KR20230133039A - 신규 에마멕틴 배당체 및 이를 포함하는 살충제 조성물 - Google Patents

신규 에마멕틴 배당체 및 이를 포함하는 살충제 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신규 에마멕틴 배당체를 포함하는 살충제 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소나무재선충 방제능 및 수용성이 현저하게 증가된 신규한 에마멕틴 배당체를 포함하는 살충제 조성물 및 이를 이용한 방제방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 에마멕틴 배당체는 해충 방제능 및 수용성이 매우 높을 뿐 아니라, 식물 내 잔류랑도 매우 적어 환경 오염을 최소화하면서도 병충해를 효율적으로 예방 또는 치료할 수 있는 방제용 조성물 개발에 매우 유용하게 활용될 수 있다.

Description

신규 에마멕틴 배당체 및 이를 포함하는 살충제 조성물{Novel emamectin glucoside and insecticide composition containing the same}
본 발명은 신규 에마멕틴 배당체 및 이를 포함하는 살충제 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해충 방제능 및 수용성이 현저하게 증가된 신규한 에마멕틴 배당체를 포함하는 살충제 조성물 및 이를 이용한 방제방법에 관한 것이다.
종래에 많이 사용되었던 살충제로서 카바메이트계 살충제 또는 유기인계 살충제를 들 수 있는데, 이들 살충제는 아세틸콜린에스테라제를 저해하여 효과를 발휘한다. 그런데 이들 살충제를 오래 사용하면서 저항성을 보이는 해충이 나타나 새로운 작용기작의 살충제 개발이 필요하게 되었고, 칼슘이온 통로인 리아노딘(ryanodine, Ry) 수용체 및 염소이온 통로인 γ-아미노부티르산(γ-aminobutyric acid, GABA) 수용체가 해충을 방제하기 위한 새로운 표적으로 대두되었다.
칼슘의 항상성은 특히 근육 수축에 중요한 역할을 하기 때문에, 리아노딘 수용체에 결합하는 살충제는, 해충의 섭식을 저해하고 혼수 상태나 마비를 유발하여 사망에 이르게 한다.
현재까지 리아노딘 수용체에 결합하는 살충제로 시판된 것은 니혼 노햐쿠(Nihon Nohyaku)사가 발견하고 바이엘 크롭 사이언스(Bayer Crop Science)사가 공동 개발한 플루벤다이아미드(flubendiamide, PhoenixTM, TakumiTM, EP 1380209 A1)와 듀퐁(Du Pont)사가 개발한 안트라닐아미드(anthranilamide) 구조의 클로란트라닐리프롤(chlorantraniliprole, RynaxypyrTM, WO 01/070671) 및 사이안트라닐리프롤(cyantraniliprole, CyazypyrTM, WO 04/067528)이 있다.
이들 화합물은 리아노딘 수용체에 결합하여 칼슘 이온통로를 교란시킴으로써 살충 효과를 나타내는 물질로서, 특히 나방류에 대한 살충작용이 강력하다고 알려져 있다.
바이엘(Bayer)사와 듀퐁(Du Pont)사를 포함하여 신젠타(Syngenta)사, 스미토모(Sumitomo)사, 이시하가라 산교 카이샤(Ishihara Sangyo Kaisha)사, 닛산(Nissan)사 등의 회사가 이들의 다양한 유도체를 개발하여 100여 개의 특허가 출원되었으나, 아직까지 시판되는 것은 플루벤다이아미드, 클로란트라닐리프롤 및 사이안트라닐리프롤의 세 종에 불과하다.
한편, GABA 수용체 저해제는 해충의 신경전달물질인 GABA 수용체를 억제(차단)해 신경계의 염소이온 이동을 차단하고, 이로 인해 중추신경계 통제 불능상태로 이어져 결국 사망에 이르게 한다.
GABA 수용체를 억제하는 살충제로 대표적인 것은 페닐피라졸 성분 계열의 피프로닐(fipronil)이다. 이는 개나 고양이 등 애완동물에서 기생하는 벼룩이나 집안의 바퀴벌레 퇴치용으로 사용되거나, 닭 등의 대량사육시 닭 진드기용 살충약제로서 사용된 바 있다. 이는 해충의 GABA 수용체를 억제해 신경계의 염소이온의 이동을 차단함으로써 중추신경계를 통제불능상태로 만들어 진드기와 벼룩 같은 해충을 살멸하는 작용을 하며, 피부의 지방과 털의 모낭에 저장되어 피모에 작용함으로써 장기간에 걸친 살충 효과를 나타낸다.
최근에는 살충제 농약의 개발시 인축 및 환경에 대한 안전성뿐만 아니라 익충인 꿀벌에 대한 안전성도 중요시되고 있다. 듀퐁사에서 개발한 클로란트라닐리프롤은 꿀벌 급성접촉독성이 >4μg/bee(LD50)에 불과하여, 이보다 더 안전한 살충제 개발이 필요한 상황이다. 한편, 살충제 개발에 있어 꿀벌 급성접촉독성과 함께 고려해야할 것이 토양 잔류에 대한 반감기이다. 클로란트라닐리프롤의 토양 중 반감기는 약 180일 정도로 토양에 오랫동안 잔류하여 환경에 대한 위험요소를 안고 있다. 꿀벌에 대한 안정성과 동시에, 토양 잔류 기간도 짧아 환경에 더욱 안전한 살충제 개발이 필요하다.
선충은 모든 흙 속에 존재하며 육안으로 볼 수 있는 것도 있지만, 식물 기생 선충의 경우 대부분 현미경으로 관찰이 가능하다. 선충의 모양은 실같이 가늘고 마디가 없으며, 물이 없는 곳에서 뱀처럼 움직이며 살아간다. 식물 기생선충의 경우 식물의 꽃눈, 잎, 줄기, 뿌리 등 모든 부위에 기생하며, 특히 뿌리 부위에 발생하는 선충의 경우 작물의 생육에 매우 밀접한 영향을 미치는 것으로 보고되고 있다.
