WO1998006267A1 - Method and immobilizate for the control of plant pests - Google Patents

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WO1998006267A1
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outer shell
seed
nutrient medium
immobilisat
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Jürgen Engelhardt
Wolfgang Koch
Jörn-Bernd PANNEK
Klaus-Dieter Vorlop
Arant Vallabhbha Patel
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Wolff Walsrode Ag
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N63/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing microorganisms, viruses, microbial fungi, animals or substances produced by, or obtained from, microorganisms, viruses, microbial fungi or animals, e.g. enzymes or fermentates
    • A01N63/30Microbial fungi; Substances produced thereby or obtained therefrom
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N63/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing microorganisms, viruses, microbial fungi, animals or substances produced by, or obtained from, microorganisms, viruses, microbial fungi or animals, e.g. enzymes or fermentates
    • A01N63/20Bacteria; Substances produced thereby or obtained therefrom
    • A01N63/27Pseudomonas

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling plant pests by introducing microorganisms which destroy the plant pests into a networked support structure in contact with a plant or plant seeds.
  • the invention further relates to an immobilizate for biological pest control
  • Enzymes have been known for a long time.
  • a wide variety of polyelectrolyte systems have been proposed for immobilization.
  • With low molecular weight crosslinking partners, such as Ca ions for example, completely crosslinked spheres can be produced from alginate, which immobilize the microorganisms in the crosslinked structure.
  • Hollow spheres are also known To produce, for example, surround a liquid core, which may contain the crosslinking partner. It is also known to manufacture a membrane by interfacial polymerization of an oil-in-water or water-in-oil emulsion, in which the aqueous phase with a first polymerization partner and the oil phase is provided with a second polymerization partner, so that a membrane is formed at the interfaces
  • the invention is based on the problem of finding a way for a practical application of biological pesticides despite the existing problems.
  • a method of the type mentioned at the outset is characterized according to the invention in that the microorganisms are enclosed within a crosslinked outer shell together with a nutrient medium and in that the outer shell is designed such that the microorganisms first grow inside the outer shell and then escape to the outside.
  • the microorganisms are thus immobilized in a hollow structure, preferably a hollow sphere, a nutrient medium for the microorganisms being enclosed within the hollow structure with the microorganisms.
  • the immobilisate acts as a reactor for the multiplication of the microorganisms.
  • the microorganisms can form a stable and viable culture before they have formed so much biomass that they emerge from the outer shell, for example by destroying the outer shell by the pressure generated by the increasing biomass, or preferably by growing out through the Outer shell through.
  • only a small initial concentration of microorganisms is enclosed with the nutrient medium and the outer shell is designed in such a way that it emerges from the outer shell only after the microorganisms have multiplied by at least a factor of 100.
  • the method according to the invention is therefore based on the fact that the introduction of sufficient biomass for pest control purposes, which was hitherto regarded as critical, does not take place in that the microorganisms are at a higher level
  • the microorganisms immobilized in numerous very small beads may be expedient to enclose the microorganisms immobilized in numerous very small beads to form a cross-linked carrier structure within the outer shell.
  • This is particularly advantageous if at least one seed is also enclosed in the outer casing.
  • a system is created that prevents the infestation of seeds with pests.
  • the beads can be attached to the seed and then enclosed together with the nutrient medium in the outer shell.
  • Beads are formed so small (of the order of 50 ⁇ m in diameter) that the interaction with the nutrient medium is not hindered.
  • the seed can preferably be pearlized with the outer shell by soaking the seed with a first, preferably low molecular weight crosslinking partner for the outer shell and then surrounding it together with the microorganisms with a second crosslinking partner
  • moisturizer in the immobilisate in addition to the microorganisms and the nutrient medium
  • an immobilizate for biological pest control consists, according to the invention, of a cross-linked outer shell in which microorganisms are enclosed together with a nutrient medium
  • the immobilizate can additionally contain at least one seed
  • the microorganisms can be enclosed within the crosslinked outer shell within a multiplicity of spheres from a crosslinked carrier structure.
  • the spheres can adhere to the seed
  • the outer shell can be formed directly on the seed with the microorganisms adhering to it and an adhering nutrient medium
  • the outer shell is preferably formed from at least one polyelectrolyte
  • Particularly suitable polyelectrolytes are alginates because of the mild crosslinking conditions, in particular with Ca ions, preferably in the form of CaCl2 or celluloses, for example carboxyalkyl celluloses, in particular carboxymethyl celluloses, or cellulose ethers containing sulfoalkyl groups, in particular a sulfoalkyl cellulose, preferably sulfoethyl cellulose
  • SEC Sulfoethyl ether
  • SPC sulfopropyl ether
  • mixed celluloses such as hydropropylsulfoalkyl celluloses (e.g. HPSEC, HPSPC), hydroxyethyl alkyl celluloses (e.g. HESEC, HESPC) and carboxymethylsulfoalkyl celluloses (e.g. CMSEC, CMSPC)
  • HPSEC hydropropylsulfoalkyl celluloses
  • HPSEC HPSEC
  • HPSPC hydroxyethyl alkyl celluloses
  • HESEC hydroxyethyl alkyl celluloses
  • HESPC hydroxyethyl alkyl celluloses
  • CMSEC carboxymethylsulfoalkyl celluloses
  • PDMDAAC polydimethyldiallylammonium chloride
  • Alginate is preferably used for the formation of the small spheres enclosing the microorganisms within the crosslinked outer shell.
