억지능을 검증하고자 곰팡이류 병원균 S. sclerotiorum 외에 모잘록병 병원균인 R. AG-4, 역병 병원균인 P. capsici, 탄저병 병원균인 C. coccodes, 점무늬병 병원균인 S. solani, 검은곰팡이병 병원균인 A. alternata , 잿빛곰팡이병 원인균인 Botrytis cinerea에 대한 생육억제 효과를 실험하였다(도 1).

상기 7종의 병원균을 각기 다른 농도의 β-thujaplican 첨가 배지에 치상하여 일정기간 배양한 후 병원균들의 균사 길이를 측정하고 농도별 억제율을 JMP프로그램을 이용하여 유의성 검정을 실시하였다(표 3).

여러 농도의 β-thujaplican(히노키티올)의 곰팡이 생장 억제율

Stains Conc.	S. sclerotiorum	R. solani AG-4	P. capsici	C. coccodes	S. solani,	A. alternata	Botrytis cinerea Pers
1 ppm	11.339 ±3.299^C	7.489 ±0.822^C	5.080 ±0.000^C	23.794±1.647^D	14.170 ±5.651^B	7.067 ±0.611^D	7.511 ±0.000^C
5 ppm	6.826 ±0.301^D	2.936 ±0.411^D	10.070 ±4.121^B	65.844±0.905^C	0.300 ±2.681^C	26.533 ±0.115^E	7.041 ±1.657^D
10 ppm	20.402 ±2.673^B	25.429 ±0.415^B	-19.980 ±2.374^D	89.638±0.164^B	-19.130 ±0.343^D	10.533 ±0.808^C	6.942 ±0.174^B
50 ppm	100.000 ±0.000^A	100.000 ±0.000^A	100.000 ±0.000^A	100.000±0.000^A	97.720 ±0.171^A	13.733 ±1.006^B	100.000 ±0.000^A
100 ppm	100.000 ±0.000^A	100.000 ±0.000^A	100.000 ±0.000^A	100.000±0.000^A	100.000 ±0.000^A	100.000 ±0.000^A	100.000 ±0.000^A
1000 pppm	100.000 ±0.000^A	100.000 ±0.000^A	100.000 ±0.000^A	100.000±0.000^A	100.000 ±0.000^A	100.000 ±0.000^A	100.000 ±0.000^A

* 수치는 3회의 독립적인 실험에 대한 "평균±표준편차"로 표시함.

^A~EDifferent superscripts are significantly diffenrent by JMP at P<0.001.

유의성 검정을 실시한 결과, A. alternata 병원균을 제외한 6종의 실험 병원균은 50 ppm 이상의 β-thujaplicin 화합물 농도 배지에서는 완벽하게 생육억제를 보였으며 A. alternata 병원균은 100 ppm 이상의 농도에서 완벽한 생육억제를 나타내었다. 이들 7개 병원균들의 농도별 억제율을 이용하여 SAS프로그램을 활용하여 EC₅₀값을 구하였다(표 4).

Sclerotinia sclerotiorum, Rhizoctonia solani AG-4, Phytophthora capsici., Collectotrichum coccodes, Stemphylium solani, Alternaria alternata , Botrytis cinerea Pers . 에 대한 히노키티올의 EC₅₀값

	S. sclerotiorum	R. solani AG-4	P. capsici	C. coccodes	S. solani,	A. alternata	Botrytis cinerea Pers.
EC₅₀ Value	12.793	13.320	9.689	2.548	8.086	35.875	16.445

β-Thujaplicin 화합물의 상기 병원균에 대한 EC₅₀값은 C. coccodes 병원균에서 가장 낮은 2.548을 나타냈으며, A. alternata 병원균에 대해서 35.875로 가장 높게 나타났다.

3. 히노키티올의 탄저병 방제 효과

상기와 같이 히노키티올이 탄저병 병원균인 C. coccodes에 대해 우수한 생육억제 효과를 나타내었으므로, 추가적으로 작물 및 과실에 탄저병을 일으키는 Glomerella cingulata, Colletotrichum lindemuthianum, Colletotrichum gloeosporioides에 대해서도 히노키티올이 생육 억제 효과를 나타내는지를 상기와 같은 방법으로 확인하였다(도 2 및 표 5).

Glomerella cingulata(Ⅰ), Colletotrichum lindemuthianum(Ⅱ), Colletotrichum gloeosporioides(Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ,Ⅶ)에 대한 히노키티올의 EC₅₀값

	(Ⅰ)	(Ⅱ)	(Ⅲ)	(Ⅳ)	(Ⅴ)	(Ⅵ)	(Ⅶ)
KACC No.	40299	42433	40695	43132	43520	40698	48237
EC50 Value	3.68911	5.68542	6.75561	11.99228	4.32745	4.59425	13.67721

그 결과 작물 및 과실에 탄저병을 일으키는 상기 곰팡이 균주들에 대해 모두 우수한 방제 효과를 나타내는 것을 확인하였으며, 특히 사과나 포도 등의 과수에 탄저병을 일으키는 Glomerella cingulata에 대해 가장 낮은 EC₅₀값을 보였다.