뿌리혹선충(Meloidogyne sp.)은 1850년대 영국에서 재배중인 오이 뿌리혹에서 최초로 발견되었으며, 현재 전세계적으로 90종 이상이 보고되어 있다. 뿌리혹선충은 토양에 서식하면서 식물의 뿌리 내부에 기생하며 영양분을 흡수하고 혹(gall)을 형성함으로써, 식물의 수분과 양분의 흡수를 저해시켜 영양결핍 증상을 발생시킨다. 또한, 뿌리혹선충은 주로 노지나 시설재배지의 오이, 수박, 참외, 토마토, 멜론 등의 과채류와 당귀, 더덕, 인삼, 천궁과 같은 약용식물 등 넓은 범위의 경제작물에 큰 피해를 일으키고 있다. 농림축산식품부에 등록된 2011년도 통계자료에 의하면 국내에서 재배되고 있는 채소류의 재배면적(260,507 ha) 중 과채류의 재배면적은 54,012 ha로써, 그 중 약 80%를 차지하는 43,664 ha에서 시설재배가 이루어지고 있다. 최근 시설재배 면적이 증가하여 겨울에도 연작 재배를 함에 따라 아열대 지방에 적응하는 뿌리혹선충의 발생이 증가하여 그 피해가 급증하고 있다.
한편, 소나무재선충(Bursaphelenchus xylophilus)은 소나무재선충병을 일으켜 소나무와 잣나무에 심각한 피해를 입히고 있다. '소나무에이즈'라고도 불리는 이 식물병은 한번 감염되면 치료가 되지 않고 거의 모든 소나무를 고사시킨다. 우리나라의 경우, 남부지방에서는 주로 소나무가 피해를 입고 있고, 중부지방에서는 잣나무가 주로 피해를 입고 있다.
소나무재선충(Bursaphelenchus xylophilus)은 분류학상으로 후생동물아계(Metazoa), 진정후생동물(Eumetazoa), 좌우대칭동물(Bilateria), 의체강동물(Pseudocoelomata), 선충문(Nematoda, Nemata)에 속하는 동물로서 실모양을 하고 있다. 길이는 1㎜도 안되지만, 번식력이 높아 한 쌍이 20일 만에 20만 마리로 늘어날 정도이다. 소나무재선충은 스스로 나무에 침입하거나 나무 사이를 이동할 수 없고, 반드시 매개충을 통해야만 가능하다. 매개충인 솔수염하늘소(Monochamus alternatus) 또는 북방솔수염하늘소(M. saltuarius)는 주로 병든 소나무나 잣나무를 선택해 알을 낳는데, 재선충에 감염된 나무에 낳은 매개충의 알이 봄에 번데기로 될 때 재선충이 주위에 모이게 되고, 매개충이 5월 중순 ~ 7월 하순 동안 우화(羽化)할 때 몸에 붙어 있는 재선충도 함께 이동한다. 목질부를 탈출한 매개충은 건강한 나무의 새로 자란 가지(1~2년생 가지)를 주로 갉아먹으며, 이때 생긴 상처를 통하여 소나무재선충을 감염시킨다. 병든 소나무의 경우, 잎 전체가 갈색으로 변하면서 보통 1년 안에 말라죽고 만다.
1905년 일본에서 처음으로 발병한 소나무재선충병의 원인은 오랜 세월 규명되지 않다가 1970년에 이르러 비로소 원인이 밝혀졌다. 일본은 이 병에 의해 역사적 가치가 높은 조경수를 제외하고는 대부분의 소나무 자생림이 사라졌다. 우리나라의 경우에는 1988년 부산 금정산에서 처음으로 발생하였는데, 초기에는 항공 살포에 의한 매개충 박멸, 감염목의 조기 발견 및 제거, 감염목 주변나무들의 적극적인 수간 주입 등으로 부산 일대에서만 발병할 뿐 잠잠했다. 하지만, 살충제의 항공 살포에 의한 꿀벌 등의 유익충에 대한 피해, 환경오염 등의 이유로 인한 환경단체 중심의 항의 시위 및 국민들의 피해목 이동 등으로 효과적인 방제가 진행되지 못하였고, 결국에는 전국에 걸쳐서 소나무재선충병이 발병하게 되었다.
소나무재선충은 소나무속(Pinus) 뿐만 아니라, 전나무속(Abies), 가문비나무속(Picea), 잎갈나무속(Larix)의 일부 수종 등도 가해하는 것으로 알려져 있다. 경상도, 전라도 및 강릉 지역은 주로 소나무에서 발병되는 반면, 강원도 서부 지역과 경기도에서는 주로 잣나무에서 발병이 되었다. 남부지방과 중부지방의 수목 피해종의 이러한 차이는 소나무재선충을 매개하는 매개충의 차이에 의한 것으로 알려져 있다. 남부지방의 경우, 솔수염하늘소의 밀도가 높고, 중부지방의 경우 북방솔수염하늘소의 밀도가 높은데, 이들 매개충이 선호하는 식물체가 서로 다르기 때문인 것으로 추정되고 있다.
이 식물병을 방제하기 위한 방법으로는, 1) 건전한 나무에 살선충약제의 예방적인 수간 주입, 2) 매개충 방제를 위한 합성 살충제 또는 길항 미생물의 항공 살포, 3) 감염목으로부터 재선충과 매개충을 방제하기 위한 감염목의 파쇄, 연소 및 훈증 등의 방법이 있다. 이 중, 감염목의 파쇄, 연소 및 훈증 방법은 사후적 방제방법으로서, 이미 재선충에 감염된 수목을 처리하는 방법일 뿐 소나무재선충병을 예방하거나, 감염된 소나무를 치료하고 소생시키는 방법이 아니라는데 근원적 문제가 있다. 직접적으로 소나무재선충을 타겟으로 하는 방제법은 살아있는 소나무에 예방약을 수관주입하는 방법밖에 없다. 수관 주사의 경우, 국내에서는 아바멕틴을 많이 사용하고 있다. 아바멕틴(abamectin)은 방선균인 Streptomyces avermitilis에 의해 생산되는 항기생충성 항생물질인 아바멕틴(avermectin)의 혼합물로, 약 80%의 아바멕틴 B1a 및 약 20%의 아바멕틴 B1b로 이루어져있으며, 무척추동물에만 존재하는 특이한 형태의 glutamate-gated chloride channel을 표적으로 하여 염소 이온에 대한 세포질막의 투과도를 높임으로써 살충 효과를 나타낸다. 그러나 아바멕틴은 난용성으로 재선충 방제효율이 낮은 편이다. 현재 사용되고 있는 천연물 유래 신약은 배당체 형태로 존재하는 경우가 많은데, 당은 약제의 수용성 상승과 효능증진 등에 좋은 효과를 나타내는 역할을 하는 것으로 알려져 있다.
한편, 아바멕틴은 방선균 Streptomyces avermitilis 균주가 생산하는 화합물이고, 에마멕틴 벤조에이트는 아바멕틴의 반합성 유도체로서 소나무재선충 예방효과가 우수하여 현재 소나무 재선충 방제약 및 응애류 농약으로 많이 사용되고 있으나, 고독성, 난용성으로 인한 낮은 방제효율, 환경독성, 유기용매사용에 따른 환경 오염 등의 문제점이 있다.