  • immobilization systems such as carrageenan, polyvinyl alcohol, etc., can also be used
  • alginate or sulfoethyl cellulose has the advantage of being at least largely biodegradable
  • the included nutrient medium naturally depends on the included microorganisms.
  • fungal cultures such as Hirsutella rhossi ensis
  • maize flour or corn glue is particularly suitable, preferably with the addition of a small amount of yeast concentrate
  • Diatomaceous earth, bentonite, polyacrylate, Seramis or the like can be used as moisture stabilizers
  • the dropping time was 1 hour and 32 minutes.
  • the balls were left in the solution for 15 minutes for post-crosslinking.
  • the balls could then be sieved and washed with deionized autoclaved water.
  • the balls can be dried under a sterile bench and stored in a dry state, but also several in the fresh state Stored for days in autoclaved tap water at 6 ° C.
  • the diameter of the balls was 1.3 to 1.4 mm
  • the spheres formed are hollow spheres, since the PDMDAAC solution can only penetrate the SEC solution to a certain degree and the further penetration is prevented by the networked SEC outer shell
  • Figures IA, 1B a first embodiment of an arrangement of microorganisms with a nutrient medium and a seed in a cross-linked outer shell in the state of manufacture and after growing out by propagation
  • FIG. 1 2A 2A representations according to FIG. 1 for a second exemplary embodiment of an arrangement according to FIG. 1
  • Figures 3A 3B representations according to Figure 1 for an arrangement of microorganisms with a nutrient medium within a shell free of microorganisms
  • FIGS. 4A, 4B representations according to FIG. 3 for an arrangement in which microorganisms are located within the networked envelope surrounding a nutrient medium.
  • FIG. 1A shows an immobilizate with a crosslinked outer shell in the form of a thin membrane 1.
  • Microorganisms 2 which move in a nutrient medium 3 are enclosed in the membrane 1.
  • a seed 4 which is protected against pests by the microorganisms 2.
  • the microorganisms can be present in the nutrient medium 3 as such or in a pre-immobilized form.
  • the pre-immobilized form can be carried out by enclosing the microorganisms in a small bead, the inclusion in a Ca-alginate solid sphere preferably being considered.
  • FIG. 1B shows the multiplication of the microorganisms 2 which are stimulated to strong growth due to the nutrient medium 3 and which are removed by the membrane 1. grow, so that considerable amounts of biomass also arise outside the membrane 1
  • FIG. 2A shows an arrangement in which an outer shell 1 ′ is formed by a networked medium in which the microorganisms 2 are located in the core area of the
  • Outer shell 1 'contains the seed 4 and the nutrient medium 3 which surrounds the seed 4 as a thin layer
  • the microorganisms 2 also grow out of the outer casing 1 'in the manner shown in FIG. 2B
  • Figure 3A shows an arrangement with a stable outer shell 1 ", which is free of microorganisms in the illustrated embodiment. Inside the outer shell 1" is the nutrient medium 3 with the microorganisms 2. Here, too, the microorganisms 2 grow out through the outer shell 1 ", as this shows Figure 3B
  • the microorganisms 2 are immobilized within the networked outer shell 1 ", which otherwise corresponds to the outer shell 1" according to FIG. 3A.
  • the nutrient medium 3 In the core of the outer casing 1 ′′ is the nutrient medium 3, by which the microorganisms 2 are stimulated to grow strongly and grow out of the outer casing 1 ′′ according to FIG. 4B
  • a strong growth of the microorganisms 2 is initiated within the immobilizate, so that a large amount of biomass is already present before the microorganisms grow out of the immobilisate, so that the microorganisms 2 are far more sensitive to toxic or mechanical influences from the outside are better protected than would be the case with microorganisms freely applied to a plant or a seed

Abstract

In order to control plant pests using plant-pest destroying microorganisms, the microorganisms are enclosed in an external cross-linked sheath with a nutrient medium, the external sheath being so designed that it is destroyed or becomes permeable because of the pressure of the multiplying microorganisms inside.

