来自独特的 CE-大蒜素的新型生物杀菌剂,专门用于细菌性疾病控制
农业细菌性病害是由病原菌感染引起的,可经雨水和昆虫经植物气孔和伤口传播,在高温高湿环境下易暴发。随着科学技术的飞速发展,通过对植物提取和制剂技术的深入研究,发现越来越多的植物代谢物可用于防治植物细菌性病害,不仅效果良好,而且可以降解迅速在自然界中产生农药抗性的可能性最小。大蒜(Allium sativum),百合科葱属植物,具有独特的气味和抗菌活性,具有抗菌、抗炎、抗风湿、止痢、防疔疮等功效。其药用价值主要依靠含硫天然化合物,其中最重要的活性成分是大蒜素[1]。
1. 大蒜素的研究进展
19世纪上半叶,当著名微生物学家路易斯·巴斯德发现大蒜具有一定的抗菌活性后,这方面的研究引起了许多学者的兴趣。因此,大蒜被誉为“植物性天然广谱抗生素”。半胱氨酸对于细菌的繁殖和生长至关重要。大蒜素的氧原子能与半胱氨酸的巯基结合,从而抑制细菌的繁殖和生长[2]。大蒜素对病原菌等生物胁迫有一定的抑制作用,用于防治柑橘、猕猴桃、瓜类、茄科蔬菜、叶菜类细菌性角斑病、软腐病、溃疡病、青枯病等细菌性病害。等[3],一般控制效率为40-50%。全球报道显示,大蒜素提取工艺的研究分为有机溶剂萃取、水蒸气蒸馏和超临界CO三种方法2 萃取[4-5]。
大蒜素虽然具有广谱抗菌活性,是天然生物农药,但由于其结构原因,大蒜素易分解,在高温和碱性条件下极不稳定,导致其商业化抑菌能力显着降低。应用。据中国农药登记信息显示,截至2010年,仅有1家企业登记了用于防治黄瓜、枸杞白粉病的大蒜素,且登记证未续展。而相关研究还停留在科学论文阶段,产业化尚无进展。
图1:CE-大蒜素TKL的主要活性成分
(数据来源于企业标准信息公共服务平台)
2. 大蒜素的最新研究
1)大蒜素注册信息
大蒜素作为一种新的天然活性成分,已得到世界主要地区和国家的认可。在巴西,大蒜素被注册为对抗根结线虫的生物农药。在美国,大蒜素被注册为针对刺吸式害虫和细菌性疾病的生物防治产品。欧盟也于2021年首次批准大蒜素农药登记。
据ICAMA中国农药登记信息显示,2016年, 成都新盛作物科技有限公司。成都新阳光公司(以下简称“成都新阳光”)获得50%大蒜素原药和5%大蒜素微乳制剂登记证书,是国内第一家正式登记大蒜素的公司,也是迄今为止国内第一家登记大蒜素原药的公司。
2)大蒜素共提取技术研究。
据相关报道,成都新阳光经过多年研发,通过植物“共提取(CE)技术”,解决了大蒜素单一成分的问题,实现了大蒜素的产业化。大蒜素原药CE提取技术在保证指示成分(大蒜素)含量的前提下,尽可能多地保留大蒜提取物中的天然成分。天然成分与大蒜素之间的协同作用使得大蒜素的商业化成为可能。
3)CE大蒜素制剂研究
为了保证CE大蒜素制剂的稳定性,成都新阳光经过多年的研发,开发出基于天然稳定剂的抗分解技术,使大蒜素原药的分解率降低了4倍,从而最大限度地减少了大蒜素的残留。在田野里崩溃。通过高分子表面活性剂的选择和配比优化,实现配方的纳米乳化,提高活性成分的粒径、细度和稳定性,快速完全分散并与水混溶。同时采用物理除味技术,降低CE大蒜素的刺激性气味。 CE大蒜素的配制工艺安全、环保,对环境无污染,储运安全,无强烈气味。
4)CE大蒜素应用技术研究
植物杀菌剂CE-Allicin 5% ME配方有助于减少作物生产中生物胁迫的不利影响,缓解日益严重的环境问题。目前,化学农药的使用并不科学。长期依赖化学农药,化学农药施用频率高,单位面积农药投入量大,导致作物抗药性问题严重,防治效果逐年下降,农药残留超标和环境风险高污染[6]。与化学农药相比,生物农药具有降解快、毒性低、产生抗药性和产生有害物质的可能性小、环境友好等优点[7],但其药效比传统化学农药短30-40% 。
实验室测试评估。根据实验室生测测试发现,CE大蒜素5% ME制剂不仅对溃疡病、烟草青枯病、细菌性角斑病等细菌性病害有较强的抑制作用,而且对其他植物病害如如立枯丝核菌、辣椒枯萎病、根结线虫等。
图 2:CE-Allicin 5% ME (Dati-Allin) 的室内生物测定结果
对抗烟草青枯病和柑橘细菌性溃疡病
综上所述,1:500、1:1000、1:2000剂量的CE Allicin 5% ME对柑橘溃疡病、烟草青枯病、水稻白叶枯病的抑制效果均优于对照品。对烟草青枯病最高抑制率可达97.81%,对柑橘溃疡病最高抑制率可达97.18%,对水稻白叶枯病最高抑制率可达74.04%。此外,CE Allicin 5% ME 显示出对植物生长的刺激作用。
图3:CE-大蒜素5% ME(Dati-Allin)对甜瓜茄病镰刀菌的防治效果
镜检表明,CE大蒜素5% ME和恶霉唑均能抑制分生孢子的产生,降低真菌的致病性,从而降低对植物的侵染能力。