본 발명자는 에마멕틴 벤조에이트의 난용성을 개선하고 방제효율을 높이기 위하여 효소적 방법으로 에머멕틴 배당체를 제조한 다음, 소나무재선충 방제효과를 조사한 결과, 기존 에머멕틴 벤조에이트보다 재선충 방제 효과가 100배 이상 우수한 고활성의 새로운 에마멕틴 배당체를 발굴하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 하기 화학식 1의 신규 에마멕틴 배당체(emamectin glucoside) 또는 이의 농약학적으로 허용가능한 염을 제공하는 것이다:
[화학식 1]
본 발명의 목적은 하기 화학식 1의 에마멕틴 배당체(emamectin glucoside) 또는 이의 농약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는, 살충제 조성물을 제공하는 것이다:
[화학식 1]
본 발명의 다른 목적은 상기 조성물을 식물 또는 토양에 처리하여 해충을 방제하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 살충제 조성물을 적송(Pinus densiflora) 또는 해송(Pinus thunbergii) 재배지에 처리하는 것을 특징으로 하는 소나무재선충병을 예방 또는 치료하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 바실러스 리체니포르미스(B. licheniformis) 균주 유래 당전이 효소(glycosyltransferase)를 사용하여 에마멕틴(emamectin)에 글루 코오스(glucose), 갈락토오스(galactose), 푸코오스(fucose) 및 데옥시-글루코오스(deoxy-glucose)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 당을 추가하는 단계를 포함하는 해충 방제효과가 증진된 하기 화학식 1의 에마멕틴 배당체의 제조방법을 제공하는 것이다.
전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1의 신규 에마멕틴 배당체(emamectin glucoside) 또는 이의 농약학적으로 허용가능한 염을 제공한다:
[화학식 1]
전술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1의 에마멕틴 배당체(emamectin glucoside) 또는 이의 농약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는, 살충제 조성물을 제공한다:
[화학식 1]
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 조성물을 식물 또는 토양에 처리하여 해충을 방제하는 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 살충제 조성물을 적송(Pinus densiflora) 또는 해송(Pinus thunbergii) 재배지에 처리하는 것을 특징으로 하는 소나무재선충병을 예방 또는 치료하는 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 바실러스 리체니포르미스(B. licheniformis) 균주 유래 당전이 효소(glycosyltransferase)를 사용하여 에마멕틴(emamectin)에 글루 코오스(glucose), 갈락토오스(galactose), 푸코오스(fucose) 및 데옥시-글루코오스(deoxy-glucose)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 당을 추가하는 단계를 포함하는 해충 방제효과가 증진된 하기 화학식 1의 에마멕틴 배당체의 제조방법을 제공한다.
청구의 범위 및/또는 명세서에 사용되는 "억제", "감소" 또는 "예방"의 용어 또는 이들 용어의 임의의 변형어는 목적하는 결과를 달성하기 위한 측정가능한 감소 또는 완전한 억제를 포함한다.
청구의 범위 및/또는 명세서에서 "포함하는"의 용어와 함께 사용되는 단수의 용어는 "1종"을 의미할 수 있으나 "1종 이상", "적어도 1종" 및 "1종 또는 그 이상"의 의미와도 일치한다.
청구의 범위에서 "또는"의 용어는 둘 중 어느 하나만을 특정하게 언급하거나 양자가 서로 배제되지 않는 한 "및/또는"을 의미하지만, 명세서에서는 둘 중 어느 하나와 "및/또는"을 나타내는 정의를 뒷받침한다.
본 명세서와 청구의 범위에 사용된 "포함하는(및 "포함한다"와 같은 포함하는의 임의 형태)", "갖는"(및 "갖는다"와 같은 갖는의 임의 형태) 또는 "함유하는(및 "함유한다"와 같은 함유하는의 임의 형태)"이라는 용어는 포괄적 또는 비제한적 의미이며 인용되지 않은 추가의 요소 또는 방법 단계를 배제하지 않는다.
본 명세서에 기재된 화학적 구조물 및 화합물의 개질물 또는 유도체는 본 발명의 방법 및 조성물에 유용한 것으로 사료된다. 유도체를 제조하고 이러한 유도체의 특성을 당업자들에게 공지된 임의의 방법으로 그들의 목적하는 특성에 대해 분석할 수 있다.
특정한 측면에서, "유도체"는 화학적 개질 이전의 바람직한 특성을 여전히 유지하는 화학적으로 개질된 화합물,억제제 또는 자극물을 의미한다. 이러한 유도체는 모분자 상에 하나 이상의 화학적 잔기를 첨가, 제거 또는 치환할 수 있다. 본 명세서에 기재된 화합물과 구조물에서 이루어질 수 있는 개질의 비제한적 예로는 메틸,에틸, 프로필과 같은 저급 알칸, 또는 하이드록시메틸 또는 아미노메틸 그룹과 같은 치환된 저급 알칸; 카복실 그룹 및 카보닐 그룹; 하이드록실; 니트로, 아미노, 아미드 및 아조 그룹; 설페이트, 설포네이트, 설포노, 설프하이드릴, 설포닐, 설폭시도, 포스페이트, 포스포노, 포스포릴 그룹 및 할라이드 치환체의 첨가 또는 제거가 포함된다. 추가의 개질로는 원자 골격의 하나 이상의 원자의 첨가 또는 삭제가 포함될 수 있다.
본 명세서에 논의된 특정한 화합물, 추출물 및 활성 성분에 대한 공지된 등가물 및 미공지된 등가물을 본 발명의 조성물 및 방법에 사용할 수 있다. 등가물은 특정한 화합물, 추출물 및 활성 성분의 대용물로서 사용될 수 있다. 또한 등가물은 본 발명의 방법 및 조성물에 추가하기 위해 사용될 수도 있다. 당업자는 과도한 실험 없이 특정한 화합물, 추출물 및 활성 성분에 허용될 수 있는 공지 및 미공지 등가물을 인식하고 확인할 수 있을 것이다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명은 하기 화학식 1의 신규 에마멕틴 배당체(emamectin glucoside) 또는 이의 농약학적으로 허용가능한 염을 제공한다:
[화학식 1]
또한, 본 발명은 하기 화학식 1의 에마멕틴 배당체(emamectin glucoside) 또는 이의 농약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는, 살충제 조성물을 제공한다:
[화학식 1]
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 화학식 1의 에마멕틴 배당체는 에마멕틴 또는 이의 염과 비교하여 수용성 및 해충 살균 효과가 현저히 향상된 것으로 확인되었다. 또한, 이와 같은 효과는 아바멕틴, 이버멕틴 또는 이들의 배당체와 비교하더라도 현저한 것이었으며, 방제 후 식물 내에 잔류하는 양 또한 현저하게 적어 환경 보호 측면에서도 바람직한 것으로 확인되었다.