Description

Verfahren und Immobilisat zur Bekämpfung von PflanzenschädlingenProcess and immobilizate for controlling plant pests
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bekämpfung von Pflanzenschädlingen durch Einbringen von die Pflanzenschädlinge zerstörenden Mikroorganismen in einer ver- netzten Tragerstruktur in Kontakt mit einer Pflanze bzw Pflanzensamen Die Erfindung betrifft ferner ein Immobilisat zur biologischen SchädlingsbekämpfungThe invention relates to a method for controlling plant pests by introducing microorganisms which destroy the plant pests into a networked support structure in contact with a plant or plant seeds. The invention further relates to an immobilizate for biological pest control
Da die Verwendung der bisher üblichen chemischen Pflanzenschutzmittel aus Gründen des Umwelt- und Gewasserschutzes reduziert werden muß bzw untersagt wird, ist versucht worden, biologische Schädlingsbekämpfungsmittel einzusetzen So ist es beispielsweise bekannt, die Zuckernibernnematoden Heterodera schachtii mit nema- tophagen Pilzen wie
Figure imgf000003_0001
zu bekämpfen
Since the use of the hitherto common chemical pesticides has to be reduced or prohibited for reasons of environmental protection and water protection, attempts have been made to use biological pesticides. For example, it is known to use the nematoderma nematodes Heterodera schachtii with nematophage fungi such as
Figure imgf000003_0001
to fight
Um eine kontrollierte Dosierung der biologisch wirksamen Mikroorganismen zu er- möglichen und deren Stabilität im Boden zu verbessern, ist bereits vorgeschlagen worden, die Mikroorganismen in vernetzten Strukturen zu immobilisieren (Jahresbericht 1995 der Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL), Seite 90 unterIn order to enable controlled dosing of the biologically active microorganisms and to improve their stability in the soil, it has already been proposed to immobilize the microorganisms in networked structures (1995 Annual Report of the Federal Research Center for Agriculture (FAL), page 90 below)
1 1)1 1)
Immobilisierungsverfahren für Mikroorganismen, einschließlich Zellen, und fürImmobilization methods for microorganisms, including cells, and for
Enzyme sind seit längerer Zeit bekannt Für die Immobilisierung sind dabei verschiedenste Polyelektrolytsysteme vorgeschlagen worden Mit niedermolekularen Vernetzungspartnern, wie beispielsweise Ca-Ionen, lassen sich beispielsweise vollständig vernetzte Kugeln aus Alginat herstellen, die die Mikroorganismen in der vernetzten Struktur immobilisieren Es ist ferner bekannt, auch Hohlkugeln herzustellen, die beispielsweise einen flussigen Kern umgeben, der den Vernetzungspartner beinhalten kann Bekannt ist ferner die Herstellung einer Membran durch Grenzflachenpolymeπ- sation einer Ol-in- Wasser- oder Wasser-in-Ol-Emulsion, bei der die wäßrige Phase mit einem ersten Polymerisationspartner und die Olphase mit einem zweiten Polymeπ- sationspartner versehen wird, so daß sich an den Grenzflachen eine Membran durchEnzymes have been known for a long time. A wide variety of polyelectrolyte systems have been proposed for immobilization. With low molecular weight crosslinking partners, such as Ca ions, for example, completely crosslinked spheres can be produced from alginate, which immobilize the microorganisms in the crosslinked structure. Hollow spheres are also known To produce, for example, surround a liquid core, which may contain the crosslinking partner. It is also known to manufacture a membrane by interfacial polymerization of an oil-in-water or water-in-oil emulsion, in which the aqueous phase with a first polymerization partner and the oil phase is provided with a second polymerization partner, so that a membrane is formed at the interfaces
Copolymerisation der beiden Polymerisationspartner bildet US 5,358,836 offenbart Pflanzenschutzmittel, die aus immobilisierten Pilzen, Bakterien und Nematoden bestehen. Als Immobilisierungsmatritzen sind Alginat und Stärke erwähnt. Um die immobilisierten Wirkmittel vor einem vorzeitigen Austrocknen zu bewahren, wird vorgeschlagen, ein eine Emulsion invertierendes Öl, wie beispielsweise Paraffinöl mit einem Adsorber für das Öl, wie beispielsweise Silica, dem Immobilisat hinzuzufügen, um die Verdunstung von Wasser aus dem Immobilisat zu verlangsamen.Copolymerization of the two polymerization partners forms US 5,358,836 discloses crop protection agents which consist of immobilized fungi, bacteria and nematodes. Alginate and starch are mentioned as immobilization matrices. In order to prevent the immobilized active agents from drying out prematurely, it is proposed to add an emulsion inverting oil, such as, for example, paraffin oil with an adsorber for the oil, such as silica, to the immobilizate in order to slow the evaporation of water from the immobilisate.
Es hat sich gezeigt, daß die Immobilisierung von potentiell biologisch wirksamen Mikroorganismen an Pflanzen nicht den gewünschten Wirkungsgrad erreichen ließ, so daß eine praktische Anwendung nicht in Betracht gezogen werden konnte. Die Wechselwirkung zwischen den Mikroorganismen und den Schädlingen ist durch die Immobilisierung zu stark herabgesetzt.It has been shown that the immobilization of potentially biologically active microorganisms on plants could not achieve the desired efficiency, so that a practical application could not be considered. The interaction between the microorganisms and the pests is reduced too much by the immobilization.
Der Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, trotz der bestehenden Probleme einen Weg für eine praktikable Anwendung biologischer Schädlingsbekämpfungsmittel zu finden.The invention is based on the problem of finding a way for a practical application of biological pesticides despite the existing problems.
Ausgehend von dieser Problemstellung ist ein Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroorganismen innerhalb einer vernetzten Außenhülle zusammen mit einem Nährmedium eingeschlossen werden und daß die Außenhülle so ausgebildet wird, daß die Mikroorganismen zunächst innerhalb der Außenhülle wachsen und dann nach außen gelangen.Based on this problem, a method of the type mentioned at the outset is characterized according to the invention in that the microorganisms are enclosed within a crosslinked outer shell together with a nutrient medium and in that the outer shell is designed such that the microorganisms first grow inside the outer shell and then escape to the outside.