상기 실시예들을 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 히노키티올(β-thujaplicin)을 포함한 조성물은 S. Sclerotiorum에 대해 우수한 생장억제 효과를 나타냈으며, 진균의 범위를 확대해 R. solani AG-4, P. capsici, C. coccodes , Stemphylium solani , A. alternata 에서의 항진균 활성을 실험한 결과, 모두 100ppm 이상에서 완벽한 억제율을 보였다. 따라서 상기 히노키티올은 여러 식물병원성 곰팡이들에 대한 항진균용 조성물 및 식물병 방제용 조성물 등으로 유용하게 사용될 수 있음을 알 수 있다.

<3> 히노키티올의 흰가루병 방제 효과

히노키티올이 흰가루병의 방제에 효과가 있음을 확인하기 위하여, 흰가루병이 발병한 오이 잎에 히노키티올을 처리한 후 방제 효과를 평가하는 실험을 수행하였다.

오이는 경북대학교 상주캠퍼스 유리온실에서 반백다다기(제일종묘농산, 한국) 품종을 사용하여 수행하였다. 처리 약제는 99%　히노키티올을 100,000ppm으로 메탄올을 이용하여 원액 제조 후, 이를 증류수로 희석하여 사용하였다. 계면활성제인 Tween20 0.1%를 첨가하여 각각 1,000ppm, 500ppm, 100ppm, 10ppm의 분무용 약제를 조제하였다. 대조군으로는 살균제인 시워내(유효성분 : 5% Flutianil, 동방아그로, 한국)를 5,000배 희석하여 사용하였다.

약제의 살포는 2일 간격으로 총 3회 살포 후, 7일차에 오이 잎에 발생한 흰가루병의 발병 지수를 조사하였다. 발병도는 아래 식을 이용하여 구하였고, 무처리구의 발병도와 비교하여 방제가를 계산하였다.

0 : 발병무

1 : 병반면적율 1~5%

2 : 병반면적율 5.1~20%

3 : 병반면적율 20.1~40%

4 : 병반면적율 40.1% 이상

N : 조사엽수

그 결과, 표 6 에서 보듯이, 약제 처리 후 7일 경과 시, 무처리군에서는 오이흰가루병의 발병도가 40%였으며, 10ppm 처리 시, 53.8%, 100ppm 처리 시 60.2%, 500ppm 처리 시 94.3%, 1,000ppm 처리 시에는 100%의 방제 효과를 가지는 것을 확인할 수 있었다. 본 발명의 히노키티올은 10ppm 농도만으로도 오이흰가루병에 대하여 대조군으로 사용한 살균제에 비해서 훨씬 높은 방제 효과를 가지는 것을 확인하였다.

	히노키티올 (ppm)				시워내 (10ppm)	무처리
	1,000	500	100	10	시워내 (10ppm)	무처리
방제가(%)	100	94.3	60.2	53.8	48.9	0

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다

Claims

히노키티올(hinokitiol)을 유효성분으로 포함하는 식물병 방제용 조성물.
제1항에 있어서,
상기 히노키티올은 편백나무 또는 측백나무로부터 유래한 것을 특징으로 하는 조성물.
제1항에 있어서,
상기 식물병은 식물병원성 곰팡이에 의해 발병되는 것을 특징으로 하는 조성물.
제3항에 있어서,
상기 식물병원성 곰팡이는 Sclerotinia 속(genus), Rhizoctonia 속, Phytophthora 속, Colletotrichum 속, Glomerella 속, Stemphylium 속, Alternaria 속, Botrytis 속 및 Sphaerotheca 속으로 이루어진 군으로부터 선택된 속(genus)에 속하는 곰팡이 균주인 것을 특징으로 하는 조성물.
제3항에 있어서,
상기 식물병원성 곰팡이는 Sclerotinia sclerotiorum , Rhizoctonia solani , Phytophthora capsici , Colletotrichum coccodes , Glomerella Cingulata , Colletotrichum lindemuthianum , Colletotrichum gloeosporioides, Stemphylium solani , Alternaria alternata , Botrytis cinerea 및 Sphaerotheca fusca로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 곰팡이 균주인 것을 특징으로 하는 조성물.
제1항에 있어서,
상기 식물병은 균핵병, 모잘록병, 역병, 탄저병, 점무늬병, 검은곰팡이병, 잿빛곰팡이병 및 흰가루병으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 조성물.
제1항의 조성물을 포함하는 농약 제제.
제1항의 조성물을 식물체 또는 재배 토양에 처리하는 단계를 포함하는 식물병 방제 방법.
제8항에 있어서,
상기 식물병은 균핵병, 모잘록병, 역병, 탄저병, 점무늬병, 검은곰팡이병, 잿빛곰팡이병 및 흰가루병으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 방법.