본 발명에 있어서, 농약학적으로 허용가능한 염은 금속염, 유기 염기와의 염, 무기산과의 염, 유기산과의 염, 염기성 또는 산성 아미노산과의 염을 포함하는 것으로, 예를 들면 금속염은 나트륨염, 칼륨염 등과 같은 알칼리 금속염, 칼슘염, 마그네슘염, 바륨염 등과 같은 알칼리 토금속염, 알루미늄염 등이 포함될 수 있고, 유기 염기와의 염은 트리메틸아민, 트리에틸아민, 피리딘, 피콜린, 2,6-루티딘, 에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 시클로헥실아민, 디시클로헥실아민, N,N-디벤질에틸렌디아민 등과의 염이 포함될 수 있고, 무기산과의 염은 염산, 브롬화수소산, 질산, 황산, 인산 등과의 염이 포함될 수 있고, 유기산과의 염은 포름산, 아세트산, 트리플루오로아세트산, 프탈산, 푸마르산, 옥살산, 타르타르산, 말레인산, 시트르산, 숙신산, 메탄술폰산, 벤젠술폰산, p-톨루엔술폰산 등과의 염이 포함될 수 있고, 염기성 아미노산과의 염은 알기닌, 라이신, 오르니틴 등과의 염이 포함될 수 있고, 산성 아미노산과의 염은 아스파르트산, 글루탐산 등과의 염이 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 따른 살충제 조성물은 농약학적으로 허용가능한 담체 및/또는 부형제를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명의 조성물에 포함되는 부형제는 농업 분야에서 통상적으로 사용되고 있는 것으로, 예를 들면, 규조토, 소석회 등의 산화물, 인회석 등의 인산염, 석고 등의 황산염, 클레이, 카올린, 벤토나이트, 산성백토, 석영, 실리카 등의 광물질 분말 등의 고체 담체와 충진제, 항응집제, 계면활성제, 유화제, 방부제 등을 추가하여 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 조성물을 식물에 처리하여 활성성분이 신속방출, 서방출, 지연된 방출을 할 수 있도록 당업계에서 공지된 방법을 사용하여 제형화할 수 있다. 제형화를 위해서는 통상적으로 사용하는 계면활성제, 희석제, 분산제, 보조제 등의 첨가제를 활성성분과 배합하여 수화제, 현탁제, 유제, 유탁제, 미탁제, 액제, 분산성 액제, 입상수화제, 입제, 분제, 액상수화제, 수면부상성입제, 정제 등 각종 형태로 제제화하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 살충제 조성물은 예를 들어 직접 분사 가능한 용액, 분말 및 현탁액의 형태 또는 고농축 수성, 유성 또는 다른 현탁액, 분산액, 에멀젼, 유성 분산액, 페이스트, 분진, 흩뿌림 물질 또는 과립제로 제조할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 상기 살충제 조성물은 분사, 분무, 살포, 흩뿌림 또는 붓기에 의해 사용될 수 있다. 사용 형태는 의도한 목적에 의존하는데, 모든 경우에 본 발명에 따른 조성물의 분포가 가능한 한 미세하고 균일하도록 해야 한다.
본 발명의 살충제 조성물은 다양한 형태로 제제화할 수 있다. 상기 제제는 예를 들어 용매 및/또는 담체를 첨가함으로서 제조될 수 있다. 종종, 비활성 첨가제 및 표면-활성 물질, 예를 들어 유화제 또는 분산제를 제제에 혼합한다. 적합한 표면-활성 물질은 방향족 술폰산(예를 들어 리그노술폰산, 페놀-술폰산, 나프탈렌- 및 디부틸나프탈렌술폰산), 지방산, 알킬- 및 알킬아릴설포네이트, 알킬 라우릴 에테르, 지방 알코올 설페이트의 알칼리 금속, 알카라인 토금속, 암모늄염, 설페이트화 헥사-, 헵타- 및 옥타데칸올, 지방 알코올 글리콜 에테르의 염, 설포네이트 나프탈렌 및 이의 유도체, 포름알데히드의 축합물, 나프탈렌 또는 나프탈렌술폰산, 페놀 및 포름알데히드의 축합물, 폴리옥시에틸렌옥틸 페놀 에테르, 에톡실화 이소옥틸-, 옥틸- 또는 노닐페놀, 알킬페닐 또는 트리부틸페닐 폴리글리콜 에테르, 알킬아릴폴리에테르 알코올, 이소트리데실 알코올, 지방 알코올/에틸렌옥사이드 축합물, 에톡실화 피마자유, 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 또는 폴리옥시프로필렌, 라우릴 알코올 폴리글리콜 에테르 아세테이트, 소르비톨 에스테르, 리그닌-술파이트 폐액 또는 메틸셀룰로오스일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
적합한 고형 담체 물질은 원칙적으로, 모두 다공성이고, 농업적으로 허용가능한 담체, 예를 들어 광물토류(예컨대 실리카, 실리카겔, 실리케이트, 활석, 고령토, 석회암, 석회, 초크, 보울, 황토, 점토류, 백운석, 규조토류, 황산칼슘, 황산 마그네슘, 산화마그네슘, 분쇄 합성물질), 비료(예컨대 황산암모늄, 인산암모늄, 질산암모늄, 우레아), 식물성 제품(예컨대 곡물 가루, 나무 껍질 가루, 목분(wood meal) 및 견과 껍질 가루) 또는 셀룰로오스 분말일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 상기 고형 담체는 1종류 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.