Erfindungsgemäß werden die Mikroorganismen somit in einer hohlen Struktur, vorzugsweise einer Hohlkugel, immobilisiert, wobei innerhalb der hohlen Struktur mit den Mikroorganismen ein Nährmedium für die Mikroorganismen eingeschlossen wird. Das Immobilisat wirkt dabei als Reaktor für die Vermehrung der Mikroorganismen. Innerhalb dieses Reaktors können die Mikroorganismen eine stabile und lebensfähige Kultur ausbilden, bevor sie so viel Biomasse gebildet haben, daß sie aus der Außenhülle austreten, beispielsweise durch Zerstörung der Außenhülle durch den sich durch die sich vermehrende Biomasse ausbildenden Druck, oder vorzugsweise durch Auswachsen durch die Außenhülle hindurch. In einer bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit dem Nährmedium eine nur geringe Anfangskonzentration an Mikroorganismen eingeschlossen und die Außenhülle so ausgebildet, daß das Austreten aus der Außenhülle erst nach einer Vermehrung der Mikroorganismen um wenigstens den Faktor 100 erfolgt.According to the invention, the microorganisms are thus immobilized in a hollow structure, preferably a hollow sphere, a nutrient medium for the microorganisms being enclosed within the hollow structure with the microorganisms. The immobilisate acts as a reactor for the multiplication of the microorganisms. Within this reactor, the microorganisms can form a stable and viable culture before they have formed so much biomass that they emerge from the outer shell, for example by destroying the outer shell by the pressure generated by the increasing biomass, or preferably by growing out through the Outer shell through. In a preferred embodiment of the method according to the invention, only a small initial concentration of microorganisms is enclosed with the nutrient medium and the outer shell is designed in such a way that it emerges from the outer shell only after the microorganisms have multiplied by at least a factor of 100.
Auf diese Weise ist es möglich, die biologische Schädlingsbekämpfung wirksam und kostengünstig zu gestalten, da eine teure Fermentierung der Mikroorganismen im größeren Maßstab entfallen und durch die Fermentierung innerhalb des Immobilisats am Einsatzort ersetzt werden kannIn this way it is possible to make the biological pest control effective and inexpensive, since there is no need for expensive fermentation of the microorganisms on a larger scale and it can be replaced by fermentation within the immobilized product at the place of use
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht somit darauf, daß die bisher als kritisch angesehene Einbringung einer ausreichenden Biomasse für die Zwecke der Schäd- lingsbekämpfüng nicht dadurch erfolgt, daß die Mikroorganismen in einer höherenThe method according to the invention is therefore based on the fact that the introduction of sufficient biomass for pest control purposes, which was hitherto regarded as critical, does not take place in that the microorganisms are at a higher level
Konzentration an den Einsatzort gebracht werden, sondern daß die erforderliche Biomasse der Mikroorganismen am Einsatzort selbst erst entsteht, und zwar in einer durch das Immobilisat geschützten Umgebung. Erst wenn eine ausreichende Menge an Biomasse entstanden ist, entfällt die Funktion des Immobilisats dadurch, daß die Mikroorganismen aus dem Immobilisat vorzugsweise auswachsen oder dieses alsConcentration are brought to the place of use, but that the required biomass of the microorganisms is only created at the place of use itself, in an environment protected by the immobilized product. Only when a sufficient amount of biomass has arisen does the function of the immobilizate cease to exist in that the microorganisms preferably grow out of the immobilizate or this as
Außenhülle zerstören und so direkt in den Kontakt mit den Schädlingen treten können.Destroy the outer shell and can thus come into direct contact with the pests.
Innerhalb des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es zweckmäßig sein, die Mikroor- ganismen in zahlreichen sehr kleinen Kügelchen zu einer vernetzten Trägerstruktur immobilisiert innerhalb der Außenhülle einzuschließen. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn in der Außenhülle auch wenigstens ein Samenkorn eingeschlossen wird. In diesem Fall wird ein System gebildet, das den Befall von Saatgut mit Schädlingen verhindert. Die Kügelchen können dabei an das Samenkorn angelagert und anschlie- ßend zusammen mit dem Nährmedium in der Außenhülle eingeschlossen werden. DieWithin the method according to the invention, it may be expedient to enclose the microorganisms immobilized in numerous very small beads to form a cross-linked carrier structure within the outer shell. This is particularly advantageous if at least one seed is also enclosed in the outer casing. In this case, a system is created that prevents the infestation of seeds with pests. The beads can be attached to the seed and then enclosed together with the nutrient medium in the outer shell. The