现场测试评估。为解决植物源农药在田间的实际应用问题,充分发挥其优势, 成都新闻 建立“预防—防治—治愈”的生物农药疾病防治体系,即在疾病感染前和发病初期单独使用生物农药,抑制病原传播,降低感染率。这样做效果很好,有效减少了生物胁迫造成的损害。
CE大蒜素5% ME防治水稻白斑病的田间试验结果表明,在侵染初期使用CE大蒜素5% ME两次,第二次施用10天后,0.75L/ha的CE大蒜素5% ME对水稻白斑病的防治效果显着。比化学杀菌剂效果更好。 0.6L/ha CE Allicin ME与化学杀菌剂有相似的结果。此外,经过CE大蒜素处理的水稻植株更加健康,叶子更加绿。
在病害侵染的中后期,即发病高峰期,单纯使用化学农药或生物农药均不能有效控制病害。为了获得更好的效果,通常使用过量的化学农药,导致农药抗药性不断发展。因此,以“生物农药+化学农药”策略为核心技术,减少化学农药的使用量,提高防治效率。添加生物农药后,可大大降低病原菌侵染指数和病害侵染,防治效率显着提高,同时减少化学农药的使用量和抗药性问题,减少化学残留,提高农产品品质。产品,改善环境,保护生物多样性,缓解环境压力。生物农药+化学农药的策略可提高20%的综合防治效果,减少化学农药用量30-50%。
大量田间试验结果表明,在细菌性病害高峰期,CE大蒜素5% ME与春雷霉素、铜产品等化学杀菌剂并用,可减少化学杀菌剂用量30-50%,田间效果提高20%。涂抹后,伤口愈合快,病菌和病灶的扩散很快被抑制。它还可以刺激植物细胞自我修复,并且对环境友好。
在江苏徐州,用新山产品“CE-大蒜素5% ME(达提-Allin)+春雷霉素2%”一次施用,水稻细菌性条斑病迅速得到控制,病斑变干,叶片变黄。绿色,颗粒饱满。当用其他产品处理时,水稻细菌性条纹病继续蔓延,叶子变干,谷物枯萎。
图 4:CE-Allicin 5% ME (Dati-Allin) 治疗柑橘细菌性溃疡病的试验
CE-Allicin 5% ME(Dati-Allin)500倍稀释+春雷霉素2% AS 1000倍稀释对柑橘细菌性溃疡病的药效可达74.80%,且结疤快,病斑干燥快,伤口愈合良好。
在南宁,用CE-Allicin 5% ME(Dati-Allin)1000倍稀释+春雷霉素2%处理5天后,柑橘细菌性溃疡病斑变褐色并开始干枯,叶片明显变绿。
图 5:CE-大蒜素 5% ME (Dati-Allin) 对芒果炭疽病的试验
CE-Allicin 5% ME(Dati-Allin)+春雷霉素6%治疗6天后,芒果炭疽病斑迅速干燥,伤口愈合良好。
综上所述,在细菌性病害感染高峰期,使用CE大蒜素5% ME与春雷霉素等化学杀菌剂联合使用,可显着降低病斑指数和病原菌感染能力,对细菌性病害的防治效果显着。 。病变很快得到控制并停止扩散,伤口愈合良好。现场效能可持续30天以上。另外,随着化学杀菌剂使用量的减少,农产品中抗生素残留等化学杀菌剂完全可以达到中国食品安全国家标准《食品中农药最大残留限量》的要求。欧盟和美国食品中农药最大残留限量,为食品安全和农产品质量提供了坚实的保障。
3、合成生物技术助推大蒜素产业化
中国是世界上最大的大蒜生产国,许多地区都有种植大蒜的传统。 2017年,我国大蒜种植面积和产量分别占全球51.98%和78.88%。目前中国也是全球最大的大蒜出口国,2014年至2019年大蒜出口量持续增长[8]。据世界粮食及农业组织统计,2014年至2017年,我国大蒜产量、出口数量和出口金额稳步增长。这些数据表明,中国大蒜出口数量和出口金额均居世界第一[9, 10],为大蒜素产业化提供了坚实的基础。
同时,随着现代生物技术的快速发展,利用合成生物学技术酶法生物合成大蒜素已取得进展,产业化研究正在开展,这将进一步推动大蒜素在国内的深入产业化。未来。
4、成都新阳光CE大蒜素防治细菌性疾病的市场潜力
截至2022年,我国登记的杀菌剂有693种,其中以铜制品、中生霉素、春雷霉素、四霉素等抗生素、醋酸盐类化合物以及枯草芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌等微生物制品为主。市场上的产品同质化程度较大。另外,这些产品主要用于预防,很少有用于控制和治疗的产品。许多产品历史悠久、年代久远,通常被农民重复使用,导致农药抗药性产生,防治效率降低。目前,细菌性病害在世界许多地区常年发生,严重制约着大田作物、果树、蔬菜、粮油作物、药用作物等多种作物的生产。市场潜力超过100亿元人民币(约15亿美元)。
据统计,2018年我国杀菌剂市场规模约为18亿元人民币(约2.68亿美元),预计未来10年市场规模将达到约30亿元人民币(约4.48亿美元),其中据估计,中国每年柑橘溃疡病市场规模为 2.4 亿元人民币(约 3600 万美元)[11-12]。未来,用于控制细菌性疾病的新型天然来源化合物CE大蒜素+化学杀菌剂将具有巨大的市场潜力。