본 발명의 살충제 조성물은 식물체 흡수 및 효과를 증진시키기 위하여 확산제 및 침투제, 또는 계면활성제를 추가로 함유할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 조성물은 선충, 응애, 진딧물, 진드기, 벼룩, 이 및 빈대로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상에 살충 효과를 나타내는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 선충은 고구마뿌리혹선충(Meloidogyne incognita), 자바니카뿌리혹선충(Meloidogyne javanica), 당근뿌리혹선충(Meloidogyne hapla), 땅콩뿌리혹선충(Meloidogyne arenaria) 등의 뿌리혹선충(Meloidogyne sp.)속 선충, 소나무재선충(Bursaphelenchus xylophilus), 감자썩이선충(Ditylelenchusdestructor), 마늘줄기선충(Ditylelenchusdipsaci) 등의 줄기구근선충(Ditylelenchus)속 선충, 딸기뿌리썩이선충(Pratylenchuspenetrans), 국화뿌리썩이선충(Pratylenchusfallax), 커피뿌리썩이선충(Pratylenchus cffeae), 차나무뿌리썩이선충(Pratylenchus loosi), 사과뿌리썩이선충(Pratylenchus vulnus) 등의 뿌리썩이선충(Pratylenchus)속 선충, 감자시스트선충(Globodera rostochiensis), 감자흰시스트선충(Globodera pallida) 등의 감자시스트선충(Globodera)속 선충, 콩시스트선충(Heterodera glycines), 사탕무시스트선충(Heterodera shachtoii) 등의 콩시스트선충(Heterodera)속 선충, 벼이삭선충(Aphelenchoides besseyi), 국화잎선충(Aphelenchoides ritzemabosi), 딸기잎선충(Aphelenchoides fragarieae) 등의 잎선충(Aphelenchoides)속 선충, 귀리둥근꼬리선충(Aphelenchus avenae) 등의 둥근꼬리선충(Aphelenchus)속 선충, 바나나뿌리썩이선충(Radopholus similis) 등의 뿌리썩이선충(Radopholus)속 선충, 귤나무선충(Tylenchulus semipenetrans) 등의 감귤선충(Tylenchulus)속 선충, 고구마선충(Rotylenchulus reniformis) 등의 고구마선충(Rotylenchulus)속 선충 등일 수 있고, 바람직하게는 뿌리혹선충 또는 소나무재선충일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 응애는 점박이응애, 사과응애, 차응애, 귤녹응애, 차먼지응애, 녹응애, 긴털이리응애 및 꿀벌응애로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 구현예에 따른 방법에서, 상기 식물은 소나무속, 전나무속, 가문비나무속 또는 잎갈나무속일 수 있고, 바람직하게는 소나무속일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명은 에마멕틴 배당체(emamectin glucoside) 또는 이의 농약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 함유하는 조성물을 식물 또는 토양에 처리하여 해충을 방제하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 상기 식물은 소나무속, 전나무속, 가문비나무속 또는 잎갈나무속일 수 있고, 바람직하게는 소나무속일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 구현예에 따른 방법에서, 상기 조성물의 처리는 수간주입 처리, 토양관주 처리 또는 엽면살포 처리일 수 있고, 바람직하게는 수간주입 처리일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
본 발명은 또한, 당전이 효소(glycosyltransferase)를 사용하여 에마멕틴에 글루코오스(glucose), 갈락토오스(galactose), 푸코오스(fucose) 및 데옥시-글루코오스(deoxy-glucose)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 당을 추가하는 단계를 포함하는 해충 방제효과 및 수용성이 증진된 에마멕틴 배당체의 제조방법을 제공한다.
상기 당전이 효소는 바실러스 리체니포르미스(B. licheniformis) 균주 유래 당전이 효소일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 에마멕틴 배당체는 해충 방제능 및 수용성이 매우 높을 뿐 아니라, 식물 내 잔류랑도 매우 적어 환경 오염을 최소화하면서도 병충해를 효율적으로 예방 또는 치료할 수 있는 방제용 조성물 개발에 매우 유용하게 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에서 실험에 사용한 에마멕틴, 이버멕틴, 아바멕틴 및 이의 배당체들의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 에마멕틴 배당체 및 이버멕틴 배당체의 구조분석을 위한 HPLC 및 LC-MS 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 에마멕틴 배당체의 1H, 13C NMR 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 이버멕틴 배당체의 1H, 13C NMR 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 5는 B. xylophilus. 에 대한 아바멕틴(ABM), 에마멕틴, 이버멕틴, 에마멕틴 배당체(E-Glu) 및 이버멕틴 배당체(I-Glu)의 선충 살균효과를 평가한 결과이다.
도 6은 3년생 소나무를 이용한 에마멕틴 벤조에이트(EB), 아바멕틴(ABM), 아바멕틴 배당체(A-G)와 에마멕틴 배당체(E-G)의 소나무재선충 방제효과를 비교하여 평가한 결과이다.
도 7은 3년생 소나무를 이용한 에마멕틴 벤조에이트(EB), 아바멕틴(ABM), 아바멕틴 배당체(A-G)와 에마멕틴 배당체(E-G)의 소나무재선충 사멸효과를 비교하여 평가한 결과이다.
도 8은 3년생 소나무를 이용한 에마멕틴 벤조에이트(EB), 아바멕틴(ABM), 아바멕틴 배당체(A-G)와 에마멕틴 배당체(E-G)의 소나무 내 잔존량을 비교하여 평가한 결과이다.
도 9는 15년생 소나무를 이용한 field test: Avermectin-Glucoside (A-G) (a), Emamectin-Glucoside (E-G) (b) 의 잔류량을 비교하여 평가한 결과이다.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 이들에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하, 본 실시예에서 사용된 각 화합물의 구조 및 화합물의 명칭을 도 1에 나타내었다.
실시예 1: 에마멕틴 및 이버멕틴 배당체의 제조
1) B. licheniformis의 당화 유전자로부터 당화 효소 발현 정제
B. licheniformis 균주의 당화 유전자 BLC가 cloning된 대장균 E. coli BL21로부터 당화 유전자를 일반적인 대장균 유전자 발현 방법으로 발현하였다. BLC 효소는 soluble 형태로 발현이 잘 되었음을 확인하였다. BLC 효소는 His-tag affinity column chromatography에서 50 mM, 100 mM imidazole에 elution 하여 정제하였다.
2) 에마멕틴 및 이버멕틴의 당화(glycosylation)
A. 에마멕틴의 당화
BLC 효소와 UDP-glucose를 사용하여 당화 반응후 emamectin 과 같은 UV spectrum를 갖는 새로운 peak가 생성되었고, 이 새로운 peak의 MS가 m/z 1048.7 [M+H]+로 관측되어 emamectin glucoside 과 일치하였고, HR-MS에서 m/z 1048.5782 [M+H]+ 이 관측되어 -6.2 mmu error로 calculated 분자량 (m/z 11048.5844 [M+H]+for C55H86NO18)과 일치하여 emamectin glucoside임을 확인하였다(도 2a 내지 2d).
B. 이버멕틴의 당화
같은 방법으로 ivermectin 도 당화 반을시켰다. 당화 반응후 ivermectin 과 같은 UV spectrum를 갖는 새로운 peak가 생성되었고, 이 새로운 peak의 MS가 m/z 1036.0 [M+H]+ 로 관측되어 ivermectin glucoside 과 일치하였고, HR-MS에서 m/z 1059.5497 [M+Na]+이 관측되어 -0.7 mmu error로 calculated 분자량 (m/z 1059.5504 [M+Na]+ for C54H84O19Na)과 일치하여 ivermectin glucoside임을 확인하였다(도 2e 내지 2h).