Kügelchen werden dabei so klein ausgebildet (größenordnungsmäßig mit einem Durchmesser von 50 μm), daß die Wechselwirkung mit dem Nährmedium nicht behindert wird. Das Samenkorn kann mit der Außenhulle vorzugsweise perliert werden, indem das Samenkorn mit einem ersten, vorzugsweise niedermolekularen Vernetzungspartner für die Außenhulle getrankt wird und anschließend zusammen mit den Mikroorganismen mit einem zweiten Vernetzungspartner umgeben wirdBeads are formed so small (of the order of 50 μm in diameter) that the interaction with the nutrient medium is not hindered. The seed can preferably be pearlized with the outer shell by soaking the seed with a first, preferably low molecular weight crosslinking partner for the outer shell and then surrounding it together with the microorganisms with a second crosslinking partner
Für von langen Trockenperioden bedrohten Boden kann es zweckmäßig sein, in das Immobilisat neben den Mikroorganismen und dem Nahrmedium auch einen Feuchtigkeitsspender einzuschließenFor soil threatened by long dry spells, it may be useful to include a moisturizer in the immobilisate in addition to the microorganisms and the nutrient medium
Ausgehend von der oben erwähnten Problemstellung besteht ein Immobilisat zur biologischen Schädlingsbekämpfung erfindungsgemaß aus einer vernetzen Außenhulle, in der Mikroorganismen zusammen mit einem Nahrmedium eingeschlossen sindBased on the problem mentioned above, an immobilizate for biological pest control consists, according to the invention, of a cross-linked outer shell in which microorganisms are enclosed together with a nutrient medium
Entsprechend den obigen Erläuterungen kann das Immobilisat zusätzlich wenigstens ein Samenkorn enthaltenAccording to the above explanations, the immobilizate can additionally contain at least one seed
Die Mikroorganismen können innerhalb der vernetzten Außenhulle innerhalb einer Vielzahl von Kugelchen aus einer vernetzten Tragerstruktur eingeschlossen sein In dieser Form können die Kugelchen an dem Samenkorn haftenThe microorganisms can be enclosed within the crosslinked outer shell within a multiplicity of spheres from a crosslinked carrier structure. In this form, the spheres can adhere to the seed
Die Außenhulle kann unmittelbar auf das Samenkorn mit den daran anhaftenden Mikroorganismen und einem anhaftenden Nahrmedium ausgebildet seinThe outer shell can be formed directly on the seed with the microorganisms adhering to it and an adhering nutrient medium
Die Außenhülle ist vorzugsweise aus wenigstens einem Polyelektrolyt gebildetThe outer shell is preferably formed from at least one polyelectrolyte
Besonders geeignete Polyelektroiyten sind Alginate wegen der milden Vernetzungsbedingungen insbesondere mit Ca-Ionen, vorzugsweise in Form von CaCl2 oder Cellulosen, beispielsweise Carboxyalkylcellulosen, insbesondere Carboxymethylcellu- lose, oder Sulfoalkylgruppen enthaltende Celluloseether, insbesondere ein Sulfo- alkylcellulose, vorzugsweise Sulfoethylcellulose Geeignete Celluloseether sind nebenParticularly suitable polyelectrolytes are alginates because of the mild crosslinking conditions, in particular with Ca ions, preferably in the form of CaCl2 or celluloses, for example carboxyalkyl celluloses, in particular carboxymethyl celluloses, or cellulose ethers containing sulfoalkyl groups, in particular a sulfoalkyl cellulose, preferably sulfoethyl cellulose
Sulfoethylether (SEC) insbesondere Sulfopropylether (SPC), und Mischcellulosen, wie Hydropropylsulfoalkylcellulosen (z B HPSEC, HPSPC), Hydroxyethylalkylcellu- losen (z B HESEC, HESPC) und Carboxymethylsulfoalkylcellulosen (z B CMSEC, CMSPC) Diese Cellulosen können mit Chitosan oder vorzugsweise mit Polydime- thyldiallylammoniumchlorid (PDMDAAC), vernetzen Eine besonders stabile Vernetzung wird erreicht, wenn die Konzentration von PCMDAAC zwischen 1,5 und 2,5 Gew -% liegt.Sulfoethyl ether (SEC), in particular sulfopropyl ether (SPC), and mixed celluloses, such as hydropropylsulfoalkyl celluloses (e.g. HPSEC, HPSPC), hydroxyethyl alkyl celluloses (e.g. HESEC, HESPC) and carboxymethylsulfoalkyl celluloses (e.g. CMSEC, CMSPC) These celluloses can crosslink with chitosan or preferably with polydimethyldiallylammonium chloride (PDMDAAC). Particularly stable crosslinking is achieved when the concentration of PCMDAAC is between 1.5 and 2.5% by weight.
Für die Bildung der kleinen, die Mikroorganismen einschließenden Vollkugelchen innerhalb der vernetzten Außenhülle wird vorzugsweise Alginat verwendet Selbstverständlich sind auch andere bekannte Immobihsierungssysteme, wie Carrageenan, Polyvinylalkohol usw verwendbarAlginate is preferably used for the formation of the small spheres enclosing the microorganisms within the crosslinked outer shell. Of course, other known immobilization systems, such as carrageenan, polyvinyl alcohol, etc., can also be used
Die Verwendung von Alginat oder Sulfoethylcellulose (SEC) bringt den Vorteil der zumindest weitgehenden biologischen Abbaubarkeit mit sichThe use of alginate or sulfoethyl cellulose (SEC) has the advantage of being at least largely biodegradable
Das eingeschlossene Nahrmedium richtet sich naturgemäß nach den eingeschlossenen Mikroorganismen Für die Pilzkulturen, wie Hirsutella rhossi ensis, eignet sich besonders Maismehl bzw Maiskleber, vorzugsweise mit Zugabe eines geringen Anteils HefekonzentratThe included nutrient medium naturally depends on the included microorganisms. For the fungal cultures, such as Hirsutella rhossi ensis, maize flour or corn glue is particularly suitable, preferably with the addition of a small amount of yeast concentrate