실시예 2: 배당체의 구조 분석
A. 에마벡틴 배당체
분리 정제된 emamectin glucoside에서 glucose 존재를 확인하기 위하여 CD3OD를 용매로 하여 1H, 13C NMR를 측정하여 glucose의 존재를 확인하고 2D-NMR 를 측정하여 glucose의 결합위치를 결정하였고 최종적으로 1H, 13C NMR data를 assign 하였다 (표 1).
1H-NMR spectrum에서 emamectin glucoside의 1H-NMR spectrum을 emamectin의 1H-NMR spectrum과 비교하면, glucose에 해당하는 proton signal들 관측되었고 특히, 4.45 ppm에서 anomeric proton이 관측되었고, coupling constant가 7.7 Hz로 관측되어 β-configuration으로 glucose가 결합하고 있음을 알 수 있었다. 13C NMR에서도 emamectin glucoside에서 glucose에 해당하는 signal들이 관측되었고 특히, 105.1 ppm에서 anomeric carbon이 관측되었다. emamectin glucoside의 glucose 결합 위치를 결정하기 위하여 2D-NMR (1H-1H COSY, HMQC, HMBC, NOESY)를 측정하였다. HMBC 스펙트럼에서 emamectin glucoside의 glucose의 anomeric proton이 emamectin의 5번 carbon에 long-range coupling 하였고, 역으로 emamectin의 5번 proton이 emamectin glucoside의 glucose의 anomeric carbon 와 long-range coupling 하여 glucose의 C-1가 C-5에 O-glucosylation 하고 있음을 알 수 있었다 (도 3).
따라서, emamectin glucoside는 분자식 C55H85NO18의 emamectin 5-β-D-glucoside 로 규명되어, avermectin 4”-β-D-glucoside 와 다르게 C-5번 위치에 O-glucosylation 되어 있음을 확인하였다.
B. 이버멕틴 배당체
분리 정제된 ivermectin glucoside에서 glucose 위치를 결정하기 위하여 CD3OD를 용매로 하여 1H, 13C NMR, 2D-NMR를 측정하여 assign하였다 (표 1).
1H-NMR spectrum에서 ivermectin glucoside의 1H-NMR spectrum을 ivermectin 의 1H-NMR spectrum과 비교하면, glucose에 해당하는 proton signal들 관측되었고 특히, 4.46 ppm에서 anomeric proton이 관측되었고, coupling constant가 7.60 Hz로 관측되어 -configuration으로 glucose가 결합하고 있음을 알 수 있었다. 13C NMR에서도 ivermectin glucoside의 glucose 에 해당하는 signal들이 관측되었고 특히, 105.6 ppm에서 anomeric carbon 이 관측되었다. ivermectin glucoside의 glucose결합 위치를 결정하기 위하여 2D-NMR (1H-1H COSY, HMQC, HMBC, NOESY)를 측정하였다. HMBC 스펙트럼에서 ivermectin glucoside의 glucose결의 anomeric proton이 ivermectin 의 2번 째 sugar의 4번 째 carbon에 long-range coupling 하였고, 역으로 ivermectin 의 2번 째 sugar의 4번 째 proton이 glucose의 anomeric carbon 와 long-range coupling 하여 glucose의 C-1가 2번째 sugar의 C-4에 O-glucosylation 하고 있음을 알 수 있었다 (도 4).
따라서, ivermectin glucoside는 분자식 C54H84O19의 ivermectin 4”-β-D-glucose 로 규명되어, avermectin 4”-β-D-glucoside 와 같은 위치에 O-glucosylation 되어 있음을 확인하였다.
실시예 3: 선충 살충효과 및 수용성 평가
Emamectin-β-glucoside (E-Glu)의 소나무 재선충 (Bursaphelenchus xylophilus)에 대한 in vitro anti-nematodal activity를 emamectin benzoate, ivermectin glucosdie(I-Glu) 및 abamectin glucoside(A-Glu)와 비교하여 평가하였다. (표 2, 도 5)
E-Glu는 모든 처리 농도에서 emamectin benzoate보다 높은 활성을 보였으며, emamectin benzoate보다 11.4배 낮은 농도에서 50%의 살충효과를 나타내었다(표 2, 도 5). 반면, ivermectin-glucoside (I-Glu)는 ivermectin 보다 6.4 배 낮은 농도에서 50%의 살충효과를 나타내었으며, E-Glu 와 A-Glu 보다 낮은 활성을 보였다. 결과적으로, E-Glu는 A-Glu 와 비슷한 IC50 값을 보인 반면 I-Glu 보다 1.5배 좋았다.
각 배당체의 수용성을 조사한 결과 (표 3), E-Glu 와 I-Glu는 각각 emamectin benzoate 와 ivermectin 보다 7.8, 2.1배의 수용성 증가를 보였다. 재선충 살충효과에서처럼 E-Glu가 I-Glu 보다 높은 수용성 증가를 보였다. 결과적으로, E-Glu은 A-Glu 보다 수용성이 3.5배 높았고, I-Glu 보다 41.9배 좋았다.
배당체의 in vitro 재선충 살충효과 와 수용성 결과를 비교 요약하면, 3개 aglycone (Abamectin, emamectin benzoate, ivermectin)에 대하여 배당체를 만듦으로서 in vitro 살충효과 와 수용성의 개선되었는데, 물질마다 그 향상 정도가 달랐고, 이에따라 최종 활성과 수용성에서 차이가 있었다. A-Glu이 in vitro 살충효과 와 수용성에서 각각 42.3, 30.2 배의 가장 높은 증가율을 보였으나, 최종적으로 3개의 배당체를 비교해보면, E-Glu는 A-Glu와 비교하여 재선충에 대한 IC50는 비슷하였으나, 수용성은 3.5배 높았고, I-Glu와 비교하여 IC50는 1.5배 높았고, 수용성은 41.9배 증가하였다. 즉, E-G가 전체적으로 가장 좋은 효과를 보였다.
실시예 4: 소나무 재선충 방제 효과 (3년생 소나무 pot 시험)
a) 소나무 재선충 방제 효과
Avermectin glucoside (A-G), emamectin glucoside (E-G)에 대하여 3년생 소나무 Pinus densiflora를 이용한 in vivo에서 소나무 재선충병에 대한 방제효과를 조사하였다. 비교실험을 위해 abamectin (ABM), emamectin benzoate (EB)의 효과도 조사하였다.
시료는 20% DMSO, 20% propylene glycol monomethyl ether, 50% propylene glycol, 10% Tween 20으로 구성된 용액에 용해시켰다. 전동 드릴을 이용하여 소나무 줄기 아래에서 5 cm 부근에 45º 각도로 천공한 뒤 시료를 200 uL를 주입하였다. 각 시료 마다 소나무 10주 또는 5주씩 처리하였다. 시료 주입 7일 후에 소나무 줄기 아래에서 10 cm 부근에 45º 각도로 천공하여 소나무 재선충 Bursaphelenchus xylophilus 2,000마리를 접종하였다. 재선충 접종 6주 후에 고사된 묘목 수와 살아있는 묘목 수를 평가하였다.
이에 대한 결과를 도 6에 나타내었다.
positive control로 아바멕틴(ABM) 과 에마멕틴 벤조에이트(EB) 처리시 모두 1X 농도에서 100% 방제 효과를 나타냈고, 1/3X 처리시 방제효과가 20%이하로 감소하였다. A-G는 1/100X 농도까지는 거이 100% 방제 효과를 보였으나, 1/300X에서는 40%로 감소하엿고, 1/1000X 처리시 20%이하로 감소하였다. 그러나, E-G는 1/1000X 농도까지 90%이상의 방제효과를 유지하였고, 1/3000X에서 20%로 감소하였다. 이러한 결과로부터 E-G는 A-G 보다 10배 이상의 소나무 재선충 방제효과가 있음을 알 수 있었다.
b) 재선충 사멸 효과
E-G는 A-G 보다 10배 이상의 소나무 재선충 방제효과가 있음을 검증하기 위하여, 소나무내에 잔존해 있는 재선충 갯수를 조사하여 재선충 사멸효과를 조사하였다.
묘목 평가후에 각 소나무 줄기 제일 아래 부분 1.25 g과 중간 부분 1.25 g을 채취하여 분쇄하였다. 총 2.5 g의 소나무 조각을 거즈가 부착된 50 mL 튜브에 넣고 증류수 40 mL을 가해 상온에서 24시간 추출 후 거즈와 조각을 제거하였다. 추출된 재선충을 12시간동안 침전시키고 10 mL까지 농축한 후 광학현미경으로 재선충 수를 확인하였다.
이에 대한 결과를 도 7에 나타내었다.
positive control로 아바멕틴(ABM) 과 에마멕틴 벤조에이트(EB) 처리시 모두 1X 농도에서 재선충이 거이 존재하지 않았고, 1/3X, 0.1처리시 무처리와 비슷하였다. A-G는 1/100X 농도까지 재선충이 거이 존재하지 않았고, 1/300X부터 존재하기 시작하여 1/1000X에서는 무처리와 비슷하였다. 그러나, E-G는 1/1000X 농도까지 재선충이 거이 존재하지 않았고, 1/3000X에서 존재하였다. 이러한 결과로부터 소나무 pot 시험에서 E-G는 A-G 보다 10배 이상의 재선충 살충효과가 있음을 알 수 있었다. 이러한 결과는 소나무 재선충 방제 효과와 일치하는 것으로 E-G는 A-G 보다 10배 이상의 소나무 재선충 방제효과는 E-G는 A-G 보다 10배 높은 재선충 살충효과에 의해서 나타난 것임 증명하는 것이다.
c) 소나무내 약제 잔류량 조사
E-G이 A-G보다 강력한 소나무 재선충 방제효과와 재선충 살충효과를 보이는 것이, A-G보다 높은 수용성으로 인하여 소나무 줄기 가지에 잔류량이 많기 때문인지 아니면 E-G 자체의 specific activity가 높기 때문인지 조사하기 위하여 줄기와 가지에 잔존하는 E-G 와 A-G의 잔존량을 조사하였다.
전동 드릴을 이용하여 소나무 줄기 아래에서 5 cm 부근에 45º 각도로 천공한 뒤 시료를 200 mL를 주입하였다. 각 시료 마다 소나무 3주씩 처리하였다. 시료 주입 7일 후에 소나무 줄기 중간 부분과 아래에서부터 첫 번째 가지를 채취하여 분쇄한 뒤 말렸다. 말린 줄기와 가지 각각 2.5 g씩 취하여 acetonitrile 50 mL 첨가하여 2일간 추출하였다. 추출액을 말린 후, 포화 NaCl 용액 25 mL, 증류수 50 mL을 가하고 dichloromethane 50 mL, 25 mL로 2회 분배 회수하여 농축하였다. 이를 dichloromethane 5 mL에 용해한 후 0.5 mL를 SPE (NH2, 1g) 컬럼에 로딩한 후 dichloromethane 6 mL로 세척 후 dichloromethane:methanol (1:1, v/v) 3 mL로 용출하였다. 용출한 용액을 말린 후 methanol 100 uL에 용해하여 10 uL를 LC-MS/MS에 주입하여 함유량을 정량 분석하였다.
이에 대한 결과를 도 8에 나타내었다.
시료를 소나무에 주입 7일 후에 줄기와 가지에 잔존에 있는 약제의 함량을 정량분석한 결과, 아바멕틴(ABM) 과 에마멕틴 벤조에이트(EB)는 같은 농도로 투여시 줄기와 가지에서 비슷한 농도로 존재함을 알 수 있었다. 흥미롭게도 A-G 와 E-G도 마찬가지로 비슷한 농도로 존재함을 알 수 있었다. 이러한 결과는 같은 농도로 투여시 소나무 내에서 E-G가 A-G 과 같은 농도로 분포함을 나타내는 것으로, E-G가 A-G가 같은 농도로 존재함에도 불구하고 E-G는 A-G 보다 10배 이상의 소나무 재선충 살충효과 와 방제효과가 나타난 다는 것은 E-G가 A-G 보다 specific activity가 10배 강하기 때문임을 증명하는 것이다.
실시예 5: 소나무 재선충 방제 효과 (15년생 소나무 field 시험)
a) 방제 효과
15년생 소나무를 이용하여 Emamectin glucoside (E-Glu)의 소나무 재선충 방제효능을 emamectin benzoate, abamectin, abamectin glucoside(A-Glu)와 비교 조사하였다(표 4).
시료당 15주이상 소나무에 수간 주사하였으며, emamectin benzoate, abamectin는 현재 시판되고 있는 한얼과 선문 제품도 비교구로 사용하였다. A-Glu는 시판되고 있는 제품의 농도 (1.8%)보다 10, 50 배 낮은 농도로 투여하였고, E-Glu는 시판되고 있는 제품의 농도 (2.15%)보다 10, 50, 100 배 낮은 농도로 투여하였다.