Als Feuchtestabilisatoren können Kieselgur, Bentonit, Polyacrylat, Seramis o a ver- wendet werden Diatomaceous earth, bentonite, polyacrylate, Seramis or the like can be used as moisture stabilizers
Beispiel 1:Example 1:
Zur Herstellung kleiner Hohlkugeln aus SEC wurde 120 g einer 2,6 %igen SEC-Lo- sung, die 10 Minuten bei 121°C autoklaviert worden war, mit einem autoklavierten Maiskleber (Partikelgröße < 200 μm) gemischt, so daß eine Endkonzentration vonTo produce small hollow spheres made of SEC, 120 g of a 2.6% SEC solution which had been autoclaved for 10 minutes at 121 ° C. were mixed with an autoclaved corn glue (particle size <200 μm), so that a final concentration of
20 % erhalten wurde. Die Pilzkultur Hirsuteila rhossiliensis wurde bis zu einer Endkonzentration von 5 % dazugegeben Größere Maiskleberpartikel wurden danach mit einem Sieb (Maschenweite 200 μm) entfernt20% was obtained. The mushroom culture Hirsuteila rhossiliensis was added to a final concentration of 5%. Larger maize glue particles were then removed with a sieve (mesh size 200 μm)
Diese Losung wurde in eine 2 %ige autoklavierte PDMDAAC-Losung eingetropftThis solution was dropped into a 2% autoclaved PDMDAAC solution
Die Eintropfdauer betrug 1 Stunde und 32 Minuten Die Kugeln wurden zur Nachvernetzung 15 Minuten in der Losung belassen Dann konnten die Kugeln abgesiebt und mit deionisiertem autoklavierten Wasser gewaschen werden Die Kugeln können unter einer Sterilbank getrocknet und im trockenen Zustand gelagert, im frischen Zustand jedoch auch mehrere Tage lang in autoklaviertem Leitungswasser bei 6°C gelagert werden Der Durchmesser der Kugeln betrug 1,3 bis 1,4 mmThe dropping time was 1 hour and 32 minutes. The balls were left in the solution for 15 minutes for post-crosslinking. The balls could then be sieved and washed with deionized autoclaved water. The balls can be dried under a sterile bench and stored in a dry state, but also several in the fresh state Stored for days in autoclaved tap water at 6 ° C. The diameter of the balls was 1.3 to 1.4 mm
Die gebildeten Kugeln sind Hohlkugeln, da die PDMDAAC-Losung nur bis zu einem gewissen Grad in die SEC-Losung eindringen kann und das weitere Eindringen durch die vernetzte SEC-Außenhülle verhindert wirdThe spheres formed are hollow spheres, since the PDMDAAC solution can only penetrate the SEC solution to a certain degree and the further penetration is prevented by the networked SEC outer shell
Beispiel 2:Example 2:
120 g einer 2,6 %igen SEC-Losung, die 10 Minuten bei 121°C autoklaviert worden war, wurde mit einem autoklaviertem Magermilchpulver gemischt, so daß eine Endkonzentration von 20 % erhalten wurde Bakterien pseudomonas fluorescens wurden bis zu einer Endkonzentration von 103 Zellen/g hinzugefügt Danach wurden größere Partikel mit einem Sieb (Maschenweite 200 Mikrometer) entfernt Diese Losung wurde in eine 2 %ige autoklavierte PDMDAAC-Losung eingetropft Die Eintropf- dauer betrug 1 Stunde und 40 Minuten Die Kugeln wurden zur Nachvernetzung 15120 g of a 2.6% SEC solution which had been autoclaved at 121 ° C for 10 minutes was mixed with an autoclaved skimmed milk powder so that a final concentration of 20% was obtained. Bacteria pseudomonas fluorescens were grown to a final concentration of 103 cells / g added Then larger particles were removed using a sieve (mesh size 200 micrometers). This solution was added dropwise to a 2% autoclaved PDMDAAC solution. The dropping time was 1 hour and 40 minutes
Minuten in der Losung belassen, dann abgesiebt und mit deionisiertem autoklaviertem Wasser gewaschen Der Durchmesser der Kugeln betrug 1,3 bis 1,4 mm Nach 10 Tagen war ein deutliches Auswachsen von Zellen aus den Kugeln zu beobachten Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:Leave in the solution for minutes, then sieved and washed with deionized autoclaved water. The diameter of the spheres was 1.3 to 1.4 mm. After 10 days, a clear growth of cells from the spheres was observed The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments shown in the drawing. Show it:
Figuren IA, 1B ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Anordnung von Mikroorganismen mit einem Nährmedium und einem Samenkorn in einer vernetzten Außenhülle im Herstellungszustand und nach dem Auswachsen durch VermehrungFigures IA, 1B a first embodiment of an arrangement of microorganisms with a nutrient medium and a seed in a cross-linked outer shell in the state of manufacture and after growing out by propagation
Figuren 2A 2B Darstellungen gemäß Figur 1 für ein zweites Ausführungsbeispiel einer Anordnung gemäß Figur 12A 2A representations according to FIG. 1 for a second exemplary embodiment of an arrangement according to FIG. 1
Figuren 3A 3B Darstellungen gemäß Figur 1 für eine Anordnung von Mikroorganismen mit einem Nährmedium innerhalb einer von Mikroorganismen freien HülleFigures 3A 3B representations according to Figure 1 for an arrangement of microorganisms with a nutrient medium within a shell free of microorganisms
Figuren 4A, 4B Darstellungen gemäß Figur 3 für eine Anordnung, in der sich Mikroorganismen innerhalb der vernetzten, ein Nährmedium umgebenden Hülle befinden.FIGS. 4A, 4B representations according to FIG. 3 for an arrangement in which microorganisms are located within the networked envelope surrounding a nutrient medium.