그 결과, negative control로 재선충 (nematode)만 처리한 30주 소나무중 18주가 죽어서 60%의 피해주율을 보였다(표 4). positive control로 abamectin (선문) 제품은 30주중 1주만 죽어서 94.5%의 방제가를 보였고, emamectin benzoate(한얼) 제품은 15주 모두 살아서 100% 방제가를 보였다. 한편, 본 연구팀이 formulation한 abamectin은 15주중 3주가 죽어서 66.7%, emamectin benzoate는 15주 모두 살아서 100%의 방제가를 보였다.
A-G는 10, 50 배 낮은 농도에서 처리시 각각 4주, 3주가 죽어서 55.5, 66.7 %의 방제가를 보인 반면, E-G는 10, 50, 100 배 낮은 농도에서 처리시 각각 1주, 0주, 0주가 죽어서 88.8, 100, 100 %의 높은 방제가를 보였다.
결론적으로, A-G는 abamectin보다 50배 낮은 농도에서 66.7%의 방제가, E-G는 emamectin보다 10, 100배 낮은 농도에서 각각 88.8, 100%의 방제가 보였으므로, 1/50X A-G 와 1/10X E-G이 효능이 같다고 가정하더라도, emamectin glucoside가 abamectin glucoside 보다 최소 10배 이상 재선충 방제효능을 증가시켰다. 이는 Pot 시험결과와 일치하는 결과이다.
b). Emamectin glucoside의 소나무 잔류량 조사
E-Glu이 A-Glu보다 강력한 소나무 재선충 방제효과를 보이는 것이, A-G보다 높은 수용성으로 인하여 소나무 줄기 가지에 잔류량이 많기 때문인지 아니면 E-G 자체의 specific activity가 높기 때문인지 조사하기 위하여 줄기와 가지에 잔존하는 E-G 와 A-G의 잔존량을 조사하였다. 시료를 수간 주사후 50, 100, 150, 200일째 줄기와 첫 번째 가지에 잔존하는 E-G 와 A-G의 잔존량을 LC-MS/MS로 정량 분석하였다(도 9).
그 결과, 거의 모든 채취일에서 1/10X(0.18%) A-G 와 1/50X (0.043%) E-G 가 비슷한 잔존량을 보였고, 또한 1/50X (0.036%) A-G 와 1/100X (0.0215%) E-G의 잔존량이 비슷하였다. 1/50X (0.036%) A-G 보다 1/100X (0.0215%) E-G이 최소 10배이상 효능이 좋았기 때문에, 이는 E-G가 A-G보다 재선충 방제 소나무 시험에서 specific activity가 10배 이상 크다는 것을 나타낸다. 이는 Pot 시험 결과와 일치하는 것이다.
본 발명에 따른 에마멕틴 배당체는 해충 방제능 및 수용성이 매우 높을 뿐 아니라, 식물 내 잔류랑도 매우 적어 환경 오염을 최소화하면서도 병충해를 효율적으로 예방 또는 치료할 수 있는 방제용 조성물 개발에 매우 유용하게 활용될 수 있어 산업상 이용가능성이 높다.

Claims (12)

  1. 하기 화학식 1의 신규 에마멕틴 배당체(emamectin glucoside) 또는 이의 농약학적으로 허용가능한 염:
    [화학식 1]

  2. 하기 화학식 1의 에마멕틴 배당체(emamectin glucoside) 또는 이의 농약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는, 살충제 조성물:
    [화학식 1]

  3. 제2항에 있어서, 상기 조성물은 선충, 응애, 진딧물, 진드기, 벼룩, 이 및 빈대로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상에 살충 효과를 나타내는 것을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 선충은 뿌리혹선충(Meloidogyne sp.)속 선충, 줄기구근선충(Ditylelenchus)속 선충, 뿌리썩이선충(Pratylenchus)속 선충, 감자시스트선충(Globodera)속 선충, 콩시스트선충(Heterodera)속 선충, 잎선충(Aphelenchoides)속 선충, 둥근꼬리선충(Aphelenchus)속 선충, 뿌리썩이선충(Radopholus)속 선충, 감귤선충(Tylenchulus)속 선충 및 고구마선충(Rotylenchulus)속 선충으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 줄기구근선충속 선충은 소나무재선충(Bursaphelenchus xylophilus), 감자썩이선충(Ditylelenchusdestructor) 또는 마늘줄기선충(Ditylelenchusdipsaci)인 것을 특징으로 하는 조성물.
  6. 제3항에 있어서, 상기 응애는 점박이응애, 사과응애, 차응애, 귤녹응애, 차먼지응애, 녹응애, 긴털이리응애 및 꿀벌응애로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  7. 제2항에 있어서, 상기 조성물이 현탁제, 유제, 액제, 수화제, 과립수화제, 입제, 분제, 정제 및 팩제 중에서 선택되는 어느 하나의 제형을 갖는 것을 특징으로 하는 조성물.
  8. 제2항에 따른 조성물을 식물 또는 토양에 처리하여 해충을 방제하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 식물은 소나무속, 전나무속, 가문비나무속 또는 잎갈나무속 식물인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 조성물의 처리는 수관주사 처리, 토양관주 처리 또는 엽면살포 처리인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제2항에 따른 살충제 조성물을 적송(Pinus densiflora) 또는 해송(Pinus thunbergii) 재배지에 처리하는 것을 특징으로 하는 소나무재선충병을 예방 또는 치료하는 방법.
  12. 바실러스 리체니포르미스(B. licheniformis) 균주 유래 당전이 효소(glycosyltransferase)를 사용하여 에마멕틴(emamectin)에 글루 코오스(glucose), 갈락토오스(galactose), 푸코오스(fucose) 및 데옥시-글루코오스(deoxy-glucose)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 당을 추가하는 단계를 포함하는 해충 방제효과가 증진된 하기 화학식 1의 에마멕틴 배당체의 제조방법.
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CN1915016B (zh) * 1995-11-08 2010-12-22 默沙东公司 农药制剂
MXPA04002176A (es) * 2001-09-07 2004-06-29 Syngenta Participations Ag Sistemas surfactantes para compuestos agricolamente activos.
WO2015120786A1 (zh) * 2014-02-14 2015-08-20 南京善为生物科技有限公司 一种环境友好型甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的制剂及其制备方法
US10321683B2 (en) * 2014-06-30 2019-06-18 Nissan Chemical Industries, Ltd. Insecticidal, miticidal, nematicidal, molluscicidal, microbicidal, or bactericidal composition and method for controlling pest
CN107344954B (zh) * 2017-08-07 2020-08-11 河北蓝泰化工科技有限公司 增效型甲氨基阿维菌素b1或b2的盐及制备方法和应用

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