Figur 1 A zeigt ein Immobilisat mit einer vernetzten Außenhülle in Form einer dünnen Membran 1. In der Membran 1 sind Mikroorganismen 2 eingeschlossen, die sich in einem Nährmedium 3 bewegen. Ebenfalls innerhalb der Membran 1 befindet sich ein Samenkorn 4, das durch die Mikroorganismen 2 gegen Schädlinge geschützt wird.FIG. 1A shows an immobilizate with a crosslinked outer shell in the form of a thin membrane 1. Microorganisms 2 which move in a nutrient medium 3 are enclosed in the membrane 1. Also within the membrane 1 is a seed 4 which is protected against pests by the microorganisms 2.
Die Mikroorganismen können in dem Nährmedium 3 als solche oder in einer vorimmobilisierten Form vorhanden sein. Die vorimmobilisierte Form kann durch Einschluß der Mikroorganismen in ein kleines Kügelchen erfolgen, wobei vorzugsweise der Einschluß in einer Ca- Alginat- Vollkugel in Frage kommt.The microorganisms can be present in the nutrient medium 3 as such or in a pre-immobilized form. The pre-immobilized form can be carried out by enclosing the microorganisms in a small bead, the inclusion in a Ca-alginate solid sphere preferably being considered.
Figur 1B zeigt die Vermehrung der Mikroorganismen 2, die aufgrund des Nährmediums 3 zu einem starken Wachstum angeregt werden und durch die Membran 1 aus- wachsen, so daß erhebliche Mengen an Biomasse auch außerhalb der Membran 1 entstehenFIG. 1B shows the multiplication of the microorganisms 2 which are stimulated to strong growth due to the nutrient medium 3 and which are removed by the membrane 1. grow, so that considerable amounts of biomass also arise outside the membrane 1
Figur 2A zeigt eine Anordnung, bei der eine Außenhülle 1 ' durch ein vernetztes Me- dium gebildet ist, in dem sich die Mikroorganismen 2 befinden Im Kernbereich derFIG. 2A shows an arrangement in which an outer shell 1 ′ is formed by a networked medium in which the microorganisms 2 are located in the core area of the
Außenhülle 1 ' befindet sich das Samenkorn 4 und das Nahrmedium 3, das das Samenkorn 4 als dünne Schicht umgibtOuter shell 1 'contains the seed 4 and the nutrient medium 3 which surrounds the seed 4 as a thin layer
Gespeist durch das Nährmedium wachsen die Mikroorganismen 2 in der in Figur 2B dargestellten Weise ebenfalls aus der Außenhülle 1 ' herausFed by the nutrient medium, the microorganisms 2 also grow out of the outer casing 1 'in the manner shown in FIG. 2B
Figur 3A zeigt eine Anordnung mit einer stabilen Außenhulle 1", die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel frei von Mikroorganismen ist Im Innern der Außenhulle 1" befindet sich das Nährmedium 3 mit den Mikroorganismen 2 Auch hier wachsen die Mikroorganismen 2 durch die Außenhülle 1" heraus, wie dies Figur 3B zeigtFigure 3A shows an arrangement with a stable outer shell 1 ", which is free of microorganisms in the illustrated embodiment. Inside the outer shell 1" is the nutrient medium 3 with the microorganisms 2. Here, too, the microorganisms 2 grow out through the outer shell 1 ", as this shows Figure 3B
Bei dem in Figur 4A dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich die Mikroorganismen 2 immobilisiert innerhalb der vernetzten Außenhulle 1", die im übrigen der Außenhülle 1" gemäß Figur 3A entspricht. Im Kern der Außenhulle 1" befindet sich das Nährmedium 3, durch das die Mikroorganismen 2 zu einem starken Wachstum angeregt werden und aus der Außenhülle 1" gemäß Figur 4 B herauswachsenIn the exemplary embodiment shown in FIG. 4A, the microorganisms 2 are immobilized within the networked outer shell 1 ", which otherwise corresponds to the outer shell 1" according to FIG. 3A. In the core of the outer casing 1 ″ is the nutrient medium 3, by which the microorganisms 2 are stimulated to grow strongly and grow out of the outer casing 1 ″ according to FIG. 4B
In allen dargestellten Ausführungsbeispielen wird ein starkes Wachstum der Mikroorganismen 2 innerhalb des Immobilisats initiiert, so daß bereits eine große Menge an Biomasse vorhanden ist, bevor die Mikroorganismen aus dem Immobilisat auswach- sen, so daß die Mikroorganismen 2 gegenüber toxischen oder mechanischen Einflüssen von außen weitaus besser geschützt sind als dies bei frei auf eine Pflanze oder ein Samenkorn aufgebrachte Mikroorganismen der Fall wäre In all of the exemplary embodiments shown, a strong growth of the microorganisms 2 is initiated within the immobilizate, so that a large amount of biomass is already present before the microorganisms grow out of the immobilisate, so that the microorganisms 2 are far more sensitive to toxic or mechanical influences from the outside are better protected than would be the case with microorganisms freely applied to a plant or a seed

Claims

Patentansprüche claims
1 Verfahren zur Bekämpf ng von Pflanzenschädlingen durch Einbringen von die Pflanzenschädlinge zerstörenden Mikroorganismen in einer vernetzten Tragerstruktur in Kontakt mit einer Pflanze oder Pflanzensamen, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroorganismen innerhalb einer vernetzten Außenhulle zusammen mit einem Nährmedium eingeschlossen werden und daß die Außenhülle so ausgebildet wird, daß die Mikroorganismen zunächst innerhalb der Außenhülle wachsen und dann nach außen gelangen1 Process for controlling plant pests by introducing microorganisms which destroy the plant pests into a networked support structure in contact with a plant or plant seeds, characterized in that the microorganisms are enclosed within a networked outer casing together with a nutrient medium and in that the outer casing is formed in such a way that that the microorganisms first grow inside the outer shell and then get outside
2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Nahrmedium eine nur geringe Anfangskonzentration an Mikroorganismen eingeschlossen wird und daß das Austreten aus der Außenhulle erst nach einer Vermehrung der Mikroorganismen um wenigstens den Faktor 100 erfolgt2 The method according to claim 1, characterized in that only a small initial concentration of microorganisms is included with the nutrient medium and that the emergence from the outer shell takes place only after an increase in the microorganisms by at least a factor of 100
3 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Außenhulle auch wenigstens ein Samenkorn eingeschlossen wird3 The method according to claim 1 or 2, characterized in that at least one seed is included in the outer shell
4 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroorganismen in zahlreichen Kugelchen aus einer vernetzten Tragerstruktur immobilisiert in der Außenhülle eingeschlossen werden4 The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the microorganisms are immobilized in numerous spheres from a cross-linked support structure in the outer shell
5 Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelchen an das Samenkorn angelagert und anschließend zusammen mit dem Nahrmedium in der Außenhülle eingeschlossen werden5 The method according to claim 3 and 4, characterized in that the balls are attached to the seed and then enclosed together with the nutrient medium in the outer shell
6 Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelchen als Vollkugeln ausgebildet werden6 The method according to claim 4 or 5, characterized in that the balls are designed as solid balls
7 Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das7 The method according to any one of claims 3 to 6, characterized in that the
Samenkorn mit einem ersten Vernetzungspartner für die Außenhulle getränkt wird und anschließend zusammen mit den Mikroorganismen mit einem zweiten Vernetzungspartner umgeben wird Seed is soaked with a first cross-linking partner for the outer shell and is then surrounded together with the microorganisms with a second cross-linking partner
8 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Außenhülle zusätzlich ein Feuchtigkeitsspender eingeschlossen wird8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that a moisture donor is additionally enclosed in the outer shell
9 Immobilisat zur Bekämpfung von Pflanzenschädlingen durch Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bestehend aus einer vernetzten Außenhülle, in der Mikroorganismen zusammen mit einem Nahrmedium eingeschlossen sind.9 Immobilisat for controlling plant pests by performing the method according to any one of claims 1 to 8, consisting of a cross-linked outer shell in which microorganisms are enclosed together with a nutrient medium.
10 Immobilisat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es zusatzlich wenigstens ein Samenkorn enthält10 Immobilisat according to claim 9, characterized in that it additionally contains at least one seed
1 1 Immobilisat nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroorganismen in der vernetzten Außenhulle innerhalb einer Vielzahl von Kugelchen aus einer vernetzten Tragerstruktur eingeschlossen sind1 1 Immobilisat according to claim 9 or 10, characterized in that the microorganisms are enclosed in the cross-linked outer shell within a plurality of spheres from a cross-linked support structure
12 Immobilisat nach Anspruch 10 oder 1 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelchen an dem Samenkorn haften12 Immobilisat according to claim 10 or 1 1, characterized in that the spheres adhere to the seed
13 Immobilisat nach einem der Ansprüche 9 bis 12, gekennzeichnet durch eine aus wenigstens einem Polyelektrolyt gebildete Außenhülle13 Immobilisat according to any one of claims 9 to 12, characterized by an outer shell formed from at least one polyelectrolyte
14. Immobilisat nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Außenhülle, die ein Alginat, vorzugsweise Ca-Alginat, enthält14. Immobilisate according to claim 13, characterized by an outer shell containing an alginate, preferably Ca alginate
15 Immobilisat nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Außenhülle, die einen Sulfoalkylgruppen enthaltenden Celluloseether, insbesondere ein Sulfo- alkylcellulose, vorzugsweise Sulfoethylcellulose, enthält15 Immobilisat according to claim 13, characterized by an outer shell which contains a cellulose ether containing sulfoalkyl groups, in particular a sulfoalkyl cellulose, preferably sulfoethyl cellulose
16 Immobilisat nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Außenhulle, die eine Carboxyalkylcellulose, vorzugsweise Carboxymethylcellulose, enthält Immobilisat nach einem der Ansprüche 1 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelchen aus Alginat gebildet sind16 Immobilisat according to claim 13, characterized by an outer shell containing a carboxyalkyl cellulose, preferably carboxymethyl cellulose Immobilisate according to one of claims 1 1 to 16, characterized in that the spheres are formed from alginate
Immobilisat nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhülle unmittelbar auf einem Samenkorn mit den daran haftenden Mikroorganismen und einem anhaftenden Nahrmedium ausgebildet ist Immobilisate according to one of claims 10 to 17, characterized in that the outer casing is formed directly on a seed with the microorganisms adhering to it and an adhering nutrient medium
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